JPH0373573A - シヨットキバリア半導体装置 - 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１ｊ染口を弘光夏− 本発明は半導体装置、特に多層電極を有するショットキ
バリア半導体装置に関連する。

来　　　び本　　の　　すべき シリコン半導体基板（シリコン半導体チップ）のｎ形半
導体領域上面にＭｏ（モリブデン〉層、Ｔｉ（チタン）
層、Ｎｉにッケル層）が順次積層された多層電極から成
るアノード電極が形成されたショットキバリアダイオー
ドがある。上記アノード電極において、Ｍｏ層はｎ形半
導体領域との界面にショットキバリアを形成するバリア
金属層であり、Ｎｉ層は半田を良好に付着できる半田付
は用金属層であ、す、’Ｔｉ層はＭｏ層とＮｉ層との間
に介在し両層の密着性を向上させるグリユー（糊）金属
層として機能する。このため、上記アノード電極のＮｉ
層上にはリード電極を良好に半田付けできるし、各金属
層間の密着性も良好である。

しかしながら、上記構造のショットキバリアダイオード
の電気的特性は、種々の要因で変動することがあった。

特に、逆方向特性での漏れ電流はしばしば設定レベルよ
りも大きくなり、高い製品歩留まりが得られなかった。

上記問題を解決するため、種々の工夫がなされたがいま
だ十分な解決策が得られていないのが実状である。

そこで１本発明は上記問題が解決されたショットキバリ
ア半導体装置を提供することを目的とする。

１１」」動たｔ１孟４８榎４及 本発明によるショットキバリア半導体装置は、半導体領
域（３）と、半導体領域（３）に隣接して形成された多
層電極とを有する。この多層電極は半導体領域（３）と
の間にショットキバリア（１１）を生じさせるように半
導体領域（３）の一方の主面に隣接して形成された第１
の金属層（１０）と、第１の金属層（１０）に電気的に
接続されるように第１の金属層（１０）の上方に形成さ
れたアルミニュウムから成る第２の金属層（１２）と、
第２の金属層（１２）に電気的に接続されるように第２
の金ＪＸＪＩＩ（１２）の上面に形成され且つ第２の金
属層（１２）及びリード電極の半田付けが可能な表面金
属層に対して良好な接着性を有するとともに第２の金属
層（１２）及び表面金属層とは異なる金属から成る第３
の金属層（１３）と。

第３の金属Ｍ（３）に電気的に接続されるように第３の
金属層（１３）の上面に形成され且つ表面金属層から成
る第４の金属層（１４）とを有する。

庄−一足 本発明者らの調査によれば、カソード電極にリード電極
を半田付けする際の加熱によって漏れ電流の増大が顕著
になることが判明した。また、これ以外にもアノード電
極に外部から機械的な？ｌＲ１が加わった場合やショッ
トキバリアダイオードに冷却と加熱のヒートサイクルを
多数回反復して加えた場合にも漏れ電流が増大すること
が判明した。

即ち、Ｍｏ−Ｔｉ−Ｎｉ系電極に加熱に起因する歪／応
力や機械的衝撃が加わると、半導体領域のバリア金属層
との界面に剥離又はクランク等が生じ又はこれらが助長
されることによって、漏れ電流が増大すると考えられる
。

本発明のショットキバリア半導体装置によれば。

第１．第２、第３及び第４の金属層を有する多層１１！
極が加熱されたり、外部から機械的衝撃が加わった場合
、Ａｌｌから成る柔軟性のある第２の金属層が加熱に起
因する電極の歪や外部からの機械的衝撃を緩和する金属
層として作用する。また、ヒートサイクル等による熱応
力が生じた場合も、第２の金属層はこれを緩和する作用
がある。換言すれば、第２の金属層によって、ショット
キバリアを生成する半導体領域と第１の金属層の界面へ
の機械的＊＊及び熱応力の伝達を抑制できる。したがっ
て、上記界面での損傷の発生を低減し、界面に形成され
た損傷の成長を抑制することができる。

また、第２の金属層と第４の金属層とは第３の金属層を
介して良好に密着し、第４の金属層によりリード電極を
良好に半田付けできる。

夫−倉一銖 以下、本発明の一実施例に係るショットキバリアダイオ
ード及びその製造方法を第１図及び第２図について説明
する。

第１図は本実施例によるショットキバリアダイオードの
部分断面図を示す、このショットキバリアダイオードを
形成するには、まず、第２図（Ａ）に示すシリコン半導
体基板（１）を用意する。シリコン半導体基板（１）は
、出発母材である高不純物濃度のｎ影領域（２）とその
上面にエピタキシャル成長によって形成されたｎ−影領
域（３）とを有する。

次に、第２図（Ａ）のシリコン半導体基板（１）に酸化
雰囲気中で熱処理を施して、シリコン半導体基板（１）
の上面全域にシリコン酸化膜を形成する。続いて、この
シリコン酸化膜の一部をエツチング瞼去して、第２図（
Ｂ）に示すように、開口（４）を有するシリコン酸化膜
（５〉を形成する。開口（４）は、シリコン半導体基板
（１）の上面から見てシリコン酸化膜（５）に環状に形
成されている。

次に、周知の熱拡散法によって開口（４）からｎ影領域
（３）内にＰ形の不純物としてボロンを導入してｎ−影
領域（３）にｐ十形領域（７）を形成する。

ｐ＋十形領域７）の表面はシリコン半導体基板（１）の
上面に露出し、シリコン半導体基板（１）の上面を見た
ときれ一形領域（３）内に環状に形成されている。

ｐ十形領域（７）は周知のガードリング領域として機能
し、ショットキバリアの周辺耐圧の向上に寄与する。ま
た、熱拡散によってシリコン半導体基板（１）の下面全
域にわたってｎ形の不純物としてリンを導入する。これ
によって、ｎ影領域（２）内に更に高不純物濃度のｎ小
領域（８）が形成される。

ｎ中形領域（８）はｎ−影領域（３）及びｎ影領域（２
）とともにショットキバリアダイオードのカソード領域
として機能する。なお、開口（４）には上記拡散工程に
おいて第２図（Ｃ）のようにシリコン酸化膜（５）が形
成される。続いて、シリコン酸化膜（５）の素子周辺側
及び素子中央側をエツチングして除去するとともに、シ
リコン酸化膜（５〉の素子中央側もエツチング除去する
。これにより、第２図（Ｄ）に示すように、ｐ＋十形領
域７）の素子中央側とｐ＋十形領域７）に囲まれた部分
のｎ−影領域（３）の表面がシリコン半導体基板（１）
の上面に露出する。シリコン半導体基板（１）の上面に
は、シリコン酸化！ａ　（５）とそれに隣接するシリコ
ン酸化膜（６）とが図示のように部分的に残存している
。以下、この残存したシリコン酸化膜（５）（６）を合
わせて絶縁膜（９）と称する。絶縁膜（９）は、ｐ＋十
形領域７）の素子周辺側の上面を被覆するように環状に
形成されており、その外周端はｎ−影領域（３）とＰ十
形領域（７）によって形成されるｐｎ接合（１０’）の
表面露出部を越えてｎ″″形領域（３）の上面まで延在
する。

次に、第２図（Ｅ）に示すように、シリコン半導体基板
（１）の上面全体に、周知の真空蒸着法によってＭｏ層
（工０）を約３０００λの厚さで形成する。続いて、Ｍ
ｏ層（１０）をシンタリングする。これにより、Ｍｏ層
（１０）とｎ−影領域（３）との間にはＭｏシリサイド
層（図示は省略）が形成される。

本実施例ではＭｏシリサイド層を含めてＭｏ層（１０〉
と呼ぶ０ＭＯ層（１０）とｎ″″形領域（３）との間に
はショットキバリア（１１）が形成される。なお、Ｍｏ
層（１０）とＰ十形領域（７）との界面にはショットキ
バリアが形成されず、両者はオーミック接続する。

次に、第２図（Ｆ）に示すように、蒸着物質を順次ＡＱ
、Ｔｉ、ＮＬに切換える連続真空蒸着方法でＭｏ層（１
０）の上面全域にＡ８層（１２）とＴｉ層（１３）とＮ
ｉ層（１４）を低圧下で形成する。Ａ８層（１２）。

