JPH06268202A - 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド - Google Patents
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドInfo
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- JPH06268202A JPH06268202A JP5051835A JP5183593A JPH06268202A JP H06268202 A JPH06268202 A JP H06268202A JP 5051835 A JP5051835 A JP 5051835A JP 5183593 A JP5183593 A JP 5183593A JP H06268202 A JPH06268202 A JP H06268202A
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- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
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-
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- H01L29/861—Diodes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ショットキ−電極のエッジ部分に電界が集中
するという問題を解決した高耐圧炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドを提供することを目的とする。 【構成】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に形成
された第1導電型の炭化珪素からなる活性層と、この活
性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、開口部か
ら露出する活性層上に形成されたショットキ−電極とを
具備し、ショットキ−電極は、活性層とショットキ−接
合を形成するとともに、ショットキ−電極の端部は、絶
縁膜上に存在することを特徴とする。
するという問題を解決した高耐圧炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドを提供することを目的とする。 【構成】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に形成
された第1導電型の炭化珪素からなる活性層と、この活
性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、開口部か
ら露出する活性層上に形成されたショットキ−電極とを
具備し、ショットキ−電極は、活性層とショットキ−接
合を形成するとともに、ショットキ−電極の端部は、絶
縁膜上に存在することを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドに関する。
トキ−・ダイオ−ドに関する。
【0002】
【従来の技術】炭化珪素は、シリコンと比較してアバラ
ンシェ降伏による臨界電界が高いので、不純物濃度2×
1015/cm3 程度のn型活性層で、5000V以上の
耐圧を有するダイオ−ドを作ることが原理的には可能で
ある。一方、ショットキ−・ダイオ−ドは、少数キャリ
アの注入がないので、PN接合ダイオ−ドと比較してス
イッチング速度が速い。従って、炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドは、高耐圧が実現出来るとともに、これと
同じ耐圧を有する従来のシリコンPINダイオ−ドより
も、低いオン抵抗、速いスイッチング速度を有するとい
う、優れた特性を備えることが期待される。
ンシェ降伏による臨界電界が高いので、不純物濃度2×
1015/cm3 程度のn型活性層で、5000V以上の
耐圧を有するダイオ−ドを作ることが原理的には可能で
ある。一方、ショットキ−・ダイオ−ドは、少数キャリ
アの注入がないので、PN接合ダイオ−ドと比較してス
イッチング速度が速い。従って、炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドは、高耐圧が実現出来るとともに、これと
同じ耐圧を有する従来のシリコンPINダイオ−ドより
も、低いオン抵抗、速いスイッチング速度を有するとい
う、優れた特性を備えることが期待される。
【0003】しかし、炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドについては、理論的に予想される耐圧がこれまでのと
ころ得られていない。その主たる理由は、ショットキ−
電極のエッジ部分に電界が集中し、そこでブレ−クダウ
ンを起こしてしまうためと考えられる。即ち、図7に示
すように、基板1上に形成された活性層2とショットキ
−接合を形成するショットキ−電極4は、その全体にわ
たって活性層2上に存在しており、そのため、ショット
キ−電極4の端部に電界が集中してしまう。
ドについては、理論的に予想される耐圧がこれまでのと
ころ得られていない。その主たる理由は、ショットキ−
電極のエッジ部分に電界が集中し、そこでブレ−クダウ
ンを起こしてしまうためと考えられる。即ち、図7に示
すように、基板1上に形成された活性層2とショットキ
−接合を形成するショットキ−電極4は、その全体にわ
たって活性層2上に存在しており、そのため、ショット
キ−電極4の端部に電界が集中してしまう。
【0004】一般に、シリコンを用いたショットキ−ダ
イオ−ドの場合、電極のエッジ部分の下にp+ 層からな
るガ−ドリングを設けて耐圧をもたせるが、炭化硅素の
場合、p+ 層を拡散することは現状では非常に困難であ
る。
イオ−ドの場合、電極のエッジ部分の下にp+ 層からな
るガ−ドリングを設けて耐圧をもたせるが、炭化硅素の
場合、p+ 層を拡散することは現状では非常に困難であ
る。
【0005】この問題を解決するため、ショットキ−電
極に抵抗電極を取付けた構造の炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ド、及び浮遊電極を取付けた構造の炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ド等が考えられるが、いずれの構
