JP3173117B2 - ショットキーバリア半導体装置 - Google Patents
ショットキーバリア半導体装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ショットキーバリアダ
イオード等のショットキーバリア型の半導体装置に関す
る。
イオード等のショットキーバリア型の半導体装置に関す
る。
【０００２】
【背景技術とその問題点】〔従来技術〕金属−半導体接
合の整流特性を利用したショットキーバリアダイオード
においては、ショットキー電極部分では、金属−半導体
接触によってフェルミ準位を一致させるため、空乏層が
発生する。空乏層内には、電子やホールが存在しないか
ら、ショットキー電極とオーミック電極の間に順方向電
流を流すためには、空乏層の電位障壁を十分に低くさせ
る必要がある。空乏層の電位障壁を十分に低くさせるた
めには、ショットキー電極とオーミック電極の間に空乏
層の大きさに応じた順方向電圧を印加すればよいが、空
乏層の電位障壁を低くさせるための印加電圧はすべて電
圧降下として寄与するため、順方向電圧が大きくなる。
特に、ＧａＡｓ基板を用いたショットキーバリアダイオ
ードでは高周波特性に優れている反面、シリコン基板を
用いた場合よりも順方向の電圧降下が大きく、電極金属
の種類を変えても必要な電圧降下はほとんど変わらない
ので、シリコン基板を用いたショットキーバリアダイオ
ードと比較して著しく順方向電流電圧特性が悪かった。
合の整流特性を利用したショットキーバリアダイオード
においては、ショットキー電極部分では、金属−半導体
接触によってフェルミ準位を一致させるため、空乏層が
発生する。空乏層内には、電子やホールが存在しないか
ら、ショットキー電極とオーミック電極の間に順方向電
流を流すためには、空乏層の電位障壁を十分に低くさせ
る必要がある。空乏層の電位障壁を十分に低くさせるた
めには、ショットキー電極とオーミック電極の間に空乏
層の大きさに応じた順方向電圧を印加すればよいが、空
乏層の電位障壁を低くさせるための印加電圧はすべて電
圧降下として寄与するため、順方向電圧が大きくなる。
特に、ＧａＡｓ基板を用いたショットキーバリアダイオ
ードでは高周波特性に優れている反面、シリコン基板を
用いた場合よりも順方向の電圧降下が大きく、電極金属
の種類を変えても必要な電圧降下はほとんど変わらない
ので、シリコン基板を用いたショットキーバリアダイオ
ードと比較して著しく順方向電流電圧特性が悪かった。
【０００３】また、従来のショトキーバリアダイオード
では、空乏層での大きな電圧降下のため、大きな電力損
失を生じるという欠点があった。しかも、この電力損失
による発熱のために温度が高温になるという問題もあっ
た。
では、空乏層での大きな電圧降下のため、大きな電力損
失を生じるという欠点があった。しかも、この電力損失
による発熱のために温度が高温になるという問題もあっ
た。
【０００４】〔先願の発明〕この問題を解決するため、
本発明の出願人は本発明に先立ち、以下に説明するよう
なショットキーバリアダイオード２１を特許出願してい
る。図６に本発明の先願に係る縦凸型のショットキーバ
リアダイオード２１の断面図を示す。このショットキー
バリアダイオード２１は、高キャリア濃度のｎ+−Ｇａ
Ａｓ層２２の上に低キャリア濃度のｎ-−ＧａＡｓ層２
３をエピタキシャル成長させた後、ｎ-−ＧａＡｓ層２
３にエッチング等を施して複数の突起部２４を形成し、
各突起部２４の上面にオーミック接触金属膜２５を設
け、ｎ-−ＧａＡｓ層２３の上面全体にショットキー接
触金属膜２６を形成している。ショットキー電極２７
は、オーミック接触金属膜２５とショットキー接触金属
膜２６とからなり、オーミック接触金属膜２５は突起部
２４の上面でｎ-−ＧａＡｓ層２３とオーミック接触し
ており、ショットキー接触金属膜２６は突起部２４の側
面及び突起部２４以外の領域（谷部）でｎ-−ＧａＡｓ
層２３とショットキー接触している。また、ｎ+−Ｇａ
Ａｓ層２２の下面全体にはオーミック電極２８が設けら
れている。
本発明の出願人は本発明に先立ち、以下に説明するよう
なショットキーバリアダイオード２１を特許出願してい
る。図６に本発明の先願に係る縦凸型のショットキーバ
リアダイオード２１の断面図を示す。このショットキー
バリアダイオード２１は、高キャリア濃度のｎ+−Ｇａ
Ａｓ層２２の上に低キャリア濃度のｎ-−ＧａＡｓ層２
３をエピタキシャル成長させた後、ｎ-−ＧａＡｓ層２
３にエッチング等を施して複数の突起部２４を形成し、
各突起部２４の上面にオーミック接触金属膜２５を設
け、ｎ-−ＧａＡｓ層２３の上面全体にショットキー接
触金属膜２６を形成している。ショットキー電極２７
は、オーミック接触金属膜２５とショットキー接触金属
膜２６とからなり、オーミック接触金属膜２５は突起部
２４の上面でｎ-−ＧａＡｓ層２３とオーミック接触し
ており、ショットキー接触金属膜２６は突起部２４の側
面及び突起部２４以外の領域（谷部）でｎ-−ＧａＡｓ
層２３とショットキー接触している。また、ｎ+−Ｇａ
Ａｓ層２２の下面全体にはオーミック電極２８が設けら
れている。
【０００５】しかして、このショットキーバリアダイオ
ード２１においては、逆方向電圧印加時には突起部２４
内が空乏層によって塞がれ、オーミック接触金属膜２５
とオーミック電極２８の間の電流が遮断される。一方、
順方向電圧印加時には突起部２４内の空乏層が収縮して
オーミック接触金属膜２５とオーミック電極２８間の電
流経路が開かれ、オーミック接触金属膜２５からオーミ
ック電極２８に順方向電流が流れる。したがって、順方
向電流には空乏層による電圧降下がなく、順方向電流電
圧特性が良好となっている。
ード２１においては、逆方向電圧印加時には突起部２４
内が空乏層によって塞がれ、オーミック接触金属膜２５
とオーミック電極２８の間の電流が遮断される。一方、
順方向電圧印加時には突起部２４内の空乏層が収縮して
オーミック接触金属膜２５とオーミック電極２８間の電
流経路が開かれ、オーミック接触金属膜２５からオーミ
ック電極２８に順方向電流が流れる。したがって、順方
向電流には空乏層による電圧降下がなく、順方向電流電
圧特性が良好となっている。
【０００６】このような構造のショットキーバリアダイ
オード２１の順方向電流電圧特性を良好にするために
は、ｎ-−ＧａＡｓ層２３の抵抗による電圧降下を小さ
くする必要があるので、ｎ-−ＧａＡｓ層２３を薄くす
る必要がある。しかしながら、ショットキー接触金属膜
２６の底面からｎ+−ＧａＡｓ層２２までの距離に掛か
る逆方向電圧による電界強度が素子の降伏電界に達する
となだれ降伏が発生する。また、ショットキー接触金属
膜２６の底面から広がった空乏層が大きくなってｎ+−
ＧａＡｓ層２２に達すると、パンチスルー降伏が発生す
る。このため、ｎ-−ＧａＡｓ層２３を薄くすると、図
７に示すようにショットキー接触金属膜２６の底面とｎ
+−ＧａＡｓ層２２との間になだれ降伏やパンチスルー
降伏による降伏電流ｊが流れ易くなり、逆方向電圧印加
時の降伏電圧が小さくなるという問題があった。
オード２１の順方向電流電圧特性を良好にするために
は、ｎ-−ＧａＡｓ層２３の抵抗による電圧降下を小さ
くする必要があるので、ｎ-−ＧａＡｓ層２３を薄くす
る必要がある。しかしながら、ショットキー接触金属膜
２６の底面からｎ+−ＧａＡｓ層２２までの距離に掛か
る逆方向電圧による電界強度が素子の降伏電界に達する
となだれ降伏が発生する。また、ショットキー接触金属
膜２６の底面から広がった空乏層が大きくなってｎ+−
ＧａＡｓ層２２に達すると、パンチスルー降伏が発生す
る。このため、ｎ-−ＧａＡｓ層２３を薄くすると、図
７に示すようにショットキー接触金属膜２６の底面とｎ
+−ＧａＡｓ層２２との間になだれ降伏やパンチスルー
降伏による降伏電流ｊが流れ易くなり、逆方向電圧印加
時の降伏電圧が小さくなるという問題があった。
【０００７】また、このような構造のショットキーバリ
アダイオード２１にあっては、ショットキー接触金属膜
２６の底の部分のエッジ２９に電界が集中しているた
め、ｎ-−ＧａＡｓ層２３が薄くなると、ショトキー接
触金属膜２６のエッジ２９とｎ+−ＧａＡｓ層２２の間
にブレークダウン電流が流れ、逆耐圧が低下するという
問題があった。
アダイオード２１にあっては、ショットキー接触金属膜
２６の底の部分のエッジ２９に電界が集中しているた
め、ｎ-−ＧａＡｓ層２３が薄くなると、ショトキー接
触金属膜２６のエッジ２９とｎ+−ＧａＡｓ層２２の間
にブレークダウン電流が流れ、逆耐圧が低下するという
問題があった。
【０００８】このため、このような構造のショットキー
バリアダイオードにおいては、順方向電流電圧特性か逆
方向電流電圧特性（逆耐圧特性）か、いずれかを犠牲に
しなければならなかった。
バリアダイオードにおいては、順方向電流電圧特性か逆
方向電流電圧特性（逆耐圧特性）か、いずれかを犠牲に
しなければならなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、ショットキーバリア半導体装置の順方向電流電
圧特性と逆耐圧特性を向上させることにある。
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、ショットキーバリア半導体装置の順方向電流電
圧特性と逆耐圧特性を向上させることにある。
【００１０】本発明のショットキーバリア半導体装置
は、高キャリア濃度層の上に低キャリア濃度層が形成さ
れ、この低キャリア濃度層に突起部が形成され、突起部
の上端部にショットキー電極のオーミック接触領域が設
けられ、突起部の少なくとも側面から下端部にかけてシ
ョットキー電極のショットキー接触領域が設けられ、シ
ョットキー接触領域の下端部と前記高キャリア濃度層と
の中間に絶縁性ないし高抵抗の緩衝層が形成されている
ことを特徴としている。
は、高キャリア濃度層の上に低キャリア濃度層が形成さ
れ、この低キャリア濃度層に突起部が形成され、突起部
の上端部にショットキー電極のオーミック接触領域が設
けられ、突起部の少なくとも側面から下端部にかけてシ
ョットキー電極のショットキー接触領域が設けられ、シ
ョットキー接触領域の下端部と前記高キャリア濃度層と
の中間に絶縁性ないし高抵抗の緩衝層が形成されている
ことを特徴としている。
【００１１】本発明の実施形態においては、前記低キャ
リア濃度層は突起部と谷面を有するものであって、前記
緩衝層は当該低キャリア濃度層の谷面と前記ショットキ
ー接触領域の下端部との間に形成されていてもよい。 ま
た、本発明の別な実施形態においては、前記低キャリア
濃度層は部分的に除去されており、前記緩衝層は、当該
低キャリア濃度層が除去されて露出した高キャリア濃度
層と前記ショットキー接触領域の下端部との間に形成さ
れていてもよい。
リア濃度層は突起部と谷面を有するものであって、前記
緩衝層は当該低キャリア濃度層の谷面と前記ショットキ
ー接触領域の下端部との間に形成されていてもよい。 ま
た、本発明の別な実施形態においては、前記低キャリア
濃度層は部分的に除去されており、前記緩衝層は、当該
低キャリア濃度層が除去されて露出した高キャリア濃度
層と前記ショットキー接触領域の下端部との間に形成さ
れていてもよい。
【００１２】
【作用】本発明のショットキーバリア半導体装置にあっ
ては、ショットキー電極とオーミック電極の間に逆方向
電圧が印加されている時には、空乏層によって電流が遮
断され、また、順方向電圧が印加されている時には、空
乏層が収縮してショットキー電極のオーミック接触領域
とオーミック電極の間に形成された電流経路に順方向電
流が流れる。このオーミック接触領域とオーミック電極
の間に流れる順方向の印加電圧は、空乏層を消失させる
ために消費されていないから、低い順方向電圧で順方向
電流を流すことができ、順方向電流電圧特性を向上させ
ることができる。この結果、ショットキーバリア半導体
装置を低損失化することができる。
ては、ショットキー電極とオーミック電極の間に逆方向
電圧が印加されている時には、空乏層によって電流が遮
断され、また、順方向電圧が印加されている時には、空
乏層が収縮してショットキー電極のオーミック接触領域
とオーミック電極の間に形成された電流経路に順方向電
流が流れる。このオーミック接触領域とオーミック電極
の間に流れる順方向の印加電圧は、空乏層を消失させる
ために消費されていないから、低い順方向電圧で順方向
電流を流すことができ、順方向電流電圧特性を向上させ
ることができる。この結果、ショットキーバリア半導体
装置を低損失化することができる。
【００１３】また、本発明によるショットキーバリア半
導体装置にあっては、ショットキー電極のショットキー
接触領域の高キャリア濃度層に近接する部分と高キャリ
ア濃度層の間に絶縁性ないし高抵抗の緩衝層が設けられ
ているので、ショットキー接触領域と高キャリア濃度層
の間に降伏電流が流れにくくなり、逆電圧印加時の降伏
電流が高くなる。
導体装置にあっては、ショットキー電極のショットキー
接触領域の高キャリア濃度層に近接する部分と高キャリ
ア濃度層の間に絶縁性ないし高抵抗の緩衝層が設けられ
ているので、ショットキー接触領域と高キャリア濃度層
の間に降伏電流が流れにくくなり、逆電圧印加時の降伏
電流が高くなる。
【００１４】さらに、ショットキー電流の高キャリア濃
度層と接近した領域と高キャリア濃度層の間に絶縁性な
いし高抵抗の緩衝層を設けているので、ショットキー電
極の高キャリア濃度層と接近した領域にブレークダウン
を起こし易いエッジがあっても、エッジから高キャリア
濃度層側へ向けて電圧の勾配が生じることによってエッ
ジにおける電界の集中を軽減させることができ、素子の
ブレークダウンを防止し、逆耐圧を向上させることがで
きる。
度層と接近した領域と高キャリア濃度層の間に絶縁性な
いし高抵抗の緩衝層を設けているので、ショットキー電
極の高キャリア濃度層と接近した領域にブレークダウン
を起こし易いエッジがあっても、エッジから高キャリア
濃度層側へ向けて電圧の勾配が生じることによってエッ
ジにおける電界の集中を軽減させることができ、素子の
ブレークダウンを防止し、逆耐圧を向上させることがで
きる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるショットキー
バリアダイオード１を示す断面図、図２（ａ）（ｂ）
（ｃ）はそのショットキーバリアダイオード１の製造方
法を説明する断面図である。以下、このショットキーバ
リアダイオード１の構造を製造工程に従って説明する。
まず、高キャリア濃度のｎ+−ＧａＡｓ層（基板）２の
上に低キャリア濃度のｎ-−ＧａＡｓ層３をエピタキシ
ャル成長させた後、ｎ-−ＧａＡｓ層３の上面の突起部
８を形成しようとする位置に例えば直径０.５〜１μｍ
のオーミック接触金属膜４を形成し、ｎ+−ＧａＡｓ層
２の下面全体にオーミック電極７を形成する〔図２
（ａ）〕。ついで、オーミック接触金属膜４をマスクと
してＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりｎ-−
ＧａＡｓ層３を例えば３〜５μｍの深さまでエッチング
し、オーミック接触金属膜４の下にｎ-−ＧａＡｓ層３
からなる突起部８を形成する〔図２（ｂ）〕。この後、
ｎ-−ＧａＡｓ層３の上の突起部８以外の面（以下、谷
面という）に窒化シリコンあるいは二酸化シリコン膜等
からなる絶縁層９を形成する〔図２（ｃ）〕。最後に、
オーミック接触金属膜４及び絶縁層９の上からｎ-−Ｇ
ａＡｓ層３の全面にショットキー接触金属膜５を蒸着さ
せ、図１に示すようなショットキーバリアダイオード１
を製作する。
バリアダイオード１を示す断面図、図２（ａ）（ｂ）
（ｃ）はそのショットキーバリアダイオード１の製造方
法を説明する断面図である。以下、このショットキーバ
リアダイオード１の構造を製造工程に従って説明する。
まず、高キャリア濃度のｎ+−ＧａＡｓ層（基板）２の
上に低キャリア濃度のｎ-−ＧａＡｓ層３をエピタキシ
