JPH0536975A - シヨツトキーバリアダイオード素子 - Google Patents
シヨツトキーバリアダイオード素子Info
- Publication number
- JPH0536975A JPH0536975A JP4169391A JP4169391A JPH0536975A JP H0536975 A JPH0536975 A JP H0536975A JP 4169391 A JP4169391 A JP 4169391A JP 4169391 A JP4169391 A JP 4169391A JP H0536975 A JPH0536975 A JP H0536975A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- barrier diode
- schottky barrier
- substrate
- diode element
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
素子動作層である低濃度ドープGaAs層１２とSi基板１１
との間に高濃度ドープGaAs層２０を備える。このことに
より、転位が存在する部分の電気抵抗を低くすることが
でき、ドーピングプロファイルが急峻で電流−電圧特性
に優れたショットキーバリアダイオード素子を作製する
ことができる。
との間に高濃度ドープGaAs層２０を備える。このことに
より、転位が存在する部分の電気抵抗を低くすることが
でき、ドーピングプロファイルが急峻で電流−電圧特性
に優れたショットキーバリアダイオード素子を作製する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はショットキーバリアダイ
オード素子に関し、より詳細には高温環境で利用される
高速、大電力のショットキーバリアダイオード素子に関
する。
オード素子に関し、より詳細には高温環境で利用される
高速、大電力のショットキーバリアダイオード素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】GaAs等
の化合物半導体はSiより電子移動度が大きいため、高速
動作可能な半導体素子材料として用いられている。しか
もGaAsのようにSiよりバンドギャップの大きい化合物半
導体を用いた半導体素子は、高温での素子特性の劣化が
小さく、高温環境での利用が可能である。しかしながら
この半導体素子においては、GaAsの熱伝導度がSiに比べ
て小さいことに起因し、半導体素子を動作させたときに
発生する自身の熱のために素子特性が低下するという問
題があった。
の化合物半導体はSiより電子移動度が大きいため、高速
動作可能な半導体素子材料として用いられている。しか
もGaAsのようにSiよりバンドギャップの大きい化合物半
導体を用いた半導体素子は、高温での素子特性の劣化が
小さく、高温環境での利用が可能である。しかしながら
この半導体素子においては、GaAsの熱伝導度がSiに比べ
て小さいことに起因し、半導体素子を動作させたときに
発生する自身の熱のために素子特性が低下するという問
題があった。
【０００３】従来、この放熱特性を改善するために、Ga
Asの半導体素子を熱伝導度の大きいSi基板上に形成する
方法が提案されている（第３７回応用物理関係連合会予
稿集p.1080、29a-M-3、29a-M-4；サンケン技報 vol.20、
p.13(1988)) 。その方法により形成されたショットキー
バリアダイオード素子を図３に示す。図３に示したよう
に、ショットキーバリアダイオード素子１０は電極層で
あるSi基板１１上に素子動作層である低濃度ドープGaAs
層１２が直接成長させられ、さらにこの低濃度ドープGa
As層１２上にショットキー電極１３が形成されて構成さ
れている。この素子では、動作時に電流はSi基板１１か
ら低濃度ドープGaAs層１２へ界面を通して流れる。
Asの半導体素子を熱伝導度の大きいSi基板上に形成する
方法が提案されている（第３７回応用物理関係連合会予
稿集p.1080、29a-M-3、29a-M-4；サンケン技報 vol.20、
p.13(1988)) 。その方法により形成されたショットキー
バリアダイオード素子を図３に示す。図３に示したよう
に、ショットキーバリアダイオード素子１０は電極層で
あるSi基板１１上に素子動作層である低濃度ドープGaAs
層１２が直接成長させられ、さらにこの低濃度ドープGa
As層１２上にショットキー電極１３が形成されて構成さ
れている。この素子では、動作時に電流はSi基板１１か
ら低濃度ドープGaAs層１２へ界面を通して流れる。
【０００４】ところが素子動作層である低濃度ドープGa
As層１２をSi基板１１上に直接エピタキシャル成長させ
ると、GaAsとSiとの格子定数の違いにより、図４に示し
たように、低濃度ドープGaAs層１２とSi基板１１との界
面付近に多数の転位が存在してしまうという課題が生じ
ていた。これらの転位は電子を捕獲し、電子の流れを著
しく阻害して高抵抗層として振る舞うため、転位によっ
てショットキーバリアダイオード素子１０の電気特性が
劣化してしまっていた。さらに電極層であるSi基板１１
から低濃度ドープGaAs層１２へSiが拡散し、これがドー
パントとして振る舞うため、ドーピングプロファイルが
急峻でなくなり、ショットキーバリアダイオード素子１
０の電流−電圧特性がさらに悪くなるという課題も生じ
ていた。
As層１２をSi基板１１上に直接エピタキシャル成長させ
ると、GaAsとSiとの格子定数の違いにより、図４に示し
たように、低濃度ドープGaAs層１２とSi基板１１との界
面付近に多数の転位が存在してしまうという課題が生じ
ていた。これらの転位は電子を捕獲し、電子の流れを著
しく阻害して高抵抗層として振る舞うため、転位によっ
てショットキーバリアダイオード素子１０の電気特性が
劣化してしまっていた。さらに電極層であるSi基板１１
から低濃度ドープGaAs層１２へSiが拡散し、これがドー
パントとして振る舞うため、ドーピングプロファイルが
急峻でなくなり、ショットキーバリアダイオード素子１
０の電流−電圧特性がさらに悪くなるという課題も生じ
ていた。
【０００５】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、Si基板上に化合物半導体が形成された場合に
おいても、優れた電流−電圧特性を有するショットキー
バリアダイオード素子を提供することを目的としてい
る。
のであり、Si基板上に化合物半導体が形成された場合に
おいても、優れた電流−電圧特性を有するショットキー
バリアダイオード素子を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るショットキーバリアダイオード素子は、
Si基板上に形成された化合物半導体ショットキーバリア
ダイオード素子において、素子動作層と前記Si基板との
間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備えているこ
とを特徴としている。
に本発明に係るショットキーバリアダイオード素子は、
Si基板上に形成された化合物半導体ショットキーバリア
ダイオード素子において、素子動作層と前記Si基板との
間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備えているこ
とを特徴としている。
【０００７】
【作用】上記した構成によれば、素子動作層とSi基板と
の間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備えている
ので、転位が存在する部分の電気抵抗が低くなる。また
不純物を意図的にドーピングすることとなるため、ドー
ピングプロファイルが急峻となる。従って、良好な電流
−電圧特性を有するショットキーバリアダイオード素子
が得られる。
の間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備えている
ので、転位が存在する部分の電気抵抗が低くなる。また
不純物を意図的にドーピングすることとなるため、ドー
ピングプロファイルが急峻となる。従って、良好な電流
−電圧特性を有するショットキーバリアダイオード素子
が得られる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係るショットキーバリアダイ
オード素子の実施例を図面に基づいて説明する。なお、
従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付
すこととする。図１は本発明に係るショットキーバリア
ダイオード素子の一実施例を模式的に示した断面図であ
り、電極層であるSi基板１１上には高濃度不純物ドープ
GaAs層２２が形成されている。高濃度不純物ドープGaAs
層２２上には素子動作層である低濃度ドープGaAs層１２
が形成されており、さらに低濃度ドープGaAs層１２上に
は従来と同様にショットキー電極１３が形成されてい
る。
オード素子の実施例を図面に基づいて説明する。なお、
従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付
すこととする。図１は本発明に係るショットキーバリア
ダイオード素子の一実施例を模式的に示した断面図であ
り、電極層であるSi基板１１上には高濃度不純物ドープ
GaAs層２２が形成されている。高濃度不純物ドープGaAs
層２２上には素子動作層である低濃度ドープGaAs層１２
が形成されており、さらに低濃度ドープGaAs層１２上に
は従来と同様にショットキー電極１３が形成されてい
る。
【０００９】このように構成されたGaAsショットキーバ
リアダイオード素子２０を、分子線エピタキシャル法を
用いて作製した場合について以下に説明する。Si基板１
１としては（１００）から（０１１）方向に２°オフし
た抵抗率０．０１Ωｃｍのｎ形基板を用い、ｎ形ドーピ
ング不純物としてSiを用いた。またGaAs成長中にSi濃度
を変えるため、Si用クヌーセンセルを２本用いた。まず
Si基板１１上へのGaAsの成長開始と同時に、２×１０18
ｃｍ-3程の高濃度Siドーピングを行ない、膜厚５００ｎ
ｍの高濃度不純物ドープGaAs層２２を形成する。次にSi
用クヌーセンセルを切り換え、Siドーピングの濃度を下
げて１×１０16ｃｍ-3の濃度で膜厚３０００ｎｍの低濃
度ドープGaAs層１２を形成する。そして、低濃度ドープ
GaAs層１２上に通常の方法によりショットキー電極１３
を形成する。
リアダイオード素子２０を、分子線エピタキシャル法を
用いて作製した場合について以下に説明する。Si基板１
１としては（１００）から（０１１）方向に２°オフし
た抵抗率０．０１Ωｃｍのｎ形基板を用い、ｎ形ドーピ
ング不純物としてSiを用いた。またGaAs成長中にSi濃度
を変えるため、Si用クヌーセンセルを２本用いた。まず
Si基板１１上へのGaAsの成長開始と同時に、２×１０18
ｃｍ-3程の高濃度Siドーピングを行ない、膜厚５００ｎ
ｍの高濃度不純物ドープGaAs層２２を形成する。次にSi
用クヌーセンセルを切り換え、Siドーピングの濃度を下
げて１×１０16ｃｍ-3の濃度で膜厚３０００ｎｍの低濃
度ドープGaAs層１２を形成する。そして、低濃度ドープ
GaAs層１２上に通常の方法によりショットキー電極１３
を形成する。
【００１０】図２に上記の如く作製されたショットキー
バリアダイオード素子２０及び、従来のショットキーバ
リアダイオード素子１０のSiドーピングプロファイルを
２次イオン質量分析器でそれぞれ測定した結果を示す。
なお図中実線は本実施例に係るショットキーバリアダイ
オード素子２０を、破線は従来のショットキーバリアダ
イオード素子１０をそれぞれ示しており、従来例の低濃
度ドープGaAs層１２の膜厚は、本実施例の低濃度ドープ
GaAs層１２と高濃度不純物ドープGaAs層２２とを加算し
た厚さ、つまり３５００ｎｍの厚さに形成されている。
図２から明らかなように本実施例に係るショットキーバ
リアダイオード素子２０は、Si基板１１と高濃度不純物
ドープGaAs層２２との界面近傍及び、高濃度不純物ドー
プGaAs層２２と低濃度ドープGaAs層１２との界面近傍で
Si濃度が大きく変化しており、極めて急峻なドーピング
プロファイルとなっている。これに対し、従来のショッ
トキーバリアダイオード素子１０では、Si基板１１から
のSiの拡散があるため、ドーピングプロファイルが急峻
でない。
バリアダイオード素子２０及び、従来のショットキーバ
リアダイオード素子１０のSiドーピングプロファイルを
２次イオン質量分析器でそれぞれ測定した結果を示す。
なお図中実線は本実施例に係るショットキーバリアダイ
オード素子２０を、破線は従来のショットキーバリアダ
イオード素子１０をそれぞれ示しており、従来例の低濃
度ドープGaAs層１２の膜厚は、本実施例の低濃度ドープ
GaAs層１２と高濃度不純物ドープGaAs層２２とを加算し
た厚さ、つまり３５００ｎｍの厚さに形成されている。
図２から明らかなように本実施例に係るショットキーバ
リアダイオード素子２０は、Si基板１１と高濃度不純物
ドープGaAs層２２との界面近傍及び、高濃度不純物ドー
プGaAs層２２と低濃度ドープGaAs層１２との界面近傍で
Si濃度が大きく変化しており、極めて急峻なドーピング
プロファイルとなっている。これに対し、従来のショッ
トキーバリアダイオード素子１０では、Si基板１１から
のSiの拡散があるため、ドーピングプロファイルが急峻
でない。
【００１１】表１は本実施例に係るショットキーバリア
ダイオード素子２０及び従来のショットキーバリアダイ
オード素子１０の電流−電圧特性をそれぞれ測定し、ｎ
値と逆耐圧電圧とを求めた結果を示したものである。こ
こでｎ値は、数１式で示した如くショットキーバリアダ
イオード素子の特性を示すパラメータであり、ｎが１に
近づく程理想的な素子特性が得られることになる。
ダイオード素子２０及び従来のショットキーバリアダイ
オード素子１０の電流−電圧特性をそれぞれ測定し、ｎ
値と逆耐圧電圧とを求めた結果を示したものである。こ
こでｎ値は、数１式で示した如くショットキーバリアダ
イオード素子の特性を示すパラメータであり、ｎが１に
近づく程理想的な素子特性が得られることになる。
【００１２】
【数１】Ｉ＝Ｉ0[exp(ｅＶ/ ｎｋＴ）] 但し、Ｉ ：GaAs層側からSi基板側に向かって流れる全
電流密度 ｅ ：電子の電荷 Ｖ ：素子に印加される電圧 Ｉ0 ：素子に印加される電圧Ｖ＝０のときの電流密度 ｋ ：ボルツマン定数 Ｔ ：温度
電流密度 ｅ ：電子の電荷 Ｖ ：素子に印加される電圧 Ｉ0 ：素子に印加される電圧Ｖ＝０のときの電流密度 ｋ ：ボルツマン定数 Ｔ ：温度
【００１３】
【表１】
【００１４】表１から明らかなように、従来のショット
キーバリアダイオード素子１０の構造ではｎ値は１．４
５であったのが、本実施例に係るショットキーバリアダ
イオード素子２０では１．３０と向上した値が得られ
た。また逆耐圧電圧も従来例の場合では１８Ｖだったの
が、本実施例の場合では２５Ｖと向上した値が得られ
た。以上の結果から、Si基板１１と素子動作層である低
濃度ドープGaAs層１２との間に高濃度不純物ドープGaAs
層２２を形成することは、電流−電圧特性が良好なショ
ットキーバリアダイオード素子２０を作製する上で有効
であることが確認された。
キーバリアダイオード素子１０の構造ではｎ値は１．４
５であったのが、本実施例に係るショットキーバリアダ
イオード素子２０では１．３０と向上した値が得られ
た。また逆耐圧電圧も従来例の場合では１８Ｖだったの
が、本実施例の場合では２５Ｖと向上した値が得られ
た。以上の結果から、Si基板１１と素子動作層である低
濃度ドープGaAs層１２との間に高濃度不純物ドープGaAs
層２２を形成することは、電流−電圧特性が良好なショ
ットキーバリアダイオード素子２０を作製する上で有効
であることが確認された。
【００１５】このように上記実施例によれば、Si基板１
１と素子動作層である低濃度ドープGaAs層１２との間に
高濃度不純物ドープGaAs層２２を設けることにより、転
位が存在する部分の電気抵抗を低くすることができ、ド
ーピングプロファイルが急峻で良好な電流−電圧特性を
示すショットキーバリアダイオード素子２０を作製する
ことができる。
１と素子動作層である低濃度ドープGaAs層１２との間に
高濃度不純物ドープGaAs層２２を設けることにより、転
位が存在する部分の電気抵抗を低くすることができ、ド
ーピングプロファイルが急峻で良好な電流−電圧特性を
示すショットキーバリアダイオード素子２０を作製する
ことができる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るショッ
トキーバリアダイオード素子にあっては、素子動作層と
Si基板との間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備
えているので、電流−電圧特性の優れた高温環境で使用
可能な高速、大電力用のショットキーバリアダイオード
素子を作製することができる。
トキーバリアダイオード素子にあっては、素子動作層と
Si基板との間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層を備
えているので、電流−電圧特性の優れた高温環境で使用
可能な高速、大電力用のショットキーバリアダイオード
素子を作製することができる。
【図１】本発明に係るショットキーバリアダイオード素
子の一実施例を模式的に示した断面図である。
子の一実施例を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明に係るショットキーバリアダイオード素
子及び、従来のショットキーバリアダイオード素子のSi
ドーピングプロファイルをそれぞれ示したグラフであ
る。
子及び、従来のショットキーバリアダイオード素子のSi
ドーピングプロファイルをそれぞれ示したグラフであ
る。
【図３】従来のショットキーバリアダイオード素子の一
例を模式的に示した断面図である。
例を模式的に示した断面図である。
【図４】低濃度ドープGaAs層のSi基板界面からの距離と
転位密度との関係を示したグラフである。
転位密度との関係を示したグラフである。
１１ Si基板 １２ 低濃度ドープGaAs層（素子動作層） ２０ ショットキーバリアダイオード素子 ２２ 高濃度ドープGaAs層（高濃度不純物ドープ化合物
半導体層）
半導体層）
Claims (1)
- 【請求項１】 Si基板上に形成された化合物半導体ショ
ットキーバリアダイオード素子において、素子動作層と
前記Si基板との間に高濃度不純物ドープ化合物半導体層
を備えていることを特徴とするショットキーバリアダイ
オード素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169391A JPH0536975A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | シヨツトキーバリアダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169391A JPH0536975A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | シヨツトキーバリアダイオード素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536975A true JPH0536975A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=12615508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169391A Pending JPH0536975A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | シヨツトキーバリアダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536975A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160043968A (ko) | 2013-08-19 | 2016-04-22 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 산화물 반도체 기판 및 쇼트키 배리어 다이오드 |
| KR20160043967A (ko) | 2013-08-19 | 2016-04-22 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 산화물 반도체 기판 및 쇼트키 배리어 다이오드 |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP4169391A patent/JPH0536975A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160043968A (ko) | 2013-08-19 | 2016-04-22 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 산화물 반도체 기판 및 쇼트키 배리어 다이오드 |
| KR20160043967A (ko) | 2013-08-19 | 2016-04-22 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 산화물 반도체 기판 및 쇼트키 배리어 다이오드 |
| US9570631B2 (en) | 2013-08-19 | 2017-02-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Oxide semiconductor substrate and schottky barrier diode |
| US9691910B2 (en) | 2013-08-19 | 2017-06-27 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Oxide semiconductor substrate and schottky barrier diode |
| US11769840B2 (en) | 2013-08-19 | 2023-09-26 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Oxide semiconductor substrate and schottky barrier diode |
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