JPH05326925A - ショットキバリア半導体装置 - Google Patents
ショットキバリア半導体装置Info
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- JPH05326925A JPH05326925A JP14684092A JP14684092A JPH05326925A JP H05326925 A JPH05326925 A JP H05326925A JP 14684092 A JP14684092 A JP 14684092A JP 14684092 A JP14684092 A JP 14684092A JP H05326925 A JPH05326925 A JP H05326925A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 単結晶半導体基体の平面状の主表面にショッ
トキバリア金属を接触して設け、その接触面はバリアハ
イトの高い領域ではさむように形成することにより、順
方向電圧降下及び逆方向電流が小さく、製造容易なショ
ットキバリア半導体装置を得ることを目的とする。 【構成】 平面状の基体主表面に水素を含む半導体領域
5を複数個、基体の領域をはさむごとく形成し、基体の
領域及び水素を含む半導体領域にわたりショットキバリ
ア金属3を接触して設ける。又、はさまれる基体の領域
の幅を2μm以下とする。
トキバリア金属を接触して設け、その接触面はバリアハ
イトの高い領域ではさむように形成することにより、順
方向電圧降下及び逆方向電流が小さく、製造容易なショ
ットキバリア半導体装置を得ることを目的とする。 【構成】 平面状の基体主表面に水素を含む半導体領域
5を複数個、基体の領域をはさむごとく形成し、基体の
領域及び水素を含む半導体領域にわたりショットキバリ
ア金属3を接触して設ける。又、はさまれる基体の領域
の幅を2μm以下とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ショットキバリア半導
体装置の構造に関するものである。
体装置の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、順方向特性が優れ、高速、か
つ低損失の整流ダイオ−ドとして、ショットキバリア半
導体装置が知られている。
つ低損失の整流ダイオ−ドとして、ショットキバリア半
導体装置が知られている。
【0003】図1は、従来構造のショットキバリアダイ
オ−ドの断面構造図であり、1はシリコン単結晶基板、
2はエピタキシアル成長層等のシリコン単結晶基体、3
はショットキバリア金属、4は酸化膜等の表面保護用絶
縁膜、6は2のシリコン単結晶基体の導電型と逆の導電
型を有するガ−ドリング領域、Aはアノ−ド電極、Cは
カソ−ド電極である。
オ−ドの断面構造図であり、1はシリコン単結晶基板、
2はエピタキシアル成長層等のシリコン単結晶基体、3
はショットキバリア金属、4は酸化膜等の表面保護用絶
縁膜、6は2のシリコン単結晶基体の導電型と逆の導電
型を有するガ−ドリング領域、Aはアノ−ド電極、Cは
カソ−ド電極である。
【0004】図1のような従来構造により、低損失のシ
ョットキバリアダイオ−ドを実現するためには順方向電
圧降下と逆方向電流が現在のものより小さく、ダイオ−
ドの損失即ち順方向損失と逆方向損失の和の小さい整流
特性の良好なもの (2) の実現が必要がある。しかし、ショットキバリアダイオ
−ドの順方向電圧降下と逆方向電流は図2に示す定性的
な関係図のように、ショットキ接合を形成するバリアメ
タルの材質によって決定される。一般には順方向電圧降
下が小さいものは逆方向漏れ電流が大きく、逆方向漏れ
電流が小さいものは順方向電圧降下が大きいという順逆
相反する性質を有する。例えば順方向電圧降下を従来知
られているメタルで見れば、図2のようにチタン(T
i)、クロム(Cr)、現在最も多く用いられているモ
リブデン(Mo)の順序で大となって順方向損失を大と
する傾向をもつ。従って損失が順方向と逆方向の和で与
えられるダイオ−ドにおいては、順逆方向損失の兼ね合
いによっても最も低損失が実現される材質を選ばざるを
得ず、現状ではモリブデン(Mo)が最も多く用いられ
ている。
