JPH0652787B2 - Shutter-barrier barrier semiconductor device - Google Patents

Shutter-barrier barrier semiconductor device

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JPH0652787B2
JPH0652787B2 JP63287302A JP28730288A JPH0652787B2 JP H0652787 B2 JPH0652787 B2 JP H0652787B2 JP 63287302 A JP63287302 A JP 63287302A JP 28730288 A JP28730288 A JP 28730288A JP H0652787 B2 JPH0652787 B2 JP H0652787B2
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layer
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titanium oxide
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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、高耐圧のシヨツトキバリア半導体装置に関す
る。
The present invention relates to a high breakdown voltage shutter barrier semiconductor device.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

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、
高耐圧化が難しいという問題を有する。
The shutter barrier diode is widely used in a high-frequency rectifier circuit and the like by taking advantage of good high-speed response (high-speed switching characteristic) and low loss. But,
The breakdown voltage of the shutter barrier barrier diode (the breakdown voltage around the shutter barrier) is significantly lower than the bulk breakdown voltage (the breakdown voltage at the center of the shutter barrier).
There is a problem that it is difficult to increase the breakdown voltage.

この問題を解決するためにフイールドプレートを設ける
こと、又はガードリングを設けることは、例えば米国の
エス・エム・ジイー著の「フイズイクス オブ セミコ
ンダクタ デバイス」第2版等で知られている。また、
フイールドプレートとガードリングの両方を使用するこ
とも既に行われている。
Providing a field plate or a guard ring in order to solve this problem is known, for example, in the second edition of "Fixix of Semiconductor Devices" by S.M.J.E., USA. Also,
The use of both field plates and guard rings has already been done.

フイールドプレート構造のシヨツトキバリアダイオード
は、n+形半導体領域と、この上に形成されたn形半導体
領域と、このn形半導体領域の上に形成されたシヨツト
キバリア形成可能な金属電極(以下バリア電極と呼ぶ)
と、n形半導体領域上にバリア電極を包囲するように形
成された絶縁層と、この絶縁層上に設けられ且つバリア
電極に接続されたフイールドプレートと、n+形半導体領
域に接続されたオーミツク電極とから成る。バリア電極
とオーミツク電極との間に逆電圧を印加すると、バリア
電極とn形半導体領域との間に空乏層が生じると共に、
フイールドプレートの下部のn形半導体領域にもフイー
ルドプレートの電界効果によつて空乏層が発生し、バリ
ア電極の周縁近傍の半導体領域に電界が集中することが
緩和され、シヨツトキバリアの周辺耐圧が向上する。し
かし、電界の集中を良好に緩和し、大幅に耐圧を向上さ
せることは実際上困難であつた。
A shutter plate barrier diode having a field plate structure is composed of an n + type semiconductor region, an n type semiconductor region formed on the n + type semiconductor region, and a metal electrode capable of forming a shutter barrier formed on the n type semiconductor region (hereinafter referred to as a barrier electrode). Call)
An insulating layer formed on the n-type semiconductor region so as to surround the barrier electrode, a field plate provided on the insulating layer and connected to the barrier electrode, and an ohmic contact connected to the n + type semiconductor region. It consists of electrodes. When a reverse voltage is applied between the barrier electrode and the ohmic electrode, a depletion layer is generated between the barrier electrode and the n-type semiconductor region, and
A depletion layer is also generated in the n-type semiconductor region below the field plate due to the field effect of the field plate, and the concentration of the electric field in the semiconductor region near the periphery of the barrier electrode is relieved, and the breakdown voltage around the Schottky barrier is improved. . However, it was practically difficult to satisfactorily reduce the concentration of the electric field and significantly improve the breakdown voltage.

一方、ガードリング構造のシヨツトキバリアダイオード
は、平面的に見てバリア電極の周辺に接続されると共に
バリア電極を囲むように配置されたp+形半導体領域から
成るガードリングを有する。ガードリングのp+形半導体
領域はn形半導体領域とpn接合を形成し、このpn接
合に逆電圧が印加されると、シヨツトキバリアの周辺よ
りも効果的に空乏層が広がる。この結果、バリア電極の
周辺耐圧を向上させることができる。しかし、シヨツト
キバリアダイオードとpn接合ダイオードとを並列配置
した構造になるため、順電圧を印加して順電流を流した
ときにpn接合部分において少数キヤリアの注入が発生
し、シヨツトキバリアダイオードの特長の1つである高
速応答性が低下する。また、ガードリング構造は、フイ
ールドプレート構造と組合せて広く利用されているけれ
ども、やはり大幅な高耐圧化は困難である。
On the other hand, a Schottky barrier diode having a guard ring structure has a guard ring which is connected to the periphery of the barrier electrode in plan view and is formed of ap + -type semiconductor region arranged so as to surround the barrier electrode. The p + -type semiconductor region of the guard ring forms a pn junction with the n-type semiconductor region, and when a reverse voltage is applied to this pn junction, the depletion layer spreads more effectively than around the shutter barrier. As a result, the breakdown voltage around the barrier electrode can be improved. However, since the structure is such that the Schottky barrier diode and the pn junction diode are arranged in parallel, when a forward voltage is applied and a forward current flows, a small number of carriers are injected at the pn junction portion, and High-speed response, which is one of the features, is reduced. Although the guard ring structure is widely used in combination with the field plate structure, it is still difficult to significantly increase the breakdown voltage.

上述の問題を解決するための1つの方法として、特公昭
49−41463号公報に開示されているように、ショ
ットキバリア電極の周囲にテーパーを有し且つショット
キバリア作用を有する抵抗層を設ける方法がある。しか
し、テーパー層の形成には困難を伴う。
As one method for solving the above-mentioned problem, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-41463, there is a method in which a resistance layer having a taper and a Schottky barrier action is provided around the Schottky barrier electrode. is there. However, it is difficult to form the tapered layer.

そこで、本発明の目的は製造が容易であり且つ耐圧向上
を確実に達成することが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 which is easy to manufacture and can surely achieve improvement in breakdown voltage.

[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、半導体領域と、前
記半導体領域との間にショットキバリアを生じさせるこ
とができるように前記半導体領域上に形成された第1の
バリア電極と、前記第1のバリア電極を包囲するように
前記半導体領域上に配置され、且つ前記第1のバリア電
極に電気的に接続され、且つ前記第1のバリア電極より
も薄い厚さを有し、且つ前記第1のバリア電極よりも大
きなシート抵抗を有し、且つ100KΩ/□以下のシー
ト抵抗を有し、且つ前記半導体領域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
のバリア電極と、前記第2のバリア電極を包囲するよう
に前記半導体領域上に配置され、且つ前記第2のバリア
電極に電気的に接続され、且つ前記第1及び第2のバリ
ア電極よりも大きなシート抵抗を有し、且つ10KΩ/
□以上のシート抵抗を有し、且つ前記半導体領域との間
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、且つ前記第1のバリア電極より肉薄に形成され
た薄層とを備えており、前記第1のバリア電極が前記半
導体領域に接触している第1の金属層とこの第1の金属
層の上に形成された第2の金属層を有しており、前記第
2のバリア電極が前記第1の金属層と同一の金属を含む
層であり、前記薄層が前記第1の金属層と同一の金属の
酸化物層から成ることを特徴とするショットキバリア半
導体装置に係わるものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is directed to a semiconductor region formed on the semiconductor region so that a Schottky barrier can be generated between the semiconductor region and the semiconductor region. A first barrier electrode and a thickness that is arranged on the semiconductor region so as to surround the first barrier electrode, is electrically connected to the first barrier electrode, and is thinner than the first barrier electrode. And a sheet resistance higher than that of the first barrier electrode and a sheet resistance of 100 KΩ / □ or less, and a Schottky barrier can be generated between the first barrier electrode and the semiconductor region. Second formed on
Of the barrier electrode and the second barrier electrode are arranged on the semiconductor region so as to surround the second barrier electrode, and are electrically connected to the second barrier electrode, and more than the first and second barrier electrodes. Large sheet resistance and 10KΩ /
□ A thin layer having a sheet resistance of the above or more and being formed so as to generate a Schottky barrier with the semiconductor region, and having a thickness thinner than that of the first barrier electrode. The first barrier electrode has a first metal layer in contact with the semiconductor region and a second metal layer formed on the first metal layer, the second barrier A Schottky barrier semiconductor device, wherein the electrode is a layer containing the same metal as the first metal layer, and the thin layer is an oxide layer of the same metal as the first metal layer. Is.

なお、第1のバリア電極はチタン薄層とアルミニウム等
の金属層とから成ることが望ましく、第2のバリア電極
はチタン薄層から成ることが望ましく、第2のバリア電
極を包囲する薄層はチタン酸化物薄層から成ることが望
ましい。
The first barrier electrode is preferably composed of a titanium thin layer and a metal layer such as aluminum, the second barrier electrode is preferably composed of a titanium thin layer, and the thin layer surrounding the second barrier electrode is preferably composed of a titanium thin layer. It preferably comprises a thin layer of titanium oxide.

