JPH0618279B2 - シヨツトキバリア半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高耐圧シヨツトキバリア半導体装置に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕

シヨツトキバリアダイオードは、高速応答性（高速スイ
ツチング特性）の良さ及び低損失である利点を生かし
て、高周波整流回路等に広く利用されている。しかし、
シヨツトキバリアダイオードは、周辺耐圧（シヨツトキ
バリアの周辺での耐圧）がバルク耐圧（シヨツトキバリ
アの中央部での耐圧）に比べて低下する現象が著しく、
高耐圧化が困難であるという問題を有する。

この問題を解決するための施策を以下に紹介する。第８
図はガードリング構造を有するシヨツトキバリアダイオ
ードである。半導体基板１としては低抵抗のｎ⁺形半導
体領域２の上面にこれより高抵抗のｎ形半導体領域３が
形成されたものが使用される。ｎ形半導体領域３の上面
にはｎ形半導体領域３との界面にシヨツトキバリアを形
成する電極４が形成されている。ｎ⁺形半導体領域２の
下面にはｎ⁺形半導体領域２とオーミツク接触（低抵抗
接触）した電極５が形成されている。電極４のうち、絶
縁膜６の上面に延在する部分はフイールドプレート７と
呼ばれ、後に説明するガードリングと共に周辺耐圧の向
上に寄与する。即ち、フイールドプレート７は逆電圧印
加時にその下部のｎ形半導体領域３の表面近傍に空乏層
を広げる作用を有する。その結果、シヨツトキバリア周
辺での電解集中が緩和され、周辺耐圧が向上する。シヨ
ツトキバリアの周縁に隣接して環状に形成された低抵抗
ｐ⁺形半導体領域がガードリング８として作用する領域
である。ガードリング構造ではシヨツトキバリアの周辺
耐圧をｐｎ接合９が担うことになり、フイールドプレー
ト７の作用と相まつて十分とは言えないまでも高耐圧化
を実現する。しかし、順方向に大きな電流を流したとき
には、ｐｎ接合９からｎ形領域３への少数キヤリア（正
孔）の注入が増加する。このため、順方向動作から逆方
向動作に切換えても、この少数キヤリアが消滅するまで
は完全にスイツチオフしない。即ち、スイツチング応答
の遅れが生じて、高速応答性（高周波特性あるいは高速
スイツチング特性）が低下してしまう。

上記のスイツチング応答性の低下を解決するガードリン
グ構造として特開昭５８−２１５０７９号公報に第９図
に示すような構造のシヨツトキバリアダイオードが開示
されている。即ち、シヨツトキバリアを形成する電極４
とガードリング８のオーミツク電極１１とを絶縁膜６上
に形成された高いシート抵抗を有する半絶縁層１０を介
して電気的に接続している。この構造によれば、順方向
電流は主として電極４とｎ形領域３との界面を通つて流
れ、電極４の周部からｐ⁺形領域へと流れる電流は半絶
縁層１０にて制限される。このため、上記のｎ形領域３
への少数キヤリアの注入が抑制でき、結果としてスイツ
チング応答性の低下のほとんどないガードリングを有す
るシヨツトキバリアダイオードを提供できる。

しかし、高耐圧化においては十分とはいえなかつた。一
般にシート抵抗の大きく異なる２つの被層の境界部の下
部の半導体領域には、最大電界の生じる電界集中点が存
在することが知られている。第９図のシヨツトキバリア
ダイオードにおいては、電極４と絶縁膜６との境界部分
の下部のｎ形半導体領域３にこの電界集中点が生じるこ
ととなる。この電界集中点ではブレークダウンが起こり
易く、結果として耐圧が低下することとなる。

そこで、本発明は、高速応答性の低下が少なく、かつ高
耐圧が得られるガードリングを有するシヨツトキバリア
半導体装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、第１の半導体領域２３
と、ガードリングを得るために前記第１の半導体領域２
３の表面を環状に囲むように配置され且つ前記第１の半
導体領域２３と反対の導電形を有している第２の半導体
領域２４と、前記第１の半導体領域２３の前記第２の半
導体領域２４によって囲まれた表面の内の前記第２の半
導体領域２４から離間した中央領域上に配設され且つ前
記第１の半導体領域２３との間にショットキバリアを生
じさせるように形成された第１の電極２９ａと、前記第
１の電極２９ａを包囲するように前記第１及び第２の半
導体領域２３、２４上に配置され、前記第１の電極２９
ａよりも大きいシート抵抗を有し、前記第１の半導体領
域２３との間にショットキバリアを生じさせるように形
成され、前記第１の電極２９ａと前記第２の半導体領域
２４とに電気的に接続されている第２の電極２９ｂとを
備えたショットキバリア半導体装置に係わるものであ
る。

［作用］ 本発明においては、ガードリングとしての第２の半導体
領域２４とショットキバリア電極としての第１の電極２
９ａとの間に、第１の電極２９ａよりもシート抵抗が大
きく且つ第１の半導体領域２３との間にショットキバリ
アを生じさせることができるように形成された第２の電
極２９ｂが配置されている。このため、順方向バイアス
時に、第２の半導体領域２４と第１の半導体領域２３と
の間にｐｎ接合を通って流れる電流がシート抵抗の高い
第２の電極２９ｂによって制限され、順バイアスから逆
バイアスへの転換時における少数キャリアの残存が少な
くなり、高速応答が可能になる。なお、逆バイアス時に
は第２の電極２９ｂと第１の半導体領域２３との間にシ
ョットキバリアが生じるので、高耐圧性は確保される。

〔第１の実施例〕 本発明の第１の実施例に係わるシヨツトキバリアダイオ
ード及びその製造方法を第１図〜第４図に基づいて説明
する。

第１図に示すシヨツトキバリアダイオードを製造する時
には、まず、第２図(A)に示すように、GaAs（砒化ガリ
ウム）から成る半導体基板２１を用意する。この半導体
基板２１は、厚さ約３００μｍ、不純物濃度１〜３×１
０¹⁸cm^-3のｎ⁺形領域２２の上に、厚さ１０〜２０μ
ｍ、不純物濃度１〜２×１０¹⁵cm^-3のｎ形領域２３をエ
ピタキシヤル成長させたものである。

次に、第２図(B)に示すように、ｎ形GaAsから成るｎ形
領域２３中に選択的に、Zn（亜鉛）を拡散してｐ⁺形領
域から成るガードリング領域２４を形成する。ｐ⁺形領
域の深さ約２μｍ、表面不純物濃度は約５×１０¹⁶cm^-3
である。

次に、第２図(C)に示すように、ｎ形領域２３及びガー
ドリング領域２４の上面全体にTi（チタン）の薄層２５
即ちTi薄層を真空蒸着で形成し、更にその上面全体にAl
（アルミニウム）層２６を連続して真空蒸着する。Ti薄
層２５の厚さは５０〜２００Å（０．００５〜０．０２
μｍ）と極薄である。Al層２６の厚さは約２μｍで、Ti
薄層２５の１００倍以上の厚さである。更に、ｎ⁺形領
域２２の下面にAu（金）−Ge（ゲルマニウム）の合金か
ら成るオーミツク接触の電極２７を真空蒸着により形成
し、その後、３８０℃、１０秒間の熱処理を行う。

次に、第２図(D)に示すように、フオトエツチングによ
りAl層２６の一部をエツチング除去し、主順電流通路と
なるシヨツトキバリアを形成すべき領域に対応させてAl
層２６ａを残存させる。更にフオトエツチングにより素
子の周辺領域からTi薄層２５を除去し、Al層２６ａの下
部にあるTi薄層２５ａとこれを隣接して包囲するTi薄層
２５ｂを残存させる。Ti薄層２５ａ、２５ｂは、Ti自身
は導体であつても極薄の膜であるため、シート抵抗２０
〜４００Ω／□の抵抗層となつており、Al層２６ａに比
べて高い抵抗を有する。

次に、空気中で３００℃、５〜３０分間の熱処理を施
す。これにより、第２図(E)に示すように、Al層２６ａ
で被覆されていないTi薄層２５ｂは酸化されてチタンの
酸化物の薄層２８となるが、Al層２６ａの下部のTi薄層
２５ａはAl層２６ａにマスクされているので酸化されな
い。

次に、フオトエツチングによりAl層２６ａの周辺を除去
し、第２図(F)のようにAl層２６ａの下部にある酸化さ
れていないTi薄層２５ｃを露出させる。第３図に示すよ
うにTi薄層２５ｃはAl層２６ａの外周を包囲するように
Al層２６ａに隣接して配置されており、更にTi薄層２５
ｃを包囲するようにチタン酸化物薄層２８がTi薄層２５
ｃに隣接して配置されている。AlとTiの両方ともGaAsと
の間にシヨツトキバリアを形成する金属であるので、Al
層２６ｂとAl層２６ｂの下部に配置されたTi薄層２５ｄ
から成るシヨツトキバリア形成金属電極を第１のバリア
電極又は第１のバリア金属電極２９ａと呼び、また第１
のバリア電極２９ａを隣接して包囲するTi薄層２５ｃか
ら成る薄層のシヨツトキバリア形成金属電極を第２のバ
リア電極又は第２のバリア金属電極２９ｂと呼ぶことと
する。Ti薄層２５ｂは極く薄く膜であるため、第１のバ
リア金属電極２９ａにおいて、Al層２６ｂとTi薄層２５
ｄがシヨツトキバリアの形成にそれぞれどのように関与
しているか必ずしも明らかではない。なお、Ti薄層２５
ｄのシヨツトキバリアの形成以外の役割りとして、Ti薄
層２５ｄはAl層２６ｂとｎ形領域２３との密着性の向上
に寄与する。また、第２のバリア金属電極２９ｂを形成
するTi薄層２５ｃは第１のバリア金属電極２９ａとチタ
ン酸化物薄層２８との電気的な接続に寄与する。ここ
で、順電流の主たる電流通路となる第１のバリア金属電
極２９ａのシート抵抗は１Ω／□以下であることが望ま
しく、この実施例では約０．０５Ω／□である。第２図
(F)及び第３図に示す第２のバリア金属電極２９ｂを隣
接して包囲するようにリング状に設けられたチタン酸化
物薄層２８は、Ti薄層２５ｂの厚さより増大して概算で
７５Å〜３００Åであり、シート抵抗が５０〜５００Ｍ
Ω／□という半絶縁性の高抵抗層である。即ち、チタン
酸化物薄層２８は完全な絶縁物と見なせるTiO₂（２酸化
チタン）ではなく、TiO₂よりも酸素が少ないいわゆる酸
素プアーなチタン酸化物TiO_x（但し、ｘは２よりも小さ
い数値）となつているものと考えられる。また、本発明
に従うｐ⁺形領域から成るガードリング領域２４はTi薄
層２５ｃつまり第２のバリア金属電極２９ｂとチタン酸
化物薄層２８の境界部分の下部のｎ形領域２３内に配置
されている。ガードリング領域２４の表面はTi薄層２５
ｃ及びチタン酸化物薄層２８の両方の下面に接してい
る。ガードリング領域２４は第３図に示すように、第２
のバリア金属電極２９ｂの周縁部に沿つて環状に形成さ
れている。

続いて、チタン酸化物薄層２８及び第２のバリア金属電
極２９ｂの上面を絶縁膜３０で被覆してシヨツトキバリ
アを有する半導体チツプ即ち電力用シヨツトキバリアダ
イオードチツプを完成させる。なお、絶縁層３０はプラ
ズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形
成したシリコン酸化膜から成る。絶縁層３０は、プラズ
マＣＶＤ法又は光ＣＶＤ法で形成したシリコン窒化膜や
塗布法により形成したポリイミド系樹脂膜等に置き換え
ることもできるが、プラズマＣＶＤ法又は光ＣＶＤ法に
より形成したシリコン酸化膜が好適であつた。図示では
省略しているが、Al層２６ａの上面に例えばTi層とAu層
とを順次に設け、これをリード部材に対する接続用電極
とするのが普通である。このとき、Ti層とAu層の外周側
を絶縁層３０の上面に延在させて設けると、Ti層とAu層
にて絶縁層３０の保護ができるし、フイールドプレート
を付加したことにもなる。

第３図の各部の寸法を例示すると次の通りである。第１
のバリア金属電極２９ａの幅ａは約９１０μｍ、第２の
バリア金属電極２９ｂの幅ｂは約２０μｍ、チタン酸化
物薄層２８の幅ｃは約１４０μｍである。又、ガードリ
ング領域２４の幅ｄは約３０μｍである。

このシヨツトキバリアダイオードにおいては、第１のバ
リア金属電極２９ａとｎ形領域２３との間及び第２のバ
リア金属電極２９ｂとｎ形領域２３との間にそれぞれ第
１のシヨツトキバリア及び第２のシヨツトキバリアが生
じるのみでなく、チタン酸化物薄層２８とｎ形領域２３
との間にも第３のシヨツトキバリアが生じる。チタン酸
化物薄層２８とｎ形領域２３との間にシヨツトキバリア
が生じることはシヨツトキバリアダイオードの整流特
性、容量特性、飽和電流特性等によつて確認した。例え
ば、チタン酸化物薄層２８の面積を零から増加すると、
飽和電流Ｉ_Sがチタン酸化物薄層２８と第１及び第２の
バリア金属電極２９ａ、２９ｂの面積の和に略比例して
増加する。この比例関係はシヨツトキバリアダイオード
の種々の温度において得られることが確認されている。
チタン酸化物薄層２８と第１及び第２のバリア金属電極
２９ａ、２９ｂの面積の和に対して飽和電流Ｉ_Sが略比
例的に変化するということは、第１及び第２のバリア金
属電極２９ａ、２９ｂと略同一の電流密度でチタン酸化
物薄層２８に逆電流が流れることを意味する。この現象
は、チタン酸化物薄層２８がバリア金属電極２９ａ、２
９ｂと略同一のバリアハイトφ_Bを持つシヨツトキバリ
アを形成していることを端的に示している。

第２のバリア金属電極２９ｂ及びチタン酸化物薄層２８
はｎ形領域２３に対してはシヨツトキバリアを形成して
いるが、ｐ⁺形領域即ちガードリング領域２４に対して
はやや非直線性を有する比較的低抵抗の接触をしている
と考えられるので逆電圧印加時には導通と見なせ、ガー
ドリング領域２４に対してはシヨツトキバリアを形成し
てはいない。従つて、第１のバリア金属電極２９ａに基
づく第１のシヨツトキバリアと第２のバリア金属電極２
９ｂに基づく第２のシヨツトキバリアは直接に連続する
が、チタン酸化物薄層２８に基づく第３のシヨツトキバ
リアと第２のシヨツトキバリアはガードリング領域２４
を介してつながつており、直接には連続していない。ま
た、第２のシヨツトキバリアと第３のシヨツトキバリア
とはガードリング領域２４とｎ形領域２３との境界部
分、つまりｐｎ接合３１を介して連続しているとも見な
せる。

ガードリング領域２４は従来例と同様にシヨツトキバリ
アの周辺耐圧向上に寄与する。ここで、第１のバリア金
属電極２９ａに比べて第２のバリア金属電極２９ｂのシ
ート抵抗はかなり大きい値となつている。このため、第
１図のシヨツトキバリアダイオードでは順方向電圧印加
時にガードリング領域２４を経てｎ形領域２３へと流れ
る順電流は第２のバリア金属電極２９ｂにより制限され
る。このため、ガードリング領域２４からｐｎ接合３１
を経てｎ形領域２３に注入される少数キヤリア（正孔）
が激減し、ガードリング領域２４を設けたことによる高
速応答正の低下はほとんどない。つまり、第１図のシヨ
ツトキバリアダイオードの第２のバリア金属電極２９ｂ
はシヨツトキバリアを形成する電極であるとともに少数
キヤリアの注入を制限する。

チタン酸化物薄層２８は、ｎ形領域２３との間にシヨツ
トキバリアを形成しており、高抵抗性のフイールドプレ
ートとして耐圧向上に大きく寄与している。即ち、逆電
圧印加時にチタン酸化物薄層２８の内周縁と外周縁の間
に微少電流が流れてチタン酸化物薄層２８の延在方向に
電位勾配が生じる。チタン酸化物薄層２８によつて形成
されているシヨツトキバリアから延びる空乏層の広がり
は、上記電位勾配によつてガードリング領域２４側で大
きく、チタン酸化物薄層２８の外周縁側に向うに従つて
小さくなる。逆電圧印加時には第１のバリア金属電極２
９ａ及び第２のバリア金属電極２９ｂとｎ形領域２３と
の間に形成される第１及び第２のシヨツトキバリア、ｐ
ｎ接合３１、チタン酸化物薄層２８とｎ形領域２３との
間に形成される第３のシヨツトキバリアの四者のそれぞ
れから延びる空乏層が一体化し、第４図に模式的に示す
空乏層３２がｎ形領域２３の表面に連続して形成され
る。これらの結果、逆電圧印加時におけるシヨツトキバ
リアの周部での電界集中が緩和され、シヨツトキバリア
ダイオードの耐圧が大幅に向上する。なお、チタン酸化
物薄層２８による高耐圧化構造については、本願発明者
等によつて発明され、本件特許出願人より特願昭６２−
３０７１９６号として出願されている。

本実施例のシヨツトキバリアダイオードは、１５０Ｖ以
上の耐圧が高い歩留りで得られ、バルク耐圧と略等しい
と考えられる約２５０Ｖの耐圧を示すものさえあつた。
高耐圧化の策を施さない場合（チタン酸化物薄層２８、
Ti薄層２５ｃ、ｐ⁺形領域２４を形成しない場合）には
６０Ｖ程度の耐圧しか得られない。また、本実施例のシ
ヨツトキバリアダイオードを、スイツチング周波数５０
０kHzの高周波数スイツチングレギユレータの整流ダイ
オードとして使用したところノイズ発生の極めて少ない
整流動作が確認された。

本実施例は次の利点を有する。

(1)ｎ形領域２３の表面のガードリングにて包囲された
領域には第１のバリア金属電極２９ａ及び第２のバリア
金属電極２９ｂに基づく第１のシヨツトキバリアと第２
のシヨツトキバリアが連続して形成される。このため、
逆電圧印加時には第１のシヨツトキバリアから延びる空
乏層と、第２のシヨツトキバリアから延びる空乏層と、
ｐｎ接合３１からの空乏層が連続し、電界集中を緩和す
る良好な空乏層３２が得られる。従来の絶縁物を介して
フイールドプレートを有する構造でもガードリングにて
包囲された領域にｐｎ接合９から延びる空乏層と連続す
る空乏層が得られる。しかし、絶縁層６を介して空乏層
を形成するので、電界集中を緩和する良好な空乏層が得
られず、本実施例のような大きな耐圧向上は望めない。

(2)塾方向バイアス時にｐｎ接合３１を経てｎ形領域２
３へと流れる電流は第２のバリア金属電極２９ｂにて制
限される。このため、高速応答性を損なうことなく高耐
圧化が実現できる。

(3)従来の絶縁層を介してフイールドプレートを有する
構造の欠点の１つである特性の熱的不安定はTi薄層２５
ｃ及びチタン酸化物薄層２８の下部に絶縁層を介在して
いないことによつて解消されている。

(4)応力集中点と電界集中点とを分離できるため、耐圧
歩留りを向上することができた。即ち、第１のバリア金
属電極２９ａはそれよりも外周側に形成された被層より
も肉厚となつているため、第１のバリア金属電極２９ａ
の外周端の下部に応力集中点が生じる。この応力集中点
では、ｎ形領域２３に歪が加つているため、臨界電界強
度（Ｅcrit）が低下しており、ここに電界集中が生じる
とブレークダウンが起り易い。本実施例では最大電界の
生じる電界集中点は、ガードリング領域２４の外周部の
近傍に位置するため電界集中点を応力集中点から離間で
きる。これにより、規定耐圧以下の製品の生じる頻度が
減少し、耐圧歩留りが向上する。なお、従来の絶縁物を
介したフイールドプレートを有する構造では電界集中点
はバリア金属電極４と絶縁物６の境界の下部にあり、応
力集中点と実質的に一致する。このため、耐圧歩留りの
向上は望めない。

(5)Al層２６ｂの直下に設けたTi薄層２５ｄの延在部に
てTi薄層２５ｃ及びチタン酸化物薄層２８が得られるの
で、目的とする第２のバリア金属電極２９ｂ及びチタン
酸化物薄層２８が容易に得られる。また、第１のバリア
金属電極２９ａと第２のバリア金属電極２９ｂとチタン
酸化物薄層２８との電気的接続を容易かつ確実に達成す
ることができる。

(6)チタン酸化物薄層２８を設けたので一段と耐圧を向
上できる。即ち、上述のようにチタン酸化物薄層２８を
設けたことにより、ガードリング領域２４の外周側のｎ
形領域２３にも電界集中を緩和する空乏層を良好に形成
することができる。このため、耐圧を大幅に向上させる
ことができた。

〔第２の実施例〕 第５図に示す本発明の第２の実施例に係わるシヨツトキ
バリアダイオードを説明する。但し、第５図及び後で説
明する第６図及び第７図において第１図〜第３図と実質
的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略
する。第５図のシヨツトキバリアダイオードはｎ形領域
２３の表面にリング状のチタン酸化物薄層２８ａを有
し、更にこの上にリング状のチタン酸化物薄層２８ｂを
有する。第１のバリア金属電極２９ａはAl層２６ｂと２
層のTi薄層２５ｅ、２５ｆから成る。第２のバリア金属
電極２９ｂは２層のTi薄層２５ｇ、２５ｈから成る。こ
の構造は第２図(C)〜(F)のような工程を２回繰り返すこ
とによつて形成できる。上側のチタン酸化物薄層２８ｂ
は第１図のシヨツトキバリアダイオードのチタン酸化物
薄層２８と同じ厚さ及び酸化程度に形成されている。下
側のチタン酸化物薄層２８ａは上側のチタン酸化物薄層
２８ｂとほぼ同一の厚さとなつているが酸化の程度を上
側のチタン酸化物薄層２８ｂより強めているので、上側
のチタン酸化物薄層２８ｂよりもシート抵抗が大きい。
従つて、上側のチタン酸化物薄層２８ｂを通る電流の法
が下側のチタン酸化物薄層２８ａを通る電流よりも大き
くなり、電位勾配は主として上側の層によつて決定され
る。下側のチタン酸化物薄層２８ａは高いバリアハイト
φ_Bを有するので飽和電流Ｉ_Sを減少することができる。
このため、逆電流レベルの小さいシヨツトキバリアダイ
オードを提供できる。

また、第２のバリア金属電極２９ｂを肉厚とすることで
抵抗が減少するので、ブレークダウン時の電流が第２の
バリア金属電極２９ｂの外周端側の複数箇所に分散して
良好に流れるため逆方向サージ耐量が向上する。但し、
第２のバリア金属電極２９ｂのシート抵抗は順電圧印加
時にｎ形領域２３への少数キヤリアの注入を抑制するこ
とができる抵抗値に設定する必要がある。

なお、第１の実施例と同様に、第１及び第２のバリア金
属電極２９ａ、２９ｂとｐ⁺形領域から成るガードリン
グ領域２４との組み合せから成る耐圧向上効果も得られ
る。

〔第３の実施例〕 第６図に本発明の第３の実施例に係わるシヨツトキバリ
アダイオードを示す。第６図のシヨツトキバリアダイオ
ードは第２のバリア金属電極２９ｂの外周端側に、第１
のチタン酸化物薄層２８ｃ、等電位化用Ti薄層２５ｉ、
第２のチタン酸化物薄層２８ｄがリング状に順次隣接し
て配置され、これらが互いに電気的に接続されている。

等電位化用Ti薄層２５ｉから成る環状領域は導電性が高
いので、等電位分布領域となり得る。この結果、ｎ形領
域２３の表面上における平面的に見た電位分布の不均一
性を修正して均一な空乏層を形成し、耐圧を向上するこ
とができる。また、チタン酸化物薄層２８ｄの外周端は
Au（金）−Ge（ゲルマニウム）合金から成る接続領域３
４にてｎ形領域２３と電気的に低抵抗接続されている。
従つて、チタン酸化物薄層２８ｄの外周縁でブレークダ
ウンが生じないため、ノイズの発生の少ない小信号用高
耐圧シヨツトキバリアダイオードを提供できる。勿論、
第６図のシヨツトキバリアダイオードにおいても、第１
及び第２のバリア金属電極２９ａ、２９ｂとｐ⁺形領域
から成るガードリング領域２４との組み合せによる耐圧
向上効果も得られる。

〔第４の実施例〕 第７図に示す第４の実施例のシヨツトキバリアダイオー
ドは第１のバリア金属電極２９ａの周縁部の下部にTi薄
層２５ｋより肉厚のTi薄層３３が形成されている。Ti薄
層３３の厚さは１００〜４００Åで、Al層２６ｃと比べ
れば、極薄である。第７図のシヨツトキバリアダイオー
ドはｎ形領域２３の上面に予めTi薄層３３を形成してお
き、第２図(C)〜(F)のような工程にて製作できる。第７
図のシヨツトキバリアダイオードではAl層２６ｃと、Ti
薄層２５ｊと、Ti薄層３３の一部から成る部分を第１の
バリア金属電極２９ａ、Ti薄層２５ｋと、Ti薄層３３の
残部から成る部分を第２のバリア金属電極２９ｂと呼ぶ
ことができる。第３の実施例と同様に第２のバリア金属
電極２９ｂのシート抵抗が減少し逆方向サージ耐量の向
上したシヨツトキバリアダイオードを提供できる。ま
た、シヨツトキバリアのうち周辺のTi薄層３３の部分は
バリアハイトφ_Bが向上するのでシヨツトキバリアの周
辺耐圧が向上し、さらに高耐圧のシヨツトキバリアダイ
オードを提供できる。この場合も、第２のバリア金属電
極２９ｂのシート抵抗は順方向電流を適度に制限できる
値に設定する必要がある。なお、この実施例によつて
も、第１及び第２のバリア金属電極２９ａ、２９ｂとガ
ードリング領域２４との組み合せによる耐圧向上効果が
得られる。

〔変形例〕

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、例え
ば次の変形が可能なものである。

(1)高耐圧が特に要求されない場合はチタン酸化物薄層
２８を省いた構造としてもよい。

(2)チタン酸化物薄層２８、２８ｂ〜２８ｄのシート抵
抗は、半導体チツプ構造やサイズによつて効果的な範囲
が変わるが、１０ｋΩ／□〜５０００ＭΩ／□、望まし
くは１０ＭΩ／□〜１０００ＭΩ／□に選ぶべきであ
る。

(3)第２図(C)のTi薄層２５の膜厚は、膜厚制御、酸化温
度、酸化時間等を勘案して２０Å以上にすべきである。
上限については、上記所定のシート抵抗が得られるなら
ば制限はないが、Ti薄膜を熱酸化してチタン酸化物薄層
を形成するときには、酸化温度と酸化時間を勘案して３
００Å以下とすべきである。プラズマ酸化のような強力
な酸化を行うならば、この上限はさらに拡大できる。

(4)Ti薄層２５を酸化してチタン酸化物薄層２８を得る
時の酸化温度は５００℃以下にすることが望ましく、Au
系の電極を用いる時は３８０℃以下とする。酸化温度の
下限値については、熱酸化法による時では２００℃以上
とするが、プラズマ酸化による時では室温以下の低温と
することもできる。酸化時間はTi薄層２５の厚さ、酸化
温度、酸化雰囲気によつて変わるが、５秒〜２時間の範
囲に収めることが望ましい。

(5)チタン酸化物薄層２８、２８ａ〜２８ｄに対応する
ものをチタン酸化物の蒸着やスパツタリングで形成し、
Ti薄層２５ｃ、２５ｈ、２５ｇ、２５ｉを導電性が比較
的高いチタン窒化物層に置き換えてもよい。チタン窒化
物層は、Al層をマスクとしてチタン酸化物層を窒化する
ことによつて形成し得る。

(6)シート抵抗が高く且つシヨツトキバリアを精製する
薄層としてチタン酸化物薄層が好適であるが、Ta（タン
タル）系材料の酸化物薄層等にすることもできる。ま
た、Ti薄層２５及びチタン酸化物薄層２８はInやSn等を
添加したものであつてもよい。

(7)GaAsの代りにInP（燐化インジウム）等のIII−Ｖ族
化合物やシリコンを使用するシヨツトキバリア半導体装
置にも適用可能である。

(8)集積回路中にシヨツトキバリア半導体装置を形成す
る場合には、ｎ形領域２３を島状に囲むようにｎ⁺形領
域２２を設けてオーミツク電極２７をｎ形領域２３の表
面側に設けるプレーナ構造としてもよい。

(9)ｎ形領域２３、ｎ⁺形領域２２をｐ形領域と置き換え
ることができる。

(10)本発明に従う薄層としての第２のバリア金属電極２
９ｂのシート抵抗は、半導体チツプの構造等種々の条件
により、効果的な範囲は変わり、１Ω／□〜１ＭΩ／□
の範囲で本発明の効果が有効に得られる。但し、高水準
な逆サージ耐量が要求される場合には５Ω／□〜５００
Ω／□に設定するのが望ましい。

(11)本発明に従う薄層としての第２のバリア金属電極２
９ｂの厚さ、チタン酸化物薄層２８の厚さ及びチタン酸
化物薄層２８ａと２８ｂを合せた厚さは設計上種々の数
値をとり得るが、実質的に応力集中点の発生原因となら
ないように５０００Å以下、望ましくは３０００Å以下
とすべきである。

(12)第２のバリア金属電極２９ｂの幅は応力集中点と電
界集中点とを離間するために２μｍ以上とすべきであ
る。ただし５０μｍ以上としてもその効果は飽和しチツ
プの面積の増大を招くだけである。従つて２〜５０μｍ
の範囲に設定するのがよい。

(13)チタン酸化物薄層２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃと
２８ｄの和の幅を約１０μｍ以上とすることによつて耐
圧向上の効果が現われ、３０μｍ以上にすることによつ
てその効果が顕著になる。しかし、所定の耐圧が得られ
る歩留りを高くするためには１００μｍ以上に説明する
ことが一層望ましい。幅を５００μｍ又はこれよりも大
きく設定しても耐圧向上効果を十分に得ることができ
る。従つて、幅の上限はないが、幅を５００μｍ以上に
しても耐圧の比例的増大を期待することができないばか
りでなく、半導体チツプが大型化するといる問題が生じ
る。従つて、幅を３０〜５００μｍの範囲にすることが
望ましい。

〔発明の効果〕

上述から明らかなように、本発明によれば、ガードリン
グとして働く第２の半導体領域を設けたにも拘らず、高
速応答性の低下が少ないシヨツトキバリア半導体装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わるシヨツトキバリ
アダイオードを示す断面図、 第２図(A)〜(F)は第１図のシヨツトキバリアダイオード
を製造工程順に示す断面図、 第３図は第２図(F)の状態を示す平面図、 第４図は空乏層を模式的に示すシヨツトキバリアダイオ
ードの一部拡大断面図、 第５図は第２の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図、 第６図は第３の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図、 第７図は第４の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図、 第８図は従来のシヨツトキバリアダイオードを示す断面
図、 第９図は従来の別のシヨツトキバリアダイオードを示す
断面図である。 ２２……ｎ⁺形領域、２３……ｎ形領域、２４……ガー
ドリング領域、２５ｃ，２５ｄ……Ti薄層、２６ａ……
Al層、２７……オーミツク電極、２８……チタン酸化物
薄層、２９ａ……第１のバリア金属電極、２９ｂ……第
２のバリア金属電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の半導体領域（２３）と、 ガードリングを得るために前記第１の半導体領域（２
   ３）の表面を環状に囲むように配置され且つ前記第１の
   半導体領域（２３）と反対の導電形を有している第２の
   半導体領域（２４）と、 前記第１の半導体領域（２３）の前記第２の半導体領域
   （２４）によって囲まれた表面の内の前記第２の半導体
   領域（２４）から離間した中央領域上に配設され且つ前
   記第１の半導体領域（２３）との間にショットキバリア
   を生じさせるように形成された第１の電極（２９ａ）
   と、 前記第１の電極（２９ａ）を包囲するように前記第１及
   び第２の半導体領域（２３）（２４）上に配置され、前
   記第１の電極（２９ａ）よりも大きいシート抵抗を有
   し、前記第１の半導体領域（２３）との間にショットキ
   バリアを生じさせるように形成され、前記第１の電極
   （２９ａ）と前記第２の半導体領域（２４）とに電気的
   に接続されている第２の電極（２９ｂ）と を備えたショットキバリア半導体装置。