JP2007134521A - ショットキーバリアダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動作領域の抵抗を小さく抑えることで順方向印加電圧を下げ、かつ、逆方向特性の耐圧を高くすることができるショットキーバリアダイオード及びその製造方法の提供。
【解決手段】ショットキーバリアダイオードは、不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板１の第一の主面８から該基板１の内部に環状に形成され第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として形成されたガードリング層２と、第一導電型半導体基板の第一の主面８に接触してショットキーバリアを形成しガードリング層２表面にも接触するように形成された金属層３と、第一導電型半導体基板１の動作領域となる部分１６に第一の主面８とは反対側の第二の主面９からガードリング層２と接触しない範囲で形成された凹部５と、凹部５を充填し該凹部５内壁面７とオーミックコンタクトする金属充填部１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はショットキーバリアダイオード及びその製造方法に関し、より詳しくは、動作領域の抵抗を抑えて順方向印加電圧を下げ、かつ、逆方向特性の耐圧を高くすることができ、しかも製造工程が少なく製造速度の高いショットキーバリアダイオード及びその製造方法に関するものである。

ショットキーバリアダイオード（以下、ＳＢＤと称す）は、一般にスイッチング特性が高速で順方向電圧降下が小さいため、高周波用の整流回路に広く用いられている。

図３は従来のＳＢＤの一例を示すものである。

図３に示されるＳＢＤは、動作領域となる部分に不純物が導入されて周囲より不純物濃度が高くされた高濃度不純物領域１０１ｂを有する第一導電型の半導体基板１０１と、該半導体基板１０１上にエピタキシャル成長され第一導電型で上記高濃度不純物領域１０１ｂより不純物濃度が低い半導体層１０２と、上記半導体基板１０１の高濃度不純物領域１０１ｂより外周にある不純物濃度が低い領域１０１ａの上部から上記半導体層１０２の表面にかけて形成された第二導電型のガードリング１０４と、上記半導体層１０２の表面に上記ガードリング１０４にかかるように設けられショットキーバリアを形成する金属層１０３とからなるものである（特許文献１参照）。

このＳＢＤによれば、動作領域での不純物濃度が低い半導体層１０２をエピタキシャル成長によって非常に薄く制御しながら形成することができる。しかも、ガードリング１０４の周囲には、エピタキシャル成長により形成された不純物低濃度の半導体層１０２に加え、基板１０１の不純物低濃度領域１０１ａが存在する。この不純物低濃度領域１０１ａは、ガードリング１０４と基板１０１裏面の間全体に存在するので、不純物低濃度領域を基板１０１の厚み方向において分厚く確保することができる。その結果、高耐圧で動作電圧の低いＳＢＤを得ることができる。
特開平１０−１１７００２号公報

しかしながら、上記従来のＳＢＤには以下のような問題が存在した。

すなわち、半導体基板１０１の高濃度不純物領域１０１ｂより外周に位置する不純物低濃度領域１０１ａを形成するために、第一導電型の半導体基板１０１の動作領域となる部分に両面から第一導電型の不純物を拡散し、上記基板１０１を貫通するように高濃度不純物領域１０１ｂを形成している。このため、動作領域の厚み方向においてその大部分（高濃度不純物領域１０１ｂ）で抵抗が大きくなり順方向印加電圧が高くなる。また、半導体基板１０１の厚み方向全体に不純物を拡散させる必要があるから、拡散工程に非常に長い時間がかかるという問題があった。更に、該半導体基板１０１上にエピタキシャル成長させる必要があり、工程が多く複雑になるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、動作領域の抵抗を小さく抑えることで順方向印加電圧を下げることができ、しかも基板への不純物拡散工程にかかる時間を低減するとともに製造の工程数を減らして製造速度を高めることができ、更に、逆方向特性の耐圧を高く保持することができるショットキーバリアダイオード及びその製造方法の提供を目的とする。

上記従来の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板の第一の主面から該基板の内部に環状に形成され第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として形成されたガードリング層と、第一導電型半導体基板の第一の主面に接触してショットキーバリアを形成しガードリング層表面にも接触するように形成された金属層と、第一導電型半導体基板の動作領域となる部分に第一の主面とは反対側の第二の主面からガードリング層と接触しない範囲で形成された凹部と、凹部を充填し該凹部内壁面とオーミックコンタクトする金属充填部と、を備えたことを特徴とするショットキーバリアダイオードである。

本発明において、「動作領域」とは、金属層とその直下の低濃度不純物第一導電型半導体基板の接触部分、すなわちショットキーバリア接合部分からその下方域（第一導電型半導体基板の裏面まで）に渡る領域であって、実質的に順方向電流が流れる領域である。

この発明によれば、第一導電型半導体基板の動作領域となる部分に第一導電型半導体基板の第一の主面とは反対側の第二の主面から凹部を形成している。この凹部には、該凹部周辺部分の半導体とオーミックコンタクトし、該凹部内を充填する金属充填部が形成されている。この金属充填部を設けることで動作抵抗を従来よりも小さく抑えることができ、順方向電圧を下げることができる。以下にその理由を説明する。

図３に示される従来例では、本発明における金属充填部に相当する部分が、不純物高濃度の半導体である。この半導体は不純物高濃度で導電型ではあっても半導体であることに変わりはなく、金属と比べれば抵抗が大きく導電性は低い。よって、本発明の方が順方向電圧を小さくすることができる。しかも、第一導電型半導体基板において凹部より外周に位置する部分は、第一導電型半導体基板の厚み全体に渡って不純物が低濃度のままである。この低濃度領域は、金属層と凹部底面の間の不純物低濃度領域と共同して厚く広くガードリング層を囲む。ガードリング層により形成されるｐｎ接合の空乏域はその周囲の半導体の不純物濃度が低い程広く厚く形成され、またその不純物低濃度領域の厚みが大きい程厚く形成される。よって、不純物濃度が小さい領域が十分に厚く広く確保される本発明では、逆方向電圧印加時にガードリング層から広がる空乏層が十分に厚く広がり、逆方向特性の耐圧を高く確保することができる。

また、凹部はガードリング層と接触しない範囲で形成されているので、凹部内に充填される金属充填層とガードリング層も接触しない。よって、金属充填層とガードリング層の間にリーク電流が流れ、短絡が生じるのを防ぐことができる。

また、凹部周辺部分の半導体と金属充填層とをオーミックコンタクトさせているので、金属充填層を電極とすることができる。一方、金属充填層とは反対側に位置する金属層は、第一導電型半導体基板とショットキー接合しているので、金属充填層とは反対の極性を持つ電極とすることができる。

請求項２に記載の発明は、金属層が、第一の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオードである。

本発明によれば、金属層が第一の電極、例えばアノード電極とされている。従来は、金属層の上に別途電極用の金属層を形成していたので、製造工程数が増える一因となっていたが、本発明の構成を採用することで、工程数を減らして製造速度を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、金属充填部が、第一の電極とは極性が反対の第二の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオードである。

本発明によれば、金属充填部が、上記第一の電極とは極性が反対の第二の電極とされている。本発明では上記の如く、金属充填部を電極とすることが可能である。従来はこの金属充填部に相当する箇所が、高濃度の不純物を含む半導体であったので、ショットキー接合側に形成される電極と反対極性の電極を設けるために、この半導体の裏面に別途、金属の電極を設ける必要があった。本発明では、金属充填部を凹部の中に形成しているので、この金属充填部の裏面を電極として利用することができ、別途に電極を形成する工程をなくしてショットキーバリアダイオードの製造時間を削減することができる。

請求項４に記載の発明は、第一導電型半導体基板の第二の主面上に、金属充填部と一体的に裏面金属層が形成され、この裏面金属層が、第一の電極とは極性が反対の第二の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオードである。

本発明によれば、上記金属充填部と一体的に裏面金属層が形成されているのでこれらは電気的に接続状態にある。この裏面金属層を第一導電型半導体基板の第二の主面上に形成することで、裏面金属層を電極とし、広い面積に電極を形成することができる。従って、電極上にリードフレーム等を容易にハンダ付け等で接続することができる。

請求項５に記載の発明は、凹部は筒状であって、その直径がガードリング層の内径より小さく、凹部の底面がガードリング層の内側に収まっており、ガードリング層の第二の主面側の端縁より凹部の底面の方が第一の主面に近い位置にあることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオードである。

