JP2000252479A - ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
Abstract
(57)【要約】
【課題】ショットキーバリアダイオードにおいて、順方
向電圧と、逆もれ電流との間のトレードオフ関係を改善
する。 【解決手段】半導体基板表面のトレンチの頂上部では高
い不純物濃度領域からなるバリア高さの低い第一のショ
ットキー接合を、トレンチの底部および側部では、より
低い不純物濃度からなるバリア高さの高い第二のショッ
トキー接合を有するショットキーバリアダイオードとす
る。製造方法としてはイオン注入あるいはエピタキシャ
ル成長により、高濃度領域を形成した後、トレンチを掘
り下げ、ショットキー電極を設ける。
向電圧と、逆もれ電流との間のトレードオフ関係を改善
する。 【解決手段】半導体基板表面のトレンチの頂上部では高
い不純物濃度領域からなるバリア高さの低い第一のショ
ットキー接合を、トレンチの底部および側部では、より
低い不純物濃度からなるバリア高さの高い第二のショッ
トキー接合を有するショットキーバリアダイオードとす
る。製造方法としてはイオン注入あるいはエピタキシャ
ル成長により、高濃度領域を形成した後、トレンチを掘
り下げ、ショットキー電極を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属と半導体との界面
に生ずるショットキー接合の整流作用を利用するショッ
トキーバリアダイオード（以下ＳＢＤと略す）およびそ
の製造方法に関する。
に生ずるショットキー接合の整流作用を利用するショッ
トキーバリアダイオード（以下ＳＢＤと略す）およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体に対してショットキーバリアを生
じる材料を接合すると、thermo-emmisionが支配的な場
合には式（１）で示す整流特性が得られる。 J =J0 ｛exp(qV/kT)-1｝ （１） J0は逆方向飽和電流密度であり、次式であらわされる。 J0=A* T2exp ｛-q( φb - Δφb )/kT｝ （２） Δφb は鏡像効果によるバリア高さの減少分であり、次
式であらわされる。 Δφb =(qE/4πεs )1/2 (3) ここで、 J : 電流密度 V : 印加電圧 φb : バリア高さ A * : リチャードソン定数 T : 温度 q : 電荷量 k : ボルツマン定数 E : ショットキー接合における最大電界強度 である。
じる材料を接合すると、thermo-emmisionが支配的な場
合には式（１）で示す整流特性が得られる。 J =J0 ｛exp(qV/kT)-1｝ （１） J0は逆方向飽和電流密度であり、次式であらわされる。 J0=A* T2exp ｛-q( φb - Δφb )/kT｝ （２） Δφb は鏡像効果によるバリア高さの減少分であり、次
式であらわされる。 Δφb =(qE/4πεs )1/2 (3) ここで、 J : 電流密度 V : 印加電圧 φb : バリア高さ A * : リチャードソン定数 T : 温度 q : 電荷量 k : ボルツマン定数 E : ショットキー接合における最大電界強度 である。
【０００３】バリア高さφb が高くなると、J0が小さく
なるので、逆漏れ電流を抑えることができる。しかし式
(2) から明らかなように、実効的なバリア高さは、( φ
b -Δφb ) であり、鏡像効果によるバリア高さの低下
分Δφb が逆方向特性を劣化させている。また、式(1)
から、より大きい順方向電圧V を印加しないと、同じ順
方向電流は得られないことがわかる。
なるので、逆漏れ電流を抑えることができる。しかし式
(2) から明らかなように、実効的なバリア高さは、( φ
b -Δφb ) であり、鏡像効果によるバリア高さの低下
分Δφb が逆方向特性を劣化させている。また、式(1)
から、より大きい順方向電圧V を印加しないと、同じ順
方向電流は得られないことがわかる。
【０００４】バリア高さφb が低くなると、J0が大きく
なるので、逆漏れ電流が増大する。しかしながら、より
小さい順方向電圧Ｖf で、同じ順方向電流を得ることが
できることがわかる。
なるので、逆漏れ電流が増大する。しかしながら、より
小さい順方向電圧Ｖf で、同じ順方向電流を得ることが
できることがわかる。
【０００５】このようにＳＢＤでは、順方向電圧Ｖf と
逆方向漏れ電流Ｉr とを両立させ難いトレードオフの関
係がある。このトレードオフの関係を改善して、順方向
電圧を低くし、かつ逆方向特性も改善する様々な試みが
なされている。
逆方向漏れ電流Ｉr とを両立させ難いトレードオフの関
係がある。このトレードオフの関係を改善して、順方向
電圧を低くし、かつ逆方向特性も改善する様々な試みが
なされている。
【０００６】ジャンクションバリアコントロールドショ
ットキー(Junction Barrier Controlled Schottky 以下
ＪＢＳと略す）構造は、半導体表面にショットキー接合
部とｐｎ接合部を混在させ、このpn接合の間隔を狭く
し、逆方向電圧が印可された時にｐｎ接合間で発生する
空乏層が左右に重なるようにして、ショットキー接合界
面の電界強度を小さくし、その結果、逆方向電流を低減
できる。トレンチモスバリアショットキー（Trench MOS
Barrier Schottky 以下ＴＭＢＳと略す）構造は、上記
のｐｎ接合をＭＯＳ構造で置き換えたもので、ＪＢＳと
比べてトレードオフの関係がより改善されている。上記
の構造は、逆方向バイアス時の接合部の電界強度Eを小
さくし、鏡像効果によるφbの低下を抑制することでＩR
を改善している。
ットキー(Junction Barrier Controlled Schottky 以下
ＪＢＳと略す）構造は、半導体表面にショットキー接合
部とｐｎ接合部を混在させ、このpn接合の間隔を狭く
し、逆方向電圧が印可された時にｐｎ接合間で発生する
空乏層が左右に重なるようにして、ショットキー接合界
面の電界強度を小さくし、その結果、逆方向電流を低減
できる。トレンチモスバリアショットキー（Trench MOS
Barrier Schottky 以下ＴＭＢＳと略す）構造は、上記
のｐｎ接合をＭＯＳ構造で置き換えたもので、ＪＢＳと
比べてトレードオフの関係がより改善されている。上記
の構造は、逆方向バイアス時の接合部の電界強度Eを小
さくし、鏡像効果によるφbの低下を抑制することでＩR
を改善している。
【０００７】ＵＳＰ５，２６２，６６８に開示されたＳ
ＢＤは、バリア高さの異なる２種類の金属（デュアルメ
タル）をショットキー電極として用いるものであり、デ
ュアルメタルトレンチＳＢＤ（Dual Metal Trench Scot
tky Diode,以下ＤＭＴＳと略す）と称される。
ＢＤは、バリア高さの異なる２種類の金属（デュアルメ
タル）をショットキー電極として用いるものであり、デ
ュアルメタルトレンチＳＢＤ（Dual Metal Trench Scot
tky Diode,以下ＤＭＴＳと略す）と称される。
【０００８】図７は、そのＤＭＴＳ型ＳＢＤの断面図で
ある。半導体基板１１の表面１１ａから掘り下げたトレ
ンチ１５の底部１５ａにバリア高さの高い第一ショット
キー電極１６を配し、基板１１の表面１１ａおよびトレ
ンチ１５の側壁１５ｂにはショットキーバリアの低い第
二ショットキー電極１７を設けている。
ある。半導体基板１１の表面１１ａから掘り下げたトレ
ンチ１５の底部１５ａにバリア高さの高い第一ショット
キー電極１６を配し、基板１１の表面１１ａおよびトレ
ンチ１５の側壁１５ｂにはショットキーバリアの低い第
二ショットキー電極１７を設けている。
【０００９】シェーン等は炭化ケイ素を用いてＤＭＴＳ
型ＳＢＤを試作した（ K. J. Schoen, J. P. Henning,
J. M. Woodall, J. A. Cooper, Jr., M. R. Melloch, I
EEEElectron Device Lett.,vol.19, 1998, pp.97 〜99
参照 )。バリア高さの異なるデュアルメタルとしては、
バリア高さの高いニッケル（以下Ｎｉと記す）と、バリ
ア高さの低いチタン（以下Ｔｉと記す）とを用いた。
そして、そのＤＭＴＳ型ＳＢＤでは、バリア高さの低い
Ｔｉを使ったＳＢＤと同等の順方向特性を有しながら、
逆方向特性はバリア高さが高いＮｉのＳＢＤと同等で、
ＴｉのＳＢＤよりも逆もれ電流を１／１００以下に少な
くできると報告している。
型ＳＢＤを試作した（ K. J. Schoen, J. P. Henning,
J. M. Woodall, J. A. Cooper, Jr., M. R. Melloch, I
EEEElectron Device Lett.,vol.19, 1998, pp.97 〜99
参照 )。バリア高さの異なるデュアルメタルとしては、
バリア高さの高いニッケル（以下Ｎｉと記す）と、バリ
ア高さの低いチタン（以下Ｔｉと記す）とを用いた。
そして、そのＤＭＴＳ型ＳＢＤでは、バリア高さの低い
Ｔｉを使ったＳＢＤと同等の順方向特性を有しながら、
逆方向特性はバリア高さが高いＮｉのＳＢＤと同等で、
ＴｉのＳＢＤよりも逆もれ電流を１／１００以下に少な
くできると報告している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図８は、ＵＳＰ５，２
６２，６６８において開示された別のＳＢＤの断面図で
ある。半導体基板２１の表面２１ａからトレンチ２５を
形成し、そのトレンチ２５の底部２５ａに逆導電型の不
純物を導入してバリア高さの高い高バリア領域２３を形
成している。そして図７のようなバリア高さの異なる２
種類の金属（デュアルメタル）を用いる代わりに、一種
類のショットキー電極２７でトレンチ２５の上下面２１
ａ、２５ａに同時にショットキー接合を形成している。
６２，６６８において開示された別のＳＢＤの断面図で
ある。半導体基板２１の表面２１ａからトレンチ２５を
形成し、そのトレンチ２５の底部２５ａに逆導電型の不
純物を導入してバリア高さの高い高バリア領域２３を形
成している。そして図７のようなバリア高さの異なる２
種類の金属（デュアルメタル）を用いる代わりに、一種
類のショットキー電極２７でトレンチ２５の上下面２１
ａ、２５ａに同時にショットキー接合を形成している。
【００１１】不純物濃度の制御によってバリア高さを制
御できることは、例えばシャノンの報文［SHANONN, J.
