JP2000058876A - Schottky barrier semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Schottky barrier semiconductor device and fabrication thereof

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JP2000058876A
JP2000058876A JP22845698A JP22845698A JP2000058876A JP 2000058876 A JP2000058876 A JP 2000058876A JP 22845698 A JP22845698 A JP 22845698A JP 22845698 A JP22845698 A JP 22845698A JP 2000058876 A JP2000058876 A JP 2000058876A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a Schottky barrier semiconductor device which can be driven at voltage while saving power and in which forward voltage is lowered while suppressing leak current in reverse direction, and a fabrication method thereof. SOLUTION: A lightly doped A lightly doped first conductivity type is grown epitaxially on a heavily doped first conductivity type (n+ type) semiconductor substrate 1. A second conductivity type (p+ type) semiconductor region 6 is provided on the surface of the semiconductor layer 2 at least across two regions and a metal layer 3 for forming a Schottky barrier is provided on the surface of the semiconductor layer 2 in the operating region. A heavily doped first conductivity type buried layer 7 is formed on the semiconductor substrate 1 side of the first conductivity type semiconductor layer 2, i.e., the operating region, where the semiconductor region 6 is nor formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板上の動作
層とする半導体層上にショットキーバリアを形成する金
属層が設けられるショットキーバリア半導体装置および
その製法に関する。さらに詳しくは、リーク電流が少な
く、かつ、順方向電圧の低いショットキーバリア半導体
装置およびその製法に関する。
The present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device in which a metal layer for forming a Schottky barrier is provided on a semiconductor layer serving as an operation layer on a semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device having a small leakage current and a low forward voltage, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ショットキーバリアダイオード(SB
D)は、スイッチング特性が高速で、順方向損失が小さ
いため、高周波用の整流回路に広く用いられている。従
来のSBDは、たとえば図5に断面説明図が示されるよ
うな構造になっている。すなわち、図5において、1は
たとえばシリコンなどからなるn+ 形の半導体基板で、
2は半導体基板1の上にエピタキシャル成長された、た
とえばn- 形の動作層となる半導体層、3はモリブデン
(Mo)などからなり、ショットキーバリアを形成する
金属層、4は金属層3の外周近傍の半導体層2の表面側
にp+ 形ドーパントが拡散されて、ショットキー接合の
周辺部での耐圧を向上させるために形成されたガードリ
ングである。5は半導体層2の表面に熱酸化法またはC
VD法などにより形成された、たとえばSiO2 などか
らなる絶縁膜である。
2. Description of the Related Art Schottky barrier diodes (SB)
D) is widely used in high frequency rectifier circuits because of its high switching characteristics and small forward loss. A conventional SBD has, for example, a structure as shown in a sectional explanatory view of FIG. That is, in FIG. 5, reference numeral 1 denotes an n + type semiconductor substrate made of, for example, silicon.
Reference numeral 2 denotes a semiconductor layer epitaxially grown on the semiconductor substrate 1 and serves as, for example, an n -type operation layer. Reference numeral 3 denotes a metal layer formed of molybdenum (Mo) or the like, forming a Schottky barrier. This is a guard ring formed to diffuse the p + -type dopant to the surface side of the semiconductor layer 2 in the vicinity and to improve the breakdown voltage at the periphery of the Schottky junction. Reference numeral 5 denotes a thermal oxidation method or C
This is an insulating film made of, for example, SiO 2 formed by the VD method or the like.

【0003】この金属層3と半導体層2とのショットキ
ー接合により得られるSBDの順方向電圧VF や逆方向
のリーク電流IR の特性は、金属材料と半導体層との固
有の障壁値により、図6に示されるように変化する。こ
の種のショットキー接合を得るための金属材料として
は、取扱い易さ、経済性、信頼性などの点からTiやM
oなどが実用的に用いられるが、それらの材料の障壁値
に応じて、順方向電圧および逆方向のリーク電流が定ま
る。そして、順方向電圧と逆方向のリーク電流との間に
は相反関係があり、リーク電流が小さい材料は順方向電
圧が高くなり、順方向電圧の低い材料は逆方向のリーク
電流が大きくなり、リーク電流および順方向電圧の両方
を共に低くすることができない。
[0003] characteristics of the leakage current I R of the forward voltage V F and reverse SBD obtained by the Schottky junction between the metal layer 3 and the semiconductor layer 2, the intrinsic barrier value of the metal material and the semiconductor layer , As shown in FIG. As a metal material for obtaining this type of Schottky junction, Ti or M is preferable in terms of ease of handling, economy and reliability.
Although o and the like are used practically, the forward voltage and the reverse leakage current are determined according to the barrier value of those materials. And, there is a reciprocal relationship between the forward voltage and the reverse leakage current, a material having a small leak current has a high forward voltage, and a material having a low forward voltage has a large reverse leak current, Both the leakage current and the forward voltage cannot be reduced.