ョットキバリアダイオ−ドを実現するためには順方向電
圧降下と逆方向電流が現在のものより小さく、ダイオ−
ドの損失即ち順方向損失と逆方向損失の和の小さい整流
特性の良好なもの (2) の実現が必要がある。しかし、ショットキバリアダイオ
−ドの順方向電圧降下と逆方向電流は図2に示す定性的
な関係図のように、ショットキ接合を形成するバリアメ
タルの材質によって決定される。一般には順方向電圧降
下が小さいものは逆方向漏れ電流が大きく、逆方向漏れ
電流が小さいものは順方向電圧降下が大きいという順逆
相反する性質を有する。例えば順方向電圧降下を従来知
られているメタルで見れば、図2のようにチタン(T
i)、クロム(Cr)、現在最も多く用いられているモ
リブデン(Mo)の順序で大となって順方向損失を大と
する傾向をもつ。従って損失が順方向と逆方向の和で与
えられるダイオ−ドにおいては、順逆方向損失の兼ね合
いによっても最も低損失が実現される材質を選ばざるを
得ず、現状ではモリブデン(Mo)が最も多く用いられ
ている。
【0005】その他、主として、逆方向特性の改善のた
め、図1のショットキバリア金属3と接触するシリコン
単結晶基体2の表面を凹凸状とし、凹部に逆導電型半導
体領域を形成する構造のショットキダイオ−ドなどが提
案されている。
め、図1のショットキバリア金属3と接触するシリコン
単結晶基体2の表面を凹凸状とし、凹部に逆導電型半導
体領域を形成する構造のショットキダイオ−ドなどが提
案されている。
【0006】
【発明の解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来構造ではショットキバリア金属が一種類であ
るため、順方向特性及び逆方向特性の両方を満足させる
構造を得ることが困難であり、又、単結晶基体表面に凹
凸を設けて、ショットキバリア金属を接触させる構造は
製造が厄介である。
点は、従来構造ではショットキバリア金属が一種類であ
るため、順方向特性及び逆方向特性の両方を満足させる
構造を得ることが困難であり、又、単結晶基体表面に凹
凸を設けて、ショットキバリア金属を接触させる構造は
製造が厄介である。
【0007】
【課題を解決するための手段】平面状をなす単結晶半導
体基体の主表面に、水素を含む半導体領域を複数個、該基
体の領域をはさむごとく形成し、該基体の領域、及び水
素を含む半導体領域にわたり、ショットキバリア金属を
接触して設け、水素を含む半導体領域と該金属のバリア
ハイトを該基体の領域と該金属のバリアハイトより大き
くしたことを特徴とし、又、水素を含む半導体領域がは
さむ基体の領域の幅 (3) を2μm以下とすることである。これにより、順方向電
圧降下及び逆方向電流が小さく、かつ、製造容易なショ
ットキバリア半導体装置を得る。
体基体の主表面に、水素を含む半導体領域を複数個、該基
体の領域をはさむごとく形成し、該基体の領域、及び水
素を含む半導体領域にわたり、ショットキバリア金属を
接触して設け、水素を含む半導体領域と該金属のバリア
ハイトを該基体の領域と該金属のバリアハイトより大き
くしたことを特徴とし、又、水素を含む半導体領域がは
さむ基体の領域の幅 (3) を2μm以下とすることである。これにより、順方向電
圧降下及び逆方向電流が小さく、かつ、製造容易なショ
ットキバリア半導体装置を得る。
【0008】
【実施例】図3(a)(b)は本発明の実施例を示す平
面図及び断面図であり、図1と同一符号は同等部分を示
す。5は水素を含む半導体領域であり、平面状のシリコ
ン単結晶基体2の主表面に、複数個、形成する。従っ
て、基体2は少なくとも主表面において、水素を含む半
導体領域5ではさまれる。そのはさまれる最近接の幅W
は、2μm以下とし、好ましくは1.5μm以下にすべ
きである。水素を含む半導体領域5は、本発明者が発見
した現象(半導体表面をプラズマに曝すことによりショ
ットキ接触のバリアハイトφBを変化できる。)にもと
づき、水素プラズマを用いて形成し得る。又、水素を含
む半導体領域5は、内部に非晶質及び単結晶質が混在す
る変質層が形成していると考えられる。このように、形
成した領域5とショットキバリア金属3の接触によるバ
リアハイトφBは、基体2とショットキバリア金属3の
接触によるバリアハイトφBより高くなる。つまり、領
域5によりバリアハイトφBの高いパタ−ンが基体2の
主表面に形成され、図1の従来構造に比し、逆方向特性
の改善をなし得る。
面図及び断面図であり、図1と同一符号は同等部分を示
す。5は水素を含む半導体領域であり、平面状のシリコ
ン単結晶基体2の主表面に、複数個、形成する。従っ
て、基体2は少なくとも主表面において、水素を含む半
導体領域5ではさまれる。そのはさまれる最近接の幅W
は、2μm以下とし、好ましくは1.5μm以下にすべ
きである。水素を含む半導体領域5は、本発明者が発見
した現象(半導体表面をプラズマに曝すことによりショ
ットキ接触のバリアハイトφBを変化できる。)にもと
づき、水素プラズマを用いて形成し得る。又、水素を含
む半導体領域5は、内部に非晶質及び単結晶質が混在す
る変質層が形成していると考えられる。このように、形
成した領域5とショットキバリア金属3の接触によるバ
リアハイトφBは、基体2とショットキバリア金属3の
接触によるバリアハイトφBより高くなる。つまり、領
域5によりバリアハイトφBの高いパタ−ンが基体2の
主表面に形成され、図1の従来構造に比し、逆方向特性
の改善をなし得る。
【0009】又、本発明構造では、平面状の基体2の主
表面に水素を含む半導体領域5をプラズマ放電等により
形成するので、基体2の主表面を凹凸状にするためのド
ライエッチング工程等を必要とせず、製造が容易とな
る。又、凹凸構造による凸部の破損や凹部への電極金属
形成の不完全性等の構造上の問題を生じない。さらに、
凹凸構造にしないので、基体2の厚さを薄くでき、凸部
を順方向電流通路とする従来構造に比し、シリ−ズ抵抗
を小さくできるので、順方向電圧降下を小ならしめる構
造となる。
表面に水素を含む半導体領域5をプラズマ放電等により
形成するので、基体2の主表面を凹凸状にするためのド
ライエッチング工程等を必要とせず、製造が容易とな
る。又、凹凸構造による凸部の破損や凹部への電極金属
形成の不完全性等の構造上の問題を生じない。さらに、
凹凸構造にしないので、基体2の厚さを薄くでき、凸部
を順方向電流通路とする従来構造に比し、シリ−ズ抵抗
を小さくできるので、順方向電圧降下を小ならしめる構
造となる。
【0010】図4(a)(b)は従来例と比較した本発
明構造によるダイオ−ドの特性図 (4) で(a)は順方向特性図、(b)は逆方向特性図で図中
各々(イ)は従来例で、現在最も多く用いられているM
oショットキバリアダイオ−ド(バリア高さ0.6e
V)、(ロ)は本発明構造のWを0.5μmとした場合
の実施例を示す。即ち本発明構造の実施例による順方向
特性(ロ)はVF=0.42volt(at 200Amp/
cm2)であり、従来構造(イ)のMoショットキバリ
アダイオ−ド VF=0.40voltに近い順方向特性が得
られた。一方逆方向特性において本実施例では特性
(ロ)に示すように降伏電圧VB≒50voltの点ではI
R=0.04mA程度の逆方向漏れ電流(IR)を得た。
従来構造のMoショットキバリアダイオ−ドではIR=
1.0mAであり、約1/25にすることができた。
明構造によるダイオ−ドの特性図 (4) で(a)は順方向特性図、(b)は逆方向特性図で図中
各々(イ)は従来例で、現在最も多く用いられているM
oショットキバリアダイオ−ド(バリア高さ0.6e
V)、(ロ)は本発明構造のWを0.5μmとした場合
の実施例を示す。即ち本発明構造の実施例による順方向
特性(ロ)はVF=0.42volt(at 200Amp/
cm2)であり、従来構造(イ)のMoショットキバリ
アダイオ−ド VF=0.40voltに近い順方向特性が得
られた。一方逆方向特性において本実施例では特性
(ロ)に示すように降伏電圧VB≒50voltの点ではI
R=0.04mA程度の逆方向漏れ電流(IR)を得た。
従来構造のMoショットキバリアダイオ−ドではIR=
1.0mAであり、約1/25にすることができた。
【0011】次に、前記の本発明構造の実施例につい
て、製造工程例を述べる。N型シリコンエピタキシアル
ウェハ−の一部に水素を含むアモルファス状のシリコン
層を形成する例を以下に説明する。ヒ素不純物原子をド
−プした比抵抗0.003Ω・cm厚さ400μmのシ
リコン基板1上にリンを不純物原子とした比抵抗0.5
Ω・cmのエピタキシアルシリコン層2を6μm堆積さ
せる。スチ−ム酸化処理で約0.7μm厚さのSiO2膜
を形成し、ガ−ドリング部分のみの酸化膜を除去する第
1次の写真処理を行う。その後、フッ酸系のエッチング
液でガ−ドリング部を窓開けする。イオン注入でボロン
原子を約5×1014cm-2を50keVで打ち込み、1
100℃、120分、O2雰囲気でアニ−ル拡散してガ
−ドリング部6(P+拡散)2μmを形成する。次に、
ショットキ金属を形成する部分のガ−ドリング部内側の
酸化膜を除去する第2次の写真処理を行う。さらに、1
000℃、50分、O2雰囲気で酸化させ、約500オ
ングストロ−ムの酸化膜をショットキ金属を形成する部
分に成長させる。この酸化膜は、水素プラズマ処理時の
マスクとして使用する。この酸化膜が水素プラズマに対
してマスクとしての役割を示すために必要な厚さは、モ
ンテカルロ法によるシミュレ−ション結果によると最低
で (5) も300オングストロ−ムを必要とする。次に、第3次
の写真処理後フッ酸系のエッチング液で水素プラズマに
晒す部分の酸化膜を除去する。RIEを使用して、水素
ガスを導入し、約20mTorrに調整したら、約2kWの
電力を投入し、プラズマ放電させる。水素プラズマに晒
されたガ−ドリング内側のSi表面には水素を含んだア
モルファス状のシリコン層5が形成される。なお、アモ
ルファスシリコン層の膜厚・性質などはRIEの条件、
圧力、パワ−、導入するガスの種類等を変えることによ
り制御することも可能である。次に、前記水素プラズマ
に対してマスクとして用いた500オングストロ−ムの
酸化膜をフッ酸系のエッチング液で除去する。こうして
アモルファスシリコン層5をシリコン層2に存在せし
め、ショットキ金属を接触させる領域が形成された。上
記酸化膜のエッチング後、Mo3を蒸着する。Moの膜
厚は約5000オングストロ−ムとし、引き続きCr及
びNi蒸着を同一真空蒸着室内で通常方法にて行った。
CrはMo及びNiの拡散バリア金属の役目をする。ま
た、Siウェハ−の裏面にもCr/Ni蒸着を引き続き
処理する。次に、パタ−ン面のA電極必要領域にのみM
o/Cr/Niが存在するように第4次写真を行う。N
iのエッチング液は塩化第2鉄系のエッチング液で、C
rは硝酸第2セリウム系のエッチング液で、さらにMo
は公知のHF系のエッチング液でエッチングした。その
後、ウェハ−上のNi面にPb−Sn系ハンダを溶融、
チップをダイシングし、通常の工程にて、ショットキバ
リアダイオ−ドチップを完成させた。
て、製造工程例を述べる。N型シリコンエピタキシアル
ウェハ−の一部に水素を含むアモルファス状のシリコン
層を形成する例を以下に説明する。ヒ素不純物原子をド
−プした比抵抗0.003Ω・cm厚さ400μmのシ
リコン基板1上にリンを不純物原子とした比抵抗0.5
Ω・cmのエピタキシアルシリコン層2を6μm堆積さ
せる。スチ−ム酸化処理で約0.7μm厚さのSiO2膜
を形成し、ガ−ドリング部分のみの酸化膜を除去する第
1次の写真処理を行う。その後、フッ酸系のエッチング
液でガ−ドリング部を窓開けする。イオン注入でボロン
原子を約5×1014cm-2を50keVで打ち込み、1
100℃、120分、O2雰囲気でアニ−ル拡散してガ
−ドリング部6(P+拡散)2μmを形成する。次に、
ショットキ金属を形成する部分のガ−ドリング部内側の
酸化膜を除去する第2次の写真処理を行う。さらに、1
000℃、50分、O2雰囲気で酸化させ、約500オ
ングストロ−ムの酸化膜をショットキ金属を形成する部
分に成長させる。この酸化膜は、水素プラズマ処理時の
マスクとして使用する。この酸化膜が水素プラズマに対
してマスクとしての役割を示すために必要な厚さは、モ
ンテカルロ法によるシミュレ−ション結果によると最低
で (5) も300オングストロ−ムを必要とする。次に、第3次
の写真処理後フッ酸系のエッチング液で水素プラズマに
晒す部分の酸化膜を除去する。RIEを使用して、水素
ガスを導入し、約20mTorrに調整したら、約2kWの
電力を投入し、プラズマ放電させる。水素プラズマに晒
されたガ−ドリング内側のSi表面には水素を含んだア
モルファス状のシリコン層5が形成される。なお、アモ
ルファスシリコン層の膜厚・性質などはRIEの条件、
圧力、パワ−、導入するガスの種類等を変えることによ
り制御することも可能である。次に、前記水素プラズマ
に対してマスクとして用いた500オングストロ−ムの
酸化膜をフッ酸系のエッチング液で除去する。こうして
アモルファスシリコン層5をシリコン層2に存在せし
め、ショットキ金属を接触させる領域が形成された。上
記酸化膜のエッチング後、Mo3を蒸着する。Moの膜
厚は約5000オングストロ−ムとし、引き続きCr及
びNi蒸着を同一真空蒸着室内で通常方法にて行った。
CrはMo及びNiの拡散バリア金属の役目をする。ま
た、Siウェハ−の裏面にもCr/Ni蒸着を引き続き
処理する。次に、パタ−ン面のA電極必要領域にのみM
o/Cr/Niが存在するように第4次写真を行う。N
iのエッチング液は塩化第2鉄系のエッチング液で、C
rは硝酸第2セリウム系のエッチング液で、さらにMo
は公知のHF系のエッチング液でエッチングした。その
後、ウェハ−上のNi面にPb−Sn系ハンダを溶融、
チップをダイシングし、通常の工程にて、ショットキバ
リアダイオ−ドチップを完成させた。
【0012】次に、前記せるごとく、基体2をはさむ領
域5の最近接の幅Wは2μm以下で、好ましくは1.5
μm以下にする必要がある。その最近接の幅が上限値を
こえると逆方向特性の改善がみられなくなる。
域5の最近接の幅Wは2μm以下で、好ましくは1.5
μm以下にする必要がある。その最近接の幅が上限値を
こえると逆方向特性の改善がみられなくなる。
【0013】本発明構造は、図3(a)の平面図のよう
に四角形の基体領域2を水素を含 (6) んだ領域5の表面に点在せしめたが、領域2の形状を、
他の形状とすること、多数の短ざく状とすること、多数
のリング状とすることなど、設計上の選択をなし得る。
又本発明構造を、集積回路装置の一部に組み込むこと
や、その他の変形、変換、付加等の変更をなしても本発
明の要旨の範囲で本願権利に含まれるものである。
に四角形の基体領域2を水素を含 (6) んだ領域5の表面に点在せしめたが、領域2の形状を、
他の形状とすること、多数の短ざく状とすること、多数
のリング状とすることなど、設計上の選択をなし得る。
又本発明構造を、集積回路装置の一部に組み込むこと
や、その他の変形、変換、付加等の変更をなしても本発
明の要旨の範囲で本願権利に含まれるものである。
【0014】以上、説明したように、順方向電圧降下及
び逆方向電流の小なるショットキバリア半導体装置を製
造容易に得ることができ、電源機器をはじめ、各種機器
に利用して、産業上の効果、極めて大なるものである。
び逆方向電流の小なるショットキバリア半導体装置を製
造容易に得ることができ、電源機器をはじめ、各種機器
に利用して、産業上の効果、極めて大なるものである。
【図1】従来構造の断面構造図である。
【図2】従来構造の整流特性関係図である。
【図3】本発明構造の構造図であり、(a)は平面図、
(b)は断面図である。
(b)は断面図である。
【図4】特性図であり、(a)は順方向特性図、(b)
は逆方向特性図である。
は逆方向特性図である。
1 単結晶基板 2 単結晶基体 3 ショットキバリア金属 4 表面保護用絶縁膜 5 水素を含む半導体領域 6 ガ−ドリング領域 A アノ−ド電極 C カソ−ド電極 W 5をはさむ2の最近接の幅
Claims (2)
- 【請求項1】 平面状をなす単結晶半導体基体の主表面
に、水素を含む半導体領域を複数個、該基体の領域をは
さむごとく形成し、該基体の領域、及び水素を含む半導
体領域にわたり、ショットキバリア金属を接触して設
け、水素を含む半導体領域と該金属のバリアハイトを該
基体の領域と該金属のバリアハイトより大きくしたこと
を特徴とするショットキバリア半導体装置。 - 【請求項2】 水素を含む半導体領域がはさむ基体の領
域の幅を2μm以下としたことを特徴とする請求項1の
