JPH0964381A - ショットキーバリアダイオード - Google Patents
ショットキーバリアダイオードInfo
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- JPH0964381A JPH0964381A JP7240622A JP24062295A JPH0964381A JP H0964381 A JPH0964381 A JP H0964381A JP 7240622 A JP7240622 A JP 7240622A JP 24062295 A JP24062295 A JP 24062295A JP H0964381 A JPH0964381 A JP H0964381A
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- Japan
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- barrier diode
- schottky barrier
- mesa portion
- anode electrode
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/01—Manufacture or treatment
- H10D8/051—Manufacture or treatment of Schottky diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/60—Schottky-barrier diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アノード電極の活性層との接触端部における
電界集中を緩和し、耐圧電圧を向上させる。 【解決手段】 ウエットエッチングによりn-層(活性
層)2にメサ部7を形成し、メサ部7の側面及びその近
傍領域にO2プラズマ等を照射してプラズマ処理を施
す。ついで、メサ部7の上面を除く領域に窒化膜からな
る絶縁膜8を形成し、絶縁膜8の上からメサ部7全体を
覆うようにしてアノード電極4を設ける。
電界集中を緩和し、耐圧電圧を向上させる。 【解決手段】 ウエットエッチングによりn-層(活性
層)2にメサ部7を形成し、メサ部7の側面及びその近
傍領域にO2プラズマ等を照射してプラズマ処理を施
す。ついで、メサ部7の上面を除く領域に窒化膜からな
る絶縁膜8を形成し、絶縁膜8の上からメサ部7全体を
覆うようにしてアノード電極4を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はショットキーバリア
ダイオードに関し、特に、メサ型構造を有する高耐圧シ
ョットキーバリアダイオードに関する。
ダイオードに関し、特に、メサ型構造を有する高耐圧シ
ョットキーバリアダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】図1に従来のショットキーバリアダイオ
ードAの構造を示す。このショットキーバリアダイオー
ドAにあっては、n+層1の表層部にn-層2を形成され
たGaAs基板3の上面(n-層2)に直接アノード電
極4を設け、下面(n+層1)にカソード電極5を設け
ている。しかして、このようなショットキーバリアダイ
オードAにあっては、逆バイアス電圧の印加時には、ア
ノード電極4からn-層2内に空乏層6が広がって電流
が遮断され、整流特性を示す。
ードAの構造を示す。このショットキーバリアダイオー
ドAにあっては、n+層1の表層部にn-層2を形成され
たGaAs基板3の上面(n-層2)に直接アノード電
極4を設け、下面(n+層1)にカソード電極5を設け
ている。しかして、このようなショットキーバリアダイ
オードAにあっては、逆バイアス電圧の印加時には、ア
ノード電極4からn-層2内に空乏層6が広がって電流
が遮断され、整流特性を示す。
【0003】しかしながら、図1のような構造のショッ
トキーバリアダイオードAにあっては、逆バイアス電圧
を印加されると、アノード電極4の端4aで電界集中が
起こり、低い逆方向電圧でブレイクダウンが起きて素子
が破壊される。