【0004】一方、特公昭59−35183号公報に
は、ショットキーバリア半導体装置の逆方向リーク電流
を低くすることにより逆方向の耐圧を高くするため、図
7に示されるような構造が開示されている。すなわち、
図7において、1〜5は図5と同じ部分を示し、6は動
作層とするn- 形の半導体層2の表面に島状または短冊
状に設けられるp+ 形の半導体領域で、半導体層2側に
形成される空乏層により逆方向のリーク電流を減少させ
ることにより耐圧を向上させる構造である。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 59-35183 discloses a structure as shown in FIG. 7 in order to increase the reverse breakdown voltage of a Schottky barrier semiconductor device by lowering the reverse leakage current. ing. That is,
In FIG. 7, reference numerals 1 to 5 denote the same parts as in FIG. 5, and reference numeral 6 denotes ap + type semiconductor region provided in an island or strip shape on the surface of the n − type semiconductor layer 2 serving as an operation layer. In this structure, the breakdown voltage is improved by reducing the reverse leakage current by the depletion layer formed on the second side.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ショットキーバリアを形成する実用的な金属材料を使用
するショットキーバリア特性は、その材料に応じた順方
向電圧およびリーク電流の特性を有しており、その相反
特性を避けることができない。また、逆方向のリーク電
流を低下させるため、前述の動作層とする半導体層の表
面にその半導体層と異なる導電形(たとえばn形半導体
層に対するp形領域)の半導体領域を形成すると、その
p形領域は動作領域にならないため、半導体層の動作領
域の面積が小さくなる。面積が小さくなると、金属層と
半導体基板の裏面に設けられる電極との間の直列抵抗が
増大し、結局は順方向電圧が高くなるという問題があ
る。ショットキーバリア半導体装置は、その順方向電圧
が低いことに特徴があるが、近年の電子機器の軽薄短小
化および省電力で低電圧駆動化に伴い、チップ面積を大
きくしないで、順方向電圧および逆方向リーク電流の両
方をなお一層低下させた高性能のショットキーバリア半
導体装置が要望されている。
As described above, the conventional Schottky barrier characteristics using a practical metal material for forming a Schottky barrier are characterized by the characteristics of the forward voltage and the leak current according to the material. And their reciprocal properties cannot be avoided. Further, when a semiconductor region having a conductivity type different from that of the semiconductor layer (for example, a p-type region with respect to the n-type semiconductor layer) is formed on the surface of the semiconductor layer serving as the above-mentioned operation layer in order to reduce the leakage current in the reverse direction, Since the shape region does not become an operation region, the area of the operation region of the semiconductor layer is reduced. When the area is reduced, the series resistance between the metal layer and the electrode provided on the back surface of the semiconductor substrate increases, and the forward voltage eventually increases. The Schottky barrier semiconductor device is characterized in that its forward voltage is low, but with the recent trend toward smaller and lighter electronic devices and lower power consumption with lower power consumption, without increasing the chip area, the forward voltage and There is a need for a high performance Schottky barrier semiconductor device in which both the reverse leakage currents are further reduced.

【0006】また、たとえば特公昭59−35183号
公報にも示されるように、従来は逆方向耐圧を高くする
ことが課題の1つであり、逆方向の耐圧を高くするため
には、p形の拡散領域の下端と半導体層2の下端との距
離を大きくする必要がある。そのため、一層順方向の直
列抵抗が大きくなり、順方向電圧が高くなるという問題
がある。一方、近年ではショットキーバリア半導体装置
もICなどと共に電源の2次側の低い電圧で使用される
ケースが多くなり、逆方向耐圧もたとえば30V程度の
数十Vを満たせばよい反面、前述のように、電子機器の
省電力化、低電圧駆動化に伴って、より一層順方向電圧
が低く、リーク電流の小さいショットキーバリア半導体
装置が要望されている。
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-35183, for example, one of the problems is to increase the reverse breakdown voltage in the related art. It is necessary to increase the distance between the lower end of the diffusion region and the lower end of the semiconductor layer 2. Therefore, there is a problem that the forward series resistance is further increased and the forward voltage is increased. On the other hand, in recent years, Schottky barrier semiconductor devices are often used together with ICs at a low voltage on the secondary side of a power supply, and the reverse breakdown voltage only needs to satisfy several tens of volts, for example, about 30 volts. In addition, with the power saving and low voltage driving of electronic devices, there is a demand for a Schottky barrier semiconductor device having a lower forward voltage and a smaller leak current.

【0007】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、逆方向のリーク電流を小さくしながら
順方向電圧が低い、省電力で低電圧駆動が可能なショッ
トキーバリア半導体装置およびその製法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a Schottky barrier semiconductor device capable of driving at a low voltage with a low power consumption while reducing a leakage current in a reverse direction and having a low forward voltage. The purpose is to provide the manufacturing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によるショットキ
ーバリア半導体装置は、高不純物濃度の第1導電形の半
導体基板と、該半導体基板上にエピタキシャル成長され
る低不純物濃度の第1導電形の半導体層と、該半導体層
の表面側に少なくとも2以上の領域に亘り隣接して設け
られる第2の導電形の半導体領域と、前記半導体層およ
び前記第2導電形の半導体領域の表面に設けられるショ
ットキーバリアを形成する金属層とからなり、前記第2
導電形の半導体領域が形成されないで動作領域となる第
1導電形の半導体層の前記半導体基板側に第1導電形の
高不純物濃度の埋込領域が形成されている。
A Schottky barrier semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration and a semiconductor of a first conductivity type having a low impurity concentration epitaxially grown on the semiconductor substrate. A layer, a semiconductor region of the second conductivity type provided adjacent to at least two or more regions on the surface side of the semiconductor layer, and a shot provided on the surface of the semiconductor layer and the semiconductor region of the second conductivity type. A metal layer forming a key barrier;
A buried region of the first conductivity type having a high impurity concentration is formed on the semiconductor substrate side of the semiconductor layer of the first conductivity type, which is an operation region without forming the semiconductor region of the conductivity type.

【0009】この構造にすることにより、動作層とする
第1導電形の半導体層に第2導電形の半導体領域が形成
されることにより、その空乏層により逆方向のリーク電
流が阻止されてリーク電流を抑制することができ、動作
領域となる低不純物濃度の半導体層はその下面側に高不
純物濃度の埋込領域が設けられているため、低不純物濃
度の半導体層の厚さが薄くなって直列抵抗が減少し順方
向電圧を低下させることができる。
With this structure, the semiconductor layer of the second conductivity type is formed in the semiconductor layer of the first conductivity type serving as the operation layer, so that the depletion layer prevents the leakage current in the reverse direction and causes leakage. The current can be suppressed, and the low-impurity-concentration semiconductor layer serving as an operation region has a high-impurity-concentration buried region provided on the lower surface side, so that the thickness of the low-impurity-concentration semiconductor layer is reduced. The series resistance is reduced, and the forward voltage can be reduced.

【0010】本発明のショットキーバリア半導体装置の
製法は、(a)高不純物濃度の第1導電形の半導体基板
の表面に選択的に第1導電形の不純物を導入し、(b)
該半導体基板の表面に低不純物濃度の第1導電形の半導
体層をエピタキシャル成長すると共に前記導入した第1
導電形不純物のせり上がりによる高不純物濃度の埋込領
域を形成し、(c)該エピタキシャル成長された半導体
層の表面で、前記半導体基板に第1導電形不純物を導入
した場所に相当する部分を覆うマスクを形成して第2導
電形の不純物を導入することにより、前記埋込領域を形
成した部分を挟んだ場所の前記半導体層の表面側に隣接
する2以上の第2導電形の半導体領域を形成し、(d)
前記半導体層および前記第2導電型の半導体領域の表面
にショットキーバリアを形成する金属層を設けることを
特徴とする。
The method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: (a) selectively introducing a first conductivity type impurity into a surface of a high impurity concentration first conductivity type semiconductor substrate;
A semiconductor layer of a first conductivity type having a low impurity concentration is epitaxially grown on the surface of the semiconductor substrate, and the first introduced semiconductor layer is introduced.
Forming a buried region having a high impurity concentration due to the rise of the conductivity type impurity, and (c) covering a portion corresponding to a place where the first conductivity type impurity is introduced into the semiconductor substrate on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer. By forming a mask and introducing impurities of the second conductivity type, two or more semiconductor regions of the second conductivity type adjacent to the surface side of the semiconductor layer at a position sandwiching the portion where the buried region is formed are formed. Forming (d)
A metal layer for forming a Schottky barrier is provided on surfaces of the semiconductor layer and the semiconductor region of the second conductivity type.

【0011】前記隣接する第2導電形の半導体領域の間
隔と、該第2導電形の半導体領域の底面および前記第1
導電形の半導体層の底面の間隔との比が1:1〜2にな
るように前記第2導電形の半導体領域を形成すること
が、リーク電流を防止する空乏層を最大限に設けると共
に、第1導電形の半導体層が所望の耐圧に耐え得る最低
限の厚さになり、より一層リーク電流を防止しながら直
列抵抗を下げることができて順方向電圧を低下させるこ
とに寄与する。
The distance between the adjacent second conductivity type semiconductor regions, the bottom surface of the second conductivity type semiconductor region, and the first
Forming the semiconductor region of the second conductivity type so that the ratio to the interval between the bottom surfaces of the semiconductor layers of the conductivity type is 1: 1 to 2 provides a depletion layer for preventing leakage current to the maximum, The semiconductor layer of the first conductivity type has a minimum thickness that can withstand a desired breakdown voltage, and can further reduce the series resistance while further preventing leakage current, thereby contributing to lowering the forward voltage.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のショットキーバリア半導体装置およびその製法につ
いて説明をする。
Next, a Schottky barrier semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0013】本発明のショットキーバリア半導体装置
は、その一実施形態の断面説明図が図1(a)に示され
るように、たとえばn+ 形である高不純物濃度の第1導
電形の半導体基板1上にn- 形である低不純物濃度の第
1導電形の半導体層2がエピタキシャル成長され、その
半導体層2の表面側に少なくとも2以上の領域に亘り、
+ 形である第2導電形の半導体領域6が隣接して設け
られ、半導体層2の動作領域の表面にショットキーバリ
アを形成する金属層3が設けられている。そして、前記
隣接する第2導電形の半導体領域6が形成されないで動
作領域となる第1導電形の半導体層2の半導体基板1側
に第1導電形の高不純物濃度の埋込領域7が形成されて
いる。
A Schottky barrier semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 1A, is a semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration of, for example, an n + type. A semiconductor layer 2 of a first conductivity type having a low impurity concentration of n − type is epitaxially grown on the semiconductor layer 1, and at least two or more regions are formed on the surface side of the semiconductor layer 2.
A semiconductor region 6 of the p + -type second conductivity type is provided adjacently, and a metal layer 3 forming a Schottky barrier is provided on the surface of the operation region of the semiconductor layer 2. Then, the buried region 7 of the first conductivity type having a high impurity concentration is formed on the semiconductor substrate 1 side of the semiconductor layer 2 of the first conductivity type, which is an operation region without forming the semiconductor region 6 of the adjacent second conductivity type. Have been.

【0014】半導体基板1は、たとえば不純物濃度が1
×1019cm-3程度のn+ 型のシリコンからなり、厚さ
がたとえば200〜250μm程度に形成されている。
半導体基板1の上に設けられる半導体層2は、不純物濃
度がたとえば1×1015cm -3程度のn- 型のシリコン
半導体層で、たとえば4〜6.5μm程度の厚さにエピ
タキシャル成長されている。
The semiconductor substrate 1 has, for example, an impurity concentration of 1
× 1019cm-3Degree n+Made of mold silicon, thickness
Are formed, for example, in the order of 200 to 250 μm.
The semiconductor layer 2 provided on the semiconductor substrate 1 has a high impurity concentration.
The degree is, for example, 1 × 10Fifteencm -3Degree n-Mold of silicon
The semiconductor layer is formed to a thickness of, for example, about 4 to 6.5 μm.
TAXIAL has been growing.

【0015】半導体層2の動作領域となる部分の外周部
の表面にガードリング4とするp+形領域が1.5〜2μ
m程度の深さに設けられている。このガードリング4と
同時に動作層とする半導体層2の表面に図1(b)に平
面図が示されるように、p + 形の半導体領域6がマトリ
クス状に形成されている(図では9個示されているが、
実際には数百個程度形成される)。このp+ 形の半導体
領域6は、マトリクス状でなくても短冊状でもよいが、
マトリクス状に設けることにより、動作領域の面積の減
少を最低限にしながら、動作領域における空乏層を最大
限に広げることができるため好ましい。半導体領域6の
の大きさは、たとえば2μm四方程度の大きさで、深さ
はガードリング4と同じ1.5〜2μm程度の深さに形
成される。また、その間隔wは隣接する半導体領域6の
pn接合の空乏層が接する程度の幅に形成され、たとえ
ば空乏層の広がる幅が1.5μm程度であれば、2.5〜
3.5μm程度に形成される。一方、p+ 形の半導体領
域6の下層の半導体層2の厚さ(深さ)dは大きいほど
耐圧を高くすることができるが、数十Vの耐圧が得られ
る程度の最低限の深さになるように形成されることが好
ましい。具体的には、空乏層の広がり(1.5μm程
度)の下側にさらに1〜3μm程度の厚さが確保される
ように、2.5〜4.5μm程度になるように形成され
る。すなわち、p+ 形の半導体領域6の間隔wと、p+
形の半導体領域6の下側の半導体層2の深さdとの比が
1:1〜2程度になるように形成されることが好まし
い。
An outer peripheral portion of a portion to be an operation region of the semiconductor layer 2
Guard ring 4 on the surface of+1.5-2μ shaped area
It is provided at a depth of about m. This guard ring 4
At the same time, a flat surface as shown in FIG.
As the front view shows, p +Semiconductor region 6
(In the figure, nine are shown,
Actually, about several hundred pieces are formed). This p+Semiconductor of shape
The area 6 may be not a matrix but a strip.
By providing them in a matrix, the area of the operating region can be reduced.
Maximize depletion in the operating region while minimizing
It is preferable because it can be expanded to the limit. Of the semiconductor region 6
Has a size of, for example, about 2 μm square and a depth of
Is formed to the same depth as 1.5 to 2 μm as guard ring 4
Is done. In addition, the interval w is the distance between adjacent semiconductor regions 6.
The width is formed to the extent that the depletion layer of the pn junction is in contact.
If the width of the depletion layer is about 1.5 μm,
It is formed to have a thickness of about 3.5 μm. On the other hand, p+Semiconductor territory
As the thickness (depth) d of the semiconductor layer 2 below the region 6 is larger,
Withstand voltage can be increased, but withstand voltage of several tens of volts can be obtained.
It is preferable to form it to a minimum depth of
Good. Specifically, the spread of the depletion layer (about 1.5 μm)
Degree), a thickness of about 1 to 3 μm is secured below.
As described above, it is formed to be about 2.5 to 4.5 μm.
You. That is, p+The distance w between the semiconductor regions 6+
Is smaller than the depth d of the semiconductor layer 2 below the semiconductor region 6 having a rectangular shape.
It is preferably formed so as to be about 1: 1-2.
No.

