JPS5943100B2 - ダイオ−ド - Google Patents

ダイオ−ド

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JPS5943100B2
JPS5943100B2 JP55183943A JP18394380A JPS5943100B2 JP S5943100 B2 JPS5943100 B2 JP S5943100B2 JP 55183943 A JP55183943 A JP 55183943A JP 18394380 A JP18394380 A JP 18394380A JP S5943100 B2 JPS5943100 B2 JP S5943100B2
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JP
Japan
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type
diode
film
power
junction
Prior art date
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JP55183943A
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English (en)
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JPS57109380A (en
Inventor
一雄 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D8/00Diodes

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高周波高電力を遮断するダイオードに関す
る。
この種の半導体装置としては、第1図に示すようなP+
−I−N+構造のダイオードが知られている。
すなわちN+型のシリコン基板1の一側表面に不純物を
低濃度に添加したI型層12を気相成長させ、このI型
層12の表面にp+型の不純物高濃度添加領域13を設
け、その上に電極金属膜14を設けてメサ型に突出させ
たものである。このようなP+−I−N+構造のダイオ
ードの耐電力性を向上させるためにはI型層12の不純
物濃度をより低濃度にするとともに、その厚さを厚くす
る事が必要であり、かつメサ型にしなくてはならなかつ
た。何故ならばプレーナ型に対しメサ型は、高周波高電
力における耐電力性を良好にすることが経験的に認めら
れているからである。プレーナ型ではPN接合面の幾何
学的形状が平面状にならないため、PN接合面の曲率部
分に電界が集中しやすく、この為に比較的低い印加電力
でもアバランチ降伏を起し、いわゆる半導体素子の二次
破壊を招く。しかしメサ型ではPN接合の曲率部分がメ
サエッチングで除去されるので幾何学的形状が平面状で
あり、プレーナ型にくらべて電界集中の程度を少くし、
従つて不均一なアバランチ降伏を起りにくくするために
耐電力性が優れるのである。しかしこのような第1図素
子は、以下に述べる欠点を有している。
すなわちメサ型にする為にメサエツチングを施すが、こ
の時メサの高さ大きさにバラツキを生じ、結果として接
合容量(Cj)のバラツキを招来する。このことが素子
の製造歩留まりを著しく低下させる原因になつている。
又耐電力性を向上させるためにI型層12の厚さを大き
くする場合、第2図に示すようにメサエツチ深さが深く
なると共に電極金属膜14下方のサイドエッチも拡大し
て製造工程中に電極金属膜が突出する周縁で折れ曲り、
電極金属膜14と基板1との接触による不良や耐電力性
が低下する事故を多発するなどの欠点を生じる。この発
明は上記の欠点を除去するもので、耐電力性に優れ、接
合容量のバラツキの少い、高周波高電力を遮断する半導
体装置を提供するものである。
即ちこの発明は一方導電型層に他方導電型高濃度領域を
選択的に設けてなる単一のPN接合面を有する半導体基
板と、PN接合面端縁全周を縁どるように分布し且つP
N接合面と電気的に並列接続するショットキ接触金属層
とを備えていることを特徴とするダイオードである。こ
の発明でショットキ接触金属層は、PN接合面端縁の全
周を縁どるように分布し、且つPN接合面と電気的に接
続されるものとする。
又ダイオードは、単体であるほか、半導体装置で局部的
に機能を呈する個所についても対象としてよろしい。以
下、この発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第3図イに示すように、この例は、N+型シリコン
基板1の一側表面に設けられているN一型層32の表面
から選択的に拡散形成されたp+型領域33が、接合面
35の端縁に沿い全周を外側から縁どるようにN一型層
32にシヨツトキ接触する金属層、例えばチタン膜34
1を頂いている。
チタン膜はこ\ではp+型領域33表面にかけて設けら
れているため、この状態でシヨツトキ接触36とPN接
合35とは電気的に並列接続となる。チタン膜上に白金
