JPH01138754A - ショットキダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はショットキダイオード、特に順方向電圧降下が
低（、かつ逆方向電圧印加時における逆方向漏れ電流の
小さいショットキダイオードに関するものである。

（従来技術とその問題点） ダイオードの効率向上のためには順方向電圧降下の低下
を図ることが必要であり、これをショットキダイオード
において達成するためには、ショットキバリア金属とし
てバリア高さの低い金属を用いることが必要である。

しかし第１図の如き一般的構造を持つ従来のシッットキ
ダイオード、即ちＮ形半導体基体（１）、これよりも高
比抵抗のＮ形半導体領域（２）、ショットキバリア金属
（３）、これとＮ形半導体領域（２）の接合端における
電界の集中を緩和して高い逆耐圧を得るためのＰ形半導
体領域によるガードリング（４）、絶縁膜（５）および
金属電極（６）などからなるものにおいて、ショットキ
バリア金属（３）としてバリア高さの低いものを用いた
場合には、例えば第４図に示す実験結果の一例のように
、第１図のものを示す曲線■に対して曲線■のように逆
方向漏れ電流の増加を生ずる。このためそれだけ逆方向
損失の大きな増加を招いて、それだけ順方向電圧降下の
低下による順方向損失の低減効果を薄めるため、このま
までは例えば整流効率の高いダイオードの実現は難しい
。

そこで上記のような欠点を排除するため、第２図のよう
にショットキバリア金属（３）との接合面に一端面が位
置するようにＮ形半導体領域（２）中に複数個のＰ形半
導体領域（７）を設けると共に、逆方向電圧印加時Ｐ形
半導体領域（７）からＮ形半導体領域（２）中にそれぞ
れ拡がる空乏層が相互に接続されるようにＰ形半導体領
域（力の相互間隔を選定した構造のショットキダイオー
ドが提案された。

この構造は要するに、Ｎ形半導体領域（２）とショット
キバリア金属（３）からなるＰＮ接合によって形成され
た空乏層を、ショットキバリア接合の全領域に亘って分
布させ、そのピンチオフ効果によりショットキバリア金
属（３）に加えられる電界の強さを低下させ、これによ
り逆方向漏れ電流の大幅な抑制を図らんとする考えにも
とづくものである。

しかしこの構造では第５図に示す実験結果側図中の曲線
■によって示すように、ショットキバリア接合面におけ
る電界の強さは、第１図で前記した従来のショットキダ
イオードのそれを示す曲線■の７０％程度であって３０
％低減されるに過ぎないため、逆方向漏れ電流の大幅な
抑制効果を実現することはできない。

（発明の目的） 本発明はショットキバリア金属としてバリア高さの低い
金属を用いた場合にも、逆方向電流の大幅な増加を招く
ことのないショットキダイオードを実現し、順方向およ
び逆方向共に損失の少ない効率の高い例えば電力用ダイ
オードを提供しうるようにしたものである。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明は第２
図によって提案されたショットキダイオードの動作の解
析結果から着想してなされたものである。第２図のショ
ットキダイオードにおいてＰ形半導体領域（７）間の距
離が最も狭い場所は、ショットキバリア接合面付近であ
る。従って逆方向電圧を印加してこれを大にしたとき、
Ｎ形半導体領域（２）とＰ形半導体領域（７）とからな
るＰＮ接合にもとづく空乏層はショットキバリア接合面
の近傍において分布し、この部分に電界の集中を生ずる
。このため第５図によって前記したようにＮ形半導体領
域（２）の表面電界の緩和作用は少ないものとなり、逆
方向漏れ電流の大きな抑制は望み得ない。

本発明は以上から逆方向電圧印加時強く生ずるＰＮ接合
にもとづく空乏層が、ショットキバリア接合面から離れ
たＮ形半導体領域内に分布するようなＰ形半導体領域の
配置構造をとると同時に、Ｐ形半導体領域をショットキ
バリア金属と同電位とすることにより、ショットキバリ
ア金属と接するＮ形半導体領域の表面に電気的に中性な
領域が形成され、これによってショットキバリア接合部
における電界強度を低く保ちうることを着想したもので
、具体的には以下に示す実施例図の如き構造がとられる
。

（実施例の構造） ′　第３図は本発明によるショットダイオードの実施例
を示す断面図であって、その特徴とするところはＮ形半
導体基体（１）、Ｎ形半導体領域（２）、ショットキバ
リア金属（３）、ガードリング（４）、絶縁膜（５）、
金属電極（６）からなる従来のショットキダイオードに
おいてＰ形半導体領域（７）を次のように形成した点に
ある。即ち逆方向電圧印加時ＰＮ接合による空乏層が相
互に接続されるような間隔をもたせて、Ｐ形半導体領域
（７）をショットキバリア金属（３）との接合表面およ
びＮ形半導体基体（１）面の双方から離してガードリン
グ（４）間に一列になるようにＮ形半導体領域（２）中
に形成する。また更にＰ形半導体領域（７）のそれぞれ
が半導体チップ上において図示しない例えばアルミ配線
、低抵抗拡散層、或いは外部配線によりショットキバリ
ア金属（３）と接続して、ショットキバリア金属（３）
とＰ形半導体領域（７）とを等電位としたことを特徴と
するものである。

