JPH0618280B2 - Schottky barrier semiconductor device - Google Patents

Schottky barrier semiconductor device

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JPH0618280B2
JPH0618280B2 JP63094616A JP9461688A JPH0618280B2 JP H0618280 B2 JPH0618280 B2 JP H0618280B2 JP 63094616 A JP63094616 A JP 63094616A JP 9461688 A JP9461688 A JP 9461688A JP H0618280 B2 JPH0618280 B2 JP H0618280B2
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schottky barrier
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semi
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康二 大塚
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Sanken Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はショットキバリア半導体装置に関する。The present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device.

従来の技術及び発明が解決しようとする課題 ショットキバリアダイオードは良好な高速応答性(高速
スイッチング特性)及び低電力損失等の利点を生かし
て、高周波整流回路等に広範囲にわたって使用されてい
る。しかし、ショットキバリアダイオードではバルク耐
圧(ショットキバリアの中央部分での耐圧)に比べて周
辺耐圧(ショットキバリアの周辺部分での耐圧)が低下
する現象が認められ、このため、高耐圧のものを得るの
が難しい。
2. Description of the Related Art Schottky barrier diodes are widely used in high-frequency rectifier circuits and the like by taking advantage of good high-speed response (high-speed switching characteristics) and low power loss. However, in the Schottky barrier diode, a phenomenon in which the peripheral breakdown voltage (breakdown voltage in the peripheral portion of the Schottky barrier) is lower than the bulk breakdown voltage (breakdown voltage in the central portion of the Schottky barrier) is observed, and thus a high breakdown voltage is obtained. Is difficult.

上記問題を解決する方法としてガードリング領域を設け
たショットキバリアダイオードが知られている。ガード
リング領域を含む高耐圧化構造によればガードリング領
域によって形成されるpn接合が、バリア電極に基づく
ショットキバリアの周辺耐圧を担い、ショットキバリア
の周辺耐圧を向上できる。従って、フィールドプレート
構造と組合せてショットキバリアダイオードの高耐圧化
が可能である。しかし、順方向に大きな電流が流れたと
きには、ガードリング領域から半導体領域への少数キャ
リアの注入が増加する。このため、順方向動作から逆方
向動作に切換えたとき、この少数キャリアが削減するま
では完全にスイッチオフしない。つまり、スイッチング
動作に応答遅れが生じて、ショットキバリアダイオード
の利点である高速応答性が減殺される。
A Schottky barrier diode provided with a guard ring region is known as a method for solving the above problem. According to the high breakdown voltage structure including the guard ring region, the pn junction formed by the guard ring region bears the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier based on the barrier electrode, and the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier can be improved. Therefore, it is possible to increase the breakdown voltage of the Schottky barrier diode in combination with the field plate structure. However, when a large current flows in the forward direction, the injection of minority carriers from the guard ring region to the semiconductor region increases. Therefore, when the forward operation is switched to the reverse operation, the switch is not completely switched off until this minority carrier is reduced. That is, a response delay occurs in the switching operation, and the fast response, which is an advantage of the Schottky barrier diode, is diminished.

高速応答性の低下を解決するガードリング領域を含む高
耐圧換構造として、第7図に示すショットキバリアダイ
オードが考えられる。図示のショットキバリアダイオー
ドではn形領域(21a)とn形領域(21b)から
成る半導体基板(21)の上面にバリア電極(24)が
形成される。バリア電極(24)の外周部及びバリア電
極(24)で被覆されないn形領域(21b)の上面に
絶縁層(11)が形成される。また、バリア電極(2
4)及び絶縁層(11)の上面には外部接続用の電極
(12)が形成される。n形領域(21b)のバリア電
極(24)と絶縁層(11)の境界部分下部にあたる箇
所にはp形領域から成るガードリング領域(22)が
形成されている。また、ガードリング領域(22)の内
側にはバリア電極(24)と絶縁層(11)の下面に隣
接してn形領域(23)が設けられている。n形領
域(21a)の下面にはオーミック電極(25)が形成
されている。
A Schottky barrier diode shown in FIG. 7 is conceivable as a high breakdown voltage replacement structure including a guard ring region that solves the deterioration in high-speed response. In the illustrated Schottky barrier diode, the barrier electrode (24) is formed on the upper surface of the semiconductor substrate (21) including the n + type region (21a) and the n type region (21b). An insulating layer (11) is formed on the outer periphery of the barrier electrode (24) and on the upper surface of the n-type region (21b) not covered by the barrier electrode (24). In addition, the barrier electrode (2
4) and electrodes (12) for external connection are formed on the upper surfaces of the insulating layer (11). A guard ring region (22) composed of a p + -type region is formed at a portion below the boundary portion between the barrier electrode (24) and the insulating layer (11) in the n-type region (21b). Further, inside the guard ring region (22), an n + -type region (23) is provided adjacent to the barrier electrode (24) and the lower surface of the insulating layer (11). An ohmic electrode (25) is formed on the lower surface of the n + type region (21a).

この構造によれば、ガードリング領域(22)を流れる
順方向電流の通路断面積が狭められるため、少数キャリ
アの注入量を減少できる。したがって、高速応答性が大
きく低下することはない。しかし、n形領域(23)
を形成したことにより、第7図のショットキバリアダイ
オードにはn形領域(23)をエミッタ、ガードリン
グ領域(22)をベース、n形領域(21b)とn
領域(21a)をコレクタとするnpnトランジスタ構
造が形成される。つまり、第7図のショットキバリアダ
イオードは、バリア電極(24)と半導体基板(21)
とに基づくショットキバリアダイオードと、ガードリン
グ領域(22)と半導体基板(21)に基づくpn接合
ダイオードと、npnトランジスタとを含んでいる。従
って、図示のショットキバリアダイオードは等価的にこ
れらのダイオード及びトランジスタが電気的に並列に接
続されたショットキバリア複合体とみなせる。
According to this structure, since the passage cross-sectional area of the forward current flowing through the guard ring region (22) is narrowed, the injection amount of minority carriers can be reduced. Therefore, the high speed responsiveness is not significantly reduced. However, n + type region (23)
As a result, the n + type region (23) is an emitter, the guard ring region (22) is a base, and the n type region (21b) and the n + type region (21a) are collectors in the Schottky barrier diode of FIG. Then an npn transistor structure is formed. That is, the Schottky barrier diode of FIG. 7 has the barrier electrode (24) and the semiconductor substrate (21).
And a pn junction diode based on the guard ring region (22) and the semiconductor substrate (21), and an npn transistor. Therefore, the illustrated Schottky barrier diode can be equivalently regarded as a Schottky barrier composite in which these diodes and transistors are electrically connected in parallel.

このため、電極(24)(25)間に逆方向電圧を印加
すると、前記のnpnトランジスタが動作し、ショット
キバリア複合体に比較的大きな漏れ電流が発生して、耐
圧低下の原因となることがある。更に、ショットキバリ
アダイオードがブレークダウンを起こす前に、npnト
ランジスタ構造がパンチスルーブレークダウンを起こし
て高耐圧が得られないことも多い。パンチスルーブレー
クダウンは、n形領域(21b)からガードリング領域
(22)に伸びる空乏層がn形領域(23)に到達し
て起きるブレークダウンである。パンチスルーブレーク
ダウンを防止するためには、ガードリング領域(22)
を深く形成してnpnトランジスタ構造のベース幅を大
きく形成する必要がある。しかし、この場合は、ショッ
トキバリアダイオードがブレークダウンを起こす前に、
リーチスルーブレークダウンが起こり易くなる欠点が生
ずる。リーチスルーブレークダウンは、ガードリング領
域(22)からn形領域(21b)に伸びる空乏層がn
形領域(21a)に到達して起きるブレークダウンで
ある。リーチスルーブレークダウンを防止するには、n
形領域(21b)の厚さを大きくすればよいが、この場
合、順電圧が大きくなって電力損失が増大する。
Therefore, when a reverse voltage is applied between the electrodes (24) and (25), the npn transistor described above operates and a relatively large leakage current is generated in the Schottky barrier composite, which may cause a decrease in breakdown voltage. is there. Further, before the Schottky barrier diode breaks down, the npn transistor structure often suffers punch-through breakdown, failing to obtain a high breakdown voltage. The punch-through breakdown is a breakdown that occurs when the depletion layer extending from the n-type region (21b) to the guard ring region (22) reaches the n + -type region (23). Guard ring area (22) to prevent punch-through breakdown.
Must be deeply formed to increase the base width of the npn transistor structure. However, in this case, before the Schottky barrier diode breaks down,
There is a drawback that reach-through breakdown is likely to occur. In the reach through breakdown, the depletion layer extending from the guard ring region (22) to the n-type region (21b) is n.
This is a breakdown that occurs when the + -shaped region (21a) is reached. To prevent reach-through breakdown, n
The thickness of the shaped region (21b) may be increased, but in this case, the forward voltage is increased and the power loss is increased.

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決して、高速応
答性を低下することなく高耐圧化を確実に達成すること
のできるショットキバリア半導体装置を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a Schottky barrier semiconductor device that solves the above problems and can reliably achieve a high breakdown voltage without deteriorating high-speed response.

課題を解決するための手段 本発明によるショットキバリア半導体装置は、一導電形
の半導体領域上に形成されかつ半導体領域との間にショ
ットキバリアを生成するバリア電極と、バリア電極及び
半導体領域に隣接してかつショットキバリアを包囲する
ように形成された半導体領域とは逆の導電形の半導体領
域から成るガードリング領域とを有する。ガードリング
領域はガードリング領域に部分的にイオン注入すること
により形成された半絶縁性半導体領域を含む。半絶縁性
半導体領域によりガードリング領域内での順方向電流通
路断面積が減少している。
Means for Solving the Problems A Schottky barrier semiconductor device according to the present invention includes a barrier electrode formed on a semiconductor region of one conductivity type and generating a Schottky barrier between the semiconductor region and a barrier electrode adjacent to the barrier electrode and the semiconductor region. And a guard ring region formed of a semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor region formed so as to surround the Schottky barrier. The guard ring region includes a semi-insulating semiconductor region formed by partially implanting ions into the guard ring region. The semi-insulating semiconductor region reduces the forward current path cross-sectional area within the guard ring region.

作 用 本願ではガードリング領域の内側領域を選択的に半絶縁
性半導体領域に変換することにより、高速応答性を低下
することなくショットキバリア半導体装置の高耐圧化を
達成できる。即ち、本願では、ガードリング領域と半導
体領域との間に形成されるPN接合がショットキバリア
の周辺耐圧を担い、ショットキバリアの周辺耐圧を向上
することができる。これと同時に、半絶縁性半導体領域
と半導体領域間でのキャリア注入が実質的に生じないの
で、キャリアの蓄積により高速動作に制限を受けない。
また、半絶縁性半導体領域によってガードリング領域の
順方向電流の通路断面積が減少し、高速応答性に優れ
る。更に、本願では寄生トランジスタが形成されないか
ら、高耐圧で漏れ電流が小さい利点がある。
In the present application, by selectively converting the inner region of the guard ring region into the semi-insulating semiconductor region, it is possible to achieve a high breakdown voltage of the Schottky barrier semiconductor device without deteriorating the high speed response. That is, in the present application, the PN junction formed between the guard ring region and the semiconductor region bears the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier, and the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier can be improved. At the same time, carrier injection between the semi-insulating semiconductor region and the semiconductor region does not substantially occur, so that high-speed operation is not limited by carrier accumulation.
In addition, the semi-insulating semiconductor region reduces the cross-sectional area of the forward current path in the guard ring region, resulting in excellent high-speed response. Further, according to the present application, since the parasitic transistor is not formed, there is an advantage that the withstand voltage is high and the leakage current is small.

実施例 以下、本発明の実施例を第1図〜第6図について説明す
る。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は本発明に従う一実施例としてのショットキバリ
アダイオードを示す。また、第2図はこのショットキバ
リアダイオードの各製造工程でのダイオードチップの断
面図を示す。このショットキバリアダイオードを形成す
るには、まず第2図(a)に示す半導体基板(1)を用
意する。半導体基板(1)はGaAs(砒化ガリウム)から
成るn形領域(1a)と、その上にエピタキシャル成
長によって形成されたGaAsから成るn形領域(1b)と
を有する。n形領域(1a)は厚さ約300μm、不
純物濃度2×1018cm-3であり、n形領域(1b)は厚
さ約15μm、不純物濃度2×1015cm-3である。
FIG. 1 shows a Schottky barrier diode as an embodiment according to the present invention. Further, FIG. 2 is a sectional view of the diode chip in each manufacturing process of this Schottky barrier diode. To form this Schottky barrier diode, first, the semiconductor substrate (1) shown in FIG. 2 (a) is prepared. The semiconductor substrate (1) has an n + type region (1a) made of GaAs (gallium arsenide) and an n type region (1b) made of GaAs formed thereon by epitaxial growth. The n + -type region (1a) has a thickness of about 300 μm and an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 , and the n-type region (1b) has a thickness of about 15 μm and an impurity concentration of 2 × 10 15 cm −3 .

次に、第2図(b)に示すように、半導体基板(1)の
上面にマスクとしてのシリコン酸化膜(2)をプラズマ
CVD(Chemical Vapor Deposition)により形成す
る。シリコン酸化膜(2)の所定の箇所には開口(3)
をフォトエッチングにより設ける。続いて、開口(3)
を通じて、n形領域(1b)内にZn(亜鉛)を拡散し
てp形領域を形成する。このp形領域がガードリン
グ領域(4)として作用し、ショットキバリアダイオー
ドの周辺耐圧の向上に寄与する。ガードリング領域
(4)は深さが約3μmであり、表面濃度は約5×10
18cm-3となっている。なお、ガードリング領域(4)は
拡散によって形成されるため、開口(3)よりも横方向
に広がって形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film (2) as a mask is formed on the upper surface of the semiconductor substrate (1) by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). An opening (3) is formed at a predetermined position of the silicon oxide film (2).
Are provided by photoetching. Then the opening (3)
Through, Zn (zinc) is diffused in the n-type region (1b) to form ap + -type region. This p + type region acts as a guard ring region (4) and contributes to the improvement of the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier diode. The guard ring region (4) has a depth of about 3 μm and a surface concentration of about 5 × 10.
It is 18 cm -3 . Since the guard ring region (4) is formed by diffusion, it is formed so as to be wider in the lateral direction than the opening (3).

続いて、第2図(c)に示すように、イオン化したHe
を加速して半導体基板(1)の上面に導き、シリコン酸
化膜(2)の開口(3)を通じてガードリング領域
(4)に注入する。このように、ガードリング領域
(4)にHe(ヘリウム)イオンを注入することにより
ガードリング領域(4)の一部を半絶縁性半導体領域
(5)に変換することができる。つまり、Heイオンの
注入された部分のガードリング領域(4)はGaAsの結晶
が乱されて抵抗率が10〜10Ω・cm程度の絶縁物
に近い半導体領域、即ち、半絶縁性半導体領域(5)と
なる。なお、「半絶縁性半導体領域」の表記は、用語
「半絶縁性」と「半導体」との概念が矛盾するが、本明
細書では汎用語として使用されているように「半導体材
料から成りかつ半絶縁性を有する高抵抗な領域」を意味
する。
Then, as shown in FIG. 2 (c), ionized He
Are accelerated to lead to the upper surface of the semiconductor substrate (1) and injected into the guard ring region (4) through the opening (3) in the silicon oxide film (2). Thus, by implanting He (helium) ions into the guard ring region (4), a part of the guard ring region (4) can be converted into the semi-insulating semiconductor region (5). That is, in the guard ring region (4) where He ions are implanted, the semiconductor region close to an insulator having a resistivity of about 10 7 to 10 9 Ω · cm, that is, a semi-insulating semiconductor, because the GaAs crystal is disturbed. It becomes the area (5). Note that the notation of “semi-insulating semiconductor region” contradicts the terms “semi-insulating” and “semiconductor”, but as used in this specification as a general term, “consisting of semiconductor materials and A high resistance region having a semi-insulating property ".

本実施例では、イオン注入のマスクとして、シリコン酸
化膜(2)を使用した。シリコン酸化膜(2)で被覆さ
れた部分の半導体基板(1)にはHeイオンが注入され
ない。ガードリング領域(4)を形成するためのマスク
と半絶縁性半導体領域(5)を形成するためのマスクは
異なるマスクとしてもよいが、高い位置精度が得られる
点では本実施例のように、同一のマスクとするのが望ま
しい。Heイオンは半導体基板(1)の表面に対してほ
ぼ直角な方向で注入されるので、半絶縁性半導体領域
(5)は平面的に見て開口(3)と略同一の領域に形成
される。したがって、半絶縁性半導体領域(5)は平面
的に見てガードリング領域(4)の内側にガードリング
領域(4)と略同心形状に形成される。また、第2図
(c)から明らかなように、半絶縁性半導体領域(5)
は上面が半導体基板(1)の上面に露出し、上面以外は
ガードリング領域(4)に包囲されるように半導体基板
(1)に埋設されている。なお、半絶縁性半導体領域
(5)の深さは約2μmである。
In this example, the silicon oxide film (2) was used as a mask for ion implantation. He ions are not implanted into the portion of the semiconductor substrate (1) covered with the silicon oxide film (2). The mask for forming the guard ring region (4) and the mask for forming the semi-insulating semiconductor region (5) may be different masks, but in the point that high positional accuracy is obtained, as in this embodiment, It is desirable to use the same mask. Since He ions are implanted in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate (1), the semi-insulating semiconductor region (5) is formed in the same region as the opening (3) in plan view. . Therefore, the semi-insulating semiconductor region (5) is formed in a substantially concentric shape with the guard ring region (4) inside the guard ring region (4) in plan view. Further, as is clear from FIG. 2 (c), the semi-insulating semiconductor region (5)
Is embedded in the semiconductor substrate (1) so that the upper surface is exposed to the upper surface of the semiconductor substrate (1) and the area other than the upper surface is surrounded by the guard ring region (4). The depth of the semi-insulating semiconductor region (5) is about 2 μm.

次に、第2図(d)に示すように、シリコン酸化膜
(2)をエッチングにより除去し、半導体基板(1)の
上面にTi(チタン)層(6)とAl(アルミニウム)
層(7)を順次真空蒸着により形成する。Ti層(6)
の層厚は50Å(0.005μm)と極薄である。Al
層(7)の層厚は約2μmとなっている。半導体基板
(1)の下面にはAu(金)−Ge(ゲルマニウム)合
金とAuとを連続的に真空蒸着してオーミック電極
(8)を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the silicon oxide film (2) is removed by etching, and a Ti (titanium) layer (6) and Al (aluminum) are formed on the upper surface of the semiconductor substrate (1).
Layers (7) are successively formed by vacuum evaporation. Ti layer (6)
The layer thickness is 50 Å (0.005 μm), which is extremely thin. Al
The layer thickness of the layer (7) is about 2 μm. On the bottom surface of the semiconductor substrate (1), an Au (gold) -Ge (germanium) alloy and Au are continuously vacuum-deposited to form an ohmic electrode (8).

続いて、第2図(e)に示すようにAl層(7)の一部
をフォトエッチングにより除去して、主なる順電流通路
となるショットキバリアを形成すべき領域に対応させて
Al層(7a)を残存させる。Ti層(6)も外周部分
をフォトエッチングにより除去して、Al層(7a)の
下部に位置するTi層(6a)と、Ti層(6a)に隣
接してこれを包囲するTi層(6b)とを残存させる。
Al層(7a)とTi層(6a)はともにGaAs半導体と
の間にショットキバリアを生成する金属層であるから、
Al層(7a)とその下部のTi層(6a)を合わせて
バリア電極(9)が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2 (e), a part of the Al layer (7) is removed by photoetching, and the Al layer (7) is made to correspond to the region where the Schottky barrier to be the main forward current path is to be formed. 7a) remains. The outer peripheral portion of the Ti layer (6) is also removed by photoetching, so that the Ti layer (6a) located under the Al layer (7a) and the Ti layer (6b) adjacent to and surrounding the Ti layer (6a). ) And remain.
Since the Al layer (7a) and the Ti layer (6a) are both metal layers that generate a Schottky barrier with the GaAs semiconductor,
A barrier electrode (9) is formed by combining the Al layer (7a) and the Ti layer (6a) therebelow.

次に、空気中で275℃、15分間の熱処理を施す。こ
れにより、第2図(f)のようにAl層(7a)で被覆
されていないTi層(6b)は酸化されてチタン酸化物
層(10)となる。Al層(7a)に被覆されたTi層
(6a)は酸化されない。チタン酸化物層(10)はT
i薄層(6b)よりやや層厚が増大しており、シート抵
抗が約100MΩ/□の半絶縁性の高抵抗層である。
Next, heat treatment is performed in air at 275 ° C. for 15 minutes. As a result, the Ti layer (6b) not covered with the Al layer (7a) as shown in FIG. 2 (f) is oxidized to become the titanium oxide layer (10). The Ti layer (6a) coated on the Al layer (7a) is not oxidized. Titanium oxide layer (10) is T
The i-thick layer (6b) has a slightly larger layer thickness and is a semi-insulating high resistance layer having a sheet resistance of about 100 MΩ / □.

なお、チタン酸化物層(10)もバリア電極(9)と同
様に半導体基板(1)との間にショットキバリアを形成
する。しかし、バリア電極(9)のシート抵抗は1Ω/
□以下であり、チタン酸化物層(10)はバリア電極
(9)よりもシート抵抗が比較にならない程大きい。こ
のため、順方向電流は主としてTi層(6a)とAl層
(7a)に流れ、チタン酸化物層(10)にはほとんど
流れない。したがって、本明細書ではチタン酸化物層
(10)を除外して、Ti層(6a)とAl層(7a)
から成る電極をバリア電極(9)としている。
Note that the titanium oxide layer (10) also forms a Schottky barrier with the semiconductor substrate (1) similarly to the barrier electrode (9). However, the sheet resistance of the barrier electrode (9) is 1Ω /
□ or less, and the titanium oxide layer (10) has an incomparably higher sheet resistance than the barrier electrode (9). Therefore, the forward current mainly flows through the Ti layer (6a) and the Al layer (7a), and hardly flows through the titanium oxide layer (10). Therefore, in this specification, the Ti oxide layer (10) is excluded and the Ti layer (6a) and the Al layer (7a) are excluded.
The electrode made of is a barrier electrode (9).

ガードリング領域(4)は、第2図(f)に示すように
バリア電極(9)とチタン酸化物層(10)の両方の下
面に隣接してバリア電極(9)の下部とチタン酸化物層
(10)の下部に跨って形成されている。また、ガード
リング領域(4)は第3図に示すようにバリア電極
(9)の周縁部に沿って環状に形成されている。これに
より、ガードリング領域(4)とn型半導体領域(1
b)に基づくpn接合とバリア電極(9)に基づくショ
ットキバリアとが連続する。
The guard ring region (4) is adjacent to the lower surfaces of both the barrier electrode (9) and the titanium oxide layer (10) as shown in FIG. It is formed over the lower part of the layer (10). Further, the guard ring region (4) is formed in an annular shape along the peripheral portion of the barrier electrode (9) as shown in FIG. As a result, the guard ring region (4) and the n-type semiconductor region (1
The pn junction based on b) and the Schottky barrier based on the barrier electrode (9) are continuous.

半絶縁性半導体領域(5)は、第2図(f)に示すよう
に、バリア電極(9)とチタン酸化物層(10)の両方
の下面に隣接するようにガードリング領域(4)のほぼ
中央に配置される。また、第3図に示すように、半絶縁
性半導体領域(5)はバリア電極(9)の周縁部に沿っ
て環状に形成される。
As shown in FIG. 2 (f), the semi-insulating semiconductor region (5) is formed in the guard ring region (4) so as to be adjacent to the lower surfaces of both the barrier electrode (9) and the titanium oxide layer (10). It is located almost in the center. Further, as shown in FIG. 3, the semi-insulating semiconductor region (5) is formed in a ring shape along the peripheral portion of the barrier electrode (9).

続いて、第1図に示すように、バリア電極(9)及びチ
タン酸化物層(10)の上面にプラズマCVD法によ
り、シリコン酸化膜から成る絶縁層(11)を形成す
る。その後、バリア電極(9)の上面にTiとAuを連
続して真空蒸着して外部端子接続用の電極(12)を形
成する。以上により電力用ショットキバリアダイオード
チップが完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 1, an insulating layer (11) made of a silicon oxide film is formed on the upper surfaces of the barrier electrode (9) and the titanium oxide layer (10) by a plasma CVD method. Then, Ti and Au are continuously vacuum-deposited on the upper surface of the barrier electrode (9) to form an electrode (12) for connecting an external terminal. The above completes the Schottky barrier diode chip for electric power.

本実施例のショットキバリアダイオードにバリア電極
(9)側を負の電位、オーミック電極(8)側を正の電
位とする逆方向電圧を印加した場合、バリア電極(9)
に基づくショットキバリアと、チタン酸化物薄層(1
0)に基づくショットキバリアのそれぞれから空乏層が
延びる。また、ガードリング領域(4)とn型領域(1
b)に基づくpn接合からも空乏層が延びる。上記3つ
の空乏層は連続して一体化し、電界集中を緩和する良好
な空乏層が得られる。このとき、ガードリング領域
(4)とn型領域(1b)の界面に形成されたpn接合
は、従来例と同様にバリア電極(9)に基づくショット
キバリアの周辺耐圧を担うため、ショットキバリアの周
辺耐圧を向上することができる。また、ガードリング領
域(4)に形成された半絶縁性半導体領域(5)はほぼ
絶縁物とみなせる領域であるから、半絶縁性半導体領域
(5)からのキャリアの注入及び半絶縁性半導体領域
(5)へのキャリアの注入は実質的に起らない。このた
め、半導体基板(1)とバリア電極(9)とから成るシ
ョットキバリアダイオードの周囲に、従来のようなトラ
ンジスタ構造が形成されない。したがって、本実施例の
ショットキバリアダイオードは、高耐圧でありかつ漏れ
電流が小さい。
When a reverse voltage having a negative potential on the barrier electrode (9) side and a positive potential on the ohmic electrode (8) side is applied to the Schottky barrier diode of the present embodiment, the barrier electrode (9)
Schottky barrier and titanium oxide thin layer (1
A depletion layer extends from each of the Schottky barriers based on 0). In addition, the guard ring region (4) and the n-type region (1
The depletion layer also extends from the pn junction based on b). The above three depletion layers are continuously integrated to obtain a good depletion layer for relaxing electric field concentration. At this time, since the pn junction formed at the interface between the guard ring region (4) and the n-type region (1b) bears the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier based on the barrier electrode (9) as in the conventional example, the Schottky barrier The peripheral breakdown voltage can be improved. Further, since the semi-insulating semiconductor region (5) formed in the guard ring region (4) is a region which can be almost regarded as an insulator, carrier injection from the semi-insulating semiconductor region (5) and the semi-insulating semiconductor region are performed. Substantially no carrier injection into (5) occurs. Therefore, the conventional transistor structure is not formed around the Schottky barrier diode composed of the semiconductor substrate (1) and the barrier electrode (9). Therefore, the Schottky barrier diode of this embodiment has a high breakdown voltage and a small leakage current.

次に、本実施例のショットキバリアダイオードに順方向
電圧を印加した場合を考える。本実施例のショットキバ
リアダイオードでは、ガードリング領域(4)に半絶縁
性半導体領域(5)が形成されているために、ガードリ
ング領域(4)の順方向電流の通路断面積が狭められて
いる。したがって、ガードリング領域(4)からn型領
域(1b)への少数キャリアの注入量を減少させること
ができ、高速応答性が高水準に達成される。
Next, consider the case where a forward voltage is applied to the Schottky barrier diode of this embodiment. In the Schottky barrier diode of this example, since the semi-insulating semiconductor region (5) is formed in the guard ring region (4), the cross-sectional area of the forward current of the guard ring region (4) is narrowed. There is. Therefore, the injection amount of minority carriers from the guard ring region (4) to the n-type region (1b) can be reduced, and high-speed response can be achieved at a high level.

半絶縁性半導体領域(5)の代わりにシリコン酸化膜等
から成る絶縁物を形成しても、ガードリング領域(4)
の順方向電流の通路断面積を狭めることができ、少数キ
ャリアの注入を減少させる効果は得られる。しかし、ガ
ードリング領域(4)とは異なる材料から成る領域を形
成すると、その領域近傍のガードリング領域(4)に機
械的な歪が発生して好ましくない。また、半絶縁性半導
体領域(5)はガードリング領域(4)に電子線を照射
して形成することも可能である。しかし、高抵抗の半絶
縁性半導体領域(5)を良好にかつ容易に形成するに
は、イオン注入によるのが望ましい。
Even if an insulating material such as a silicon oxide film is formed instead of the semi-insulating semiconductor region (5), the guard ring region (4) is formed.
The cross-sectional area of the forward current can be narrowed, and the effect of reducing the injection of minority carriers can be obtained. However, if a region made of a material different from that of the guard ring region (4) is formed, mechanical strain occurs in the guard ring region (4) near the region, which is not preferable. The semi-insulating semiconductor region (5) can also be formed by irradiating the guard ring region (4) with an electron beam. However, in order to satisfactorily and easily form the high-resistance semi-insulating semiconductor region (5), ion implantation is preferable.

変形例 本発明は上記の実施例に限られることなくその趣旨の範
囲内で種々の変更が可能である。例えば、第4図に第二
実施例として示すように半絶縁性半導体領域(5)を半
導体基板(1)から露出させずにガードリング領域
(4)内に完全に埋設してもよい。なお、半絶縁性半導
体領域(5)を形成するに際し、加速電圧を変えて多重
にイオン注入を行うことが可能であり、このときのイオ
ン注入の電圧を調整すれば、半絶縁性半導体領域(5)
を第1図及び第4図に示すように所望の深さに適宜形成
することができる。
Modifications The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the spirit thereof. For example, as shown in FIG. 4 as the second embodiment, the semi-insulating semiconductor region (5) may be completely buried in the guard ring region (4) without being exposed from the semiconductor substrate (1). When forming the semi-insulating semiconductor region (5), it is possible to perform multiple ion implantations by changing the accelerating voltage. If the voltage of the ion implantation at this time is adjusted, the semi-insulating semiconductor region ( 5)
Can be appropriately formed to a desired depth as shown in FIGS.

また、第5図に示す本発明の第三実施例のように、反応
性イオンエッチング(RIE)により、半絶縁性半導体
領域(5)及びガードリング領域(4)を含む断面にお
いて第1図のショットキバリアダイオードを切断してメ
サ形のショットキバリアダイオードとしてもよい。
Further, as in the third embodiment of the present invention shown in FIG. 5, a cross section including the semi-insulating semiconductor region (5) and the guard ring region (4) is formed by reactive ion etching (RIE) in FIG. The Schottky barrier diode may be cut to form a mesa-shaped Schottky barrier diode.

更に、第2図(b)の工程の後に開口(3)より外周側
のシリコン酸化膜(2)を除去した後、第2図(c)の
工程を行うことにより、第6図に示す本発明の第四実施
例のようにガードリング領域(4)より外側にも半絶縁
性半導体領域(5)を形成してもよい。この場合も、平
面的に見て半絶縁性半導体領域(5)のショットキバリ
ア側の端部をバリア電極(9)の縁部近傍から内側の領
域に位置させ、かつ半絶縁性半導体領域(5)のショッ
トキバリア側の端部側にガードリング領域(4)を設け
る。実施例及び本実施例のように、ガードリング領域
(4)を形成するための選択拡散マスクであるシリコン
酸化膜(2)の開口(3)からショットキバリア側(素
子中央側)を残存させて、いわゆる、セルフアライン方
式でイオン注入を行うと、ガードリング領域(4)の残
存幅を極めて小さくかつ正確に形成できるので好まし
い。他の実施例においても、この方法により半絶縁性半
導体領域(5)のショットキバリア側に位置するガード
リング領域(4)の残存幅を正確に決定することができ
る。
Further, after removing the silicon oxide film (2) on the outer peripheral side from the opening (3) after the step of FIG. 2 (b), the step shown in FIG. A semi-insulating semiconductor region (5) may be formed outside the guard ring region (4) as in the fourth embodiment of the invention. Also in this case, the end of the semi-insulating semiconductor region (5) on the Schottky barrier side is located inside the vicinity of the edge of the barrier electrode (9) in a plan view, and the semi-insulating semiconductor region (5) is also located. The guard ring region (4) is provided on the Schottky barrier side end of (1). As in the embodiment and this embodiment, the Schottky barrier side (element center side) is left from the opening (3) of the silicon oxide film (2) which is the selective diffusion mask for forming the guard ring region (4). That is, it is preferable to perform the ion implantation by the so-called self-alignment method, because the remaining width of the guard ring region (4) can be formed extremely small and accurately. In other embodiments, the remaining width of the guard ring region (4) located on the Schottky barrier side of the semi-insulating semiconductor region (5) can be accurately determined by this method.

半導体領域との優れた密着性、表面安定化効果及びフィ
ールドプレート構造による半導体表面に与える影響の面
から、チタン酸化物層(10)が好適である。しかし、
n形領域(1b)との間にショットキバリアを形成する
物質であれば、それに限られない。例えばTi層(6)
及びチタン酸化物層(10)の代わりに、それぞれTa
(タンタル)薄層及びタンタル酸化物層を設けてもよ
い。また、チタン酸化物層(10)の厚さは、応力発生
を最小限にするために、10〜1000Å、望ましくは
20〜300Åに選定するのがよい。また、チタン酸化
物層(10)はショットキバリア形のフィールドプレー
トとして高耐圧化に極めて大きく寄与するものである
が、これを形成しなくても、ガードリングとしての高耐
圧化効果は発揮される。
The titanium oxide layer (10) is preferable in terms of excellent adhesion to the semiconductor region, surface stabilization effect, and influence on the semiconductor surface due to the field plate structure. But,
The substance is not limited to this as long as it is a substance that forms a Schottky barrier with the n-type region (1b). For example Ti layer (6)
And titanium oxide layer (10) instead of Ta, respectively.
A (tantalum) thin layer and a tantalum oxide layer may be provided. Further, the thickness of the titanium oxide layer (10) is selected to be 10 to 1000Å, preferably 20 to 300Å, in order to minimize stress generation. Further, the titanium oxide layer (10) is a Schottky barrier type field plate and contributes significantly to the high breakdown voltage, but without forming this, the high breakdown voltage effect as the guard ring is exhibited. .

また、本発明は、GaAs、AlGaAs(砒化アルミニウム・
ガリウム)、GaP(燐化ガリウム)、InP(燐化インジ
ウム)等のIII〜V族化合物半導体を用いた半導体装置
に好適であるが、他の化合物半導体又はSi(シリコ
ン)等を用いた半導体装置にも有効である。
The present invention also relates to GaAs, AlGaAs (aluminum arsenide.
It is suitable for a semiconductor device using a III-V group compound semiconductor such as gallium), GaP (gallium phosphide), InP (indium phosphide), but a semiconductor device using another compound semiconductor or Si (silicon). It is also effective.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、高速応答性に優れかつ
高耐圧のショットキバリア半導体装置を提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, it is possible to provide a Schottky barrier semiconductor device having excellent high-speed response and high withstand voltage.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例を示すショットキバリアダイオ
ードの断面図、第2図はこのショットキバリアダイオー
ドの製造工程図、第3図は実施例のショットキバリアダ
イオードの平面図、第4図は本発明の第二実施例を示す
断面図、第5図は本発明の第三実施例を示す断面図、第
6図は本発明の第四実施例を示す断面図、第7図は従来
のショットキバリアダイオードの断面図を示す。 (1b)……n形領域(半導体領域)、(4)……ガー
ドリング領域、(5)……半絶縁性半導体領域、(9)
……バリア電極、
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a Schottky barrier diode showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a manufacturing process drawing of this Schottky barrier diode, and FIG. 3 is a plan view of the Schottky barrier diode of the embodiment. FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 shows a sectional view of a conventional Schottky barrier diode. (1b) ... n-type region (semiconductor region), (4) ... guard ring region, (5) ... semi-insulating semiconductor region, (9)
...... Barrier electrode,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電形の半導体領域上に形成されかつ該
半導体領域との間にショットキバリアを生成するバリア
電極と、該バリア電極及び前記半導体領域に隣接してか
つ前記ショットキバリアを包囲するように形成された前
記半導体領域とは逆の導電形の半導体領域から成るガー
ドリング領域とを有するショットキバリア半導体装置に
おいて、 前記ガードリング領域は前記ガードリング領域に部分的
にイオン注入することにより形成された半絶縁性半導体
領域を含み、 前記半絶縁性半導体領域により前記ガードリング領域内
での順方向電流通路断面積が減少していることを特徴と
するショットキバリア半導体装置。
1. A barrier electrode formed on a semiconductor region of one conductivity type and generating a Schottky barrier with the semiconductor region; and a barrier electrode adjacent to the barrier electrode and the semiconductor region and surrounding the Schottky barrier. A Schottky barrier semiconductor device having a guard ring region formed of a semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor region formed as described above, wherein the guard ring region is formed by partially ion-implanting the guard ring region. Schottky barrier semiconductor device, comprising: a semi-insulating semiconductor region which is formed, and wherein the semi-insulating semiconductor region reduces a forward current passage cross-sectional area in the guard ring region.
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