M.,Solid-State Electronics, VOL.19, pp.537-543,(19
76)］に記載されている。従って、このショットキーバ
リアダイオードでも、図７のＤＭＴＳ型ＳＢＤと同様に
順方向電圧Ｖf と逆方向漏れ電流Ｉr との間のトレード
オフの関係は改善される。
御できることは、例えばシャノンの報文［SHANONN, J.
M.,Solid-State Electronics, VOL.19, pp.537-543,(19
76)］に記載されている。従って、このショットキーバ
リアダイオードでも、図７のＤＭＴＳ型ＳＢＤと同様に
順方向電圧Ｖf と逆方向漏れ電流Ｉr との間のトレード
オフの関係は改善される。
【００１２】しかしながら、図８のショットキーダイオ
ードを製造するには、トレンチ２５を形成した後、その
トレンチの底部２５ａにだけ選択的に逆導電型の不純物
を導入する必要があり、特にトレンチ２５の幅が狭い場
合には非常な困難を伴う。
ードを製造するには、トレンチ２５を形成した後、その
トレンチの底部２５ａにだけ選択的に逆導電型の不純物
を導入する必要があり、特にトレンチ２５の幅が狭い場
合には非常な困難を伴う。
【００１３】このような状況に鑑み本発明の目的は、順
方向特性と逆方向特性とのトレードオフの関係を一層改
善して、順方向電圧が低く、逆漏れ電流が小さく、しか
も製造の容易なショットキーバリアダイオードおよびそ
の製造方法を提供することにある。
方向特性と逆方向特性とのトレードオフの関係を一層改
善して、順方向電圧が低く、逆漏れ電流が小さく、しか
も製造の容易なショットキーバリアダイオードおよびそ
の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のため本発
明は、半導体基板の一方の主表面から掘り下げられたト
レンチを有し、そのトレンチの頂上部ではバリア高さの
低い第一のショットキー接合を、トレンチの底部ではバ
リア高さの高い第二のショットキー接合をそれぞれ有す
るショットキーバリアダイオードにおいて、トレンチの
頂上部がトレンチの底部および側壁部と同じ導電型で、
それより高い不純物濃度領域からなるものとする。
明は、半導体基板の一方の主表面から掘り下げられたト
レンチを有し、そのトレンチの頂上部ではバリア高さの
低い第一のショットキー接合を、トレンチの底部ではバ
リア高さの高い第二のショットキー接合をそれぞれ有す
るショットキーバリアダイオードにおいて、トレンチの
頂上部がトレンチの底部および側壁部と同じ導電型で、
それより高い不純物濃度領域からなるものとする。
【００１５】高不純物濃度にドーピングすると、トンネ
ル効果により、電気伝導に寄与する実効的なショットキ
ーバリアが小さくなってしまう、これを利用してドーピ
ング濃度で実効的なバリア高さを制御できる。上記のよ
うにすれば、トレンチの頂上部ではバリア高さの低い第
一のショットキー接合が順電流通路となるので、順方向
電圧Ｖf が低く、またトレンチの底部ではバリア高さの
高い第二のショットキー接合が逆方向電圧を担うので、
逆もれ電流Ｉr が低くなる。しかもトレンチの側壁部に
もバリア高さの高い第二のショットキー接合が形成され
ているので、逆電圧印加時の空乏層の広がりが速く、図
８のＳＢＤより一層もれ電流を低減できる。
ル効果により、電気伝導に寄与する実効的なショットキ
ーバリアが小さくなってしまう、これを利用してドーピ
ング濃度で実効的なバリア高さを制御できる。上記のよ
うにすれば、トレンチの頂上部ではバリア高さの低い第
一のショットキー接合が順電流通路となるので、順方向
電圧Ｖf が低く、またトレンチの底部ではバリア高さの
高い第二のショットキー接合が逆方向電圧を担うので、
逆もれ電流Ｉr が低くなる。しかもトレンチの側壁部に
もバリア高さの高い第二のショットキー接合が形成され
ているので、逆電圧印加時の空乏層の広がりが速く、図
８のＳＢＤより一層もれ電流を低減できる。
【００１６】特に、第一のショットキー接合および第二
のショットキー接合を形成する金属膜が同一の金属であ
るものとする。第一のショットキー接合および第二のシ
ョットキー接合を形成する金属膜は同一の金属でよい。
図７のように別の金属とすることもできるが、工程が煩
雑になる。
のショットキー接合を形成する金属膜が同一の金属であ
るものとする。第一のショットキー接合および第二のシ
ョットキー接合を形成する金属膜は同一の金属でよい。
図７のように別の金属とすることもできるが、工程が煩
雑になる。
【００１７】トレンチの平面的な形状が短冊状であって
もよいし、また、トレンチの頂上部の平面的な形状が円
形、方形または多角形のいずれかであり、それを囲むよ
うにトレンチが形成されていてもよい。
