JPH07221327A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH07221327A JPH07221327A JP3088994A JP3088994A JPH07221327A JP H07221327 A JPH07221327 A JP H07221327A JP 3088994 A JP3088994 A JP 3088994A JP 3088994 A JP3088994 A JP 3088994A JP H07221327 A JPH07221327 A JP H07221327A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier concentration
- layer
- schottky barrier
- barrier diode
- semiconductor layer
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 ｎ+層１の上にｎ-層２をエピタキシャル成長
させ、ｎ-層２の上面にショットキー電極３を設け、ｎ+
層１の下面にオーミック電極４を設けたショットキーバ
リアダイオードにおいて、ｎ-層２のキャリア密度をシ
ョットキー電極３側で小さく、ｎ+層との界面側で大き
くなるよう１次関数的に変化させた。 【効果】 同等な順方向特性を有する従来のショットキ
ーバリアダイオードと比較してより大きな耐圧を得られ
るので、順方向特性と逆バイアス時の耐圧にすぐれた信
頼性の高いショットキーバリアダイオードを製作するこ
とができる。
させ、ｎ-層２の上面にショットキー電極３を設け、ｎ+
層１の下面にオーミック電極４を設けたショットキーバ
リアダイオードにおいて、ｎ-層２のキャリア密度をシ
ョットキー電極３側で小さく、ｎ+層との界面側で大き
くなるよう１次関数的に変化させた。 【効果】 同等な順方向特性を有する従来のショットキ
ーバリアダイオードと比較してより大きな耐圧を得られ
るので、順方向特性と逆バイアス時の耐圧にすぐれた信
頼性の高いショットキーバリアダイオードを製作するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関する。
具体的にいうと、本発明は高耐圧ショットキーバリアダ
イオードのようなショットキーバリア型の半導体装置に
関する。
具体的にいうと、本発明は高耐圧ショットキーバリアダ
イオードのようなショットキーバリア型の半導体装置に
関する。
【０００２】
【背景技術】図１は高耐圧ショットキーバリアダイオー
ド（ＳＢＤ）の構造を示す断面図であって、ｎ+層（ウ
エハ）１の上面にｎ-層２をエピタキシャル成長させた
半導体基板を用い、ｎ-層２の上面にｎ-層２とショット
キー接触するショットキー電極（アノード電極）３を設
け、ｎ+層１の下面にｎ+層１とオーミック接触するオー
ミック電極（カソード電極）４を設けてある。しかし
て、ｎ-層２とショットキー電極３との間のショットキ
ー接触により整流作用を得ることができ、ダイオードと
して用いることができるものである。
ド（ＳＢＤ）の構造を示す断面図であって、ｎ+層（ウ
エハ）１の上面にｎ-層２をエピタキシャル成長させた
半導体基板を用い、ｎ-層２の上面にｎ-層２とショット
キー接触するショットキー電極（アノード電極）３を設
け、ｎ+層１の下面にｎ+層１とオーミック接触するオー
ミック電極（カソード電極）４を設けてある。しかし
て、ｎ-層２とショットキー電極３との間のショットキ
ー接触により整流作用を得ることができ、ダイオードと
して用いることができるものである。
【０００３】
【従来の技術】図２は従来の高耐圧ショットキーバリア
ダイオードにおけるキャリア濃度の分布を示す図であっ
て、ｎ+層１のキャリア濃度はｎ+層１全体で均一になっ
ており、ｎ-層２も基板深さと関係なくｎ-層２全体で均
一になっている。例えば、ｎ+層１のキャリア濃度を１
０18ｃｍ-3とし、ｎ-層２のキャリア濃度を１０14〜１
０16ｃｍ-3の範囲内の一定値としている。このようなキ
ャリアプロファイルを有するショットキーバリアダイオ
ードでは、ショットキー電極３及びオーミック電極４間
に逆バイアスで電圧Ｖを印加した場合にショットキーバ
リアダイオード内に発生する電界強度の最大値Ｅm（均
一）は、次の式で決定される。
ダイオードにおけるキャリア濃度の分布を示す図であっ
て、ｎ+層１のキャリア濃度はｎ+層１全体で均一になっ
ており、ｎ-層２も基板深さと関係なくｎ-層２全体で均
一になっている。例えば、ｎ+層１のキャリア濃度を１
０18ｃｍ-3とし、ｎ-層２のキャリア濃度を１０14〜１
０16ｃｍ-3の範囲内の一定値としている。このようなキ
ャリアプロファイルを有するショットキーバリアダイオ
ードでは、ショットキー電極３及びオーミック電極４間
に逆バイアスで電圧Ｖを印加した場合にショットキーバ
リアダイオード内に発生する電界強度の最大値Ｅm（均
一）は、次の式で決定される。
【数１】 ここで、ｑは素電荷（電気素量）、εsは半導体基板
（ウエハ）の誘電率、Ｖbiはショットキー電極３とｎ-
層２との界面の内蔵電位（built-in potential）、ＮD
はｎ-層２のキャリア濃度であり、ｎ-層２とｎ+層１と
の界面における電位を基準としている。
（ウエハ）の誘電率、Ｖbiはショットキー電極３とｎ-
層２との界面の内蔵電位（built-in potential）、ＮD
はｎ-層２のキャリア濃度であり、ｎ-層２とｎ+層１と
の界面における電位を基準としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記式から分かるよ
うに、従来のショトキーバリアダイオードにあっては、
逆バイアス時の耐圧を向上させるためにはｎ-層２のキ
ャリヤ濃度ＮDを小さくして電界強度の最大値Ｅm（均
一）の値を下げなければならず、さらに、パンチスルー
を防止するためにはｎ-層２の厚みを厚くしなければな
らない。そのためショットキーバリアダイオードの内部
抵抗が増加し、順方向電圧に対する順方向電流の特性曲
線の傾きが小さくなり、順方向特性の低下を招くという
問題があった。
うに、従来のショトキーバリアダイオードにあっては、
逆バイアス時の耐圧を向上させるためにはｎ-層２のキ
ャリヤ濃度ＮDを小さくして電界強度の最大値Ｅm（均
一）の値を下げなければならず、さらに、パンチスルー
を防止するためにはｎ-層２の厚みを厚くしなければな
らない。そのためショットキーバリアダイオードの内部
抵抗が増加し、順方向電圧に対する順方向電流の特性曲
線の傾きが小さくなり、順方向特性の低下を招くという
問題があった。
【０００５】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ショットキ
ーバリアダイオードのような半導体装置において、順方
向特性を低下させることなく、逆バイアス時の耐圧を向
上させることにある。
れたものであり、その目的とするところは、ショットキ
ーバリアダイオードのような半導体装置において、順方
向特性を低下させることなく、逆バイアス時の耐圧を向
上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第１の半導体層の上方に第２の半導体層を形成し、第２
の半導体層の上面にショットキー電極を設け、第１の半
導体層の下面にオーミック電極を設けたショットキーバ
リア型の半導体装置において、前記第２の半導体層にお
けるキャリア濃度が、ショットキー電極側で小さく、第
１の半導体層側で大きくなるよう次第に変化しているこ
とを特徴としている。
第１の半導体層の上方に第２の半導体層を形成し、第２
の半導体層の上面にショットキー電極を設け、第１の半
導体層の下面にオーミック電極を設けたショットキーバ
リア型の半導体装置において、前記第２の半導体層にお
けるキャリア濃度が、ショットキー電極側で小さく、第
１の半導体層側で大きくなるよう次第に変化しているこ
とを特徴としている。
【０００７】また、この半導体装置においては、第２の
半導体層において、深さに対して１次関数的に変化する
ようにキャリア濃度勾配を持たせてもよい。
半導体層において、深さに対して１次関数的に変化する
ようにキャリア濃度勾配を持たせてもよい。
【０００８】
【作用】本発明の半導体装置にあっては、第２の半導体
層におけるキャリア濃度をショットキー電極側で小さく
第１の半導体層側で大きくなるよう次第に変化させてい
るので、ショットキー電極に近い側で電界強度の増加が
抑えられる。このため同等な順方向特性の半導体装置で
あれば、ショットキー電極側に位置する電界強度の最大
値を小さくすることができる。
層におけるキャリア濃度をショットキー電極側で小さく
第１の半導体層側で大きくなるよう次第に変化させてい
るので、ショットキー電極に近い側で電界強度の増加が
抑えられる。このため同等な順方向特性の半導体装置で
あれば、ショットキー電極側に位置する電界強度の最大
値を小さくすることができる。
【０００９】特に、キャリア濃度を１次関数的に変化さ
せることにより順方向特性と耐圧の良好な半導体装置を
製作することができる。
せることにより順方向特性と耐圧の良好な半導体装置を
製作することができる。
【００１０】
【実施例】図３は本発明の一実施例によるショットキー
バリアダイオードにおけるキャリア濃度の分布を示す図
である。本発明によるショットキーバリアダイオード
も、図１に示したような構造を有している。ｎ+層１の
キャリア濃度はｎ+層１全体で均一になっているが、従
来例と異なり、ｎ-層２の深い領域にはｎ型不純物のド
ーピング量を多くし、ｎ-層２の浅い領域にはｎ型不純
物のドーピング量を少なくし、ｎ-層２のキャリア濃度
が基板深さｘと共に次第に変化するようにしている。す
なわち、ショットキー電極３との界面でキャリア濃度が
最小値ＮLとなり、ｎ+層１との界面でキャリア濃度が最
大値ＮHとなり、その中間ではｎ-層２のキャリア濃度が
基板深さｘと共に単調に増加するようなキャリアプロフ
ァイルとしている。例えば、ｎ+層１のキャリア濃度は
１０18ｃｍ-3以上としている。また、ｎ-層２のキャリ
ア濃度は、その最小値ＮL及び最大値ＮHをそれぞれ１０
14ｃｍ-3〜１０17ｃｍ-3のうちから選択し（つまり、１
０14ｃｍ-3≦ＮL＜ＮH≦１０17ｃｍ-3）、その中間で徐
々に変化させるようにしている。この理由はキャリア濃
度の最小値ＮLが１０14ｃｍ-3より小さいと、ショット
キーバリアダイオードの内部抵抗をかえって増大させ、
最大値ＮHが１０17ｃｍ-3より大きいと、ショットキー
バリアダイオードの逆バイアス時の耐圧を低下させるた
めである。また、ｎ-層２の厚みｄは、必要な耐圧を考
慮して、数μｍ〜数１００μｍの範囲で選択するとよ
い。
バリアダイオードにおけるキャリア濃度の分布を示す図
である。本発明によるショットキーバリアダイオード
も、図１に示したような構造を有している。ｎ+層１の
キャリア濃度はｎ+層１全体で均一になっているが、従
来例と異なり、ｎ-層２の深い領域にはｎ型不純物のド
ーピング量を多くし、ｎ-層２の浅い領域にはｎ型不純
物のドーピング量を少なくし、ｎ-層２のキャリア濃度
が基板深さｘと共に次第に変化するようにしている。す
なわち、ショットキー電極３との界面でキャリア濃度が
最小値ＮLとなり、ｎ+層１との界面でキャリア濃度が最
大値ＮHとなり、その中間ではｎ-層２のキャリア濃度が
基板深さｘと共に単調に増加するようなキャリアプロフ
ァイルとしている。例えば、ｎ+層１のキャリア濃度は
１０18ｃｍ-3以上としている。また、ｎ-層２のキャリ
ア濃度は、その最小値ＮL及び最大値ＮHをそれぞれ１０
14ｃｍ-3〜１０17ｃｍ-3のうちから選択し（つまり、１
０14ｃｍ-3≦ＮL＜ＮH≦１０17ｃｍ-3）、その中間で徐
々に変化させるようにしている。この理由はキャリア濃
度の最小値ＮLが１０14ｃｍ-3より小さいと、ショット
キーバリアダイオードの内部抵抗をかえって増大させ、
最大値ＮHが１０17ｃｍ-3より大きいと、ショットキー
バリアダイオードの逆バイアス時の耐圧を低下させるた
めである。また、ｎ-層２の厚みｄは、必要な耐圧を考
慮して、数μｍ〜数１００μｍの範囲で選択するとよ
い。
【００１１】いま、ｎ-層２のキャリア濃度Ｎ(-)が図３
に示すように基板深さｘと共に一次関数的に変化してお
り、 Ｎ(-)＝｛（ＮH−ＮL）ｘ／ｄ｝＋ＮL … とすると、逆バイアスで電圧Ｖを印加した場合にショッ
トキーバリアダイオード内に発生する電界強度の最大値
Ｅm（勾配）は、次の式で表わされる。
に示すように基板深さｘと共に一次関数的に変化してお
り、 Ｎ(-)＝｛（ＮH−ＮL）ｘ／ｄ｝＋ＮL … とすると、逆バイアスで電圧Ｖを印加した場合にショッ
トキーバリアダイオード内に発生する電界強度の最大値
Ｅm（勾配）は、次の式で表わされる。
【数２】
【００１２】（実施例と従来例との比較）つぎに、上記
のようにｎ-層２のキャリア濃度が勾配を有する実施例
のショットキーバリアダイオードとｎ-層２のキャリア
濃度が一定である従来例のショットキーバリアダイオー
ドとを比較する。すなわち、ｎ+層１のキャリア濃度が
同じで、ｎ-層２のキャリア濃度ＮDが、実施例のショッ
トキーバリアダイオードのキャリア濃度の平均値（ＮL
＋ＮH）／２と等しい従来例のショットキーバリアダイ
オードと比較する。従って、 ２ＮD＝（ＮL＋ＮH） … の関係が成り立つ。このような実施例のショットキーバ
リアダイオードと従来例のショットキーバリアダイオー
ドでは、キャリア濃度の平均値が互いに同じであるか
ら、両者の内部抵抗は等しくなり、その順方向特性も互
いに等しくなる。しかし、両者のｎ-層２における電界
強度の分布は図４のようになる。従来例の電界強度分布
は点線で表わされており、ｎ-層２では直線的に変化し
ている。また、実施例の電界強度分布は実線で表わされ
ており、曲線を描いて変化している。しかも、いずれも
ショットキー電極３との界面で電界強度は最大となって
いる。この両者の電界強度の最大値Ｅm（勾配）とＥm
（均一）との大小を比較すると、その差はつぎの式の
ようになる。
のようにｎ-層２のキャリア濃度が勾配を有する実施例
のショットキーバリアダイオードとｎ-層２のキャリア
濃度が一定である従来例のショットキーバリアダイオー
ドとを比較する。すなわち、ｎ+層１のキャリア濃度が
同じで、ｎ-層２のキャリア濃度ＮDが、実施例のショッ
トキーバリアダイオードのキャリア濃度の平均値（ＮL
＋ＮH）／２と等しい従来例のショットキーバリアダイ
オードと比較する。従って、 ２ＮD＝（ＮL＋ＮH） … の関係が成り立つ。このような実施例のショットキーバ
リアダイオードと従来例のショットキーバリアダイオー
ドでは、キャリア濃度の平均値が互いに同じであるか
ら、両者の内部抵抗は等しくなり、その順方向特性も互
いに等しくなる。しかし、両者のｎ-層２における電界
強度の分布は図４のようになる。従来例の電界強度分布
は点線で表わされており、ｎ-層２では直線的に変化し
ている。また、実施例の電界強度分布は実線で表わされ
ており、曲線を描いて変化している。しかも、いずれも
ショットキー電極３との界面で電界強度は最大となって
いる。この両者の電界強度の最大値Ｅm（勾配）とＥm
（均一）との大小を比較すると、その差はつぎの式の
ようになる。
【数３】 ここで、電圧Ｖは逆バイアス（Ｖ＜０）で、（Ｖbi−
