JPH0515311B2 - - Google Patents

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JPH0515311B2
JPH0515311B2 JP24059186A JP24059186A JPH0515311B2 JP H0515311 B2 JPH0515311 B2 JP H0515311B2 JP 24059186 A JP24059186 A JP 24059186A JP 24059186 A JP24059186 A JP 24059186A JP H0515311 B2 JPH0515311 B2 JP H0515311B2
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shot
titanium
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Yasuo Imai
Koji Ootsuka
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Hideyuki Ichinosawa
Norizumi Oomuro
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高耐圧が得られるシヨツトキバリア
半導体装置の製造方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
シヨツトキバリア半導体装置は、その高速かつ
低損失である利点を生かして、高周波整流回路に
広く利用されている。しかし、シヨツトキバリア
半導体装置はpn接合素子に比べて高耐圧が得難
いのが実状で、耐圧に関して改良の余地がある。
シヨツトキバリア半導体装置の高耐圧化をはか
るために、第3図に示すフイールドプレートを設
けた構造、第4図に示すガードリングを設けた構
造、あるいはこれらを組合わせた構造が多用され
ている。
第3図のフイールドプレート構造においては、
電極2のうち絶縁膜3の上に延在する部分2a
が、フイールドプレートと呼ばれ、その下のn形
半導体領域1の表面近傍における電界集中を緩和
する。ところで、フイールドプレートによる高耐
圧化では、絶縁膜3の開孔端3aの傾斜角度が耐
圧に微妙な影響を与える。このため、最適な傾斜
角度を得るために、多重絶縁膜を用いたり、厳密
なエツチング制御を行うなど、大きな効果を得よ
うとすれば製造プロセスが複雑化する。
第4図のガードリング構造においては、電極4
と半導体領域1の間に形成されるシヨツトキバリ
アを包囲するp+形環状領域5と、この環状領域
5を更に包囲するp+形環状領域6とが形成され
ている。7は絶縁膜である。環状領域5,6はガ
ードリングあるいはフイールドリミツテイングリ
ングと呼ばれ、表面近傍における電界集中を緩和
する。ところで、ガードリングによる高耐圧化で
は、環状領域5,6の寸法及び位置が耐圧に大き
く影響するので、厳密な設計及び高精度なフオト
エツチング技術が要求される。このため、環状領
域5,6を形成するための拡散工程が加わること
で製造プロセスが長びくこととも合わせて、製造
プロセスが複雑化する。
そこで本発明の目的は、比較的簡単な製造プロ
セスで、かつ確実に高耐圧が得られるシヨツトキ
バリア半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明はチタンを主
成分とする薄層を半導体領域上に形成した後に、
酸化零囲気中で熱処理を施し、前記熱処理後の前
記薄層を、シヨツトキバリアを得るために前記半
導体領域に形成されるバリア金属層をほぼ隣接し
て包囲するように、最終的に残存させることを特
徴とするシヨツトキバリア半導体装置の製造方法
に係わるものである。
〔作用〕
チタンを主成分とする薄層に熱処理を施すこと
によつて形成される薄層は、シヨツトキバリアに
逆バイアスが印加されたとき、半導体領域の表面
領域における電界集中を緩和するように作用す
る。
〔第1の実施例〕 次に、本発明の第1の実施例に係わるシヨツト
キバリア半導体装置及びその製造方法を説明す
る。
第1図はシヨツトキバリア半導体装置(シヨツ
トキ・ダイオード)を製造工程順に1素子分につ
いて示す。このシヨツトキバリア半導体装置を製
造する際には、まず、第1図Aに示す、GaAs
(ヒ化ガリウム)から成る半導体基板11を用意
する。この半導体基板11は、比較的厚いn+
