JPS5949713B2 - シヨツトキバリヤダイオ−ド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はショットキバリアダイオードの改良に関する。

Wャ■cトキバリアダイオードとして従来、第１図に示す
如き、例えばＮ゛型の半導体基板１上にＮ−型の半導体
層２が形成されてなる構成を有する半導体基体３を有し
、而してその半導体層２内にその主面４側よりＰ＋型の
半導体領域５が半導体層２との間でＰＮ接合６を形成す
べく閉リング状に形成され、又半導体基体３の半導体層
２の半導体領域５にて閉リング状に取囲まれてなる領域
７の主面４側に臨む面８上及び半導体領域５の主面４側
に臨む面９上に、それ等に共通の金属層１０が、面８と
の間でシヨツトキバリア性接触１１が、面９との間でオ
ーム性接触１２が得られるべく附され、更に半導体基体
３の半導体基板１の半導体層２側とは反対側の面１３上
に導電性層１４が面１３との間でオーム性接触１５が得
られるべく附されてなる構成のものが提案されている。

尚第１図に於て１６は金属層１０が面８及び９上にのみ
附されるべく半導体基体３の半導体層２の主面４土に形
成された絶縁層である〇又従来、第２図に示す如き、第
１図にて上述せる構成に於て、その半導体基体３の半導
体層２の半導体領域５にてリング状に取囲まれた領域７
内に、主面４側より半導体領域５と同様にＰ＋型の半導
体領域１７が半導体層２の領域７との間でＰＮ接合１８
を形成すべく閉リング状に形成され、又半導体基体３の
半導体層２の半導体領域１７にて閉リング状に取囲まれ
てなる領域１９内に半導体領域５及び１７と同様にＰ＋
型の半導体領域２０が半導体層２の領域１９との間でＰ
Ｎ接合２１を形成すべく形成され、而して半導体基体３
の半導体層２の半導体領域５にて閉リング状に取囲まれ
た領域１の主面４側に臨む面８上及び半導体領域５の主
面４側に臨む面９上に、面８との間でシヨツトキバリヤ
性接触１１を、面９との間でオーム性接触１２を形成す
べく附されてなる金属層１０が、半導体領域１ｒ及び２
０の主面側４側に臨む面２２及び２３上にもそれ等面２
２及び２３との間で夫々オーム性接触２４及び２５を形
成すべく附されていることを除いては、第１図にて上述
せる構成と同様の構成のものも提案されている。

所で第１図及び第２図にて上述せるシヨツトキバリヤダ
イオードの構成によれば、半導体基体３と、その半導体
層２の半導体領域５にて閉リング状に取囲まれてなる領
域７の面８上にシヨツトキバリヤ性接触１１を形成すべ
く附された金属層１０と、半導体基体３の半導体基板１
にオーム性接触１５を形成すべく附された導電性層１４
とを以つてシヨツトキダイオード素子を構成しているも
のである。又ＰＮ接合（第１図の場合ＰＮ接合６、第２
図の場合ＰＮ接合６，１８及び２１）がＰＮ接合を有す
るシヨツトキダイオードというそのＰＮ接合を構成して
いるものであるが、半導体基体３と、その半導体層２内
に主面４側よりＰＮ接合を形成すべく形成された半導体
領域（第１図の場合半導体領域５、第２図の場合半導体
領域５，１７及び２０）と、その半導体領域の面（第１
図の場合９、第２図の場合面９，２２及び２３）上にオ
ーム性接触を形成すべく附された金属層１０と、半導体
基体３の半導体基板１にオーム性接触１５を形成すべく
附された導電性層１４とを以つてＰＮ接合ダイオード素
子を構成しているものである。従つて第１図及び第２図
にて土述せるＰＮ接合を有するシヨツトキダイオードは
、等価的にシヨツトキダイオード素子とＰＮ接合ダイオ
ード素子とが互に同極性に並列接続されてなる複合ダイ
オード構成を有するものである。

又第１図及び第２図にて上述せるシヨツトキバリヤダイ
オードの構成によれば、それが上述せる如く複合ダイオ
ード構成を有するものであるが、金属層１０及び導電性
層１４間にそれ等を電極として金属層１０側を負とする
逆方向電圧を印加せしめれば、ＰＮ接合ダイオード素子
が含むＰＮ接合（第１図の場合ＰＮ接合６、第２図の場
合ＰＮ接合６，１８及び２１）より、半導体基体３の半
導体層２の半導体領域５ｉ９て閉リング状に取囲まれて
なる領域７に於けるシヨツトキダイオード素子が含むシ
ヨツトキバリヤ接触１１下の領域に拡がる空乏層が生じ
、而してその空乏層は逆方向電圧が大となるに応じて犬
となる方向に拡がり、そして遂に空乏層が領域７に於け
るシヨツトキバリヤ性接触１１下の全領域に拡がるもの
である。

