JP3489567B2 - Semiconductor element - Google Patents

Semiconductor element

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JP3489567B2
JP3489567B2 JP2001039693A JP2001039693A JP3489567B2 JP 3489567 B2 JP3489567 B2 JP 3489567B2 JP 2001039693 A JP2001039693 A JP 2001039693A JP 2001039693 A JP2001039693 A JP 2001039693A JP 3489567 B2 JP3489567 B2 JP 3489567B2
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    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types 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
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce leak current while ensuring a high current capacity in a semiconductor element where Schottky barrier and the rectifying part of a PN junction are arranged contiguously to each other. SOLUTION: A plurality of insular P+ type silicon regions 15 are formed in the surface region of an N type silicon region 12. An anode electrode 13 is provided above the P+ type silicon region 15 through an insulation film 16 having an opening 16a. Outermost circumferential P+ type silicon region 15a in the vicinity of the opening 16a is arranged not to touch the anode electrode 13. Furthermore, the P+ type silicon region 15a is arranged to form a substantially integrated depletion layer upon application of a reverse voltage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、整流機能を有する
半導体素子、特に、ショットキ障壁の整流部とPN接合
の整流部とが隣接する半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element having a rectifying function, and more particularly to a semiconductor element in which a rectifying section of a Schottky barrier and a rectifying section of a PN junction are adjacent to each other.

【0002】[0002]

【従来の技術】整流器等に用いられる半導体素子、例え
ば、スイッチング素子には、高いスイッチング速度、順
方向及び逆方向特性が求められる。このような半導体整
流素子としては、PN接合を用いるPN接合ダイオード
及びショットキ接合を用いるショットキダイオードが広
く使用されている。
2. Description of the Related Art A semiconductor element used for a rectifier or the like, for example, a switching element is required to have high switching speed and forward and reverse characteristics. As such a semiconductor rectifying element, a PN junction diode using a PN junction and a Schottky diode using a Schottky junction are widely used.

【0003】PN接合ダイオードは、逆方向電圧印加時
の漏れ電流が少ない、耐圧が高い等、逆方向特性が高
い。しかし、PN接合ダイオードはスイッチング速度が
遅く、高速回路での使用には適さない。スイッチング速
度を向上させる手段として、金、白金等の重金属を拡散
させる方法があるが、スイッチング速度が向上する反
面、逆漏れ電流が増大し、また、順方向電圧降下が増大
する。
The PN junction diode has a high reverse characteristic such as a small leakage current when a reverse voltage is applied and a high breakdown voltage. However, the PN junction diode has a slow switching speed and is not suitable for use in a high speed circuit. As a means for improving the switching speed, there is a method of diffusing a heavy metal such as gold or platinum. However, while the switching speed is improved, the reverse leakage current is increased and the forward voltage drop is increased.

【0004】ショットキダイオードはスイッチング速度
が速い等、スイッチング特性が高い。しかし、ショット
キダイオードは逆方向特性が低く、特に、高圧、大電流
の回路に用いる場合には問題がある。例えば、逆方向の
過電圧に対する耐性(サージ耐量)が低く、降伏電圧近
くの逆電圧が印加されるとショットキ障壁を超えて流れ
る漏れ電流が急増するため素子の破壊が起こりやすい。
Schottky diodes have high switching characteristics such as high switching speed. However, the Schottky diode has a low reverse characteristic, and there is a problem particularly when it is used in a high-voltage, large-current circuit. For example, the resistance against the overvoltage in the reverse direction (surge withstand amount) is low, and when a reverse voltage near the breakdown voltage is applied, the leakage current flowing over the Schottky barrier rapidly increases, and the element is likely to be destroyed.

【0005】上記したPN接合ダイオード及びショット
キダイオードの特性を併せ持つ半導体素子として、特公
昭59-35183号公報等に開示されている半導体素子が知ら
れている。上記開示の半導体素子は、ショットキ障壁の
整流部とPN接合の整流部とを隣接して配置した構成を
有する。
As a semiconductor device having the characteristics of the above-mentioned PN junction diode and Schottky diode, a semiconductor device disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-35183 is known. The semiconductor device disclosed above has a configuration in which the rectifying section of the Schottky barrier and the rectifying section of the PN junction are arranged adjacent to each other.