（実施例の作用） 上記の構造とすれば逆方向電圧を印加しその値を大とし
たときＰＮ接合にもとづく空乏層は、Ｎ形半導体領域（
２）の表面において接続される第２図の構造と異なり、
第３図中に点線によって示すようにＮ形半導体領域（２
）内において接続され、しかもＰ形半導体領域（７）は
ショットキバリア金属と同電位である。このためＮ形半
導体領域（２）の表面部分に、電気的に中性に保たれた
領域を残すことができる。従って第５図に示す実験結果
側図中の本発明ダイオードの電界分布を示す曲線■と、
第１図のダイオードのそれを示す曲線■とを対比して明
らかなように、本発明によればＮ形半導体領域（２）と
ショットキバリア金属（３）との接合部の電界強度は低
（保たれ、ショットキバリア金属（３）としてバリア高
さの低いものを使用して順方向電圧降下の低下を図りな
がら逆方向漏れ電流を大幅に低減できる。例えば第４図
に示すように本発明による曲線■と第１図のダイオード
において順方向電圧降下の改善が行われないものを示す
曲線■およびショットキバリア金属（３）としてバリア
高さの低い金属を用いた場合を示す曲線■とを対比して
明らかなように、順方向電圧降下■、を低下させても逆
方向漏れ電流１ｉを第１図で示した従来構造のダイオー
ドとほぼ同等に抑えることができる。

これに加えて本発明において生ずる空乏層の幅は、Ｐ形
半導体領域（７）とショットキバリア金属（３）とが等
電位であるので小さい。従って順方向電圧印加時、ショ
ットキバリア金属（３）からショットキ障壁を越えてＮ
形半導体領域（２）への電流の流れこみを妨げない。し
かもその電流の流れこみはＮ形半導体領域（２）がショ
ットキバリア金属（３）と接触する部分であることから
、第２図で示した従来のダイオードのようにＰ形半導体
領域（７）がＮ形半導体領域（２）とショットキバリア
金属（３）との境界まで及んでいるものに比べて、Ｎ形
半導体領域（２）とショットキバリア金属（３）との接
触面積は大きくなる。

従って単位面積当たりの電流を従来のものより大きくと
れる利点がある。

以上本発明について説明したが、次に他の実施例につい
て説明する。

（他の実施例） 第６図は本発明の他の第１実施例であって、ガードリン
グ（４）の位置をＰ形半導体領域（７）と同列とした例
である。また第７図の他の第２実施例は、Ｐ形半導体領
域（７）をショットキバリア金属（３）との境界面に一
端が露呈する部分（７ａ）とこの下に一体に設けた部分
（７ｂ）とからなる構造としたものである。

また第８図の例はＮ形半導体領域（２）の表面から所要
の深さに設けた複数個の溝（８）の底部からＮ形半導体
領域（２）内にＰ形半導体領域（力をそれぞれ形成し、
更に溝（８）の底にそれぞれ達するようにンゴットキバ
リア金属（３）を形成したものである。

また更に第３の他の実施例を示す第９図の構造は、Ｎ形
半導体領域（２）をＮ形半導体基体（１）側に位置する
基体（１）より高比抵抗のＮ形半導体領域（２ａ）と、
ショットキバリア金属（３）側に位置する基体（１）よ
り低比抵抗のＮ形半導体領域（２ｂ）とから形成し、更
にこの（２ａ）　（２ｂ）に跨がるようにＰ形半導体領
域（７）を複数個形成したものである。そして比抵抗の
低い領域（２ｂ）内においてＰＮ接合にもとづく空乏層
の接続が行われて逆方向漏れ電流の抑制が行われるよう
にしたものであって、この例では順方向電圧印加時ショ
ットキバリア金属（３）側からショットキ障壁を越えて
流れこむＮ形半導体領域（２）が、比抵抗の小さい部分
を有するためバルク内での電圧降下を一層小さくする。

従って特に高耐圧ショットダイオードにおいて順方向電
圧降下を低減できる。

なお第６図、第７図、第８図、第９図において第５図と
同一符号部分は同等部分を示す。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように本発明によれば、順方向
電圧降下の低減のためバリア高さの低いショットキバリ
ア金属を用いた場合にも、逆方向特性を悪化させること
な（順方向電圧降下の低減を図って、順方向損失および
逆方向損失の少ない高効率のショットキダイオードを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のショットキダイオードの断面構
造図、第３図は本発明の一実施例を示す断面構造図、第
４図及び第５図は従来と本発明ショットキダイオードの
電流−電圧特性の対比図および電界分布図、第６図、第
７図、第８図、第９図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す断面構造図である。 （１）・・・Ｎ形半導体基体、　（２）・・・Ｎ形半導
体領域、（２ａ）・・・高比抵抗Ｎ形半導体領域、　（
２ｂ）・・・低比抵抗Ｎ形半導体領域、　（３）・・・
ショットキバリア金属、　（４）・・・ガードリング、
　（５）・・・絶縁膜、（６）・・・電極金属、　（７
）・・・Ｐ形半導体領域。 翳１図 ス 〒２（２１ 翳３図 翳４図　　　　　翳５図 翳６関 翳７図 翳８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電極金属を備えた第１導電形半導体基体と、その他面
   上に形成された第１導電形半導体領域と、この第１導電
   形半導体領域上に形成されたショットキバリア金属と、
   このショットキバリア金属面と一端が接するように前記
   第１導電形半導体領域内に設けた第２導電形半導体領域
   によるガードリングを備えたショットキダイオードにお
   いて、上記ガードリング内に前記ショットキバリア金属
   との境界面と前記第１導電形半導体基体の何れからも離
   して前記第１導電形半導体領域内に島状に複数個の第２
   導電形半導体領域を設けると共に、この第２導電形半導
   体領域が前記ショットキバリア金属と等電位となるよう
   にショットキバリア金属と接続して、逆方向電圧印加時
   上記第２導電形半導体領域から延びた空乏層がショット
   キバリア金属との境界点から離れた第１導電形半導体領
   域内において相互に接続され、これによりショットキバ
   リア境界面付近に電気的中性領域が形成されるようにし
   て逆方向漏れ電流の抑制を図ることを特徴とするショッ
   トキダイオード。