JP5560114B2 - Schottky barrier diode and manufacturing method thereof - Google Patents
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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するものである。 The present invention relates to a Schottky barrier diode and a method for manufacturing the same.
従来、半導体と金属とを接合することにより、この界面に生じるショットキー障壁を利用したショットキーバリアダイオード(SBD)が知られている(例えば、特許文献1等参照)。
このSBDは、順方向に所定の電圧を印加した場合に、電圧降下が小さく、かつ、逆方向に所定の電圧を印加した場合に、漏れ電流が小さいことが好ましいとされている。
Conventionally, a Schottky barrier diode (SBD) using a Schottky barrier generated at this interface by bonding a semiconductor and a metal is known (see, for example, Patent Document 1).
This SBD preferably has a small voltage drop when a predetermined voltage is applied in the forward direction and a small leakage current when a predetermined voltage is applied in the reverse direction.
図7は、従来のトレンチ構造型のショットキーバリアダイオード(SBD)1を示す断面図であり、シリコン基板(半導体基板)2の表面(一主面)2aにトレンチ3が形成され、このトレンチ3の内面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜4が形成され、このトレンチ3内には多結晶シリコンからなる導電体5が埋め込まれ、これらシリコン基板2の表面2a、絶縁膜4の最上面4a及び導電体5の上面5aは面一とされ、これらシリコン基板2、絶縁膜4及び導電体5を覆うようにバリア金属層6及び電極金属層7が積層されている。
このSBD1は、シリコン基板2の表面2aにトレンチ3を形成し、このトレンチ3の内面に絶縁膜4を形成し、この絶縁膜4により囲まれたトレンチ3内に多結晶シリコンからなる導電体5を埋め込み、これらシリコン基板2、絶縁膜4及び導電体5を覆うようにバリア金属層6及び電極金属層7を積層することにより作製することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional trench structure type Schottky barrier diode (SBD) 1. A
This SBD 1 has a
ところで、従来のSBD1は、電極金属層7からの引っ張り応力等の応力に対して非常に敏感である。例えば、バリア金属層6の褶曲部分、すなわちバリア金属層6のうち絶縁膜4上の領域や導電体5の周縁部上の領域に電極金属層7から応力が作用した場合、この応力がバリア金属層6の一部の箇所に局部的に集中し、その結果、逆方向電流(IR)が増加し、最悪の場合、シリコン基板2にクラックが生じる虞があるという問題点があった。
By the way, the conventional SBD 1 is very sensitive to stress such as tensile stress from the
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、バリア金属層に電極金属層からの引っ張り応力等の応力が作用した場合においても、この応力を分散させることによりバリア金属層に局部的に集中するのを緩和することができ、したがって、逆方向電流(IR)を小さ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を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a stress such as a tensile stress from the electrode metal layer acts on the barrier metal layer, the barrier metal layer is dispersed by dispersing the stress. It is an object of the present invention to provide a Schottky barrier diode and a method for manufacturing the same, which can alleviate local concentration in the semiconductor device and, therefore, can reduce a reverse current (IR).
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、半導体基板の一主面にトレンチが形成され、該トレンチの内面に絶縁膜が形成されるとともに前記トレンチ内に導電体が埋め込まれ、該導電体上にバリア金属層及び電極金属層が積層されたショットキーバリアダイオードにおいて、前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に、前記バリア金属層の厚み方向に延在する緩衝層を備えた構成とすれば、この緩衝層により、電極金属層に発生する引っ張り応力等の応力が分散され、よって、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのが緩和され、その結果、逆方向電流(IR)が抑制されて小さくなることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor has formed a trench on one main surface of a semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, and a conductor is formed in the trench. In a Schottky barrier diode in which a barrier metal layer and an electrode metal layer are laminated on the conductor, a part of the barrier metal layer on the conductor, on the vicinity of the peripheral edge of the conductor If the buffer layer extending in the thickness direction of the barrier metal layer is provided in any one or more of the above region and the region on the insulating film, this buffer layer allows the electrode metal layer to be formed. It has been found that stresses such as tensile stress that are generated are dispersed, so that the local concentration of the stress on the barrier metal layer is alleviated, and as a result, the reverse current (IR) is suppressed and reduced. Invention This has led to the formation.
すなわち、本発明の請求項1記載のショットキーバリアダイオードは、半導体基板の一主面にトレンチが形成され、該トレンチの内面に絶縁膜が形成されるとともに前記トレンチ内に導電体が埋め込まれ、該導電体上にバリア金属層及び電極金属層が積層されたショットキーバリアダイオードにおいて、前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に、前記バリア金属層の厚み方向に延在する空気層である緩衝層を備えてなることを特徴とする。 That is, in the Schottky barrier diode according to claim 1 of the present invention, a trench is formed on one main surface of a semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, and a conductor is embedded in the trench, In a Schottky barrier diode in which a barrier metal layer and an electrode metal layer are laminated on the conductor, a part of the barrier metal layer on the conductor, a region on the periphery of the conductor, A buffer layer which is an air layer extending in the thickness direction of the barrier metal layer is provided in any one or more of the regions on the insulating film.
このショットキーバリアダイオードでは、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に、バリア金属層の厚み方向に延在する緩衝層を備えたことにより、電極金属層に発生する引っ張り応力等の応力がバリア金属層に作用した場合に、この緩衝層が電極金属層から発生する応力を分散させ、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和する。これにより、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加が抑制される。 In this Schottky barrier diode, a barrier metal layer is formed in one or more regions of a part of a barrier metal layer on a conductor, a region in the vicinity of a peripheral portion of the conductor, and a region on an insulating film. By providing a buffer layer extending in the thickness direction, when the stress such as tensile stress generated in the electrode metal layer acts on the barrier metal layer, the buffer layer disperses the stress generated from the electrode metal layer. , To relieve the concentration of this stress locally on the barrier metal layer. Thereby, an increase in reverse current (IR) due to the concentration of stress on the barrier metal layer is suppressed.
このショットキーバリアダイオードでは、緩衝層を電極金属層からの引っ張り応力等の応力が伝搬し難い空気層とすることにより、この空気層が、電極金属層から発生する応力がバリア金属層に伝搬するのを阻止し、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを防止する。これにより、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加がさらに抑制される。 In this Schottky barrier diode, by stress stress such tensile buffer layer from the electrode metal layer and propagates hardly air layer, the air layer, stress generated from the electrode metal layer is propagated to the barrier metal layer To prevent this stress from being concentrated locally on the barrier metal layer. This further suppresses an increase in reverse current (IR) due to stress concentration on the barrier metal layer.
請求項2に記載のショットキーバリアダイオードは、請求項1に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、前記バリア金属層のうち前記絶縁膜上の領域が選択除去され、当該領域に前記緩衝層が設けられていることを特徴とする。
このショットキーバリアダイオードでは、バリア金属層のうち電極金属層に発生する引っ張り応力等の応力が最も集中し易い領域である絶縁膜上の領域に緩衝層を設けたことにより、この緩衝層が電極金属層に発生する応力がバリア金属層に伝搬するのを阻止し、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを防止する。これにより、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加がさらに抑制される。
The Schottky barrier diode according to
In this Schottky barrier diode, a buffer layer is provided in a region on the insulating film, which is a region where stress such as tensile stress generated in the electrode metal layer of the barrier metal layer is most easily concentrated. The stress generated in the metal layer is prevented from propagating to the barrier metal layer, and this stress is prevented from being concentrated locally on the barrier metal layer. This further suppresses an increase in reverse current (IR) due to stress concentration on the barrier metal layer.
請求項3に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法は、半導体基板の一主面にトレンチを形成し、該トレンチの内面に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜が形成されたトレンチ内に導電体を埋め込み、該導電体上にバリア金属層及び電極金属層を積層するショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記導電体の埋め込み深さを、前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に形成すべき空気層である緩衝層の形状に合わせて設定し、該設定された深さを有する前記導電体上にバリア金属層を形成すると同時に該バリア金属層内に前記緩衝層を形成することを特徴とする。
4. The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to
このショットキーバリアダイオードの製造方法では、導電体層の埋め込み深さを、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に形成すべき緩衝層の形状に合わせて設定し、該設定された深さを有する導電体層上にバリア金属層を形成すると同時に該バリア金属層内に緩衝層を形成する。これにより、バリア金属層内に、電極金属層に発生する応力を分散させることで該応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和する緩衝層が形成される。以上により、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加が抑制される。 In this Schottky barrier diode manufacturing method, the buried depth of the conductor layer is set such that a part of the barrier metal layer is a region on the conductor, a region near the peripheral edge of the conductor, and a region on the insulating film. It is set according to the shape of the buffer layer to be formed in any one or more regions, and a barrier metal layer is formed on the conductor layer having the set depth, and at the same time, the buffer layer is formed in the barrier metal layer. Form. As a result, a buffer layer is formed in the barrier metal layer to relieve stress concentrated on the barrier metal layer by dispersing the stress generated in the electrode metal layer. As described above, an increase in reverse current (IR) due to stress concentration on the barrier metal layer is suppressed.
請求項4に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法は、半導体基板の一主面にトレンチを形成し、該トレンチの内面に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜が形成されたトレンチ内に導電体を埋め込み、該導電体上にバリア金属層及び電極金属層を積層するショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域を選択除去し、該選択除去された領域に、前記バリア金属層の堆積速度とは異なる堆積速度にて金属を堆積させ、この堆積された金属層と残存する前記バリア金属層との間に空気層である緩衝層を形成することを特徴とする。 5. The method of manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 4 , wherein a trench is formed on one main surface of the semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, and a conductor is formed in the trench in which the insulating film is formed. In the method for manufacturing a Schottky barrier diode, in which a barrier metal layer and an electrode metal layer are stacked on the conductor, a part of the barrier metal layer on the conductor, in the vicinity of the peripheral edge of the conductor At least one of the upper region and the region on the insulating film is selectively removed, and a metal is deposited in the selectively removed region at a deposition rate different from the deposition rate of the barrier metal layer. A buffer layer that is an air layer is formed between the deposited metal layer and the remaining barrier metal layer.
このショットキーバリアダイオードの製造方法では、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域を選択除去し、該選択除去された領域に、バリア金属層の堆積速度とは異なる堆積速度にて金属を堆積させ、この堆積された金属層と残存するバリア金属層との間に緩衝層を形成する。これにより、バリア金属層内に、電極金属層に発生する応力を分散させることで該応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和する緩衝層が形成される。以上により、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加が抑制される。 In this Schottky barrier diode manufacturing method, one or more of a region on the conductor, a region near the periphery of the conductor, and a region on the insulating film are selected from the barrier metal layer. The metal is deposited at a deposition rate different from the deposition rate of the barrier metal layer in the selectively removed region, and a buffer layer is formed between the deposited metal layer and the remaining barrier metal layer. . As a result, a buffer layer is formed in the barrier metal layer to relieve stress concentrated on the barrier metal layer by dispersing the stress generated in the electrode metal layer. As described above, an increase in reverse current (IR) due to stress concentration on the barrier metal layer is suppressed.
本発明の請求項1記載のショットキーバリアダイオードによれば、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に、バリア金属層の厚み方向に延在する緩衝層を備えたので、この緩衝層が電極金属層から発生する応力を分散させ、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加を抑制することができる。 According to the Schottky barrier diode of the first aspect of the present invention, any one of a part of the barrier metal layer on the conductor, a region in the vicinity of the peripheral portion of the conductor, and a region on the insulating film. Since the buffer layer extending in the thickness direction of the barrier metal layer is provided in the region above the location, the buffer layer disperses the stress generated from the electrode metal layer, and this stress is concentrated locally on the barrier metal layer. Can be alleviated. Therefore, an increase in reverse current (IR) due to this stress concentration can be suppressed.
請求項1に記載のショットキーバリアダイオードによれば、緩衝層を、空気層としたので、この空気層により電極金属層から発生する引っ張り応力等の応力が伝搬するのを阻止することができ、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを防止することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)を効率的に抑制することができる。 According to the Schottky barrier diode of claim 1, since the buffer layer is an air layer , it is possible to prevent the propagation of stress such as tensile stress generated from the electrode metal layer by the air layer , This stress can be prevented from concentrating locally on the barrier metal layer. Therefore, the reverse current (IR) resulting from this stress concentration can be efficiently suppressed.
請求項2に記載のショットキーバリアダイオードによれば、バリア金属層のうち絶縁膜上の領域を選択除去し、当該領域に緩衝層を設けたので、この緩衝層により電極金属層から発生する応力がバリア金属層に伝搬するのを阻止し、この応力がバリア金属層に局部的に集中するのを防止することができる。したがって、バリア金属層への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加をさらに抑制することができる。
According to the Schottky barrier diode of
請求項3に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、導電体の埋め込み深さを、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に形成すべき空気層である緩衝層の形状に合わせて設定し、該設定された深さを有する導電体上にバリア金属層を形成すると同時に該バリア金属層内に緩衝層を形成するので、バリア金属層内に、電極金属層から発生する応力を分散させることで該応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和する緩衝層を容易かつ安価に形成することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)を抑制することができる。
According to the manufacturing method of the Schottky barrier diode according to
請求項4に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法によれば、バリア金属層のうち導電体上の一部の領域、導電体の周縁部近傍上の領域、絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域を選択除去し、該選択除去された領域に、バリア金属層の堆積速度とは異なる堆積速度にて金属を堆積させ、この堆積された金属層と残存するバリア金属層との間に空気層である緩衝層を形成するので、バリア金属層内に、電極金属層から発生する応力を分散させることで該応力がバリア金属層に局部的に集中するのを緩和する緩衝層を容易かつ安価に形成することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)を抑制することができる。 According to the method for manufacturing a Schottky barrier diode according to claim 4, any one of a part of the barrier metal layer on the conductor, a region near the periphery of the conductor, and a region on the insulating film. One or more regions are selectively removed, a metal is deposited on the selectively removed region at a deposition rate different from the deposition rate of the barrier metal layer, and the deposited metal layer and the remaining barrier metal layer Since a buffer layer that is an air layer is formed between them , a buffer layer that relaxes local concentration of the stress on the barrier metal layer by dispersing the stress generated from the electrode metal layer in the barrier metal layer. It can be formed easily and inexpensively. Therefore, the reverse current (IR) due to this stress concentration can be suppressed.
本発明のショットキーバリアダイオード及びその製造方法を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
A mode for carrying out the Schottky barrier diode and the manufacturing method thereof of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態のトレンチ構造型のショットキーバリアダイオード(SBD)を示す断面図であり、図1においては、図7と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
図1において、符号11はショットキーバリアダイオード(SBD)であり、シリコン基板(半導体基板)2の表面(一主面)2aに断面矩形状のトレンチ3が形成され、このトレンチ3の内面にはシリコン酸化膜からなる絶縁膜12が形成され、この絶縁膜12が形成されたトレンチ3内には多結晶シリコンからなる導電体13が埋め込まれている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing a trench structure type Schottky barrier diode (SBD) according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIG. It is.
In FIG. 1,
この導電体13の上面は、周縁部から中心部に向かって湾曲する凹面13aとなっており、また、絶縁膜12の最上面は、トレンチ3の側壁上面3aから導電体13の凹面13aに向かって傾斜する傾斜面12aとされている。
これにより、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間には、これらの高さの差に相当する段差が形成されている。
そして、このシリコン基板2の表面2a、絶縁膜12の傾斜面12a及び導電体13の凹面13aを覆うようにバリア金属層14が形成されている。このバリア金属層14は、例えば、Mo、Pt、Ti等の金属を主成分とした金属材料が用いられている。
The upper surface of the
As a result, a step corresponding to the difference in height is formed between the
A
このバリア金属層14のうち導電体13の凹面13aの周縁部近傍上の領域には、このバリア金属層14の厚み方向に延在する断面くさび型状の緩衝層15が形成され、この緩衝層15を含むバリア金属層14上には電極金属層16が積層されている。
In the
この緩衝層15は、電極金属層16に発生する引っ張り応力等の応力を緩和し、この応力がバリア金属層14に作用するのを防止することができるものであればよく、例えば、空気層、バリア金属層14より膨張係数が高いAl、Cu、Pd等の金属を主成分とした金属層、のいずれかが好適である。
特に、空気層は、電極金属層16に発生する応力を容易に遮断し、この応力がバリア金属層14に作用するのを防止することが容易である。
The
In particular, the air layer can easily block the stress generated in the
このように、電極金属層16に引っ張り応力等の応力が生じた場合においても、この応力を緩衝層15が緩和することにより、この応力がバリア金属層14に局部的に集中するのを防止することが可能である。よって、バリア金属層14への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加が効率的に抑制される。
Thus, even when a stress such as a tensile stress is generated in the
次に、SBD11の製造方法について、図2及び図3に基づき説明する。
まず、図2(a)に示すように、シリコン基板2の表面2aを熱酸化し、トレンチ形成用マスクとなるシリコン酸化膜21を形成する。
次いで、このシリコン酸化膜21上にレジスト22を塗布し、露光及び現像を行い、レジスト22のトレンチに対応する位置に開口22aを形成する。
次いで、開口22aが形成されたレジスト22をマスクとして、フッ酸を用いてシリコン酸化膜21を異方性エッチングし、このシリコン酸化膜21のトレンチに対応する位置に開口21aを形成する。
Next, the manufacturing method of SBD11 is demonstrated based on FIG.2 and FIG.3.
