JP3653969B2 - ショットキバリアダイオードの製造方法 - Google Patents
ショットキバリアダイオードの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3653969B2 JP3653969B2 JP1668098A JP1668098A JP3653969B2 JP 3653969 B2 JP3653969 B2 JP 3653969B2 JP 1668098 A JP1668098 A JP 1668098A JP 1668098 A JP1668098 A JP 1668098A JP 3653969 B2 JP3653969 B2 JP 3653969B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- high concentration
- concentration region
- barrier diode
- schottky barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆方向電流IRを増大させることなく、順方向電圧VFを低くすることができるショットキバリアダイオードの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は一般的なショットキバリアダイオードのチップ断面図である。N++型のシリコン基板1上にN型のエピタキシャル層2が形成され、このエピタキシャル層2表面には環状にP型のガードリング層4が設けられている。エピタキシャル層2上には環状の酸化膜5が形成され、ガードリング層4の内側にできた開口部(図示せず)にショットキメタルであるチタン6がエピタキシャル層2と接合するように形成されている。なお、7はニッケル、8はアルミニウムからなる電極である。
【0003】
ショットキバリアダイオードは金属と半導体とを面接触させて整流作用をもたせたダイオードであり、PN接合のダイオードと比べると、スイッチング速度が速い、順方向電圧VFが低いなどの利点がある反面、逆方向電流IRが一般的に大きい、耐圧が低いなどの欠点がある。
【0004】
近年、消費電力の削減のため、順方向電圧VFをさらに低くしたショットキバリアダイオードが要望されている。
【0005】
ショットキバリアダイオードの順方向電圧VFを低くするには、例えばショットキメタル−半導体界面のバリアハイトΦBが低くなるようなメタル材料を選択するといった手段や、エピタキシャル層を薄型化したり、エピタキシャル層の不純物濃度を大きくするなどしてエピタキシャル層の抵抗値を下げるといった手段により行うことができる。
【0006】
ところが、上記のような手段では順方向電圧VFを低くできる反面、逆方向電流IRが大きくなってしまうという不都合が起こる。このため、逆方向電流IRが大きくなることなく順方向電圧VFを低くすることができる理想的なショットキバリアダイオードの開発が強く望まれている。
【0007】
これを実現するショトキバリアダイオードが、例えば特開平8−64845号公報に開示されている。すなわち図5に示すように、N++型のシリコン基板1上に形成されたN型のエピタキシャル層2内に、このエピタキシャル層2よりも大きな不純物濃度を有するN+型の高濃度領域3が埋め込まれている。比抵抗の低い高濃度領域3を設けることにより、ショットキ接合部の直下のみシリーズ抵抗を下げることができ、順方向電圧VFを低くすることができる。ただし、高濃度領域3はエピタキシャル層2の表面にまで達していないため、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は、初期のままで維持できるため、逆方向電流IRが大きくなることがない。なお、高濃度領域3はエピタキシャル層2の表面から不純物をイオン注入することにより形成している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エピタキシャル層の表面からイオン注入によりエピタキシャル層の内部に高濃度領域を形成するには非常に大きな出力が必要となる。このため、高濃度領域を形成する際にエピタキシャル層の表面に結晶欠陥が生じ、ショットキ接合面に単結晶でない部分ができる。この部分のショットキ接合がくずれ、そこからリーク電流が発生し、結果的にショットキ接合面の逆方向電流IRが大きくなってしまう。
【0009】
また、「電子材料 1985年8月P121〜128 高耐圧ショットキバリアダイオード」に記載があるように、エピタキシャル層表面にできた結晶欠陥が原因となり、エピタキシャル層中およびエピタキシャル層と酸化膜界面に再結合センターが発生し、逆方向電流IRが理論値より高い値を示すことがある。
【0010】
本発明は上記問題点を解決するためのものであり、逆方向電流IRを増大させることなく順方向電圧VFを低くすることができるショットキバリアダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、半導体基板の表面に第1のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第1のエピタキシャル層内に前記半導体基板と同じ導電型を有し、かつ前記エピタキシャル層よりも大きな不純物濃度を有する高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含むエピタキシャル層の表面に第2のエピタキシャル層を形成する工程を含むショットキバリアダイオードの製造方法である。高濃度領域は、第1のエピタキシャル層表面の中央部に前記半導体基板と同じ導電型を有する不純物を蒸着または塗布した後、第1のエピタキシャル層表面から第1のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深さまで拡散すればよい。
【0012】
ショットキ接合面の直下のエピタキシャル層に比抵抗が小さい高濃度領域を設けることにより、シリーズ抵抗が下がり、この結果、順方向電圧VFを低くすることができる。
【0013】
また、高濃度領域は第2のエピタキシャル層で覆われ、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は、初期のままで維持できるため、逆方向電流IRが大きくなることがない。
【0014】
高濃度領域は拡散により形成するため、エピタキシャル層表面に結晶欠陥が生じることがなく良好なショットキ接合を保つことができ、逆方向電流IRが増大することがない。
【0015】
高濃度領域の形成は、第1のエピタキシャル層の表面に不純物を蒸着または塗布し、第1のエピタキシャル層表面から第1のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深さまで拡散する。この方法によれば、不純物の濃度を大きくすることにより、第1のエピタキシャル層表面から第1のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深い部分でも高濃度領域を容易に形成することができると同時に、半導体基板を越える深さでも不純物濃度を高濃度に保つことができる。
