JPH03276679A - Schottky barrier diode - Google Patents

Schottky barrier diode

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JPH03276679A
JPH03276679A JP7588790A JP7588790A JPH03276679A JP H03276679 A JPH03276679 A JP H03276679A JP 7588790 A JP7588790 A JP 7588790A JP 7588790 A JP7588790 A JP 7588790A JP H03276679 A JPH03276679 A JP H03276679A
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JP
Japan
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layer
impurity concentration
schottky electrode
width
schottky
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JP7588790A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiko Kanbara
敦彦 蒲原
Junichi Suzuki
順一 鈴木
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve more a breakdown strength in a simple structure by a method wherein a semiconductor layer has an impurity concentration part, whose impurity concentration under the peripheral parts of a Schottky electrode is set lower than that under the central part of the electrode. CONSTITUTION:An n<-> layer 2b of an impurity concentration smaller than that of an n<-> type layer 2a is formed under the peripheral parts of a Schottky electrode 3. A depletion layer 5a is formed larger its width in the layer 2b than its width in the layer 2a because the impurity concentration of the layer 2b is smaller than that of the layer 2a. Thereby, the width of the layer 5a is unified so as to become small for field-effect concentration due to a surface charge in the surface part of the layer 5a, but the width, which is positioned in the vicinity of the surface of the layer 2b, of the layer 5a is still larger than that in the interior of the layer 5a. Accordingly, it is eliminated that a breakdown is caused in the surface of the layer 5a earlier than that in the interior of the layer 5a and a breakdown strength VB can be improved to a value which is determined by an intrinsic junction condition.

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ーバリアダイオードに利用する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized for a Schottky barrier diode.

本発明は特に高耐圧のショットキーバリアダイオードに
利用する。
The present invention is particularly applicable to high voltage Schottky barrier diodes.

〔概要〕〔overview〕

本発明は、半導体層と、この半導体層上に設けられたシ
ョットキー電極とを備えたショットキーダイオードにお
いて、 半導体層中の不純物濃度を、ショットキー電極の周辺部
分はその中心部よりも低くすることにより、 耐圧を向上させたものである。
The present invention provides a Schottky diode including a semiconductor layer and a Schottky electrode provided on the semiconductor layer, in which the impurity concentration in the semiconductor layer is lower in the peripheral portion of the Schottky electrode than in the center thereof. This improves the withstand voltage.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来のショットキーバリアダイオードの一例を
示す模式的断面図で、プレーナ構造を示す。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional Schottky barrier diode, showing a planar structure.

例えば、シリコンからなるn″一基板1の主面上に1層
2が形成され、このn層2上の所定の位置に例えばモリ
ブデンからなるショットキー電極3が形成され、さらに
n゛基板1の底面に例えばアルミニウムからなるオーミ
ック電極4が形成される。
For example, a layer 2 is formed on the main surface of an n'' substrate 1 made of silicon, a Schottky electrode 3 made of molybdenum, for example, is formed at a predetermined position on this n layer 2, and a Schottky electrode 3 made of, for example, molybdenum is formed on the n'' substrate 1. An ohmic electrode 4 made of aluminum, for example, is formed on the bottom surface.

そして、ショットキー電極3とオーミック電極4間に、
ショットキー電極3を(+)側とした正電圧を印加する
ことによりショットキー電流からなる正方向電流が流れ
、ショットキー電極3を(−)側とした負電圧VRを印
加すると電流は流れずリーク電流だけが流れるようにな
る。
And between the Schottky electrode 3 and the ohmic electrode 4,
By applying a positive voltage with the Schottky electrode 3 on the (+) side, a positive current consisting of a Schottky current flows, and when applying a negative voltage VR with the Schottky electrode 3 on the (-) side, no current flows. Only leakage current will flow.

この負電圧V、を印加したときのショットキー接合の様
子を第5図に示す。印加される負電圧VIlの大きさに
応じた空乏層5が形成され、この空乏層5で耐圧を保っ
ている。
FIG. 5 shows the state of the Schottky junction when this negative voltage V is applied. A depletion layer 5 corresponding to the magnitude of the applied negative voltage VIl is formed, and this depletion layer 5 maintains a breakdown voltage.

一般に、このようなダイオードの耐圧(ブレークダウン
電圧)VBは、接合の表面部分においては、表面電荷に
基づく電界集中により、空乏層5の幅が内部よりも小と
なり、ブレークダウン(主としてアバランシェブレーク
ダウン)を起こす。
Generally, the withstand voltage (breakdown voltage) VB of such a diode is such that at the surface of the junction, the width of the depletion layer 5 is smaller than that inside the junction due to electric field concentration based on the surface charge, resulting in breakdown (mainly avalanche breakdown). ).

いわゆる表面ブレークダウンによることが知られている
It is known that this is due to so-called surface breakdown.

かかるダイオードの耐圧を向上させるたt1前記の表面
ブレークダウンを防止することがいろいろ行われている
Various efforts have been made to improve the withstand voltage of such diodes and to prevent the above-mentioned surface breakdown.

第6図はその一例として、ガードリング構造を示したも
のである。このガードリング構造では、ショットキー電
極3の端部に近づけてpウェル6を形成したものである
。印加負電圧の大きさを大きくしてゆくと空乏層がpウ
ェル6に達しパンチスルーを起こし、改めてpウェル6
から空乏層が伸びて行き、結果として耐圧が改善される
FIG. 6 shows a guard ring structure as an example. In this guard ring structure, the p-well 6 is formed close to the end of the Schottky electrode 3. As the magnitude of the applied negative voltage increases, the depletion layer reaches the p-well 6, causing punch-through, and the p-well 6
The depletion layer grows from there, and as a result, the withstand voltage is improved.

さらに、ショットキー電極の端部に接して酸化膜を形成
し、この酸化膜上にまでショットキー電極を延在させた
、フィールドプレート構造がある。
Furthermore, there is a field plate structure in which an oxide film is formed in contact with the end of the Schottky electrode, and the Schottky electrode extends onto the oxide film.

これは表面電荷の影響を中和させて耐圧の向上を図るも
のである。
This is intended to neutralize the influence of surface charges and improve breakdown voltage.

参考文献、馬場;rP−n接合高耐圧化の技術動向」サ
ンケン技報、Vol 14、No、11982゜〔発明
が解決しようとする課題〕 前述したダイオードの耐圧向上対策にはそれぞれ次のよ
うな問題点がある。
References, Baba: "Technical Trends in Increasing the Withstand Voltage of rP-n Junctions" Sanken Giho, Vol. 14, No. 11982 [Problems to be Solved by the Invention] The measures to improve the withstand voltage of the diodes mentioned above include the following. There is a problem.

(1)プレーナー構造は、製造が最も簡単で望ましい構
造であるけれども、ショットキー電極の端部における電
界集中は防ぎようがない。
(1) Although the planar structure is the simplest and most desirable structure to manufacture, electric field concentration at the ends of the Schottky electrode cannot be prevented.

〔2)ガードリング構造では、なお前記pウェル部分に
おける電界集中が問題となる。
[2) In the guard ring structure, electric field concentration in the p-well portion still poses a problem.

(3)  フィールドプレート構造では、酸化膜と基板
の界面に表面リーク電流が発生するほか、静電容量が大
となり高周波動作で問題となる。
(3) In the field plate structure, surface leakage current occurs at the interface between the oxide film and the substrate, and the capacitance becomes large, which causes problems in high-frequency operation.

さらに、ガードリング構造およびフィールド構造では製
造工程が複雑になる問題点がある。
Furthermore, the guard ring structure and field structure have the problem of complicating the manufacturing process.

本発明の目的は、前記の問題点を解消することにより、
簡単な構造でより耐圧を向上できるショットキーバリア
ダイオードを提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
An object of the present invention is to provide a Schottky barrier diode that has a simple structure and can further improve breakdown voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、一導電型の半導体層と、この半導体層上に設
けられたショットキー電極とを備えたショットキーバリ
アダイオードにおいて、前記半導体層は、前記ショット
キー電極の周辺部分の不純物濃度がその中心部分の不純
物濃度よりも低く設定された不純物濃度分布を有するこ
とを特徴とする。
The present invention provides a Schottky barrier diode comprising a semiconductor layer of one conductivity type and a Schottky electrode provided on the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer has an impurity concentration in a peripheral portion of the Schottky electrode. It is characterized by having an impurity concentration distribution set lower than the impurity concentration in the central portion.

また、本発明は、前記ショットキーバリア電極下にない
前記半導体層上の前記ショットキー電極の端部部分に反
対導電型の高不純物濃度領域を設けることが好ましい。
Further, in the present invention, it is preferable that a high impurity concentration region of an opposite conductivity type is provided at an end portion of the Schottky electrode on the semiconductor layer that is not under the Schottky barrier electrode.

〔作用〕[Effect]

半導体層の不純物濃度が、ショットキー電極の周辺部は
中心部よりも低濃度に設定されているので、ショットキ
ー電極の周辺部における空乏層の幅は中心部よりも大き
くなる。
Since the impurity concentration of the semiconductor layer is set to be lower in the peripheral part of the Schottky electrode than in the central part, the width of the depletion layer in the peripheral part of the Schottky electrode is larger than in the central part.

従って、たとえ、表面電荷により接合表面で電界集中が
発生して空乏層の幅が小さくなっても、内部における空
乏層の幅よりもなお大きく保つことができ、表面ブレー
クダウンを防止し耐圧を向上することが可能となる。
Therefore, even if electric field concentration occurs at the junction surface due to surface charge and the width of the depletion layer becomes smaller, the width of the depletion layer can be kept larger than the width of the internal depletion layer, preventing surface breakdown and improving breakdown voltage. It becomes possible to do so.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一実施例を示す模式的断面図である
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the present invention.

本実施例は、例えばシリコンからなる不純物濃度I X
1019cm−”のn゛基板1と、このn゛基板1の主
面上に形成された不純物濃度I XIQ15cm−3の
4層2asおよび不純物濃度1.5 xlO”cm−3
のn層2bと、n−層2b上に端部分がかかるように1
層2a上に形成された例えばタングステンからなるショ
ットキー電極3と、n゛基板1の底面に形成された例え
ばアルミニウムからなるオーミック電極4とを備えてい
る。
In this embodiment, for example, the impurity concentration I
1019 cm-''n' substrate 1, four layers 2as formed on the main surface of this n' substrate 1 with impurity concentration IXIQ15 cm-3, and impurity concentration 1.5 xlO'' cm-3.
n-layer 2b and 1 so that the end portion is over the n-layer 2b.
It includes a Schottky electrode 3 made of, for example, tungsten, formed on the layer 2a, and an ohmic electrode 4, made of, for example, aluminum, formed on the bottom surface of the n' substrate 1.

本発明の特徴は、第1図において、不純物濃度が1層2
aより小さいn−層2bをショットキー電極3の周辺部
分に形成したことにある。
The feature of the present invention is that in FIG. 1, the impurity concentration is 1 layer 2
This is because the n- layer 2b, which is smaller than a, is formed around the Schottky electrode 3.

次に、本実−実施例の逆バイアス時の動作について説明
する。
Next, the operation of this embodiment at the time of reverse bias will be explained.

第2図は第1図の第一実施例において、ショットキー電
極3に負電圧V、を印加したときの接合の様子を示す説
明図である。本実−実施例においては、空乏層5aは、
n−層2bの不純物濃度が1層2aより小さいため、n
″層2bにおいては1層2aよりもその幅が大きく形成
される。これにより、表面部分において表面電荷による
電界集中のだt1空乏層5aの幅が小さくなるようにま
るめられるけれども、なおその表面近傍における空乏層
5aの幅は内部における幅よりも大きくなっている。従
って、内部より先に表面においてブレークダウンを起こ
すことはなくなり、耐圧vBは本来の接合条件で定まる
値まで向上させることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of bonding when a negative voltage V is applied to the Schottky electrode 3 in the first embodiment shown in FIG. In this practical example, the depletion layer 5a is
Since the impurity concentration of n- layer 2b is lower than that of layer 1 2a, n
The width of layer 2b is larger than that of layer 1 2a.Thus, although the width of the t1 depletion layer 5a is rounded to be smaller due to electric field concentration due to surface charges at the surface portion, The width of the depletion layer 5a is larger than the width inside.Therefore, breakdown does not occur at the surface before the inside, and the breakdown voltage vB can be improved to a value determined by the original junction conditions.

次に、本実−実施例の製造方法について簡単に説明する
Next, the manufacturing method of this example will be briefly explained.

初めに、不純物濃度I X1019cm−’のn形シリ
コン基板をn゛基板1として、その上に不純物濃度I 
XIO”Cm−3の厚さ数μm(7)n形シリコン層を
エビキシャル成長させる。次に、写真食刻法により選択
的に例えばリンイオンを注入し不純物濃度1×10I5
10l5の1層2aを形成する。次に、端部がn−層2
bにわずかにかかるようにn層2a上に例えばモリブデ
ンを蒸着してショットキー電極3を形成し、リード線を
取り出し、最後にn゛基板1の底面に例えばアルミニウ
ムを蒸着してオーミック電極4を形成し、リード線を取
り出す。
First, an n-type silicon substrate with an impurity concentration I
An n-type silicon layer of several μm thick (7) of
One layer 2a of 10l5 is formed. Next, the end is n-layer 2
A Schottky electrode 3 is formed by vapor depositing molybdenum, for example, on the n layer 2a so as to slightly cover the n layer 2a, a lead wire is taken out, and finally, an ohmic electrode 4 is formed by vapor depositing aluminum, for example, on the bottom surface of the n layer 2a. form and take out the lead wire.

以上説明したように、本実施例のショットキーバリアダ
イオードは、通常の選択拡散法による1層2aの形成工
程が付加されるだけで、簡単に製造することができる。
As explained above, the Schottky barrier diode of this embodiment can be easily manufactured by simply adding the step of forming one layer 2a by the usual selective diffusion method.

第3図は本発明の第二実施例を示す模式的断面図である
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the present invention.