基板領域12の上に比較的薄いn-形領域13を
エピタキシヤル成長させたものである。n-形領
域13の不純物濃度は2×1015cm-3、厚さは20μ
mである。
次に、第1図Bに示す如く、n-形領域13の
上に全面的にTi(チタン)の薄層14を真空蒸着
で形成し、更にその上に全面的にAl(アルミニウ
ム)層15を真空蒸着で形成する。Tiの薄層1
4は約50Åと極めて薄く形成し、Al層15は約
1μmの厚さに形成する。更に、n+形領域12の
表面(下面)にAu(金)−Ge(ゲルマニウム合金)
から成るオーミツク接触の電極16を真空蒸着に
より形成する。
次に、第1図Cに示す如く、フオトエツチング
によりAl層15の一部をエツチング除去し、シ
ヨツトキバリアを形成すべき領域に対応させてバ
リア金属層としてのAl層15aを残存させる。
更に、フオトエツチングにより素子の周辺領域
(多数の素子が形成された大面積半導体基板から
各素子に分割するときの切断ライン近傍)から薄
層14を除去し、Al層15aの下部にある薄層
14aとこれを包囲する薄層14bを残存させ
る。
次に、第1図Cに示すものに、5%のO2ガス
と95%のN2ガスから成る酸化性雰囲気中で、380
℃、30秒の熱処理を施す。この熱処理の結果、
Al層15aは、その下の薄層14aを介してn-
形領域13に対してシヨツトキバリアを形成す
る。このシヨツトキバリアはAlとGaAsのシヨツ
トキバリアと同等の特性を有する。薄層14aが
どのような形で残存しているかは定かではない。
従つて、第1図Dでは、Al層15aと薄層14
aを合わせたものをバリア金属層17即ちダイオ
ードの一方の電極として図示されている。第1図
Cの薄層14bは、酸化されて第1図Dのチタン
酸化物を含む薄層18となる。この薄層18は、
チタン酸化物層であつても、全領域が安定なチタ
ン酸化物かつ絶縁物とみなせるTiO2(2酸化チタ
ン)ではないと推定される。すなわち、薄層18
のうちn-形領域13に隣接する側は、Tiが十分
に酸化されておらず、Tiリツチな(化学量論的
にTiO2と比べてTiの組成比が大きい状態を言う)
チタン酸化物となつており、微かに導電性が認め
られる高抵抗領域になつているものと推定され
る。また、薄層18の表面側(上部)はチタン酸
化物で、薄層18のn-形領域13に隣接する極
く薄い領域は高抵抗層として働くチタン金属領域
として残存しているとも推定される。ただし、こ
れら2つの推定構造も、厳密に区別できるもので
はない。
次に、第1図Eに示す如く、薄層18の上を保
護膜19で被覆して、シヨツトキバリア半導体装
置を完成させる。保護膜19は、CVD法により
形成したSiO2膜(シリコン酸化膜)またはSi3N4
膜(シリコン窒化膜)、あるいは塗布法により形
成したポリイミド樹脂膜などとする。
こうして製作したシヨツトキバリア半導体装置
(シヨツトキ・ダイオード)は、250Vの耐圧(降
状電圧)を示した。これは、上記n-形領域13
の不純物濃度におけるパルク耐圧(電極17の中
央領域の耐圧)にほぼ等しい。250V印加時のn-
形領域13の表面を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、最大電界の生じている位置が電極17の
端部から35μm程度離れた位置にあつた。また、
薄層18を除去すると、最大電界の位置は電極1
7の端部付近にあり、耐圧は約100Vに低下した。
これらのことから、薄層18が表面領域での電界
集中を緩和する効果を強く発揮していることがわ
かる。
〔第2の実施例〕 次に、第2図を参照して第2の実施例に係わる
シヨツトキバリア半導体装置及びその製造方法を
説明する。
まず、第2図Aに示すGaAs基板11を用意す
る。この基板11は第1図Aのものと同一なもの
である。
次に、n-形領域13の上に全面的にTiの薄層
を真空蒸着した後、フオトエツチングによりシヨ
ツトキバリアを形成すべき中央部及び素子の周辺
領域からTiの薄層を除去し、第2図Bに示す厚
さ約50ÅのTiの薄層20を形成する。
次に、Alを全面的に真空蒸着し、フオトエツ
チングによりシヨツトキバリアを形成すべき中央
部のみに厚さ約1μmのAl層21を残存させる。
なお、Alの全面蒸着後のフオトエツチング前に、
n+形領域12の表面にAu−Ge合金から成る電極
16を形成する。
次に、第1の実施例と同じ熱処理を酸化雰囲気
中で行う。第2図CでAl層21のうち薄層20
の上に延在していた周辺部分も、第1の実施例で
