JPH05259436A - ショットキバリア整流半導体装置 - Google Patents
ショットキバリア整流半導体装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 一導電型半導体に形成されるショットキバリ
ア接触面に局部的電流集中がなく、半導体チップ面積に
対する順方向電流を増大し、半導体チップ面積の経済
化、及び特性改善を図る。 【構成】 電極金属と一導電型半導体間の一部又は全部
に、その一導電型半導体より高濃度の第２の一導電型半
導体領域を電極金属とショットキバリア接触をなすよう
に設けることを主たる特徴とする。
ア接触面に局部的電流集中がなく、半導体チップ面積に
対する順方向電流を増大し、半導体チップ面積の経済
化、及び特性改善を図る。 【構成】 電極金属と一導電型半導体間の一部又は全部
に、その一導電型半導体より高濃度の第２の一導電型半
導体領域を電極金属とショットキバリア接触をなすよう
に設けることを主たる特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ショットキバリア整流
半導体装置の構造に関するものである。
半導体装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】整流半導体装置は、順方向特性、逆方向
特性に種々の改善がなされ、損失低減の努力がなされて
いる。例えば、一導電型半導体（例えば、Ｎ型）表面に
逆導電型半導体領域（例えばＰ+型）を形成し、一導電
型半導体とはショットキバリア接触をし、逆導電型半導
体領域とはオ−ミック性接触をなすショットキバリア整
流半導体装置は、順方向降下電圧ＶFをそれほど犠牲に
する（２）ことなく、逆方向漏れ電流ＩRを小さく抑制
し得る構造として有効である。
特性に種々の改善がなされ、損失低減の努力がなされて
いる。例えば、一導電型半導体（例えば、Ｎ型）表面に
逆導電型半導体領域（例えばＰ+型）を形成し、一導電
型半導体とはショットキバリア接触をし、逆導電型半導
体領域とはオ−ミック性接触をなすショットキバリア整
流半導体装置は、順方向降下電圧ＶFをそれほど犠牲に
する（２）ことなく、逆方向漏れ電流ＩRを小さく抑制
し得る構造として有効である。
【０００３】その構造例として、図１及び図２の断面構
造図のものがある。１は高濃度一導電型半導体（例え
ば、Ｎ+）、２は一導電型半導体（例えば、Ｎ）、３は
逆導電型半導体（例えば、Ｐ+）、４は電極金属、Ａは
アノ−ド、Ｃはカソ−ドである。
造図のものがある。１は高濃度一導電型半導体（例え
ば、Ｎ+）、２は一導電型半導体（例えば、Ｎ）、３は
逆導電型半導体（例えば、Ｐ+）、４は電極金属、Ａは
アノ−ド、Ｃはカソ−ドである。
【０００４】しかして、０.５Ｖolt以下の低い順方向電
圧降下ＶFにおける順方向電流が流れる有効面積は、図
示のａ部（２−４間接触部）によって決定し、ｂ部（３
−４間接触部）は実質的には順方向電流の流れない領域
である。又、約０.５Ｖolt以上のＶFでは、逆導電型半
導体領域がＰ型の場合、少数キャリアが電子電流と同等
量流れる場となり、特に電極金属４にＣｒ、Ｔｉのよう
なバリア高さφBNの低い金属を用いて、小さいＶFを得
るために設計した整流半導体装置においては、通常、使
用する順方向電流密度が５０〜２００Ａmp／cm2の領域
であり、この領域では、ＶFは０.５Ｖoltより小さい値
である。
圧降下ＶFにおける順方向電流が流れる有効面積は、図
示のａ部（２−４間接触部）によって決定し、ｂ部（３
−４間接触部）は実質的には順方向電流の流れない領域
である。又、約０.５Ｖolt以上のＶFでは、逆導電型半
導体領域がＰ型の場合、少数キャリアが電子電流と同等
量流れる場となり、特に電極金属４にＣｒ、Ｔｉのよう
なバリア高さφBNの低い金属を用いて、小さいＶFを得
るために設計した整流半導体装置においては、通常、使