〔作用〕[Action]

上記発明において、第1のバリア電極と半導体領域との
間に逆電圧が印加された時には、第1のバリア電極と半
導体領域との間のシヨツトキバリアに基づく空乏層と、
第2のバリア電極と半導体領域との間のシヨツトキバリ
アに基づく空乏層と、薄層と半導体領域との間のシヨツ
トキバリアに基づく空乏層とが発生する。第1及び第2
のバリア電極と薄層との下に単一導電型の半導体領域が
存在する場合には上記の3つの空乏層が直接的に連続す
る。一方、半導体領域が異なる導電型のガードリング等
を含む場合には、このpn接合に基づく空乏層を介して
上記の3つの空乏層が連続する。第2のバリア電極が第
1のバリア電極よりも大きなシート抵抗を有すると共
に、薄層が第2のバリア電極よりも更に大きなシート抵
抗を有するので、第1のバリア電極から薄層の周縁部に
向つて電位が徐々に変化する電位勾配が生じる。この結
果、バリア電極の周縁近傍の半導体領域に電界が集中し
難いような空乏層の広がりが得られ、耐圧が大幅に向上
する。
In the above invention, when a reverse voltage is applied between the first barrier electrode and the semiconductor region, a depletion layer based on a shutter barrier between the first barrier electrode and the semiconductor region,
A depletion layer due to the shutter barrier between the second barrier electrode and the semiconductor region and a depletion layer due to the shutter barrier between the thin layer and the semiconductor region are generated. First and second
When there is a semiconductor region of single conductivity type under the barrier electrode and the thin layer, the above three depletion layers are directly continuous. On the other hand, when the semiconductor region includes guard rings of different conductivity types, the above three depletion layers are continuous through the depletion layer based on the pn junction. Since the second barrier electrode has a larger sheet resistance than the first barrier electrode, and the thin layer has a larger sheet resistance than the second barrier electrode, the thin film has a sheet resistance higher than that of the first barrier electrode. A potential gradient occurs in which the potential gradually changes. As a result, the depletion layer is spread so that the electric field is less likely to be concentrated in the semiconductor region near the periphery of the barrier electrode, and the breakdown voltage is significantly improved.

なお、超高速逆方向転流時には、過渡的に流れる比較的
大きな電流により第2のバリア電極に徐々に変化する電
位勾配が生じ、第1のバリア電極の周縁近傍の半導体領
域での電界集中が起こり難くなる。過渡電流が収まつた
後の定常状態では、第2のバリア電極の電位はほとんど
一定となり、代わりに薄層に徐々に変化する電位勾配が
生じ、第1、第2のバリア電極の周縁近傍の半導体領域
で電界集中が起こり難くなる。このように、第2のバリ
ア電極の存在により超高速動作時の耐圧低下が少なくな
り、直流動作から超高速動作まで高耐圧が得られる。
Note that, at the time of ultrahigh-speed reverse commutation, a relatively large current that transiently flows causes a gradually changing potential gradient in the second barrier electrode, which causes electric field concentration in the semiconductor region near the periphery of the first barrier electrode. It's hard to happen. In the steady state after the transient current has settled down, the potential of the second barrier electrode becomes almost constant, and instead, a gradually changing potential gradient occurs in the thin layer, and the potential near the periphery of the first and second barrier electrodes is generated. Electric field concentration is less likely to occur in the semiconductor region. In this way, the presence of the second barrier electrode reduces the breakdown voltage reduction during ultra-high speed operation, and a high breakdown voltage can be obtained from DC operation to ultra-high speed operation.

また、第1のバリア電極と薄層との間に第2のバリア電
極が介在するので、第1のバリア電極の周縁部の下部の
応力集中点に電界集中点が重ならず、高耐圧化効果を一
層確実にすることが可能になる。
Further, since the second barrier electrode is interposed between the first barrier electrode and the thin layer, the electric field concentration point does not overlap with the stress concentration point below the peripheral portion of the first barrier electrode, and the high breakdown voltage is achieved. It is possible to further ensure the effect.

〔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(A)〜(F)、及び第2図〜
第4図に基づいて説明する。
[First Embodiment] FIGS. 1 (A) to (F) and FIG. 2 to describe a shutter barrier diode and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
It will be described with reference to FIG.

まず、第1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。半導体基板21
は、厚さ約300μm、不純物濃度1〜3×1018cm
-3のn+形領域22の上に、厚さ10〜20μm、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。
First, as shown in FIG. 1 (A), GaAs (gallium arsenide)
A semiconductor substrate 21 made of is prepared. Semiconductor substrate 21
Has a thickness of about 300 μm and an impurity concentration of 1 to 3 × 10 18 cm
An n-type region 23 having a thickness of 10 to 20 μm and an impurity concentration of 1 to 2 × 10 15 cm −3 is epitaxially grown on the −3 n + type region 22.

次に、第1図(B)に示すように、n型GaAsから成るn形
領域23の上面全体にTi(チタン)の薄層24即ちTi薄
膜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25を連続して真空蒸着する。Ti薄層24の
厚さは50〜200Å(0.005〜0.02μm)と
極薄である。Al層25の厚さは約2μmで、Ti薄層24
の100倍以上である。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26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。
Next, as shown in FIG. 1 (B), a thin layer 24 of Ti (titanium), that is, a Ti thin film, is formed by vacuum evaporation on the entire upper surface of the n-type region 23 made of n-type GaAs, and further on the entire upper surface. The Al (aluminum) layer 25 is continuously vacuum-deposited. The Ti thin layer 24 has an extremely thin thickness of 50 to 200 Å (0.005 to 0.02 μm). The thickness of the Al layer 25 is about 2 μm, and the Ti thin layer 24
Is more than 100 times. Further, Au is formed on the lower surface of the n + type region 22.
The ohmic contact electrode 26 made of an alloy of (gold) -Ge (germanium) is formed by vacuum evaporation, and then 380
Heat treatment is performed at 10 ° C. for 10 seconds.

次に、第1図(C)に示すように、フオトエツチングによ
りAl層25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25a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24を除去し、Al層25aの下
部にあるTi薄層24aとこれを隣接して包囲するTi薄層
24bを残存させる。Ti薄層24b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20〜400
Ω/□の抵抗層となつており、Al層25aに比べて桁違
いに高抵抗である。
Next, as shown in FIG. 1 (C), a part of the Al layer 25 is removed by photo-etching, and Al is made to correspond to the region where the Schottky barrier that will be the main forward current path is to be formed.
The layer 25a remains. Further, the Ti thin layer 24 is removed from the peripheral region of the device by photo-etching, and the Ti thin layer 24a under the Al layer 25a and the Ti thin layer 24b surrounding the Ti thin layer 24a are left. Since the Ti thin layer 24b is an extremely thin film even if Ti itself is a conductor, it has a sheet resistance of 20 to 400.
It is a resistance layer of Ω / □, and has an order of magnitude higher resistance than the Al layer 25a.

次に、空気中で300℃〜、5〜30分間の熱処理を施
す。これにより、第1図(D)に示すように、Al層25a
で被覆されていないTi薄層24bは酸化されてチタンの
酸化物の薄層28となるが、Al層25aの下部のTi薄層
24aは、Al層25aにマスクされているので酸化され
ない。
Next, heat treatment is performed in air at 300 ° C. for 5 to 30 minutes. As a result, as shown in FIG. 1 (D), the Al layer 25a
The Ti thin layer 24b not covered with is oxidized to form a titanium oxide thin layer 28, but the Ti thin layer 24a below the Al layer 25a is not oxidized because it is masked by the Al layer 25a.

次に、フオトエツチングによりAl層25aの周部を除去
し、第1図(E)のようにAl層25aの下部にある酸化さ
れていないTi薄層24a′を露出させる。第2図に示す
ように、Ti薄層24a′はAl層25bの外周を包囲する
ように配置されており、更にTi薄層24a′を包囲する
ようにチタン酸化物薄層28が配置されている。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24a″から成る電極を第1のバリ
ア電極27a、第1のバリア電極27aを隣接して包囲
するTi薄層24a′を第2のバリア電極27bと呼ぶこ
ととする。Ti薄層24a″は極く薄い膜であるので、第
1のバリア電極27aにおいて、Al層25bとTi薄層2
4a″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ない。なお、シヨツト
キバリアの形成以外の役割りとしては、Ti薄層24a″
はAl層25bのn形領域23への密着性の向上に寄与す
る。また、第2のバリア電極27bを形成するTi薄層2
4a′は第1のバリア電極27aとチタン酸化物薄層2
8との電気的な接続に寄与し、更に後述のように高耐圧
化に寄与する。ここで、順電流の主なる電流通路となる
第1のバリア電極27a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1図(E)及び第2図に示す如く第2のバリア電
極27bを隣接して包囲するようにリング状に設けられ
た本発明に従うチタン酸化物薄層28は、Ti薄層24
a′の厚さより増大して概算で75Å〜300Åであ
り、シート抵抗が50M〜500MΩ/□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所謂酸素プアーなチタン酸化物
TiOX(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。
Next, the peripheral portion of the Al layer 25a is removed by photoetching to expose the unoxidized Ti thin layer 24a 'under the Al layer 25a as shown in FIG. 1 (E). As shown in FIG. 2, the Ti thin layer 24a 'is arranged so as to surround the outer periphery of the Al layer 25b, and the titanium oxide thin layer 28 is further arranged so as to surround the Ti thin layer 24a'. There is. Al and Ti
Since both of them are metals forming a shutter barrier with GaAs, the electrode composed of the Al layer 24a ″ is covered with the first barrier electrode 27a and the Ti thin layer 24a ′ surrounding the first barrier electrode 27a adjacently. Since the Ti thin layer 24a ″ is an extremely thin film, the Al layer 25b and the Ti thin layer 2 are formed in the first barrier electrode 27a.
It is not always clear how 4a "is involved in the formation of the shutter barrier. The Ti thin layer 24a" has a role other than the formation of the shutter barrier.
Contributes to improving the adhesion of the Al layer 25b to the n-type region 23. In addition, the Ti thin layer 2 forming the second barrier electrode 27b
4a 'is the first barrier electrode 27a and the titanium oxide thin layer 2
It contributes to the electrical connection with 8 and further to the high breakdown voltage as described later. Here, it is desirable that the sheet resistance of the first barrier electrode 27a, which is the main current path of the forward current, be 1 Ω / □ or less, and in this embodiment, it is about 0.05 Ω / □. As shown in FIG. 1 (E) and FIG. 2, the titanium oxide thin layer 28 according to the present invention, which is provided in a ring shape so as to surround the second barrier electrode 27b adjacently, is the Ti thin layer 24.
It is a semi-insulating high resistance layer having a sheet resistance of 50 M to 500 MΩ / □, which is approximately 75 Å to 300 Å, which is larger than the thickness of a ′. That is, the titanium oxide thin layer 28 is not TiO 2 (titanium dioxide) that can be regarded as a perfect insulator,
So-called oxygen-poor titanium oxide containing less oxygen than TiO 2 .
TiO x (where x is a numerical value smaller than 2).

次に、第1図(F)に示すようにチタン酸化物薄層28及
び第2のバリア電極27bを形成するTi薄層24a′の
上を絶縁層29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
プを完成される。なお、絶縁層29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29は、プラズマCVD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。
Next, as shown in FIG. 1 (F), a titanium chip thin layer 28 and a Ti thin layer 24a 'forming the second barrier electrode 27b are covered with an insulating layer 29 to form a semiconductor chip having a shutter barrier. Completed the power supply barrier diode chip. The insulating layer 29 is formed by plasma CVD.
It is made of a silicon oxide film formed by the (chemical vapor deposition) method. The insulating layer 29 may be replaced with a silicon nitride film formed by plasma CVD or photo CVD method, a polyimide resin film formed by coating method, or the like, but a silicon oxide film formed by plasma CVD method or photo CVD method is preferable. It was.

図示は省略しているが、Al層25b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。
Although illustration is omitted, it is usual that, for example, a Ti layer and an Au layer are sequentially provided on the upper surface of the Al layer 25b and used as a connecting electrode for the lead member.

第2図の各部の寸法を例示すると次の通りである。第1
のバリア電極27aの幅aは約910μm、第2のバリ
ア電極27bの幅bは約20μm、チタン酸化物薄層2
8の幅cは約140μm、チタン酸化物薄層28とn形
領域23の端縁との間の幅dは約150μmである。
The dimensions of each part in FIG. 2 are exemplified as follows. First
The width a of the barrier electrode 27a is about 910 μm, and the width b of the second barrier electrode 27b is about 20 μm.
The width c of 8 is about 140 μm, and the width d between the titanium oxide thin layer 28 and the edge of the n-type region 23 is about 150 μm.

このシヨツトキバリアダイオードにおいては、第1のバ
リア電極27aとn形領域23との間及び第2のバリア
電極27b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
第3のシヨツトキバリアが生じる。チタン酸化物薄層2
8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IS
チタン酸化物薄層28と第1及び第2のバリア電流27
a、27b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2
8と第1及び第2のバリア電極27a、27bの面積の
和に対して飽和電流ISが略比例的に変化するということ
は、第1及び第2のバリア電極27a、27b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が金
属から成る第1及び第2のバリア電極27a、27bと
略同一のバリアハイトφ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。
In this shutter barrier diode, a first shutter barrier and a second shutter barrier are generated between the first barrier electrode 27a and the n-type region 23 and between the second barrier electrode 27b and the n-type region 23, respectively. Not only that, a third shutter barrier occurs between the thin titanium oxide layer 28 and the n-type region 23. Titanium oxide thin layer 2
The occurrence of a shutter barrier between the No. 8 and the n-type region 23 was confirmed by the rectification characteristics, capacitance characteristics, saturation current characteristics, etc. of the shutter barrier diode. For example, when the area of the titanium oxide thin layer 28 is increased from zero, the saturation current I S becomes equal to the titanium oxide thin layer 28 and the first and second barrier currents 27.
It increases substantially in proportion to the sum of the areas of a and 27b. It has been confirmed that this proportional relationship can be obtained at various temperatures of the shutter barrier diode. Titanium oxide thin layer 2
That the saturation current I S changes substantially in proportion to the sum of the areas of 8 and the first and second barrier electrodes 27a and 27b is substantially the same as the first and second barrier electrodes 27a and 27b. It means that a reverse current flows through the titanium oxide thin layer 28 at the current density. This phenomenon directly shows that the thin titanium oxide layer 28 forms a Schottky barrier having a barrier height φ B substantially the same as that of the first and second barrier electrodes 27a and 27b made of metal.

第3図の実線の特性曲線は本発明に従う第1図(F)のシ
ヨツトキバリアダイオードの逆電圧−逆電流特性を示
し、破線の特性曲線は比較のために第1図(F)のシヨツ
トキバリアダイオードからチタン酸化物薄層28と第2
のバリア電極27bを除去した構造のシヨツトキバリア
ダイオードの逆電圧−逆電流特性を示す。2つの特性曲
線の比較から明らかなように、本発明に従うチタン酸化
物薄層28と第2のバリア電極27bを有するシヨツト
キバリアダイオードのブレークダウン電圧は約250V
であり、チタン酸化物薄層28を持たない従来のシヨツ
トキバリアダイオードのブレークダウン電圧は約60V
であり、チタン酸化物薄層28及び第2のバリア電極2
7bがブレークダウン電圧の大幅な向上に関与している
ことが分る。なお、チタン酸化物薄層28と第2にバリ
ア電極27bを有するシヨツトキバリアダイオードのブ
レークダウン電圧の値(約250V)はバルク耐圧(第
1のバリア電極27aの中央の耐圧)に略等しいレベル
に到達していると考えられる。
The solid line characteristic curve of FIG. 3 shows the reverse voltage-reverse current characteristic of the shutter barrier diode of FIG. 1 (F) according to the present invention, and the broken line characteristic curve of FIG. 1 (F) for comparison. From the Tsutuki barrier diode to the titanium oxide thin layer 28 and the second
The reverse voltage-reverse current characteristic of the Schottky barrier diode having the structure in which the barrier electrode 27b of FIG. As is apparent from the comparison of the two characteristic curves, the breakdown voltage of the Schottky barrier diode having the titanium oxide thin layer 28 and the second barrier electrode 27b according to the present invention is about 250V.
Therefore, the breakdown voltage of the conventional Schottky barrier diode having no titanium oxide thin layer 28 is about 60V.
And the titanium oxide thin layer 28 and the second barrier electrode 2
It can be seen that 7b is responsible for the significant improvement in breakdown voltage. The value of the breakdown voltage (about 250 V) of the Schottky barrier diode having the titanium oxide thin layer 28 and the second barrier electrode 27b is at a level substantially equal to the bulk breakdown voltage (the breakdown voltage at the center of the first barrier electrode 27a). Is believed to have reached.

次に、本発明に従うシヨツトキバリアダイオードの逆電
圧−逆電流特性を第3図及び第4図を参照して更に詳し
く説明する。シヨツトキバリアダイオードに印加する逆
電圧を零ボルトから徐々に高くすると、まず、第3図の
領域Iに示すように極めて微少な飽和電流ISが流れる。
この時、第1及び第2のバリア電極27a、27bに基
づく第1及び第2のシヨツトキバリアを通つて逆電流が
流れると共に、チタン酸化物薄層28に基づく第3のシ
ヨツトキバリアを通る逆電流も流れる。逆電圧印加回路
(図示せず)は第1のバリア電極27a即ちアノードと
オーミツク電極26即ちカソードとに接続され、チタン
酸化物薄層28には直接に接続されない。従つて、チタ
ン酸化物薄層28を通る逆電流は第2のバリア電極27
bに流れ込み、続いて第1のバリア電極27aに流れ込
む。第3図の領域Iでは、チタン酸化物薄層28に流れ
る逆電流の値が小さいので、チタン酸化物薄層28の第
2のバリア電極27bに近い点と遠い点との間の電圧差
はあまり大きくない。即ちチタン酸化物薄層28の横方
向の電位勾配が小さく、チタン酸化物薄層28の各部の
電位が第2のバリア電極27bの電位とほぼ等しい。こ
こで、第2のバリア電極27bを構成するTi薄層24
a′はAl層25bに比べれば高抵抗であるが、電流の値
が小さいので、第2のバリア電極27bでの電圧降下は
無視できる。従つて、第2のバリア電極27b及びチタ
ン酸化物薄層28の各部の電位は第1のバリア電極27
aの電位とほぼ等しいと言える。
Next, the reverse voltage-reverse current characteristics of the Schottky barrier diode according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4. When the reverse voltage applied to the Schottky barrier diode is gradually increased from 0 volt, first, an extremely small saturation current I S flows as shown in a region I of FIG.
At this time, a reverse current flows through the first and second shutter barriers based on the first and second barrier electrodes 27a and 27b, and also a reverse current flows through the third shutter barrier based on the titanium oxide thin layer 28. . A reverse voltage application circuit (not shown) is connected to the first barrier electrode 27a or anode and the ohmic electrode 26 or cathode, and is not directly connected to the titanium oxide thin layer 28. Therefore, the reverse current passing through the titanium oxide thin layer 28 is applied to the second barrier electrode 27.
b, and then into the first barrier electrode 27a. In the region I of FIG. 3, the value of the reverse current flowing through the titanium oxide thin layer 28 is small, so that the voltage difference between the point of the titanium oxide thin layer 28 near the second barrier electrode 27b and the point distant from the second barrier electrode 27b is small. Not so big. That is, the potential gradient in the lateral direction of the titanium oxide thin layer 28 is small, and the potential of each part of the titanium oxide thin layer 28 is substantially equal to the potential of the second barrier electrode 27b. Here, the Ti thin layer 24 forming the second barrier electrode 27b
Although a'has a higher resistance than the Al layer 25b, the voltage value at the second barrier electrode 27b can be ignored because the current value is small. Therefore, the potentials of the respective portions of the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 are the same as those of the first barrier electrode 27.
It can be said that it is almost equal to the potential of a.

更に逆電圧を高め、60〜100V程度にすると、チタ
ン酸化物薄層28の外周縁における複数の微少領域でブ
レークダウンが起き、第3図の領域IIに示すように逆電
流が階段状に増加する。この階段の1段分がチタン酸化
物薄層28の外周縁1箇所のブレークダウンに相当す
る。従来のシヨツトキバリアダイオードでは微少領域の
ブレークダウンが引き金となつて大きな逆電流が流れる
が、本発明に従うシヨツトキバリアダイオードでは大き
な逆電流が流れない。即ちチタン酸化物薄層28が半絶
縁性の高抵抗層であるため、チタン酸化物薄層28の抵
抗分による電流制限が働き、逆電流の大きな増大が抑制
される。領域IIの終わりになると、チタン酸化物薄層2
8の第2のバリア電極27bに接する内周側の端P1と第
2のバリア電極27bから遠い外周側の端P2との間の電
位差が大きくなり、その結果として、チタン酸化物薄層
28の外周端P2とオーミツク電極26との間の電位差
は、逆方向印加電圧を増加してもさほど増大しなくな
る。なお、第2のバリア電極27bのシート抵抗はチタ
ン酸化物薄層28のシート抵抗に比べて十分に小さく、
第2のバリア電極27bでの電圧降下は無視できるとい
える。ここで、既に外周端P2で発生したブレークダウン
はそのまま維持され、このブレークダウンに基づく逆電
流がチタン酸化物薄層28と通つて流れ続ける。領域II
Iにおいては、チタン酸化物薄層28の外周端P2におけ
る新たなブレークダウンが生じないために逆電圧の増大
に従つて第1及び第2のバリア電極27a、27bに基
づく第1及び第2のシヨツトキバリア及びチタン酸化物
薄層28に基づく第3のシヨツトキバリアを通る逆電流
が徐々に増大する。もし、チタン酸化物薄層28の部分
をシヨツトキバリアを形成しない抵抗体層例えばn-形高
抵抗GaAs層に置き換え、且つこの抵抗体層の端部と第2
のバリア電極27bとをオーミツク接触させたとすれ
ば、逆電圧の増加に伴つて逆電流(漏れ電流)も大幅に
大きくなり、結局、耐圧も低くなる。本発明に従うチタ
ン酸化物薄層28は高い抵抗を有するのみでなく、ショ
ツトキバリアも形成するので、上述の抵抗体層の場合よ
りも漏れ電流抑制効果が大きい。
When the reverse voltage is further increased to about 60 to 100 V, breakdown occurs in a plurality of minute regions on the outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28, and the reverse current increases stepwise as shown in a region II in FIG. To do. One step of this staircase corresponds to a breakdown at one outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28. In the conventional Schottky barrier diode, a large reverse current flows due to a breakdown in a minute region, but a large reverse current does not flow in the Schottky barrier diode according to the present invention. That is, since the titanium oxide thin layer 28 is a semi-insulating high resistance layer, current limitation is caused by the resistance component of the titanium oxide thin layer 28, and a large increase in reverse current is suppressed. At the end of Region II, a thin layer of titanium oxide 2
8 between the inner peripheral side end P 1 in contact with the second barrier electrode 27b and the outer peripheral side end P 2 far from the second barrier electrode 27b increases, and as a result, the titanium oxide thin layer The potential difference between the outer peripheral end P 2 of 28 and the ohmic electrode 26 does not increase so much even if the reverse direction applied voltage is increased. The sheet resistance of the second barrier electrode 27b is sufficiently smaller than the sheet resistance of the titanium oxide thin layer 28,
It can be said that the voltage drop at the second barrier electrode 27b can be ignored. Here, the breakdown already generated at the outer peripheral edge P 2 is maintained as it is, and the reverse current due to this breakdown continues to flow through the titanium oxide thin layer 28. Area II
In I, the first and second barrier electrodes 27a, 27b based on the first and second barrier electrodes 27a, 27b are formed according to the increase in the reverse voltage because no new breakdown occurs at the outer peripheral edge P 2 of the titanium oxide thin layer 28. The reverse current through the third barrier and the third barrier based on thin titanium oxide layer 28 is gradually increased. If, titanium does not form Shiyotsutokibaria a portion of thin oxide layer 28 resistor layer for example n - replaced by form high-resistance GaAs layer, and an end portion of the resistor layer second
If the barrier electrode 27b is brought into ohmic contact with the barrier electrode 27b, the reverse current (leakage current) increases significantly as the reverse voltage increases, and the breakdown voltage eventually decreases. Since the thin titanium oxide layer 28 according to the present invention not only has a high resistance but also forms a Schottky barrier, the leakage current suppressing effect is larger than that of the above-mentioned resistor layer.

第1及び第2のバリア電極27a、27bのみでなく、
チタン酸化物薄層28にも逆電圧が印加されるので、第
4図に模式的に示す空乏層30が第1及び第2のバリア
電極27a、27bとチタン酸化物薄層28の下のn形
領域23に生じる。チタン酸化物薄層28とn+形領域2
2との間の電位差は内周端P1から外周端P2に向かうに伴
つて小さくなる。また、第1及び第2のバリア電極27
a、27bからチタン酸化物薄層28にかけてのn形領
域23の表面はシヨツトキバリアとして連続している。
これ等の結果、電界集中を緩和することができるなだら
かな空乏層30が得られ、第2のバリア電極27bの周
縁近傍の半導体領域での電界集中が緩和される。従つ
て、領域IIIとして示すように、一対の電極26、27
a間に印加される逆電圧が増加してもブレークダウンが
生じない領域が広く続くこととなる。
Not only the first and second barrier electrodes 27a and 27b,
Since the reverse voltage is also applied to the titanium oxide thin layer 28, the depletion layer 30 schematically shown in FIG. 4 is formed as the n layer under the titanium oxide thin layer 28 and the first and second barrier electrodes 27a and 27b. It occurs in the shaped area 23. Titanium oxide thin layer 28 and n + type region 2
The potential difference between 2 and 2 decreases from the inner peripheral edge P 1 toward the outer peripheral edge P 2 . In addition, the first and second barrier electrodes 27
The surface of the n-type region 23 from a, 27b to the titanium oxide thin layer 28 is continuous as a shutter barrier.
As a result, the gentle depletion layer 30 capable of relaxing the electric field concentration is obtained, and the electric field concentration in the semiconductor region near the periphery of the second barrier electrode 27b is relaxed. Therefore, as shown as a region III, a pair of electrodes 26, 27
A region where breakdown does not occur even if the reverse voltage applied between a increases increases continues widely.

逆電圧が約250Vになると、第2のバリア電極27b
の周縁とオーミツク電極26との間に臨界電界強度Ecri
tを越える所が生じてブレークダウンが発生し、領域IV
に示す如く逆電流が増大する。
When the reverse voltage becomes about 250V, the second barrier electrode 27b
Of the critical electric field strength Ecri between the periphery of the electrode and the ohmic electrode 26.
A point that exceeds t occurs and breakdown occurs.
The reverse current increases as shown in.

なお、比較のために第1図(C)に示すTi薄層24bを酸
化する前の状態で逆電圧−逆電流特性の測定したとこ
ろ、Ti薄層24bが十分な高抵抗層になつていないため
に、第3図の領域IIに示すように逆電流を抑制すること
ができず、従来と同様にほぼ破線で示すようなブレーク
ダウンが生じた。
For comparison, when the reverse voltage-reverse current characteristics were measured before the Ti thin layer 24b shown in FIG. 1 (C) was oxidized, it was found that the Ti thin layer 24b did not become a sufficiently high resistance layer. Therefore, the reverse current cannot be suppressed as shown in the region II of FIG. 3, and the breakdown as shown by the broken line occurs as in the conventional case.

本発明のシヨツトキバリアダイオードを、スイツチング
周波数500kHzのスイツチングレギユレータの出力整
流平滑回路の整流ダイオードとして使用したところ、ス
イツチング損失及びノイズ発生の極めて少ない整流動作
が確認された。なお、チタン酸化物薄層28を設けるこ
とによるスイツチング速度(高速応答性)の低下は認め
られなかつた。
When the shutter barrier diode of the present invention was used as a rectifying diode of an output rectifying / smoothing circuit of a switching regulator having a switching frequency of 500 kHz, it was confirmed that switching loss and noise were extremely small. No decrease in the switching speed (high-speed response) due to the provision of the titanium oxide thin layer 28 was observed.

本実施例の利点は以下のとおりである。The advantages of this embodiment are as follows.

(1)チタン酸化物薄層28は抵抗体であると共にシヨツ
トキバリア生成可能物体であるので、第2のバリア電極
27bの周縁近傍の半導体領域における電界の集中を緩
和する空乏層を良好に発生させる。従つて、フイールド
プレートもしくはガードリングのみを設けた構造、更に
フイールドプレートとガードリングの両方を設けた構造
とした従来のシヨツトキバリアダイオードよりも大幅に
耐圧を高めることができる。
(1) Since the titanium oxide thin layer 28 is both a resistor and an object capable of producing a shutter barrier, it can favorably generate a depletion layer for relaxing the concentration of an electric field in the semiconductor region near the periphery of the second barrier electrode 27b. Therefore, the breakdown voltage can be significantly increased as compared with the conventional Schottky barrier diode having the structure in which only the field plate or the guard ring is provided and further the structure in which both the field plate and the guard ring are provided.

(2)従来のガードリングを有するシヨツトキバリアダイ
オードに比較し、高速応答性に優れる。
(2) Superior in high-speed response compared to the conventional Shoutoki barrier diode having a guard ring.

(3)従来の絶縁層を介したフイールドプレートを有する
シヨツトキバリアダイオードで見られる特性の熱的不安
定性は解消されている。また、チタン酸化物薄層28
は、外部から侵入してくるイオンに対して強いシールド
性を持つ。また、温度上昇に伴う耐圧低下も起こらな
い。このため耐圧の安定性と信頼性が極めて高い。
(3) The thermal instability of the characteristics found in the conventional Schottky barrier diode having a field plate with an insulating layer interposed is eliminated. In addition, the titanium oxide thin layer 28
Has a strong shielding property against ions that enter from the outside. In addition, the breakdown voltage does not decrease as the temperature rises. Therefore, the stability and reliability of breakdown voltage are extremely high.

(4)Al層25aの直下に設けたTi薄層24aの延在部で
あるTi薄層24bを酸化させてチタン酸化物薄層28を
得るので、チタン酸化物薄層28を容易に得ることがで
きる。また、第1のバリア電極27aと第2のバリア電
極27bとチタン酸化物薄層28との電気的接続を容易
且つ確実に達成することができる。
(4) The titanium oxide thin layer 28 is obtained by oxidizing the Ti thin layer 24b, which is the extended portion of the Ti thin layer 24a provided immediately below the Al layer 25a, so that the titanium oxide thin layer 28 can be easily obtained. You can Moreover, electrical connection between the first barrier electrode 27a, the second barrier electrode 27b, and the titanium oxide thin layer 28 can be achieved easily and reliably.

(5)第1のバリア電極27aとチタン酸化物薄層28と
の間にTi薄層24a′から成る第2のバリア電極27b
を配置しているので、超高速動作時の耐圧低下が少な
い。即ち、第1(D)に示す第2のバリア電極27bのな
い状態でシヨツトキバリアダイオードを作成し、このシ
ヨツトキバリアダイオードを超高速動作(転流時間10
+1秒以下程度)させたところ、耐圧が15V〜20V
程度低下する現象が現われた。この現象は次のように考
えられる。超高速逆方向転流時には、チタン酸化物薄層
28には定常状態よりはるかに大きい容量性の過渡電流
が流れる。このため、チタン酸化物薄層28の電位勾配
が大きくなり過ぎて第1のバリア電極27aの周縁近傍
の半導体領域で電界集中が起こり、結果として耐圧が低
下する。これに対して第1図(F)の本発明に関係するシ
ヨツトキバリアダイオードでは、第2のバリア電極27
bのシート抵抗がチタン酸化物薄層28より桁違いに小
さい。このため、上記過渡電流によつて第2のバリア電
極27bに生じる電位勾配は、第1のバリア電極27a
の周縁近傍での電界集中を緩和できる緩やかなものとな
る。結果として、超高速動作時の耐圧低下は減少する。
なお、定常状態では、第2のバリア電極27bに生じる
電位勾配は無視できる程度に減少し、代わりにチタン酸
化物薄層28に生じる電位勾配が耐圧向上を持たらす。
(5) The second barrier electrode 27b composed of the Ti thin layer 24a 'between the first barrier electrode 27a and the titanium oxide thin layer 28.
Since it is arranged, there is little decrease in breakdown voltage during ultra-high speed operation. That is, a shutter barrier diode is formed without the second barrier electrode 27b shown in the first (D), and this shutter barrier diode is operated at an extremely high speed (commutation time 10
Withstand voltage of 15V to 20V
The phenomenon that the degree of deterioration has decreased appears. This phenomenon is considered as follows. During ultrafast reverse commutation, the titanium oxide thin layer 28 experiences a capacitive transient current that is much greater than in the steady state. Therefore, the potential gradient of the titanium oxide thin layer 28 becomes too large, electric field concentration occurs in the semiconductor region near the periphery of the first barrier electrode 27a, and as a result, the breakdown voltage decreases. On the other hand, in the shutter barrier diode related to the present invention of FIG. 1 (F), the second barrier electrode 27
The sheet resistance of b is significantly smaller than that of the titanium oxide thin layer 28. Therefore, the potential gradient generated in the second barrier electrode 27b due to the transient current is equal to that of the first barrier electrode 27a.
The electric field concentration in the vicinity of the peripheral edge of is gentle. As a result, the breakdown voltage reduction during ultra-high speed operation is reduced.
In the steady state, the potential gradient generated on the second barrier electrode 27b is reduced to a negligible level, and instead, the potential gradient generated on the titanium oxide thin layer 28 has an improved breakdown voltage.

(6)第1のバリア電極27aとチタン酸化物薄層28と
の間にTi薄層24a′から成る第2のバリア電極27b
を配置しているので耐圧を更に向上できる。即ち、比較
的肉厚の第1のバリア電極27aとn形領域23の熱膨
張数数の違いに基づく応力がn形領域23に生じる。第
2のバリア電極27b及びチタン酸化物薄層28は極め
て薄いので、これらによる応力は第1のバリア電極27
aによるものと比べれば無視できる。このため、n形領
域23の表面における第1のバリア電極27aの周縁部
の下部には上記応力の集中する箇所が生じる。この応力
集中点ではn形領域23に歪が加わつているため他の部
分よりもブレークダウンを起こす臨界電界強度Ecritが
低下している。従つて、この応力集中点に電界が集中す
ればブレークダウンが発生し易くなる。
(6) The second barrier electrode 27b composed of the Ti thin layer 24a 'between the first barrier electrode 27a and the titanium oxide thin layer 28.
Since it is arranged, the breakdown voltage can be further improved. That is, stress is generated in the n-type region 23 due to the difference in the thermal expansion number between the relatively thick first barrier electrode 27 a and the n-type region 23. Since the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 are extremely thin, the stress due to these is applied to the first barrier electrode 27.
It can be ignored as compared with the case of a. Therefore, a portion where the stress is concentrated is formed below the peripheral portion of the first barrier electrode 27a on the surface of the n-type region 23. At this stress concentration point, since the strain is applied to the n-type region 23, the critical electric field strength Ecrit that causes the breakdown is lower than that in other portions. Therefore, if the electric field is concentrated at this stress concentration point, breakdown is likely to occur.

一方、電界集中点はシート抵抗が大きく異なる被膜の境
界部分の下部にあたる箇所に生じることは周知である。
即ち、本実施例においては第2のバリア電極27bとチ
タン酸化物薄層28の境界部分の下方にあたるn形領域
23の表面に電界集中点が生じる。この電界集中点が発
生するメカニズムは以下から理解できる。第1及び第2
のバリア電極27a、27bのシート抵抗はチタン酸化
物薄層28のシート抵抗に比べて十分に小さい。従つ
て、逆電圧印加時において第1及び第2のバリア電極2
7a、27bの各部の電位は等しいといえる。この結
果、第1及び第2のバリア電極27a、27bの下部の
n形領域23の表面でも電位が等しいと考えることがで
きる。一方、チタン酸化物薄層28はシート抵抗が大き
く、逆電流が増大すると上述のように内周端P1と外周端
P2との間の電位差が大きくなる。これにより、チタン酸
化物薄層28とオーミツク電極26との電位差は外周端
P2側に向かうにつれて徐々に減少する。厳密に言えば、
チタン酸化物薄層28の逆電流密度は第2のバリア電極
27bに近い側で大きく、遠い側に向かうにつれて指数
関数的に小さくなる。従つて、上述の電位差も外周端P2
に向かうにつれて指数関数的に減少する。このため、n
形領域23の厚さ方向(第1の方向)におけるn形領域
23の表面部分の微少区間での電界は第2のバリア電極
27bの下部では連続してある一定の値をとり、第2の
バリア電極27bとチタン酸化物薄層28の境界部分か
らチタン酸化物薄層28の外周端P2に向かつて徐々に指
数関数的に減少する。また、n形領域23の表面に沿つ
て第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄層28の境
界部分を垂直に横切る方向(第2の方向)におけるn形
領域23の表面部分の微少区間での電界は、第2のバリ
ア電極27bの下部ではほとんど零であり、第2のバリ
ア電極27bとチタン酸化物薄層28の境界部分の下部
を含む微少区間に達したときに急激に大きくなり、更に
チタン酸化物薄層28の下部では上記の境界部分の下部
から外周端P2の下部にかけて徐々に指数関数的に減少す
る。また、n形領域23の表面に沿つて第1の方向と第
2の方向の両方に垂直な第3の方向では、第2のバリア
電極27b及びチタン酸化物薄層28の曲率が十分に大
きいので電界はほとんで発生していないと考えられる。
n形領域23の表面での電界は上述の第1の方向での電
界と第2の方向での電界と第3の方向での電界とのベク
トル和であるから、上記第2の方向での電界のピークが
効いて第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄層28
の境界部分の下部に最大電界の生じる領域、即ち電界集
中点が存在する。
On the other hand, it is well known that the electric field concentration point occurs at a portion below the boundary portion of the coating film having greatly different sheet resistance.
That is, in this embodiment, an electric field concentration point occurs on the surface of the n-type region 23 below the boundary between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28. The mechanism by which this electric field concentration point occurs can be understood from the following. First and second
The sheet resistance of the barrier electrodes 27a and 27b is sufficiently smaller than the sheet resistance of the titanium oxide thin layer 28. Therefore, when the reverse voltage is applied, the first and second barrier electrodes 2
It can be said that the potentials of the respective portions 7a and 27b are equal. As a result, it can be considered that the potentials are equal on the surfaces of the n-type regions 23 below the first and second barrier electrodes 27a and 27b. On the other hand, the titanium oxide thin layer 28 has a large sheet resistance, and when the reverse current increases, as described above, the inner peripheral edge P 1 and the outer peripheral edge are increased.
The potential difference with P 2 increases. As a result, the potential difference between the titanium oxide thin layer 28 and the ohmic electrode 26 is reduced to the outer peripheral edge.
It decreases gradually toward the P 2 side. Strictly speaking
The reverse current density of the titanium oxide thin layer 28 is large on the side closer to the second barrier electrode 27b and decreases exponentially toward the side farther away. Therefore, the above-mentioned potential difference is also due to the outer peripheral edge P 2
It decreases exponentially toward. Therefore, n
The electric field in the minute section of the surface portion of the n-type region 23 in the thickness direction (first direction) of the shaped region 23 has a continuous constant value under the second barrier electrode 27b, It gradually decreases exponentially from the boundary portion between the barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 toward the outer peripheral end P 2 of the titanium oxide thin layer 28. In addition, in a minute section of the surface portion of the n-type region 23 in a direction (second direction) that vertically crosses the boundary portion between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 along the surface of the n-type region 23. Is almost zero in the lower part of the second barrier electrode 27b, and increases sharply when reaching a minute section including the lower part of the boundary between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28, Further, in the lower part of the titanium oxide thin layer 28, it gradually decreases exponentially from the lower part of the boundary part to the lower part of the outer peripheral edge P 2 . Further, in the third direction which is perpendicular to both the first direction and the second direction along the surface of the n-type region 23, the curvature of the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 is sufficiently large. Therefore, it is considered that the electric field is barely generated.
The electric field on the surface of the n-type region 23 is the vector sum of the electric field in the first direction, the electric field in the second direction, and the electric field in the third direction, and therefore, in the second direction. The peak of the electric field works and the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 are
A region where the maximum electric field is generated, that is, an electric field concentration point exists below the boundary portion of the.

以上のように、応力集中点は第1のバリア電極27aと
第2のバリア電極27bとの境界部分の下部に位置し、
電界集中点は第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄
層28との境界部分の下部に位置する。本実施例では、
Ti薄層24a′から成る肉薄の第2のバリア電極27b
を設けたことにより上述の応力集中点と電界集中点とを
分離することができ、規定耐圧以下の製品が生じる頻度
が少なくなり、耐圧歩留りが向上した。即ち耐圧の平均
値が向上した。
As described above, the stress concentration point is located below the boundary between the first barrier electrode 27a and the second barrier electrode 27b,
The electric field concentration point is located below the boundary between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28. In this embodiment,
Thin second barrier electrode 27b composed of Ti thin layer 24a '
By providing the above, the stress concentration point and the electric field concentration point can be separated from each other, the frequency of products having a specified breakdown voltage or less is reduced, and the breakdown voltage yield is improved. That is, the average value of breakdown voltage was improved.

(7)第1のバリア電極27aに隣接してTi薄層24a′
から成る第2のバリア電極27bを設けたことにより、
微かではあるが逆サージ耐量が向上した。
(7) Ti thin layer 24a 'adjacent to the first barrier electrode 27a
By providing the second barrier electrode 27b composed of
The reverse surge resistance was improved, albeit slightly.

〔第2の実施例〕 次に、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
びこの後で説明する第3、第4及び第5の実施例を示す
第6図〜第8図において、第1図と実質的に同一の部分
には同一の符号を付してこれ等の説明を省略する。第5
図のシヨツトキバリアダイオードにおいても第1図(F)
と同様にAl層25bとTi薄層24cから成る第1のバリ
ア電極27aを包囲するようにTi薄層24dから成る第
2のバリア電極27bが形成されており、第2のバリア
電極27bを包囲してチタン酸化物薄層28が形成され
ている。しかし、第5図のシヨツトキバリアダイオード
ではTi薄層24c、24dの層厚が第1図(F)のシヨツ
トキバリアダイオードのTi薄層24a′、24a″より
厚くなつており、第2のバリア電極27bがチタン酸化
物薄層28より2倍程度厚い100〜400Å程度に形
成されている。第5図のシヨツトキバリアダイオードを
製作するには第1図(B)の工程で予めTi薄層24を厚め
に設けておき、第1図(C)のようにTi薄層24を露出さ
せた後にTi薄層24bをエツチングにて所定の厚さとし
第1図(D)のように酸化する。後に、第1図(E)と同様に
Al層25aをエツチングして厚いTi薄層24dを露出さ
せて第2のバリア電極27bを得る。また、Ti薄層24
bを厚いまま酸化し、チタン酸化物薄層28としてから
エツチングにて所定の厚さとしてもよく、製造方法は種
々考えられる。この様に第2のバリア電極27bを厚く
すると、逆方向サージ耐量が増加する効果が第1の実施
例の場合より顕著になる。即ち、第2のバイア電極27
bの部分の抵抗が大きいとブレークダウン時の大電流は
第1のバリア電極27aの周縁部に集中して流れるた
め、逆サージ耐量は小さいものとなる。この実施例では
第2のバリア電極27bの層厚を増加し、抵抗を第1の
実施例の場合より更に下げることで、第2のバリア電極
27bが逆サージ電流の通路として第1図(F)の場合よ
りも更に有効に働く。これにより、逆サージ電流が第2
のバリア電極27bに分散して流れ、上記のように集中
して大電流が流れることを緩和でき、逆サージ耐量が増
大する。
[Second Embodiment] Next, a Schottky barrier diode according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described. However, in FIG. 5 and FIGS. 6 to 8 showing the third, fourth and fifth embodiments which will be described later, the same reference numerals are given to the substantially same parts as FIG. And their description will be omitted. Fifth
Fig. 1 (F) for the shutter barrier diode shown in the figure.
Similarly to the above, the second barrier electrode 27b made of the Ti thin layer 24d is formed so as to surround the first barrier electrode 27a made of the Al layer 25b and the Ti thin layer 24c, and surrounds the second barrier electrode 27b. Thus, the titanium oxide thin layer 28 is formed. However, in the Schottky barrier diode of FIG. 5, the layer thickness of the Ti thin layers 24c and 24d is thicker than the Ti thin layers 24a ′ and 24a ″ of the Schottky barrier diode of FIG. 1 (F). The barrier electrode 27b is formed to have a thickness of about 100 to 400 Å, which is about twice as thick as the titanium oxide thin layer 28. In order to manufacture the Schottky barrier diode of FIG. The layer 24 is provided thickly, the Ti thin layer 24 is exposed as shown in FIG. 1 (C), and then the Ti thin layer 24b is etched to a predetermined thickness and oxidized as shown in FIG. 1 (D). Later, as in Fig. 1 (E)
The Al layer 25a is etched to expose the thick Ti thin layer 24d to obtain the second barrier electrode 27b. Also, the Ti thin layer 24
It is possible to oxidize b while keeping it thick to form the titanium oxide thin layer 28 and then etch it to a predetermined thickness, and various manufacturing methods can be considered. When the thickness of the second barrier electrode 27b is increased in this way, the effect of increasing the reverse surge withstand capability becomes more remarkable than in the case of the first embodiment. That is, the second via electrode 27
If the resistance of the portion b is large, a large current at the time of breakdown flows concentratedly on the peripheral portion of the first barrier electrode 27a, so that the reverse surge resistance becomes small. In this embodiment, the layer thickness of the second barrier electrode 27b is increased and the resistance is further lowered as compared with the case of the first embodiment, so that the second barrier electrode 27b serves as a passage of the reverse surge current. ) Works more effectively than As a result, the reverse surge current becomes the second
It is possible to alleviate the fact that a large current flows in a distributed manner to the barrier electrodes 27b of the above and concentrates as described above, and the reverse surge withstand capability increases.

〔第3の実施例〕 第6図に示す第3の実施例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のバリア電極27aはAl層2
5bと2つのTi薄層24e、24fから成る。第2のバ
リア電極27bは2つのTi薄層24g、24hから成
る。この構造は第1図(B)〜(D)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(F)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よりも強めているので、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を通る電流の方が下側のチタン
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。また、チタ
ン酸化物薄層28bの重ねられていないチタン酸化物薄
層28aの外周部では、シート抵抗が2層部分よりも高
くなつている。この結果、第3図の領域IIが高圧側にシ
フトすると共に領域IIでの逆電流の増大が少なくなり、
逆電流の小さいシヨツトキバリアダイオードを提供する
ことができる。更に、上側のチタン酸化物薄層28bと
下側のチタン酸化物薄層28aの内周端が一致しておら
ず階段状となつている。このため、Ti薄層24g、24
hから成る第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄層
28a、28bとの境界でのシート抵抗が2段階に変化
し、この境界面下部での電界集中を緩和することがで
き、耐圧がより向上する利点を有する。この境界でのシ
ート抵抗の変化を連続的に変化させれば更によい。又、
第2の実施例と同じく逆サージ耐量を実施例1よりも向
上させることができる。
[Third Embodiment] The Schottky barrier diode of the third embodiment shown in FIG. 6 has a ring-shaped titanium oxide thin layer 28a on the surface of the n-type region 23, and further has a ring-shaped titanium oxide thin layer 28a. Thin titanium oxide layer 28b. The first barrier electrode 27a is the Al layer 2
5b and two Ti thin layers 24e and 24f. The second barrier electrode 27b is composed of two Ti thin layers 24g and 24h. This structure can be formed by repeating the steps shown in FIGS. 1 (B) to (D) twice. The upper titanium oxide thin layer 28b is formed to have the same thickness and degree of oxidation as the titanium oxide thin layer 28 of FIG. 1 (F). Although the lower titanium oxide thin layer 28a has almost the same thickness as the upper titanium oxide thin layer 28b, since the degree of oxidation is stronger than that of the upper titanium oxide thin layer 28b, The sheet resistance is larger than that of the titanium oxide thin layer 28b. Therefore, the current flowing through the upper thin titanium oxide layer 28b is larger than the current flowing through the lower thin titanium oxide layer 28a, and the potential gradient is mainly determined by the upper layer. Further, in the outer peripheral portion of the titanium oxide thin layer 28a where the titanium oxide thin layer 28b is not overlapped, the sheet resistance is higher than that of the two-layer portion. As a result, the region II in FIG. 3 shifts to the high voltage side and the reverse current in the region II increases less,
It is possible to provide a shutter barrier diode having a small reverse current. Further, the inner peripheral edges of the upper titanium oxide thin layer 28b and the lower titanium oxide thin layer 28a do not coincide with each other, and are in a step shape. Therefore, the Ti thin layer 24g, 24
The sheet resistance at the boundary between the second barrier electrode 27b made of h and the titanium oxide thin layers 28a and 28b changes in two steps, and the electric field concentration at the lower part of the boundary surface can be relieved and the breakdown voltage becomes higher. Has the advantage of improving. It is more preferable to continuously change the change in sheet resistance at this boundary. or,
As with the second embodiment, the reverse surge withstand capability can be improved as compared with the first embodiment.

〔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図(F)のシヨツトキバリアダイオードのTi薄
層24a″とチタン酸化物薄層28が直接接続され、こ
れらの境界部分の下部にTi薄層24a″よりも厚いTi薄
層31が設けられた構造を有する。Ti薄層31は厚いと
はいつても100〜400Å程度の極薄の膜である。こ
の場合、Al層25bとその下部を第1のバリア電極27
a、Al層25bの下部を外れているTi薄層31の一部を
第2のバリア電極27bと考えることができる。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31を形成しておくことで第1図(E)の工
程を省略したような製造工程で製作できる。第7図のシ
ヨツトキバリアダイオードは、第2及び第3の実施例と
同様に第1の実施例より逆サージ耐量を向上させること
ができる。また、第1のバリア電極27aのうち、周辺
のTi薄層31の部分は、Ti薄層24a″の部分よりバリ
アハイトφが大きいシヨツトキバリアが形成される。
このため、主シヨツトキバリアの周辺耐圧が向上し、シ
ヨツトキバリアダイオードの耐圧がより向上する利点を
合わせ持つ。
[Fourth Embodiment] In a shutter barrier diode of the fourth embodiment shown in FIG. 7, the Ti thin layer 24a ″ and the titanium oxide thin layer 28 of the shutter barrier diode of FIG. The structure has a structure in which a Ti thin layer 31 that is thicker than the Ti thin layer 24a ″ is provided below the boundary portions of these connected. The Ti thin layer 31 is an extremely thin film having a thickness of 100 to 400 Å at all times. In this case, the Al layer 25b and the lower part thereof are covered with the first barrier electrode 27.
a, a part of the Ti thin layer 31 outside the lower part of the Al layer 25b can be considered as the second barrier electrode 27b. The Schottky barrier diode of FIG. 7 can be manufactured by a manufacturing process in which the Ti thin layer 31 is formed on the upper surface of the n-type region 23 in advance and the process of FIG. 1 (E) is omitted. The Schottky barrier diode shown in FIG. 7 can improve the reverse surge withstand capability as compared with the first embodiment as in the second and third embodiments. Further, in the peripheral portion of the Ti thin layer 31 of the first barrier electrode 27a, a Schottky barrier having a barrier height φ B larger than that of the portion of the Ti thin layer 24a ″ is formed.
Therefore, the peripheral breakdown voltage of the main shutter barrier is improved, and the breakdown voltage of the shutter barrier diode is further improved.

〔第5図の実施例〕 厳しい高速応答性が要求されない場合は、ガードリング
を設けることによつて高耐圧且つ逆サージ耐量の大きい
シヨツトキバリアダイオードを提供できる。ガードリン
グを設けることにより、第1及び第2のバリア電極に基
づく空乏層と、ガードリングによるpn接合に基づく空
乏層と、チタン酸化物薄層に基づく空乏層とが連続して
広がる。第8図はガードリングを有する本発明に従うシ
ヨツトキバリアダイオードの一例を示す。第8図のシヨ
ツトキバリアダイオードは、図示のように第2のバリア
電極27bとチタン酸化物薄層28との境界部分の下部
のn形領域23にp+形(高濃度のp型)領域32から成
るガードリングが設けられている。この場合、p+形領域
32と第2のバリア電極27b及びチタン酸化物薄層2
8との接触は、やや非直線抵抗的な傾向を示す比較的抵
抗値の大きい抵抗性接触と考えられ、少なくともシヨツ
トキバリアとはなつていない。従つて、第1及び第2の
バリア電極27a、27bに基づくシヨツトキバリア領
域と、チタン酸化物薄層28に基づくシヨツトキバリア
領域とはp+形領域32により離間された状態にある。第
8図の破線は逆電圧印加時の空乏層の広がりを模式的に
示す。
[Embodiment of FIG. 5] When strict high-speed response is not required, a guard ring can be provided to provide a Schottky barrier diode with high withstand voltage and large reverse surge resistance. By providing the guard ring, the depletion layer based on the first and second barrier electrodes, the depletion layer based on the pn junction by the guard ring, and the depletion layer based on the thin titanium oxide layer are continuously spread. FIG. 8 shows an example of a shutter barrier diode according to the present invention having a guard ring. The Schottky barrier diode shown in FIG. 8 has a p + -type (high-concentration p-type) region in the n-type region 23 below the boundary between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 as shown in the figure. A guard ring consisting of 32 is provided. In this case, the p + -type region 32, the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 2
The contact with No. 8 is considered to be a resistive contact having a relatively large resistance value showing a slightly non-linear resistance tendency, and is not at least a shock barrier. Therefore, the shutter barrier region based on the first and second barrier electrodes 27 a and 27 b and the shutter barrier region based on the titanium oxide thin layer 28 are separated by the p + -type region 32. The broken line in FIG. 8 schematically shows the expansion of the depletion layer when a reverse voltage is applied.

第8図のシヨツトキバリアダイオードは、電界集中が生
じやすい第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄層2
8との境界部分の下部にp+形領域32を形成した。この
ため、より高い耐圧向上が望める。また、p+形領域32
と第1のバリア電極27aとは第1のバリア電極27a
に比べて高抵抗の第2のバリア電極27bを介して電気
的に接続されている。このため、順方向バイアス時にp+
形領域32に流れる順電流を第2のバリア電極27bに
て制限でき、少数キヤリアの蓄積効果を小さくできる。
つまり高速応答性を大きく損なうことなく耐圧向上がで
き、ガードリングを有したシヨツトキバリアダイオード
として望ましい構造といえる。なお、逆サージ耐量を向
上させることを主眼とするときは、高速応答性を損なう
ことはやむを得ないものとして、第1のバリア電極27
aと第2のバリア電極27bの境界の下部にp+形領域3
2を形成する。
The Schottky barrier diode shown in FIG. 8 has a second barrier electrode 27b and a titanium oxide thin layer 2 which tend to cause electric field concentration.
A p + type region 32 was formed in the lower part of the boundary portion with 8. Therefore, higher breakdown voltage can be expected. In addition, p + type region 32
And the first barrier electrode 27a are the first barrier electrode 27a.
Is electrically connected via the second barrier electrode 27b having a higher resistance than Therefore, p +
The forward current flowing in the shaped region 32 can be limited by the second barrier electrode 27b, and the effect of accumulating a small number of carriers can be reduced.
In other words, it can be said that the structure is desirable as a Schottky barrier diode having a guard ring, which can improve the breakdown voltage without significantly impairing the high-speed response. Note that when the main purpose is to improve the reverse surge resistance, it is unavoidable that the high-speed response is impaired, and the first barrier electrode 27
The p + -type region 3 is formed below the boundary between a and the second barrier electrode 27b.
Form 2.

〔変形例〕[Modification]

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the following modifications are possible, for example.

(1)チタン酸化物薄層28、28a、28b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/□〜500MΩ/□、望ましく
は10MΩ/□〜1000MΩ/□に選ぶべきである。
(1) The sheet resistance of the titanium oxide thin layers 28, 28a, 28b varies depending on the semiconductor chip structure and size, but is 10 kΩ / □ to 500 MΩ / □, preferably 10 MΩ / □ to 1000 MΩ / You should choose □.

(2)チタン酸化物薄層28の幅c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100
μm以上に設計することが一層望ましい。幅cを500
μm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cの上限はないが、
幅cを500μm以上にしても耐圧の比較的増大を期待
することができないばかりでなく、半導体チツプが大型
化するという問題が生じる。従つて、幅cを30〜50
0μmの範囲にすることが望ましい。
(2) When the width c of the titanium oxide thin layer 28 is about 10 μm or more, the effect of improving the withstand voltage appears, and when it is 30 μm or more, the effect becomes remarkable. But,
In order to increase the yield to obtain a predetermined breakdown voltage, 100
It is more desirable to design to be μm or more. Width c 500
Even if it is set to be μm or larger, it is possible to obtain a sufficient withstand voltage improving effect. Therefore, although there is no upper limit on the width c,
Even if the width c is 500 μm or more, it is not possible to expect a relatively high breakdown voltage, and there is a problem that the semiconductor chip becomes large. Therefore, the width c is 30 to 50
It is desirable to set it in the range of 0 μm.

(3)第2のバリア電極27bのシート抵抗及び幅は、そ
れぞれ10Ω/□〜100kΩ/□、2μm〜50μm
に選ぶのが適当である。
(3) The sheet resistance and width of the second barrier electrode 27b are 10 Ω / □ to 100 kΩ / □ and 2 μm to 50 μm, respectively.
It is appropriate to choose.

(4)第2のバリア電極27bの厚さ、チタン酸化物薄層
28の厚さ及び第6図の2つのチタン酸化物薄層28
a、28bを合わせた厚さは、実質的に応力集中点の発
生原因とならないように、5000Å(0.5μm)以
下とすべきであり、更に望ましくは3000Å(0.3
μm)以下とすべきである。
(4) The thickness of the second barrier electrode 27b, the thickness of the titanium oxide thin layer 28, and the two titanium oxide thin layers 28 of FIG.
The total thickness of a and 28b should be 5000 Å (0.5 μm) or less so as not to substantially cause a stress concentration point, and more preferably 3000 Å (0.3
μm) or less.

(5)Ti薄層24c、24d、31以外のTi薄層の膜厚
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300Å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。
(5) The thickness of the Ti thin layers other than the Ti thin layers 24c, 24d and 31 is 20Å in consideration of the film thickness control, the oxidation temperature, the oxidation time, etc.
It should be above. The upper limit is not limited as long as the above-mentioned predetermined sheet resistance can be obtained, but when the Ti thin film is thermally oxidized to form a titanium oxide thin layer, it should be 300 Å or less in consideration of the oxidation temperature and the oxidation time. Is. The upper limit can be further expanded if strong oxidation such as plasma oxidation is performed.