Ｔｉ層（１３）及びＮｉ層（１４）の厚さは、それぞれ
３μｍ、１０００入、５０００λである。ここで、Ｎｉ
Ｍ（１４）は外部リードを半田付けするための表面金属
層であり、Ｔｉ層（１３）はＡ８層（１２）とＮｉ層（
１４）との密着性を向上するためのグリユー金属層であ
る。また、シリコン半導体基板（１）の下面全域には、
Ｎ十形領域（８）とオーミンク接触するＴｉ層（１５）
及びＮｉ層（工６）をそれぞれ１０００人及び５０００
大の厚さで連続して真空蒸着するｓ　Ｍｏ層（１０）、
Ａ１１層（１２）、Ｔｉ層（１３）及びＮ１層（１４）
は全体としてショットキバリアダイオードのアノード電
極として機能し、Ｔｉ層（１５）とＮｉ層（１６）はカ
ソード電極として機能する。

次に、上記アノード電極とカソード電極にシンタリング
を施した後、Ｎｉ層（１４）とＴｉ層（１３〉の素子周
辺側をエツチング除去する。Ｎｉ層（１４）及びＴｉ１
Ｆ（１３）はシリコン半導体基板（１）の上面から見た
とき、絶縁膜（９）よりも素子中央側に配置される。そ
の後、Ｍｏ層（１０）と４１層（１２）の素子周辺側を
エツチング除去して第２図に示すショットキバリアダイ
オードを得るａ　Ｍｏ層（１０）とＡ１層（１２）は、
Ｔｉ層（１３）及びＮｉ層（１４）よりも素子周辺側に
延在しており、その外周端はｐｎ接合（１０’　）の表
面露出部分を越えて絶縁ＩＩＩ　（９）の上面まで延在
する。Ｎｏ層（１０）とＡＭ暦（１２）のＰ十形領域（
７）よりも素子周辺側に延在した部分は、周知のフィー
ルドプレートとして作用し、ガードリング領域の周辺耐
圧向上に寄与する。

本実施例のショットキバリアダイオードによれば以下の
効果が得られる。

（１）　　肉厚かつ柔軟性のあるＡ１層（１２）が衝撃
Ｊ１衝用の金属層として機能する。このため、リード電
極のＮｉ１ｌ’（１４）への半田付けに伴う熱応力や製
品使用時の周囲温度の変化による歪や熱応力がアノード
電極に生じたときや、チップ製造時やチップ組込時に機
械的衝撃が７ノード電極に加わったとき、これらの熱的
機械的衝撃の半導体装置（１）の表面への伝達をＡＱ層
（１２）によって効果的に緩和できる。

したがって、機械的衝撃や熱応力によって半導体基板（
１）の表面に発生する損傷を抑制し、漏れ電流の増大を
阻止する。また、半導体基板（１）の表面の漏れ電流を
増大する直接の原因とはならない微小な損傷が、ヒート
サイクル等によって漏れ電流を増大させるレベルにまで
成長することも防止される。したがって、漏れ電流が増
大する従来の欠点を解消でき、所望の電気的特性のショ
ットキバリアダイオードが実現される。

（２）　　平面的に見て、半田付着性の良いＮｉ層（１
４）の外周側を半田付着性の悪いＡＱ層（１２）が隣接
して包囲した構造となっている。したがって。

リード電極をＮｉ層（１４）に半田付けした場合、半田
がＮｉ層（１４）の上面にのみ広がり、フィールドプレ
ートとして働＜Ａ−２層（１２）の外周部にまで半田が
広がらない、結果として、半田の凝固に伴う引張り応力
等によって電極の周辺部に剥離等が発生せず、上記（１
）の効果と相俟って漏れ電流の増大を効果的に抑制でき
る。

（３）　　ＡＱ層（１２）、　Ｔｉ層（１３）及びＮｉ
層（１４）を連続して真空蒸着するので、ＡＱ層（１２
）とＴｉｆｆ（１３）との密着性及びＴｉ層（１３）と
Ｎｉ層（１４）の密着性が良好となる。また、Ｍｏ層（
１０）とＡｆ１層（１２）との密着性も良好であるから
全体として金属層間の密着性が十分に改善される。

