JPH06104457A - ダイオード素子構造 - Google Patents
ダイオード素子構造Info
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- JPH06104457A JPH06104457A JP4274913A JP27491392A JPH06104457A JP H06104457 A JPH06104457 A JP H06104457A JP 4274913 A JP4274913 A JP 4274913A JP 27491392 A JP27491392 A JP 27491392A JP H06104457 A JPH06104457 A JP H06104457A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来メサ型構造を取らざるを得なかったダイ
オード素子の機械的強度を向上させ、また、放熱性も向
上させる。 【構成】 半導体基板の主面に、不純物拡散層や電極と
のコンタクト層及び該コンタクト層上に金属電極を有
し、該半導体基板の裏面上にも金属電極を有するダイオ
ード素子構造において、上記主面に形成した金属電極や
レジストパターンをマスクとして選択的にイオン注入を
して電気絶縁性を示す高抵抗領域を形成し、実質的には
メサ型構造を有するダイオード素子と同等のダイオード
素子を製作し、しかもメサ構造のダイオード素子に見ら
れる局所的に断面が小さくなる部分を形成せずに、さら
に電極面積を拡大し得ることを特徴としている。
オード素子の機械的強度を向上させ、また、放熱性も向
上させる。 【構成】 半導体基板の主面に、不純物拡散層や電極と
のコンタクト層及び該コンタクト層上に金属電極を有
し、該半導体基板の裏面上にも金属電極を有するダイオ
ード素子構造において、上記主面に形成した金属電極や
レジストパターンをマスクとして選択的にイオン注入を
して電気絶縁性を示す高抵抗領域を形成し、実質的には
メサ型構造を有するダイオード素子と同等のダイオード
素子を製作し、しかもメサ構造のダイオード素子に見ら
れる局所的に断面が小さくなる部分を形成せずに、さら
に電極面積を拡大し得ることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガンダイオード、イン
パットダイオード、ＰＮ接合ダイオード、ショットキー
接合ダイオード等の素子構造において、基板の主面及び
裏面に電極を有するダイオードの素子構造に関するもの
である。
パットダイオード、ＰＮ接合ダイオード、ショットキー
接合ダイオード等の素子構造において、基板の主面及び
裏面に電極を有するダイオードの素子構造に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の例として、ミリ波帯パワーガンダ
イオードの素子構造を図５に示す。図５（ａ）はその平
面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の断面Ａ−Ａを示
す。図５において１はＧａＡｓ基板であり、メサ部上部
の低抵抗層２とその下にある動作層３及びその下の低抵
抗層４からなっている。ダイオード素子の主面及び裏面
にはそれぞれ金属電極５と６が形成されている。ミリ波
帯という高い発振周波数で使用するので、ｆｌ＝一定、
ｎｌ＝一定、（但し、ｆは発振周波数、ｎは不純物濃
度、ｌは動作層３の厚さ）とすると、より高い周波数を
発振させるには不純物濃度を高くしなければならない。
その為、入力を必要な大きさに制御するのに低抵抗層２
に接する金属電極５の面積及び低抵抗層２や動作層３の
面積を小さくしなければならず、メサ構造としていた。
例えば４６．５ＧＨｚ、９００ｍＡで使用するミリ波パ
ワーガンダイオードでは、Ｎ型ＧａＡｓの動作層３の不
純物の濃度は約７．７×１０15ｃｍ-3であり、Ｎ++型Ｇ
ａＡｓの低抵抗層２に接する電極５の面積は素子面積
（Ｎ+型ＧａＡｓの低抵抗層４の面積）約４×１０4μｍ
2に対し、約０．４６×１０4μｍ2となる。またこのよ
うな小面積部分に対し１Ａに近い電流を流すためメサ部
を細いリング状とし、伝熱面積を広げ放熱性を上げてい
た。
