JPS5845833B2 - シヨツトキバリヤ半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はショットキバリヤ半導体装置の改良に関する
ものである。

従来のショットキバリヤダイオードは、その逆電流を小
さくし、降伏電圧を改善するために一般に第１図に示す
ように、主表面の一部をエツチングして凹部を設けたシ
リコン基板１の主表面上に、上記凹部周縁上に延びるひ
さし部を有する絶縁性の表面保護膜２を設け、この表面
保護膜２の開口からバリヤ金属膜３をシリコン基板１に
接合し、シリコン基板１とバリヤ金属膜３との界面にシ
ョットキバリヤを形成したものである。

なお、第１図において、４はバリヤ金属膜３上に形成さ
れたコンタクト金属膜であり、外部との電気的接続が容
易な金属で構成されている。

この構造の特徴は、シリコン基板１を深くエツチングし
て凹部を形成することにより、シリコン基板１、表面保
護膜２、およびバリヤ金属膜３で囲まれた空間５を有す
ることである。

しかしこの構造では、バリヤ金属膜３のシリコン基板１
との接合部の周縁部分６での電界集中が無視できず、こ
の部分６に電流が集中し、過電流耐量が小さい欠点があ
る。

この欠点を改善する構造として、第２図に示すものを我
々は既に提案している（特願昭５０−１３０２６９号）
。

第２図において、２は絶縁性の表面保護膜、１はシリコ
ン基板、３は金属の硅化物から成るバリヤ金属膜、４は
コンタクト金属膜で、Ｃｒ 、Ｎｉ 、およびＡｕの３
層金属膜で構成されている。

この構造ではバリヤ金属膜３は、シリコン基板１の凹部
壁面の全面に接合するように形成されているので、バリ
ヤ金属膜３の周返部の曲率が太きくなり、電界の集中が
緩和され、過電流耐量が従来のものの１０倍以上に改善
される。

ところで第１図および第２図に示したダイオードチップ
をパッケージに組み込む場合には、シリコン基板１の裏
面およびコンタクト金属膜４の表面が半田付けされる。

しかるに第１図および第２図に示した構造のものでは、
コンタクト金属膜４に半田付けする温度は最高２００℃
までで、それ以上温妾が高くなるとダイオードの逆電流
が増口重し、降伏電圧が減少する欠点がある。

更にもう１つの欠点は、第１図および第２図に示した構
造のものは半田付けすることにより、バリヤ金属膜３と
コンタクト金属膜４との接着力が弱くなり、熱サイクル
や断続通電により、バリヤ金属膜３とコンタクト金属膜
４とが剥離し、ダイオードが電気的に開放状態になるこ
とである。

この原因を調べた結果、半田材料がコンタクト金属膜４
中を拡散してバリヤ金属膜３に達し、更にバリヤ金属膜
３中を拡散してバリヤ金属膜３とシリコン基板１との界
面に達し、シリコンと合金化するためであることが明ら
かとなった。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、コ
ンタクト金属膜とニッケル・パラジウム合金の硅化物の
バリヤ金属膜との間に半田材料の拡散を防止する膜を設
け、これにより上記両金属膜間の接着力の低下、及び降
伏電圧の低下を防止できるショットキバリヤ半導体装置
を提供するものである。

以下、本発明の実施例を図について説明する。

本発明の一実施例を示す第３図において、２は酸化シリ
コンなどの表崩保護膜、１はＮｏｎＮ＋型シリコン基板
、３はニッケル・パラジウム合金の硅化物から成るバリ
ヤ金属膜、４はコンタクト金属膜、７は半田材の拡散を
防止する半田拡散防止膜である。

この半田拡散防止膜７の材料としてタンタル、タングス
テン、チタン、モリブデン等の高融点金属を用いて実験
した。

その結果、タンタルが総合的に最も良い結果が得られた
。

２．４０ＯＡの膜厚のタンタル膜を半田拡散防止膜７に
用いた場合には、３５０°Ｃの半田付を行なっても逆電
流の増加はなく、降伏電圧の減少も認められなかった。

また、接着性についていえば、第２図に示した構造のも
のは半田付後の接着力が４〜７ｋｇであるが、タンタル
膜を３．４０ＯＡの厚さに形成し、第３図の構造にした
ものは１５〜２０ｋｙと大きくなった。

また断続通電を行なった場合には、第２図の構造のもの
は、ｉ、ｏｏｏサイクル保度でダイオードが電気的に開
放になったが、タンタルを用いた第３図の構造のもので
は、１０，０００サイクルにおいてもダイオードは電気
的に開放にならなかった。