もよいし、また、トレンチの頂上部の平面的な形状が円
形、方形または多角形のいずれかであり、それを囲むよ
うにトレンチが形成されていてもよい。
【００１８】第二のショットキー接合が、第一のショッ
トキー接合を囲むように形成されていれば、逆電圧印加
時の空乏層によるピンチオフが速いので、逆もれ電流を
低減できる。
トキー接合を囲むように形成されていれば、逆電圧印加
時の空乏層によるピンチオフが速いので、逆もれ電流を
低減できる。
【００１９】上記のようなショットキーバリアダイオー
ドの製造方法としては、半導体基板の全面の表面層に高
不純物濃度領域を形成した後、表面から高不純物濃度領
域を越えて下の層に達するトレンチを形成するものとす
る。高不純物濃度領域を形成するとしては、半導体基板
の表面層に不純物をイオン注入してもよいし、また、エ
ピタキシャル成長により形成してもよい。
ドの製造方法としては、半導体基板の全面の表面層に高
不純物濃度領域を形成した後、表面から高不純物濃度領
域を越えて下の層に達するトレンチを形成するものとす
る。高不純物濃度領域を形成するとしては、半導体基板
の表面層に不純物をイオン注入してもよいし、また、エ
ピタキシャル成長により形成してもよい。
【００２０】いずれの方法によっても高不純物濃度領域
を形成できる。また高不純物濃度領域を形成した後にト
レンチを形成するようにすれば、従来の狭いトレンチ内
へのイオン注入のような困難な工程は不要である。
を形成できる。また高不純物濃度領域を形成した後にト
レンチを形成するようにすれば、従来の狭いトレンチ内
へのイオン注入のような困難な工程は不要である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下実施例をもとに本発明の実施
の形態を説明する。 ［実施例１］図１（ａ）は本発明第一の実施例のＳＢＤ
（以下Ｄ−ＳＢＤと記す）の断面図、図１（ｂ）は電極
を透視したＳｉ基板の平面図である。
の形態を説明する。 ［実施例１］図１（ａ）は本発明第一の実施例のＳＢＤ
（以下Ｄ−ＳＢＤと記す）の断面図、図１（ｂ）は電極
を透視したＳｉ基板の平面図である。
【００２２】低抵抗のｎ+ サブストレート３１ｃ上に、
ｎエピタキシャル層３１ｄを成長したエピタキシャルウ
ェハ３１を使用している。ｎエピタキシャル層３１ｃに
は表面３１ａからトレンチ３５が設けられ、トレンチ３
５の頂上部分にはｎ+ 高濃度領域３４が形成されてい
る。ｎ+ 高濃度領域３４の表面およびトレンチ３５の底
面３５ａ、側面３５ｂに、モリブデン（Ｍｏ）ショット
キー電極３６が接触している。ショットキー電極３６の
上にアルミニウム（Ａｌ）のアノード電極３９が積層さ
れている。ｎサブストレート基板３１ｃの裏面３１ｂに
は、Ｔｉ／Ｎｉ／金（Ａｕ）の３層構造のオーミックな
カソード電極３８が設けられている。
ｎエピタキシャル層３１ｄを成長したエピタキシャルウ
ェハ３１を使用している。ｎエピタキシャル層３１ｃに
は表面３１ａからトレンチ３５が設けられ、トレンチ３
５の頂上部分にはｎ+ 高濃度領域３４が形成されてい
る。ｎ+ 高濃度領域３４の表面およびトレンチ３５の底
面３５ａ、側面３５ｂに、モリブデン（Ｍｏ）ショット
キー電極３６が接触している。ショットキー電極３６の
上にアルミニウム（Ａｌ）のアノード電極３９が積層さ
れている。ｎサブストレート基板３１ｃの裏面３１ｂに
は、Ｔｉ／Ｎｉ／金（Ａｕ）の３層構造のオーミックな
カソード電極３８が設けられている。
【００２３】ｎ+ サブストレート３１ｃの比抵抗は０．
００２Ωcm、厚さ３００μm 、ｎエピタキシャル層３１
ｄの比抵抗は１．０Ωcm、厚さ５μm であり、トレンチ
３５の幅およびその間の頂上部分の幅は、共に約１．３
μm 、トレンチ３５の深さは２μm である。ｎ+ 高濃度
領域３４の比抵抗は０．１Ωcm、厚さ０．０２μm であ
る。ショットキー電極３６の厚さは２５０nm、アノード
電極３９の厚さは５μm である。チップサイズは、３mm
角である。
００２Ωcm、厚さ３００μm 、ｎエピタキシャル層３１
ｄの比抵抗は１．０Ωcm、厚さ５μm であり、トレンチ
３５の幅およびその間の頂上部分の幅は、共に約１．３
μm 、トレンチ３５の深さは２μm である。ｎ+ 高濃度
領域３４の比抵抗は０．１Ωcm、厚さ０．０２μm であ
る。ショットキー電極３６の厚さは２５０nm、アノード
電極３９の厚さは５μm である。チップサイズは、３mm
角である。
【００２４】図１（ｂ）の平面図においては、短冊状の
ｎ+ 高濃度領域３４の間に短冊状のトレンチ３５の底部
３５ａが見られる。製造方法としては、エピタキシャル
ウェハ３１のｎエピタキシャル層３１ｄの表面３１ａ
に、燐（以下Ｐと記す）イオンを注入してｎ+ 高濃度領