述べたように、シヨツトキバリアを形成する。そ
こで、熱処理後を示す第2図Dでは、第2図Cの
Al層21とこれに被覆されていた薄層20の一
部を合わせてバリア金属層22と図示されてい
る。薄層20の残りの部分は酸化されて第2図D
に示す薄層23となる。この薄層23は第1図D
で示す薄層18と同じものである。
次に、第2図Eに示す如く、第1の実施例と同
様に保護膜19を形成してシヨツトキバリア半導
体装置を完成させる。
この第2の実施例の構造のシヨツトキバリア半
導体装置の耐圧は、第1図に示すシヨツトキバリ
ア半導体装置のそれとほぼ同一であつた。
〔変形例〕
本発明は、上述の実施例に限定されるものでな
く、種々変形可能なものである。例えば、チタン
の薄層14,20は、InやSnを添加したTi層な
どTiを主成分とするものでもよい。またn-形領
域13は、GaAsに限ることなく、InP(燐化イン
ジウム)等の−族化合物半導体、又は更に別
の半導体であつてもよい。Tiの薄層14,20
の厚さと熱処理の条件も種々選択できる。薄層1
4,20の厚さは20〜300Å、更に望ましくは30
〜200Åが好適範囲である。20Åと言えば数原子
層の厚さで、これ以上薄くすると、均一な薄層を
形成することも難しくなつてくるし、熱処理条件
の設定も難しくなり、結果として安定して高耐圧
を得るのが難しくなる。300Åを越えると、最適
な熱処理条件が高温及び長時間化して生産性が低
下する。熱処理温度は、200〜500℃、更に望まし
くは300〜400℃が好適範囲である。200℃未満で
は熱処理が長時間化するし、500℃を越えると熱
処理が短時間になり過ぎたり、バリア金属や半導
体領域に悪影響を与える恐れも出てくる。熱処理
時間は、生産性と制御性を考えると、薄層14,
20の厚さと熱処理温度等を調整して、5秒〜2
時間の範囲に収めるのが望ましい。
〔発明の効果〕
上述から明らかな如く、本発明によれば、比較
的単純な工程でシヨツトキバリア半導体装置の耐
圧を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜Eは本発明の第1の実施例に係わる
シヨツトキバリア半導体装置を工程順に示す断面
図、第2図A〜Eは本発明の第2の実施例に係わ
るシヨツトキバリア半導体装置を工程順に示す断
面図、第3図及び第4図は従来のシヨツトキバリ
ア半導体装置を示す断面図である。 11……半導体基板、13……n-形領域、1
4……Ti薄層、15……Al層、17……バリア
金属層、18……Ti酸化物を含む薄層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チタンを主成分とする薄層を半導体領域上に
    形成した後に、酸化零囲気中で熱処理を施し、前
    記熱処理後の前記薄層を、シヨツトキバリアを得
    るために前記半導体領域に形成されるバリア金属
    層をほぼ隣接して包囲するように、最終的に残存
    させることを特徴とするシヨツトキバリア半導体
    装置の製造方法。 2 前記バリア金属層はチタンを主成分とする薄
    層とこの薄層上に形成された金属層とから成るも
    のであり、前記熱処理前の前記チタンを主成分と
    する薄層は、前記バリア金属層のチタンを主成分
    とする薄層に連続し且つ同時に形成されたもので
    ある特許請求の範囲第1項記載のシヨツトキバリ
    ア半導体装置の製造方法。 3 前記半導体領域は−族化合物半導体であ
    る特許請求の範囲第1項又は第2項記載のシヨツ
    トキバリア半導体装置の製造方法。 4 前記バリア金属層はアルミニウムを主成分と
    する金属層であり、前記−族化合物半導体は
    砒化ガリウムである特許請求の範囲第1項記載の
    シヨツトキバリア半導体装置の製造方法。
JP24059186A 1986-10-09 1986-10-09 シヨツトキバリア半導体装置の製造方法 Granted JPS6394673A (ja)

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US5221638A (en) * 1991-09-10 1993-06-22 Sanken Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device
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