【0016】埋込領域7は、p+ 形の半導体領域6の間
隙部の半導体層2の下面、すなわち半導体基板1側に不
純物濃度1×1016〜1×1018cm-3程度の高不純物
濃度で、その高さが1〜1.5μm程度になるように形
成される。その結果、p+ 形の半導体領域6で挟まれる
動作領域Aの半導体層2の表面と高不純物濃度の埋込領
域7の表面との距離hは、p+ 形の半導体領域6の表面
と半導体基板1の上面との距離gより1〜1.5μm程
度小さくなる。この埋込領域7は、たとえば半導体層2
をエピタキシャル成長する前に、半導体基板1の表面の
その部分にn形の不純物をイオン打ち込みなどにより1
×1016〜1×1020cm-2程度の割合で導入してお
き、半導体層2をエピタキシャル成長することにより、
エピタキシャル成長している間にそのエピタキシャル成
長層に不純物が拡散して高不純物濃度の埋込層7が形成
される。
The buried region 7 has a high impurity concentration of about 1 × 10 16 to 1 × 10 18 cm -3 on the lower surface of the semiconductor layer 2 in the gap between the p + -type semiconductor regions 6, that is, on the semiconductor substrate 1 side. It is formed so that its height is about 1 to 1.5 μm in concentration. As a result, the distance h between the surface of the semiconductor layer 2 in the operation region A and the surface of the buried region 7 having a high impurity concentration sandwiched between the p + -type semiconductor regions 6 is equal to the distance between the surface of the p + -type semiconductor region 6 and the semiconductor. It is smaller by about 1 to 1.5 μm than the distance g from the upper surface of the substrate 1. The buried region 7 is formed, for example, in the semiconductor layer 2
Prior to epitaxial growth of n-type impurities, an n-type impurity is ion-implanted into the portion of the surface of the semiconductor substrate 1 by ion implantation or the like.
By introducing at a rate of about × 10 16 to 1 × 10 20 cm −2 and epitaxially growing the semiconductor layer 2,
During the epitaxial growth, impurities are diffused into the epitaxially grown layer to form a buried layer 7 having a high impurity concentration.

【0017】金属層3は、半導体層とショットキーバリ
ア(ショットキー接合)を形成するためのもので、p+
形の半導体領域6が形成された半導体層2の動作領域A
の外周のガードリング4の一部より外側には絶縁膜5を
形成しておき、動作領域Aの表面上に(p+ 形の半導体
領域6も含めて)スパッタリング、真空蒸着などにより
0.5〜1μm程度の厚さに形成されている。この金属
層3としては、前述のようにその材料により障壁値が異
なるが、たとえばチタン(Ti)またはモリブデン(M
o)などが用いられる。この金属層3の表面には、さら
に銀(Ag)またはアルミニウム(Al)などの図示し
ないオーバーメタルがスパッタリング、真空蒸着などの
方法により、1〜5μm程度の厚さに設けられ、金属層
3と完全に電気的に接続されて電極パッドとされてい
る。また、図示されていないが、半導体基板1の裏面に
はNiやAuなどからなる電極が形成される。
The metal layer 3 is for forming a semiconductor layer and a Schottky barrier (Schottky junction), p +
Region A of the semiconductor layer 2 in which the semiconductor region 6 in the shape of
An insulating film 5 is formed outside a part of the guard ring 4 on the outer periphery of the semiconductor device, and the surface (including the p + -type semiconductor region 6) of 0.5 is formed on the surface of the operation region A by sputtering, vacuum deposition, or the like. It is formed to a thickness of about 1 μm. As described above, the metal layer 3 has a different barrier value depending on the material. For example, titanium (Ti) or molybdenum (M
o) and the like are used. An unillustrated overmetal such as silver (Ag) or aluminum (Al) is further provided on the surface of the metal layer 3 to a thickness of about 1 to 5 μm by a method such as sputtering or vacuum deposition. They are completely electrically connected to form electrode pads. Although not shown, an electrode made of Ni, Au, or the like is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1.