域３４を形成する。Ｐイオン注入条件は、加速電圧１０
kV、ドーズ量は１×１０11cm-2である。イオン注入後９
００℃で１０分間アニールした。その後、フォトレジス
トによりＳｉＯ2 膜をパターニングし、ＣＣｌ4 とＯ2
との混合ガスでエッチングしてトレンチ３５を形成す
る。更に、全面にモリブデン（Ｍｏ）をスパッタ法にて
堆積して、ショットキー電極３６とした。その上に電子
ビーム蒸着によりＡｌのアノード電極３９の蒸着をおこ
なった。裏面のカソード電極３８としては、それぞれ
０．２μmのチタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎｉ）／金
（Ａｕ）の３層膜を電子ビーム蒸着により成膜した。な
お、ｎ+ 高濃度領域３４を形成するイオンとしては、Ｐ
の他に砒素、アンチモンなどが使用できる。
ｎ+ 高濃度領域３４の間に短冊状のトレンチ３５の底部
３５ａが見られる。製造方法としては、エピタキシャル
ウェハ３１のｎエピタキシャル層３１ｄの表面３１ａ
に、燐（以下Ｐと記す）イオンを注入してｎ+ 高濃度領
域３４を形成する。Ｐイオン注入条件は、加速電圧１０
kV、ドーズ量は１×１０11cm-2である。イオン注入後９
００℃で１０分間アニールした。その後、フォトレジス
トによりＳｉＯ2 膜をパターニングし、ＣＣｌ4 とＯ2
との混合ガスでエッチングしてトレンチ３５を形成す
る。更に、全面にモリブデン（Ｍｏ）をスパッタ法にて
堆積して、ショットキー電極３６とした。その上に電子
ビーム蒸着によりＡｌのアノード電極３９の蒸着をおこ
なった。裏面のカソード電極３８としては、それぞれ
０．２μmのチタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎｉ）／金
（Ａｕ）の３層膜を電子ビーム蒸着により成膜した。な
お、ｎ+ 高濃度領域３４を形成するイオンとしては、Ｐ
の他に砒素、アンチモンなどが使用できる。
【００２５】図２（ａ）は、試作した実施例１のＤ−Ｓ
ＢＤの順方向の電流−電圧特性図である（△印）。横軸
は順電圧Ｖf 、縦軸は対数表示した順電流密度Ｊf であ
る。比較のために、エピタキシャル層の比抵抗を０．１
Ωcmまたは０．１Ωcmとし、ｎ+ 高濃度領域を形成せず
にＭｏのショットキー電極を形成したＳＢＤの順方向特
性も併記した。それぞれｎ+ ／Ｍｏ（□印）、ｎ- ／Ｍ
ｏ（●印）と記した。
ＢＤの順方向の電流−電圧特性図である（△印）。横軸
は順電圧Ｖf 、縦軸は対数表示した順電流密度Ｊf であ
る。比較のために、エピタキシャル層の比抵抗を０．１
Ωcmまたは０．１Ωcmとし、ｎ+ 高濃度領域を形成せず
にＭｏのショットキー電極を形成したＳＢＤの順方向特
性も併記した。それぞれｎ+ ／Ｍｏ（□印）、ｎ- ／Ｍ
ｏ（●印）と記した。
【００２６】順方向特性としては、Ｊf ＝２００mA/mm2
における順電圧Ｖf で見ると、本実施例のＤ−ＳＢＤの
順電圧Ｖf は０．４１５V であり、ｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／
ＭｏのＳＢＤの順電圧Ｖf はそれぞれ、０．４１０V 、
０．４５０V である。本実施例のＤ−ＳＢＤは、ｎ+ ／
ＭｏのＳＢＤと同程度の低い順電圧Ｖf を示したといえ
る。
における順電圧Ｖf で見ると、本実施例のＤ−ＳＢＤの
順電圧Ｖf は０．４１５V であり、ｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／
ＭｏのＳＢＤの順電圧Ｖf はそれぞれ、０．４１０V 、
０．４５０V である。本実施例のＤ−ＳＢＤは、ｎ+ ／
ＭｏのＳＢＤと同程度の低い順電圧Ｖf を示したといえ
る。
【００２７】図２（ｂ）は、試作した実施例１のＤ−Ｓ
ＢＤの逆方向の電流−電圧特性図である（△印）。横軸
は逆バイアス電圧Ｖr 、縦軸は対数表示した単位面積当
たりの逆もれ電流Ｉr である。図２（ａ）と同様に比較
用のｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／ＭｏＳＢＤの順方向特性をそれ
ぞれ□印（ｎ+ ／Ｍｏ）、●印（ｎ- ／Ｍｏ）で併記し
た。
ＢＤの逆方向の電流−電圧特性図である（△印）。横軸
は逆バイアス電圧Ｖr 、縦軸は対数表示した単位面積当
たりの逆もれ電流Ｉr である。図２（ａ）と同様に比較
用のｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／ＭｏＳＢＤの順方向特性をそれ
ぞれ□印（ｎ+ ／Ｍｏ）、●印（ｎ- ／Ｍｏ）で併記し
た。
【００２８】逆方向特性は、Ｖr ＝２０V でのもれ電流
で見ると、本実施例のＤ−ＳＢＤの逆もれ電流Ｉr が