イオードの素子構造を図５に示す。図５（ａ）はその平
面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の断面Ａ−Ａを示
す。図５において１はＧａＡｓ基板であり、メサ部上部
の低抵抗層２とその下にある動作層３及びその下の低抵
抗層４からなっている。ダイオード素子の主面及び裏面
にはそれぞれ金属電極５と６が形成されている。ミリ波
帯という高い発振周波数で使用するので、ｆｌ＝一定、
ｎｌ＝一定、（但し、ｆは発振周波数、ｎは不純物濃
度、ｌは動作層３の厚さ）とすると、より高い周波数を
発振させるには不純物濃度を高くしなければならない。
その為、入力を必要な大きさに制御するのに低抵抗層２
に接する金属電極５の面積及び低抵抗層２や動作層３の
面積を小さくしなければならず、メサ構造としていた。
例えば４６．５ＧＨｚ、９００ｍＡで使用するミリ波パ
ワーガンダイオードでは、Ｎ型ＧａＡｓの動作層３の不
純物の濃度は約７．７×１０15ｃｍ-3であり、Ｎ++型Ｇ
ａＡｓの低抵抗層２に接する電極５の面積は素子面積
（Ｎ+型ＧａＡｓの低抵抗層４の面積）約４×１０4μｍ
2に対し、約０．４６×１０4μｍ2となる。またこのよ
うな小面積部分に対し１Ａに近い電流を流すためメサ部
を細いリング状とし、伝熱面積を広げ放熱性を上げてい
た。
【０００３】図６は従来の上記ガンダイオード素子の製
造工程を示すもので、Ｎ+型ＧａＡｓの低抵抗層４上に
Ｎ型の動作層３及びＮ++型の低抵抗層２をエピタキシャ
ル成長させた積層体ＧａＡｓ基板上にリフトオフ法によ
り金属電極５をリング状に形成する。［図６（ａ）］。
次にフォトリソグラフ法により電極５を覆うようにレジ
スト７をパターニングし、［図６（ｂ）］、これをマス
クに低抵抗層２及び動作層３をエッチング［図６
（ｃ）］した後、レジスト７を除去し、金属電極６を蒸
着等により被着する［図６（ｄ）］。
造工程を示すもので、Ｎ+型ＧａＡｓの低抵抗層４上に
Ｎ型の動作層３及びＮ++型の低抵抗層２をエピタキシャ
ル成長させた積層体ＧａＡｓ基板上にリフトオフ法によ
り金属電極５をリング状に形成する。［図６（ａ）］。
次にフォトリソグラフ法により電極５を覆うようにレジ
スト７をパターニングし、［図６（ｂ）］、これをマス
クに低抵抗層２及び動作層３をエッチング［図６
（ｃ）］した後、レジスト７を除去し、金属電極６を蒸
着等により被着する［図６（ｄ）］。
【０００４】図７は上記ガンダイオード素子の実装状態
を示す。図において、図５、図６の符合と同一のものは
同一または相当するものを示し、８はパッケージスタッ
ドである。アップサイドダウン（Ｕｐ Ｓｉｄｅ Ｄｏｗ
ｎ）でパッケージスタッド８に電極５が熱圧着されてい
る。
を示す。図において、図５、図６の符合と同一のものは
同一または相当するものを示し、８はパッケージスタッ
ドである。アップサイドダウン（Ｕｐ Ｓｉｄｅ Ｄｏｗ
ｎ）でパッケージスタッド８に電極５が熱圧着されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなメサ型ダ
イオード素子の放熱性を良くする為にはなるべく電極５
の周長を大きくして伝熱面積を増やした方が良いが、従
来の方法では限界がある。それは図８に示すように、メ
サ部９に接する電極５の面積を増やすことができない為
周長を大きくするとメサ部９が細くなり、機械的な強度
が低くなってしまうからである。これはダイオード素子
をパッケージスタッド８に熱圧着する際にメサ部９に加
わる局部的な力によって部分的に応力の値が大きくな
り、メサ部９が破壊されるという問題があった。
イオード素子の放熱性を良くする為にはなるべく電極５
の周長を大きくして伝熱面積を増やした方が良いが、従
来の方法では限界がある。それは図８に示すように、メ
サ部９に接する電極５の面積を増やすことができない為
周長を大きくするとメサ部９が細くなり、機械的な強度
が低くなってしまうからである。これはダイオード素子
をパッケージスタッド８に熱圧着する際にメサ部９に加
わる局部的な力によって部分的に応力の値が大きくな
り、メサ部９が破壊されるという問題があった。
【０００６】同様に、図９のようなアップサイドアップ
（Ｕｐ Ｓｉｄｅ Ｕｐ）で組み立てる電極の小さなメサ