造も、ショットキ−電極のエッジ部分が活性層と接触し
ているため、エッジ部分の電界集中の問題を充分には解
決していない。
極に抵抗電極を取付けた構造の炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ド、及び浮遊電極を取付けた構造の炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ド等が考えられるが、いずれの構
造も、ショットキ−電極のエッジ部分が活性層と接触し
ているため、エッジ部分の電界集中の問題を充分には解
決していない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドは、理論的には高耐圧が得
られることが期待されているが、ショットキ−電極のエ
ッジ部分に電界が集中するという問題のため、これまで
高耐圧が得られていない。
素ショットキ−・ダイオ−ドは、理論的には高耐圧が得
られることが期待されているが、ショットキ−電極のエ
ッジ部分に電界が集中するという問題のため、これまで
高耐圧が得られていない。
【0007】そこで、本発明の目的は、ショットキ−電
極のエッジ部分に電界が集中するという問題を解決した
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドを提供するこ
とにある。
極のエッジ部分に電界が集中するという問題を解決した
高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ドを提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭化珪素基板
と、この炭化珪素基板上に形成された第1導電型の炭化
珪素からなる活性層と、この活性層上に形成された開口
部を有する絶縁膜と、前記開口部から露出する活性層上
に形成されたショットキ−電極とを具備し、前記ショッ
トキ−電極は、前記活性層とショットキ−接合を形成す
るとともに、前記ショットキ−電極の端部は、前記絶縁
膜上に存在することを特徴とする高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドを提供する。
と、この炭化珪素基板上に形成された第1導電型の炭化
珪素からなる活性層と、この活性層上に形成された開口
部を有する絶縁膜と、前記開口部から露出する活性層上
に形成されたショットキ−電極とを具備し、前記ショッ
トキ−電極は、前記活性層とショットキ−接合を形成す
るとともに、前記ショットキ−電極の端部は、前記絶縁
膜上に存在することを特徴とする高耐圧炭化珪素ショッ
トキ−・ダイオ−ドを提供する。
【0009】
【作用】本発明の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ
−ドでは、図1に示すように、活性層2とショットキ−
接合を形成するショットキ−電極4の端部が、活性層2
上に形成された絶縁膜3上に存在している。そのため、
ショットキ−電極4が全体にわたって活性層2上に存在
する図7に示す従来の炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドとは異なり、ショットキ−電極4の端部に電界が集中
することがなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ
−・ダイオ−ドが実現出来る。
−ドでは、図1に示すように、活性層2とショットキ−
接合を形成するショットキ−電極4の端部が、活性層2
上に形成された絶縁膜3上に存在している。そのため、
ショットキ−電極4が全体にわたって活性層2上に存在
する図7に示す従来の炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドとは異なり、ショットキ−電極4の端部に電界が集中
することがなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ
−・ダイオ−ドが実現出来る。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【0011】図2は、本発明の一実施例に係る炭化珪素
ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図2に
おいて、n+ −炭化珪素基板1上に2×1015/cm3
の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層2を30
μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次いで、この
活性層2の上にシリコン酸化膜3を成長させる。その
後、シリコン酸化膜3に選択的にメサエッチングを施
し、側壁がなだらかに傾斜した開口部を形成する。この
開口部を通して露出する活性層2の上に、Pt等からな
るショットキ−電極4を、その端部がシリコン酸化膜3
上に重なるように形成する。一方、基板1の裏面には、
TaSi2 等からなるオ−ミック電極5を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図2に
おいて、n+ −炭化珪素基板1上に2×1015/cm3
の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層2を30
μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次いで、この
活性層2の上にシリコン酸化膜3を成長させる。その
後、シリコン酸化膜3に選択的にメサエッチングを施
し、側壁がなだらかに傾斜した開口部を形成する。この
開口部を通して露出する活性層2の上に、Pt等からな
るショットキ−電極4を、その端部がシリコン酸化膜3
上に重なるように形成する。一方、基板1の裏面には、
TaSi2 等からなるオ−ミック電極5を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
【0012】以上説明した図2に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極4の端部はシ
リコン酸化膜3上に乗り上げた状態となっていて、直接
活性層と接触していない。そのため、ショットキ−電極
4の端部には電界の集中が起こらず、ショットキ−電極
4と、活性層2及びシリコン酸化膜3とが接する部分に
おける電界を充分に下げることが可能である。