ャル成長させた後、ｎ-−ＧａＡｓ層３の上面の突起部
８を形成しようとする位置に例えば直径０.５〜１μｍ
のオーミック接触金属膜４を形成し、ｎ+−ＧａＡｓ層
２の下面全体にオーミック電極７を形成する〔図２
（ａ）〕。ついで、オーミック接触金属膜４をマスクと
してＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりｎ-−
ＧａＡｓ層３を例えば３〜５μｍの深さまでエッチング
し、オーミック接触金属膜４の下にｎ-−ＧａＡｓ層３
からなる突起部８を形成する〔図２（ｂ）〕。この後、
ｎ-−ＧａＡｓ層３の上の突起部８以外の面（以下、谷
面という）に窒化シリコンあるいは二酸化シリコン膜等
からなる絶縁層９を形成する〔図２（ｃ）〕。最後に、
オーミック接触金属膜４及び絶縁層９の上からｎ-−Ｇ
ａＡｓ層３の全面にショットキー接触金属膜５を蒸着さ
せ、図１に示すようなショットキーバリアダイオード１
を製作する。
【００１６】こうして製作されたショットキーバリアダ
イオード１にあっては、図３に示すように、ショットキ
ー電極６はオーミック接触金属膜４とショットキー接触
金属膜５とからなり、オーミック接触金属膜４は突起部
８の上面においてｎ-−ＧａＡｓ層３とオーミック接触
しており、ショットキー接触金属膜５は突起部８の側面
においてｎ-−ＧａＡｓ層３とショットキー接触してお
り、ショットキー接触金属膜５から突起部８内へは空乏
層１０が広がっている。
イオード１にあっては、図３に示すように、ショットキ
ー電極６はオーミック接触金属膜４とショットキー接触
金属膜５とからなり、オーミック接触金属膜４は突起部
８の上面においてｎ-−ＧａＡｓ層３とオーミック接触
しており、ショットキー接触金属膜５は突起部８の側面
においてｎ-−ＧａＡｓ層３とショットキー接触してお
り、ショットキー接触金属膜５から突起部８内へは空乏
層１０が広がっている。
【００１７】図３（ａ）（ｂ）は図１のような構造を有
するショットキーバリアダイオード１の逆方向電圧印加
時及び順方向電圧印加時の状態を示す断面図である。逆
方向電圧印加時においては、図３（ａ）に示すように、
ショットキー接触金属膜５によって突起部８の側面から
突起部８内に空乏層１０が広がるので、オーミック接触
金属膜４とオーミック電極７との間の電流経路は空乏層
１０によって閉鎖され、逆方向電流４４４が遮断され
る。これに対し、順方向電圧印加時には、図３（ｂ）に
示すように、突起部８の側面の空乏層１０が収縮するの
で、空乏層１０間にオーミック接触金属膜４からオーミ
ック電極７まで電流経路が生成し、図３（ｂ）に矢印で
示すようにショットキー電極６のオーミック接触金属膜
４からオーミック電極７へ向けて順方向電流Ｉが流れ
る。この結果、順方向電圧は空乏層１０による電圧降下
を含まないので順方向降下電圧が小さくなり、順方向電
流電圧特性が良好となる。
するショットキーバリアダイオード１の逆方向電圧印加
時及び順方向電圧印加時の状態を示す断面図である。逆
方向電圧印加時においては、図３（ａ）に示すように、
ショットキー接触金属膜５によって突起部８の側面から
突起部８内に空乏層１０が広がるので、オーミック接触
金属膜４とオーミック電極７との間の電流経路は空乏層
１０によって閉鎖され、逆方向電流４４４が遮断され
る。これに対し、順方向電圧印加時には、図３（ｂ）に
示すように、突起部８の側面の空乏層１０が収縮するの
で、空乏層１０間にオーミック接触金属膜４からオーミ
ック電極７まで電流経路が生成し、図３（ｂ）に矢印で
示すようにショットキー電極６のオーミック接触金属膜
４からオーミック電極７へ向けて順方向電流Ｉが流れ
る。この結果、順方向電圧は空乏層１０による電圧降下
を含まないので順方向降下電圧が小さくなり、順方向電
流電圧特性が良好となる。
【００１８】図４はショットキーバリアダイオードの電
流−電圧特性を示す図であって、曲線Ｌ１ａは図１のシ
ョットキーバリアダイオード１の順方向特性を示し、曲
線Ｌ２は従来のシリコン基板を用いたショットキーバリ
アダイオードの順方向特性を示し、曲線Ｌ３は従来のＧ
ａＡｓ基板を用いたショットキーバリアダイオードの順
方向特性を示している。従来のＧａＡｓ基板を用いたシ
ョットキーバリアダイオード（曲線Ｌ３）では、シリコ
ン基板を用いたショットキーバリアダイオード（曲線Ｌ
２）よりも順方向降下電圧が高くなっている。これに対
し、本発明によるショットキーバリアダイオード１（曲
線Ｌ１ａ）では、空乏層１０による電圧降下がないの
で、ＧａＡｓ基板を用いた場合でも順方向降下電圧がシ
リコン基板を用いた従来のショットキーバリアダイオー
ドよりも小さくなっている。この結果、順方向電流Ｉｓ
を流しているときの電力損失（図４の斜線を施した領域
に相当する。）が小さくなる。
流−電圧特性を示す図であって、曲線Ｌ１ａは図１のシ
ョットキーバリアダイオード１の順方向特性を示し、曲
線Ｌ２は従来のシリコン基板を用いたショットキーバリ
アダイオードの順方向特性を示し、曲線Ｌ３は従来のＧ
ａＡｓ基板を用いたショットキーバリアダイオードの順
方向特性を示している。従来のＧａＡｓ基板を用いたシ
ョットキーバリアダイオード（曲線Ｌ３）では、シリコ
ン基板を用いたショットキーバリアダイオード（曲線Ｌ
２）よりも順方向降下電圧が高くなっている。これに対