型ダイオード素子でもメサ部９の面積（金属電極５の面
積）が微少である為、ボンディングマシーンの位置合わ
せ精度誤差等の為にボンディング時の機械的応力が金属
電極５の側端面近傍に掛かり、メサ部９が欠けてしまう
という問題があった。
（Ｕｐ Ｓｉｄｅ Ｕｐ）で組み立てる電極の小さなメサ
型ダイオード素子でもメサ部９の面積（金属電極５の面
積）が微少である為、ボンディングマシーンの位置合わ
せ精度誤差等の為にボンディング時の機械的応力が金属
電極５の側端面近傍に掛かり、メサ部９が欠けてしまう
という問題があった。
【０００７】以上述べた様に本発明は従来メサ型構造を
取らざるを得なかったダイオード素子の機械的強度の低
さと放熱性の悪さを解消することを目的とする。
取らざるを得なかったダイオード素子の機械的強度の低
さと放熱性の悪さを解消することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明はダイオード素子の半導体基板の主面上の金属
電極と接しない該主面の表面側にイオン注入により電気
絶縁性を示す高抵抗領域を形成し、さらに前記半導体基
板の主面の表面側のイオン注入により形成した電気絶縁
性を示す高抵抗領域の表面部と前記電極とのコンタクト
層の表面に亘り電極金属を被着する構成とした。
に本発明はダイオード素子の半導体基板の主面上の金属
電極と接しない該主面の表面側にイオン注入により電気
絶縁性を示す高抵抗領域を形成し、さらに前記半導体基
板の主面の表面側のイオン注入により形成した電気絶縁
性を示す高抵抗領域の表面部と前記電極とのコンタクト
層の表面に亘り電極金属を被着する構成とした。
【０００９】
【作用】前記のように構成することにより、前記高抵抗
領域を前記ダイオード素子を組み立てる際の機械的な補
強として、または、該ダイオードの発熱を効率良く放熱
するための伝熱面積拡張用として使用できる。
領域を前記ダイオード素子を組み立てる際の機械的な補
強として、または、該ダイオードの発熱を効率良く放熱
するための伝熱面積拡張用として使用できる。
【００１０】
【実施例】一実施例として本発明をガンダイオードに行
なった場合を図面に沿って以下に説明する。図１に本発
明の製造工程を示す。イオウ（Ｓ）をドナーとしたＮ+
型ＧａＡｓの低抵抗層４の上にＣＶＤ等によりＮ型エピ
タキシャル層の動作層３及びＮ++型エピタキシャル層の
低抵抗層２をエピタキシャル成長させ前記低抵抗層２の
上にリフトオフ法によりＡｕＧｅＮｉ等のオーム性金属
の金属電極５をリング状に形成した後、シンターを行な
い電極と半導体間にオーミックコンタクトを得る［図１
（ａ）］。次に金属電極５をマスクして半導体基板主面
から前記低抵抗層２の厚さより深い位置にまでホウ素
（Ｂ）をイオン注入し、高抵抗領域１０を形成する［図
１（ｂ）］。この際、より効率良く深い位置にホウ素
（Ｂ）イオンを注入するにはダブルチャージしたホウ素
イオン（Ｂ++）を使用するべきである。例えば、上記低
抵抗層２のイオウ（Ｓ）の不純物濃度が約１×１０18ｃ
ｍ-3の場合、前記ホウ素イオン（Ｂ++）の注入条件をド
ーズ量約５×１０12〜５×１０13ｃｍ-2、加速電圧１７
０ＫｅＶとしたときに、約０．４〜１μｍまでの深さに
該ホウ素イオン（Ｂ++）の注入ができる。ここで低抵抗
層２の厚さが０．４μｍ未満で該低抵抗層２を含むダイ
オード素子に掛かる電流が約１Ａ以下なら、上記のイオ
ン注入条件でイオン注入された高抵抗領域が充分な電気
絶縁性を示し、メサエッチングした場合と同等の効果が
得られる。金属電極６は以上の工程の後に、蒸着等周知
の方法により被着される。また、上記実施例では金属電
極５をマスクにイオン注入するものであるが、その他例
えばホトレジスト等をマスクにすることもできるのは明
らかである。
なった場合を図面に沿って以下に説明する。図１に本発
明の製造工程を示す。イオウ（Ｓ）をドナーとしたＮ+
型ＧａＡｓの低抵抗層４の上にＣＶＤ等によりＮ型エピ
タキシャル層の動作層３及びＮ++型エピタキシャル層の
低抵抗層２をエピタキシャル成長させ前記低抵抗層２の
上にリフトオフ法によりＡｕＧｅＮｉ等のオーム性金属
の金属電極５をリング状に形成した後、シンターを行な
