JPH08139341A - ショットキ−バリアダイオ−ド - Google Patents
ショットキ−バリアダイオ−ドInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
- H01L29/0661—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching
-
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- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
Abstract
(57)【要約】
【目的】絶縁層の端縁に生じる電界集中を緩和させて逆
耐電圧を向上させたショットキーバリアダイオードを提
供する。 【構成】ｎ+ 層１およびｎ- 層２よりなる化合物半導体
基板のｎ- 層２がメサ型に形成され、メサ型の裾野部２
ａ、傾斜部２ｂおよび頂上周辺部２ｃのうち、少なくと
も裾野部２ａおよび傾斜部２ｂに絶縁層３が形成され、
この絶縁層３とｎ- 層２上にアノード電極４が形成さ
れ、およびカソード電極５がｎ+ 層１に形成されて、絶
縁層３の端縁ａに生じる集中電界を、傾斜部２ｂのアノ
ード電極４に形成される電界により打ち消し逆耐電圧を
向上させるようにしたショットキーバリアダイオード。
耐電圧を向上させたショットキーバリアダイオードを提
供する。 【構成】ｎ+ 層１およびｎ- 層２よりなる化合物半導体
基板のｎ- 層２がメサ型に形成され、メサ型の裾野部２
ａ、傾斜部２ｂおよび頂上周辺部２ｃのうち、少なくと
も裾野部２ａおよび傾斜部２ｂに絶縁層３が形成され、
この絶縁層３とｎ- 層２上にアノード電極４が形成さ
れ、およびカソード電極５がｎ+ 層１に形成されて、絶
縁層３の端縁ａに生じる集中電界を、傾斜部２ｂのアノ
ード電極４に形成される電界により打ち消し逆耐電圧を
向上させるようにしたショットキーバリアダイオード。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体基板の形
状をメサ型に形成して、このメサ型の傾斜部に形成され
ているアノ−ド電極の電界により、絶縁層の端縁に生じ
る集中電界のフリンジング成分を打ち消し逆耐電圧を向
上させたショットキ−バリアダイオ−ドに関する。
状をメサ型に形成して、このメサ型の傾斜部に形成され
ているアノ−ド電極の電界により、絶縁層の端縁に生じ
る集中電界のフリンジング成分を打ち消し逆耐電圧を向
上させたショットキ−バリアダイオ−ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のショットキ−バリアダイオ−ド
は、図５に示すように、ＧａＡｓ基板のｎ+ 層１１ａに
カソ−ド電極１２が形成され、ＧａＡｓ基板のｎ- 層１
１ｂにアノ−ド電極１３が形成された構造よりなる。し
かしながら、この従来構造のショットキ−バリアダイオ
−ドは、逆バイアス電圧が印加されると、電界のフリン
ジング効果により、アノ−ド電極１３の端縁１４で電界
の集中が起こり、低い逆バイアス電圧でブレイクダウン
が生じている。したがって、この電界集中を緩和するた
めに、従来の改良技術では、図６に示すように、ＧａＡ
ｓ基板のｎ- 層１１ｂとアノ−ド電極１３の間の周辺部
に、窒化膜などの絶縁層１５を介在させて、逆耐電圧を
向上させている。
は、図５に示すように、ＧａＡｓ基板のｎ+ 層１１ａに
カソ−ド電極１２が形成され、ＧａＡｓ基板のｎ- 層１
１ｂにアノ−ド電極１３が形成された構造よりなる。し
かしながら、この従来構造のショットキ−バリアダイオ
−ドは、逆バイアス電圧が印加されると、電界のフリン
ジング効果により、アノ−ド電極１３の端縁１４で電界
の集中が起こり、低い逆バイアス電圧でブレイクダウン
が生じている。したがって、この電界集中を緩和するた
めに、従来の改良技術では、図６に示すように、ＧａＡ
ｓ基板のｎ- 層１１ｂとアノ−ド電極１３の間の周辺部
に、窒化膜などの絶縁層１５を介在させて、逆耐電圧を
向上させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
６に示す従来の改良されたショットキ−バリアダイオ−
ドは、図５に示す従来の改良前のショットキ−バリアダ
イオ−ドに比べて、逆耐電圧は幾分向上しているが、絶
縁層１５の端縁１６において、電界集中のフリンジング
成分を十分に抑圧することができず、逆耐電圧も不十分
であった。
６に示す従来の改良されたショットキ−バリアダイオ−
ドは、図５に示す従来の改良前のショットキ−バリアダ
イオ−ドに比べて、逆耐電圧は幾分向上しているが、絶
縁層１５の端縁１６において、電界集中のフリンジング
成分を十分に抑圧することができず、逆耐電圧も不十分
であった。
【０００４】したがって、本発明は、絶縁層の端縁に生
じる電界集中を緩和させて逆耐電圧を向上させたショッ
トキ−バリアダイオ−ドを提供することを目的とする。
じる電界集中を緩和させて逆耐電圧を向上させたショッ
トキ−バリアダイオ−ドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題に対する解
決手段は以下の通りである。ｎ+ 層およびｎ- 層よりな
る化合物半導体基板のｎ- 層がメサ型に形成され、メサ
型の裾野部、傾斜部および頂上周辺部のうち、少なくと
も裾野部および傾斜部に絶縁層が形成され、アノ−ド電
極がｎ- 層と絶縁層上に形成され、およびカソ−ド電極
がｎ+ 層に形成されて、絶縁層の端縁に生じる集中電界
を、傾斜部のアノ−ド電極に形成される電界により打ち
消し逆耐電圧を向上させるようにしたショットキ−バリ
アダイオ−ド。
決手段は以下の通りである。ｎ+ 層およびｎ- 層よりな
る化合物半導体基板のｎ- 層がメサ型に形成され、メサ
型の裾野部、傾斜部および頂上周辺部のうち、少なくと
も裾野部および傾斜部に絶縁層が形成され、アノ−ド電
極がｎ- 層と絶縁層上に形成され、およびカソ−ド電極
がｎ+ 層に形成されて、絶縁層の端縁に生じる集中電界
を、傾斜部のアノ−ド電極に形成される電界により打ち
消し逆耐電圧を向上させるようにしたショットキ−バリ
アダイオ−ド。
【０００６】
【作用】本発明は、化合物半導体基板のｎ- 層をメサ型
に形成し、メサ型の裾野部、傾斜部および頂上周辺部の
うち、少なくとも裾野部および傾斜部に絶縁層を形成
し、この絶縁層とｎ- 層上にアノ−ド電極を形成してい
るので、絶縁層の端縁に生じる集中電界が、傾斜部のア
ノ−ド電極に形成される電界により打ち消され逆耐電圧
が向上する。
に形成し、メサ型の裾野部、傾斜部および頂上周辺部の
うち、少なくとも裾野部および傾斜部に絶縁層を形成
し、この絶縁層とｎ- 層上にアノ−ド電極を形成してい
るので、絶縁層の端縁に生じる集中電界が、傾斜部のア
ノ−ド電極に形成される電界により打ち消され逆耐電圧
が向上する。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１実施例を示すもので
ある。同図において、１はＧａＡｓ基板のｎ+ 層、２は
ＧａＡｓ基板のｎ- 層である。このＧａＡｓ基板のｎ-
層２は、メサ型に形成されている。そして、メサ型の裾
野部２ａ、傾斜部２ｂおよび頂上周辺部２ｃには、窒化
膜などの絶縁層３が形成されている。傾斜部２ｂの傾斜
角度θは、１０゜〜９０゜に形成される。そして、メサ
型のＧａＡｓ基板のｎ- 層２の頂上中央部および絶縁層
３上には、アノ−ド電極４が形成されている。また、Ｇ
ａＡｓ基板のｎ+ 層１下面には、カソ−ド電極５が形成
されている 本実施例の構造は、以上のようなものであるが、つぎ
に、本実施例の製造方法について説明する。ＧａＡｓ基
板に形成されているｎ- 層２をウエットエチングで、メ
サ型に形成する。その後、メサ型のＧａＡｓ基板のｎ-
層２上に、窒化膜などの絶縁層３を形成し、ＧａＡｓ基
板のｎ- 層２の中央部の絶縁層３をウエットエッチング
で除去して開口する。そして、アノ−ド電極４およびカ