【0018】つぎに、図1に示されるショットキーバリ
ア半導体装置の製法について図2を参照しながら説明を
する。
Next, a method of manufacturing the Schottky barrier semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0019】まず、図2(a)に示されるように、たと
えば不純物濃度が1×1019cm-3程度のn+ 形半導体
基板の表面にCVD法などにより、たとえばSiO2
などを成膜し、後で形成するp+ 形の半導体領域6で挟
まれる動作領域とする部分に対応する部分を開口したマ
スク15を形成し、リン(P)などのn形の不純物16
をイオン打ち込みなどにより1×1016〜1×1020
-2程度の割合で導入する。
First, as shown in FIG. 2A, for example, an SiO 2 film or the like is formed on a surface of an n + type semiconductor substrate having an impurity concentration of about 1 × 10 19 cm -3 by a CVD method or the like. Then, a mask 15 having an opening at a portion corresponding to an operation region sandwiched between p + -type semiconductor regions 6 to be formed later is formed, and an n-type impurity 16 such as phosphorus (P) is formed.
1 × 10 16 to 1 × 10 20 c by ion implantation
It is introduced at a rate of about m -2 .

【0020】つぎに、図2(b)に示されるように、半
導体基板1の表面に1×1015cm -3程度のn- 型のシ
リコン半導体層を4〜6.5μm程度の厚さにエピタキ
シャル成長する。このエピタキシャル成長は、1100
〜1200℃程度で10〜30分程度の時間行われるた
め、このエピタキシャル成長中に前述の導入した不純物
16が成長中の半導体層2中に拡散して1×1016〜1
×1018cm-3程度の高不純物濃度の埋込領域7が形成
される。
Next, as shown in FIG.
1 × 10 on the surface of the conductive substrate 1Fifteencm -3Degree n-Type
Epitaxy of the recon semiconductor layer to a thickness of about 4 to 6.5 μm
Shall grow. This epitaxial growth is 1100
It is carried out at about 1200 ° C. for about 10 to 30 minutes.
The impurities introduced during the epitaxial growth
16 diffuses into the growing semiconductor layer 2 and16~ 1
× 1018cm-3Buried region 7 of about high impurity concentration is formed
Is done.

【0021】ついで、図2(c)に示されるように、半
導体層2の表面にCVD法などによりSiO2 などから
なる絶縁膜を設け、第2導電形の半導体領域6を形成す
る部分のみを開口したマスク11を形成し、ボロン
(B)などの不純物を導入して拡散することにより、p
+ 形の半導体領域6をその深さが1.5〜2μm程度で
その大きさが2μm角程度になるように形成する。
Then, as shown in FIG. 2C, an insulating film made of SiO 2 or the like is provided on the surface of the semiconductor layer 2 by a CVD method or the like, and only the portion where the second conductivity type semiconductor region 6 is formed is formed. By forming an open mask 11 and introducing and diffusing impurities such as boron (B), p
The + type semiconductor region 6 is formed so that its depth is about 1.5 to 2 μm and its size is about 2 μm square.

【0022】その後、マスク11を除去し、露出するn
- 形半導体層2およびp+ 形の半導体領域6の表面にシ
ョットキーバリアを形成する金属、たとえばTiまたは
Moをスパッタリングにより0.5〜1μm程度の厚さ
に成膜してガードリング4の周囲まで覆われるようにパ
ターニングをし、金属層3を形成することにより、図1
に示されるショットキーバリアダイオードが得られる。
その後、図示されていないが、表面側にさらにAgまた
はAlなどのオーバーコート膜が設けられ、また半導体
基板1の裏面にNiやAuなどからなる電極がそれぞれ
スパッタリングなどにより形成される。
After that, the mask 11 is removed to expose n
A metal forming a Schottky barrier, for example, Ti or Mo, is formed on the surfaces of the − type semiconductor layer 2 and the p + type semiconductor region 6 to a thickness of about 0.5 to 1 μm by sputtering, and is formed around the guard ring 4. 1 by forming a metal layer 3 by patterning so as to cover
Are obtained.
Thereafter, although not shown, an overcoat film of Ag or Al is further provided on the front surface side, and electrodes made of Ni or Au are formed on the back surface of the semiconductor substrate 1 by sputtering or the like.

【0023】図1に示される構造のショットキーバリア
ダイオードの順方向電圧VF に対する順方向電流IF
関係を図3に、逆方向電圧VR に対するリーク電流IR
の関係を図4に、それぞれ従来の図5に示される構造の
特性Q1および図7に示される構造の特性Q2と対比し
て本発明の特性Pで示す。図3から明らかなように、順
方向電圧については、従来の図7に示される構造の特性
Q2が電流が多くなると順方向電圧も高くなるのに対し
て、本発明の特性Pは、電流が多くなっても順方向電圧
の上昇はそれ程大きくならない。また、逆方向電圧に対
するリーク電流の本発明の特性Pは、図4から明らかな
ように従来の図7に示される構造の特性Q2と殆ど差が
なく、リーク電流に関しても高特性を維持していること
が分る。
[0023] Figure 3 the relationship between the forward current I F for the forward voltage V F of the Schottky barrier diode having a structure shown in FIG. 1, the leakage current I R for the reverse voltage V R
Is shown in FIG. 4 as a characteristic P of the present invention in comparison with a characteristic Q1 of the conventional structure shown in FIG. 5 and a characteristic Q2 of the structure shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, as for the forward voltage, the characteristic Q2 of the conventional structure shown in FIG. Even if it increases, the rise of the forward voltage does not become so large. Further, as is apparent from FIG. 4, the characteristic P of the leakage current with respect to the reverse voltage is almost the same as the characteristic Q2 of the conventional structure shown in FIG. 7, and the leakage current maintains a high characteristic. I know you are.

【0024】本発明によれば、動作層とする第1導電形
の半導体層の表面に第2導電形の半導体領域6が複数個
隣接して設けられているため、その間に形成される空乏
層により、逆方向電圧に対するリーク電流を阻止するこ
とができ、逆方向のリーク電流を非常に小さくすること
ができる。一方、第2導電形の半導体領域6により挟ま
れる動作領域Aとなる第1導電形の半導体層2は、その
底面側に高不純物濃度の埋込領域7が設けられているた
め、図に示される構造の上下に設けられる電極間の抵抗
の大きい半導体層2が薄くなり、直列抵抗が小さくな
る。そのため、第2導電形半導体領域6が設けられるこ
とにより、面積が小さくなって直列抵抗が増加してもそ
の増加分を相殺して直列抵抗を小さくすることができ
る。その結果、リーク電流を小さくしながら順方向電圧
を低くすることができるショットキーバリア半導体装置
が得られる。
According to the present invention, since a plurality of semiconductor regions 6 of the second conductivity type are provided adjacent to each other on the surface of the semiconductor layer of the first conductivity type serving as the operation layer, a depletion layer formed therebetween is formed. Accordingly, the leakage current with respect to the reverse voltage can be prevented, and the leakage current in the reverse direction can be extremely reduced. On the other hand, the semiconductor layer 2 of the first conductivity type, which is the operation region A sandwiched between the semiconductor regions 6 of the second conductivity type, has a buried region 7 of a high impurity concentration provided on the bottom side thereof. The semiconductor layer 2 having a large resistance between electrodes provided above and below the structure to be formed becomes thin, and the series resistance becomes small. Therefore, even if the area is reduced and the series resistance is increased by providing the second conductivity type semiconductor region 6, the increase in the series resistance can be offset to reduce the series resistance. As a result, a Schottky barrier semiconductor device capable of reducing the forward voltage while reducing the leak current is obtained.

【0025】また、本発明の製法によれば、特別のエッ
チングなどの工程を追加することなく、簡単に動作領域
の高抵抗の半導体層を薄くすることができ、直列抵抗を
下げることができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the high-resistance semiconductor layer in the operation region can be easily thinned without adding a special step such as etching, and the series resistance can be reduced.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、動作層とする第1導電
形の半導体層に、第2導電形の半導体領域が隣接して複
数個設けられているため、その空乏層の広がりによりリ
ーク電流を防止することができ、しかも、第2導電形の
半導体領域を設けることによる動作領域の面積の減少に
伴う抵抗の増加を第1導電形の半導体層の動作領域の厚
さを薄くすることにより相殺しているため、直列抵抗を
小さくすることができ、順方向電圧を低くすることがで
きる。その結果、低い順方向電圧で、リーク電流も小さ
い高特性のショットキーバリア半導体装置が得られ、電
子機器の軽薄短小化および省電力化に大きく寄与する。
According to the present invention, a plurality of semiconductor regions of the second conductivity type are provided adjacent to each other in the semiconductor layer of the first conductivity type serving as the operation layer. A current can be prevented, and an increase in resistance due to a decrease in the area of the operation region due to the provision of the semiconductor region of the second conductivity type is reduced by reducing the thickness of the operation region of the semiconductor layer of the first conductivity type. , The series resistance can be reduced, and the forward voltage can be reduced. As a result, a high-performance Schottky barrier semiconductor device having a low forward voltage and a small leakage current can be obtained, which greatly contributes to a reduction in the weight, size, and power consumption of electronic devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のショットキーバリア半導体装置の一実
施形態の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of a Schottky barrier semiconductor device of the present invention.