【0016】
また、高濃度領域を形成した後、この上に第2のエピタキシャル層を形成して高濃度領域を埋め込むため、高濃度領域と第2のエピタキシャル層表面との距離を容易に制御することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるショットキバリアダイオードのチップ断面図である。N++型のシリコン基板1上にはN型の第1のエピタキシャル層2aが形成され、第1のエピタキシャル層2a内にはN+型の高濃度領域3が設けられている。高濃度領域3は、第1のエピタキシャル層2a表面から第1のエピタキシャル層2aとシリコン基板1との界面を超える深さまで拡散されている。高濃度領域3を含む第1のエピタキシャル層2a上にはN型の第2のエピタキシャル層2bが形成され、高濃度領域3がショットキ接合面に露出しないように形成されている。第2のエピタキシャル層2b表面から第1のエピタキシャル層2aにかけて環状にP型のガードリング層4が形成されている。第2のエピタキシャル層2b表面には環状の酸化膜5が形成され、その開口部(図示せず)には第2のエピタキシャル層2bと接合するようにチタンからなるショットキメタル6が形成されている。
【0018】
本実施の形態では、シリコン基板1は不純物濃度が3〜4×1019cm-3、比抵抗が3mΩcm(好適範囲は1〜4mΩcm)、第1および第2のエピタキシャル層2a、2bは不純物濃度が5×1019cm-3で比抵抗が2Ωcmとなるように設定した。高濃度領域3の不純物濃度は、第1のエピタキシャル層2aの不純物濃度よりも大きく、かつ第2のエピタキシャル層2bが単結晶として形成できる濃度範囲とすればよく、例えば1×1019cm-3と設定した。
【0019】
このように、第1のエピタキシャル層内に高濃度領域を形成したため、ショットキ接合部直下のエピタキシャル層のシリーズ抵抗が下がり、エピタキシャル層の厚さを薄くしたり、エピタキシャル層全体の比抵抗を下げることなく順方向電圧VFを低くすることができる。高濃度領域は第2のエピタキシャル層で覆われ、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は高いままで保たれるため、逆方向電流IRが増大することがない。
【0020】
次にこのショットキバリアダイオードの製造方法について図2(a)〜(e)を参照しながら説明する。
【0021】
まず、砒素をドーピングしたN++型のシリコン基板1を用意した。そしてこのシリコン基板1の全面に第1のエピタキシャル層2aを4μm形成した。図2(a)にこの状態を示す。
【0022】
次に第1のエピタキシャル層2aの中央部に420〜480μm角の開口部(図示せず)を残して酸化膜5を形成し、開口部にN型不純物であるリン9を蒸着した。N型不純物にはアンチモン、砒素を用いてもよい。また、これらN型不純物を塗布してもよい。これを示したのが図2(b)である。
【0023】
次にリン9をシリコン基板1に到達する深さまで拡散し、第1のエピタキシャル層2a内に高濃度領域3を形成した。高濃度領域は、この上にエピタキシャル層が単結晶として成長できる表面濃度とする必要があり、1×1020cm-3以下であることが望ましい。この状態を図2(c)に示す。
【0024】
次いで、高濃度領域3を含む第1のエピタキシャル層2a上に第2のエピタキシャル層2bを2μm形成し、高濃度領域3を内部に埋め込んだ。この状態を図2(d)に示す。
【0025】
次いで、第2のエピタキシャル層2bの表面からP型不純物であるボロンを拡散して、環状のガードリング層4を形成した。この後、CVD、コンタクト窓エッチを行いチタンからなるショットキメタル6、ニッケル7、アルミニウム8の電極を順に形成し、ショットキバリアダイオードを完成した。この状態を図2(e)に示す。
【0026】
図3(a)は本発明によるショットキバリアダイオードの濃度プロファイル、(b)はイオン注入により高濃度領域を形成したショットキバリアダイオードの濃度プロファイルである。本発明によるショットキバリアダイオードは、高濃度領域の不純物濃度が第1のエピタキシャル層から急激に大きくなり、シリコン基板に近づくに従っても、ほぼ同じ不純物濃度を保っているため、比抵抗を低く保つことができるのに対し、イオン注入による高濃度領域の形成では、シリコン基板に近づくに従って濃度が小さくなり、この部分の比抵抗が大きくなっているのがわかる。この結果、本発明によるショットキバリアダイオードにおいては、順方向電圧VFを効果的に下げることができる。
【0027】
本実施の形態では、N型シリコン基板を用いて説明したが、P型基板を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エピタキシャル層の表面に欠陥が生じることがなく高濃度領域が形成できるため、ショットキバリアダイオードの逆方向電流IRを増加させることなく順方向電圧VFを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のショットキバリアダイオードを示す断面図
【図2】本発明のショットキバリアダイオードの製造方法を説明する図
【図3】(a)本発明によるショットキバリアダイオードの濃度プロファイルを表す図(b)イオン注入により高濃度領域を形成したショットキバリアダイオードの濃度プロファイルを表す図
【図4】従来のショットキバリアダイオードを示す断面図
【図5】特開平8−64845号公報に開示されたショットキバリアダイオードを示す断面図
【符号の説明】
1 シリコン基板
2 エピタキシャル層
2a 第1のエピタキシャル層
2b 第2のエピタキシャル層
3 高濃度領域
4 ガードリング層
5 酸化膜
6 ショットキメタル(チタン)
7 電極(ニッケル)
8 電極(アルミニウム)
9 リン
Claims (3)
- 半導体基板上に第1のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第1のエピタキシャル層表面の中央部に前記第1のエピタキシャル層と同じ導電型を有する不純物を蒸着または塗布する工程と、前記不純物を拡散し、前記第1のエピタキシャル層内に前記エピタキシャル層よりも大きな不純物濃度を有する高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含む前記第1のエピタキシャル層上に第2のエピタキシャル層を形成する工程を含むことを特徴とするショットキバリアダイオードの製造方法。
- 前記不純物の拡散は、前記第1のエピタキシャル層表面から前記第1のエピタキシャル層と前記半導体基板との界面を超える深さまで行う請求項1記載のショットキバリアダイオードの製造方法。