ソ−ド電極５を蒸着などにより形成する。
して説明する。図１は本発明の第１実施例を示すもので
ある。同図において、１はＧａＡｓ基板のｎ+ 層、２は
ＧａＡｓ基板のｎ- 層である。このＧａＡｓ基板のｎ-
層２は、メサ型に形成されている。そして、メサ型の裾
野部２ａ、傾斜部２ｂおよび頂上周辺部２ｃには、窒化
膜などの絶縁層３が形成されている。傾斜部２ｂの傾斜
角度θは、１０゜〜９０゜に形成される。そして、メサ
型のＧａＡｓ基板のｎ- 層２の頂上中央部および絶縁層
３上には、アノ−ド電極４が形成されている。また、Ｇ
ａＡｓ基板のｎ+ 層１下面には、カソ−ド電極５が形成
されている 本実施例の構造は、以上のようなものであるが、つぎ
に、本実施例の製造方法について説明する。ＧａＡｓ基
板に形成されているｎ- 層２をウエットエチングで、メ
サ型に形成する。その後、メサ型のＧａＡｓ基板のｎ-
層２上に、窒化膜などの絶縁層３を形成し、ＧａＡｓ基
板のｎ- 層２の中央部の絶縁層３をウエットエッチング
で除去して開口する。そして、アノ−ド電極４およびカ
ソ−ド電極５を蒸着などにより形成する。
【０００８】つぎに、本実施例において絶縁層３の端縁
ａに生じる集中電界のフリンジング成分抑圧のメカニズ
ムについて、図２を参照して説明する。逆バイアス電圧
が印加された場合、絶縁層３の端縁ａにおける電界方向
は、アノ−ド電極４に垂直となるので、ベクトルＡのよ
うになる。このベクトルＡで表される電界を、その垂直
成分Ａ１と水平成分Ａ２に分解する。この水平成分Ａ２
が、端縁ａにおける集中電界のフリンジング成分であ
る。一方、アノ−ド電極４の傾斜点ｂにおける電界方向
は、アノ−ド電極４に垂直となるので、ベクトルＢのよ
うになる。このベクトルＢで表される電界を、その垂直
成分Ｂ１と水平成分Ｂ２に分解する。すると、端縁ａに
おける電界の水平成分（フリンジング成分）Ａ２と傾斜
点ｂにおける電界の水平成分Ｂ２とは、方向が反対とな
っている。したがって、端縁ａにおける電界の水平成分
（フリンジング成分）Ａ２は、メサ型の傾斜点ｂに形成
される電界で打ち消されて抑圧されることになり、端縁
ａにおける逆耐電圧が向上することになる。
ａに生じる集中電界のフリンジング成分抑圧のメカニズ
ムについて、図２を参照して説明する。逆バイアス電圧
が印加された場合、絶縁層３の端縁ａにおける電界方向
は、アノ−ド電極４に垂直となるので、ベクトルＡのよ
うになる。このベクトルＡで表される電界を、その垂直
成分Ａ１と水平成分Ａ２に分解する。この水平成分Ａ２
が、端縁ａにおける集中電界のフリンジング成分であ
る。一方、アノ−ド電極４の傾斜点ｂにおける電界方向
は、アノ−ド電極４に垂直となるので、ベクトルＢのよ
うになる。このベクトルＢで表される電界を、その垂直
成分Ｂ１と水平成分Ｂ２に分解する。すると、端縁ａに
おける電界の水平成分（フリンジング成分）Ａ２と傾斜
点ｂにおける電界の水平成分Ｂ２とは、方向が反対とな
っている。したがって、端縁ａにおける電界の水平成分
（フリンジング成分）Ａ２は、メサ型の傾斜点ｂに形成
される電界で打ち消されて抑圧されることになり、端縁
ａにおける逆耐電圧が向上することになる。
【０００９】つぎに、図３を参照して第２実施例につい
て説明する。この第２実施例におけるメサ型の形状は、
図１に示す第１実施例とほぼ同様である。したがって、
第１実施例と相当部分には第１実施例と同一番号を付す
ことにする。第２実施例が第１実施例と相違するところ
は、主として絶縁層３ａの形状である。この形状の異な
る絶縁層３ａは、第１実施例において説明した絶縁層の
エッチング時間を変えることにより形成される。特に、
メサ型の頂上と絶縁層３ａの端縁が平坦に形成されてい
るが、この平坦構造は、スピオングラス（ＳＯＧ）等の
レジストを用いてＲＩＥ（リアクチフ゛・イオン・エッチンク゛ ）によ
り、メサ型頂上の絶縁層を除去して形成することもでき
る。この第２実施例においては、絶縁層３ａがメサ型の
傾斜部２ｂと裾野部２ａとに形成され、アノ−ド電極４