【0006】上記半導体素子は、断面を見た場合に、シ
ョットキ障壁の整流部とPN接合の整流部とが、電極
(ショットキ金属)と半導体層の界面近傍に交互に隣接
して配置された構造を有する。上記構成によれば、順方
向動作時においては、ショットキ障壁を通して電流が流
れるため、ショットキダイオードと似た高いスイッチン
グ特性が得られる。また、逆方向動作時においては、シ
ョットキ接合領域はPN接合の形成する空乏層によって
埋められ、ショットキ接合領域からの漏れ電流を抑える
ことができる。従って、良好な逆方向電圧特性(サージ
耐量)が得られる。
In the above semiconductor device, the rectifying portion of the Schottky barrier and the rectifying portion of the PN junction are alternately and adjacently arranged near the interface between the electrode (Schottky metal) and the semiconductor layer when viewed in cross section. Have. According to the above configuration, during forward operation, a current flows through the Schottky barrier, so that high switching characteristics similar to those of a Schottky diode can be obtained. In the reverse operation, the Schottky junction region is filled with the depletion layer formed by the PN junction, and the leakage current from the Schottky junction region can be suppressed. Therefore, good reverse voltage characteristics (surge withstand) can be obtained.

【0007】しかし、上記半導体素子においては、逆方
向電圧が印加されたときに、ショットキ接合による整流
部分とPN接合による接合部分とが隣接して配置された
領域(以下、「整流複合領域」という)の周辺端部にお
いて漏れ電流が流れやすい。
However, in the above semiconductor device, when a reverse voltage is applied, a region in which a rectifying portion formed by a Schottky junction and a junction portion formed by a PN junction are arranged adjacent to each other (hereinafter referred to as "rectifying composite region"). The leakage current easily flows at the peripheral edge of ().

【0008】漏れ電流を阻止する手段として、整流複合
領域の外周に隣接してこれを包囲するように環状のガー
ドリング領域を形成する方法が知られている。ガードリ
ング領域は、PN接合領域として形成され、電極と接触
して設けられる。すなわち、整流複合領域の外周をPN
接合で終端し、この終端のPN接合を構成する拡散領域
の表面に絶縁膜と電極との境界部分を形成している。整
流複合領域を包囲するガードリング領域は、逆方向電圧
の印加時にガードリング領域の周囲に広がる空乏層によ
って周辺端部からの漏れ電流を効果的に阻止する。
As a means for preventing leakage current, a method is known in which an annular guard ring region is formed so as to be adjacent to and surround the outer periphery of the rectifying composite region. The guard ring region is formed as a PN junction region and is provided in contact with the electrode. That is, the outer periphery of the rectifying composite area is PN
The junction is terminated, and a boundary portion between the insulating film and the electrode is formed on the surface of the diffusion region forming the PN junction at the termination. The guard ring region surrounding the rectification composite region effectively blocks the leakage current from the peripheral end portion by the depletion layer spreading around the guard ring region when the reverse voltage is applied.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ガードリング領域を備
える構成において、小電流又は中電流を流す場合には、
順方向電流は主としてショットキ接合部分を通して流れ
る。従って、ガードリング領域は順方向動作時には実質
的に不活性な領域となり、ガードリング領域を形成する
ことにより、素子の実質的な電流容量は低下する。この
ように、従来のショットキ接合とPN接合とが隣接した
構造を有する半導体素子は、高い電流容量を確保しつ
つ、漏れ電流を効果的に防止できるものではなかった。
In the structure including the guard ring region, when a small current or a medium current is passed,
The forward current mainly flows through the Schottky junction. Therefore, the guard ring region becomes a region that is substantially inactive during forward operation, and the formation of the guard ring region reduces the substantial current capacity of the device. As described above, the conventional semiconductor element having the structure in which the Schottky junction and the PN junction are adjacent to each other cannot secure the high current capacity and effectively prevent the leakage current.

【0010】上記事情を鑑みて、本発明は、信頼性の高
い半導体素子を提供することを目的とする。また、本発
明は、ショットキ障壁とPN接合の整流部分とを隣接し
て配置した半導体素子において、高い電流容量を確保し
つつ、漏れ電流を低減可能な半導体素子を提供すること
を目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor device. It is another object of the present invention to provide a semiconductor element in which a Schottky barrier and a rectifying portion of a PN junction are arranged adjacent to each other, and a leakage current can be reduced while ensuring a high current capacity.

【0011】 上記目的を達成するため、本発明の半導
体素子は、第1導電形の半導体基体と、前記半導体基体
の表面領域に形成され、前記半導体基体と不純物濃度の
異なる第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半導体
領域上に設けられ、前記第1半導体領域とショットキ接
合を形成する金属層と、前記第1半導体領域の表面領域
に、前記金属層と接触するように形成され、前記第1半
導体領域とPN接合を形成する第2導電形の第2半導体
領域と、前記第1半導体領域の前記金属層と接触する領
域の周縁の、前記金属層と接触しない表面領域に、前記
第2半導体領域を包囲するように形成され、前記第1半
導体領域とPN接合を形成する第2導電形の第3半導体
領域と、を備え、前記第1半導体領域と、前記第2半導
体領域及び前記第3半導体領域と、が形成するPN接合
は、逆方向電圧の印加時に、実質的に一体化した空乏層
を形成し、前記金属層と前記第1半導体領域との接触面
の外周縁に、環状にショットキ障壁が形成される、こと
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type and a first conductivity type semiconductor substrate formed in a surface region of the semiconductor substrate and having an impurity concentration different from that of the semiconductor substrate. A first semiconductor region, a metal layer provided on the first semiconductor region and forming a Schottky junction with the first semiconductor region, and a surface region of the first semiconductor region formed in contact with the metal layer. A second semiconductor region of a second conductivity type that forms a PN junction with the first semiconductor region, and a peripheral surface region of the first semiconductor region in contact with the metal layer, the surface region not in contact with the metal layer, A third semiconductor region of a second conductivity type formed so as to surround the second semiconductor region and forming a PN junction with the first semiconductor region, the first semiconductor region and the second semiconductor region. And the third The PN junction formed by the semiconductor region forms a substantially integrated depletion layer when a reverse voltage is applied, and a contact surface between the metal layer and the first semiconductor region is formed.
A Schottky barrier is formed in a ring shape on the outer peripheral edge of .

【0012】上記構成によれば、ショットキ接合とPN
接合とが隣接して配置された構成を備えることにより、
低順方向電圧降下、及び、低漏れ電流、高サージ耐量を
有する半導体素子が得られる。また、上記構成によれ
ば、第1半導体領域の金属層と接触する領域の周縁部に
は、金属層と接触しない第3半導体領域及びこれに隣接
する第2半導体領域と、第1半導体領域と、が形成する
PN接合により、逆電圧印加時には前記周縁部に一体化
した空乏層が形成される。従って、周縁部にガードリン
グ等を設けることなく、漏れ電流を低減することができ
る。さらに、周縁部にはガードリング等は設けられてお
らず、金属層と第1半導体領域とによりショットキ接合
が形成されるので、順方向電圧印加時の周縁部の通電が
確保され、実質的に高い電流容量が得られる。
According to the above structure, the Schottky junction and the PN
By having a configuration in which the junction and the adjacent are arranged,
A semiconductor device having a low forward voltage drop, a low leakage current, and a high surge resistance can be obtained. Further, according to the above configuration, the third semiconductor region not in contact with the metal layer, the second semiconductor region adjacent to the third semiconductor region, and the first semiconductor region are provided in the peripheral portion of the region in contact with the metal layer of the first semiconductor region. Due to the PN junction formed by, the depletion layer integrated with the peripheral portion is formed when a reverse voltage is applied. Therefore, the leakage current can be reduced without providing a guard ring or the like on the peripheral portion. Furthermore, since the Schottky junction is formed by the metal layer and the first semiconductor region without providing a guard ring or the like on the peripheral portion, energization of the peripheral portion at the time of applying a forward voltage is ensured, and substantially. High current capacity can be obtained.

【0013】上記構成において、例えば、前記第3半導
体領域は、島状に複数等間隔に露出するように形成され
る。これにより、逆電圧印加時には、第3半導体領域
は、第2半導体とともに、均一な空乏層を形成すること
ができる。
In the above structure, for example, the third semiconductor regions are formed so as to be exposed in a plurality of islands at equal intervals. Thereby, when a reverse voltage is applied, the third semiconductor region and the second semiconductor can form a uniform depletion layer.

【0014】上記構成において、例えば、前記第2半導
体領域及び前記第3半導体領域は、実質的に同一の不純
物濃度及び拡散深さで形成される。すなわち、第2半導
体領域及び第3半導体領域は、同一の工程で形成するこ
とができる。従って、低い製造コストでの半導体素子の
製造が可能となる。
In the above structure, for example, the second semiconductor region and the third semiconductor region are formed with substantially the same impurity concentration and diffusion depth. That is, the second semiconductor region and the third semiconductor region can be formed in the same process. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor device at a low manufacturing cost.

【0015】上記構成において、前記第3半導体領域
は、前記第2半導体領域より浅く拡散して形成されてい
てもよい。
In the above structure, the third semiconductor region may be formed so as to be shallower than the second semiconductor region.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態にかかる半導
体素子について、以下図面を参照して説明する。図1
は、本実施の形態にかかる半導体素子の断面図を示し、
図2は、図1の半導体素子の平面図を示す。以下に示す
半導体素子は、ショットキ接合とPN接合とを備えたダ
イオードとして機能する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
Shows a cross-sectional view of the semiconductor element according to the present embodiment,
FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor device of FIG. The semiconductor element described below functions as a diode having a Schottky junction and a PN junction.