- N++型のシリコン基板上にN型の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第1のエピタキシャル層表面の中央部にN型不純物を蒸着または塗布する工程と、前記N型不純物を拡散し、前記第1のエピタキシャル層内にN+型の高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含む前記第1のエピタキシャル層上にN型の第2のエピタキシャル層を形成する工程を含む請求項1記載のショットキバリアダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1668098A JP3653969B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ショットキバリアダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1668098A JP3653969B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ショットキバリアダイオードの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11214711A JPH11214711A (ja) | 1999-08-06 |
JP3653969B2 true JP3653969B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=11923039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1668098A Expired - Fee Related JP3653969B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ショットキバリアダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3653969B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130049919A (ko) | 2011-11-07 | 2013-05-15 | 현대자동차주식회사 | 실리콘카바이드 쇼트키 배리어 다이오드 소자 및 이의 제조 방법 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP1668098A patent/JP3653969B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11214711A (ja) | 1999-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6221688B1 (en) | Diode and method for manufacturing the same | |
US7397102B2 (en) | Junction barrier schottky with low forward drop and improved reverse block voltage | |
US7259440B2 (en) | Fast switching diode with low leakage current | |
US20040061195A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR19990063990A (ko) | 부분적으로 깊게 확산된 에미터가 있는 자가조정식(salde) 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
US11335822B2 (en) | Multijunction solar cell having patterned emitter and method of making the solar cell | |
US6710419B2 (en) | Method of manufacturing a schottky device | |
JPH1197716A (ja) | Mosコントロールダイオード及びその製造方法 | |
JP2020127055A (ja) | ダイオード | |
JP4003277B2 (ja) | ショットキバリアダイオードの製造方法 | |
JP3653969B2 (ja) | ショットキバリアダイオードの製造方法 | |
JP4636685B2 (ja) | ダイオードの製造方法 | |
KR20100122281A (ko) | 쇼트키 배리어 다이오드 및 그 제조 방법 | |
JP2000294805A (ja) | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 | |
JPH0864845A (ja) | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 | |
JP2010199447A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
JPH1197717A (ja) | ショットキバリアダイオードの製造方法 | |
JP3620344B2 (ja) | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 | |
KR100317604B1 (ko) | 쇼트키 베리어 다이오드 및 그 제조방법 | |
JPH09205217A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP3625380B2 (ja) | ショットキーバリア半導体装置およびその製法 | |
JP2003037274A (ja) | ツェナーダイオードおよびその製造方法 | |
JPH10125937A (ja) | ショットキーバリア半導体装置 | |
JP2010199165A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
JPH10117000A (ja) | ショットキーバリア半導体装置およびその製法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041116 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20041124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20050112 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20050221 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080311 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100311 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110311 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110311 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |