JPH04291966A - ショットキーバリア半導体装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆高耐圧と高速性を実
現したショットキーバリア半導体装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近来、スイッチング電源の高周波化に伴
い、整流用の素子としてショットキーバリアダイオード
が、高速応答性や低損失（低順方向電圧）の観点から、
広く応用されている。

【０００３】しかし、ショットキーバリアダイオードは
、逆電圧印加時に、半導体層とショットキーバリア電極
との接合部分の周辺の逆耐圧が、中央部分の逆耐圧に比
して低い、つまり周辺部に電界が集中するという現象が
ある。またＧａＡｓ等の３−５族化合物等からなる半導
体基板では、表面の不安定性等で逆高耐圧化が困難であ
る。

【０００４】そこで従来では、図５に示すように、ｎ＋
　型の半導体基板１の上面にｎ−　型のエピタキシャル
層２を形成して下面に電極３を形成し、またエピタキシ
ャル層２の主表面の中央にショットキーバリア電極４を
形成し、更に保護膜として窒化膜５を形成したショット
キバリアダイオードにおいて、ショットキーバリア電極
４の周囲に連続してフィールドプレート６を形成して逆
耐圧向上を図ったもの、或は図６に示すように、ショッ
トキーバリア電極４の周囲の下部にＰ＋　層からなるガ
ードリング領域７を形成してそこにショットキーバリア
ダイオードと逆並列接続されるＰＮ接合ダイオードを形
成し、周辺部の逆耐圧向上を図ったものが提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す構造のものはフィールドプレート６による静電容量
が増加して応答速度が遅くなり、また図６に示す構造の
ものはガードリング領域７とショットキーバリア電極４
との間がオーミック接触（ショットキーバリアは形成さ
れない）となるので、順方向電流が増大した際にその領
域７からの少数キャリアの注入によって応答速度が遅く
なるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、図６におけるＰＮ接合ダ
イオードが更にショットキーバリア電極とショットキー
接合されるようにして、耐圧向上および高速性の両者を
満足させたショットキーバリア半導体装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、第
１の導電型の半導体層と、該半導体層の上面にリング状
に形成した第２の導電型のガードリング領域と、該ガー
ドリング領域の上面および該ガードリング領域の内側の
上面に被着され上記半導体層との間にショットキーバリ
アが形成されるようにしたショットキーバリア電極と、
上記半導体層の反対側に形成したオーミック電極とから
なるショットキーバリア半導体装置において、上記ガー
ドリング領域の不純物濃度を、上記ガードリング領域と
上記ショットキーバリア電極との間にショットキーバリ
アが形成される濃度に設定して構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明では、ガードリング領域と半導体層との
間に形成されるＰＮ接合ダイオードと反対向きに、ガー
ドリング領域とショットキーバリア電極との間に別のシ
ョットキーバリアダイオードが形成される。この結果、
ＰＮ接合ダイオードが逆耐圧向上に寄与すると共に、シ
ョットキーバリアダイオードがＰＮ接合を流れる電流を
阻止して応答速度を向上させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１はその一実施例のショットキーバリアダイオードの断
面図、図４はそのショットキーバリアダイオードの製造
工程を示す図である。ここでは、まずＧａＡｓからなる
厚さ３００μｍ、不純物濃度約１．０×１０１８ｃｍ−
２のｎ＋　型の半導体基板２１の上面に、不純物濃度１
．０×１０１５ｃｍ−２程度のｎ−　型のエピタキシャ
ル層２２を５〜１０μｍの厚さ成長形成する（図４のＡ
）。次に、そのエピタキシャル層２２の上面にＣＶＤ炉
で５０００オングストローム程度の厚みのＳｉＯ２　か
らなる酸化膜２３を形成して、更に写真食刻により部分
的に窓２４を形成する（図４のＢ）。そして、次にその
窓２４からＺｎを表面濃度１．０×１０１６ｃｍ−３以
下に拡散して、ｐ−　型のリング状のガードリング領域
２５を形成する（図４のＣ）。このとき、表面濃度を薄
くコントロールするために、窓２４を形成した後に、５
００オングストローム程度のＳｉＯ２　膜を形成し、そ
の膜を通して拡散を行っても良い。また、イオン打ち込
みによりＺｎを低濃度に注入してアニールを行う方法で
も良い。次に、Ａｌ金属、Ｔｉ／Ａｌ合金等の金属を蒸
着し不必要部分を写真食刻で除去してショットキーバリ
ア電極２６を形成する（図４のＤ）。そして、基板２１
の下面にＡｕ−Ｇｅ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属によりオーミ
ック電極２７を蒸着する（図４のＥ）。この後、４５０
℃程度のＮ２　中で１分間程度の熱処理を行なう。