Ｖ）＞０で、かつＮL＜ＮHであるから、式の結果は負
の値となり、 Ｅm2（勾配）＜Ｅm2（均一） であることが分かる。すなわち、図４に示すように、 （０＜）Ｅm（勾配）＜Ｅm（均一） となっている。
Ｖ）＞０で、かつＮL＜ＮHであるから、式の結果は負
の値となり、 Ｅm2（勾配）＜Ｅm2（均一） であることが分かる。すなわち、図４に示すように、 （０＜）Ｅm（勾配）＜Ｅm（均一） となっている。
【００１３】これより、ｎ-層２のキャリア濃度が均一
なショットキーバリアダイオードよりも、ｎ-層２のキ
ャリア濃度に勾配を持たせたショットキーバリアダイオ
ードの方が、内部の電界強度の最大値が小さくなること
が分かる。このことは、キャリア濃度に勾配を持たせる
ことにより、逆バイアス時の耐圧の大きなショットキー
バリアダイオードを製作できるということである。
なショットキーバリアダイオードよりも、ｎ-層２のキ
ャリア濃度に勾配を持たせたショットキーバリアダイオ
ードの方が、内部の電界強度の最大値が小さくなること
が分かる。このことは、キャリア濃度に勾配を持たせる
ことにより、逆バイアス時の耐圧の大きなショットキー
バリアダイオードを製作できるということである。
【００１４】また、同等な順方向特性を有する同じ耐圧
の従来のショットキーバリアダイオードと比較すると、
ｎ-層２の厚みを薄くすることができるので、その結果
ショットキーバリアダイオードの内部抵抗を小さくする
ことができる。このため、ある順方向電圧における単位
面積当りの電流密度が大きくなり、素子面積を小さくで
き、かつある順方向電流が流れるときの発熱を小さくす
ることができる。よって、ショットキーバリアダイオー
ドを取り付けるための放熱板を小型化することができ、
あるいは放熱板を無くすことができる。
の従来のショットキーバリアダイオードと比較すると、
ｎ-層２の厚みを薄くすることができるので、その結果
ショットキーバリアダイオードの内部抵抗を小さくする
ことができる。このため、ある順方向電圧における単位
面積当りの電流密度が大きくなり、素子面積を小さくで
き、かつある順方向電流が流れるときの発熱を小さくす
ることができる。よって、ショットキーバリアダイオー
ドを取り付けるための放熱板を小型化することができ、
あるいは放熱板を無くすことができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、同等な順方向特性を有
する従来のショットキーバリアダイオードと比較してよ
り大きな耐圧を得られるので、順方向特性と逆バイアス
時の耐圧にすぐれた信頼性の高いショットキーバリア型
半導体装置を製作することができる。
する従来のショットキーバリアダイオードと比較してよ
り大きな耐圧を得られるので、順方向特性と逆バイアス
時の耐圧にすぐれた信頼性の高いショットキーバリア型
半導体装置を製作することができる。
【００１６】また、同等な順方向特性を有する同じ耐圧
の従来のショットキーバリアダイオードと比較すると、
第２の半導体層の厚みを薄くできるので、内部抵抗が小
さくなって順方向電流を流したときの発熱を小さくする
ことができる。よって、放熱板を小型化したり、不要に
したりでき、ショットキーバリア型の半導体装置のコス
トダウンを図ることができる。
の従来のショットキーバリアダイオードと比較すると、
第２の半導体層の厚みを薄くできるので、内部抵抗が小
さくなって順方向電流を流したときの発熱を小さくする
ことができる。よって、放熱板を小型化したり、不要に
したりでき、ショットキーバリア型の半導体装置のコス
トダウンを図ることができる。
【図１】ショットキーバリアダイオードの構造を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】従来のショットキーバリアダイオードのキャリ
ア濃度と基板深さとの関係を示す図である。
ア濃度と基板深さとの関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるショットキーバリアダ
イオードのキャリア濃度と基板深さとの関係を示す図で
ある。
イオードのキャリア濃度と基板深さとの関係を示す図で
ある。
【図４】従来のショットキーバリアダイオードと同上の
実施例によるショットキーバリアダイオードの各ｎ-層
における電界強度の分布を示す図である。
実施例によるショットキーバリアダイオードの各ｎ-層
における電界強度の分布を示す図である。
１ ｎ+層 ２ ｎ-層 ３ ショットキー電極 ４ オーミック電極
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の半導体層の上方に第２の半導体層
を形成し、第２の半導体層の上面にショットキー電極を
設け、第１の半導体層の下面にオーミック電極を設けた
ショットキーバリア型の半導体装置において、 前記第２の半導体層におけるキャリア濃度が、ショット
キー電極側で小さく、第１の半導体層側で大きくなるよ
う次第に変化していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記第２の半導体層におけるキャリア濃
度が、第２の半導体層の深さに対して１次関数的に変化
する濃度勾配を有していることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088994A JPH07221327A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088994A JPH07221327A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221327A true JPH07221327A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12316299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3088994A Pending JPH07221327A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221327A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005168A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Nippon Inter Electronics Corp | ショットキバリアダイオード |
| JP2014530484A (ja) * | 2011-09-11 | 2014-11-17 | クリー インコーポレイテッドＣｒｅｅ Ｉｎｃ． | ショットキー・ダイオード |
| US9595618B2 (en) | 2010-03-08 | 2017-03-14 | Cree, Inc. | Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same |
| JP2018198324A (ja) * | 2018-08-08 | 2018-12-13 | ローム株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
| US10497816B2 (en) | 2011-07-28 | 2019-12-03 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP3088994A patent/JPH07221327A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005168A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Nippon Inter Electronics Corp | ショットキバリアダイオード |
| US9595618B2 (en) | 2010-03-08 | 2017-03-14 | Cree, Inc. | Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same |
| US10497816B2 (en) | 2011-07-28 | 2019-12-03 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US10665728B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-05-26 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US10964825B2 (en) | 2011-07-28 | 2021-03-30 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US11355651B2 (en) | 2011-07-28 | 2022-06-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US11664465B2 (en) | 2011-07-28 | 2023-05-30 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2014530484A (ja) * | 2011-09-11 | 2014-11-17 | クリー インコーポレイテッドＣｒｅｅ Ｉｎｃ． | ショットキー・ダイオード |
| JP2017118125A (ja) * | 2011-09-11 | 2017-06-29 | クリー インコーポレイテッドＣｒｅｅ Ｉｎｃ． | ショットキー・ダイオード |
| US9865750B2 (en) | 2011-09-11 | 2018-01-09 | Cree, Inc. | Schottky diode |
| JP2018198324A (ja) * | 2018-08-08 | 2018-12-13 | ローム株式会社 | ショットキーバリアダイオード |
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