【0017】図1に示すように、本実施の形態の半導体
素子1は、シリコン単結晶からなるシリコン基板10に
形成されたN形シリコン層11及びN形シリコン領域
12と、シリコン基板10の表裏面に設けられたアノー
ド電極13及びカソード電極14と、から構成される。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 of the present embodiment has an N + type silicon layer 11 and an N type silicon region 12 formed on a silicon substrate 10 made of silicon single crystal, and a silicon substrate 10. It is composed of an anode electrode 13 and a cathode electrode 14 provided on the front and back surfaces.

【0018】N形シリコン層11は、シリコン基板1
0を構成している。N形シリコン層11の不純物濃度
は、例えば、1.5×1019cm−3程度である。N
形シリコン領域12は、N形シリコン層11上にエピ
タキシャル成長により形成されている。N形シリコン領
域12は、例えば、1.0×1016cm−3程度の不
純物濃度を有する。また、その厚さは、2μm〜15μ
m程度である。このとき、N形シリコン領域12の比抵
抗は0.5Ωcm〜5Ωcm程度である。
The N + type silicon layer 11 is formed on the silicon substrate 1.
Configures 0. The impurity concentration of the N + type silicon layer 11 is, for example, about 1.5 × 10 19 cm −3 . N
The silicon region 12 is formed on the N + silicon layer 11 by epitaxial growth. The N-type silicon region 12 has, for example, an impurity concentration of about 1.0 × 10 16 cm −3 . The thickness is 2 μm to 15 μm.
It is about m. At this time, the specific resistance of the N-type silicon region 12 is about 0.5 Ωcm to 5 Ωcm.

【0019】N形シリコン領域12の表面には、P
シリコン領域15が形成されている。P形シリコン領
域15は、その表面を残してN形シリコン領域12に包
囲され、N形シリコン領域12の表面領域に島状に複数
等間隔に形成されている。P 形シリコン領域15は、
例えば、1.0×1016cm−3〜1.0×10
cm−3程度の不純物濃度、及び、例えば、0.5μm
〜10μm程度の拡散深さを有する。
On the surface of the N-type silicon region 12, P+form
A silicon region 15 is formed. P+Shaped silicon area
Region 15 is enclosed in N-type silicon region 12 leaving its surface.
Surrounded by a plurality of islands in the surface region of the N-type silicon region 12.
It is formed at equal intervals. P +The shaped silicon region 15 is
For example, 1.0 × 1016cm-3~ 1.0 x 101 9
cm-3Impurity concentration of about 0.5 μm
It has a diffusion depth of about 10 μm.

【0020】P形シリコン領域15は、N形シリコン
領域12との間にPN接合を形成する。これにより、P
形シリコン領域15とN形シリコン領域12との間に
はPN接合による整流部が形成され、半導体素子1はP
N接合ダイオードとしての機能を有する。
The P + type silicon region 15 forms a PN junction with the N type silicon region 12. This gives P
A rectifying portion formed by a PN junction is formed between the + type silicon region 15 and the N type silicon region 12, and the semiconductor element 1 has P
It has a function as an N-junction diode.

【0021】図2は、図1に示す半導体素子1の平面図
を示す。図2に示すように、シリコン基板10の表面に
は、方形のP形シリコン領域15が複数格子状に露出
している。従って、シリコン基板10の表面は、島状に
露出したP形シリコン領域15の間に、N形シリコン
領域12が網目状に露出した構成を有する。ここで、P
形シリコン領域15同士の間隔は、例えば、0.5μ
m〜3μm程度である。
FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor device 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of square P + -type silicon regions 15 are exposed in a lattice pattern on the surface of the silicon substrate 10. Therefore, the surface of the silicon substrate 10 has a structure in which the N-type silicon regions 12 are exposed in a mesh shape between the P + -type silicon regions 15 exposed in an island shape. Where P
The distance between the + type silicon regions 15 is 0.5 μ, for example.
It is about m to 3 μm.

【0022】図1に戻り、シリコン基板10の上面に
は、絶縁膜16が配置されている。絶縁膜16は、シリ
コン酸化膜等から構成され、開口16aを備える。ま
た、図2に示すように上面から見た場合に、絶縁膜16
の開口16aは、複数のP形シリコン領域15を包囲
するとともに、その周が最外周のP形シリコン領域1
5aの内側にあるように構成されている。
Returning to FIG. 1, an insulating film 16 is arranged on the upper surface of the silicon substrate 10. The insulating film 16 is made of a silicon oxide film or the like and has an opening 16a. In addition, as shown in FIG. 2, when viewed from above, the insulating film 16
16a surrounds the plurality of P + -type silicon regions 15 and has the outermost periphery of the P + -type silicon regions 1.
It is configured to be inside 5a.

【0023】図1に戻り、絶縁膜16の上面には、アノ
ード電極13が設けられている。アノード電極13は、
パラジウム等の金属から構成され、ダイオードとしての
半導体素子1のアノード電極として機能する。また、ア
ノード電極13は、絶縁膜16の開口16aを介して開
口16aの内側に露出したN形シリコン領域12と接触
している。アノード電極13はN形シリコン領域12と
接触して、N形シリコン領域12との間にショットキ接
合を形成する。これにより、アノード電極13とN形シ
リコン領域12との間にはショットキ接合による整流部
が形成され、半導体素子1はショットキダイオードとし
ての機能を有する。
Returning to FIG. 1, the anode electrode 13 is provided on the upper surface of the insulating film 16. The anode electrode 13 is
It is made of metal such as palladium and functions as an anode electrode of the semiconductor element 1 as a diode. Further, the anode electrode 13 is in contact with the N-type silicon region 12 exposed inside the opening 16a through the opening 16a of the insulating film 16. The anode electrode 13 contacts the N-type silicon region 12 and forms a Schottky junction with the N-type silicon region 12. As a result, a rectifying portion by Schottky junction is formed between the anode electrode 13 and the N-type silicon region 12, and the semiconductor element 1 has a function as a Schottky diode.

【0024】このように、シリコン基板10のアノード
側の主面には、アノード電極13と、N形シリコン領域
12と、P形シリコン領域15と、によって形成され
るショットキ接合とPN接合とが複合して構成された整
流複合領域が形成される。整流複合領域では、PN接合
による整流部分とショットキ接合による整流部分とが交
互に隣接した構成となっている。上記構成により、ショ
ットキダイオード及びPN接合ダイオードの特性、すな
わち、低い順方向電圧降下及び逆方向耐圧が得られる。
As described above, the Schottky junction and the PN junction formed by the anode electrode 13, the N-type silicon region 12, and the P + -type silicon region 15 are formed on the main surface of the silicon substrate 10 on the anode side. A rectifying composite region composed of composite is formed. In the rectification composite region, the rectification part by the PN junction and the rectification part by the Schottky junction are alternately adjacent to each other. With the above configuration, characteristics of the Schottky diode and the PN junction diode, that is, low forward voltage drop and reverse breakdown voltage can be obtained.

【0025】また、P形シリコン領域15の間の間隔
は、例えば、0.5μm〜3μm程度である。これによ
り、半導体素子1に逆方向電圧が印加された場合には、
図3に示すように、島状のP形シリコン領域15とN
形シリコン領域12との間のPN接合により形成される
空乏層30は、互いに連結して実質的に一体化し、いわ
ゆる、ピンチオフ状態となる。これにより、N形シリコ
ン領域12とアノード電極13との間に形成されるショ
ットキ障壁にかかる電界強度が低減され、漏れ電流が低
減される。
The distance between the P + type silicon regions 15 is, for example, about 0.5 μm to 3 μm. As a result, when a reverse voltage is applied to the semiconductor element 1,
As shown in FIG. 3, island-shaped P + -type silicon regions 15 and N
The depletion layer 30 formed by the PN junction with the silicon region 12 is connected to each other and is substantially integrated, and is in a so-called pinch-off state. Thereby, the electric field intensity applied to the Schottky barrier formed between the N-type silicon region 12 and the anode electrode 13 is reduced, and the leakage current is reduced.

【0026】ここで、P形シリコン領域15の最外周
にあるP形シリコン領域15aは、アノード電極13
と接しない位置に配置されている。しかし、最外周のP
形シリコン領域15aは、逆電圧の印加時に、他のP
形シリコン領域15とともに一体化した空乏層30を
形成する。従って、P形シリコン領域15の形成され
ない、N形シリコン領域12のアノード電極13との接
触領域の周縁部も、図3に示すように、最外周のP
シリコン領域15aから形成される空乏層30によって
覆われる。これにより、逆方向降伏電圧印加時のアノー
ド電極13の端部における漏れ電流も、ガードリング等
を設けることなく効果的に阻止される。
Here, the P + -type silicon region 15a at the outermost periphery of the P + -type silicon region 15 is the anode electrode 13.
It is placed in a position where it does not touch. However, the outermost P
When the reverse voltage is applied, the + -type silicon region 15a receives another P
A depletion layer 30 integrated with the + type silicon region 15 is formed. Therefore, not formed the P + silicon region 15, the periphery of the contact area between the anode electrode 13 of the N-type silicon region 12 also, as shown in FIG. 3, it is formed from the outermost P + form silicon regions 15a It is covered by the depletion layer 30. Thereby, the leakage current at the end of the anode electrode 13 when the reverse breakdown voltage is applied is also effectively blocked without providing a guard ring or the like.

【0027】さらに、N形シリコン領域12のアノード
電極13との接触領域の周縁部にP 形シリコン領域1
5は存在せず、アノード電極13は、周縁部でN形シリ
コン領域12と直接接触する。これにより、周縁部にお
いてもショットキ接合が形成され、順方向電圧印加時に
は、小電流又は中電流通電時においても周縁部は通電可
能となり、高い電流容量が得られる。
Further, the anode of the N-type silicon region 12
P on the periphery of the contact area with the electrode 13 +Silicon region 1
5 does not exist, and the anode electrode 13 is N-type
Direct contact with the con region 12. As a result,
Schottky junction is formed even when the forward voltage is applied.
Is capable of energizing the peripheral portion even when a small current or medium current is applied.
And a high current capacity can be obtained.

【0028】シリコン基板10の下面にはカソード電極
14が設けられ、N形シリコン層11と低抵抗性接触
している。カソード電極14は、例えば、ニッケルから
構成される。ここで、N形シリコン層11及びN形シ
リコン領域12は、ダイオードのカソード領域として機
能する。
A cathode electrode 14 is provided on the lower surface of the silicon substrate 10 and is in low resistance contact with the N + type silicon layer 11. The cathode electrode 14 is made of nickel, for example. Here, the N + type silicon layer 11 and the N type silicon region 12 function as the cathode region of the diode.

【0029】以上説明したように、本実施の形態の半導
体素子においては、P形シリコン領域15は、アノー
ド電極13と接触するN形シリコン領域12の内周側に
形成されるとともに、アノード電極13に接触しない位
置に、その最外周のP形シリコン領域15aが配置さ
れて形成される。また、隣接するP形シリコン領域1
5の間隔は、逆方向降伏電圧印加時に、最外周のP
シリコン領域15aを含むP形シリコン領域15の形
成するPN接合から広がる空乏層30が互いに連続する
構成となっている。
As described above, in the semiconductor device of the present embodiment, the P + -type silicon region 15 is formed on the inner peripheral side of the N-type silicon region 12 which is in contact with the anode electrode 13 and the anode electrode is formed. An outermost P + -type silicon region 15a is arranged and formed at a position where it does not contact 13. In addition, the adjacent P + type silicon region 1
The interval of 5 is such that, when a reverse breakdown voltage is applied, the depletion layers 30 extending from the PN junction formed by the P + -type silicon region 15 including the outermost peripheral P + -type silicon region 15a are continuous with each other.

【0030】このため、N形シリコン領域12のアノー
ド電極13との接触領域の周縁部にガードリング等を設
けることなく、逆電圧印加時の低漏れ電流及び高サージ
耐量が得られる。従って、信頼性の高い半導体素子1が
得られる。さらに、アノード電極13の外周縁はN形シ
リコン領域12と接触し、順方向電流が支配的に流れる
ショットキ接合が接触領域の周縁部においても形成され
ることから、高い電流容量が得られる。
Therefore, a low leakage current and a high surge withstanding voltage when a reverse voltage is applied can be obtained without providing a guard ring or the like on the peripheral portion of the contact region of the N-type silicon region 12 with the anode electrode 13. Therefore, the highly reliable semiconductor element 1 can be obtained. Further, the outer peripheral edge of the anode electrode 13 is in contact with the N-type silicon region 12, and the Schottky junction in which the forward current mainly flows is formed also in the peripheral portion of the contact region, so that a high current capacity can be obtained.

【0031】もちろん、上記構成の半導体素子1は、シ
ョットキ障壁の整流部分とPN接合の整流部分とを隣接
して配置した素子構造を採用しているので、ショットキ
ダイオードとPN接合ダイオードの双方の利点である、
低い順方向電圧降下、及び、高い逆方向耐圧が得られ
る。
Of course, the semiconductor device 1 having the above-mentioned structure employs an element structure in which the rectifying portion of the Schottky barrier and the rectifying portion of the PN junction are arranged adjacent to each other, so that the advantages of both the Schottky diode and the PN junction diode are obtained. Is,
A low forward voltage drop and a high reverse breakdown voltage can be obtained.

【0032】本発明は、上記実施の形態に限られず、種
々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能
な上記実施の形態の変形態様について、説明する。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications and applications are possible. Hereinafter, modifications of the above-described embodiment applicable to the present invention will be described.

【0033】上記実施の形態では、N形シリコン領域1
2とショットキ接合を形成するアノード電極13は、パ
ラジウムから構成されるものとしたが、これに限らず、
クロム、チタン、モリブデン、タングステン、アルミニ
ウム等、ショットキ金属として機能するものであれば、
いかなる金属も可能である。
In the above embodiment, the N-type silicon region 1 is used.
Although the anode electrode 13 forming the Schottky junction with 2 is made of palladium, the invention is not limited to this.
If it functions as a Schottky metal such as chromium, titanium, molybdenum, tungsten, aluminum,
Any metal is possible.

【0034】上記実施の形態では、P形シリコン領域
15をN形シリコン領域12に島状に点在させる構造と
した。しかし、P形シリコン領域15をN形シリコン
領域12にストライプ状に形成した構成も可能である。
また、逆に、N形シリコン領域12が島状に露出する構
成も可能である。さらにまた、P形シリコン領域15
の平面形状を、方形ではなく、円形、多角形等としても
よい。
In the above embodiment, the P + type silicon regions 15 are scattered in the N type silicon regions 12 in an island shape. However, a configuration in which the P + -type silicon region 15 is formed in a stripe shape on the N-type silicon region 12 is also possible.
On the contrary, a configuration in which the N-type silicon region 12 is exposed in an island shape is also possible. Furthermore, the P + type silicon region 15
The plane shape of 2 may be a circle, a polygon, or the like instead of a square.

【0035】上記実施の形態では、最外周のP形シリ
コン領域15aは、他のP形シリコン領域15と同一
の不純物拡散工程で形成し、実質的に同一の不純物濃
度、拡散深さとした。しかし、最外周のP形シリコン
領域15aを別の工程で形成し、例えば、内周側のもの
よりも不純物濃度を高く、浅く形成するようにしてもよ
い。また、P形シリコン領域15の間隔についても、
最外周のP形シリコン領域15aと、より内側のもの
との間隔を変化させてもよい。さらにまた、最外周のP
形シリコン領域15aと内周側のP形シリコン領域
15の形状を変化させてもよい。このとき、例えば、図
4に示すように、最外周のP形シリコン領域15aを
リング状に構成し、内周側のP形シリコン領域15を
島状、リング状、又は、ストライプ状としてもよい。
In the above embodiment, the outermost P + type silicon region 15a is formed in the same impurity diffusion step as the other P + type silicon regions 15 and has substantially the same impurity concentration and diffusion depth. . However, the P + -type silicon region 15a at the outermost periphery may be formed in a separate process, for example, the impurity concentration may be higher and shallower than that at the inner periphery side. Also, regarding the distance between the P + type silicon regions 15,
The distance between the outermost P + -type silicon region 15a and the innermost one may be changed. Furthermore, the outermost P
The shapes of the + type silicon region 15a and the P + type silicon region 15 on the inner peripheral side may be changed. At this time, for example, as shown in FIG. 4, the outermost P + -type silicon region 15a is formed in a ring shape, and the inner peripheral P + -type silicon region 15 is formed in an island shape, a ring shape, or a stripe shape. Good.

【0036】上記実施の形態では、N形シリコン領域1
2のアノード電極13との接触領域の周縁部に、P
シリコン領域15は形成せず、従って、周縁部において
アノード電極13はP形シリコン領域15と完全に交
わらない構成とした。しかし、図5に示すように、最外
周のP形シリコン領域15aと隣接する内側のP
シリコン領域15がアノード電極13と一部接触する構
成であってもよい。
In the above embodiment, the N-type silicon region 1 is used.
The P + -type silicon region 15 was not formed in the peripheral portion of the contact region 2 with the anode electrode 13, so that the anode electrode 13 was not completely intersected with the P + -type silicon region 15 in the peripheral portion. However, as shown in FIG. 5, the innermost P + -type silicon region 15 adjacent to the outermost P + -type silicon region 15 a may partially contact the anode electrode 13.

【0037】上記実施の形態では、N形シリコン層12
上にP形の拡散領域を形成する構成とした。しかし、こ
れに限らず、P形シリコン層上にN形の拡散領域を形成
する構成であってもよい。
In the above embodiment, the N-type silicon layer 12 is used.
The P-type diffusion region is formed on the top. However, the configuration is not limited to this, and the N-type diffusion region may be formed on the P-type silicon layer.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信頼性の高い半導体素子が提供される。
As described above, according to the present invention,
A highly reliable semiconductor device is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかる半導体素子の断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態にかかる半導体素子の平面
図である。
FIG. 2 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】逆方向電圧印加時の半導体素子の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device when a reverse voltage is applied.

【図4】他の実施の形態の半導体素子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor device of another embodiment.

【図5】他の実施の形態の半導体素子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor device according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体素子 10 シリコン基板 11 N形シリコン層 12 N形シリコン領域 13 アノード電極 14 カソード電極 15、15a P形シリコン領域 16 絶縁膜 16a 開口 30 空乏層1 semiconductor element 10 silicon substrate 11 N + type silicon layer 12 N type silicon region 13 anode electrode 14 cathode electrodes 15, 15a P + type silicon region 16 insulating film 16a opening 30 depletion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/47 H01L 29/861 H01L 29/872 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/47 H01L 29/861 H01L 29/872

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】 (57) [Claims] 【請求項1】 第1導電形の半導体基体と、 前記半導体基体の表面領域に形成され、前記半導体基体
と不純物濃度の異なる第1導電形の第1半導体領域と、 前記第1半導体領域上に設けられ、前記第1半導体領域
とショットキ接合を形成する金属層と、 前記第1半導体領域の表面領域に、前記金属層と接触す
るように形成され、前記第1半導体領域とPN接合を形
成する第2導電形の第2半導体領域と、 前記第1半導体領域の前記金属層と接触する領域の周縁
の、前記金属層と接触しない表面領域に、前記第2半導
体領域を包囲するように形成され、前記第1半導体領域
とPN接合を形成する第2導電形の第3半導体領域と、
を備え、 前記第1半導体領域と、前記第2半導体領域及び前記第
3半導体領域と、が形成するPN接合は、逆方向電圧の
印加時に、一体化した空乏層を形成し、 前記金属層と前記第1半導体領域との接触面の外周縁
に、環状にショット障壁が形成される、ことを特徴とす
る半導体素子。
And 1. A first conductivity type semiconductor substrate, wherein formed on the surface region of the semiconductor substrate, said semiconductor substrate and an impurity concentration different first semiconductor region of a first conductivity type, said first semiconductor region A metal layer provided to form a Schottky junction with the first semiconductor region; and a surface region of the first semiconductor region formed in contact with the metal layer to form a PN junction with the first semiconductor region. A second semiconductor region of the second conductivity type and a peripheral region of a region of the first semiconductor region that contacts the metal layer are formed so as to surround the second semiconductor region in a surface region that does not contact the metal layer. A third semiconductor region of a second conductivity type forming a PN junction with the first semiconductor region,
A PN junction formed by the first semiconductor region and the second semiconductor region and the third semiconductor region forms an integrated depletion layer when a reverse voltage is applied, and A semiconductor device, wherein a shot barrier is formed in a ring shape on an outer peripheral edge of a contact surface with the first semiconductor region.
【請求項2】前記第3半導体領域は、島状に複数等間隔
に露出するように形成される、ことを特徴とする請求項
1に記載の半導体素子。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor regions are formed so as to be exposed in a plurality of islands at equal intervals.
【請求項3】第1導電形の半導体基体と、 前記半導体基体の表面領域に形成され、前記半導体基体
と不純物濃度の異なる第1導電形の第1半導体領域と、 前記第1半導体領域上に設けられ、前記第1半導体領域
とショットキ接合を形成する金属層と、 前記第1半導体領域の表面領域に、前記金属層と接触す
るように形成され、前記第1半導体領域とPN接合を形
成する第2導電形の第2半導体領域と、 前記第1半導体領域の前記金属層と接触する領域の周縁
の、前記金属層と接触しない表面領域に、前記第2半導
体領域を包囲するように形成され、前記第1半導体領域
とPN接合を形成する第2導電形の第3半導体領域と、
を備え、 前記第1半導体領域と、前記第2半導体領域及び前記第
3半導体領域と、が形成するPN接合は、逆方向電圧の
印加時に、一体化した空乏層を形成し、 前記第3半導体領域は、島状に複数等間隔に露出するよ
うに形成される、ことを特徴とする半導体素子。
3. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a first semiconductor region of a first conductivity type formed in a surface region of the semiconductor substrate and having an impurity concentration different from that of the semiconductor substrate, and on the first semiconductor region. A metal layer provided to form a Schottky junction with the first semiconductor region; and a surface region of the first semiconductor region formed in contact with the metal layer to form a PN junction with the first semiconductor region. A second semiconductor region of the second conductivity type and a peripheral region of a region of the first semiconductor region that contacts the metal layer are formed so as to surround the second semiconductor region in a surface region that does not contact the metal layer. A third semiconductor region of a second conductivity type forming a PN junction with the first semiconductor region,
A PN junction formed by the first semiconductor region and the second semiconductor region and the third semiconductor region forms an integrated depletion layer when a reverse voltage is applied, The semiconductor element is characterized in that the regions are formed so as to be exposed in a plurality of islands at equal intervals.
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JP5269015B2 (en) * 2010-09-08 2013-08-21 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
CN102263139A (en) * 2011-05-24 2011-11-30 哈尔滨工程大学 Improved hybrid rectifying diode structure
CN102222701A (en) * 2011-06-23 2011-10-19 哈尔滨工程大学 Schottky device with groove structure
JP6347999B2 (en) * 2014-06-25 2018-06-27 シナプティクス・ジャパン合同会社 Junction barrier Schottky diode and manufacturing method thereof
DE102015111479B4 (en) 2015-07-15 2020-09-24 Infineon Technologies Austria Ag SEMI-CONDUCTOR DEVICE WITH A CLAMPING STRUCTURE
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