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極4の端部はシ
リコン酸化膜3上に乗り上げた状態となっていて、直接
活性層と接触していない。そのため、ショットキ−電極
4の端部には電界の集中が起こらず、ショットキ−電極
4と、活性層2及びシリコン酸化膜3とが接する部分に
おける電界を充分に下げることが可能である。
【0013】図3は、図2に示す炭化珪素ショットキ−
・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図2に示す例では、
シリコン酸化膜3の開口部の側壁はなだらかに傾斜して
いるが、図3に示す例では、階段状となっている。この
ようなシリコン酸化膜3の形状でも、図2に示す例と同
様の効果を得ることが可能である。
・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図2に示す例では、
シリコン酸化膜3の開口部の側壁はなだらかに傾斜して
いるが、図3に示す例では、階段状となっている。この
ようなシリコン酸化膜3の形状でも、図2に示す例と同
様の効果を得ることが可能である。
【0014】図4は、本発明の他の実施例に係る炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図4
において、n+ −炭化珪素基板11上に2×1015/c
m3 の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層12
を30μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層12の上に耐酸化性のマスクを形成し、
熱酸化を施してシリコン酸化膜13を選択的に形成す
る。そして、耐酸化性のマスクを除去した後、開口部を
通して露出する活性層12の上に、Ptからなるショッ
トキ−電極14を、その端部がシリコン酸化膜13上に
重なるように形成する。一方、基板11の裏面には、T
aSi2 等からなるオ−ミック電極15を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図4
において、n+ −炭化珪素基板11上に2×1015/c
m3 の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層12
を30μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層12の上に耐酸化性のマスクを形成し、
熱酸化を施してシリコン酸化膜13を選択的に形成す
る。そして、耐酸化性のマスクを除去した後、開口部を
通して露出する活性層12の上に、Ptからなるショッ
トキ−電極14を、その端部がシリコン酸化膜13上に
重なるように形成する。一方、基板11の裏面には、T
aSi2 等からなるオ−ミック電極15を形成し、炭化
珪素ショットキ−・ダイオ−ドが完成する。
【0015】以上説明した図4に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、選択酸化により形成されたシリ
コン酸化膜13の端部が、活性層12とショットキ−電
極14との間に楔形に入り込んでいるため、ショットキ
−電極14の端部での電界集中による耐圧の低下を軽減
することが可能である。
キ−・ダイオ−ドでは、選択酸化により形成されたシリ
コン酸化膜13の端部が、活性層12とショットキ−電
極14との間に楔形に入り込んでいるため、ショットキ
−電極14の端部での電界集中による耐圧の低下を軽減
することが可能である。
【0016】図5は、本発明の他の実施例に係る炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図5
において、n+ −炭化珪素基板21上に2×1015/c
m3 の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層22
を30μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層22に異方性エッチングを施し、環状の
トレンチ溝を形成する。このトレンチ溝にシリコン酸化
物を埋め込み、環状のシリコン酸化膜23を形成する。
その後、環状のシリコン酸化膜23で囲まれた活性層2
2の上に、Pt等からなるショットキ−電極24を、そ
の端部がシリコン酸化膜23上に重なるように形成す
る。一方、基板21の裏面には、TaSi2等からなる
オ−ミック電極25を形成し、炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ドが完成する。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図である。図5
において、n+ −炭化珪素基板21上に2×1015/c
m3 の不純物濃度のn- −炭化珪素からなる活性層22
を30μmの厚さにエピタキシャル成長させる。次い
で、この活性層22に異方性エッチングを施し、環状の
トレンチ溝を形成する。このトレンチ溝にシリコン酸化
物を埋め込み、環状のシリコン酸化膜23を形成する。
その後、環状のシリコン酸化膜23で囲まれた活性層2
2の上に、Pt等からなるショットキ−電極24を、そ
の端部がシリコン酸化膜23上に重なるように形成す
る。一方、基板21の裏面には、TaSi2等からなる
オ−ミック電極25を形成し、炭化珪素ショットキ−・
ダイオ−ドが完成する。
【0017】以上説明した図5に示す炭化珪素ショット
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極24は平坦で
あるとともに、その端部はシリコン酸化膜23上に重な
っているため、電界集中による耐圧低下の効果を完全に
排除することが可能である。図6は、図5に示す炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図5
に示す例では、シリコン酸化膜23の表面は平坦であ
り、その結果、ショットキ−電極24もまた平坦な形状
であるが、図6に示すように、シリコン酸化膜23の表
面が突出していて、その結果、ショットキ−電極24も
段差のある形状であってもよい。
キ−・ダイオ−ドでは、ショットキ−電極24は平坦で
あるとともに、その端部はシリコン酸化膜23上に重な
っているため、電界集中による耐圧低下の効果を完全に
排除することが可能である。図6は、図5に示す炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドの改良を示す。即ち、図5
に示す例では、シリコン酸化膜23の表面は平坦であ
り、その結果、ショットキ−電極24もまた平坦な形状
であるが、図6に示すように、シリコン酸化膜23の表
面が突出していて、その結果、ショットキ−電極24も
段差のある形状であってもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
活性層とショットキ−接合を形成するショットキ−電極
の端部が、活性層上に形成された絶縁膜上に存在してい
るため、ショットキ−電極の端部に電界が集中すること
がなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドが実現出来る。
活性層とショットキ−接合を形成するショットキ−電極
の端部が、活性層上に形成された絶縁膜上に存在してい
るため、ショットキ−電極の端部に電界が集中すること
がなく、その結果、高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドが実現出来る。
【図1】 本発明の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイ
オ−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
オ−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
【図2】 本発明の一実施例に係る高耐圧炭化珪素ショ
ットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
ットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図3】 図2に示す炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドの改良を示す断面図。
ドの改良を示す断面図。
【図4】 本発明の他の実施例に係る高耐圧炭化珪素シ
ョットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
ョットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図5】 本発明の更に他の実施例に係る高耐圧炭化珪
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
素ショットキ−・ダイオ−ドを示す断面図。
【図6】 図5に示す炭化珪素ショットキ−・ダイオ−
ドの改良を示す断面図。
ドの改良を示す断面図。
【図7】 従来の高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ
−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
−ドの電極付近の電位分布を示す断面図。
1,11,21…n+ −炭化珪素基板 2,12,22…活性層 3,13,23…シリコン酸化膜 4,14,24…ショットキ−電極 5,15,25…オ−ミック電極
Claims (1)
- 【請求項1】 炭化珪素基板と、この炭化珪素基板上に
形成された第1導電型の炭化珪素からなる活性層と、こ
の活性層上に形成された開口部を有する絶縁膜と、前記
開口部から露出する活性層上に形成されたショットキ−
電極とを具備し、前記ショットキ−電極は、前記活性層
とショットキ−接合を形成するとともに、前記ショット
キ−電極の端部は、前記絶縁膜上に存在することを特徴
とする高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05183593A JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05183593A JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06268202A true JPH06268202A (ja) | 1994-09-22 |
JP3192809B2 JP3192809B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=12897924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05183593A Expired - Fee Related JP3192809B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3192809B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5801836A (en) * | 1996-07-16 | 1998-09-01 | Abb Research Ltd. | Depletion region stopper for PN junction in silicon carbide |
US6002159A (en) * | 1996-07-16 | 1999-12-14 | Abb Research Ltd. | SiC semiconductor device comprising a pn junction with a voltage absorbing edge |
US6927103B2 (en) * | 2000-03-20 | 2005-08-09 | Koninklijke Phillips Electronics N.V. | Method and apparatus of terminating a high voltage solid state device |
JP2008103436A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Rohm Co Ltd | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
DE112010005101T5 (de) | 2010-01-08 | 2012-12-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Epitaxial-wafer und halbleiterelement |
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