し、本発明によるショットキーバリアダイオード１（曲
線Ｌ１ａ）では、空乏層１０による電圧降下がないの
で、ＧａＡｓ基板を用いた場合でも順方向降下電圧がシ
リコン基板を用いた従来のショットキーバリアダイオー
ドよりも小さくなっている。この結果、順方向電流Ｉｓ
を流しているときの電力損失（図４の斜線を施した領域
に相当する。）が小さくなる。
【００１９】一方、ショットキー接触金属膜５の底面と
ｎ-−ＧａＡｓ層３との間には絶縁層９が介在している
ので、ショットキー接触金属膜５の底面とｎ+−ＧａＡ
ｓ層２との間に電流が流れなくなり、逆方向電圧印加時
には、突起部８上面のオーミック接触金属膜４からｎ+
−ＧａＡｓ層２までの距離にかかる電圧が降伏電界に達
するまでなだれ降伏が発生しなくなる。つまり、オーミ
ック接触金属膜４とｎ+−ＧａＡｓ層２との距離は、シ
ョットキー接触金属膜５の底面とｎ+−ＧａＡｓ層２と
の距離に比べて非常に大きくなっているので、逆方向電
圧印加時のなだれ降伏電圧が大きくなる。また、ショッ
トキー接触金属膜５の下に絶縁層９が形成されているの
で、絶縁層９の下面の空乏層１０の電圧依存性が緩和さ
れ、パンチスルー降伏が起こりにくくなる。この結果、
ショットキーバリアダイオード１の降伏電圧が高くな
る。
ｎ-−ＧａＡｓ層３との間には絶縁層９が介在している
ので、ショットキー接触金属膜５の底面とｎ+−ＧａＡ
ｓ層２との間に電流が流れなくなり、逆方向電圧印加時
には、突起部８上面のオーミック接触金属膜４からｎ+
−ＧａＡｓ層２までの距離にかかる電圧が降伏電界に達
するまでなだれ降伏が発生しなくなる。つまり、オーミ
ック接触金属膜４とｎ+−ＧａＡｓ層２との距離は、シ
ョットキー接触金属膜５の底面とｎ+−ＧａＡｓ層２と
の距離に比べて非常に大きくなっているので、逆方向電
圧印加時のなだれ降伏電圧が大きくなる。また、ショッ
トキー接触金属膜５の下に絶縁層９が形成されているの
で、絶縁層９の下面の空乏層１０の電圧依存性が緩和さ
れ、パンチスルー降伏が起こりにくくなる。この結果、
ショットキーバリアダイオード１の降伏電圧が高くな
る。
【００２０】また、絶縁層９の形成されている高さでは
ｎ-−ＧａＡｓ層３の水平断面積が小さくなるためにｎ-
−ＧａＡｓ層３の上下方向の抵抗が大きくなり、ショッ
トキー接触金属膜５の底の部分のエッジでは、下方への
電圧勾配ができ、エッジにおける電界集中が少なくな
り、逆耐圧が向上する。
ｎ-−ＧａＡｓ層３の水平断面積が小さくなるためにｎ-
−ＧａＡｓ層３の上下方向の抵抗が大きくなり、ショッ
トキー接触金属膜５の底の部分のエッジでは、下方への
電圧勾配ができ、エッジにおける電界集中が少なくな
り、逆耐圧が向上する。
【００２１】ショットキーバリアダイオードの電流電圧
特性を示す図４における曲線Ｌ１ｂは図１のショットキ
ーバリアダイオード１の逆方向特性を示し、曲線Ｌ４は
先願に係るショットキーバリアダイオード（絶縁層９を
有しないもの）の逆方向特性を示している。本発明によ
るショットキーバリアダイオード１では、逆方向電圧印
加時のなだれ降伏、パンチスルー降伏やブレークダウン
を防止することができるので、逆耐圧が高くなってい
る。
特性を示す図４における曲線Ｌ１ｂは図１のショットキ
ーバリアダイオード１の逆方向特性を示し、曲線Ｌ４は
先願に係るショットキーバリアダイオード（絶縁層９を
有しないもの）の逆方向特性を示している。本発明によ
るショットキーバリアダイオード１では、逆方向電圧印
加時のなだれ降伏、パンチスルー降伏やブレークダウン
を防止することができるので、逆耐圧が高くなってい
る。
【００２２】こうして逆耐圧が高くなれば、ｎ-−Ｇａ
Ａｓ層３を厚くする必要がなくなるので、ショットキー
バリアダイオード１の順方向電流電圧特性も良好にな
る。
Ａｓ層３を厚くする必要がなくなるので、ショットキー
バリアダイオード１の順方向電流電圧特性も良好にな
る。
【００２３】なお、ショットキー接触金属膜５の底面の
下に絶縁層９を設けると、ショットキー接触金属膜５の
底面とｎ+−ＧａＡｓ層２との間に電流が流れなくなる
ため、電流密度が劣化するように見えるが、図６のよう
な絶縁層のないショットキーバリアダイオード２１の場
合でも、実際にはショットキー接触金属膜２６の底面と
ｎ+−ＧａＡｓ層２２との間に電流が流れ始める前の状
態で使用されるので、絶縁層９により電流が流れなくて
も電流密度が劣化することがない。
下に絶縁層９を設けると、ショットキー接触金属膜５の
底面とｎ+−ＧａＡｓ層２との間に電流が流れなくなる
ため、電流密度が劣化するように見えるが、図６のよう
な絶縁層のないショットキーバリアダイオード２１の場
合でも、実際にはショットキー接触金属膜２６の底面と
ｎ+−ＧａＡｓ層２２との間に電流が流れ始める前の状
態で使用されるので、絶縁層９により電流が流れなくて
も電流密度が劣化することがない。
【００２４】図５に示すものは本発明の別な実施例によ
るショットキーバリアダイオード１１を示す断面図であ
る。この実施例にあっては、突起部８以外の領域におい
てｎ-−ＧａＡｓ層３を完全にエッチング除去し、ｎ+−
ＧａＡｓ層２の上に直接に絶縁層９を形成している。絶
縁層９の下には、図１の実施例のようにｎ-−ＧａＡｓ
層３を残しておくのが好ましいが、この実施例のように
ｎ+−ＧａＡｓ層２の上に直接絶縁層９を形成すれば、