(6)Ti薄層24b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24b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。
(6) The oxidation temperature when the Ti thin layer 24b is oxidized to obtain the titanium oxide thin layer 28 is preferably 500 ° C. or lower,
When using an Au-based electrode, the temperature is 380 ° C. or lower. The lower limit of the oxidation temperature is 200 ° C. or higher when the thermal oxidation method is used, but it may be a low temperature of room temperature or lower when the plasma oxidation is used. The oxidation time depends on the thickness of the Ti thin layer 24b,
Although it changes depending on the oxidation temperature and the oxidizing atmosphere, it is desirable to set it within the range of 5 seconds to 2 hours.

(7)チタン酸化物薄層28、28a、28b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24a′、24b、24g、24h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Ti薄層を窒化することに
よつて形成し得る。
(7) Titanium oxide thin layers 28, 28a and 28b are formed by vapor deposition or sputtering of titanium oxide,
The Ti thin layers 24a ', 24b, 24g, and 24h may be replaced with titanium nitride layers having relatively high conductivity. The titanium nitride layer can be formed by nitriding a thin Ti layer using the Al layer as a mask.

(8)シート抵抗が高く且つシヨツトキバリアを生成する
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24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。
(8) A titanium oxide thin layer is suitable as a thin layer having a high sheet resistance and generating a shock barrier, but it may be a thin oxide layer of a Ta (tantalum) -based material. Further, the Ti thin layer 24 and the titanium oxide thin layer 28 may be those to which In, Sn or the like is added.

(9)チタン酸化物薄層28、28bの外周端をn形領域
23にオーミツク接触させるように短絡電極を形成して
もよい。この場合、チタン酸化物薄層28、28bを抵
抗路として短絡電極から第1のバリア電極27aに流れ
る電流によつてチタン酸化物薄層28、28a、28b
の電位分布が生じる。また、チタン酸化物薄層28、2
8a、28bを内外に分断するように比較的抵抗の環状
領域を同心的に形成して、チタン酸化物薄層28、28
a、28bの電位分布を安定化させてもよい。
(9) A short-circuit electrode may be formed so that the outer peripheral ends of the titanium oxide thin layers 28 and 28b are in ohmic contact with the n-type region 23. In this case, the titanium oxide thin layers 28, 28a, 28b are caused by the current flowing from the short-circuit electrode to the first barrier electrode 27a by using the titanium oxide thin layers 28, 28b as a resistance path.
Potential distribution occurs. In addition, the titanium oxide thin layers 28, 2
8a, 28b are divided into inner and outer regions by concentrically forming an annular region of relatively high resistance, and the titanium oxide thin layers 28, 28 are formed.
The potential distribution of a and 28b may be stabilized.

(10)GaAsの代りにInP(隣化インジウム)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。
(10) The present invention can be applied to a shutter barrier semiconductor device using a III-V group compound such as InP (Indium Neighboride) or silicon instead of GaAs.

(11)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26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。
(11) In the case of forming a shutter barrier semiconductor device in an integrated circuit, a planer is provided in which an n + type region 22 is provided so as to surround the n type region 23 in an island shape, and an ohmic electrode 26 is provided on the surface side of the n type region 23. It may be a structure.

(12)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。
(12) The n-type region 23 and the n + -type region 22 can be replaced with the p-type region.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は次の効果を有する。 The present invention has the following effects.

(イ)バリア電極が比較的厚い第1のバリア電極とこれ
よりも薄い第2のバリア電極とから成り、比較的薄い第
2のバリア電極が比較的厚い第1のバリア電極と薄層と
の間に配置されているので、比較的厚い第1のバリア電
極と半導体領域との熱膨張係数の相違による応力が半導
体領域に作用する点とバリア電極と薄層との境界点とを
異なる位置にすることができ、耐圧の向上又は安定化が
達成される。即ち、比較的厚い第1のバリア電極の周縁
下部の半導体領域に応力集中点が生じ、ブレークダウン
を起こす臨界電界強度は応力集中点で低下する。一方、
バリア電極と薄層との境界の下の半導体領域に電界集中
点が生じる。応力集中点と電界集中点とが一致すればブ
レークダウンしやすくなるが、本発明では比較的薄い第
2のバリア電極を設けることによって電界集中点を応力
集中点から離間させているので、耐圧の向上又は安定化
が達成される。
(A) The barrier electrode is composed of a first barrier electrode having a relatively thick thickness and a second barrier electrode having a thinner thickness, and the relatively thin second barrier electrode has a relatively thick first barrier electrode and a thin layer. Since it is arranged between the first barrier electrode and the semiconductor region, which is relatively thick, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor region and the boundary point between the barrier electrode and the thin layer is different from each other. Therefore, the breakdown voltage is improved or stabilized. That is, a stress concentration point occurs in the semiconductor region below the peripheral edge of the relatively thick first barrier electrode, and the critical electric field strength that causes breakdown decreases at the stress concentration point. on the other hand,
An electric field concentration point occurs in the semiconductor region below the boundary between the barrier electrode and the thin layer. If the stress concentration point and the electric field concentration point coincide with each other, breakdown easily occurs. However, in the present invention, since the electric field concentration point is separated from the stress concentration point by providing the relatively thin second barrier electrode, the breakdown voltage is increased. Improvement or stabilization is achieved.

(ロ)第1のバリア電極は第1及び第2の金属層から成
り、第2のバリア電極は第1の金属層と同一の金属から
成るので、両者の電気的接続を良好且つ容易に達成する
ことができる。
(B) Since the first barrier electrode is composed of the first and second metal layers and the second barrier electrode is composed of the same metal as the first metal layer, good and easy electrical connection between the two can be achieved. can do.

(ハ)ショットキバリアを形成することができ且つシー
ト抵抗の高い薄層は、第1の金属層の金属と同一の金属
の酸化物層であるので、容易に製造することができ、且
つ第2のバリア電極を介した第1のバリア電極に対する
電気的接続を良好且つ容易に達成することができる。
(C) Since the thin layer capable of forming the Schottky barrier and having a high sheet resistance is the oxide layer of the same metal as the metal of the first metal layer, it can be easily manufactured, and the second layer Good and easy electrical connection to the first barrier electrode via the barrier electrode can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(A)〜(F)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製造工程順に示す断面図、 第2図は第1図(E)の状態を示す平面図、 第3図は第1図(F)のシヨツトキバリアダイオードの逆
電圧−逆電流特性図、 第4図は空乏層を模式的に示す第1図(F)のシヨツトキ
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図は第5の実施例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、24a,24a′,
24a″…Ti薄層、25,25a,25b…Al層、26
…オーミツク電極、27a…第1のバリア電極、27b
…第2のバリア電極、28…チタン酸化物薄層、29…
絶縁層。
1 (A) to 1 (F) are sectional views showing the Schottky barrier diode according to the first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, and FIG. 2 is a plan view showing the state of FIG. 1 (E). FIG. 3 is a reverse voltage-reverse current characteristic diagram of the Schottky barrier diode of FIG. 1 (F), and FIG. 4 is a partial enlargement of the Schottky barrier diode of FIG. 1 (F) schematically showing the depletion layer. Sectional drawing, FIG. 5 is a sectional view showing a shutter barrier diode of the second embodiment, FIG. 6 is a sectional view showing a shutter barrier diode of the third embodiment, and FIG. 7 is a fourth embodiment. FIG. 8 is a sectional view showing the shutter barrier diode of FIG. 8, and FIG. 8 is a sectional view showing the shutter barrier diode of the fifth embodiment. 22 ... N + type region, 23 ... N type region, 24a, 24a ′,
24a "... Ti thin layer, 25, 25a, 25b ... Al layer, 26
... ohmic electrode, 27a ... first barrier electrode, 27b
... second barrier electrode, 28 ... titanium oxide thin layer, 29 ...
Insulation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体領域と、 前記半導体領域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前記半導体領域上に形成された第1
のバリア電極と、 前記第1のバリア電極を包囲するように前記半導体領域
上に配置され、且つ前記第1のバリア電極に電気的に接
続され、且つ前記第1のバリア電極よりも薄い厚さを有
し、且つ前記第1のバリア電極よりも大きなシート抵抗
を有し、且つ100KΩ/□以下のシート抵抗を有し、
且つ前記半導体領域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のバリア電極
と、 前記第2のバリア電極を包囲するように前記半導体領域
上に配置され、且つ前記第2のバリア電極に電気的に接
続され、且つ前記第1及び第2のバリア電極よりも大き
なシート抵抗を有し、且つ10kΩ/□以上のシート抵
抗を有し、且つ前記半導体領域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、且つ前記
第1のバリア電極より肉薄に形成された薄層と を備えており、前記第1のバリア電極が前記半導体領域
に接触している第1の金属層とこの第1の金属層の上に
形成された第2の金属層を有しており、 前記第2のバリア電極が前記第1の金属層と同一の金属
を含む層であり、 前記薄層が前記第1の金属層と同一の金属の酸化物層か
ら成ることを特徴とするショットキバリア半導体装置。
1. A first region formed on the semiconductor region so that a Schottky barrier can be generated between the semiconductor region and the semiconductor region.
A barrier electrode, which is arranged on the semiconductor region so as to surround the first barrier electrode, is electrically connected to the first barrier electrode, and has a thickness smaller than that of the first barrier electrode. And a sheet resistance larger than that of the first barrier electrode, and a sheet resistance of 100 KΩ / □ or less,
And a second barrier electrode formed so as to generate a Schottky barrier between the semiconductor region and the semiconductor region, the second barrier electrode being disposed on the semiconductor region so as to surround the second barrier electrode, and Is electrically connected to the second barrier electrode, has a larger sheet resistance than the first and second barrier electrodes, and has a sheet resistance of 10 kΩ / □ or more, and is between the semiconductor region and the second barrier electrode. A thin layer formed so as to generate a Schottky barrier and thinner than the first barrier electrode, wherein the first barrier electrode is in contact with the semiconductor region. A first metal layer and a second metal layer formed on the first metal layer, wherein the second barrier electrode is a layer containing the same metal as the first metal layer. The thin layer is the first Schottky barrier semiconductor device which comprises a metal layer same metal as oxide layer.
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