【００１０】上記のようにして作成される本実施例では
、ショットキーバリア電極２６→エピタキシャル層２２
→半導体基板２１→オーミック電極２７の経路に順方向
の本来のショットキバリアダイオードＤ１が形成され、
またショットキーバリア電極２５→ガードリング領域２
５の経路に逆方向のショットキーバリアダイオードＤ２
が形成され、更にそのガードリング領域２５→エピタキ
シャル層２２の経路に順方向ダイオードＤ３が形成され
ることになり、図２に示すような等価回路となる。

【００１１】この結果、周辺部において、ショットキー
バリアダイオードＤ１の順方向と逆方向に対してはダイ
オードＤ３によって高い逆耐圧を実現でき、また順方向
にはショットキーバリアダイオードＤ２の存在によって
ダイオードＤ３の順方向電流はほとんど流れない、つま
り、ガードリング領域２５からエピタキシャル層２２に
向けての少数キャリアの注入が防止され、応答速度が高
くなる。

【００１２】図３は変形例の実施例を示す図である。こ
こでは、領域２５とショットキーバリア電極２６との間
に、高抵抗の導電性酸化膜２８を介在させたものである
。この導電性酸化膜２８としては、ＺｎＯＸ　、ＳｎＯ
Ｘ　等が好適である。この変形例では、高抵抗が図２の
ダイオードＤ２、Ｄ３の経路に直列に挿入されることに
なるので、その経路を流れる電流はほぼ零に近くなり、
応答性がより向上する。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高耐圧を得るために形成したＰＮ接合ダイオードとショ
ットキーバリア電極との間に逆方向の別のショットキー
バリアが形成されるようにしたので、その経路に順方向
のダイオードと逆方向のショットキーバリアダイオード
が介在することになり、高耐圧ばかりでなく高速応答性
も実現できるようになるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明のショットキーバリア半導体装置の
一実施例のショットキーバリアダイオードの断面図であ
る。

【図２】　　同実施例のショットキーバリアダイオード
の等価回路図である。

【図３】　　別の実施例のショットキーバリアダイオー
ドの断面図である。

【図４】　　第１図に示した実施例のショットキーバリ
アダイオードの製造方法の説明図である。

【図５】　　従来のショットキバリアダイオードの断面
図である。

【図６】　　従来の別のショットキバリアダイオードの
断面図である。

【符号の説明】

２１：ＧａＡｓの半導体基板、２２：エピタキシャル層
、２３：酸化膜、２４：窓、２５：ガードリング領域、
２６：ショットキーバリア電極、２７：オーミック電極
、２８：導電性酸化膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の導電型の半導体層と、該半導体
   層の上面にリング状に形成した第２の導電型のガードリ
   ング領域と、該ガードリング領域の上面および該ガード
   リング領域の内側の上面に被着され上記半導体層との間
   にショットキーバリアが形成されるようにしたショット
   キーバリア電極と、上記半導体層の反対側に形成したオ
   ーミック電極とからなるショットキーバリア半導体装置
   において、上記ガードリング領域の不純物濃度を、上記
   ガードリング領域と上記ショットキーバリア電極との間
   にショットキーバリアが形成される濃度に設定したこと
   を特徴とするショットキーバリア半導体装置。
2. 【請求項２】　　上記ガードリング領域の不純物濃度を
   １×１０１６ｃｍ−３以下としたことを特徴とする請求
   項１に記載のショットキーバリア半導体装置。