【図2】図1のショットキーバリア半導体装置の製造工
程を示す断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a manufacturing process of the Schottky barrier semiconductor device of FIG. 1;

【図3】図1のショットキーバリア半導体装置のVF
F 特性を示す図である。
FIG. 3 shows V F − of the Schottky barrier semiconductor device of FIG. 1;
It is a figure which shows IF characteristic.

【図4】図1のショットキーバリア半導体装置のVR
R 特性を示す図である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between V R − of the Schottky barrier semiconductor device in FIG. 1 ;
It is a figure which shows an IR characteristic.

【図5】従来のショットキーバリア半導体装置の断面説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory sectional view of a conventional Schottky barrier semiconductor device.

【図6】半導体層と金属層との間の障壁値と順方向電圧
F および逆方向のリーク電流IR との関係図である。
6 is a graph showing the relationship between the leakage current I R of the barrier values and the forward voltage V F and the reverse direction between the semiconductor layer and the metal layer.

【図7】従来のショットキーバリア半導体装置の他の構
造の断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory sectional view of another structure of a conventional Schottky barrier semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 n- 形半導体層 3 金属層 6 p+ 形半導体領域 7 埋込領域1 semiconductor substrate 2 n - -type semiconductor layer 3 a metal layer 6 p + -type semiconductor region 7 buried region

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高不純物濃度の第1導電形の半導体基板
と、該半導体基板上にエピタキシャル成長される低不純
物濃度の第1導電形の半導体層と、該半導体層の表面側
に少なくとも2以上の領域に亘り隣接して設けられる第
2の導電形の半導体領域と、前記半導体層および前記第
2導電型の半導体領域の表面に設けられるショットキー
バリアを形成する金属層とからなり、前記第2導電形の
半導体領域が形成されないで動作領域となる第1導電形
の半導体層の前記半導体基板側に第1導電形の高不純物
濃度の埋込領域が形成されてなるショットキーバリア半
導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration, a semiconductor layer of a first conductivity type having a low impurity concentration epitaxially grown on the semiconductor substrate, and at least two or more semiconductor layers on the surface side of the semiconductor layer. A semiconductor layer of a second conductivity type provided adjacently over the region, and a metal layer forming a Schottky barrier provided on the surface of the semiconductor layer and the semiconductor region of the second conductivity type; A Schottky barrier semiconductor device in which a first conductivity type buried region having a high impurity concentration is formed on the semiconductor substrate side of a first conductivity type semiconductor layer which is an operation region without forming a conductivity type semiconductor region.
【請求項2】 (a)高不純物濃度の第1導電形の半導
体基板の表面に選択的に第1導電形の不純物を導入し、
(b)該半導体基板の表面に低不純物濃度の第1導電形
の半導体層をエピタキシャル成長すると共に前記導入し
た第1導電形不純物のせり上がりによる高不純物濃度の
埋込領域を形成し、(c)該エピタキシャル成長された
半導体層の表面で、前記半導体基板に第1導電形不純物
を導入した場所に相当する部分を覆うマスクを形成して
第2導電形の不純物を導入することにより、前記埋込領
域を形成した部分を挟んだ場所の前記半導体層の表面側
に隣接する2以上の第2導電形の半導体領域を形成し、
(d)前記半導体層および前記第2導電型の半導体領域
の表面にショットキーバリアを形成する金属層を設ける
ことを特徴とするショットキーバリア半導体装置の製
法。
(A) selectively introducing a first conductivity type impurity into a surface of a first conductivity type semiconductor substrate having a high impurity concentration;
(B) epitaxially growing a low impurity concentration first conductivity type semiconductor layer on the surface of the semiconductor substrate, and forming a high impurity concentration buried region by rising of the introduced first conductivity type impurity; A buried region is formed by forming a mask on a surface of the epitaxially grown semiconductor layer and covering a portion corresponding to a place where the first conductivity type impurity is introduced into the semiconductor substrate and introducing a second conductivity type impurity. Forming two or more semiconductor regions of the second conductivity type adjacent to the surface side of the semiconductor layer at a place sandwiching the portion where
(D) A method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device, comprising: providing a metal layer for forming a Schottky barrier on surfaces of the semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor region.
【請求項3】 前記隣接する第2導電形の半導体領域の
間隔と、該第2導電形の半導体領域の底面および前記第
1導電形の半導体層の底面の間隔との比が1:1〜2に
なるように前記第2導電形の半導体領域を形成する請求
項2記載のショットキーバリア半導体装置の製法。
3. A ratio of the distance between the adjacent second conductivity type semiconductor regions and the distance between the bottom surface of the second conductivity type semiconductor region and the bottom surface of the first conductivity type semiconductor layer is 1: 1 to 1: 1. 3. The method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor region of the second conductivity type is formed so as to be 2.
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