トキーバリアダイオードAにあっては、逆バイアス電圧
を印加されると、アノード電極4の端4aで電界集中が
起こり、低い逆方向電圧でブレイクダウンが起きて素子
が破壊される。
【0004】このアノード電極4の端4aに生じる電界
は、n-層2と垂直な方向の成分と平行な方向の成分
(フリンジング成分)の合成として大きな電界を発生
し、電界集中を引き起こしている。そこで、このアノー
ド電極4の端4aにおけるフリンジング成分による電界
集中を緩和し、ショットキーバリアダイオードの耐圧電
圧を向上させるため、本発明の出願人は、図2に示すよ
うなメサ型構造のショットキーバリアダイオードBを提
案している。このショットキーバリアダイオードBは、
n+層1の上にn-層2を形成されたGaAs基板3を用
意し、そのn-層2の表面にエッチング等によってメサ
部7を形成し、メサ部7の上面の外周縁部からメサ部7
の裾領域にかけて窒化膜からなる絶縁膜8を形成し、メ
サ部7上面のn-層2から絶縁膜8上にかけてアノード
電極4を設けている。
は、n-層2と垂直な方向の成分と平行な方向の成分
(フリンジング成分)の合成として大きな電界を発生
し、電界集中を引き起こしている。そこで、このアノー
ド電極4の端4aにおけるフリンジング成分による電界
集中を緩和し、ショットキーバリアダイオードの耐圧電
圧を向上させるため、本発明の出願人は、図2に示すよ
うなメサ型構造のショットキーバリアダイオードBを提
案している。このショットキーバリアダイオードBは、
n+層1の上にn-層2を形成されたGaAs基板3を用
意し、そのn-層2の表面にエッチング等によってメサ
部7を形成し、メサ部7の上面の外周縁部からメサ部7
の裾領域にかけて窒化膜からなる絶縁膜8を形成し、メ
サ部7上面のn-層2から絶縁膜8上にかけてアノード
電極4を設けている。
【0005】このようなショットキーバリアダイオード
Bにあっては、メサ部7の側面において絶縁膜8を介し
て浮せるようにしてアノード電極4を設けているので、
メサ部7の側面からn-層2内に向けて電界が加わり、
メサ部7側面からの電界によってアノード電極4のn-
層2との接触端部11に生じる電界のフリンジング成分
が打ち消される。この結果、アノード電極4のn-層2
との接触端部に生じる電界集中が緩和され、素子の耐圧
電圧が向上させられる。
Bにあっては、メサ部7の側面において絶縁膜8を介し
て浮せるようにしてアノード電極4を設けているので、
メサ部7の側面からn-層2内に向けて電界が加わり、
メサ部7側面からの電界によってアノード電極4のn-
層2との接触端部11に生じる電界のフリンジング成分
が打ち消される。この結果、アノード電極4のn-層2
との接触端部に生じる電界集中が緩和され、素子の耐圧
電圧が向上させられる。
【0006】例えば、上記ショットキーバリアダイオー
ドBの条件として、 GaAs基板3の厚さ: 200μm n-層2の厚さ: 10μm n-層2のキャリア濃度: 2.3×1015cm-3 メサ部7の高さ(メサ深さ): 0.5〜2.0μm アノード電極4の寸法: 0.4mm×0.4mm とした場合には、耐圧電圧は100Vに達し、図1のよ
うな構造のショットキーバリアダイオードAに比べて耐
圧電圧は数10V上昇することが確認されている。
ドBの条件として、 GaAs基板3の厚さ: 200μm n-層2の厚さ: 10μm n-層2のキャリア濃度: 2.3×1015cm-3 メサ部7の高さ(メサ深さ): 0.5〜2.0μm アノード電極4の寸法: 0.4mm×0.4mm とした場合には、耐圧電圧は100Vに達し、図1のよ
うな構造のショットキーバリアダイオードAに比べて耐
圧電圧は数10V上昇することが確認されている。
【0007】しかしながら、図2のような構造のショッ
トキーバリアダイオードBにあっては、耐圧電圧の向上
に限度があり、より高い耐圧電圧の要求に対応すること
ができなかった。
トキーバリアダイオードBにあっては、耐圧電圧の向上
に限度があり、より高い耐圧電圧の要求に対応すること
ができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、さらに高い耐圧電圧を得ることができるショッ
トキーバリアダイオードの構造を提供することにある。
