JPH06268202A - 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド - Google Patents
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドInfo
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- JPH06268202A JPH06268202A JP5051835A JP5183593A JPH06268202A JP H06268202 A JPH06268202 A JP H06268202A JP 5051835 A JP5051835 A JP 5051835A JP 5183593 A JP5183593 A JP 5183593A JP H06268202 A JPH06268202 A JP H06268202A
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- H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D8/60—Schottky-barrier diodes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ショットキ−電極のエッジ部分に電界が集中
するという問題を解決した高耐圧炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドを提供することを目的とする。 【構成】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に形成
された第１導電型の炭化珪素からなる活性層と、この活
性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、開口部か
ら露出する活性層上に形成されたショットキ−電極とを
具備し、ショットキ−電極は、活性層とショットキ−接
合を形成するとともに、ショットキ−電極の端部は、絶
縁膜上に存在することを特徴とする。
するという問題を解決した高耐圧炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドを提供することを目的とする。 【構成】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に形成
された第１導電型の炭化珪素からなる活性層と、この活
性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、開口部か
ら露出する活性層上に形成されたショットキ−電極とを
具備し、ショットキ−電極は、活性層とショットキ−接
合を形成するとともに、ショットキ−電極の端部は、絶
縁膜上に存在することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドに関する。
トキ−・ダイオ−ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は、シリコンと比較してアバラ
ンシェ降伏による臨界電界が高いので、不純物濃度２×
１０15／ｃｍ3 程度のｎ型活性層で、５０００Ｖ以上の
耐圧を有するダイオ−ドを作ることが原理的には可能で
ある。一方、ショットキ−・ダイオ−ドは、少数キャリ
アの注入がないので、ＰＮ接合ダイオ−ドと比較してス
イッチング速度が速い。従って、炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドは、高耐圧が実現出来るとともに、これと
同じ耐圧を有する従来のシリコンＰＩＮダイオ−ドより
も、低いオン抵抗、速いスイッチング速度を有するとい
う、優れた特性を備えることが期待される。
ンシェ降伏による臨界電界が高いので、不純物濃度２×
１０15／ｃｍ3 程度のｎ型活性層で、５０００Ｖ以上の
耐圧を有するダイオ−ドを作ることが原理的には可能で
ある。一方、ショットキ−・ダイオ−ドは、少数キャリ
アの注入がないので、ＰＮ接合ダイオ−ドと比較してス
イッチング速度が速い。従って、炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドは、高耐圧が実現出来るとともに、これと
同じ耐圧を有する従来のシリコンＰＩＮダイオ−ドより
も、低いオン抵抗、速いスイッチング速度を有するとい
う、優れた特性を備えることが期待される。
【０００３】しかし、炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドについては、理論的に予想される耐圧がこれまでのと
ころ得られていない。その主たる理由は、ショットキ−
電極のエッジ部分に電界が集中し、そこでブレ−クダウ
ンを起こしてしまうためと考えられる。即ち、図７に示
すように、基板１上に形成された活性層２とショットキ
−接合を形成するショットキ−電極４は、その全体にわ
たって活性層２上に存在しており、そのため、ショット
キ−電極４の端部に電界が集中してしまう。
ドについては、理論的に予想される耐圧がこれまでのと
ころ得られていない。その主たる理由は、ショットキ−
電極のエッジ部分に電界が集中し、そこでブレ−クダウ
ンを起こしてしまうためと考えられる。即ち、図７に示
すように、基板１上に形成された活性層２とショットキ
−接合を形成するショットキ−電極４は、その全体にわ
たって活性層２上に存在しており、そのため、ショット
キ−電極４の端部に電界が集中してしまう。
【０００４】一般に、シリコンを用いたショットキ−ダ
イオ−ドの場合、電極のエッジ部分の下にｐ+ 層からな
るガ−ドリングを設けて耐圧をもたせるが、炭化硅素の
場合、ｐ+ 層を拡散することは現状では非常に困難であ
る。
イオ−ドの場合、電極のエッジ部分の下にｐ+ 層からな
るガ−ドリングを設けて耐圧をもたせるが、炭化硅素の
場合、ｐ+ 層を拡散することは現状では非常に困難であ
る。
【０００５】この問題を解決するため、ショットキ−電
極に抵抗電極を取付けた構造の炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ド、及び浮遊電極を取付けた構造の炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ド等が考えられるが、いずれの構
造も、ショットキ−電極のエッジ部分が活性層と接触し
ているため、エッジ部分の電界集中の問題を充分には解
決していない。
極に抵抗電極を取付けた構造の炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ド、及び浮遊電極を取付けた構造の炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ド等が考えられるが、いずれの構
造も、ショットキ−電極のエッジ部分が活性層と接触し
ているため、エッジ部分の電界集中の問題を充分には解
決していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドは、理論的には高耐圧が得
られることが期待されているが、ショットキ−電極のエ
ッジ部分に電界が集中するという問題のため、これまで
高耐圧が得られていない。
素ショットキ−・ダイオ−ドは、理論的には高耐圧が得
られることが期待されているが、ショットキ−電極のエ
ッジ部分に電界が集中するという問題のため、これまで
高耐圧が得られていない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ショットキ−電
極のエッジ部分に電界が集中するという問題を解決した
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドを提供するこ
とにある。
極のエッジ部分に電界が集中するという問題を解決した
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭化珪素基板
と、この炭化珪素基板上に形成された第１導電型の炭化
珪素からなる活性層と、この活性層上に形成された開口
部を有する絶縁膜と、前記開口部から露出する活性層上
に形成されたショットキ−電極とを具備し、前記ショッ
トキ−電極は、前記活性層とショットキ−接合を形成す
るとともに、前記ショットキ−電極の端部は、前記絶縁
膜上に存在することを特徴とする高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドを提供する。
と、この炭化珪素基板上に形成された第１導電型の炭化
珪素からなる活性層と、この活性層上に形成された開口
部を有する絶縁膜と、前記開口部から露出する活性層上
に形成されたショットキ−電極とを具備し、前記ショッ
トキ−電極は、前記活性層とショットキ−接合を形成す
るとともに、前記ショットキ−電極の端部は、前記絶縁
膜上に存在することを特徴とする高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドを提供する。
【０００９】
【作用】本発明の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ
−ドでは、図１に示すように、活性層２とショットキ−
接合を形成するショットキ−電極４の端部が、活性層２
上に形成された絶縁膜３上に存在している。そのため、
ショットキ−電極４が全体にわたって活性層２上に存在
する図７に示す従来の炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドとは異なり、ショットキ−電極４の端部に電界が集中
することがなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ
−・ダイオ−ドが実現出来る。
−ドでは、図１に示すように、活性層２とショットキ−
接合を形成するショットキ−電極４の端部が、活性層２
上に形成された絶縁膜３上に存在している。そのため、
ショットキ−電極４が全体にわたって活性層２上に存在
する図７に示す従来の炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドとは異なり、ショットキ−電極４の端部に電界が集中
することがなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ
−・ダイオ−ドが実現出来る。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】図２は、本発明の一実施例に係る炭化珪素
ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図２に
おいて、ｎ+ −炭化珪素基板１上に２×１０15／ｃｍ3
の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層２を３０
μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次いで、この
活性層２の上にシリコン酸化膜３を成長させる。その
後、シリコン酸化膜３に選択的にメサエッチングを施
し、側壁がなだらかに傾斜した開口部を形成する。この
開口部を通して露出する活性層２の上に、Ｐｔ等からな
るショットキ−電極４を、その端部がシリコン酸化膜３
上に重なるように形成する。一方、基板１の裏面には、
ＴａＳｉ2 等からなるオ−ミック電極５を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図２に
おいて、ｎ+ −炭化珪素基板１上に２×１０15／ｃｍ3
の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層２を３０
μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次いで、この
活性層２の上にシリコン酸化膜３を成長させる。その
後、シリコン酸化膜３に選択的にメサエッチングを施
し、側壁がなだらかに傾斜した開口部を形成する。この
開口部を通して露出する活性層２の上に、Ｐｔ等からな
るショットキ−電極４を、その端部がシリコン酸化膜３
上に重なるように形成する。一方、基板１の裏面には、
ＴａＳｉ2 等からなるオ−ミック電極５を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
【００１２】以上説明した図２に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極４の端部はシ
リコン酸化膜３上に乗り上げた状態となっていて、直接
活性層と接触していない。そのため、ショットキ−電極
４の端部には電界の集中が起こらず、ショットキ−電極
４と、活性層２及びシリコン酸化膜３とが接する部分に
おける電界を充分に下げることが可能である。
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極４の端部はシ
リコン酸化膜３上に乗り上げた状態となっていて、直接
活性層と接触していない。そのため、ショットキ−電極
４の端部には電界の集中が起こらず、ショットキ−電極
４と、活性層２及びシリコン酸化膜３とが接する部分に
おける電界を充分に下げることが可能である。
【００１３】図３は、図２に示す炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図２に示す例では、
シリコン酸化膜３の開口部の側壁はなだらかに傾斜して
いるが、図３に示す例では、階段状となっている。この
ようなシリコン酸化膜３の形状でも、図２に示す例と同
様の効果を得ることが可能である。
・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図２に示す例では、
シリコン酸化膜３の開口部の側壁はなだらかに傾斜して
いるが、図３に示す例では、階段状となっている。この
ようなシリコン酸化膜３の形状でも、図２に示す例と同
様の効果を得ることが可能である。
【００１４】図４は、本発明の他の実施例に係る炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図４
において、ｎ+ −炭化珪素基板１１上に２×１０15／ｃ
ｍ3 の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層１２
を３０μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層１２の上に耐酸化性のマスクを形成し、
熱酸化を施してシリコン酸化膜１３を選択的に形成す
る。そして、耐酸化性のマスクを除去した後、開口部を
通して露出する活性層１２の上に、Ｐｔからなるショッ
トキ−電極１４を、その端部がシリコン酸化膜１３上に
重なるように形成する。一方、基板１１の裏面には、Ｔ
ａＳｉ2 等からなるオ−ミック電極１５を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図４
において、ｎ+ −炭化珪素基板１１上に２×１０15／ｃ
ｍ3 の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層１２
を３０μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層１２の上に耐酸化性のマスクを形成し、
熱酸化を施してシリコン酸化膜１３を選択的に形成す
る。そして、耐酸化性のマスクを除去した後、開口部を
通して露出する活性層１２の上に、Ｐｔからなるショッ
トキ−電極１４を、その端部がシリコン酸化膜１３上に
重なるように形成する。一方、基板１１の裏面には、Ｔ
ａＳｉ2 等からなるオ−ミック電極１５を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
【００１５】以上説明した図４に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、選択酸化により形成されたシリ
コン酸化膜１３の端部が、活性層１２とショットキ−電
極１４との間に楔形に入り込んでいるため、ショットキ
−電極１４の端部での電界集中による耐圧の低下を軽減
することが可能である。
キ−・ダイオ−ドでは、選択酸化により形成されたシリ
コン酸化膜１３の端部が、活性層１２とショットキ−電
極１４との間に楔形に入り込んでいるため、ショットキ
−電極１４の端部での電界集中による耐圧の低下を軽減
することが可能である。
【００１６】図５は、本発明の他の実施例に係る炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図５
において、ｎ+ −炭化珪素基板２１上に２×１０15／ｃ
ｍ3 の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層２２
を３０μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層２２に異方性エッチングを施し、環状の
トレンチ溝を形成する。このトレンチ溝にシリコン酸化
物を埋め込み、環状のシリコン酸化膜２３を形成する。
その後、環状のシリコン酸化膜２３で囲まれた活性層２
２の上に、Ｐｔ等からなるショットキ−電極２４を、そ
の端部がシリコン酸化膜２３上に重なるように形成す
る。一方、基板２１の裏面には、ＴａＳｉ2等からなる
オ−ミック電極２５を形成し、炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ドが完成する。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図５
において、ｎ+ −炭化珪素基板２１上に２×１０15／ｃ
ｍ3 の不純物濃度のｎ- −炭化珪素からなる活性層２２
を３０μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層２２に異方性エッチングを施し、環状の
トレンチ溝を形成する。このトレンチ溝にシリコン酸化
物を埋め込み、環状のシリコン酸化膜２３を形成する。
その後、環状のシリコン酸化膜２３で囲まれた活性層２
２の上に、Ｐｔ等からなるショットキ−電極２４を、そ
の端部がシリコン酸化膜２３上に重なるように形成す
る。一方、基板２１の裏面には、ＴａＳｉ2等からなる
オ−ミック電極２５を形成し、炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ドが完成する。
【００１７】以上説明した図５に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極２４は平坦で
あるとともに、その端部はシリコン酸化膜２３上に重な
っているため、電界集中による耐圧低下の効果を完全に
排除することが可能である。図６は、図５に示す炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図５
に示す例では、シリコン酸化膜２３の表面は平坦であ
り、その結果、ショットキ−電極２４もまた平坦な形状
であるが、図６に示すように、シリコン酸化膜２３の表
面が突出していて、その結果、ショットキ−電極２４も
段差のある形状であってもよい。
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極２４は平坦で
あるとともに、その端部はシリコン酸化膜２３上に重な
っているため、電界集中による耐圧低下の効果を完全に
排除することが可能である。図６は、図５に示す炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図５
に示す例では、シリコン酸化膜２３の表面は平坦であ
り、その結果、ショットキ−電極２４もまた平坦な形状
であるが、図６に示すように、シリコン酸化膜２３の表
面が突出していて、その結果、ショットキ−電極２４も
段差のある形状であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
活性層とショットキ−接合を形成するショットキ−電極
の端部が、活性層上に形成された絶縁膜上に存在してい
るため、ショットキ−電極の端部に電界が集中すること
がなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドが実現出来る。
活性層とショットキ−接合を形成するショットキ−電極
の端部が、活性層上に形成された絶縁膜上に存在してい
るため、ショットキ−電極の端部に電界が集中すること
がなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドが実現出来る。
【図１】 本発明の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
オ−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
【図２】 本発明の一実施例に係る高耐圧炭化珪素ショ
ットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
ットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図３】 図２に示す炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドの改良を示す断面図。
ドの改良を示す断面図。
【図４】 本発明の他の実施例に係る高耐圧炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
ョットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図５】 本発明の更に他の実施例に係る高耐圧炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図６】 図５に示す炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドの改良を示す断面図。
ドの改良を示す断面図。
【図７】 従来の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ
−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
１，１１，２１…ｎ+ −炭化珪素基板 ２，１２，２２…活性層 ３，１３，２３…シリコン酸化膜 ４，１４，２４…ショットキ−電極 ５，１５，２５…オ−ミック電極
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に
形成された第１導電型の炭化珪素からなる活性層と、こ
の活性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、前記
開口部から露出する活性層上に形成されたショットキ−
電極とを具備し、前記ショットキ−電極は、前記活性層
とショットキ−接合を形成するとともに、前記ショット
キ−電極の端部は、前記絶縁膜上に存在することを特徴
とする高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05183593A JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05183593A JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268202A true JPH06268202A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3192809B2 JP3192809B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=12897924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05183593A Expired - Fee Related JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192809B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661644A (en) * | 1995-06-21 | 1997-08-26 | Abb Research Ltd. | Converter circuit, circuitry having at least one switching device and circuit module |
| US5801836A (en) * | 1996-07-16 | 1998-09-01 | Abb Research Ltd. | Depletion region stopper for PN junction in silicon carbide |
| US6002159A (en) * | 1996-07-16 | 1999-12-14 | Abb Research Ltd. | SiC semiconductor device comprising a pn junction with a voltage absorbing edge |
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-
1993
- 1993-03-12 JP JP05183593A patent/JP3192809B2/ja not_active Expired - Fee Related
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