オーミック接触金属膜４とｎ+−ＧａＡｓ層２との距離
をより短くでき、順方向電流電圧特性を良好にすること
ができる。
るショットキーバリアダイオード１１を示す断面図であ
る。この実施例にあっては、突起部８以外の領域におい
てｎ-−ＧａＡｓ層３を完全にエッチング除去し、ｎ+−
ＧａＡｓ層２の上に直接に絶縁層９を形成している。絶
縁層９の下には、図１の実施例のようにｎ-−ＧａＡｓ
層３を残しておくのが好ましいが、この実施例のように
ｎ+−ＧａＡｓ層２の上に直接絶縁層９を形成すれば、
オーミック接触金属膜４とｎ+−ＧａＡｓ層２との距離
をより短くでき、順方向電流電圧特性を良好にすること
ができる。
【００２５】上記実施例では、緩衝層として絶縁層を用
いた場合を説明したが、緩衝層としては高抵抗層を用い
てもよい。
いた場合を説明したが、緩衝層としては高抵抗層を用い
てもよい。
【００２６】なお、本発明は本発明の範囲を逸脱しない
範囲において上記実施例以外にも種々設計変更可能であ
る。例えば、上記各実施例においては、ショットキー電
極におけるショットキー接触金属膜とオーミック接触金
属膜とが直接接触することによって互いに電気的に導通
する構造としているが、半導体基板の上にショットキー
接触金属膜とオーミック接触金属膜とを互いに分離させ
て形成し、後からショットキー接触金属膜とオーミック
接触金属膜を金属導通路で接続してもよい。
範囲において上記実施例以外にも種々設計変更可能であ
る。例えば、上記各実施例においては、ショットキー電
極におけるショットキー接触金属膜とオーミック接触金
属膜とが直接接触することによって互いに電気的に導通
する構造としているが、半導体基板の上にショットキー
接触金属膜とオーミック接触金属膜とを互いに分離させ
て形成し、後からショットキー接触金属膜とオーミック
接触金属膜を金属導通路で接続してもよい。
【００２７】また、ショットキー接触金属膜は、オーミ
ック接触金属膜の周囲を囲んでいる必要はなく、オーミ
ック接触金属膜に近接して周囲の一部に設けられている
だけでもよい。例えば、図示しないが、オーミック接触
金属膜がストライプ状に形成されている場合には、その
両側にショットキー接触金属膜を形成しても良い。ま
た、円板状等のオーミック接触金属膜の周囲に間欠的に
ショットキー接触金属膜を形成しても良い。さらには、
円板状等のオーミック接触金属膜の片側（例えば１８０
度の範囲）やストライプ状のオーミック接触金属膜の片
側、突起部の上面に設けられたオーミック接触金属膜に
対して突起部の片側側面などにのみショットキー接触金
属膜が形成されている場合でも、ショットキー接触金属
膜から広がった空乏層がオーミック接触金属膜の下面全
体を覆えばオーミック接触金属膜とオーミック電極の間
を遮断することができる。
ック接触金属膜の周囲を囲んでいる必要はなく、オーミ
ック接触金属膜に近接して周囲の一部に設けられている
だけでもよい。例えば、図示しないが、オーミック接触
金属膜がストライプ状に形成されている場合には、その
両側にショットキー接触金属膜を形成しても良い。ま
た、円板状等のオーミック接触金属膜の周囲に間欠的に
ショットキー接触金属膜を形成しても良い。さらには、
円板状等のオーミック接触金属膜の片側（例えば１８０
度の範囲）やストライプ状のオーミック接触金属膜の片
側、突起部の上面に設けられたオーミック接触金属膜に
対して突起部の片側側面などにのみショットキー接触金
属膜が形成されている場合でも、ショットキー接触金属
膜から広がった空乏層がオーミック接触金属膜の下面全
体を覆えばオーミック接触金属膜とオーミック電極の間
を遮断することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明のショットキーバリア半導体装置
によれば、順方向印加電圧が空乏層を消失させるために
消費されないから、低い順方向電圧で順方向電流を流す
ことができ、順方向電流電圧特性を向上させることがで
きる。この結果、ショットキーバリア半導体装置を低損
失化することができる。
によれば、順方向印加電圧が空乏層を消失させるために
消費されないから、低い順方向電圧で順方向電流を流す
ことができ、順方向電流電圧特性を向上させることがで
きる。この結果、ショットキーバリア半導体装置を低損
失化することができる。
【００２９】また、絶縁性ないし高抵抗の緩衝層によっ
て逆方向電圧印加時のショットキー接触領域と高キャリ
ア濃度層の間に降伏電流が流れにくくなり、逆方向電圧
印加時の降伏電流が高くなる。さらに、ショットキー接
触領域の高キャリア濃度層と接近した部分にエッジがあ
っても、エッジにおける電界の集中を軽減させることが
でき、素子のブレークダウンを防止し、逆耐圧を向上さ
せることができる。
て逆方向電圧印加時のショットキー接触領域と高キャリ
ア濃度層の間に降伏電流が流れにくくなり、逆方向電圧
印加時の降伏電流が高くなる。さらに、ショットキー接
触領域の高キャリア濃度層と接近した部分にエッジがあ
っても、エッジにおける電界の集中を軽減させることが
でき、素子のブレークダウンを防止し、逆耐圧を向上さ
せることができる。
【００３０】この結果、順方向電流電圧特性に加えて逆
耐圧も向上させることができ、順方向における特性と逆
方向における特性のいずれもが優れたショットキーバリ
ア半導体装置を得ることができる。