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、さらに高い耐圧電圧を得ることができるショッ
トキーバリアダイオードの構造を提供することにある。
【0009】
【発明の開示】請求項1に記載のショットキーバリアダ
イオードは、半導体活性層に設けられたメサ部の段差部
分にプラズマ処理を施し、前記メサ部の上面にアノード
電極を形成したことを特徴としている。
イオードは、半導体活性層に設けられたメサ部の段差部
分にプラズマ処理を施し、前記メサ部の上面にアノード
電極を形成したことを特徴としている。
【0010】ここで、段差部分とは、メサ部の側面及び
その近傍領域をいう。但し、プラズマ処理はメサ部の段
差部分の全体に施されている必要はなく、その一部分で
あってもよい。また、プラズマ処理はメサ部の段差部分
以外にも設けても差し支えない。例えば、活性層の全体
にプラズマ処理を施してもよい。最も好ましい形態は、
メサ部の段差部分のうち、アノード電極の活性層との接
触端部における電界集中を緩和するのに最も効果的な箇
所を含む領域にプラズマ処理を施した場合である。
その近傍領域をいう。但し、プラズマ処理はメサ部の段
差部分の全体に施されている必要はなく、その一部分で
あってもよい。また、プラズマ処理はメサ部の段差部分
以外にも設けても差し支えない。例えば、活性層の全体
にプラズマ処理を施してもよい。最も好ましい形態は、
メサ部の段差部分のうち、アノード電極の活性層との接
触端部における電界集中を緩和するのに最も効果的な箇
所を含む領域にプラズマ処理を施した場合である。
【0011】メサ部の段差部分にプラズマ処理を施す
と、プラズマ照射された領域は逆バイアス電圧を印加さ
れたときに空乏化し易くなるので、アノード電極の活性
層との接触端部と空乏層の最低面とを遠ざけることがで
き、アノード電極の活性層との接触端部における電界集
中を緩和することができ、素子の耐圧電圧を向上させる
ことができる。
と、プラズマ照射された領域は逆バイアス電圧を印加さ
れたときに空乏化し易くなるので、アノード電極の活性
層との接触端部と空乏層の最低面とを遠ざけることがで
き、アノード電極の活性層との接触端部における電界集
中を緩和することができ、素子の耐圧電圧を向上させる
ことができる。
【0012】請求項2に記載の実施態様は、アノード電
極の、活性層との接触端部における電界集中を緩和する
ように、前記メサ部の段差部分の少なくとも一部にプラ
ズマ処理を施したことを特徴としている。
極の、活性層との接触端部における電界集中を緩和する
ように、前記メサ部の段差部分の少なくとも一部にプラ
ズマ処理を施したことを特徴としている。
【0013】上記作用から明らかなように、プラズマ処
理は、メサ部の活性層との接触端部における電界集中を
緩和できれば、メサ部の段差部分の少なくとも一部に施
されていれば、十分である。
理は、メサ部の活性層との接触端部における電界集中を
緩和できれば、メサ部の段差部分の少なくとも一部に施
されていれば、十分である。
【0014】請求項3に記載の実施態様は、前記メサ部
の段差部分の表面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の上からメ
サ部の段差部分へ前記アノード電極を延出させたことを
特徴としている。
の段差部分の表面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の上からメ
サ部の段差部分へ前記アノード電極を延出させたことを
特徴としている。
【0015】この実施態様によれば、アノード電極の活
性層との接触端部におけるフリンジング成分を打ち消す
ことができるので、アノード電極の活性層との接触端部
における電界集中をより一層緩和することができ、さら
に耐圧電圧を向上させることができる。
性層との接触端部におけるフリンジング成分を打ち消す
ことができるので、アノード電極の活性層との接触端部
における電界集中をより一層緩和することができ、さら
に耐圧電圧を向上させることができる。
【0016】
(第1の実施形態)図4は本発明の一実施形態によるシ
ョットキーバリアダイオードCの構造を示す断面図であ
る。以下、この実施例を図5(a)〜(f)に示す製造
プロセスに従って説明する。
ョットキーバリアダイオードCの構造を示す断面図であ
る。以下、この実施例を図5(a)〜(f)に示す製造
プロセスに従って説明する。
【0017】図5(a)に示すものは、n+型GaAs
ウエハの表層部にMBE等を用いてエピタキシャル成長
によりn+層1の上にn-層2(活性層)を形成したGa
As基板3である。まず、このGaAs基板3をウエッ
トエッチング法によりメサエッチングしてn-層2にメ
サ部7を形成する(図5(b))。メサ部7の側面の傾
斜角θは、10〜80°の範囲で形成する。メサ部7を
形成した後、メサ部7の側面及びその近傍領域にO
2(酸素)、Ar(アルゴン)、N2(窒素)等のプラズ
マ種を照射してプラズマ処理を施す(図5(c))。な
お、プラズマ処理の投入エネルギーの条件は、数10〜
数100Wで、ショットキー特性を劣化させることのな
い最適なポイントを選択する。
ウエハの表層部にMBE等を用いてエピタキシャル成長
によりn+層1の上にn-層2(活性層)を形成したGa
As基板3である。まず、このGaAs基板3をウエッ
トエッチング法によりメサエッチングしてn-層2にメ
サ部7を形成する(図5(b))。メサ部7の側面の傾
斜角θは、10〜80°の範囲で形成する。メサ部7を
形成した後、メサ部7の側面及びその近傍領域にO
2(酸素)、Ar(アルゴン)、N2(窒素)等のプラズ
マ種を照射してプラズマ処理を施す(図5(c))。な
お、プラズマ処理の投入エネルギーの条件は、数10〜
数100Wで、ショットキー特性を劣化させることのな
い最適なポイントを選択する。
【0018】ついで、メサ部7を形成されているn-層
2の全面を窒化膜等の絶縁膜8で覆い(図5(d))、
絶縁膜8のメサ部7上面領域をウエットエッチングによ
り除去してメサ部7上面を露出させる(図5(e))。
こうしてメサ部7上面で絶縁膜8を開口してn-層2を
露出させた後、絶縁膜8の上からメサ部7全体を覆うよ
うにしてTi/Pt/Au等のアノード電極4を形成す
る(図5(f))。さらに、GaAs基板3の裏面側に
は、直接カソード電極5を形成する(図4)。
2の全面を窒化膜等の絶縁膜8で覆い(図5(d))、
絶縁膜8のメサ部7上面領域をウエットエッチングによ
り除去してメサ部7上面を露出させる(図5(e))。
こうしてメサ部7上面で絶縁膜8を開口してn-層2を
露出させた後、絶縁膜8の上からメサ部7全体を覆うよ
うにしてTi/Pt/Au等のアノード電極4を形成す
る(図5(f))。さらに、GaAs基板3の裏面側に
は、直接カソード電極5を形成する(図4)。
【0019】こうして、メサ部7の側面全体及びその近
傍領域にプラズマ照射層9が形成され、その上に絶縁膜
8が設けられ、その上にアノード電極4が形成されたシ
ョットキーバリアダイオードCが得られる。
傍領域にプラズマ照射層9が形成され、その上に絶縁膜
8が設けられ、その上にアノード電極4が形成されたシ
ョットキーバリアダイオードCが得られる。
【0020】つぎに、本発明のショットキーバリアダイ
オードの作用を説明する。図3は、プラズマ処理を施さ
れていない図2のようなショットキーバリアダイオード
Bに逆バイアス電圧を印加したときの様子を示す。逆バ
イアス電圧を印加すると、アノード電極4からn-層2
内に空乏層6が広がるが、空乏層6の最低面の端部10
は十分には広がらず、上方に持ち上がっている。このた
め、空乏層6の最低面の端部10とアノード電極4のn
-層2との接触端部11との距離が短くなり、アノード
電極4のn-層2との接触端部11における電界集中が
大きくなる。
オードの作用を説明する。図3は、プラズマ処理を施さ
れていない図2のようなショットキーバリアダイオード
Bに逆バイアス電圧を印加したときの様子を示す。逆バ
イアス電圧を印加すると、アノード電極4からn-層2
内に空乏層6が広がるが、空乏層6の最低面の端部10
は十分には広がらず、上方に持ち上がっている。このた
め、空乏層6の最低面の端部10とアノード電極4のn
-層2との接触端部11との距離が短くなり、アノード
電極4のn-層2との接触端部11における電界集中が
大きくなる。
【0021】これに対し、メサ部7の側面等にプラズマ
処理を施した本発明のショットキーバリアダイオードC
では、プラズマ照射層9は空乏化し易いため、逆バイア
ス電圧を印加すると、空乏層6の最低面の端部10は図
6に示すように下方に伸びてアノード電極4のn-層2
との接触端部11までの距離が大きくなる。このためア
ノード電極4のn-層2との接触端部11における電界
集中が緩和され、素子の耐圧電圧が向上する。試作例に
よれば、耐圧電圧を10V以上向上させることができ
た。
処理を施した本発明のショットキーバリアダイオードC
では、プラズマ照射層9は空乏化し易いため、逆バイア
ス電圧を印加すると、空乏層6の最低面の端部10は図
6に示すように下方に伸びてアノード電極4のn-層2
との接触端部11までの距離が大きくなる。このためア
ノード電極4のn-層2との接触端部11における電界
集中が緩和され、素子の耐圧電圧が向上する。試作例に
よれば、耐圧電圧を10V以上向上させることができ
た。
【0022】(第2の実施形態)図7に示すものは本発
明の別な実施形態によるショットキーバリアダイオード
Dを示す断面図である。この実施形態にあっては、メサ
部7を形成されたGaAs基板3のn-層2の全体にプ
ラズマ処理を施してプラズマ照射層9を形成している。
このようにn-層2の全体にプラズマ処理を施すように
すれば、プラズマ照射時にn-層2を部分的にマスキン
グする必要がなく、プラズマ処理工程を簡単にすること
ができる。
明の別な実施形態によるショットキーバリアダイオード
Dを示す断面図である。この実施形態にあっては、メサ
部7を形成されたGaAs基板3のn-層2の全体にプ
ラズマ処理を施してプラズマ照射層9を形成している。
このようにn-層2の全体にプラズマ処理を施すように
すれば、プラズマ照射時にn-層2を部分的にマスキン
グする必要がなく、プラズマ処理工程を簡単にすること
ができる。
【0023】(第3の実施形態)図8に示すものは本発
明の別な実施形態によるショットキーバリアダイオード
Eを示す断面図である。この実施形態にあっては、メサ
部7の側面下部からメサ部7の裾領域かけてn-層2に
プラズマ処理を施している。このようにプラズマ処理
は、メサ部7の側面全体に設けていなくても差し支えな
い。
明の別な実施形態によるショットキーバリアダイオード
Eを示す断面図である。この実施形態にあっては、メサ
部7の側面下部からメサ部7の裾領域かけてn-層2に
プラズマ処理を施している。このようにプラズマ処理
は、メサ部7の側面全体に設けていなくても差し支えな
い。
【0024】上記各実施形態からも明らかなように、プ
ラズマ処理はメサ部7の側面全体に施す必要はなく、一
部分でも差し支えない。特に、一部分に施す場合には、
アノード電極4のn-層2との接触端部11における電
界集中を緩和するのにもっとも効果的な位置を実験的に
定め、その位置に施すのがよい。例えば、図8の実施形
態のように側面下部に設けるのがよい。また、メサ部7
の側面以外の領域にもプラズマ処理を施してもよいこと
は言うまでもない。
ラズマ処理はメサ部7の側面全体に施す必要はなく、一
部分でも差し支えない。特に、一部分に施す場合には、
アノード電極4のn-層2との接触端部11における電
界集中を緩和するのにもっとも効果的な位置を実験的に
定め、その位置に施すのがよい。例えば、図8の実施形
態のように側面下部に設けるのがよい。また、メサ部7
の側面以外の領域にもプラズマ処理を施してもよいこと
は言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】本発明のショットキーバリアダイオード
によれば、上記のように電界集中を緩和して耐圧電圧を
向上させることができるので、素子の信頼性を向上させ
ることができる。
によれば、上記のように電界集中を緩和して耐圧電圧を
向上させることができるので、素子の信頼性を向上させ
ることができる。
【0026】また、同等のスペックの耐圧電圧が求めら
れるショットキーバリアダイオードでは、活性層のキャ
リア濃度を上げたり、n-層の厚みを薄くしたりするこ
とができるので、素子の順方向特性を向上させることが
できる。
れるショットキーバリアダイオードでは、活性層のキャ
リア濃度を上げたり、n-層の厚みを薄くしたりするこ
とができるので、素子の順方向特性を向上させることが