本第二実施例は、第1図の第一実施例を、第6図に示し
た従来例のガードリング構造にしたものである。すなわ
ち、n−層2b上のショットキー電極3の端部の近傍に
高不純物濃度のpウェル6を形成したものである。この
場合、pウェル6は第6図の従来例よりも空乏層の広が
りが大きいため、ショットキー電極3の端部からの距離
を離して形成される。
The second embodiment is a modification of the first embodiment shown in FIG. 1 to the conventional guard ring structure shown in FIG. 6. That is, a p-well 6 with a high impurity concentration is formed near the end of the Schottky electrode 3 on the n-layer 2b. In this case, the p-well 6 is formed at a distance from the end of the Schottky electrode 3 because the depletion layer has a larger spread than in the conventional example shown in FIG.

本第二実施例では、pウェル6とショットキー電極3の
端部との距離を大きくとることができるため、パンチス
ルー電圧が高くなり、ガードリングの効果を高めること
ができ、第一実施例で示した効果と相まって一層の耐圧
の向上を図ることができる。
In the second embodiment, since the distance between the p-well 6 and the end of the Schottky electrode 3 can be increased, the punch-through voltage can be increased and the effect of the guard ring can be enhanced. Combined with the effects shown in , it is possible to further improve the breakdown voltage.

なお、以上説明した実施例においては、半導体層の不純
物濃度分布を、1層2aとn−層2bの二つの領域に分
けた場合について説明したが、この領域の区分は、必ず
しも階段状である必要はなく、ショットキー電極の中心
部より周辺部に向かって不純物濃度が順次小さくなる傾
斜状であってもよい。
In the embodiments described above, the impurity concentration distribution of the semiconductor layer is divided into two regions, the 1 layer 2a and the n-layer 2b, but the division of these regions is not necessarily step-like. It is not necessary, and the impurity concentration may be sloped such that the impurity concentration gradually decreases from the center toward the periphery of the Schottky electrode.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明は、ショットキー電極が形
成される半導体層中の不純物濃度を、ショットキー電極
の周辺部分はその中心部分よりも低くすることにより、
ショットキー電極の周辺部における空乏層の幅を内部よ
りも大きくでき、簡単な構造でもって、表面電荷による
電界集中を緩和するとともに順方向特性を低下させずに
逆耐圧特性を向上させる効果がある。
As explained above, the present invention makes the impurity concentration in the semiconductor layer in which the Schottky electrode is formed lower in the peripheral part of the Schottky electrode than in the central part.
The width of the depletion layer at the periphery of the Schottky electrode can be made larger than that inside the Schottky electrode, and the simple structure has the effect of alleviating electric field concentration due to surface charges and improving reverse breakdown voltage characteristics without deteriorating forward characteristics. .

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

第1図は本発明の第一実施例を示す模式的断面図。 第2図はその逆バイアス時の接合の様子を示す説明図。 第3図は本発明の第二実施例を示す模式的断面図。 第4図は一従来例を示す模式的断面図。 第5図はその逆バイアス時の接合の様子を示す説明図。 第6図は他の従来例を示す模式的断面図。 1−n+基板、2.2a−n層、2b−n−層、3・・
・ショットキー電極、4・・・オーミック電極、5.5
a・・・空乏層、6・・・pウェル。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of the junction at the time of reverse bias. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of the junction at the time of reverse bias. FIG. 6 is a schematic sectional view showing another conventional example. 1-n+ substrate, 2.2a-n layer, 2b-n- layer, 3...
・Schottky electrode, 4... Ohmic electrode, 5.5
a...depletion layer, 6...p well.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一導電型の半導体層と、 この半導体層上に設けられたショットキー電極と を備えたショットキーバリアダイオードにおいて、 前記半導体層は、前記ショットキー電極の周辺部分の不
純物濃度がその中心部分の不純物濃度よりも低く設定さ
れた不純物濃度分布を有することを特徴とするショット
キーバリアダイオード。 2、前記ショットキーバリア電極下にない前記半導体層
上の前記ショットキー電極の端部部分に反対導電型の高
不純物濃度領域を設けた請求項1記載のショットキーバ
リアダイオード。
[Claims] 1. In a Schottky barrier diode comprising a semiconductor layer of one conductivity type and a Schottky electrode provided on the semiconductor layer, the semiconductor layer is arranged in a peripheral portion of the Schottky electrode. A Schottky barrier diode characterized in that it has an impurity concentration distribution in which the impurity concentration is set lower than the impurity concentration in its central portion. 2. The Schottky barrier diode according to claim 1, wherein a high impurity concentration region of an opposite conductivity type is provided at an end portion of the Schottky electrode on the semiconductor layer that is not under the Schottky barrier electrode.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504855A (en) * 1999-07-03 2003-02-04 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Diode with metal semiconductor contact and method of manufacturing diode with metal semiconductor contact
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