JP2002050773A - 半導体装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
- H01L29/8725—Schottky diodes of the trench MOS barrier type [TMBS]
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ショットキバリアダイオード（ＳＢＤ）の順方
向電圧（ＶＦ）と逆方向漏れ電流（ＪＲ）のトレードオ
フ関係を効果的に改善する方法を提供する。 【解決手段】ｎ＋とｎの２層半導体基板上面に巾Ｓ深さ
ｄ間間ｗの環状トレンチＴ１〜Ｔｎを形成し、その内部
に７０００Å以上の膜厚のシリコン酸化膜８を成膜し、
更にポリシリコン１０を充填する。このトレンチＴは底
の角を丸くし、又、酸化膜８は周辺部フィールドプレー
トに連続している。基板及びトレンチ上面を平坦化てシ
ョッキー金属層１を接合させる。最外側のトレンチ間に
薄いｐ＋拡散層を形成する。こうした構造によりＳＢＤ
のチャネル抵抗を低くし、且つ逆バイアス時の耐圧を高
くしてＪＲを少なくし得る。
向電圧（ＶＦ）と逆方向漏れ電流（ＪＲ）のトレードオ
フ関係を効果的に改善する方法を提供する。 【解決手段】ｎ＋とｎの２層半導体基板上面に巾Ｓ深さ
ｄ間間ｗの環状トレンチＴ１〜Ｔｎを形成し、その内部
に７０００Å以上の膜厚のシリコン酸化膜８を成膜し、
更にポリシリコン１０を充填する。このトレンチＴは底
の角を丸くし、又、酸化膜８は周辺部フィールドプレー
トに連続している。基板及びトレンチ上面を平坦化てシ
ョッキー金属層１を接合させる。最外側のトレンチ間に
薄いｐ＋拡散層を形成する。こうした構造によりＳＢＤ
のチャネル抵抗を低くし、且つ逆バイアス時の耐圧を高
くしてＪＲを少なくし得る。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は半導体装置、特にショッ
トキバリアダイオードの構造に関する物である。
トキバリアダイオードの構造に関する物である。
【０００２】
【従来の技術】ショットキバリアダイオードSBDは順方
向電圧が低くスイッチング速度が速い反面、逆方向漏れ
電流が大きく、逆方向降伏電圧が低いと言う欠点があ
る。又、ショットキダイオードの順方向電圧（ＶF）と
逆方向電流（JR）にはトレードオフの関係がある事が知
られている。ＶFとＪRはショットキダイオードの損失の
原因であるため、トレードオフ関係を改善する為に種々
の構造が提案されてきた。図１１（ａ）〜（ｄ）は夫々
従来構造を示す。図１１（ａ）は一般的なショットキダ
イオードの構造を示す。メタルとシリコンの間には、金
属と半導体の仕事関数の差によって約0.5〜0.7eVのショ
ットキバリアが生じる。逆バイアス印加時の漏れ電流
は、熱電子電流と呼び、バリア高さによって決まってい
る。逆バイアスの増加に伴い、バリア高さは鏡像力によ
って低くなる為、バリアを超える熱電子電流は増加し、
漏れ電流は徐々に増加する。ショットキダイオードの順
電圧はショットキバリアの高さとチャネル抵抗によって
決まっている。チャネル抵抗を低減し、耐圧を落さず、
漏れ電流が増加しないよう工夫すれば、VF−JRトレード
オフを低減できる。
向電圧が低くスイッチング速度が速い反面、逆方向漏れ
電流が大きく、逆方向降伏電圧が低いと言う欠点があ
る。又、ショットキダイオードの順方向電圧（ＶF）と
逆方向電流（JR）にはトレードオフの関係がある事が知
られている。ＶFとＪRはショットキダイオードの損失の
原因であるため、トレードオフ関係を改善する為に種々
の構造が提案されてきた。図１１（ａ）〜（ｄ）は夫々
従来構造を示す。図１１（ａ）は一般的なショットキダ
イオードの構造を示す。メタルとシリコンの間には、金
属と半導体の仕事関数の差によって約0.5〜0.7eVのショ
ットキバリアが生じる。逆バイアス印加時の漏れ電流
は、熱電子電流と呼び、バリア高さによって決まってい
る。逆バイアスの増加に伴い、バリア高さは鏡像力によ
