JP3438437B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ショットキーバリアダ
イオードを有する半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロ波による無索エネルギー
供給技術の開発が進められており、この無索エネルギー
供給の技術を円形金属配管内の自律走行無索検査モジュ
ールへの電力供給に用いることが要望されている。この
検査モジュールは例えば原子力発電所の、冷却水の配管
（径１０ｍｍ）の内部の異常の検査を行うものである。
ここで、配管径が１０ｍｍの場合、安定して配管内を伝
搬できるマイクロ波の周波数は２１ＧＨｚと従来の閉空
間の無策エネルギー伝送に用いられていた２．４４ＧＨ
ｚよりも高く、しかも検査モジュールのアクチュエータ
を駆動するためには高い直流電圧（１００Ｖ）が必要と
なる。よって、高い周波数のマイクロ波を高い電圧の直
流に変換する、高周波動作と高耐圧を両立する整流素子
の開発が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波を直流に変
換する整流素子としては、ショットキーバリアダイオー
ドがある。しかしながら、このショットキーバリアダイ
オードにおいて、高耐圧とするためには、ショットキー
接触を形成する半導体層の膜厚を空乏層の広がりを考慮
して充分厚くする必要があり、このため平面型のショッ
トキーバリアダイオードの表面に高い段差を形成する必
要がある。そして、この段差の頂上に微小のショットキ
ー電極が形成される。

【０００４】また、このようなショットキーバリアダイ
オードにおいて、動作周波数の高さの指標として、遮断
周波数を用いることができる。この遮断周波数は、抵抗
と容量の積に反比例する。従って、上記した高耐圧構成
のショットキーバリアダイオードにおいて、高周波動作
を行わせるためには、ショットキーバリアダイオードの
低抵抗化、低容量化を図る必要がある。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みたもので、高耐圧
構成のショットキーバリアダイオードを有する半導体装
置において、ショットキーバリアダイオードの高周波動
作を可能とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、絶縁性半導体基
板（１１）上に形成された第１の半導体層（１２）と、
この第１の半導体層より低い不純物濃度を有し前記第１
の半導体層上に部分的に形成された第２の半導体層（１
３）と、この第２の半導体層の上に形成されこの第２の
半導体層とショットキーバリアダイオードを形成するシ
ョットキー電極（１４）と、前記第１の半導体層の上に
形成されたオーム性電極（１５）と、前記ショットキー
電極及び前記オーム性電極を除き前記第１、第２の半導
体層を覆って形成された絶縁膜（１６）と、前記半導体
基板及び前記絶縁膜上に形成され、前記ショットキー電
極及び前記オーム性電極とそれぞれ接続される金属配線
（１７）とを備え、前記第２の半導体層の端部は、前記
第１の半導体層に向けて広がる斜面を有しており、この
斜面上に前記絶縁膜を介して、前記ショットキー電極と
接続される金属配線が形成されていることを特徴として
いる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の半導体装置において、前記第２の半導体層は、上底
の直径が下底の直径より小さい円錐台形状であることを
特徴としている。請求項３に記載の発明では、請求項１
又は２に記載の半導体装置において、前記第１の半導体
層の端部は、前記第２の半導体層の斜面と連続した斜面
を有しており、前記第１の半導体層と第２の半導体層の
斜面上に前記絶縁膜を介して、前記ショットキー電極と
接続される金属配線が形成されていることを特徴として
いる。

【０００８】

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれか１つに記載の半導体装置において、前記金
属配線は、前記絶縁性半導体基板上に直接形成されたパ
ッド部（１７ａ）を有することを特徴としている。