First, as shown in FIG. 2A, the
Next, a resist 22 is applied on the
Next, the
次いで、レジスト22を除去し、図2(b)に示すように、開口21aが形成されたシリコン酸化膜21をマスクとして、シリコン基板2の表面2aにアルゴンガスに酸素ガスを添加した混合ガスを用いた異方性エッチングを施し、シリコン基板2の表面2aに断面矩形状のトレンチ3を形成する。その後、フッ酸を用いてシリコン酸化膜21を除去する。
Next, the resist 22 is removed, and a mixed gas obtained by adding oxygen gas to argon gas is applied to the
次いで、図2(c)に示すように、トレンチ3の内面を含むシリコン基板2の表面2a全面を熱酸化し、シリコン基板2の表面2a及びトレンチ3内にシリコン酸化膜からなる絶縁膜23を形成する。
次いで、絶縁膜23上に、熱CVD法により多結晶シリコンからなる導電体を堆積させる。これにより、トレンチ3内を含む絶縁膜23全面に多結晶シリコンからなる導電体24が堆積されることとなる。
Next, as shown in FIG. 2C, the
Next, a conductor made of polycrystalline silicon is deposited on the insulating
次いで、図2(d)に示すように、プラズマを用いた異方性エッチングにより導電体24をエッチングし、トレンチ3内以外の部分、すなわちメサ部の絶縁膜23を露出させるとともに、トレンチ3内の導電体24の埋め込み深さを、導電体13の凹面13aの周縁部近傍上の領域に形成すべき緩衝層15の形状に合わせて調整する。
これにより、トレンチ3内の導電体24の埋め込み深さは、導電体13の凹面13aの周縁部近傍上の領域に形成すべき緩衝層15の形状に合わせて設定されることとなり、トレンチ3内に残った導電体24は導電体13となる。
Next, as shown in FIG. 2D, the
Thereby, the embedding depth of the
次いで、図3(a)に示すように、プラズマを用いた異方性エッチングにより絶縁膜23をエッチングする。これにより、トレンチ3内を除く部分、すなわちメサ部の絶縁膜23が除去され、トレンチ3内の絶縁膜23のみが残ることとなる。
次いで、フッ酸を用いた等方性エッチングによりトレンチ3内の絶縁膜23の最上面23aをエッチングする。
Next, as shown in FIG. 3A, the insulating
Next, the
このように、トレンチ3内の絶縁膜23の最上面23aを等方性エッチングすることにより、このトレンチ3内の絶縁膜23は、トレンチ3の側壁上面3aから導電体13の凹面13aに向かって傾斜する傾斜面12aを有する絶縁膜12となる。
このようにして、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間に段差が生じることとなる。
In this way, by performing isotropic etching on the
In this way, a step is generated between the
次いで、図3(b)に示すように、蒸着法により、クロム等の金属をシリコン基板2の表面2a、絶縁膜12の傾斜面12a及び導電体13の凹面13aを覆うように堆積させ、金属層25を形成する。
このようにして堆積された金属層25は、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間に段差が生じているので、シリコン基板2の表面2aに堆積された金属層25aと、導電体13を覆うように堆積された金属層25bとの間に、上記の段差に起因する隙間が生じることとなり、この隙間により空気層からなる緩衝層15が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, a metal such as chromium is deposited by vapor deposition so as to cover the
Since the
このようにして、シリコン基板2の表面2a、絶縁膜12の傾斜面12a及び導電体13の凹面13a上に、緩衝層15を含むバリア金属層14が形成されることとなる。
次いで、図3(c)に示すように、蒸着法により、緩衝層15を含むバリア金属層14上に、アルミニウム等の電極用金属を堆積させ、電極金属層16を形成する。
以上により、本実施形態のトレンチ構造型のSBD11を作製することができる。
Thus, the
Next, as shown in FIG. 3C, an electrode metal such as aluminum is deposited on the
As described above, the trench
本実施形態のトレンチ構造型のSBD11によれば、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間に生じた段差を覆うようにバリア金属層14を形成し、この段差に対応するバリア金属層14内の領域に、このバリア金属層14の厚み方向に延在する緩衝層15を形成し、この緩衝層15を含むバリア金属層14上に電極金属層16を積層したので、この緩衝層15が電極金属層16から発生する応力を分散させ、この応力がバリア金属層14に局部的に集中するのを緩和することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加を抑制することができる。
According to the trench
また、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間に、これらの高さの差に相当する段差を形成したので、これらの上に積層されるバリア金属層14及び電極金属層16の導電体13の凹面13aに対応する位置に、凹面13aと類似形状の凹面が形成されることとなり、よって、電極金属層16に凹面を形成することにより、この電極金属層16と半田等の材料との間の電気的接続をより確実にすることができる。
Further, since a step corresponding to the difference in height is formed between the
本実施形態のトレンチ構造型のSBD11の製造方法によれば、プラズマを用いた異方性エッチングとフッ酸を用いた等方性エッチングとを順次施すことにより、シリコン基板2の表面2aと、導電体13の凹面13aとの間に段差を生じさせ、これらを覆うように金属を堆積させることにより、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間の段差に起因する隙間を空気層からなる緩衝層15としたバリア金属層14を形成するので、電極金属層16から発生する応力がバリア金属層14に局部的に集中するのを緩和することができ、したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加を抑制することができる。
According to the manufacturing method of the trench
[第2の実施形態]
図4は、本発明の第2の実施形態のトレンチ構造型のショットキーバリアダイオード(SBD)31を示す断面図であり、本実施形態のSBD31が第1の実施形態のSBD11と異なる点は、第1の実施形態のSBD11では、シリコン基板2の表面2aと導電体13の凹面13aとの間に生じた段差を覆うようにバリア金属層14を形成し、この段差に対応するバリア金属層14内の領域に、このバリア金属層14の厚み方向に延在する緩衝層15を形成したのに対し、本実施形態のSBD31では、面一となるシリコン基板2の表面2a、絶縁膜32の最上面32a及び導電体33の上面33aを覆うようにバリア金属層34を形成し、このバリア金属層34のうち導電体33の上面33aの周縁部近傍上の領域に、このバリア金属層34の厚み方向に延在する断面矩形状の緩衝層35を形成し、この緩衝層35を含むバリア金属層34上に電極金属層16を積層した点である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a sectional view showing a trench structure type Schottky barrier diode (SBD) 31 according to the second embodiment of the present invention. The difference between the
この緩衝層35は、第1の実施形態の緩衝層15と同様、電極金属層16に発生する引っ張り応力等の応力を緩和し、この応力がバリア金属層34に作用するのを防止することができるものであればよく、例えば、空気層、バリア金属層34より膨張係数が高いAl、Cu、Pd等の金属を主成分とした金属層、のいずれかが好適である。
特に、空気層は、電極金属層16に発生する応力を容易に遮断し、この応力がバリア金属層34に作用するのを防止することが容易である。
Like the
In particular, the air layer can easily block the stress generated in the
このSBD31においても、第1の実施形態のSBD11と同様、電極金属層16に引っ張り応力等の応力が生じた場合においても、この応力を緩衝層35が緩和することにより、この応力がバリア金属層34に局部的に集中するのを防止することが可能である。これにより、バリア金属層34への応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加が効率的に抑制される。
Also in this
次に、SBD31の製造方法について、図5に基づき説明する。
ここでは、シリコン基板2の表面2aにシリコン酸化膜21を形成する工程からトレンチ3内を含む絶縁膜23全面に導電体24を堆積させる工程までは、図2に示す第1の実施形態のSBD11の製造方法と同様であるから、説明を省略する。
Next, the manufacturing method of SBD31 is demonstrated based on FIG.
Here, from the step of forming the
次いで、図5(a)に示すように、プラズマを用いた異方性エッチングにより導電体24をエッチングし、トレンチ3内以外の部分の導電体24を除去する、これにより、トレンチ3内に残った導電体24は導電体33となる。
次いで、プラズマを用いた異方性エッチングにより、シリコン酸化膜23をエッチングする。これにより、トレンチ3内のシリコン酸化膜23のみが残って絶縁膜32となる。
Next, as shown in FIG. 5A, the
Next, the
次いで、図5(b)に示すように、蒸着法により、クロム等の金属をシリコン基板2の表面2a、絶縁膜32及び導電体33を覆うように堆積させ、金属層41を形成する。
次いで、ウエットエッチングにより、金属層41のうち導電体33の上面33a及び該上面33aの周縁部近傍上の領域に対応する部分を選択除去し、金属層41に導電体33の上面33aを開放する開口41aを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a metal such as chromium is deposited by vapor deposition so as to cover the
Next, by wet etching, portions of the
次いで、図5(c)に示すように、蒸着法により、開口41a内に、クロム等の金属を金属層41と異なる蒸着レートにて堆積させる。
この堆積の過程では、クロム等の金属を金属層41と異なる蒸着レートにて堆積させることにより、堆積された金属層42は、金属層41と異なる格子定数を有する結晶構造となり、したがって、この金属層42は、金属層41との格子不整により金属層41に密着することなく、この金属層41との間に隙間を形成することとなる。このようにして堆積された金属層42と金属層41との間に形成された隙間43は、空気層からなる緩衝層35となる。
Next, as shown in FIG. 5C, a metal such as chromium is deposited in the
In this deposition process, a metal such as chromium is deposited at a different evaporation rate from that of the
この緩衝層35の形状や大きさは、金属層42を蒸着する際のマッチングレートを変更することにより可変可能である。
このようにして、シリコン基板2の表面2a、絶縁膜32の最上面32a及び導電体33の上面33a上に、導電体33の上面33aの周縁部近傍上の領域に緩衝層35を有するバリア金属層34が形成される。
The shape and size of the
Thus, the barrier metal having the
次いで、図5(d)に示すように、緩衝層35を含むバリア金属層34上に、アルミニウム等の電極用金属を堆積させ、電極金属膜16を形成する。
以上により、本実施形態のトレンチ構造型のSBD31を作製することができる。
しかも、緩衝層35の形状や大きさは、金属蒸着の際のマッチングレートを変更することにより可変可能であるから、電極金属層16に発生する応力やSBD31の形状に合わせて応力緩和を最適化することが可能である。
Next, as shown in FIG. 5D, an electrode metal such as aluminum is deposited on the
As described above, the trench
Moreover, since the shape and size of the
本実施形態のトレンチ構造型のSBD31においても、第1の実施形態のSBD11と同様の作用、効果を奏することができる。
しかも、バリア金属層34のうち導電体33の上面33aの周縁部近傍上の領域に緩衝層35を形成したので、バリア金属層34のうち電極金属層16から発生する応力が集中し易い領域に緩衝層35が形成されることとなり、したがって、電極金属層16から発生する応力を効率的に分散させ、この応力がバリア金属層14に局部的に集中するのをさらに緩和することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加をさらに抑制することができる。
Also in the trench
In addition, since the
本実施形態のトレンチ構造型のSBD31の製造方法においても、第1の実施形態のSBD11の製造方法と同様の作用、効果を奏することができる。
しかも、金属層42を蒸着する際のマッチングレートを変更することにより緩衝層35の形状や大きさを任意に変えることができるので、SBD31に要求される様々な仕様に合わせた緩衝層35を容易かつ安価に形成することができる。
Also in the manufacturing method of the trench
In addition, since the shape and size of the
なお、本実施形態のトレンチ構造型のSBD31においては、シリコン基板2の表面2a、絶縁膜32の最上面32a及び導電体33の上面33aを面一とし、これらの上に緩衝層35を含むバリア金属層34を形成した構成としたが、第1の実施形態のSBD11と同様、シリコン基板2の表面2aと、シリコン基板2の表面2aと導電体33の上面33aとの間に段差を形成し、このシリコン基板2の表面2a及び導電体33の上面33aに緩衝層35を含むバリア金属層34を形成した構成としてもよい。
このような構成とすれば、電極金属層16から発生する応力をさらに効率的に分散させることができ、この応力がバリア金属層14に局部的に集中するのをさらに緩和することができる。
In the trench
With such a configuration, the stress generated from the
[第3の実施形態]
図6は、本発明の第3の実施形態のトレンチ構造型のショットキーバリアダイオード(SBD)51を示す断面図であり、本実施形態のSBD51が第2の実施形態のSBD31と異なる点は、第2の実施形態のSBD31では、バリア金属層34のうち導電体33の上面33aの周縁部近傍上の領域に、このバリア金属層34の厚み方向に延在する断面矩形状の緩衝層35を形成したのに対し、本実施形態のSBD51では、バリア金属層34のうち絶縁膜32上の領域に、このバリア金属層34の厚み方向に延在する断面矩形状の緩衝層52を形成した点である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a trench structure type Schottky barrier diode (SBD) 51 according to the third embodiment of the present invention. The difference between the
この緩衝層52は、第2の実施形態の緩衝層35と同様、電極金属層16に発生する引っ張り応力等の応力を緩和し、この応力がバリア金属層34に作用するのを防止することができるものであればよく、例えば、空気層、バリア金属層34より膨張係数が高いAl、Cu、Pd等の金属を主成分とした金属層、のいずれかが好適である。
特に、空気層は、電極金属層16に発生する応力を容易に遮断し、この応力がバリア金属層34に作用するのを防止することが容易である。
Like the
In particular, the air layer can easily block the stress generated in the
このSBD51を製造するには、第2の実施形態のSBD31の製造方法において、金属層41を形成した後、ウエットエッチングにより、金属層41のうち絶縁膜32上の領域を選択除去し、金属層41に絶縁膜32の上面を開放する開口を形成し、この開口内に、クロム等の金属を金属層41と異なる蒸着レートにて堆積させればよい。
In order to manufacture this
本実施形態のトレンチ構造型のSBD51においても、第2の実施形態のSBD31と同様の作用、効果を奏することができる。
しかも、バリア金属層34のうち絶縁膜32上の領域に緩衝層52を形成したので、バリア金属層34のうち電極金属層16から発生する応力が集中し易い領域に緩衝層52が形成されることとなり、したがって、電極金属層16から発生する応力を効率的に分散させ、この応力がバリア金属層14に局部的に集中するのをさらに緩和することができる。したがって、この応力の集中に起因する逆方向電流(IR)の増加をさらに抑制することができる。
Also in the trench
In addition, since the
11 ショットキーバリアダイオード(SBD)
2 シリコン基板(半導体基板)
2a 表面(一主面)
3 トレンチ
3a 側壁上面
12 絶縁膜
12a 最上面
13 導電体
13a 凹面
14 バリア金属層
15 緩衝層
16 電極金属層
21 シリコン酸化膜
21a 開口
22 レジスト
22a 開口
23 絶縁膜
23a 最上面
24 導電体
25、25a、25b 金属層
31 ショットキーバリアダイオード(SBD)
32 絶縁膜
32a 最上面
33 導電体
33a 上面
34 バリア金属層
35 緩衝層
41 金属層
41a 開口
42 金属層
43 隙間
11 Schottky barrier diode (SBD)
2 Silicon substrate (semiconductor substrate)
2a Surface (one main surface)
3
32
Claims (4)
前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に、前記バリア金属層の厚み方向に延在する空気層である緩衝層を備えてなることを特徴とするショットキーバリアダイオード。 A trench is formed on one main surface of the semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, a conductor is embedded in the trench, and a barrier metal layer and an electrode metal layer are stacked on the conductor. In the Schottky barrier diode,
The thickness of the barrier metal layer in any one or more of the regions of the barrier metal layer on the conductor, the region on the periphery of the conductor, and the region on the insulating film. A Schottky barrier diode comprising a buffer layer that is an air layer extending in a direction.
前記導電体の埋め込み深さを、前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域に形成すべき空気層である緩衝層の形状に合わせて設定し、該設定された深さを有する前記導電体上にバリア金属層を形成すると同時に該バリア金属層内に前記緩衝層を形成する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。 A trench is formed on one main surface of a semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, a conductor is embedded in the trench formed with the insulating film, and a barrier metal layer and an electrode metal layer are formed on the conductor. In the manufacturing method of the Schottky barrier diode to laminate
The embedded depth of the conductor is set to one or more of a part of the barrier metal layer on the conductor, a region in the vicinity of the peripheral edge of the conductor, and a region on the insulating film. Set according to the shape of the buffer layer, which is an air layer to be formed in the region, and form the barrier metal layer on the conductor having the set depth, and simultaneously form the buffer layer in the barrier metal layer A method for manufacturing a Schottky barrier diode.
前記バリア金属層のうち前記導電体上の一部の領域、前記導電体の周縁部近傍上の領域、前記絶縁膜上の領域、のいずれか1箇所以上の領域を選択除去し、該選択除去された領域に、前記バリア金属層の堆積速度とは異なる堆積速度にて金属を堆積させ、この堆積された金属層と残存する前記バリア金属層との間に空気層である緩衝層を形成する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。 A trench is formed on one main surface of a semiconductor substrate, an insulating film is formed on the inner surface of the trench, a conductor is embedded in the trench formed with the insulating film, and a barrier metal layer and an electrode metal layer are formed on the conductor. In the manufacturing method of the Schottky barrier diode to laminate
The barrier metal layer is selectively removed by selectively removing one or more of a region on the conductor, a region on the periphery of the conductor, and a region on the insulating film. A metal is deposited in the formed region at a deposition rate different from the deposition rate of the barrier metal layer, and a buffer layer which is an air layer is formed between the deposited metal layer and the remaining barrier metal layer. A method for manufacturing a Schottky barrier diode.
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