JPH0515312B2 - - Google Patents
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- JPH0515312B2 JPH0515312B2 JP24059286A JP24059286A JPH0515312B2 JP H0515312 B2 JPH0515312 B2 JP H0515312B2 JP 24059286 A JP24059286 A JP 24059286A JP 24059286 A JP24059286 A JP 24059286A JP H0515312 B2 JPH0515312 B2 JP H0515312B2
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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
半導体装置に関する。
半導体装置に関する。
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、耐圧に関して特に改良の余地があ
る。
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、耐圧に関して特に改良の余地があ
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。
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。
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。
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、比較的簡単な構造で高
耐圧が得られるシヨツトキバリア半導体装置を提
供することにある。
耐圧が得られるシヨツトキバリア半導体装置を提
供することにある。
上記問題点を解決し、上記目的を達成するため
の本発明は、半導体領域と、前記半導体領域上に
形成されたシヨツトキバリアを生じさせるための
バリア金属層と、前記バリア金属層をほぼ隣接し
て包囲するように前記半導体領域上に形成された
チタン酸化物を含む層とを有していることを特徴
とするシヨツトキバリア半導体装置に係わるもの
である。
の本発明は、半導体領域と、前記半導体領域上に
形成されたシヨツトキバリアを生じさせるための
バリア金属層と、前記バリア金属層をほぼ隣接し
て包囲するように前記半導体領域上に形成された
チタン酸化物を含む層とを有していることを特徴
とするシヨツトキバリア半導体装置に係わるもの
である。
チタン酸化物を含む層は、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。
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。
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+形
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。
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+形
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。
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。
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に対してキ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）ではなく、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。
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に対してキ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）ではなく、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。
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。
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
伏電圧）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。
（シヨツトキ・ダイオード）は、250Vの耐圧（降
伏電圧）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。
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。
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50ÅのTiの薄層２０を形成する。
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。
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。
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。
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。
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。
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１４，
２０の厚さは20〜300Å、更に望ましくは30〜200
Å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。
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１４，
２０の厚さは20〜300Å、更に望ましくは30〜200
Å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。
チタン酸化物薄層１８は、微かに導電性を有す
る高抵抗領域であればよいので、極く薄いチタン
層とこの上に設けられたチタン酸化物層とから成
るものでもよいし、チタン酸化物と未酸化又は不
完全酸化のチタンとが混在するものであつてもよ
い。
る高抵抗領域であればよいので、極く薄いチタン
層とこの上に設けられたチタン酸化物層とから成
るものでもよいし、チタン酸化物と未酸化又は不
完全酸化のチタンとが混在するものであつてもよ
い。
上述から明らかな如く、本発明によれば、比較
的簡単な構造で耐圧の高いシヨツトキバリア半導
体装置を提供することができる。
的簡単な構造で耐圧の高いシヨツトキバリア半導
体装置を提供することができる。
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。
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)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体領域と、前記半導体領域上に形成され
たシヨツトキバリアを生じさせるためのバリア金
属層と、前記バリア金属層をほぼ隣接して包囲す
るように前記半導体領域上に形成されたチタン酸
化物を含む層とを有していることを特徴とするシ
ヨツトキバリア半導体装置。 ２ 前記チタン酸化物を含む層は、少なくとも前
記半導体領域の側にチタン酸化物と未酸化のチタ
ンとが混在する領域を有する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。 ３ 前記チタン酸化物を含む層は、前記半導体領
域に接触する極く薄いチタン層と、このチタン層
上に形成されたチタン酸化物層とから成るもので
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。 ４ 前記チタン酸化物を含む層は、導電性を有す
るチタン酸化物層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。 ５ 前記半導体領域は、−族化合物半導体の
領域である特許請求の範囲第１項又は第２項又は
第３項又は第４項記載のシヨツトキバリア半導体
装置。 ６ 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
はヒ化ガリウムである特許請求の範囲第５項記載
のシヨツトキバリア半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24059286A JPS6394674A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24059286A JPS6394674A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394674A JPS6394674A (ja) | 1988-04-25 |
| JPH0515312B2 true JPH0515312B2 (ja) | 1993-03-01 |
Family
ID=17061796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24059286A Granted JPS6394674A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6394674A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618276B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1994-03-09 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
| US5221638A (en) * | 1991-09-10 | 1993-06-22 | Sanken Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP24059286A patent/JPS6394674A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6394674A (ja) | 1988-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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