【００１０】請求項５に記載の発明においては、絶縁性
半導体基板（１１）上に第１の半導体層（１２）を形成
するとともに、この第１の半導体層より低い不純物濃度
を有する第２の半導体層（１３）を前記第１の半導体層
の上に形成する工程と、前記第２の半導体層を、前記第
１の半導体層の上に部分的に位置させ、かつその端部が
前記第１の半導体層に向けて広がる斜面を有する形状に
するとともに、前記第１の半導体層の端部を、前記第２
の半導体層の斜面と連続した斜面を有する形状にする工
程と、前記第１の半導体層の上にオーム性電極（１５）
を形成し、前記第２の半導体層の上にこの第２の半導体
層とショットキーバリアダイオードを形成するショット
キー電極（１４）を形成し、さらに前記ショットキー電
極及び前記オーム性電極を除いた前記第１、第２の半導
体層上の領域に絶縁膜（１６）が形成された状態にする
工程と、前記絶縁性半導体基板および前記絶縁膜上に、
前記ショットキー電極及び前記オーム性電極にそれぞれ
接続される金属配線（１７）を形成する工程とを備え、
少なくとも前記ショットキー電極に接続される金属配線
を形成する工程は、メタルリフトオフ法により、前記第
１の半導体層と前記第２の半導体層の連続した斜面にお
ける前記絶縁膜上に前記金属配線を形成するものである
半導体装置の製造方法を特徴としている。

【００１１】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１２】

【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、第
２の半導体層の端部は、第１の半導体層に向けて広がる
斜面を有しており、この斜面上に絶縁膜を介して、ショ
ットキー電極と接続される金属配線が形成される。従っ
て、第２の半導体層を流れる電流の経路が広がるため、
第２の半導体層内での抵抗が小さくなる。このことによ
り、低抵抗化を図り、ショットキーバリアダイオードの
高周波動作に寄与することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、第２の半
導体層を、上底の直径が下底の直径より小さい円錐台形
状としている。従って、この場合も請求項１と同様に低
抵抗化を図ることができる。請求項３に記載の発明によ
れば、第１の半導体層の端部を、第２の半導体層の斜面
と連続した斜面を有するものとし、第１の半導体層と第
２の半導体層の斜面上に前記絶縁膜を介して金属配線が
形成される。従って、第１の半導体層と第２の半導体層
上からショットキー電極への金属配線の距離を短くでき
るため、金属配線での低抵抗化を図ることができる。

【００１４】

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、パッド部
を絶縁性半導体基板上に直接形成することにより、密着
性を良好として、ボンディングを行うことができる。請
求項５に記載の発明によれば、メタルリフトオフ法を用
い、第１の半導体層と第２の半導体層の連続した斜面に
おける絶縁膜上に、ショットキー電極に接続される金属
配線を形成するようにしている。

【００１６】従って、第１の半導体層と第２の半導体層
の斜面上に、メタルリフトオフ法を用いて金属配線を形
成することにより、微細かつ厚い膜厚の金属配線を形成
することができ、金属配線を微細とすることにより低容
量化を図り、厚い膜厚とすることにより、低抵抗化を図
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１（ａ）は、本発明の実施例に係る高
周波高耐圧ショットキーバリアダイオード（以下ＳＢＤ
と称する）の平面図であり、図１（ｂ）は断面図であ
る。なお、図１（ａ）には、説明の便宜上、後述する絶
縁薄膜１６が省略されている。

【００１８】図１において、ＣｒＯがドープされた比抵
抗が１×１０⁷ ［Ω・ｃｍ］以上の絶縁性ＧａＡｓ基板
１１（板厚４１０μｍ）上に、Ｓｉが２．５〜３．０×
１０ ¹⁸ｃｍ^-3ドープされた高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ層
１２が３．５μｍ形成され、その上にＳが１．５×１０
¹⁶ｃｍ^-3ドープされたｎ型ＧａＡｓ層１３が３μｍ形成
されている。

【００１９】ＧａＡｓ層１２は、図１に示すような台形
形状で、斜面と底面のなす角度が３０度となっている。
ＧａＡｓ層１３は、上底が直径２２μｍ、下底が直径３
２μｍ、高さ３μｍの円錐台形で、斜面と下底のなす角
度が３０度となっている。このＧａＡｓ層１３上には、
Ｔｉ１００ｎｍ上にＰｔが２０ｎｍ、Ａｕが２００ｎｍ
積層されたショットキー電極１４が形成されており、Ｇ
ａＡｓ層１３とショットキー電極１４でショットキー接
触が得られる。このショットキー電極１４は直径８μｍ
の円形のものである。

【００２０】ＧａＡｓ層１２の上面と斜面部上には、Ｇ
ａＡｓ層１３と別の部分に、Ａｕ−Ｇｅ６０ｎｍ上にＮ
ｉが２０ｎｍ、Ａｕが１５０ｎｍ積層されたオーム性電
極１５が形成されている。このオーム性電極１５は図１
に示すような形状である。なお、オーム性電極１５の幅
はインピーダンスが５０Ωになる１２０μｍより僅かに
大きな１３０μｍとなっている。

【００２１】また、ＧａＡｓ層１２、１３上のショット
キー電極１４、オーム性電極１５を除く部分、及びＧａ
Ａｓ基板１１上の金属配線１７が形成されない部分には
酸化珪素膜（膜厚７２０ｎｍ）よりなる絶縁薄膜１６が
形成されている。さらに、ショットキー電極１４、オー
ム性電極１５の上には、Ｔｉ１００ｎｍ上にＮｉが１０
０ｎｍ、Ａｕが２μｍ積層された金属配線１７が形成さ
れている。この金属配線１７を通じてショットキー電極
１４、オーム性電極１５に電力が注入される。

【００２２】図１に示すように、金属配線１７は、外部
からショットキー電極１４に電力を注入する側（図１中
左側）のうち、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１上では、特性
インピーダンスを５０Ωに保つ線路幅１２０μｍである
が、ショットキー電極１４に近づくにつれて４５度で線
路幅が細くなり、ＧａＡｓ層１２の手前で幅が３μｍに
なり、ＧａＡｓ層１２、ＧａＡｓ層１３で形成される段
差の斜面上も幅３μｍで形成されている。

【００２３】また、金属配線１７のオーム性電極１５か
ら外部に電力を出力する側（図１中右側）では、金属配
線１７は、オーム性電極１５より僅かに小さくかつオー
ム性電極１５と相似形状でオーム性電極１５を覆って形
成されている。ここで、オーム性電極１５の幅は、金属
配線１７のＧａＡｓ基板１１上での幅と同じか、もしく
は太くなっている。このようにすることにより、金属配
線１７とＧａＡｓ層１２の容量を小さくし、かつオーム
性電極１５での抵抗を小さくすることができる。すなわ
ち、オーム性電極１５に比べ金属配線１７の幅を大きく
すると、金属配線１７とＧａＡｓ層１２間の容量が大き
くなり、逆にオーム性電極１５に比べ金属配線１７の幅
を小さくしすぎると、オーム性電極１５の横方向への電
流路が形成され、またオーム性電極１５が非常に薄いた
め、オーム性電極１５での抵抗が大きくなる。上記した
容量、抵抗が大きくなると、後述する遮断周波数が小さ
くなる。

【００２４】また、オーム性電極１５は、図１（ａ）に
示すように、ショットキー電極１４の回りを１８０度以
上囲うようにして形成されている。このような形状とす
ることにより、ショットキー電極１４からＧａＡｓ層１
３を介してオーム性電極１５に電流が流れやすくなり、
その電流路における抵抗が小さくなる。従って、後述す
る遮断周波数が大きくなる。