本発明によれば、ガードリング層の上記第二の主面に臨む端縁より上記凹部の底面の方が上記第一の主面に近い。よって、金属層と凹部底面の間に位置する低濃度不純物を含む第一導電型半導体領域を薄く形成することができる。これにより、ショットキーバリア接合での順方向電圧降下を小さく抑え、順方向損失を小さく抑えることができる。よって順方向印加電圧を小さく抑えることが可能となり、低電力型のショットキーバリアダイオードの提供に貢献する。

請求項６に記載の発明は、凹部の周面が、ガードリング層の内周面との間で短絡を生じない程度に該ガードリング層内周面に近接してい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である。

本発明によれば、上記凹部の周面が、上記ガードリング層の内周面との間で短絡を生じない程度にガードリング層内周面に近接している。凹部の周面をガードリング層の内周面に近接させることで、凹部底面を大きくすることができる。凹部底面を大きく形成すれば、その内部の金属充填部も径が大きくなるので、動作領域の抵抗が更に小さくなり、導電性を高めて順方向印加電圧を下げることができる。しかも、短絡が生じない程度に近接させるので、リーク電流や短絡によって素子が破壊されるのを防ぐことができる。

請求項７に記載の発明は、金属層と第一導電型半導体基板との接合面から該第一導電型半導体基板の方に延びる第一空乏層による耐圧がガードリング層と第一導電型半導体基板との接合面から該第一半導体基板の方に延びる第二空乏層による耐圧以上となる範囲で、凹部の底面が金属層と第一導電型半導体基板との接合面に近接してい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である。

本発明によれば、第一空乏層による耐圧が第二空乏層による耐圧以上となる範囲で、凹部の底面が金属層と上記第一導電型半導体基板との接合面、すなわちショットキー接合面に近接している。第一空乏層による耐圧が第二空乏層による耐圧を下回る場合、ショットキー接合面で熱が発生するため、外部電流や外部電圧によるサージに弱くなる虞がある。本発明では第一空乏層による耐圧が第二空乏層による耐圧以上に設定されているのでｐｎ接合部で熱が発生し、ショットキー接合部では熱が殆ど発生しないため、金属と半導体間の熱歪の差を小さく抑えることができ、サージに強いショットキーバリアダイオードとすることができる。

請求項８に記載の発明は、不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板の第一の主面から該基板の内部に第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として環状のガードリング層を形成する工程と、第一導電型半導体基板の第一の主面とガードリング層表面に接触し第一導電型半導体基板との間でショットキーバリアを形成する金属層を形成する工程と、第一導電型半導体基板の動作領域となる部分に第一の主面とは反対側の第二の主面からガードリング層と接触しない範囲で凹部を形成する工程と、凹部を充填し該凹部内壁面とオーミックコンタクトする金属充填部を形成する工程と、を備えた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である。

本発明によれば、第一導電型半導体層の動作領域となる部分に第一導電型半導体基板の第一の主面とは反対側の第二の主面から上記ガードリング層と接触しない範囲で凹部を形成する。この凹部内には金属充填部を形成する。この金属充填部を設けることで、請求項１に係る発明と同様、動作抵抗を従来よりも小さく抑えることができ、順方向印加電圧を下げることができる。

また、請求項１記載の発明と同様、ガードリング層の周囲で不純物濃度が小さい領域が十分に厚く広く形成される本発明では、逆方向電圧印加時にガードリング層から広がる空乏層が十分に厚く広がり、逆方向特性の耐圧を高く確保することができる。

凹部はガードリング層と接触しない範囲で形成されているので、凹部内に充填される金属充填部とガードリング層が接触することがない。よって、金属充填部とガードリング層の間にリーク電流が流れて短絡が生じるのを防ぐことができる。

第一導電型半導体基板の第一の主面側にショットキー接合を形成し、反対側の第二の主面側にオーミックコンタクトを形成することで、ショットキー接合側に第一の電極を形成し、オーミックコンタクト側に第一の電極とは反対の極性の第二の電極を形成することができる。これにより、ショットキーバリアダイオードとして機能させることができる。

本発明のＳＢＤ及びその製造方法によれば、第一導電型半導体基板の第二の主面（裏面）に凹部を形成し、その内部に該凹部内壁面とオーミックコンタクトする金属充填部を設ける。これにより、半導体基板とエピタキシャル層を用いた従来の場合と比較して動作領域の抵抗成分を大きく低減し、順方向印加電圧を低減することができる。また、逆方向電圧印加時にガードリング層から発生する空乏層が十分に広がることができるため高耐圧化が可能となる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
この実施形態では、第一導電型半導体をＮ型半導体とし、第二導電型半導体をＰ型半導体としている。

図１は本発明の第１実施形態におけるショットキーバリアダイオードを示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその各部分の寸法を示すための断面図、（ｃ）は逆方向電圧印加時の空乏層形成状態の一例を示す断面図である。

本実施形態に係るショットキーバリアダイオード（以下、ＳＢＤと称する）は、ガードリング層２と、金属層３と、凹部５と、金属充填部１３と、を備えている。

ガードリング層２は、不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板１の第一の主面８からその内部に第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として環状に形成されたものである。

図１において、低濃度第一導電型半導体基板１は、シリコン（Ｓｉ）のＮ型半導体基板である。不純物として例えばリン（Ｐ）を１×１０¹⁶／ｃｍ³の濃度で拡散させている。第一の主面８は、図示例では第一導電型半導体基板１の天面である。

ガードリング層２に拡散される不純物は例えばホウ素（Ｂ）イオンであり、例えば表面濃度１×１０²⁰／ｃｍ²で深さ３μｍで拡散されている。

金属層３は、第一導電型半導体基板１の第一の主面８に接触してショットキーバリアを形成し、ガードリング層２表面の一部にも接触するように形成されたものである。金属層３の金属の種類は特に限定されるものではないが、例えばクロム（Ｃｒ）から構成されている。金属層３の上には別途に金属膜（図示せず）を形成しその金属膜を電極とすることも可能であるが、金属層３自体を電極とすることも可能である。図示例では金属層３自体をアノード電極としている。但し、金属層３自体を電極とする場合には酸化等により劣化しにくい素材を選択することが好ましい。

凹部５は、第一導電型半導体基板１の動作領域となる部分１６（破線内、図１（ｂ）参照）に、第一の主面８とは反対側の第二の主面９からガードリング層２と接触しない範囲で形成されたものである。この凹部５内にはスパッタリング法等により金属充填部１３が形成される。図示例では、第二の主面９は、第一導電型半導体基板１の裏面（図１に示す例では下面）である。

凹部５の形状は特に限定されるものではないが、例えば筒状に形成することができ、好ましくは円筒状に形成することができる。凹部５の深さ（高さ）及び幅は、第一導電型半導体基板１の動作領域１６に入り、かつ、ガードリング層２と接触しない大きさであれば、特に限定されるものではないが、以下の条件を満たすことが好ましい。

すなわち、凹部５が筒状であり、その径ｄ１（図１（ｂ）参照）がガードリング層２の内径ｄ２より小さく、凹部５の底面１４がガードリング層２の内側に収まっており、ガードリング層２における第二の主面９側の端縁１５より凹部５の底面１４の方が第一の主面８に近い位置にあることが好ましい。

ガードリング層２における第二の主面９側の端縁１５より凹部５の底面１４の方が第一の主面８に近い位置にあることにより、金属層３と凹部５の底面１４間の第一導電型半導体領域１１を薄く形成することができる。これにより、ショットキーバリア接合での順方向電圧降下を小さく抑え、順方向損失を小さくすることができる。従って順方向印加電圧を更に小さくすることができる。

凹部５の底面１４が、金属層３と第一導電型半導体基板１との接合面すなわちショットキー接合面に接近すればする程、電流が半導体を通過する距離が短くなるから順方向電圧特性は良好となる。しかしながら、逆方向電圧印加時においてショットキー接合により形成される空乏層の耐圧と、ガードリング層２と第一導電型半導体基板１とのｐｎ接合により形成される空乏層の耐圧の大きさのバランスが悪いと、ショットキー接合面で熱が発生するため外部電流やサージに弱くなる。

そこで、更に以下の構成を採用することが好ましい。

すなわち、逆方向電圧を印加した際に金属層３と第一導電型半導体基板１との接合面から該第一導電型半導体基板１の方に延びる空乏層（以下、第一空乏層１８（図１（ｃ）参照）と称する）による耐圧が、ガードリング層２と第一導電型半導体基板１との接合面から該第一導電型半導体基板１の方に延びる空乏層（以下、第二空乏層１９（図１（ｃ）参照）と称する）による耐圧以上となる範囲で、凹部５の底面１４が、金属層３と第一導電型半導体基板１との接合面に近接していることが好ましい。

第一空乏層１８による耐圧が第二空乏層１９による耐圧以上となる範囲で、凹部５の底面１４が、金属層３と第一導電型半導体基板１との接合面に近接することにより、空乏層１８，１９同士の耐圧バランスが良好となり、サージに強いショットキーバリアダイオードを得ることができる。

第一導電型半導体基板１の不純物濃度やガードリング層２の深さｈ１（図１（ｂ）参照）等によってこの近接距離は異なるが、例えば、Ｓｉに不純物としてリン（Ｐ）を拡散させその不純物濃度を１×１０¹⁶／ｃｍ³に設定して第一導電型半導体基板１を形成する一方、この第一導電型半導体基板１に不純物としてホウ素イオンを拡散させその表面濃度を１×１０²⁰／ｃｍ²に設定してガードリング層２を形成し、ガードリング層２の深さｈ１を３μｍとした場合には、近接距離ｈ２は２．５μｍ程度とすることができる。

また、以下の構成を採用することが好ましい。

すなわち、凹部５の周面が、ガードリング層２の内周面との間で短絡を生じない程度に該ガードリング層２内周面に近接していることが好ましい。

凹部５の周面をガードリング層２の内周面に近接させることで、凹部５の底面１４を大きくすることができる。凹部５の底面１４を形成すれば、その内部の金属充填部１３も径が大きくなるので、動作領域１６の抵抗が小さくなり、導電性を高めて順方向印加電圧を下げることができる。

この構成において、「短絡が生じない程度に近接させる」とは、短絡が生じない範囲でぎりぎりまで接近させることを意味する。半導体の不純物濃度やガードリング層２の幅ｄ３（図１（ｂ）参照）等によってこの近接距離ｄ４（図１（ａ）参照）は異なるが、例えば、Ｓｉに不純物としてリン（Ｐ）を拡散させその濃度を１×１０¹⁶／ｃｍ³に設定して第一導電型半導体基板１を形成する一方、この第一導電型半導体基板１に不純物としてホウ素イオンを拡散させその表面濃度を１×１０²⁰／ｃｍ²に設定してガードリング層２を形成し、ガードリング層２の幅ｄ３を２０μｍとした場合には、近接距離ｄ４は１０μｍ程度とすることができる。

凹部５の深さや幅は目的とする耐圧によって異なる。

金属充填部１３は、凹部５を充填し該凹部５の内壁面７とオーミックコンタクトするものである。この金属充填部１３により、従来よりも抵抗を減らして導電性を高め、順方向損失を小さく抑えて順方向印加電圧を小さくすることができる。

オーミックコンタクトするものでなければ、第一の主面８側に形成される第一の電極と極性が反対の第二の電極を第二の主面９側に形成することができず、実質的にショットキーバリアダイオードを構成することが困難となる。金属の種類は、凹部５の内壁面７とオーミックコンタクトできるものであれば特に限定されるものではないが、例えば金（Ａｕ）、金アンチモン（ＡｕＳｂ）等の金合金を挙げることができる。

尚、凹部５の内壁面７とオーミックコンタクトする金属層を形成できれば、必ずしも凹部５内全体を同一の金属で充填する必要はない。例えば、オーミックコンタクトする金属を凹部５内壁面７に沿って真空蒸着やスパッタリングにより付着させて薄膜状のオーミックコンタクト層（図示せず）を形成し、このオーミックコンタクト層上に別の種類の金属を付着させて凹部５内を充填することもできる。オーミックコンタクト層上に付着させる金属は、導電性が比較的高い金属であれば採用することができる。例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。

この構成を採ると、凹部５内全体を充填するのに十分な量のオーミックコンタクト可能金属を確保できなくても、少量のオーミックコンタクト可能金属で本発明に係るショットキーバリアダイオードを構成することができる。

金属充填部１３は、凹部５の内壁面７とオーミックコンタクトされているので、上述の如く、第一の電極とは極性が反対の第二の電極とすることができる。第二の電極とすれば、別途、第二の電極を形成する必要がないのでショットキーバリアダイオードの製造工程を減らすことができる。

尚、金属充填部１３を必ずしも電極とする必要はなく、以下の構成を採用することも可能である。すなわち、第一導電型半導体基板１の第二の主面９上に、金属充填部１３と一体的に裏面金属層４を形成し、この裏面金属層４を、第一の電極（図示例では、例えば金属層３であり、アノード電極）とは極性が反対の第二の電極（図示例ではカソード電極）とすることも可能である。

本発明によれば、逆方向で耐圧を決定するガードリング層２による空乏層は、ガードリング層２の周囲に十分な厚みで第一導電型半導体領域１１が存在しているので、その半導体領域１１内で十分に延びることができるため高耐圧化を達成できる。また、凹部５に金属充填部１３を形成したため順方向に電流を流した時の動作抵抗を抑えることができる。よって、順方向印加電圧を下げ、かつ、逆方向特性の耐圧を向上させることができる。

図２は、本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を順に示す断面図である。図２（ａ）〜（ｅ）において、図１と同じ構成については説明を適宜に省略する。

まず、不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板（本実施形態ではＮ型半導体基板）１上の第一の主面８上に熱酸化によりシリコン酸化膜６を形成する。フォトリソグラフィ技術により所定の形にレジスト（図示せず）によりパターンニングした後、シリコン酸化膜６をフッ酸によりエッチングする。これにより、酸化膜６に開口部１７を形成する。この開口部１７から、Ｐ型ガードリング層２形成のための不純物として例えばホウ素イオン１２をイオン注入する。イオン注入したホウ素イオン１２の活性化させ、ガードリングとしての機能を確保する目的の深さまでホウ素イオン１２を拡散するため、例えば１１００℃で２５分間熱処理を行なう。この熱処理を行なうことにより、注入されたホウ素イオン１２が活性化し、Ｐ型ガードリング層２が形成される（図２（ａ）参照）。

次に、シリコン酸化膜６をフッ酸によりエッチングした後、クロム（Ｃｒ）を蒸着する。Ｃｒの蒸着により、Ｎ型半導体基板１の第一の主面８及びガードリング層２表面に接触しＮ型半導体基板１との間でショットキーバリアを形成する金属層３を形成する。この金属層３は、ショットキーバリアを形成するためのものであるが、例えばＣｒを選択することでアノード電極としても機能させ、２つの機能を持つ部分とすることができる（図２（ｂ）参照）。

尚、金属層３は、酸化劣化しにくい素材であればアノード電極としても機能させることができるが、そのような素材でなければ、金属層３の上に別途金属層（図示せず）を形成し、この金属層を電極とすることも可能である。

次いで、Ｎ型半導体基板１の動作領域１６となる部分に、第一の主面８とは反対側の第二の主面９からガードリング層２と接触しない範囲で凹部５を形成する。具体的には、Ｎ型半導体基板１の第二の主面（裏面）９にフォトリソグラフィ技術により所定の形にレジスト（図示せず）によりパターンニングした後、ドライエッチングもしくはウエットエッチングを用いてＮ型半導体基板１の第二の主面９をエッチングし、凹部５を形成する（図２（ｃ）参照）。このとき、Ｎ型半導体基板１を例えば１．５乃至３μｍ残る深さまでエッチングする。凹部５を形成した後、レジスト（図示せず）を除去する。

次いで、凹部５内に該凹部５内壁面７とオーミックコンタクトする金属充填部１３を形成する（図２（ｄ）参照）。充填する金属としては上述の如く、例えば金（Ａｕ）を採用することができる。充填する方法は、特に限定されるものではないが、例えばスパッタリング法を用いることができる。スパッタリング法を用いた場合、凹部５入り口付近に軒状の出っ張り部分ができてその背後に空洞部分ができてしまうのを防止することができる。

尚、上述の如く、該凹部５内壁面７上にオーミックコンタクト可能金属を薄膜状に付着させてオーミックコンタクト層（図示せず）を形成し、この層上に別の金属（図示せず）を付着させて凹部５内を充填することも可能である。

この金属充填部１３は、第二の電極として利用することができるが、金属充填部１３の裏面と一体的に、Ｎ型半導体基板１の第二の主面上にオーミックコンタクトした裏面金属層４を形成してもよい。この裏面金属層４は電極（例えばカソード電極）とすることができる。

本実施形態のＳＢＤの特徴は、Ｎ型半導体基板１の裏面に凹部５を形成しその内部に金属充填部１３を設けることにより、動作領域１６の抵抗を耐圧が確保できる限りにおいて小さくすることができ、オン抵抗を減少させることができる。また、逆方向電圧印加時にガードリング層２とＮ型半導体基板１の接合面から延びる空乏層を十分に広げることができる。

第１の実施形態では、半導体層にＳｉを用いたが、ＳｉＣやその他の化合物半導体に同様の処理を施してもよい。

順方向印加電圧を下げて省電力型とするとともに耐圧を改善したＳＢＤの製造、及びその製造の簡略化等に有用である。

本発明の実施の形態１におけるショットキーバリアダイオードを示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその各部分の寸法を示すための断面図、（ｃ）は逆方向電圧印加時の空乏層形成状態の一例を示す断面図 本発明の実施形態１に係るショットキーバリアダイオードの製造工程を順に示す断面図 従来のショットキーバリアダイオードの断面図

符号の説明

１ Ｎ型半導体基板
２ ガードリング層
３ 金属層（アノード電極）
４ 裏面金属層（カソード電極）
５ 凹部
６ 酸化膜
７ 凹部の内壁面
８ 第一の主面
９ 第二の主面
１１ 第一導電型半導体領域
１２ ホウ素イオン
１３ 金属充填部
１４ 凹部の底面
１６ 動作領域
１８ 第一空乏層
１９ 第二空乏層

Claims (8)

1. 不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板の第一の主面から該基板の内部に環状に形成され前記第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として形成されたガードリング層と、
   前記第一導電型半導体基板の第一の主面に接触してショットキーバリアを形成し前記ガードリング層表面にも接触するように形成された金属層と、
   前記第一導電型半導体基板の動作領域となる部分に前記第一の主面とは反対側の第二の主面から前記ガードリング層と接触しない範囲で形成された凹部と、
   前記凹部を充填し該凹部内壁面とオーミックコンタクトする金属充填部と、
   を備えたことを特徴とするショットキーバリアダイオード。
2. 前記金属層が、第一の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
3. 前記金属充填部が、前記第一の電極とは極性が反対の第二の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
4. 前記第一導電型半導体基板の前記第二の主面上に、前記金属充填部と一体的に裏面金属層が形成され、この裏面金属層が、前記第一の電極とは極性が反対の第二の電極とされていることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
5. 前記凹部は筒状であって、その直径が前記ガードリング層の内径より小さく、前記凹部の底面が前記ガードリング層の内側に収まっており、前記ガードリング層の前記第二の主面側の端縁より前記凹部の底面の方が前記第一の主面に近い位置にあることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
6. 前記凹部の周面が、前記ガードリング層の内周面との間で短絡を生じない程度に該ガードリング層内周面に近接してい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。
7. 前記金属層と前記第一導電型半導体基板との接合面から該第一導電型半導体基板の方に延びる第一空乏層による耐圧が前記ガードリング層と前記第一導電型半導体基板との接合面から該第一半導体基板の方に延びる第二空乏層による耐圧以上となる範囲で、前記凹部の底面が前記金属層と前記第一導電型半導体基板との接合面に近接してい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。
8. 不純物濃度が低い低濃度第一導電型半導体基板の第一の主面から該基板の内部に前記第一導電型とは反対導電型の高濃度第二導電型半導体領域として環状のガードリング層を形成する工程と、
   前記第一導電型半導体基板の第一の主面と前記ガードリング層表面に接触し前記第一導電型半導体基板との間でショットキーバリアを形成する金属層を形成する工程と、
   前記第一導電型半導体基板の動作領域となる部分に前記第一の主面とは反対側の第二の主面から前記ガードリング層と接触しない範囲で凹部を形成する工程と、
   前記凹部を充填し該凹部内壁面とオーミックコンタクトする金属充填部を形成する工程と、
   を備えた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。
   
   

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