０．０１４mA/mm2、ｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／ＭｏＳＢＤの逆
もれ電流Ｉr はそれぞれ、０．１７mA/mm2、０．００９
mA/mm2である。本実施例のＤ−ＳＢＤの逆もれ電流Ｉr
は、ｎ- ／ＭｏＳＢＤと略同等で、ｎ + ／ＭｏＳＢＤよ
り約１０分の１以下に低減できた。
で見ると、本実施例のＤ−ＳＢＤの逆もれ電流Ｉr が
０．０１４mA/mm2、ｎ+ ／Ｍｏ、ｎ- ／ＭｏＳＢＤの逆
もれ電流Ｉr はそれぞれ、０．１７mA/mm2、０．００９
mA/mm2である。本実施例のＤ−ＳＢＤの逆もれ電流Ｉr
は、ｎ- ／ＭｏＳＢＤと略同等で、ｎ + ／ＭｏＳＢＤよ
り約１０分の１以下に低減できた。
【００２９】この結果から、本実施例のＤ−ＳＢＤは、
逆漏れ電流Ｉr を余り増加させることなく順方向電圧Ｖ
f を小さくでき、Ｖf とＩr のトレードオフの改善に有
効であることがわかる。
逆漏れ電流Ｉr を余り増加させることなく順方向電圧Ｖ
f を小さくでき、Ｖf とＩr のトレードオフの改善に有
効であることがわかる。
【００３０】しかも、ｎ+ 高濃度領域３４を形成した後
にトレンチ３５を形成しているので、図８のＳＢＤの際
の狭いトレンチ内へのイオン注入のような困難な工程が
不要である。この実施例では、ｎ+ 高濃度領域３４をイ
オン注入により形成したが、エピタキシャル成長により
形成してもよい。
にトレンチ３５を形成しているので、図８のＳＢＤの際
の狭いトレンチ内へのイオン注入のような困難な工程が
不要である。この実施例では、ｎ+ 高濃度領域３４をイ
オン注入により形成したが、エピタキシャル成長により
形成してもよい。
【００３１】また、トレンチ３５の平面的な形状として
は、図１（ｂ）のような短冊状の他に、図４または５に
示すような多角形、円形とすることもできる。図３に示
すように、多角形の角を丸めた形でもよい。
は、図１（ｂ）のような短冊状の他に、図４または５に
示すような多角形、円形とすることもできる。図３に示
すように、多角形の角を丸めた形でもよい。
【００３２】［実施例２］図６は本発明第二の実施例の
ＳＢＤの断面図である。低抵抗のｐ+ サブストレート４
１ｃ上に、ｐエピタキシャル層４１ｄを成長したエピタ
キシャルウェハ４１を使用している。ｐエピタキシャル
層４１ｄの表面４１ａからトレンチ４５が設けられ、ト
レンチ４５の頂上部分にはｐ+ 高濃度領域４４が形成さ
れている。ｐ+ 高濃度領域４４の表面およびトレンチ４
５の底部４５ａ、側面４５ｂに、チタン（Ｔｉ）ショッ
トキー電極４６が接触している。ショットキー電極４６
の上にアルミニウム（Ａｌ）のカソード電極４８が積層
されている。ｎサブストレート基板４１ｃの裏面４１ｂ
には、Ｔｉ／Ｎｉ／金（Ａｕ）の３層構造のオーミック
なアノード電極４９が設けられている。
ＳＢＤの断面図である。低抵抗のｐ+ サブストレート４
１ｃ上に、ｐエピタキシャル層４１ｄを成長したエピタ
キシャルウェハ４１を使用している。ｐエピタキシャル
層４１ｄの表面４１ａからトレンチ４５が設けられ、ト
レンチ４５の頂上部分にはｐ+ 高濃度領域４４が形成さ
れている。ｐ+ 高濃度領域４４の表面およびトレンチ４
５の底部４５ａ、側面４５ｂに、チタン（Ｔｉ）ショッ
トキー電極４６が接触している。ショットキー電極４６
の上にアルミニウム（Ａｌ）のカソード電極４８が積層
されている。ｎサブストレート基板４１ｃの裏面４１ｂ
には、Ｔｉ／Ｎｉ／金（Ａｕ）の３層構造のオーミック
なアノード電極４９が設けられている。
【００３３】ｐ+ 高濃度領域４４を形成するイオンとし
ては、ほう素、インジウム、アルミニウム等が使用でき
る。その場合も、実施例１のＤ−ＳＢＤと同様に逆漏れ
電流Ｉr を余り増加させることなく順方向電圧Ｖf を小
さくでき、Ｖf とＩr とのトレードオフの改善に有効で
ある。
ては、ほう素、インジウム、アルミニウム等が使用でき
る。その場合も、実施例１のＤ−ＳＢＤと同様に逆漏れ
電流Ｉr を余り増加させることなく順方向電圧Ｖf を小
さくでき、Ｖf とＩr とのトレードオフの改善に有効で
ある。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板表面のトレンチの頂上部では高い不純物濃度領域から
なるバリア高さの低い第一のショットキー接合を、トレ
ンチの底部および側部では、より低い不純物濃度からな
るバリア高さの高い第二のショットキー接合を有するシ
ョットキーバリアダイオードとすることにより、順方向
特性と逆方向特性とを同時に改善したショットキーバリ
アダイオードを供給することを可能とした。
板表面のトレンチの頂上部では高い不純物濃度領域から
なるバリア高さの低い第一のショットキー接合を、トレ
ンチの底部および側部では、より低い不純物濃度からな
るバリア高さの高い第二のショットキー接合を有するシ
ョットキーバリアダイオードとすることにより、順方向
特性と逆方向特性とを同時に改善したショットキーバリ
アダイオードを供給することを可能とした。
【００３５】例えば、実施例に示したように、順方向特
性が最良のシヨットキー電極を有するショットキーバリ
アダイオードとほぼ同じ順方向特性をもちながら、逆漏
れ電流は、その約１０分の１に低減できた。従って、特
に低耐圧のダイオードの損失低減および、高速化に極め
て有効な発明である。
性が最良のシヨットキー電極を有するショットキーバリ
アダイオードとほぼ同じ順方向特性をもちながら、逆漏
れ電流は、その約１０分の１に低減できた。従って、特
に低耐圧のダイオードの損失低減および、高速化に極め
て有効な発明である。
【図１】（ａ）は本発明実施例１のＤ−ＳＢＤの断面
図、（ｂ）実施例１のＤ−ＳＢＤの電極を透視した平面
図
図、（ｂ）実施例１のＤ−ＳＢＤの電極を透視した平面
図
【図２】（ａ）は実施例１のＤ−ＳＢＤおよび比較例の
ＳＢＤの順方向特性図、（ｂ）は同じく逆方向特性図
ＳＢＤの順方向特性図、（ｂ）は同じく逆方向特性図
【図３】Ｄ−ＳＢＤの変形例の電極を透視した平面図
（角を丸めた方形）
（角を丸めた方形）
【図４】Ｄ−ＳＢＤの変形例の電極を透視した平面図
（多角形）
（多角形）
【図５】Ｄ−ＳＢＤの変形例の電極を透視した平面図
（円形）
（円形）
【図６】本発明実施例２のＤ−ＳＢＤの断面図
【図７】従来のＤＭＴＳ型ＳＢＤの断面図
【図８】従来の別のＳＢＤの断面図
１１、２１、３１、４１ 半導体基板 １１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ トレンチ頂上面 １１ｂ、３１ｂ、４１ｂ 半導体基板の裏面 １５、２５、３５、４５ トレンチ １５ａ、２５ａ、３５ａ トレンチ底部 １５ｂ、２５ｂ、３５ｂ トレンチ側壁部 １６ ショットキー電極または第一のショット
キー電極 １７ 第二のショットキー電極 １８、２８、３８、４８ カソード電極 ２３ 高バリア領域 ２７ ショットキー電極 ３１ｃ ｎ+ サブストレート ３１ｄ ｎエピタキシャル層 ３４ ｎ+ 高濃度領域 ３６、４６ ショットキー電極 ３９、４９ アノード電極 ４１ｃ ｐ+ サブストレート ４１ｄ ｐエピタキシャル層 ４４ ｐ+ 高濃度領域
キー電極 １７ 第二のショットキー電極 １８、２８、３８、４８ カソード電極 ２３ 高バリア領域 ２７ ショットキー電極 ３１ｃ ｎ+ サブストレート ３１ｄ ｎエピタキシャル層 ３４ ｎ+ 高濃度領域 ３６、４６ ショットキー電極 ３９、４９ アノード電極 ４１ｃ ｐ+ サブストレート ４１ｄ ｐエピタキシャル層 ４４ ｐ+ 高濃度領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA01 BB14 BB16 CC03 DD24 DD26 DD34 DD37 FF04 FF06 FF11 FF13 FF27 FF31 GG03 HH17 HH20
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板の一方の主表面から掘り下げら
れたトレンチを有し、そのトレンチの頂上部ではバリア
高さの低い第一のショットキー接合を、トレンチの底部
ではバリア高さの高い第二のショットキー接合をそれぞ
れ有するショットキーバリアダイオードにおいて、トレ
ンチの頂上部がトレンチの底部および側壁部と同じ導電
型で、それより高い不純物濃度領域からなることを特徴
とするショットキーバリアダイオード。 - 【請求項２】第一のショットキー接合および第二のショ
ットキー接合を形成する金属膜が同一の金属であること
を特徴とする請求項１記載のショットキーバリアダイオ
ード。 - 【請求項３】トレンチの平面的な形状が短冊状であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のショットキー
バリアダイオード。 - 【請求項４】トレンチの頂上部の平面的な形状が円形、
方形または多角形のいずれかであり、それを囲むように
トレンチが形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のショットキーバリアダイオード。 - 【請求項５】半導体基板の一方の主表面から掘り下げら
れたトレンチを有し、そのトレンチの頂上部ではバリア
高さの低い第一のショットキー接合を、トレンチの底部
ではバリア高さの高い第二のショットキー接合をそれぞ
れ有するショットキーバリアダイオードの製造方法にお
いて、半導体基板の全面の表面層に高不純物濃度領域を