用する順方向電流密度が５０〜２００Ａmp／cm2の領域
であり、この領域では、ＶFは０.５Ｖoltより小さい値
である。
【０００５】従って、φBNの小さなショットキバリア整
流半導体装置としての有効面は、ａ部のみとなり、半導
体チップ内の有効面積活用率は２０〜５０％程度の低い
値となる。言い換えれば、一定の順方向電流を得るチッ
プとしては、大きなチップ面積を用意する必要があり、
高価な半導体装置となる欠点がある。
流半導体装置としての有効面は、ａ部のみとなり、半導
体チップ内の有効面積活用率は２０〜５０％程度の低い
値となる。言い換えれば、一定の順方向電流を得るチッ
プとしては、大きなチップ面積を用意する必要があり、
高価な半導体装置となる欠点がある。
【０００６】前記の欠点を解決するため、図３の断面構
造図に示す従来構造が提案されている。一導電型半導体
２と電極金属４の接触面をｃ部及びｄ部に増加するため
トレンチ溝による三面構造を形成している。しかして、
図３の構造では、順方向電流が主として流れるショット
キバリア接触面のｃ部及びｄ部とカソ−ドＣ間のそれぞ
れのシリ−ズ抵抗値が異なる。即ち、ｃ部からの抵抗は
（ｒ1＋ｒ2）、ｄ部からの抵抗は略ｒ1〜（ｒ1＋ｒ2）
となる。このため、順（３）方向電流は、抵抗の小なる
方に偏りやすく、高電流密度領域では、主として、ｄ部の
逆導電型半導体領域３（Ｐ+型）との境界寄りに電流が
集中し、ｃ部の接触面にはほとんど電流が流れなくな
る。従って、図３の構造は、シリ−ズ抵抗が比較的、効
かない低電流密度領域で、ＶFを大幅に低減できるが、
高電流密度領域では接触面積を増加した割合ほど、ＶF
を小さくできない。
造図に示す従来構造が提案されている。一導電型半導体
２と電極金属４の接触面をｃ部及びｄ部に増加するため
トレンチ溝による三面構造を形成している。しかして、
図３の構造では、順方向電流が主として流れるショット
キバリア接触面のｃ部及びｄ部とカソ−ドＣ間のそれぞ
れのシリ−ズ抵抗値が異なる。即ち、ｃ部からの抵抗は
（ｒ1＋ｒ2）、ｄ部からの抵抗は略ｒ1〜（ｒ1＋ｒ2）
となる。このため、順（３）方向電流は、抵抗の小なる
方に偏りやすく、高電流密度領域では、主として、ｄ部の
逆導電型半導体領域３（Ｐ+型）との境界寄りに電流が
集中し、ｃ部の接触面にはほとんど電流が流れなくな
る。従って、図３の構造は、シリ−ズ抵抗が比較的、効
かない低電流密度領域で、ＶFを大幅に低減できるが、
高電流密度領域では接触面積を増加した割合ほど、ＶF
を小さくできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来構造については、
半導体チップ内の有効面積活用率が低い。換言すれば、一
定の電流を得るために大きな半導体チップ面積を必要と
する点、及び改善された従来構造においても高電流密度
領域では、接触面積を増したほど、ＶFを小さくできない
点、などが問題点である。
半導体チップ内の有効面積活用率が低い。換言すれば、一
定の電流を得るために大きな半導体チップ面積を必要と
する点、及び改善された従来構造においても高電流密度
領域では、接触面積を増したほど、ＶFを小さくできない
点、などが問題点である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極金属と一
導電型半導体間の一部又は全部に、一導電型半導体より
高濃度の第２の一導電型半導体領域を電極金属とショッ
トキバリア接触をなすように設けることを主たる特徴と
する構成により、シリ−ズ抵抗を大きくしないで、実質
的に順方向電流密度又はショットキバリア接触面を増加
したショットキバリア整流半導体装置を実現する。
導電型半導体間の一部又は全部に、一導電型半導体より
高濃度の第２の一導電型半導体領域を電極金属とショッ
トキバリア接触をなすように設けることを主たる特徴と
する構成により、シリ−ズ抵抗を大きくしないで、実質
的に順方向電流密度又はショットキバリア接触面を増加
したショットキバリア整流半導体装置を実現する。
【０００９】
【実施例】図４は、本発明構造の実施例１を示す断面構
造図であって、同一符号は同一部分をあらわす。５は、
本発明の要部であって、電極金属４と一導電型半導体
（Ｎ）２の間に形成した２より高濃度の第２の一導電型
半導体領域（Ｎ+）である。電極金属４、例えば、Ｃｒ
は、一導電型半導体２とのａ部、及び２とのｅ部、及び
ｆ部でショットキバリア接触を形成し、又、逆導電型半
導体領域３とはオ−ミック性接触をなして同電位とな
る。従って、順方向電流の主たる流路は、前記のａ部、
ｅ部、及びｆ部となる。しかして、図３の従来構造で
は、約５０Ａmp／cm2以上の高電流密度領域において、
３との境界（４）寄りのｄ部に電流集中がおきるのに対
して、実施例１では、シリ−ズ抵抗の関係からｅ部及び
ｆ部が主たる流路となる。従って、順方向電流の流れる
有効面積を増大したことになる。
造図であって、同一符号は同一部分をあらわす。５は、
本発明の要部であって、電極金属４と一導電型半導体
（Ｎ）２の間に形成した２より高濃度の第２の一導電型
半導体領域（Ｎ+）である。電極金属４、例えば、Ｃｒ
は、一導電型半導体２とのａ部、及び２とのｅ部、及び
ｆ部でショットキバリア接触を形成し、又、逆導電型半
導体領域３とはオ−ミック性接触をなして同電位とな
る。従って、順方向電流の主たる流路は、前記のａ部、
ｅ部、及びｆ部となる。しかして、図３の従来構造で
は、約５０Ａmp／cm2以上の高電流密度領域において、
３との境界（４）寄りのｄ部に電流集中がおきるのに対
して、実施例１では、シリ−ズ抵抗の関係からｅ部及び
ｆ部が主たる流路となる。従って、順方向電流の流れる
有効面積を増大したことになる。
【００１０】図５は、本発明構造の実施例２を示す断面
構造図である。又、前図までと同一符号は同一部分を示
す。（以下の実施例においても同様とする。）図５は、高
濃度の第２の一導電型半導体領域５と、逆導電型半導体
領域３が接するように形成した構造である。実施例１に
比して、順方向電流流路ｅ部がなく、ａ部及びｆ部が流
路となる。しかして、本発明構造の実現において、現状
では実施例２の方が製造容易である。
構造図である。又、前図までと同一符号は同一部分を示
す。（以下の実施例においても同様とする。）図５は、高
濃度の第２の一導電型半導体領域５と、逆導電型半導体
領域３が接するように形成した構造である。実施例１に
比して、順方向電流流路ｅ部がなく、ａ部及びｆ部が流
路となる。しかして、本発明構造の実現において、現状
では実施例２の方が製造容易である。
【００１１】次いで、実施例２の設計例を公知の製造手
段で試作した各部寸法例を示す。一導電型半導体２とし
て、０.５Ω・cm（１×１０16Ａtoms／cm3）Ｎ型シリコ
ン・エピタキシアル成長層を用い、複数個のトレンチ溝
（凸部幅ｍ＝２.０μｍ）を形成した。各領域につい
て、第２の一導電型半導体領域５（Ｎ+）は、表面濃度
１×１０17Ａtoms／cm3、ｇ＝１μｍ、ｈ＝０.５μｍ
で、一対の５の間隔ｊ＝１.０μｍ、トレンチ溝の底部
に設けた逆導電型半導体領域３（Ｐ+）は、１×１０20
Ａtoms／cm3、ｉ＝３μｍ、ｌ＝０.３μｍ、一対の３の
間隔ｋ＝１.４μｍ、電極金属４は、Ｃｒを２０００オ
ングストロ−ム蒸着した。
段で試作した各部寸法例を示す。一導電型半導体２とし
て、０.５Ω・cm（１×１０16Ａtoms／cm3）Ｎ型シリコ
ン・エピタキシアル成長層を用い、複数個のトレンチ溝
（凸部幅ｍ＝２.０μｍ）を形成した。各領域につい
て、第２の一導電型半導体領域５（Ｎ+）は、表面濃度
１×１０17Ａtoms／cm3、ｇ＝１μｍ、ｈ＝０.５μｍ
で、一対の５の間隔ｊ＝１.０μｍ、トレンチ溝の底部
に設けた逆導電型半導体領域３（Ｐ+）は、１×１０20