できる。
【0027】この結果、アノード電極の面積を小さくで
き、チップの縮小化が可能になる。また、チップの縮小
化に伴い、1枚のウエハで製造できるチップの個数も増
加させることができ、コストダウンを図ることができ
る。
き、チップの縮小化が可能になる。また、チップの縮小
化に伴い、1枚のウエハで製造できるチップの個数も増
加させることができ、コストダウンを図ることができ
る。
【図1】従来のショットキーバリアダイオードの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図2】従来のメサ部を有するショットキーバリアダイ
オードの構造を示す断面図である。
オードの構造を示す断面図である。
【図3】同上のショットキーバリアダイオードの逆バイ
アス電圧印加時の様子を示す作用説明図である。
アス電圧印加時の様子を示す作用説明図である。
【図4】本発明の一実施形態によるショットキーバリア
ダイオードの構造を示す断面図である。
ダイオードの構造を示す断面図である。
【図5】(a)〜(f)は同上のショットキーバリアダ
イオードの製造プロセスを説明する図である。
イオードの製造プロセスを説明する図である。
【図6】同上のショットキーバリアダイオードの逆バイ
アス電圧印加時の様子を示す作用説明図である。
アス電圧印加時の様子を示す作用説明図である。
【図7】本発明の別な実施形態によるショットキーバリ
アダイオードの構造を示す断面図である。
アダイオードの構造を示す断面図である。
【図8】本発明のさらに別な実施形態によるショットキ
ーバリアダイオードの構造を示す断面図である。
ーバリアダイオードの構造を示す断面図である。
2 n-層(活性層) 4 アノード電極 6 空乏層 7 メサ部 9 プラズマ照射層
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体活性層に設けられたメサ部の段差
部分にプラズマ処理を施し、前記メサ部の上面にアノー
ド電極を形成したことを特徴とするショットキーバリア
ダイオード。 - 【請求項2】 アノード電極の、活性層との接触端部に
おける電界集中を緩和するように、前記メサ部の段差部
分の少なくとも一部にプラズマ処理を施したことを特徴
とする、請求項1に記載のショットキーバリアダイオー
ド。 - 【請求項3】 前記メサ部の段差部分の表面に絶縁膜を
形成し、絶縁膜の上からメサ部の段差部分へ前記アノー
ド電極を延出させたことを特徴とする、請求項1又は2
に記載のショットキーバリアダイオード。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7240622A JPH0964381A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | ショットキーバリアダイオード |
| DE69609268T DE69609268T2 (de) | 1995-08-25 | 1996-08-23 | Schottky-Sperrschichtdiode |
| KR1019960035133A KR100231797B1 (ko) | 1995-08-25 | 1996-08-23 | 쇼트키 장벽 다이오드 |
| EP96113586A EP0762512B1 (en) | 1995-08-25 | 1996-08-23 | Schottky barrier diode |
| US08/708,094 US5672904A (en) | 1995-08-25 | 1996-08-23 | Schottky carrier diode with plasma treated layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7240622A JPH0964381A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | ショットキーバリアダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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