【００２５】上記構成において、ＧａＡｓ層１３のキャ
リア濃度は１．５×１０¹⁶ｍ^-3である。これは高耐圧と
するためである。先に述べたように無索検査モジュール
のアクチュエータ駆動のためには１００Ｖの直流が必要
である。そこで４個のＳＢＤで１００Ｖを実現すること
を目指し、ＳＢＤ１個で２５Ｖの耐圧を得ることとし
た。図２に、文献Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ著、南日康夫、川辺光
央、長谷川文夫訳：「半導体デバイス」、（産業図書、
昭和６２年）に記載された、キャリア濃度と素材の降伏
電圧の関係を示す。この図２より、余裕をとって５０Ｖ
の逆バイアスに耐えられるように、ＧａＡｓ層１３のキ
ャリア濃度を１．５×１０¹⁶ｃｍ^-3とした。

【００２６】また、ＧａＡｓ層１３を３μｍの高さで形
成している。これは、逆バイアスがかかったときのＧａ
Ａｓ層１３内の空乏層広がりを考慮したためである。シ
ョットキー電極１４に逆バイアスが印加されたとき、Ｇ
ａＡｓ層１３内には空乏層が広がる。この逆バイアスが
５０Ｖの時、上記文献のｐ７８によると、

【００２７】

【数１】 空乏層幅＝（２・ε・（Ｖｂｉ−Ｖ）／ｑ・Ｎｂ）^0.5 であるから、空乏層は２．２μｍになる。従って、Ｇａ
Ａｓ層１３の膜厚を２．２μｍ以上とする必要があり、
若干の余裕をとって３μｍとした。また、ＧａＡｓ層１
３を上記に示した円錐台形状とすることによって、Ｇａ
Ａｓ層１３とショットキー電極１４で形成されるショッ
トキー接触に順バイアスが印加されたとき、ＧａＡｓ層
１３内を流れる電流が受ける抵抗を小さくすることがで
きる。

【００２８】なお、ＧａＡｓ層１２、１３において、下
底と斜面のなす角度を小さくし過ぎると金属配線１７が
ＧａＡｓ層１２、１３の斜面に形成される距離が大きく
なる。また、ＧａＡｓ層１２の端部とＧａＡｓ層１３の
端部がずれている場合も配線距離が大きくなる。このよ
うに配線距離が大きくなると、金属配線１７とＧａＡｓ
層１２、１３で発生する寄生容量が大きくなる。逆に、
下底と斜面のなす角度が大きくなりすぎるとメタルリフ
トオフ法で形成するＧａＡｓ層１２、１３上の金属配線
１７の膜厚を大きくすることができず、その結果ＳＢＤ
の直列抵抗が大きくなる。

【００２９】そこで、本実施例においては、下底と斜面
のなす角度を３０度としており、このことによってＳＢ
Ｄの寄生容量、直列抵抗をバランス良く小さくすること
ができ、その結果ＳＢＤの遮断周波数を大きくすること
ができた。このＳＢＤの性能について説明する。このＳ
ＢＤの性能を調べるため、斜面及びＧａＡｓ層１３上に
形成された金属配線１７の幅ｗとショットキー電極１４
の直径φの値を、 ｗ＝３、６、１０μｍ φ＝２、３、５、８μｍ の組み合わせで計１２通り製作して遮断周波数を求め
た。この遮断周波数は、ＳＢＤの直列抵抗と容量を測定
し、ダイオードの遮断周波数の定義式

【００３０】

【数２】遮断周波数＝１／（２π）／直列抵抗／容量 によって求めた。図３にその結果を示す。φが小さくな
れば容量は減少するが抵抗が高くなる。また、ｗが大き
くなれば容量は増加する。そして、φ＝８μｍ、ｗ＝３
μｍの組み合わせの時、寄生容量の値が１４ｆＦ、直列
抵抗が３８Ω、接合容量２５ｆＦとなり、ＳＢＤの容量
を寄生容量と接合容量の和として、遮断周波数１０７Ｇ
Ｈｚを得た。この遮断周波数は動作周波数の高さの指標
であり、本実施例により、高周波動作のＳＢＤを得るこ
とができた。

【００３１】また、このものの電流−電圧特性を図４に
示す。このＳＢＤの耐圧を、逆方向電流が１００μＡと
なる逆方向電圧の値より得ることとした。図４より、耐
圧は２７Ｖとなる。従って、上記した実施例により、耐
圧２７Ｖ、遮断周波数１０７ＧＨｚのＳＢＤを得ること
ができた。

【００３２】次に、上記ＳＢＤの製造方法を図５、図６
に示す工程図に従って説明する。まず、ＣｒＯを１×１
０¹⁵ｃｍ^-3ドープした半絶縁性ＧａＡｓ基板１１（板厚
４１０μｍ）上に、Ｓｉを２．５〜３．０×１０¹⁸ｃｍ
^-3ドープした高不純物濃度ｎ型ＧａＡｓ層１２を３．５
μｍエピタキシャル成長させ、その上にＳを１．５×１
０¹⁶ｃｍ^-3ドープしたｎ型ＧａＡｓ層１３を３μｍエピ
タキシャル成長させる（図５（ａ））。

【００３３】これに直径３２μｍのレジスト膜を形成
し、Ｈ₂ ＳＯ₄ ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝４：１：９０（体
積比）のエッチング液に５０分浸漬し、ｎ型ＧａＡｓ層
１３の所望の部分以外を除去して図５（ｂ）の形状とす
る。この形状の上にレジスト膜を形成し、図５（ｂ）の
場合と同様に５０分エッチングし、ｎ型ＧａＡｓ層１２
の所望の部分以外を除去する。この場合、ＧａＡｓ層１
２の斜面の角度もＧａＡｓ層１３の場合と同じ方法で調
整する。

【００３４】さらに、オーム性電極１５をＧａＡｓ層上
にメタルリフトオフ法で形成し、図５（ｃ）の構造とす
る。即ち、レジストにてパターン形成した後、ウエハ全
面に真空蒸着によって、Ａｕ−Ｇｅ６０ｎｍ上にＮｉ２
０ｎｍ、Ａｕ１５０ｎｍを積層し、アセトンでレジスト
を溶解して不要部を剥離（リフトオフ）することにより
形成される。

【００３５】なお、上記製造方法においてはｎ型ＧａＡ
ｓ層１２及び１３を形成した後に、それらを除去するよ
うにしたが、ＧａＡｓ基板１１上にｎ型ＧａＡｓ層１２
を形成した後、先に所定の部分を残して除去し、その
後、ｎ型ＧａＡｓ層１３を全面に形成した後に所望の部
分を残して除去するようにして、図５（ｃ）に示す構造
を得るようにしてもよい。

【００３６】次に、プラズマＣＶＤ装置で、基板温度２
５０℃、ＲＦパワー３０Ｗ、ＳｉＨ ₄ ／Ｈ₂ ガス流量１
１ｓｃｃｍ、Ｎ₂ Ｏガス流量５４ｓｃｃｍ、ガス圧０．
５Ｔｏｒｒ、成膜時間１００分で、酸化珪素膜１６を膜
厚７５０ｎｍ形成する（図５（ｄ））。これに段差頂上
部に直径８μｍの開口部をもったレジスト層１８を形成
する。これをＨＦ：ＮＨ₄ Ｆ＝１：９２（体積比）に５
０分浸漬してエッチングを行い酸化珪素膜１６に開口部
を設ける（図５（ｅ））。

【００３７】次に、レジスト層１８をそのままにしてＨ
₂ ＳＯ₄ ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝４：１：９０（体積比）
に３０秒浸漬してｎ型ＧａＡｓ層１３をライトエッチン
グした後、Ｔｉ１００ｎｍ、Ｐｔ２０ｎｍ、Ａｕ２００
ｎｍの金属膜を真空蒸着し、図６（ａ）の構造を得る。
その状態でアセトンに浸漬してリフトオフすることによ
り自己整合的に図６（ｂ）に示すようなショットキー電
極１４を形成する。

【００３８】次に、オーム性電極１５の上と金属配線１
７を形成する部分のＧａＡｓ基板１１上の酸化珪素膜１
６を除去する。除去の方法はショットキー電極１４形成
時に窒化珪素膜１６に開口部を設けた時と同様にする。
即ち、レジストにてパターン形成後、ＨＦ：ＮＨ₄ Ｆ＝
１：９２（体積比）に５０分浸漬してエッチングを行
う。

【００３９】そして、膜厚５．４μｍのレジスト層を形
成し、これをパターン形成する。なお、ＧａＡｓ層１
２、１３の斜面では幅３μｍのレジスト開口部を設け
る。その後、Ｏ₂ ガス流量４０００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ ／Ｎ
₂ ガス流量２４０ｓｃｃｍ、ガス圧２Ｔｏｒｒ、マイク
ロ波パワー８００Ｗで、１５秒間ライトアッシングす
る。これは、レジストパターン形成の際のレジスト残り
を除去し、これから形成する金属膜の密着力を向上させ
るためである。

【００４０】そのうえでＴｉ１００ｎｍ、Ｎｉ１００ｎ
ｍ、Ａｕ２０００ｎｍの金属膜を真空蒸着しアセトンに
浸漬してリフトオフすることにより幅３μｍ、高さ２．
２μｍの高アスペクト比の金属配線１７をｎ型ＧａＡｓ
層１２、１３で形成される段差の側面および頂上、およ
びオーム性電極１５の上に形成し、図６（ｃ）の構造を
得る。上記金属配線形成のために真空蒸着時には基板温
度を６０℃以下に保つことによってレジスト層の変形を
防ぐことができる。

【００４１】以上のようにして図１の高周波高耐圧のシ
ョットキーバリアダイオードを製作することができる。
次に、上記したショットキー電極１４、金属配線１７の
形成時等に用いるメタルリフトオフ法について図７を用
いて説明する。まず、基板２１にレジスト２２を形成
し、図７（ａ）の構造を得る。露光、現像（パターン形
成）して図７（ｂ）の構造を得る。所望の金属膜２３を
蒸着し図７（ｃ）の構造を得る。それをアセトン等の溶
剤に浸漬すると、図７（ｃ）で金属膜２３の切れ目に溶
剤が進入してレジスト２１を溶解し、図７（ｄ）の構造
を得、金属膜２３のパターン形成ができる。これがメタ
ルリフトオフ法である。

【００４２】従って、メタルリフトオフは蒸着する金属
膜厚よりレジスト膜厚の方が大きい場合に可能となる。
蒸着する金属膜２３がレジスト２２より厚い場合、図８
（ｃ）のように金属膜２３に切れ目が生じず金属膜２３
のパターン形成ができない。ここで、ＧａＡｓ層１２、
１３が斜面ではなく垂直である状態にレジスト２２を形
成した場合を図９に示す。この場合、レジスト２２は図
９（ａ）に示すようにＧａＡｓ層１３の端部では薄くな
ってしまうため、上記したメタルリフトオフ法を用いて
も、図９（ｂ）に示すようにＧａＡｓ層１２、１３端部
のレジスト膜厚より薄い金属膜２３しか形成できず、か
つその金属膜２３もＧａＡｓ層１２、１３で途切れるこ
とになる。

【００４３】上記した実施例においては、ショットキー
電極１４、金属配線１７を形成するにあたってＧａＡｓ
層１２、１３が３０度の斜面を持っている。このため、
図１０（ａ）に示すように、ＧａＡｓ層１２、１３の端
部も含めてウエハ全面にわたって膜厚５．４μｍのレジ
スト膜２２を形成することができ、図１０（ｂ）に示す
ように、厚い金属膜２３を形成することができる。その
結果、６．５μｍの段差上に直径８μｍのショットキー
電極１４を形成することができ、かつ幅３μｍ膜厚２．
２μｍの微細金属配線１７を形成することができる。

【００４４】このように、リフトオフ法を用いてＧａＡ
ｓ層１２、１３の傾面上に金属配線１７を形成すること
ができるため、その金属配線１７を微細かつ厚い膜厚で
形成することができる。従って、この金属配線１７での
抵抗を小さくするとともに、容量をも小さくすることが
でき、上述した高周波動作が可能となる。 （第２実施例）上記第１実施例では、金属配線１７の幅
ｗとショットキー電極１４の直径φの値を、φ＝８μ
ｍ、ｗ＝３μｍとして、遮断周波数１０７ＧＨｚを得る
ものを示したが、本発明者はさらに検討を進め、ｗ＝３
μｍとして、直径φの値を、φ＝２、３、５、８、１
０、１５、２０μｍとして遮断周波数を求めたところ、
図１１に示す結果を得た。

【００４５】この図１１から分かるように、ショットキ
ー電極１４の直径φを１５μｍとした時、遮断周波数が
最高値１３７ＧＨｚとなった。なお、この時の寄生容量
と接合容量の和は８４ｆＦで、直列抵抗は１４Ωであっ
た。従って、ショットキー電極１４の直径φを１５μｍ
とすることにより、第１実施例のものよりも高周波動作
のＳＢＤを得ることができた。

【００４６】なお、ショットキー電極１４の直径φとし
ては、所望の遮断周波数に応じて、０〜５０μｍの範囲
とすることができる。 （第３実施例）上述したＳＢＤにおいて、２７Ｖの耐圧
を目的とした場合、２７Ｖの逆バイアスが掛かった場合
の空乏層幅は、数式１より１．４μｍとなる。そこで、
若干の余裕をとって、ＧａＡｓ層１３の厚さを１．７μ
ｍとした場合の実験結果を図１２に示す。

【００４７】この図１２に示すように、ＧａＡｓ層１３
の厚さを３μｍとした場合の平均の抵抗値は２８Ωであ
り、ＧａＡｓ層１３の厚さを１．７μｍにした場合の平
均の抵抗値は２５Ωである。従って、抵抗を３Ω低減す
ることができ、この低抵抗化によってＳＢＤの遮断周波
数は１７０ＧＨｚとなり、さらに高周波化を実現するこ
とができた。

【００４８】なお、ＧａＡｓ層１３の厚さは、上述した
数値に限らず、耐圧との関係で０〜５．０μｍとするこ
とができる。 （第４実施例）ＳＢＤに対するボンディングをワイヤー
ボンドとする場合には、図１に示した金属配線１７によ
るパッドで十分である。しかしながら、ワイヤーボンド
はインピーダンスが高いため、これを低減する必要があ
る場合はリボンボンドの方がよい。

【００４９】そこで、本実施例では、図１３に示すよう
に、４００μｍ角のパッド部１７ａを、ＧａＡｓ基板１
１上に形成している。このように、パッドを大きくする
ことにより、幅２００μｍのリボンボンドが可能となっ
た。なお、パッド部１７ａは絶縁膜１６を介さずにＧａ
Ａｓ基板１１上に直接形成されているため、その密着力
を良好なものとすることができる。

【００５０】なお、上述した種々の実施例では、ＧａＡ
ｓを用いた半導体装置について述べたが、ＩｎＡｓ、Ｉ
ｎＰ等の他の化合物半導体あるいはその他の半導体に本
発明を適用するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すショットキーバリアダ
イオードの平面図及び断面図である。