又−乏一涯 本発明の上記実施例は種々の変更が可能である。

例えば、Ａ２層（１２）の最適な厚みは、Ａｆ１層（１
２）の上方又は下方に配置される金属層の厚み等の条件
によって異なる。しかしながら、衝！！／応力の緩和作
用が十分に得られる点及び生産性の面から。

ＡＱ層（１２）の厚みは０　、３〜６　、０　μｍ、望
ましくは１．０〜４．０μｍに設定するのが良い。

また、第１の金属層をＣｒ（クロム）、Ｐｄ（パラジウ
ム）、Ｐｔ（プラチナ）等から成るバリア金属層とした
場合にも本発明は有効である０表面金属層は、Ｎｉ層（
１４）以外に半田付は可能なＡｇ（銀）、Ｐｄ（パラジ
ウム）　、　Ｃｕ　ＣＩｇ＞等で形成してもよい、グリ
ユー金属層は、Ｔｉ層（１３）の他にＣｒ（クロム）等
で形成してもよいｍＴｉ層（１３）及びＮｉ層（１４）
の外周端をＮｏ層（ｌＯ）及びＡｆｉ層（１２）の外周
端側まで延在させてもよい１ＭＯ層（１０）の外周端を
ＡＱ層（１２）の外周端よりも内側に形成してもよい、
更に、Ｍｏ層（１０）及びＡＱ層（１２）を平面的に見
てｐ＋十形領域７）の内側にのみ形成してフィールドプ
レートを設けない構造とした場合にも有効である。

Ａ」Ｒす４果 上述のように２本発明によれば、電極が加熱されたり、
ｆｔ極に機械的衝撃が加ったりしても電気的特性が劣化
しないショットキバリアダイオードが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例としてのショットキバリ
アダイオードの断面図、第２図はこのショットキバリア
ダイオードの各製造工程でのダイオードチップの断面を
示し、第２図（Ａ）は半導体基板の断面図、第２図（Ｂ
）は開口を有するシリコン酸化膜を形成した半導体基板
の断面図、第２図（Ｃ）はｐ十形領域を形成した後の半
導体基板の断面図、第２図（Ｄ）は、シリコン酸化膜の
一部をエツチングして除去した状態を示す断面図、第２
図（Ｅ）は第２図（Ｄ）に示す半導体基板の上面にＭｏ
層を形成した状態を示す断面図、第２図（Ｆ）は連続真
空蒸着方法でＭｏ層の上面全域にＡｆ１層、Ｔｉ層及び
Ｎｉ層を順次低圧下で形成した状態を示す断面図である
。 （３）、　、　、半導体領域、（１０）、　、　、第１
の金属層、（１１）、　、　、ショットキバリア、　（
１２）、　、　、第２の金属層、（１３）、　、　、第
３の金属層、（１４）、　、　。 第４の金属層、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体領域（３）と、該半導体領域（３）に隣接して形
   成された多層電極とを有し、該多層電極は前記半導体領
   域（３）との間にショットキバリア（１１）を生じさせ
   るように前記半導体領域（３）の一方の主面に隣接して
   形成された第１の金属層（１０）と、前記第１の金属層
   （１０）に電気的に接続されるように前記第１の金属層
   （１０）の上方に形成されたアルミニュウムから成る第
   ２の金属層（１２）と、前記第２の金属層（１２）に電
   気的に接続されるように前記第２の金属層（１２）の上
   面に形成され且つ前記第２の金属層（１２）及びリード
   電極、の半田付けが可能な表面金属層に対して良好な接
   着性を有するとともに前記第２の金属層（１２）及び前
   記表面金属層とは異なる金属から成る第３の金属層（１
   ３）と、前記第３の金属層（３）に電気的に接続される
   ように前記第３の金属層（１３）の上面に形成され且つ
   前記表面金属層から成る第４の金属層（１４）とを有す
   ることを特徴とするショットキバリア半導体装置。