い電極と半導体間にオーミックコンタクトを得る［図１
（ａ）］。次に金属電極５をマスクして半導体基板主面
から前記低抵抗層２の厚さより深い位置にまでホウ素
（Ｂ）をイオン注入し、高抵抗領域１０を形成する［図
１（ｂ）］。この際、より効率良く深い位置にホウ素
（Ｂ）イオンを注入するにはダブルチャージしたホウ素
イオン（Ｂ++）を使用するべきである。例えば、上記低
抵抗層２のイオウ（Ｓ）の不純物濃度が約１×１０18ｃ
ｍ-3の場合、前記ホウ素イオン（Ｂ++）の注入条件をド
ーズ量約５×１０12〜５×１０13ｃｍ-2、加速電圧１７
０ＫｅＶとしたときに、約０．４〜１μｍまでの深さに
該ホウ素イオン（Ｂ++）の注入ができる。ここで低抵抗
層２の厚さが０．４μｍ未満で該低抵抗層２を含むダイ
オード素子に掛かる電流が約１Ａ以下なら、上記のイオ
ン注入条件でイオン注入された高抵抗領域が充分な電気
絶縁性を示し、メサエッチングした場合と同等の効果が
得られる。金属電極６は以上の工程の後に、蒸着等周知
の方法により被着される。また、上記実施例では金属電
極５をマスクにイオン注入するものであるが、その他例
えばホトレジスト等をマスクにすることもできるのは明
らかである。
【００１１】図２は上記の方法で作成したガンダイオー
ド素子の組立状態であり、符合の２、５、６、及び１０
は図１と同様で、８はパッケージスタッドである。図に
示す通り細いメサ部が形成されていない為、熱圧着の
際、破壊されない。
ド素子の組立状態であり、符合の２、５、６、及び１０
は図１と同様で、８はパッケージスタッドである。図に
示す通り細いメサ部が形成されていない為、熱圧着の
際、破壊されない。
【００１２】また［図１（ｃ）］の様にさらに電極金属
１２を被着した後、組み立てれば図３に示すように高抵
抗領域１０も電極金属１２を介してパッケージスタッド
８に密着され、伝熱面積が増大する為、ガンダイオード
素子の放熱性が良くなる。なお、符合の２、５、及び６
は図１及び図２と同様である。
１２を被着した後、組み立てれば図３に示すように高抵
抗領域１０も電極金属１２を介してパッケージスタッド
８に密着され、伝熱面積が増大する為、ガンダイオード
素子の放熱性が良くなる。なお、符合の２、５、及び６
は図１及び図２と同様である。
【００１３】図４はアップサイドアップ（Ｕｐ Ｓｉｄ
ｅ Ｕｐ）で組み立てるダイオード素子であるが、本来
はメサ構造を取るところを本発明によりエッチングされ
るべき部分が高抵抗領域１０に置き換えられているの
で、電極１１をチップ面積の範囲内で従来よりも大きく
できる。よって、従来の電極が小さく、その為にボンデ
ィングマシーンの位置決め精度誤差等で、前記従来の電
極の側端面近傍に力が掛かった場合に欠けが生じてしま
うという様な不具合を解消できる。それは、前記ボンデ
ィングマシーンの精度誤差等を、電極面積を拡大するこ
とで吸収できるからである。
ｅ Ｕｐ）で組み立てるダイオード素子であるが、本来
はメサ構造を取るところを本発明によりエッチングされ
るべき部分が高抵抗領域１０に置き換えられているの
で、電極１１をチップ面積の範囲内で従来よりも大きく
できる。よって、従来の電極が小さく、その為にボンデ
ィングマシーンの位置決め精度誤差等で、前記従来の電
極の側端面近傍に力が掛かった場合に欠けが生じてしま
うという様な不具合を解消できる。それは、前記ボンデ
ィングマシーンの精度誤差等を、電極面積を拡大するこ
とで吸収できるからである。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によればダイ
オードに細いメサ部を形成することなく電極の周長を長
くして、あるいは、電極の面積を大きくして伝熱面積を
拡張できるため、電極や動作等を破壊することなく熱圧
着やボンディングができ、放熱性も向上できる。
オードに細いメサ部を形成することなく電極の周長を長
くして、あるいは、電極の面積を大きくして伝熱面積を
拡張できるため、電極や動作等を破壊することなく熱圧
着やボンディングができ、放熱性も向上できる。
【図１】本発明の製造方法を示した説明図である。
【図２】本発明の第一の実施例をパッケージスタッドに
実装した時の断面図である。
実装した時の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例をパッケージスタッドに
実装した時の断面図である。
実装した時の断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例の断面図である。
【図５】従来の実施例を示した説明図である。
【図６】従来の実施例の製造方法を示した説明図であ
る。
る。
【図７】従来の実施例をパッケージスタッドに実装した
ときの断面図である。
ときの断面図である。
【図８】従来の実施例において細いメサ部を持つものを
パッケージスタッドに実装した時の断面図である
パッケージスタッドに実装した時の断面図である
【図９】他の従来の実施例を断面図で示した説明図であ
る。
る。
１ ＧａＡｓ基板 ２ 低抵抗層 ３ 動作層 ４ 低抵抗層 ５ 金属電極 ６ 金属電極 ７ レジスト ８ パッケージスタッド ９ メサ部 １０ 高抵抗領域 １１ 金属電極 １２ 電極金属
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板の主面に不純物拡散層や電極
とのコンタクト層及び該コンタクト層上に金属電極を有
し、該半導体基板の裏面上にも金属電極を有するダイオ
ード素子構造において、上記半導体基板の主面上の金属
電極と接しない該主面の表面側にイオン注入により電気
絶縁性を示す高抵抗領域を形成したことを特徴とするダ
イオード素子構造。 - 【請求項２】 請求項１に記載のダイオード素子構造に
おいて、前記半導体基板の主面の表面側のイオン注入に
より形成した電気絶縁性を示す高抵抗領域の表面部と前
記電極とのコンタクト層の表面に亘り電極金属を被着し
たことを特徴とするダイオード素子構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274913A JPH06104457A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ダイオード素子構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274913A JPH06104457A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ダイオード素子構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104457A true JPH06104457A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17548282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4274913A Pending JPH06104457A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ダイオード素子構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104457A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798560A (en) * | 1995-10-31 | 1998-08-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit having a spark killer diode |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP4274913A patent/JPH06104457A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798560A (en) * | 1995-10-31 | 1998-08-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit having a spark killer diode |
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