ショットキバリア半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684092A JPH05326925A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ショットキバリア半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684092A JPH05326925A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ショットキバリア半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326925A true JPH05326925A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15416725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14684092A Pending JPH05326925A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ショットキバリア半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326925A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1119055A1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-07-25 | Fabtech, Inc. | Distributed reverse surge guard |
| US6462393B2 (en) | 2001-03-20 | 2002-10-08 | Fabtech, Inc. | Schottky device |
| US6717229B2 (en) | 2000-01-19 | 2004-04-06 | Fabtech, Inc. | Distributed reverse surge guard |
| CN110870079A (zh) * | 2017-07-08 | 2020-03-06 | 株式会社Flosfia | 半导体装置 |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP14684092A patent/JPH05326925A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1119055A1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-07-25 | Fabtech, Inc. | Distributed reverse surge guard |
| US6717229B2 (en) | 2000-01-19 | 2004-04-06 | Fabtech, Inc. | Distributed reverse surge guard |
| US6462393B2 (en) | 2001-03-20 | 2002-10-08 | Fabtech, Inc. | Schottky device |
| US6710419B2 (en) | 2001-03-20 | 2004-03-23 | Fabtech, Inc. | Method of manufacturing a schottky device |
| CN110870079A (zh) * | 2017-07-08 | 2020-03-06 | 株式会社Flosfia | 半导体装置 |
| EP3654387A4 (en) * | 2017-07-08 | 2021-03-31 | Flosfia Inc. | SEMICONDUCTOR COMPONENT |
| US11450774B2 (en) | 2017-07-08 | 2022-09-20 | Flosfia Inc. | Semiconductor device including two or more adjustment regions |
| JP2023068204A (ja) * | 2017-07-08 | 2023-05-16 | 株式会社Flosfia | 半導体装置 |
| CN110870079B (zh) * | 2017-07-08 | 2024-01-09 | 株式会社Flosfia | 半导体装置 |
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