膜342と金膜343が重畳され電極34が完成されて
いる。シヨツトキ接触36とPN接合35はN一型層3
2を共通に所有しており順方向直流バイアス電圧に対し
てシヨツトキ接触36の部分では、電子がN一型層32
からチタン膜341に向つて流れ、PN接合35の部分
では、ホールがp+領域33からN一型層32へ注入さ
れる。PN接合35から注入されたホールは、シヨツト
キ接触36の近傍で電子と極めて再結合しやすい。
従つてこの発明の半導体装置に流れる順方向電流の主成
分は、再結合電流であり、ダイオードQVF方程式1F
(Xexp−の中のn値は2になる。
しNKTかしシヨツトキ接触36のビルトーンポテンシ
ャルはPN接合のそれよりも低く、低い順方向直流バイ
アス電圧でも電流は大きく流れる。
この実験結果を第3図口に示す。図中1はこの発明の半
導体装置の順方向電圧電流特性を示し、は、従来のメサ
型P+−1−N+構造ダイオードの順方向電圧電流特性
のうちn−1.7の場合を示す。上述の順方向電圧電流
特性は、直流の場合であるが、高周波電圧に対しても同
様の事が言える。すなわちこの発明の半導体装置は、従
来のメサ型P+−1−N+構造ダイオードにくらべて、
低い高周波電圧レベルでも大きな高周波電流が流れる。
この関係を具体的に説明すると上述のダイオード装置を
導波管回路に並列装荷して、小信号(−10dBm以下
)で出来るだけ高インヒータレスにする為並列共振させ
、入出力の高周波通過損失を最小にする様に調整する。
次に入力の高周波電力を徐々に増加して行き、同時に出
力の高周波透過電力を測定する。この入出力の関係の実
験結果を第3図ハに示す。図中1はこの発明の半導体装
置の入出力特性を示し、は従来のメサ型p+−N+構造
のダイオードの入出力特性を示す。
入力電力−10dBmではI,ともにほぼ無損失で出力
が得られるが、は−10dBmより以上の点から透過損
失が大きくなり出力飽和が始まる。は−3dBm付近よ
り損失が大きくなるが出力はに比べ大きい。この図に示
す結果から同一の入力電力に対してこの発明の半導体装
置に流れる高周波電流は、従来のメサ型P+−1−N+
構造のダイオードを用いた場合に流れる高周波電流より
も大きく、従つてこの発明の半導体装置の高周波インピ
ーダンスの変化は従来のメサ型p+−1N+構造のダイ
オードを用いた場合のインピーダンスの変化よりも大き
い。このため導波管回路の入力端から入射された高周波
電力は、この発明の半導体装置の所で従来のメサ型P+
−1−N+構造のダイオードを用いた場合よりも大きく
反射されることになる。従つて導波管回路の出力電力も
従来のメサ型P+−1−N+構造のダイオードを用いた
場合よりも少くなるわけである。このようにしてこの発
明のダイオードを導波管回路に並列装荷して高周波電力
をしや断する装置は、その出力電力を従来のメサ型P+
−1−N+構造のダイオードを用いた場合よりも少なく
することが出来、このためこの導波管回路の出力端に接
続される電子装置が、過大な高周波電力によつて破壊さ
れるのを有効に防護できる。この発明のダイオードの利
点をさらに述べれば、以下の通りである。
すなわちPN接合35の曲率部35′の近傍には、シヨ
ツトキ接触36が配設されておりこれによるビルトーン
電界が発生してPN接合の曲率部35′への電界集中を
緩和する。これは従来のメサ型P+−1−N+構造のダ
イオードよりも、臨界電界強度になる為の高周波電力を
大きく取ることができることを意味する。すなわち高周
波高電力に対する耐電力性が向上する。又PN接合をメ
サエツチしていないため、電極の折れ曲りによる電極と
基板との接触などの不良や耐電力低下のおそれもない。
接合容量(Cj)については、シヨツトキ接触36の面
積と、PN接合35の面積で決められており、各々の面
積は通常の写真蝕刻工程によつて規定されるので、従来
のメサエツチングの場合よりもバラツキの少いものが得
られる。ちなみに耐電力性では、周波数9.4GH7.
、パルス幅1μSec、くり返えし周波数1KH2のと
き、従来のメサ型P+−1−N+構造のダイオードでは
6KWの高周波電力を印加した時に破壊したが、この発
明の半導体装置では、10KWの高周波電力の印加でも
破壊せず、従来のものよりも耐電力性で優れていること
が実験的に確認された。またCjのバラツキでは、周波
数1MH2で100個測定した時の測定値の標準偏差が
、従来のメサ型P+−1−N+構造のダイオードでは0
.05pFであるに対し、この発明のダイオードでは、
0.023pFと概略半分にとマめることが出来た。次
にこの発明のダイオードを製造工程順に第4図から第6
図によつて説明する。
まず第4図に示すようにシリコンのN+基板1上にN−
層32を気相成長した基体32の表面を熱酸化して、約
5500λのSiO2膜7を形成してから、,通常の写
真蝕刻工程(PE工程)により、SiO2膜7に開孔8
を設ける。次に第5図に示すようにボロンを含んだSi
O2膜(BSG膜)9を、通常の化学気相成長法(CV
D法)で、開孔8側の基板表面全面に被着してから、熱
拡散を行い、ボロンを高濃度に含んだp+領域33を形
成する。次に第6図に示すように、BSG膜9とSiO