耐圧も向上させることができ、順方向における特性と逆
方向における特性のいずれもが優れたショットキーバリ
ア半導体装置を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例によるショットキーバリアダ
イオードを示す断面図である。
イオードを示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のショットキーバリ
アダイオードの製造方法を示す断面図である。
アダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図３】（ａ）は同上の実施例の逆方向電圧印加時の状
態を示す断面図、（ｂ）は同上の実施例の順方向電圧印
加時の状態を示す断面図である。
態を示す断面図、（ｂ）は同上の実施例の順方向電圧印
加時の状態を示す断面図である。
【図４】同上の実施例における電流−電圧特性を従来の
ショットキーバリアダイオード等と比較して示す図であ
る。
ショットキーバリアダイオード等と比較して示す図であ
る。
【図５】本発明の別な実施例によるショットキーバリア
ダイオードを示す断面図である。
ダイオードを示す断面図である。
【図６】先願に係るショットキーバリアダイオードを示
す断面図である。
す断面図である。
【図７】同上のショットキーバリアダイオードの問題点
を説明するための一部破断した断面図である。
を説明するための一部破断した断面図である。
２ ｎ+−ＧａＡｓ層 ３ ｎ-−ＧａＡｓ層 ４ オーミック接触金属膜 ５ ショットキー接触金属膜 ６ ショットキー電極 ７ オーミック電極 ８ 突起部 ９ 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 進 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (56)参考文献 特開 平６−120480（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−112474（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114723（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−48080（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148565（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−80962（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−86873（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/872 H01L 29/861
Claims (3)
- 【請求項１】 高キャリア濃度層の上に低キャリア濃度
層が形成され、この低キャリア濃度層に突起部が形成さ
れ、突起部の上端部にショットキー電極のオーミック接
触領域が設けられ、突起部の少なくとも側面から下端部
にかけてショットキー電極のショットキー接触領域が設
けられ、ショットキー接触領域の下端部と前記高キャリ
ア濃度層との中間に絶縁性ないし高抵抗の緩衝層が形成
されていることを特徴とするショットキーバリア半導体
装置。 - 【請求項２】 前記低キャリア濃度層は突起部と谷面を
有するものであって、前記緩衝層は当該低キャリア濃度
層の谷面と前記ショットキー接触領域の下端部との間に
形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシ
ョットキーバリア半導体装置。 - 【請求項３】 前記低キャリア濃度層は部分的に除去さ
れており、前記緩衝層は、当該低キャリア濃度層が除去
されて露出した高キャリア濃度層と前記ショットキー接
触領域の下端部との間に形成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半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10613892A JP3173117B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | ショットキーバリア半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10613892A JP3173117B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | ショットキーバリア半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283672A JPH05283672A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3173117B2 true JP3173117B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=14426018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10613892A Expired - Fee Related JP3173117B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | ショットキーバリア半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173117B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2662221A1 (en) | 2012-05-08 | 2013-11-13 | Kotobuki & Co., Ltd. | Writing instrument |
| KR101984587B1 (ko) * | 2012-11-02 | 2019-05-31 | 엘지전자 주식회사 | 터치펜 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030015708A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-01-23 | Primit Parikh | Gallium nitride based diodes with low forward voltage and low reverse current operation |
| US7534633B2 (en) | 2004-07-02 | 2009-05-19 | Cree, Inc. | LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same |
| JP4925596B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-04-25 | 新日本無線株式会社 | 窒化物半導体装置 |
| US7769066B2 (en) | 2006-11-15 | 2010-08-03 | Cree, Inc. | Laser diode and method for fabricating same |
| US7834367B2 (en) | 2007-01-19 | 2010-11-16 | Cree, Inc. | Low voltage diode with reduced parasitic resistance and method for fabricating |
| US8519437B2 (en) | 2007-09-14 | 2013-08-27 | Cree, Inc. | Polarization doping in nitride based diodes |
| US9012937B2 (en) | 2007-10-10 | 2015-04-21 | Cree, Inc. | Multiple conversion material light emitting diode package and method of fabricating same |
| KR101058593B1 (ko) | 2009-09-08 | 2011-08-22 | 삼성전기주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| KR101051578B1 (ko) | 2009-09-08 | 2011-07-22 | 삼성전기주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| JP2011199306A (ja) * | 2011-06-03 | 2011-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP5852555B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2016-02-03 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体装置 |
| JP7371366B2 (ja) | 2019-06-27 | 2023-10-31 | 富士通株式会社 | 半導体デバイス、及びこれを用いた無線受信器 |
| JP7337739B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2023-09-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP10613892A patent/JP3173117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2662221A1 (en) | 2012-05-08 | 2013-11-13 | Kotobuki & Co., Ltd. | Writing instrument |
| KR101984587B1 (ko) * | 2012-11-02 | 2019-05-31 | 엘지전자 주식회사 | 터치펜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283672A (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |