JPH10117000A - Schottky barrier semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Schottky barrier semiconductor device and fabrication thereof

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JPH10117000A
JPH10117000A JP26965796A JP26965796A JPH10117000A JP H10117000 A JPH10117000 A JP H10117000A JP 26965796 A JP26965796 A JP 26965796A JP 26965796 A JP26965796 A JP 26965796A JP H10117000 A JPH10117000 A JP H10117000A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
impurity concentration
semiconductor
semiconductor substrate
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JP26965796A
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Japanese (ja)
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Hideaki Yomo
秀明 四方
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure a high breakdown strength low voltage operation by forming a buried layer in a working region from the boundary of a heavily doped semiconductor substrate and a lightly doped semiconductor substrate to the surface side of a semiconductor layer thereby forming the semiconductor layer thin at a working layer and thick at a guard ring part. SOLUTION: An n<-> type semiconductor layer 2 having impurity concentration on the order of 1×10<15> and serving as a working layer is formed on an n<+> type silicon semiconductor substrate 1 having impurity concentration on the order of 1×10<19> and an n<+> type buried layer 6 having impurity concentration on the order of 1×10<20> is formed at the joint of the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 2 up to the vicinity of the surface thereof. Since a metal layer 3 forming a Schottky barrier is provided on a p<+> type region serving as a guard ring 4 on the surface of the semiconductor layer 2 at the outer circumferential part of the buried layer 6, high breakdown strength and low operating voltage are realized and reliability is enhanced significantly without requiring an etching on the surface of the semiconductor layer 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板上の動作
層とする半導体層上にショットキーバリアを形成する金
属層が設けられるショットキーバリア半導体装置および
その製法に関する。さらに詳しくは、逆方向特性の耐圧
を高く維持しながら順方向の電圧降下を小さくしたショ
ットキーバリア半導体装置およびその製法に関する。
The present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device in which a metal layer for forming a Schottky barrier is provided on a semiconductor layer serving as an operation layer on a semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device in which a forward voltage drop is reduced while maintaining a high withstand voltage of a reverse characteristic, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ショットキーバリアダイオード(以下、
SBDという)は、スイッチング特性が高速で、順方向
損失が小さいため、高周波用の整流回路に広く用いられ
ている。従来のSBDは、たとえば図6に示されるよう
な構造になっている。
2. Description of the Related Art A Schottky barrier diode (hereinafter, referred to as a Schottky barrier diode)
SBDs) are widely used in high frequency rectifier circuits because of their high switching characteristics and low forward loss. A conventional SBD has a structure as shown in FIG. 6, for example.

【0003】すなわち、図6において、1はたとえばシ
リコンなどからなるn+ 型の半導体基板で、2は半導体
基板1の上にエピタキシャル成長された、たとえばn-
型の動作層となる半導体層、3はモリブデン(Mo)な
どからなり、ショットキーバリアを形成する金属層、4
は金属層3の外周近傍の半導体層2の表面側にp型ドー
パントが拡散されて形成されたガードリングである。5
は半導体層2の表面に熱酸化法またはCVD法などによ
り形成された、たとえばSiO2 などからなる絶縁膜で
ある。
That is, in FIG. 6, reference numeral 1 denotes an n + type semiconductor substrate made of, for example, silicon or the like, and 2 denotes an n type epitaxially grown on the semiconductor substrate 1, for example, n −.
A semiconductor layer 3 serving as a mold operation layer, a metal layer 3 made of molybdenum (Mo) or the like, and forming a Schottky barrier;
Is a guard ring formed by diffusing a p-type dopant on the surface side of the semiconductor layer 2 near the outer periphery of the metal layer 3. 5
Is an insulating film formed on the surface of the semiconductor layer 2 by a thermal oxidation method or a CVD method, for example, made of SiO 2 or the like.

【0004】ガードリング4は、ショットキーバリアを
形成する金属層3の周辺での逆方向特性である耐圧が中
心部のそれに比して小さくなる現象があり、周辺での耐
圧を向上させるために形成されている。すなわち、ガー
ドリング4が設けられることにより、ショットキーバリ
ア周辺部での耐圧はガードリング4部のpn接合により
支配されることになり、ガードリング4とn+ 型の半導
体基板1との距離d1を大きくすることにより耐圧を大
きくすることができる。
The guard ring 4 has a phenomenon that the withstand voltage, which is the reverse characteristic at the periphery of the metal layer 3 forming the Schottky barrier, becomes smaller than that at the center, and in order to improve the withstand voltage at the periphery. Is formed. That is, by providing the guard ring 4, the withstand voltage in the periphery of the Schottky barrier is governed by the pn junction of the guard ring 4, and the distance d between the guard ring 4 and the n + type semiconductor substrate 1 is increased. The breakdown voltage can be increased by increasing 1 .

【0005】しかし、耐圧を大きくするため、n- 型の
半導体層2の厚さを厚くしてd1 を大きくすると、SB
Dの動作領域の半導体層2の厚さd2 も大きくなり、動
作抵抗が大きくなる。その結果、順方向電圧の降下が大
きくなり、SBDの特徴が減殺される。
However, in order to increase the breakdown voltage, if the thickness of the n type semiconductor layer 2 is increased to increase d 1 , SB
The thickness d 2 of the semiconductor layer 2 in the D operation region also increases, and the operation resistance increases. As a result, the drop of the forward voltage becomes large, and the characteristics of the SBD are reduced.

【0006】この問題を解決するため、たとえば特開平
4−65876号公報に開示され、図7にその断面図が
示されるように、金属層3が設けられる半導体層2の表
面をエッチングして凹部を形成し、その凹部内に金属層
3を設けることにより、n型の半導体層2と金属層3と
の接合面をガードリング4の表面より下側にして、SB
Dの動作領域の厚さd2 を薄くしている。なお、図7に
おいて1はn+ 型の半導体基板、4はp型領域であるガ
ードリング、5は絶縁膜である。
To solve this problem, the surface of the semiconductor layer 2 on which the metal layer 3 is provided is etched as shown in the cross-sectional view of FIG. Is formed, and the metal layer 3 is provided in the concave portion, so that the bonding surface between the n-type semiconductor layer 2 and the metal layer 3 is lower than the surface of the guard ring 4 and SB
The thickness d 2 of the operation region of D is reduced. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes an n + -type semiconductor substrate, 4 denotes a guard ring as a p-type region, and 5 denotes an insulating film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のガードリングが
設けられたSBDで耐圧を高くし、かつ、順方向の電圧
降下を小さくするためにショットキーバリアを形成する
金属層の接触面をその周囲のガードリングの表面より低
くする方法では、特開平4−65876号公報にも示さ
れているように、つぎの問題がある。すなわち、n型層
とp型層のエッチングレートが異なるため、ガードリン
グとの境界部で段差が生じやすい。また、エッチングの
ための窓開け部では、絶縁膜の下までオーバーエッチン
グされるため、絶縁膜と半導体層との間に段差が生じや
すい。その結果、この表面に成膜される金属層や電極膜
のステップカバレジが悪く段切れが生じて耐圧が低くな
ったり、その上部の電極用金属とショートするという問
題がある。
A contact surface of a metal layer forming a Schottky barrier is formed around the SBD provided with a conventional guard ring in order to increase the breakdown voltage and reduce the forward voltage drop. The method of lowering the height of the guard ring from the surface has the following problem as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-65876. That is, since the n-type layer and the p-type layer have different etching rates, a step is likely to occur at the boundary with the guard ring. In addition, in a window opening portion for etching, since over-etching is performed below the insulating film, a step is easily generated between the insulating film and the semiconductor layer. As a result, there is a problem that the step coverage of the metal layer or the electrode film formed on the surface is poor and the step is broken to lower the withstand voltage or to short-circuit with the upper electrode metal.

【0008】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、金属層が設けられる半導体層の表面に
エッチングにより凹部を形成することなく、逆方向特性
の耐圧が大きく、かつ、順方向電圧降下が小さいショッ
トキーバリア半導体装置およびその製法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has a large reverse breakdown voltage withstand voltage without forming a concave portion by etching on the surface of a semiconductor layer on which a metal layer is provided. It is an object of the present invention to provide a Schottky barrier semiconductor device having a small directional voltage drop and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によるショットキ
ーバリア半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、該
半導体基板上に形成された第1導電型で前記半導体基板
より不純物濃度が低い半導体層と、該半導体層と前記半
導体基板との境界部から前記半導体層の表面近傍まで設
けられた第1導電型で該半導体層より不純物濃度が高い
埋込層と、該埋込層の外周部で前記半導体層の表面側に
形成された第2導電型のガードリングと、前記埋込層上
の前記半導体層の表面に前記ガードリングにかかるよう
に設けられたショットキーバリアを形成する金属層とか
らなっている。
A Schottky barrier semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type and a semiconductor of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate and having a lower impurity concentration than the semiconductor substrate. A layer, a buried layer of a first conductivity type provided from the boundary between the semiconductor layer and the semiconductor substrate to near the surface of the semiconductor layer and having a higher impurity concentration than the semiconductor layer, and an outer peripheral portion of the buried layer A second conductive type guard ring formed on the surface side of the semiconductor layer, and a metal layer forming a Schottky barrier provided on the surface of the semiconductor layer on the buried layer so as to cover the guard ring. It consists of

【0010】この構造にすることにより、ショットキー
バリアを形成する金属層の下部の動作領域の半導体層は
その表面側で不純物濃度が低く、金属層と共に充分にシ
ョットキーバリアを形成しながら、その層を非常に薄く
してその下側は不純物濃度が高い埋込層になっており、
動作抵抗を充分に下げることができる。一方、ガードリ
ング部では、埋込層が形成されていないため、ガードリ
ングの下部に不純物濃度の低い半導体層が十分な厚さ確
保され、空乏層を充分に広げて耐圧を高く維持すること
ができる。
[0010] With this structure, the semiconductor layer in the operation region below the metal layer forming the Schottky barrier has a low impurity concentration on the surface side, and the Schottky barrier is sufficiently formed together with the metal layer while forming the Schottky barrier. The layer is very thin and the lower side is a buried layer with a high impurity concentration,
The operating resistance can be sufficiently reduced. On the other hand, in the guard ring portion, since the buried layer is not formed, a semiconductor layer having a low impurity concentration is ensured to have a sufficient thickness under the guard ring, and the depletion layer is sufficiently widened to maintain a high withstand voltage. it can.

【0011】本発明の請求項2記載のショットキーバリ
ア半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、該半導体
基板上に形成された第1導電型で前記半導体基板より不
純物濃度が低い半導体層と、該半導体層の外周部で前記
半導体層の表面側に形成された第2導電型のガードリン
グと、前記半導体層の表面に前記ガードリングにかかる
ように設けられたショットキーバリアを形成する金属層
とからなり、前記ショットキーバリアを形成する領域で
は前記半導体層の表面から前記半導体基板の裏面に向か
って、前記半導体層の不純物濃度から前記半導体基板の
不純物濃度より高い不純物濃度の領域を経て前記半導体
基板の不純物濃度に至る不純物濃度分布の領域を有し、
前記ガードリングの形成部では該ガードリングの下面か
ら前記半導体基板の裏面に向かって前記半導体層の不純
物濃度のまま前記半導体基板の不純物濃度に至る不純物
濃度分布になっている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a Schottky barrier semiconductor device, comprising: a first conductivity type semiconductor substrate; and a first conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and having a lower impurity concentration than the semiconductor substrate. Forming a guard ring of the second conductivity type formed on the outer peripheral portion of the semiconductor layer on the surface side of the semiconductor layer; and forming a Schottky barrier provided on the surface of the semiconductor layer so as to cover the guard ring. In the region where the Schottky barrier is formed, a region having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate from the impurity concentration of the semiconductor layer is formed in the region where the Schottky barrier is formed from the surface of the semiconductor layer toward the back surface of the semiconductor substrate. Having an impurity concentration distribution region that reaches the impurity concentration of the semiconductor substrate through
In the guard ring forming portion, the impurity concentration distribution from the lower surface of the guard ring toward the rear surface of the semiconductor substrate is the same as the impurity concentration of the semiconductor substrate while maintaining the impurity concentration of the semiconductor layer.

【0012】本発明のショットキーバリア半導体装置の
製法は、(a)第1導電型の半導体基板の一領域に第1
導電型不純物を導入してから第1導電型の半導体層を成
長し、(b)前記不純物の導入領域の外周で前記半導体
層の表面に第2導電型不純物を導入してガードリングを
形成すると共に、前記導入した第1導電型不純物を前記
半導体層に拡散させて埋込層を形成し、(c)該ガード
リング上の一部にかかるように前記半導体層の表面にシ
ョットキーバリアを形成する金属層を設けることを特徴
とする。
The method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: (a) forming a first conductive type semiconductor substrate in one region;
A semiconductor layer of the first conductivity type is grown after the impurity of the conductivity type is introduced, and (b) a guard ring is formed by introducing an impurity of the second conductivity type on the surface of the semiconductor layer around the impurity introduction region. At the same time, the buried layer is formed by diffusing the introduced first conductivity type impurity into the semiconductor layer, and (c) forming a Schottky barrier on the surface of the semiconductor layer so as to cover a part of the guard ring. It is characterized in that a metal layer is provided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のショットキーバリア半導体装置およびその製法につ
いて説明をする。
Next, a Schottky barrier semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明のショットキーバリア半導体
装置の一実施形態であるSBDの断面説明図である。図
1において、1はたとえば不純物濃度が1×1019程度
のn + 型のシリコンからなり、厚さがたとえば200〜
250μm程度の半導体基板で、その上に動作層となる
不純物濃度がたとえば1×1015程度のn- 型の半導体
層2が、たとえば5μm程度の厚さに形成され、動作領
域では半導体基板1と半導体層2との接合部に半導体層
2の表面近傍まで不純物濃度が、たとえば1×1020
度のn+ 型の埋込層6が形成されている。埋込層6は半
導体基板1の表面に導入された不純物が拡散工程で半導
体層2の表面側にせり上がって形成されるもので、動作
領域部では、不純物濃度が低いn- 型の半導体層2の厚
さd2 は1μm程度となり、その他の部分は半導体基板
1の裏面まで不純物濃度が高い半導体層で構成されてい
る。この埋込層6のせり上がる高さは不純物の拡散係数
と拡散時間により精密にコントロールすることができ、
残る半導体層2の厚さd2は自在に正確に制御される。
FIG. 1 shows a Schottky barrier semiconductor according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of an SBD that is an embodiment of the device. Figure
In 1, 1, for example, the impurity concentration is 1 × 1019degree
N +Mold silicon, the thickness is, for example, 200-
A semiconductor substrate of about 250 μm, on which an operation layer is formed
The impurity concentration is, for example, 1 × 10FifteenDegree n-Mold semiconductor
The layer 2 is formed to a thickness of, for example, about 5 μm, and
In the region, the semiconductor layer is formed at the junction between the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 2.
2 has an impurity concentration of, for example, 1 × 1020About
Degree n+A mold buried layer 6 is formed. Embedded layer 6 is half
Impurities introduced into the surface of the conductive substrate 1 are semiconductive in the diffusion process.
It is formed by rising to the surface side of the body layer 2 and operates
In the region, the impurity concentration is n-Thickness of semiconductor layer 2 of mold
DTwoIs about 1 μm and the other part is a semiconductor substrate
1 is composed of a semiconductor layer having a high impurity concentration up to the back surface.
You. The rising height of the buried layer 6 is determined by the diffusion coefficient of the impurity.
And the diffusion time can be controlled precisely,
The thickness d of the remaining semiconductor layer 2TwoIs precisely controlled at will.

【0015】埋込層6の外周部では、半導体層2の表面
にガードリング4とするp+ 型領域が2μm程度の深さ
に設けられており、そのガードリング4上にかかるよう
に、半導体層2の表面にモリブデン(Mo)やチタン
(Ti)などの半導体層とショットキーバリア(ショッ
トキー接合)を形成する金属層3が設けられている。ガ
ードリング4の部分には埋込層6は形成されていないた
め、ガードリング4の下側は不純物濃度が低い半導体層
2の厚さがそのまま残り、前述の例では、ガードリング
4とn+ 型の半導体基板1との距離d1 は3μm程度と
なっている。なお、埋込層6とガードリング4との間隔
も距離d1 と同程度になるように形成される。金属層3
の上および半導体基板1の裏面にはNiやAuなどから
なる電極が形成される(共に図示されていない)。な
お、5は絶縁膜である。
In the outer peripheral portion of the buried layer 6, a p + -type region serving as a guard ring 4 is provided at a depth of about 2 μm on the surface of the semiconductor layer 2 so as to cover the guard ring 4. A metal layer 3 that forms a Schottky barrier (Schottky junction) with a semiconductor layer such as molybdenum (Mo) or titanium (Ti) is provided on the surface of the layer 2. Since the buried layer 6 is not formed in the part of the guard ring 4, the thickness of the semiconductor layer 2 having a low impurity concentration remains under the guard ring 4, and in the above-described example, the guard ring 4 and n + The distance d 1 from the mold semiconductor substrate 1 is about 3 μm. Incidentally, it is formed to be approximately equal intervals to as the distance d 1 between the burying layer 6 and the guard ring 4. Metal layer 3
An electrode made of Ni, Au or the like is formed on the upper surface and on the back surface of the semiconductor substrate 1 (both are not shown). Reference numeral 5 denotes an insulating film.

【0016】以上のように、金属層3が接する動作領域
部の半導体層2およびその周囲のガードリング4の部分
の表面が平坦な状態で、動作領域部では、埋込層6の形
成に伴い、不純物濃度が低い半導体層2の厚さd2 が非
常に薄くされると共に、半導体基板1よりむしろ高い不
純物濃度の領域が形成されており、ガードリング4部に
は埋込層6はなく、ガードリング4に接する不純物濃度
の低い半導体層2は充分にその厚さd1 が確保されてい
ることに本発明の特徴がある。
As described above, the surface of the semiconductor layer 2 in the operation region where the metal layer 3 is in contact and the guard ring 4 surrounding the semiconductor layer 2 are flat, and in the operation region, the embedded layer 6 is formed. , with the thickness d 2 of the low impurity concentration semiconductor layer 2 is very thin, are formed regions of rather higher impurity concentration than the semiconductor substrate 1 is not buried layer 6 in 4 parts of the guard ring, The feature of the present invention is that the semiconductor layer 2 having a low impurity concentration in contact with the guard ring 4 has a sufficient thickness d 1 .

【0017】この構成の動作領域(図1のAで示す位
置)およびガードリング4の形成されている領域(図1
のBで示す位置)における半導体層2の表面から半導体
基板1の裏面にかけての不純物濃度の分布を模式的に示
すと図2(a)〜(b)のようになる。すなわち、図2
(a)は動作領域(図1のAで示す位置)における不純
物濃度の分布図で、半導体層2の表面側から1μm程度
までの深さが1×1015程度の当初の半導体層2の不純
物濃度で、その後、不純物濃度が高くなり、ピークが1
×1020程度で、その後やや低くなって1×1019程度
の半導体基板1の不純物濃度となる。一方、耐圧を確保
するためのガードリング4の部分は、図2(b)に示さ
れるように、表面から2μm程度の深さがp+ 型領域
で、その後、1×1015程度の不純物濃度が低い半導体
層2が3μm程度続き、その後半導体基板1の不純物濃
度である1×1019程度となっている。このように、本
発明のショットキーバリア半導体装置では、動作層の不
純物濃度の低い半導体層2と半導体基板1との間に半導
体基板1より不純物濃度が高い領域が形成されているこ
とでも特徴づけられるが、埋込層6の形成により半導体
層2の不純物濃度より高い領域が形成されておれば、動
作抵抗を下げることができ、高特性の半導体ショットキ
ーバリア半導体装置が得られる。
The operation area (position shown by A in FIG. 1) of this configuration and the area where the guard ring 4 is formed (FIG. 1)
2 (a) and 2 (b) schematically show the distribution of the impurity concentration from the front surface of the semiconductor layer 2 to the back surface of the semiconductor substrate 1 at the position (B). That is, FIG.
(A) is a distribution diagram of the impurity concentration in the operation region (the position indicated by A in FIG. 1). The impurity concentration in the initial semiconductor layer 2 from the surface side of the semiconductor layer 2 to about 1 μm is about 1 × 10 15. Concentration, then the impurity concentration increases and the peak is 1
At about × 10 20 , the impurity concentration of the semiconductor substrate 1 becomes slightly lower thereafter and becomes about 1 × 10 19 . On the other hand, as shown in FIG. 2B, the portion of the guard ring 4 for ensuring the withstand voltage is a p + -type region having a depth of about 2 μm from the surface, and then has an impurity concentration of about 1 × 10 15. Is continued for about 3 μm, and thereafter, the impurity concentration of the semiconductor substrate 1 is about 1 × 10 19 . As described above, the Schottky barrier semiconductor device of the present invention is also characterized in that a region having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate 1 is formed between the semiconductor layer 2 and the semiconductor layer 2 having a low impurity concentration in the operation layer. However, if a region higher than the impurity concentration of the semiconductor layer 2 is formed by the formation of the buried layer 6, the operating resistance can be reduced and a semiconductor Schottky barrier semiconductor device with high characteristics can be obtained.

【0018】前述の埋込層6は動作領域の面積全体に亘
って形成されていなくても、たとえば図4に示されるよ
うに、2個以上に分割されて設けられていても良い。す
なわち、電流は抵抗の小さい埋込層6の部分に引き寄せ
られて流れるため、埋込層6が分離して形成されていて
も、その間隔が極端に広くならない限り、動作抵抗を殆
ど上昇させないで、低い動作電圧のショットキーバリア
半導体装置となる。なお、図4において他の符号は図1
と同じ部分を示し、その説明を省略する。
The above-mentioned buried layer 6 may not be formed over the entire area of the operation region, but may be provided by being divided into two or more as shown in FIG. That is, since the current is drawn to the buried layer 6 having a small resistance and flows, even if the buried layer 6 is formed separately, the operating resistance is hardly increased unless the interval is extremely wide. Thus, a Schottky barrier semiconductor device having a low operating voltage is obtained. In FIG. 4, the other reference numerals are those in FIG.
The same parts as those described above are shown, and the description thereof is omitted.

【0019】つぎに、本発明のショットキーバリア半導
体装置が低い動作抵抗で動作し、かつ、高い耐圧を有す
る理由について説明をする。本発明のショットキーバリ
ア半導体装置では、不純物濃度の高い埋込層6の形成に
より、ショットキーバリアを形成するために必要な低濃
度不純物の半導体層の厚さd2 が必要最小限に薄く形成
されており、動作領域の他の部分は不純物濃度が高いた
め、動作抵抗が小さくなる。すなわち、金属層と接触す
る半導体層の不純物濃度が低くないとショットキーバリ
アが形成されないでオーミックコンタクトとなるが、そ
のショットキーバリアを形成するために必要な部分の半
導体層のみの不純物濃度を低くしてその下の半導体層の
不純物濃度を高くしているため、動作抵抗を充分に下げ
ることができる。
Next, the reason why the Schottky barrier semiconductor device of the present invention operates with a low operating resistance and has a high withstand voltage will be described. In the Schottky barrier semiconductor device of the present invention, by forming the buried layer 6 having a high impurity concentration, the thickness d 2 of the low-concentration impurity semiconductor layer required to form the Schottky barrier is formed to be as small as possible. Since the other portion of the operation region has a high impurity concentration, the operation resistance is reduced. That is, unless the impurity concentration of the semiconductor layer in contact with the metal layer is low, the Schottky barrier is not formed and an ohmic contact is formed. However, the impurity concentration of only the semiconductor layer in a portion necessary for forming the Schottky barrier is reduced. Since the impurity concentration of the underlying semiconductor layer is increased, the operating resistance can be sufficiently reduced.

【0020】一方、ガードリング4は前述のように、シ
ョットキー接合の周辺部での耐圧を向上させるために設
けられており、周辺部での耐圧はpn接合で規制され
る。このpn接合の耐圧はその接合部に形成される空乏
層が広く形成されるほど高くなる。また、この空乏層は
半導体層の不純物濃度が低い程広く形成される。本発明
では、この空乏層が形成されるpn接合部には埋込層6
が形成されておらず、不純物濃度が低い半導体層2の厚
さd2 が充分にあり、pn接合の空乏層を充分に広げて
耐圧を高く維持することができる。半導体層2の厚さを
10μm程度と厚く形成すれば、400〜600V程度
の高耐圧が得られる。
On the other hand, the guard ring 4 is provided to improve the breakdown voltage at the peripheral portion of the Schottky junction as described above, and the breakdown voltage at the peripheral portion is regulated by the pn junction. The breakdown voltage of the pn junction increases as the depletion layer formed at the junction increases. The depletion layer is formed wider as the impurity concentration of the semiconductor layer is lower. In the present invention, the buried layer 6 is formed at the pn junction where the depletion layer is formed.
Is not formed, the thickness d 2 of the semiconductor layer 2 having a low impurity concentration is sufficient, and the depletion layer of the pn junction can be sufficiently widened to maintain a high breakdown voltage. If the semiconductor layer 2 is formed as thick as about 10 μm, a high withstand voltage of about 400 to 600 V can be obtained.

【0021】本発明によれば、動作領域部の半導体層を
エッチングすることにより薄くしていないため、エッチ
ングに伴い発生する、ガードリングとの境界部での段差
や、エッチングのための窓開け部での絶縁膜の下へのオ
ーバーエッチングによる絶縁膜と半導体層との間の段差
が生じない。その結果、この表面に成膜される金属層3
や電極膜のステップカバレジが悪く段切れが生じて耐圧
が低くなったり、その上部の電極用金属とショートする
という問題が生じない。したがって、エッチングに伴う
問題が生じることなく、耐圧を充分に向上させることが
できると共に、動作領域での動作抵抗を小さく保つこと
ができる。
According to the present invention, since the semiconductor layer in the operation region is not thinned by etching, a step at the boundary with the guard ring and a window opening for etching generated due to the etching. There is no step between the insulating film and the semiconductor layer due to over-etching below the insulating film in the step. As a result, the metal layer 3 formed on this surface
Also, there is no problem that the step coverage is poor due to poor step coverage of the electrode film, the breakdown voltage is reduced, and the electrode metal on the upper portion is short-circuited. Therefore, the withstand voltage can be sufficiently improved without causing a problem due to the etching, and the operating resistance in the operating region can be kept low.

【0022】つぎに、このショットキーバリア半導体装
置の製法について、図3を参照しながら説明をする。
Next, a method of manufacturing the Schottky barrier semiconductor device will be described with reference to FIG.

【0023】まず、図3(a)に示されるように、不純
物濃度が1×1019程度と高く、厚さが500μm程度
の半導体基板1の表面にSiO2 などの保護膜を形成
し、動作領域を形成する部分が開口するようにパターニ
ングをしてマスク11を形成する。ついで、900〜1
100℃程度でリンなどのn型不純物を0.5〜2時間
程度拡散して、不純物濃度が1×1016〜1×1021
度の不純物濃度が高い高濃度不純物領域12を形成す
る。この高濃度不純物領域12の形成は、イオン注入に
より行っても良い。
First, as shown in FIG. 3A, a protective film such as SiO 2 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 having a high impurity concentration of about 1 × 10 19 and a thickness of about 500 μm. The mask 11 is formed by performing patterning so that a portion where a region is formed is opened. Then 900-1
An n-type impurity such as phosphorus is diffused at about 100 ° C. for about 0.5 to 2 hours to form a high-concentration impurity region 12 having a high impurity concentration of about 1 × 10 16 to 1 × 10 21 . The formation of the high concentration impurity region 12 may be performed by ion implantation.

【0024】つぎに、図3(b)に示されるように、半
導体基板1の表面の全面に比抵抗が0.1〜10Ω・c
m(不純物濃度が1×1014〜1×1016程度)のn-
型半導体層2を1〜5μm程度エピタキシャル成長して
堆積する。
Next, as shown in FIG. 3B, the specific resistance is 0.1 to 10 Ω · c over the entire surface of the semiconductor substrate 1.
m (impurity concentration is about 1 × 10 14 to 1 × 10 16 ) n
The type semiconductor layer 2 is deposited by epitaxial growth of about 1 to 5 μm.

【0025】その後、図3(c)に示されるように、熱
酸化法などにより動作領域の外周部に開口部を有するマ
スク13を形成し、ボロンなどのp型不純物をたとえば
1180℃程度で1〜5時間程度熱拡散しガードリング
4を形成する。この際、高不純物領域12のn型不純物
がn- 型半導体層2にもせり上がって埋込層6が形成さ
れる。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, a mask 13 having an opening in the outer peripheral portion of the operation region is formed by a thermal oxidation method or the like, and a p-type impurity such as boron is removed at, for example, about 1180 ° C. The guard ring 4 is formed by thermal diffusion for about 5 hours. At this time, the n-type impurity in the high impurity region 12 rises to the n -type semiconductor layer 2 to form the buried layer 6.

【0026】ついで、図3(d)に示されるように、ガ
ードリング4上にかかるように、半導体層2の表面にM
o(モリブデン)またはTi(チタン)などのショット
キーバリアを形成する金属層3を真空蒸着などにより成
膜し、さらに半導体基板1の裏面を研磨して薄くした
後、その表面および半導体基板の裏面にAuまたはNi
などの電極材料を蒸着し各チップにダイシングすること
により、SBDのチップが形成される。なお、5は絶縁
膜である。
Next, as shown in FIG. 3D, the surface of the semiconductor layer 2 is covered with M
A metal layer 3 for forming a Schottky barrier such as o (molybdenum) or Ti (titanium) is formed by vacuum deposition or the like, and the back surface of the semiconductor substrate 1 is polished and thinned. Au or Ni
An SBD chip is formed by evaporating an electrode material such as this and dicing it into each chip. Reference numeral 5 denotes an insulating film.

【0027】すなわち、本発明の製法によれば、半導体
基板1の状態で予め同じ導電型の不純物を導入しておく
だけで、後は特別の工程を必要とすることなく、動作領
域の不純物濃度が低い半導体層を薄くでき、ガードリン
グ4部では不純物濃度が低い半導体層を厚く形成するこ
とができる。その結果、高耐圧で動作電圧の低いショッ
トキーバリア半導体装置が得られる。
That is, according to the manufacturing method of the present invention, only the impurity of the same conductivity type is introduced in advance in the state of the semiconductor substrate 1 and the impurity concentration of the operation region is not required after that without any special process. The semiconductor layer having a low impurity concentration can be made thin, and the semiconductor layer having a low impurity concentration can be formed thick in the guard ring 4 portion. As a result, a Schottky barrier semiconductor device having a high withstand voltage and a low operating voltage can be obtained.

【0028】この方法により製造した本発明のSBDの
順方向の電圧電流特性が図5にPで、従来の図6に示さ
れる構造のSBDの電圧電流特性Qと対比して示される
ように、同じ電流密度1×102 A/cm2 で、従来は
順方向電圧が0.5Vであったのが、本発明では0.4V
で得られ、動作電圧を非常に低くできることがわかる。
すなわち、高い耐圧が得られると共に、順方向の動作電
圧を低くすることができ、高電流特性が得られる。
The forward voltage-current characteristic of the SBD of the present invention manufactured by this method is indicated by P in FIG. 5 as compared with the voltage-current characteristic Q of the conventional SBD having the structure shown in FIG. At the same current density of 1 × 10 2 A / cm 2 , the forward voltage was 0.5 V in the prior art, but 0.4 V in the present invention.
It can be seen that the operating voltage can be extremely reduced.
That is, a high withstand voltage can be obtained, a forward operating voltage can be reduced, and high current characteristics can be obtained.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、動作領域において、不
純物濃度が高い半導体基板と不純物濃度が低い半導体層
との境界面から半導体層の表面側にかけて埋込層が形成
されているので、動作層での不純物濃度が低い半導体層
を非常に薄く制御することができる。一方、ガードリン
グ部では埋込層がなく不純物濃度が低い半導体層を厚く
形成することができる。その結果、高耐圧で動作電圧の
低いショットキーバリア半導体装置が得られる。しか
も、半導体層の表面をエッチングする必要もないので、
段差に基づく金属層のカバレジの問題が生じることがな
く、信頼性が大幅に向上する。
According to the present invention, the buried layer is formed from the boundary between the semiconductor substrate having a high impurity concentration and the semiconductor layer having a low impurity concentration to the surface side of the semiconductor layer in the operation region. A semiconductor layer having a low impurity concentration in a layer can be controlled to be very thin. On the other hand, in the guard ring portion, a semiconductor layer having no buried layer and having a low impurity concentration can be formed thick. As a result, a Schottky barrier semiconductor device having a high withstand voltage and a low operating voltage can be obtained. Moreover, since there is no need to etch the surface of the semiconductor layer,
The problem of coverage of the metal layer due to the step does not occur, and the reliability is greatly improved.

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

【図1】本発明のショットキーバリア半導体装置の一実
施形態の断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of one embodiment of a Schottky barrier semiconductor device of the present invention.

【図2】図1のショットキーバリア半導体装置の不純物
濃度分布を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an impurity concentration distribution of the Schottky barrier semiconductor device of FIG. 1;

【図3】図1のショットキーバリア半導体装置の製造工
程を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the Schottky barrier semiconductor device of FIG. 1;

【図4】本発明のショットキーバリア半導体装置の他の
構造例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the structure of the Schottky barrier semiconductor device of the present invention.

【図5】図1のショットキーバリア半導体装置の電圧電
流特性を示す図である。
5 is a diagram showing voltage-current characteristics of the Schottky barrier semiconductor device of FIG.

【図6】従来のショットキーバリア半導体装置の断面説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory sectional view of a conventional Schottky barrier semiconductor device.

【図7】従来のショットキーバリア半導体装置の他の構
造の断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory sectional view of another structure of a conventional Schottky barrier semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 半導体層 3 金属層 4 ガードリング 6 埋込層 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 semiconductor layer 3 metal layer 4 guard ring 6 buried layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に形成された第1導電型で前記半導体基板より不純
物濃度が低い半導体層と、該半導体層と前記半導体基板
との境界部から前記半導体層の表面近傍まで設けられた
第1導電型で該半導体層より不純物濃度が高い埋込層
と、該埋込層の外周部で前記半導体層の表面側に形成さ
れた第2導電型のガードリングと、前記埋込層上の前記
半導体層の表面に前記ガードリングにかかるように設け
られるショットキーバリアを形成する金属層とからなる
ショットキーバリア半導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a semiconductor layer of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate and having a lower impurity concentration than the semiconductor substrate, and a boundary between the semiconductor layer and the semiconductor substrate A buried layer of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor layer provided from the first conductive type to the vicinity of the surface of the semiconductor layer; A Schottky barrier semiconductor device, comprising: a guard ring of a mold type; and a metal layer forming a Schottky barrier provided on the surface of the semiconductor layer on the buried layer so as to cover the guard ring.
【請求項2】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に形成された第1導電型で前記半導体基板より不純
物濃度が低い半導体層と、該半導体層の外周部で前記半
導体層の表面側に形成された第2導電型のガードリング
と、前記半導体層の表面に前記ガードリングにかかるよ
うに設けられるショットキーバリアを形成する金属層と
からなり、前記ショットキーバリアを形成する領域では
前記半導体層の表面から前記半導体基板の裏面に向かっ
て、前記半導体層の不純物濃度から前記半導体基板の不
純物濃度より高い不純物濃度の領域を経て前記半導体基
板の不純物濃度に至る不純物濃度分布の領域を有し、前
記ガードリングの形成部では該ガードリングの下面から
前記半導体基板の裏面に向かって前記半導体層の不純物
濃度のまま前記半導体基板の不純物濃度に至る不純物濃
度分布であるショットキーバリア半導体装置。
2. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a semiconductor layer of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate and having an impurity concentration lower than that of the semiconductor substrate, and a semiconductor layer formed at an outer peripheral portion of the semiconductor layer. A second conductive type guard ring formed on the front surface side, and a metal layer forming a Schottky barrier provided on the surface of the semiconductor layer so as to cover the guard ring, the region forming the Schottky barrier In the region from the front surface of the semiconductor layer to the back surface of the semiconductor substrate, a region having an impurity concentration distribution ranging from the impurity concentration of the semiconductor layer to the impurity concentration of the semiconductor substrate through a region having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate. Wherein the semiconductive layer is formed in the guard ring forming portion from the lower surface of the guard ring toward the rear surface of the semiconductor substrate while maintaining the impurity concentration of the semiconductor layer. A Schottky barrier semiconductor device having an impurity concentration distribution that reaches the impurity concentration of the body substrate.
【請求項3】 (a)第1導電型の半導体基板の一領域
に第1導電型不純物を導入してから第1導電型の半導体
層を成長し、(b)前記不純物の導入領域の外周で前記
半導体層の表面に第2導電型不純物を導入してガードリ
ングを形成すると共に、前記導入した第1導電型不純物
を前記半導体層に拡散させて埋込層を形成し、(c)該
ガードリング上の一部にかかるように前記半導体層の表
面にショットキーバリアを形成する金属層を設けること
を特徴とするショットキーバリア半導体装置の製法。
3. A method according to claim 1, wherein: (a) a first conductivity type impurity is introduced into one region of the first conductivity type semiconductor substrate, and then a first conductivity type semiconductor layer is grown; and (b) an outer periphery of the impurity introduction region. Forming a guard ring by introducing a second conductivity type impurity into the surface of the semiconductor layer, and forming a buried layer by diffusing the introduced first conductivity type impurity into the semiconductor layer; A method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device, comprising: providing a metal layer for forming a Schottky barrier on a surface of the semiconductor layer so as to cover a part of a guard ring.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107946349A (en) * 2016-10-12 2018-04-20 重庆中科渝芯电子有限公司 A kind of semiconductor device and its manufacture method with extension modulator zone
CN107946350A (en) * 2016-10-12 2018-04-20 重庆中科渝芯电子有限公司 A kind of semiconductor device and its manufacture method with substrate buried regions

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