【図２】キャリア濃度と降伏電圧の関係を示す図であ
る。

【図３】ショットキー電極径φ、ＧａＡｓ層１２、１３
の斜面に形成された金属配線幅ｗを変えて実験したとき
の遮断周波数の変化を示す図である。

【図４】ショットキー電極径φ＝８μｍ、金属配線幅ｗ
＝３μｍのＳＢＤの電流−電圧特性図である。

【図５】図１に示すショットキーバリアダイオードの製
造方法を示す工程図である。

【図６】図５に続く製造工程を示す工程図である。

【図７】メタルリフトオフ法を示す図である。

【図８】メタルリフトオフ法ができない例を示す図であ
る。

【図９】ＧａＡｓ層１２、１３の端面が垂直形状となっ
ている時のレジスト膜と金属膜の形成状態を示す図であ
る。

【図１０】ＧａＡｓ層１２、１３の端面が斜面形状とな
っている時のレジスト膜と金属膜の形成状態を示す図で
ある。

【図１１】金属配線幅ｗを３μｍとし、ショットキー電
極径φを２、３、５、８、１０、１５、２０μｍとした
場合の遮断周波数を示すグラフである。

【図１２】ＧａＡｓ層１３の厚さを３μｍ、１．７μｍ
とした場合の抵抗値を示すグラフである。

【図１３】４００μｍ角のパッド部１７ａを形成した実
施例を示すショットキーバリアダイオードの平面図であ
る。

【符号の説明】

１１…半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２、１３…ｎ型ＧａＡ
ｓ層、１４…ショットキー電極、１５…オーム性電極、
１６…絶縁膜、１７…金属配線。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性半導体基板上に形成された第１の
   半導体層と、 この第１の半導体層より低い不純物濃度を有し前記第１
   の半導体層上に部分的に形成された第２の半導体層と、 この第２の半導体層の上に形成されこの第２の半導体層
   とショットキーバリアダイオードを形成するショットキ
   ー電極と、 前記第１の半導体層の上に形成されたオーム性電極と、 前記ショットキー電極及び前記オーム性電極を除き前記
   第１、第２の半導体層を覆って形成された絶縁膜と、 前記半導体基板及び前記絶縁膜上に形成され、前記ショ
   ットキー電極及び前記オーム性電極とそれぞれ接続され
   る金属配線とを備え、 前記第２の半導体層の端部は、前記第１の半導体層に向
   けて広がる斜面を有しており、この斜面上に前記絶縁膜
   を介して、前記ショットキー電極と接続される金属配線
   が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記第２の半導体層は、上底の直径が下
   底の直径より小さい円錐台形状であることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記第１の半導体層の端部は、前記第２
   の半導体層の斜面と連続した斜面を有しており、前記第
   １の半導体層と第２の半導体層の斜面上に前記絶縁膜を
   介して、前記ショットキー電極と接続される金属配線が
   形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記金属配線は、前記絶縁性半導体基板
   上に直接形成されたパッド部を有することを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 絶縁性半導体基板上に第１の半導体層を
   形成するとともに、この第１の半導体層より低い不純物
   濃度を有する第２の半導体層を前記第１の半導体層の上
   に形成する工程と、 前記第２の半導体層を、前記第１の半導体層の上に部分
   的に位置させ、かつその端部が前記第１の半導体層に向
   けて広がる斜面を有する形状にするとともに、前記第１
   の半導体層の端部を、前記第２の半導体層の斜面と連続
   した斜面を有する形状にする工程と、 前記第１の半導体層の上にオーム性電極を形成し、前記
   第２の半導体層の上にこの第２の半導体層とショットキ
   ーバリアダイオードを形成するショットキー電極を形成
   し、さらに前記ショットキー電極及び前記オーム性電極
   を除いた前記第１、第２の半導体層上の領域に絶縁膜が
   形成された状態にする工程と、 前記絶縁性半導体基板および前記絶縁膜上に、前記ショ
   ットキー電極及び前記オーム性電極にそれぞれ接続され
   る金属配線を形成する工程とを備え、 少なくとも前記ショットキー電極に接続される金属配線
   を形成する工程は、メタルリフトオフ法により、前記第
   １の半導体層と前記第２の半導体層の連続した斜面にお
   ける前記絶縁膜上に前記金属配線を形成するものである
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。