って低くなる為、バリアを超える熱電子電流は増加し、
漏れ電流は徐々に増加する。ショットキダイオードの順
電圧はショットキバリアの高さとチャネル抵抗によって
決まっている。チャネル抵抗を低減し、耐圧を落さず、
漏れ電流が増加しないよう工夫すれば、VF−JRトレード
オフを低減できる。
【０００３】図１１（ｂ）は接合障壁制御ショットキダ
イオード（JBS）、又、同図（ｃ）は超接合型ショット
キダイオード、（ｄ）はトレンチMOSショットキダイオ
ードの例を示す。図１１（ｂ）ではショットキ接合SとP
N接合Jが交互に配置されている。この素子に逆方向電圧
を印加すると、PN接合が無い場合ショットキ接合に全て
かかる電圧が、一部PN接合によって負担される。そのた
め、電界のピークはショットキ接合表面からチャネルの
内部に移動する。そのため、ショットキ接合表面の電界
が緩和されるので、耐圧は増加し漏れ電流は減少する。
しかし、この構造にはつぎのような問題がある。一部に
ビルトインポテンシャルの高いPN接合があるため、順方
向電圧が増加する。その為、総合するとVF−JRトレード
オフを大きく改善できない。
イオード（JBS）、又、同図（ｃ）は超接合型ショット
キダイオード、（ｄ）はトレンチMOSショットキダイオ
ードの例を示す。図１１（ｂ）ではショットキ接合SとP
N接合Jが交互に配置されている。この素子に逆方向電圧
を印加すると、PN接合が無い場合ショットキ接合に全て
かかる電圧が、一部PN接合によって負担される。そのた
め、電界のピークはショットキ接合表面からチャネルの
内部に移動する。そのため、ショットキ接合表面の電界
が緩和されるので、耐圧は増加し漏れ電流は減少する。
しかし、この構造にはつぎのような問題がある。一部に
ビルトインポテンシャルの高いPN接合があるため、順方
向電圧が増加する。その為、総合するとVF−JRトレード
オフを大きく改善できない。
【０００４】次に同図（ｃ）の構造は、N型半導体２にP
型の柱状不純物４、もしくはP型半導体にN型の柱状不純
物４が等間隔に存在する。チャネル抵抗を低減するため
に、導電率を高くしている。一般のショットキ接合では
導電率を高くすれば耐圧が低下する。表面に垂直方向の
みならず、表面に水平方向からも電圧が印加されるの
で、ショットキ接合面の電界は緩和され、耐圧は高くな
る。しかし、この構造にはつぎのような問題点がある。
導電率が高いため、周辺部は主部に比べ電界が集中しや
すい。周辺に深い拡散をおこなわないとブレークダウン
が生ずる。深い拡散を周辺部に形成し、電界を緩和する
方法もあるが、周辺で十分な耐圧を得るには、拡散の深
さをトレンチより深くし、かつ拡散の濃度をエピ層の濃
度と同じにする必要がある。例えば、耐圧が100V程度の
素子を得るとする。トレンチの深さは４μmとなる。ま
た、P-の濃度は1×1016cm-3で、濃度分布は表面から拡
散深さまで均一にする必要がある。その為には高温・長
時間の拡散熱処理が必要である。
型の柱状不純物４、もしくはP型半導体にN型の柱状不純
物４が等間隔に存在する。チャネル抵抗を低減するため
に、導電率を高くしている。一般のショットキ接合では
導電率を高くすれば耐圧が低下する。表面に垂直方向の
みならず、表面に水平方向からも電圧が印加されるの
で、ショットキ接合面の電界は緩和され、耐圧は高くな
る。しかし、この構造にはつぎのような問題点がある。
導電率が高いため、周辺部は主部に比べ電界が集中しや
すい。周辺に深い拡散をおこなわないとブレークダウン
が生ずる。深い拡散を周辺部に形成し、電界を緩和する
方法もあるが、周辺で十分な耐圧を得るには、拡散の深
さをトレンチより深くし、かつ拡散の濃度をエピ層の濃
度と同じにする必要がある。例えば、耐圧が100V程度の
素子を得るとする。トレンチの深さは４μmとなる。ま
た、P-の濃度は1×1016cm-3で、濃度分布は表面から拡
散深さまで均一にする必要がある。その為には高温・長
時間の拡散熱処理が必要である。
【０００５】次に（ｄ）はトレンチMOSショットキダイ
オードを示す。等間隔に掘ったトレンチ側壁に酸化膜８
が形成され、トレンチ内部にはショットキメタル２が堆
積されている。本素子は、逆バイアス時、MOSゲートよ
り空乏層が広がり、半導体を完全に空乏化する。この作
用により半導体表面の電界を緩和するため、漏れ電流を
低減する事ができる。しかし、トレンチMOSショットキ
ダイオードの耐圧は約３０Vと低く、耐圧をより高くす
るためには、傾斜のある不純物ドーピングを行ない、電
界強度分布を平坦化する必要があった。又、トレンチの
側壁に深く低濃度の均一な拡散をおこなう必要があり、
上述した通り、トレンチが深くなるほど、実現が難しく
なる。
オードを示す。等間隔に掘ったトレンチ側壁に酸化膜８
が形成され、トレンチ内部にはショットキメタル２が堆
積されている。本素子は、逆バイアス時、MOSゲートよ
り空乏層が広がり、半導体を完全に空乏化する。この作
用により半導体表面の電界を緩和するため、漏れ電流を
低減する事ができる。しかし、トレンチMOSショットキ
ダイオードの耐圧は約３０Vと低く、耐圧をより高くす
るためには、傾斜のある不純物ドーピングを行ない、電
界強度分布を平坦化する必要があった。又、トレンチの
側壁に深く低濃度の均一な拡散をおこなう必要があり、
上述した通り、トレンチが深くなるほど、実現が難しく
なる。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】この発明が解決しようとする
課題は次の通りである。従来のショットキダイオードは
VF-JRトレードオフがあり、これを改善する事はできな
いとされていた。これに対し、JBSや超接合型構造のよ
うに、電界を緩和し耐圧を高める事でチャネル抵抗を低
減しVF-JRトレードオフを改善する素子では、周辺部で
耐圧が制限されてしまうため、これを防ぐために周辺部
に深いガードリング拡散をおこなう必要があった。ま
た、従来のトレンチMOSショットキダイオードは、濃度
分布に傾斜を持たせなくては高い耐圧が得られなかっ
た。本発明は、ガードリング拡散をおこなう事無く周辺
部の耐圧を改善する事ができ、濃度分布を傾斜させる事
無く100Vを超える高い耐圧が得られ、VF-JRトレードオ
フを改善する事ができるショットキダイオードを提供す
る。
課題は次の通りである。従来のショットキダイオードは
VF-JRトレードオフがあり、これを改善する事はできな
いとされていた。これに対し、JBSや超接合型構造のよ
うに、電界を緩和し耐圧を高める事でチャネル抵抗を低
減しVF-JRトレードオフを改善する素子では、周辺部で
耐圧が制限されてしまうため、これを防ぐために周辺部
に深いガードリング拡散をおこなう必要があった。ま
た、従来のトレンチMOSショットキダイオードは、濃度
分布に傾斜を持たせなくては高い耐圧が得られなかっ
た。本発明は、ガードリング拡散をおこなう事無く周辺
部の耐圧を改善する事ができ、濃度分布を傾斜させる事
無く100Vを超える高い耐圧が得られ、VF-JRトレードオ
フを改善する事ができるショットキダイオードを提供す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、一導電型の第一半導体層と、該第一
半導体層より低不純物濃度の一導電型の第二半導体層と
を積層して成る半導体基板と、該第二半導体層表面に所
定の幅と間隔をもって形成された複数の環状トレンチ部
と、該環状トレンチ部の内壁に設けたシリコン酸化膜と
該トレンチ部を充填するポリシリコンと、該第二半導体
層表面と該ポリシリコン表面に連接して形成されたショ
ットキー金属層を備えた半導体装置において、前記シリ
コン酸化膜の膜厚を７０００Å以上にしたことを特徴と
する。
請求項１の発明は、一導電型の第一半導体層と、該第一
半導体層より低不純物濃度の一導電型の第二半導体層と
を積層して成る半導体基板と、該第二半導体層表面に所
定の幅と間隔をもって形成された複数の環状トレンチ部
と、該環状トレンチ部の内壁に設けたシリコン酸化膜と
該トレンチ部を充填するポリシリコンと、該第二半導体
層表面と該ポリシリコン表面に連接して形成されたショ
ットキー金属層を備えた半導体装置において、前記シリ
コン酸化膜の膜厚を７０００Å以上にしたことを特徴と
する。
【０００８】
【実施の態様】図１、図２は本発明の一実施例を示す正
面図及び同図A−A’断面図で、図中６は一導電型の半導
体基体、５は該基体１上に積層された低不純物濃度の一
導電型の導電層（エピ層）、T1〜Tnは該導電層５に形成
されたトレンチ部で、夫々所定の巾S、深さｄ、間隔ｗ
をもって配設されている。又、該トレンチ部（T１〜T
ｎ）は夫々直線部分ａと曲線部分ｂから成る環状に形成
されている。そして隣接するトレンチ部（例T1とT2）の
間隔（W）（メサ巾）は全て一定であり又、夫々曲線部
分ｂの曲率は全て同一である。
面図及び同図A−A’断面図で、図中６は一導電型の半導
体基体、５は該基体１上に積層された低不純物濃度の一
導電型の導電層（エピ層）、T1〜Tnは該導電層５に形成
されたトレンチ部で、夫々所定の巾S、深さｄ、間隔ｗ
をもって配設されている。又、該トレンチ部（T１〜T
ｎ）は夫々直線部分ａと曲線部分ｂから成る環状に形成
されている。そして隣接するトレンチ部（例T1とT2）の
間隔（W）（メサ巾）は全て一定であり又、夫々曲線部
分ｂの曲率は全て同一である。
【０００９】次に８は夫々トレンチ部の内壁に形成され
たシリコン酸化膜（ＳｉO２）、１０は該酸化膜上に充
填されたポリシリコン、１はショットキ金属層、３は最
外郭のトレンチ部Tｎに囲まれた半導体層５に形成され
た逆導電型の半導体層（Ｐ＋）である。
たシリコン酸化膜（ＳｉO２）、１０は該酸化膜上に充
填されたポリシリコン、１はショットキ金属層、３は最
外郭のトレンチ部Tｎに囲まれた半導体層５に形成され
た逆導電型の半導体層（Ｐ＋）である。
【００１０】この構造によれば、周辺部は、酸化膜厚が
750nm以上に厚く、トレンチ側壁酸化膜とフィールドプ
レートが連続した構造になっており、フィールドプレー
トにトレンチ底と同じ電圧が印加される。フィールドプ
レートの直下の半導体には電圧はほとんど印加されな
い。したがって、フィールドプレート直下で降伏は生じ
ない。幅の狭いシリコンメサで周辺を取り囲む事で、周
辺部の耐圧を、内側より高くする事ができる。シリコン
メサの表面には、薄いP+３を拡散しPN接合を作っても良
い。この処理をする事により、表面からの熱電子電流を
カットし、周辺部の漏れ電流を小さくする事ができる。
P+の深さは薄くしないと、P+を拡散した部分がショット
キ接合部より耐圧が低くなってしまう。メサ幅を狭くす
る事により、ピンチオフを増加し耐圧を高める事ができ
る。又、シリコンメサ部２はリング構造となっている。
リングに垂直の断面は全て同じ構造になっており、チャ
ネル内部の電界分布は任意の垂直断面で同じである為、
耐圧は任意の位置で一定である。
750nm以上に厚く、トレンチ側壁酸化膜とフィールドプ
レートが連続した構造になっており、フィールドプレー
トにトレンチ底と同じ電圧が印加される。フィールドプ
レートの直下の半導体には電圧はほとんど印加されな
い。したがって、フィールドプレート直下で降伏は生じ
ない。幅の狭いシリコンメサで周辺を取り囲む事で、周
辺部の耐圧を、内側より高くする事ができる。シリコン
メサの表面には、薄いP+３を拡散しPN接合を作っても良
い。この処理をする事により、表面からの熱電子電流を
カットし、周辺部の漏れ電流を小さくする事ができる。
P+の深さは薄くしないと、P+を拡散した部分がショット
キ接合部より耐圧が低くなってしまう。メサ幅を狭くす
る事により、ピンチオフを増加し耐圧を高める事ができ
る。又、シリコンメサ部２はリング構造となっている。
リングに垂直の断面は全て同じ構造になっており、チャ
ネル内部の電界分布は任意の垂直断面で同じである為、
耐圧は任意の位置で一定である。
【００１１】図３は、全面に０．５μmのボロン拡散３
した場合の電圧−電流特性を示す。メサ幅が狭いほど、
耐圧が高くなっている。図４は、全くボロン拡散をおこ
なわない場合の電圧−電流特性を示す。同様にメサ幅が
狭いほど、耐圧が高くなっている。ボロン拡散した場合
と、ボロン拡散しない場合で、耐圧は等しい。また、ボ
ロン拡散をおこなわない方が、漏れ電流が大きい。次に
図５は、周辺構造の有無による電圧−電流特性の比較を
示す。周辺構造が無い場合、耐圧は２０V程度しかな
い。周辺構造があると、耐圧は７０〜８０Vとなり、高
くなる。又、図６は、通常のショットキダイオード
（イ）と本発明品（ロ）の電圧−電流特性の比較を示
す。通常のショットキダイオードでは、耐圧は３０V程
度しかない。それに対し、本発明品の逆耐圧は約１１０
Vある。また、図７は、同じ耐圧（約１１０V）での通常
のショットキダイオードと本発明品の、順電圧−逆電流
トレードオフの比較を示す。通常のショットキダイオー
ドに比べて、VFを約０．１７V低減する事ができる。ま
た、従来のトレンチ型ショットキダイオードに比べトレ
ードオフを改善する事ができる事がわかる。
した場合の電圧−電流特性を示す。メサ幅が狭いほど、
耐圧が高くなっている。図４は、全くボロン拡散をおこ
なわない場合の電圧−電流特性を示す。同様にメサ幅が
狭いほど、耐圧が高くなっている。ボロン拡散した場合
と、ボロン拡散しない場合で、耐圧は等しい。また、ボ
ロン拡散をおこなわない方が、漏れ電流が大きい。次に
図５は、周辺構造の有無による電圧−電流特性の比較を
示す。周辺構造が無い場合、耐圧は２０V程度しかな
い。周辺構造があると、耐圧は７０〜８０Vとなり、高
くなる。又、図６は、通常のショットキダイオード
（イ）と本発明品（ロ）の電圧−電流特性の比較を示
す。通常のショットキダイオードでは、耐圧は３０V程
度しかない。それに対し、本発明品の逆耐圧は約１１０
Vある。また、図７は、同じ耐圧（約１１０V）での通常
のショットキダイオードと本発明品の、順電圧−逆電流
トレードオフの比較を示す。通常のショットキダイオー
ドに比べて、VFを約０．１７V低減する事ができる。ま
た、従来のトレンチ型ショットキダイオードに比べトレ
ードオフを改善する事ができる事がわかる。
【００１２】図８はトレンチ部内壁のシリコン酸化膜８
の膜厚と耐圧（逆方向電圧）の関係を示す特性図で、図
中特性（イ）は膜厚６９０ｎｍ、（ロ）は７６５ｎｍ、
（ハ）は７９０ｎｍの例を示し、（イ）の場合の耐圧は
せいぜい４０Vであるのに対し、（ロ）、（ハ）に示す
ように７００ｎｍ以上になると急激に耐圧が向上するこ
とを示している。
の膜厚と耐圧（逆方向電圧）の関係を示す特性図で、図
中特性（イ）は膜厚６９０ｎｍ、（ロ）は７６５ｎｍ、
（ハ）は７９０ｎｍの例を示し、（イ）の場合の耐圧は
せいぜい４０Vであるのに対し、（ロ）、（ハ）に示す
ように７００ｎｍ以上になると急激に耐圧が向上するこ
とを示している。
【００１３】図９は本発明の他の実施例構造を示すもの
で環状トレンチ部を全て直線を構成したストライプ型と
したものでこれによっても同様に効果が得られ、更に漏
れ電流が少ないことが確認された。
で環状トレンチ部を全て直線を構成したストライプ型と
したものでこれによっても同様に効果が得られ、更に漏
れ電流が少ないことが確認された。
【００１４】図１０は本発明のショットキバリアダイオ
ードの製法を示す製造工程断面図で、先ずシリコンを酸
化し、その上にLPCVD等の手段によってSi3N4膜を堆積す
る。Si 3N4膜を写真によってパターニングし、フィール
ド酸化膜として残す部分を決定し、全面にPSGを堆積す
る。SiO2/Si3N4/PSG複合膜が得られる。一例としてSi3N
4膜は120nm、SiO2は40ｎｍ、PSG膜は1.200μmである。
積層マスクの目的は、１つはトレンチエッチの為のハー
ドマスクで、もう１つはトレンチ側壁と周辺SiO2膜との
選択酸化である。
ードの製法を示す製造工程断面図で、先ずシリコンを酸
化し、その上にLPCVD等の手段によってSi3N4膜を堆積す
る。Si 3N4膜を写真によってパターニングし、フィール
ド酸化膜として残す部分を決定し、全面にPSGを堆積す
る。SiO2/Si3N4/PSG複合膜が得られる。一例としてSi3N
4膜は120nm、SiO2は40ｎｍ、PSG膜は1.200μmである。
積層マスクの目的は、１つはトレンチエッチの為のハー
ドマスクで、もう１つはトレンチ側壁と周辺SiO2膜との
選択酸化である。
【００１５】次に写真によってこの複合膜をパターニン
グし、これをハードマスクとしてトレンチエッチをおこ
なう。トレンチの深さは、6μm〜7μmである。トレンチ
エッチは一例として反応性イオンエッチング(Reactive
Ion Etching：RIE)装置を用いる。ガス組成の代表例と
してはHBr:20sccm,NF3:20sccm,圧力 20mmTorrである。
エッチング時間は210秒である。トレンチエッチの後、P
エッチによってPSG膜のみを選択除去する。時間は約8mi
nである。Pエッチ液によりPSG膜のみを選択的にエッチ
ングする事ができる。図１０（ａ）
グし、これをハードマスクとしてトレンチエッチをおこ
なう。トレンチの深さは、6μm〜7μmである。トレンチ
エッチは一例として反応性イオンエッチング(Reactive
Ion Etching：RIE)装置を用いる。ガス組成の代表例と
してはHBr:20sccm,NF3:20sccm,圧力 20mmTorrである。
エッチング時間は210秒である。トレンチエッチの後、P
エッチによってPSG膜のみを選択除去する。時間は約8mi
nである。Pエッチ液によりPSG膜のみを選択的にエッチ
ングする事ができる。図１０（ａ）
【００１６】トレンチエッチの後、ケミカルドライエッ
チ（CDE）等の装置によりトレンチ底部の角を丸める。
省略すると、酸化の際にSiO2膜がトレンチの底の角の部
分で薄くなり、電界が集中する。CDEのガスの組成は一
例としてCF4:O2=1:3、圧力は50Paである。この後、7000
〜8000Åの厚いSiO2膜をトレンチ側壁に形成する。Si3N
4膜が無いとショットキ表面に厚いSiO2膜が形成され
る。SiO2膜が形成されないよう、事前にショットキ表面
にSi3N4膜を堆積してある。また、表面に酸化膜が露出
する面積をできるだけ小さくする為に窒化膜を堆積して
ある。選択酸化の後、Si3N4膜をCDEでエッチングした。
ガスの組成の一例はCF4：O2：N2＝６：６：１である。
周辺部の窒化膜の無い部分は、フィールドSiO2膜となっ
て残り、耐圧を保つ働きをする。図１０（ｂ）
チ（CDE）等の装置によりトレンチ底部の角を丸める。
省略すると、酸化の際にSiO2膜がトレンチの底の角の部
分で薄くなり、電界が集中する。CDEのガスの組成は一
例としてCF4:O2=1:3、圧力は50Paである。この後、7000
〜8000Åの厚いSiO2膜をトレンチ側壁に形成する。Si3N
4膜が無いとショットキ表面に厚いSiO2膜が形成され
る。SiO2膜が形成されないよう、事前にショットキ表面
にSi3N4膜を堆積してある。また、表面に酸化膜が露出
する面積をできるだけ小さくする為に窒化膜を堆積して
ある。選択酸化の後、Si3N4膜をCDEでエッチングした。
ガスの組成の一例はCF4：O2：N2＝６：６：１である。
周辺部の窒化膜の無い部分は、フィールドSiO2膜となっ
て残り、耐圧を保つ働きをする。図１０（ｂ）
【００１７】引き続き、縦型LPCVDによりポリシリコン
を埋め込み、ポリシリコンのエッチバックをおこなう。
側壁酸化後、トレンチ内に導電性のポリシリコンを充填
する。メタルを直接堆積する事は、トレンチが深くなる
と難しい。ポリシリコンは、縦形LP-CVD装置により、ボ
ロンドープポリシリコンを堆積した。一例として、温度
は550℃、堆積膜厚は1.024μm、時間は10時間、後処理
として850℃30分の熱処理をおこなう。堆積したポリシ
リコンをエッチバックで平坦化し、ショットキ面を露出
させる。ポリシリコンのエッチバックにはCDEを用い
た。エッチバックガスはCF4：O2＝1:2で、圧力は70Pa、
時間は約400秒を要する。エッチバックによって、ポリ
シリコン面に約1.0μm弱の窪みが生じるが、シリコン面
はSi3N4膜で保護されているので侵されない。図１０
（ｃ）
を埋め込み、ポリシリコンのエッチバックをおこなう。
側壁酸化後、トレンチ内に導電性のポリシリコンを充填
する。メタルを直接堆積する事は、トレンチが深くなる
と難しい。ポリシリコンは、縦形LP-CVD装置により、ボ
ロンドープポリシリコンを堆積した。一例として、温度
は550℃、堆積膜厚は1.024μm、時間は10時間、後処理
として850℃30分の熱処理をおこなう。堆積したポリシ
リコンをエッチバックで平坦化し、ショットキ面を露出
させる。ポリシリコンのエッチバックにはCDEを用い
た。エッチバックガスはCF4：O2＝1:2で、圧力は70Pa、
時間は約400秒を要する。エッチバックによって、ポリ
シリコン面に約1.0μm弱の窪みが生じるが、シリコン面
はSi3N4膜で保護されているので侵されない。図１０
（ｃ）
【００１８】次にSi3N4膜及びSiO2膜除去の後表面にシ
ョットキバリアメタル１を堆積する。図１０（ｄ）
ョットキバリアメタル１を堆積する。図１０（ｄ）
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば逆方向電圧が高く、かつ逆方向漏れ電流の少ない
ダイオードが提供でき実用上の効果は大きい。
よれば逆方向電圧が高く、かつ逆方向漏れ電流の少ない
ダイオードが提供でき実用上の効果は大きい。
【図１】本発明の一実施例（正面図）
【図２】本発明の一実施例（断面図）
【図３】本発明実施例の電圧−電流特性図
【図４】本発明実施例の電圧−電流特性図
【図５】本発明実施例の電圧−電流特性図
【図６】従来品と比較した本発明の電圧−電流特性図
【図７】従来品と比較した本発明の順電圧−逆電流特性
図
図
【図８】本発明実施例のシリコン酸化膜の膜厚と耐圧の
関係を示す特性図
関係を示す特性図
【図９】本発明の他の実施例
【図１０】本発明実施例の製造工程断面図
【図１１】従来構造図
１：ショットキ金属層 ２：一導電型半導体層 ３：逆導電型半導体層 ８：シリコン酸化膜 １０：ポリシリコン T１〜Tｎ：トレンチ部
Claims (5)
- 【請求項１】一導電型の第一半導体層と、該第一半導体
層より低不純物濃度の一導電型の第二半導体層とを積層
して成る半導体基板と、該第２半導体層表面に所定の幅
と間隔をもって形成された複数の環状トレンチ部と、該
環状トレンチ部の内壁に設けたシリコン酸化膜と、該ト
レンチ部を充填するポリシリコンと、該第二半導体層表
面と該ポリシリコン表面に連接して形成されたショット
キー金属層を備えた半導体装置において、前記シリコン
酸化膜の膜厚を７０００Å以上にしたことを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項２】環状トレンチ部は夫々直線部と曲線部によ
り形成され、且つ夫々曲線部は同一の曲率を備えたこと
を特徴とする請求項１の半導体装置。 - 【請求項３】環状トレンチ部は夫々直線部のみにより形
成され、且つ夫々一定の幅と一定の間隔で配設されたこ
とを特徴とする請求項１の半導体装置。 - 【請求項４】最外郭部の環状トレンチ部表面と第２半導
体層表面にまたがって環状絶縁体薄膜を形成したことを
特徴とする請求項１、請求項２ 又は請求項３の半導体
装置。 - 【請求項５】最外郭の環状トレンチ部に囲まれた第２半
導体層表面に該第２半導体層と逆導電型の導電層が形成
されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求
項３又は請求項４の半導体装置
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| CN110504326A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-11-26 | 联华电子股份有限公司 | 萧特基二极管 |
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