形成した後、表面から高不純物濃度領域を越えて下の層
に達するトレンチを形成することを特徴とするショット
キーバリアダイオードの製造方法。 - 【請求項６】半導体基板の表面層に不純物のイオン注入
により高不純物濃度領域を形成することを特徴とする請
求項５に記載のショットキーバリアダイオードの製造方
法。 - 【請求項７】半導体基板の表面層にエピタキシャル成長
により高不純物濃度領域を形成することを特徴とする請
求項５に記載のショットキーバリアダイオードの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052303A JP2000252479A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052303A JP2000252479A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252479A true JP2000252479A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12911033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11052303A Withdrawn JP2000252479A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252479A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504855A (ja) * | 1999-07-03 | 2003-02-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 金属半導体コンタクトを備えたダイオード、および金属半導体コンタクトを備えたダイオードの製造方法 |
| KR100483074B1 (ko) * | 2002-08-28 | 2005-04-14 | 정상구 | 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2006186134A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Nippon Inter Electronics Corp | 半導体装置 |
| JP2006318956A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ショットキーダイオードを有する半導体装置 |
| JP2006352028A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 整流素子およびその製造方法 |
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| JPWO2014038225A1 (ja) * | 2012-09-06 | 2016-08-08 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
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| US9859370B2 (en) | 2010-07-14 | 2018-01-02 | Rohm Co., Ltd. | Schottky barrier diode |
| CN113964210A (zh) * | 2021-09-13 | 2022-01-21 | 西安电子科技大学 | 一种低开启电压氧化镓功率二极管及其制备方法 |
| CN115274827A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-01 | 弘大芯源(深圳)半导体有限公司 | 一种高压肖特基二极管及其制造方法 |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP11052303A patent/JP2000252479A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
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| US10186578B2 (en) | 2010-07-14 | 2019-01-22 | Rohm Co., Ltd. | Schottky barrier diode |
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