Ａtoms／cm3、ｉ＝３μｍ、ｌ＝０.３μｍ、一対の３の
間隔ｋ＝１.４μｍ、電極金属４は、Ｃｒを２０００オ
ングストロ−ム蒸着した。
【００１２】図６、図７、図８、図９、図１０、図１１
は、いづれも、本発明構造の他の実施例を示す断面構造
図であって、図４及び図５と同様に、実質的に順方向電
流密度又はショットキ接触面を増加したショットキバリ
ア整流半導体装置を提供する。順方向電流の主たる流路
は、図６、図７、図８では、ａ部及びｆ部、図９では、
ｆ部及びｅ部、図１０、図１１では、ｆ部となる。
は、いづれも、本発明構造の他の実施例を示す断面構造
図であって、図４及び図５と同様に、実質的に順方向電
流密度又はショットキ接触面を増加したショットキバリ
ア整流半導体装置を提供する。順方向電流の主たる流路
は、図６、図７、図８では、ａ部及びｆ部、図９では、
ｆ部及びｅ部、図１０、図１１では、ｆ部となる。
【００１３】又、図８及び図１１は、第２の一導電型半
導体領域５が逆導電型半導体領域（５）３の上部の電極
金属４とも接して形成すると順方向電流に対する無効面
積分が減少して効果的である。ただし、実用的には、平
面構造的にみて、Ｐ+領域３の一部が電極金属４とオ−
ミック性接触をする領域を形成し、逆方向漏れ電流を十
分小さくする必要がある。
導体領域５が逆導電型半導体領域（５）３の上部の電極
金属４とも接して形成すると順方向電流に対する無効面
積分が減少して効果的である。ただし、実用的には、平
面構造的にみて、Ｐ+領域３の一部が電極金属４とオ−
ミック性接触をする領域を形成し、逆方向漏れ電流を十
分小さくする必要がある。
【００１４】発明者等が、逆方向漏れ電流を改善するた
めに先に出願した、電極金属と一導電型半導体の接触面
からの逆導電型半導体領域の深さ、一対の逆導電型半導
体領域の間隔、逆導電型半導体領域と一導電型半導体の
境界での接線のなす角度等についての発明を併用するこ
とにより、更に、順方向、逆方向特性、及びスイッチング
特性の優れたショットキバリア整流半導体装置を得る。
めに先に出願した、電極金属と一導電型半導体の接触面
からの逆導電型半導体領域の深さ、一対の逆導電型半導
体領域の間隔、逆導電型半導体領域と一導電型半導体の
境界での接線のなす角度等についての発明を併用するこ
とにより、更に、順方向、逆方向特性、及びスイッチング
特性の優れたショットキバリア整流半導体装置を得る。
【００１５】図１２は、本発明構造を従来構造と対比し
て示した順方向特性図であり、順電圧降下ＶFと順方向
電流の関係が図１、図２、図３のいづれの従来構造より
優れていることを示している。
て示した順方向特性図であり、順電圧降下ＶFと順方向
電流の関係が図１、図２、図３のいづれの従来構造より
優れていることを示している。
【００１６】図１３は、本発明構造を従来構造と対比し
て示した逆方向特性図であり、逆方向電圧ＶRと逆方向
漏れ電流ＩRの関係は、図１、図２、図３の従来構造に
比して若干、悪くなったが、実用上、問題とならない範
囲であった。
て示した逆方向特性図であり、逆方向電圧ＶRと逆方向
漏れ電流ＩRの関係は、図１、図２、図３の従来構造に
比して若干、悪くなったが、実用上、問題とならない範
囲であった。
【００１７】その他、本発明の構成要件を満足するなら
ば、いづれの変形、付加、変換等の変更を行っても本発
明の範囲に含まれるものである。
ば、いづれの変形、付加、変換等の変更を行っても本発
明の範囲に含まれるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、順方向電流の局部
的電流集中がなく、実質的に、ショットキバリア接触面
を増加したショットキバリア整流半導体装置を得るの
で、電源機器をはじめ、各種機器に利用して、産業上の
効果、極めて大なるものである。（６）
的電流集中がなく、実質的に、ショットキバリア接触面
を増加したショットキバリア整流半導体装置を得るの
で、電源機器をはじめ、各種機器に利用して、産業上の
効果、極めて大なるものである。（６）
【図１】従来構造の断面構造図である。
【図２】従来構造の断面構造図である。
【図３】従来構造の断面構造図である。
【図４】本発明構造の実施例１を示す断面構造図であ
る。
る。
【図５】本発明構造の実施例２を示す断面構造図であ
る。
る。
【図６】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図であ
る。
る。
【図７】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図であ
る。
る。
【図８】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図であ
る。
る。
【図９】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図であ
る。
る。
【図１０】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図で
ある。
ある。
【図１１】本発明構造の他の実施例を示す断面構造図で
ある。
ある。
【図１２】順方向特性図である。
【図１３】逆方向特性図である。
（７）１ 高濃度一導電型半導体（例えばＮ+） ２ 一導電型半導体（例えば、Ｎ） ３ 逆導電型半導体領域（例えばＰ+） ４ 電極金属 ５ ２より高濃度の第２の一導電型半導体領域（例
えば、Ｎ+） Ａ アノ−ド Ｃ カソ−ド ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ 指定の位置 ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ 指定の寸法 ＶF 順方向電圧降下 ＪF 順方向電流 ＶR 逆方向電圧 ＩR 逆方向漏れ電流
えば、Ｎ+） Ａ アノ−ド Ｃ カソ−ド ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ 指定の位置 ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ 指定の寸法 ＶF 順方向電圧降下 ＪF 順方向電流 ＶR 逆方向電圧 ＩR 逆方向漏れ電流
Claims (3)
- 【請求項１】 一導電型半導体表面に複数個の逆導電型
半導体領域を形成し、一導電型半導体とはショットキバ
リア接触を、又、逆導電型半導体領域とはオ−ム性接触
をなす電極金属を設けるように構成したショットキバリ
ア整流半導体装置において、電極金属と一導電型半導体
間の一部又は全部に、一導電型半導体より高濃度の第２
の一導電型半導体領域を電極金属とショットキバリア接
触をなすように設けたことを特徴とするショットキバリ
ア整流半導体装置。 - 【請求項２】 一対の第２の一導電型半導体領域と、一
対の逆導電型半導体領域を形成し、一導電型半導体及び
第２の一導電型半導体領域にまたがってショットキバリ
ア接触をなすように、電極金属を設けたことを特徴とす
る請求項１のショットキバリア整流半導体装置。 - 【請求項３】 一導電型半導体表面と電極金属の接する
面からの深さにおいて、第２の一導電型半導体領域の方
が逆導電型半導体領域より浅くしたことを特徴とする請
求項１、又は請求項２のショットキバリア整流半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08973392A JP3182446B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ショットキバリア整流半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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