上述した半田拡散防止材料のうち、タングステンはかた
くてもろく、薄膜にするとクラックが入り易く、半田材
の拡散防止効果がなかった。

チタンは本質的にダイオードの逆電流を増カ目させる性
質があり、この目的には適さなかった。

モリブデンは化学的に不安定で、特に水分が存在すると
腐蝕される性質があり、この目的には適さなかった。

これらに比較して、タンタルは上述した欠点がなく顕著
な半田拡散防止効果が得られた。

更に、タンタル膜の代りにタンタル窒化膜およびタンタ
ル膜とタンタル窒化膜との多層膜について実験した結果
、タンタル膜と同等又はそれ以上の半田拡散防止効果が
あることが判った。

従って、上記半田拡散防止膜７はタンタル、タンタル窒
化物、またはこれらの混合物で構成するを可とする。

以下この発明装置の製造方法の一例について述べる。

先ず、方位１１１ ＮｏｎＮ十エピタキシャルシリコン
基板１を用意する。

この場合、Ｎ層の比抵抗は０．６〜０．８．２−ｍ、厚
みは８〜１０μｍ、Ｎ十層の比抵抗は１〜５Ｘ１０−２
に７−ａｍ、厚みは２５０μｍである。

次に、エピタキシャル層表面に熱酸化膜２を１．４μｍ
の膜厚に形成し、シリコン基板１の裏面には通常の方法
でオーミックコンタクトを形成する。

その後、熱酸化膜２に通常の写真蝕刻法で２．９ｍｍ×
２．９ ｍｖｔの孔を形成する。

そして、硝酸：酢酸：弗酸＝７：２：１（ｖｏｌ、比２
５°Ｇ）のエツチング族でシリコン基板１を４μ肛ツ大
校゛する。

しかるのち、エツチングしたシリコン基板１面にニッケ
ル・パラジウム（５０：５０ａｔ％）合金を１，０ＯＯ
Ａの厚さにメッキする。

その後、窒素雰囲気中で５００℃、１５分間シンタし、
ニッケル・パラジウムの硅化物を生成する。

そして、半田拡散防止膜７として、クンタル膜を４極ス
パツタ法で形成する。

これは真空槽を５Ｘ１０−８Ｔｏｒｒまで排気したのち
、純度９９．９９９％のアルゴンガスを２．６Ｘ１０
”ｒｏｒｒまで導入し、ターゲット電圧５００■、タ
ーゲット電流１００ｍＡでスパッタすることにより得る
。

成膜速度は１１０Ａ／ｆｆ１Ｍで、２．４ｏｏＡの厚さ
に形成した。

形成したタンタルはベータタンタルであった。

その後、り：／タル膜上にクロム、ニッケル、および金
の３層膜を電子ビーム蒸着法で形成する。

これは真空槽をソープションポンプおよびイオンポンプ
で１Ｏ−８Ｔｏｒｒまで排気し、シリコン基板１を室温
に保った状態でクロム膜を５．ｏｏｏＡの厚さに形成し
た後、真空中でシリコン基板１を加熱して３５０℃で３
０分熱処理し、シリコン基板１を室温まで冷却したのち
、ニッケル膜を７，０ＯＯＡ、金膜を１２，０ＯＯＡの
厚さに形成することにより得る。

蒸着および熱処理は５Ｘ１０−７Ｔｏｒｒ以下で行なっ
た。

その後通常の写真蝕刻法により、金、ニッケル、クロム
およびタンタル膜の不要部分をエツチング除去する。

以上により、第３図に示すような所望のショットキバリ
ヤダイオードが得られた。

以上述べたようにこの発明によれば、ニッケルパラジウ
ム合金の硅化物のバリヤ金属膜とコンタクト金属膜の間
に半田拡散防止膜を設けたので、組立時に上記コンタク
ト金属膜に高温で半田付けされても、逆電流が増力口し
て、降伏電圧が減少したり、コンタクト金属膜とバリヤ
金属膜が剥離することのないショットキバリヤ半導体装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は夫々従来のショットキバリヤダイ
オードを示す要部断面図、第３図はこの発明の一実施例
を示す要部断面図である。 図において、１はシリコン基板、３はニッケル・パラジ
ウム合金の硅化物のバリヤ金属膜、４はコンタクト金属
膜、７は半田拡散防止膜である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ 主面の一部に所定の深さの凹部を形成したＮ ｏ
   ｎ Ｎ＋、型シリコン基板、前記シリコン基板の前記凹
   部壁面の少なくとも一部に接合するよう形成されたニッ
   ケル・パラジウム硅化物のバリヤ膜、前記バリヤ膜上に
   形成された半田拡散防止膜、および前記半田拡散防止膜
   上に形成されたコンタクト金属膜を備えたショットキバ
   リヤ半導体装置。 ２ 前記半田拡散防止膜はタンタル、タンタル窒化物、
   またはこれらの混合物からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のショットキバリヤ半導体装置。 ３ 前記コンタクト金属膜はクロム、ニッケル、および
   金の３層構造であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載のショットキバリヤ半導体装置
   。