ａがメサ型の頂上部と絶縁層３ａ上とに形成されてい
る。
て説明する。この第２実施例におけるメサ型の形状は、
図１に示す第１実施例とほぼ同様である。したがって、
第１実施例と相当部分には第１実施例と同一番号を付す
ことにする。第２実施例が第１実施例と相違するところ
は、主として絶縁層３ａの形状である。この形状の異な
る絶縁層３ａは、第１実施例において説明した絶縁層の
エッチング時間を変えることにより形成される。特に、
メサ型の頂上と絶縁層３ａの端縁が平坦に形成されてい
るが、この平坦構造は、スピオングラス（ＳＯＧ）等の
レジストを用いてＲＩＥ（リアクチフ゛・イオン・エッチンク゛ ）によ
り、メサ型頂上の絶縁層を除去して形成することもでき
る。この第２実施例においては、絶縁層３ａがメサ型の
傾斜部２ｂと裾野部２ａとに形成され、アノ−ド電極４
ａがメサ型の頂上部と絶縁層３ａ上とに形成されてい
る。
【００１０】この第２実施例において、電界集中は第１
実施例と同様に、絶縁層３ａの端縁ａに生じるが、メサ
型の傾斜部２ｂの絶縁層３ａ上に形成されたアノ−ド電
極４ａからの電界が、端縁ａにおける集中電界に作用し
て、図２に説明したメカニズムと同様に、集中電界のフ
リンジング成分が抑圧され、逆耐電圧が向上することに
なる。
実施例と同様に、絶縁層３ａの端縁ａに生じるが、メサ
型の傾斜部２ｂの絶縁層３ａ上に形成されたアノ−ド電
極４ａからの電界が、端縁ａにおける集中電界に作用し
て、図２に説明したメカニズムと同様に、集中電界のフ
リンジング成分が抑圧され、逆耐電圧が向上することに
なる。
【００１１】つぎに、図４を参照して第３実施例につい
て説明する。この第３実施例におけるメサ型の形状は、
図１に示す第１実施例とほぼ同様である。したがって、
第１実施例と相当部分には第１実施例と同一番号を付す
ことにする。第３実施例が第１実施例と相違するところ
は、主として絶縁層３ｂの形状である。この形状の異な
る絶縁層３ｂは、第１実施例において説明した絶縁層の
エッチング時間を変えることにより形成される。
て説明する。この第３実施例におけるメサ型の形状は、
図１に示す第１実施例とほぼ同様である。したがって、
第１実施例と相当部分には第１実施例と同一番号を付す
ことにする。第３実施例が第１実施例と相違するところ
は、主として絶縁層３ｂの形状である。この形状の異な
る絶縁層３ｂは、第１実施例において説明した絶縁層の
エッチング時間を変えることにより形成される。
【００１２】この第３実施例においては、絶縁層３ｂが
メサ型の傾斜部２ｂの下部と裾野部２ａとに形成され、
アノ−ド電極４ｂがメサ型の頂上部と傾斜部２ｂの上部
および絶縁層３ｂ上に形成されている。
メサ型の傾斜部２ｂの下部と裾野部２ａとに形成され、
アノ−ド電極４ｂがメサ型の頂上部と傾斜部２ｂの上部
および絶縁層３ｂ上に形成されている。
【００１３】この第３実施例において、電界集中は第１
実施例と同様に、絶縁層３ｂの端縁ａに生じるが、メサ
型傾斜部２ｂのＧａＡｓ基板のｎ- 層２の上部に直接形
成されたアノ−ド電極４ｂからの電界が、端縁ａにおけ
る集中電界に作用して、図２に説明したメカニズムと同
様に、集中電界のフリンジング成分が抑圧され、逆耐電
圧が向上することになる。
実施例と同様に、絶縁層３ｂの端縁ａに生じるが、メサ
型傾斜部２ｂのＧａＡｓ基板のｎ- 層２の上部に直接形
成されたアノ−ド電極４ｂからの電界が、端縁ａにおけ
る集中電界に作用して、図２に説明したメカニズムと同
様に、集中電界のフリンジング成分が抑圧され、逆耐電
圧が向上することになる。
【００１４】以下に、具体的実施例を掲げる。ＧａＡｓ
基板の条件を下記のように選び、実施例および従来例図
面に示す絶縁層およびアノ−ド電極の形状において、逆
耐電圧を計測した結果を以下に示す。参考のために、従
来例も掲げる。なお、逆耐電圧は、リ−ク電流が０．５
ｍＡのときの値である。
基板の条件を下記のように選び、実施例および従来例図
面に示す絶縁層およびアノ−ド電極の形状において、逆
耐電圧を計測した結果を以下に示す。参考のために、従
来例も掲げる。なお、逆耐電圧は、リ−ク電流が０．５
ｍＡのときの値である。
【００１５】 ＧａＡｓ基板の条件 アノ−ド電極面積 ： ０．４×０．４ｍｍ2 メサ深さ（傾斜部の基板高さ）： ０．３〜１．５μｍ ＧａＡｓ基板厚さ ： ２００μｍ ｎ- 層の厚さ ： ９．７μｍ ｎ- 層のキャリア濃度 ： ２．２６×１０15ｃｍ-3 実例 ： 逆耐電圧 図６に示す従来例 ： ８８．２Ｖ 図１に示す第１実施例 ： ９５．７Ｖ 図３に示す第２実施例 ： １０１．０Ｖ 図４に示す第３実施例 ： １０６．４Ｖ なお、図１に示す第１実施例においては、交差幅ｘが３
μｍ以下のとき、効果が大きい。
μｍ以下のとき、効果が大きい。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、化合物半導体基板のｎ- 層を
メサ型に形成し、メサ型の裾野部、傾斜部および頂上周
辺部のうち、少なくとも裾野部および傾斜部に絶縁層を
形成し、この絶縁層とｎ- 層上にアノード電極を形成し
ているので、絶縁層の端縁に生じる集中電界が、傾斜部
のアノード電極に形成される電界により打ち消され逆耐
電圧が向上する。
メサ型に形成し、メサ型の裾野部、傾斜部および頂上周
辺部のうち、少なくとも裾野部および傾斜部に絶縁層を
形成し、この絶縁層とｎ- 層上にアノード電極を形成し
ているので、絶縁層の端縁に生じる集中電界が、傾斜部
のアノード電極に形成される電界により打ち消され逆耐
電圧が向上する。
【００１７】また、逆耐電圧が向上することにより、信
頼性が向上する。従来と同様の逆耐電圧が要求された場
合には、ｎ- 層のキャリア濃度を上げたり、若しくはｎ
- 層の厚さを薄くすることによって、順方向特性を改善
することができる。
頼性が向上する。従来と同様の逆耐電圧が要求された場
合には、ｎ- 層のキャリア濃度を上げたり、若しくはｎ
- 層の厚さを薄くすることによって、順方向特性を改善
することができる。
【００１８】これらの効果により、アノード面積を小さ
くすることができ、チップの縮小化が可能である。この
チップの縮小化に伴い、一枚のウエハで取得できるチッ
プの個数も増加して、コスト低減を図ることができる。
くすることができ、チップの縮小化が可能である。この
チップの縮小化に伴い、一枚のウエハで取得できるチッ
プの個数も増加して、コスト低減を図ることができる。
【図１】 第１実施例の形態図
【図２】 電界集中を抑圧するメカニズムの説明図
【図３】 第２実施例の形態図
【図４】 第３実施例の形態図
【図５】 従来例の形態図
【図６】 他の従来例の形態図
１ ＧａＡｓ基板ｎ+ 層 ２ ＧａＡｓ基板ｎ- 層 ２ａ 裾野部 ２ｂ 傾斜部 ２ｃ 頂上周辺部 ３、３ａ、３ｂ 絶縁層 ４、４ａ、４ｂ アノード電極 ａ 端縁 ｂ 傾斜点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末吉 正昭 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ+ 層およびｎ- 層よりなる化合物半導体
基板のｎ- 層がメサ型に形成され、メサ型の裾野部、傾
斜部および頂上周辺部のうち、少なくとも裾野部および
傾斜部に絶縁層が形成され、この絶縁層とｎ- 層上にア
ノ−ド電極が形成され、およびカソ−ド電極がｎ+ 層に
形成されて、絶縁層の端縁に生じる集中電界を、傾斜部
のアノ−ド電極に形成される電界により打ち消し逆耐電
圧を向上させるようにしたショットキ−バリアダイオ−
ド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6278035A JPH08139341A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | ショットキ−バリアダイオ−ド |
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