2膜7とを全て剥離して、電子ビームを用いた真空蒸着
によつてチタン膜341、白金膜342、金膜343を
連続して被着し、PE工程によつてp+領域33よりも
ひとまわり大きい電極34を形成して、p+領域33の
端縁を縁どりするようにシヨツトキ接触36を設けて完
成する。尚この実施例では、p+領域33に対してオー
ミツク性が得られかつN一型のシリコン基板32に対し
てシヨツトキ接触が同時に得られるよう、半導体基体に
最初に被着する金属膜をチタン膜341としたが、Ni
.Cr.Pd.Pt.CO、Hf.Rh,.Mn.Zr
、、Nb.Ta.MO,.W等の金属としても良い。
次に第7図と第8図によつてこの発明の他の実施例につ
いて述べる。
第7図に示すように、まずシヨツトキ接触を形成する為
の金属膜10だけをPN接合35の端縁を縁どりするよ
うに被着し、パターン形成してから、金属膜10とp+
領域33の双方に対して同時にオーミツク性接触する金
属膜11を被着し、パターン形成してもよい。
このようにすると、p+領域33に対するオーミツク性
接触が極めて良好になり、素子のRsを低減出来る効果
をも得られる。このような金属膜10をチタン膜とし金
属膜11をアルミニユーム膜とすることもできる。第8
図に示す例では、シヨツトキ接触36の周囲の基板32
を多少エツチング除去した構造であり、このようにする
事によつてCj,.Rsをわずかながら調整できる利点
がある。いずれの半導体装置例においても、第3図で説
明したように、この発明による基本的な作用効果が得ら
れる事はいうまでもない。
この発明によれば、Cjのバラツキが少く、耐電力性に
優れた高周波高電力しや断用の半導体装置を実現するこ
とができる。なおこの発明の実施例では半導体基板とし
てN型シリコンについて説明したが、P型シリコン基板
や砒化ガリウム基板に関しても、この発明と同様な構造
の半導体装置を実現する事が可能であり、また同様な作
用効果を期特出来ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメサ型P+−1−N+構造のダイオード
の断面図、第2図はメサ型P+−1N+構造の電極折れ
曲りによる不良例を示す図、第3図イはこの発明の実施
例ダイオードの断面図、第3図口及びハは、実施例及び
従来例ダイオードについて示す順方向電流電圧特性図及
び導波管回路の入出力特性図、第4図乃至第6図は、こ
の発明のダイオードについて製造順に示す断面図、第7
図と第8図は、この発明の他のダイオード例を示す断面
図である。 1・・・・・・N+層、12・・・・・・I層、33,
13・・・・・・p+層、14・・・・・・電極金属、
32・・・・・・半導体N基板、33・・・・・・不純
物高濃度含有(P+)領域、35,35t・・・・・P
N接合面、10,341・・・・・・チタン膜、36・
・・・・・シヨツトキ接触、35t・・・・・PN接合
面の曲率部、7・・・・・・SiO2膜、9・・・・・
・BSG膜、342・・・・・・白金膜、343・・・
・・・金膜、11・・・・・・アルミニユーム膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一方導電型層に他方導電型高濃度領域を選択的に設
    けてなる単一のPN接合面を有する半導体基板と、前記
    PN接合面の端縁全周を縁どるように分布し且つ前記P
    N接合面と電気的に並列接続するショットキ接触金属層
    とを備えていることを特徴とするダイオード。
JP55183943A 1980-12-26 1980-12-26 ダイオ−ド Expired JPS5943100B2 (ja)

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JP55183943A JPS5943100B2 (ja) 1980-12-26 1980-12-26 ダイオ−ド

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JP55183943A JPS5943100B2 (ja) 1980-12-26 1980-12-26 ダイオ−ド

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JPS57109380A JPS57109380A (en) 1982-07-07
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01143259U (ja) * 1988-03-18 1989-10-02

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01143259U (ja) * 1988-03-18 1989-10-02

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JPS57109380A (en) 1982-07-07

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