従つて第１図及び第２図にて上述せるシヨツトキバリヤ
ダイオードは、それに逆方向電圧が印加されるものとし
た場合その逆方向電圧が大になるに応じて導電性層１４
側より金属層１０側に流れる逆方向電流が減少し、そし
て遂にその逆方向電流が流れなくなるという、ＰＮ接合
を有しない通常のシヨツトキバリヤダイオードに比し優
れた逆方向電圧一電流特性を呈するという特徴を有する
ものである。更に第１図及び第２図にて上述せるシヨツ
トキバリヤダイオードの構成による場合、その金属層１
０及び導電性層１４間にそれ等を電極として印加する電
圧（これを一般にＶとする）に対する金属層１０及び導
電性層１４を通つて流れる電流（これを一般にＩとする
）の関係をみるに、それはシヨツトキバリヤダイオード
素子自体の電圧Ｖに対する電流Ｉの関係が、第３図にて
曲線Ａに示す如き、電圧Ｖの順方向電圧（電圧Ｖが金属
層１０側を正とする極性である電圧）範囲に於て、通常
、比較的低い０．３ボルト程度の立ち上り電圧Ｖｓを有
し且その電圧Ｖｓより大なる範囲に於て、比較的高い抵
抗を呈するという電圧−電流特性を呈しているに対し、
ＰＮ接合ダイオード素子自体の電圧ｖに対する電流Ｉの
関係が、一般に第３図にて曲線Ｂに示す如き、電圧Ｖの
順方向電圧範囲に於て、通常、シヨツトキバリヤダイオ
ードの場合に比し高い０．５〜 １．０ボルト程度の立
上り電圧Ｖｐを有し且その電圧Ｖｐより大なる範囲でシ
ヨツトキバリヤダイオード素子の場合に比し十分低い抵
抗を呈するという電圧一電流特性を呈している為、図示
せざるも第３図の曲線Ａに示されているシヨツトキバリ
ヤダイオード素子の電圧−電流特性と第３図の曲線Ｂに
示されているＰＮ接合ダイオード素子の電圧−電流特性
との合成されてなる合成電圧一電流特性を呈するもので
ある。

この為第１図及び第２図にて上述せるシヨツトキバリヤ
ダイオードの場合、それに順方向電圧を印加して使用す
るものとして、その順方向電圧が、曲線Ａ及びＢの交点
ａに対応する電圧Ｖｆ以上である場合（例えばシヨツト
キバリヤダイオードを整流回路に適用するものとしてそ
の整流回路にて大なる整流電流を得んとする場合等）、
ＰＮ接合ダイオード素子が含むＰＮ接合より半導体基体
３の半導体層２の半導体領域５にて閉リング状に取囲ま
れた領域Ｔに比較的大なる量の少数キヤリアが注入され
、そしてそれが領域Ｔに蓄積されるものである。

従つて第１図及び第２図にて上述せるシヨツトキバリヤ
ダイオードは、上述せる少数キヤリヤの蓄積効果によつ
て高速動作に制限を受けるという欠点を有するものであ
る。

依つて本発明は、第１図及び第２図にて上述せるＰＮ接
合を有するシヨツトキバリヤダイオードの場合と同様に
優れた逆方向電圧〜電流特性を呈し乍ら、第１図及び第
２図にて上述せるシヨツトキバリヤダイオードの場合の
如くに少数キヤリヤの蓄積効果によつて高速動作に制限
を受けるというが如きことのない新規なシヨツトキバリ
ヤダイオードを提案せんとするもので、以下詳述する所
より明らかとなるであろう。

第４図は本発明によるシヨツトキバリヤダイオードの一
例を示し、例えばＮ゛型の半導体基版４１上にＮ−型の
半導体層４２が形成されてなる構成を有する半導体基体
４３を有し、而してその半導体層４２内にその主面４４
側より真性半導体領域４５が閉リング状に形成され、又
斯く形成された真性半導体領域４５内に、主面４４側よ
り、Ｐ゛型の半導体領域４６が真性半導体領域４５と同
心的に閉リング状に形成されている。

而して半導体基体４３の半導体層４２の真性半導体領域
４５にて閉リング状に取囲まれた領域４Ｔの主面４４側
に臨む面４８上及び半導体領域４６の主面４４側に臨む
面４９上に、それ等に共通の金属層５０が、半導体基体
４３の半導体層４２の真性半導体領域４５にて閉リング
状に取囲まれてなる領域４７の主面４４側に臨む面４８
との間でシヨツトキバリヤ性接触５１を、閉リング状に
形成された半導体領域４６の主面４４側に臨む面４９と
の間でオーム性接触５２が得られるべく附されている。

又半導体基体４３の半導体基板４１の半導体層４２側と
は反対側の面５３上に導電性層５４が面５３との間でオ
ーム性接触５５が得られるべく附されている。

尚第４図に於て５６は金属層５０が面４８及び４９のみ
に附されるべく半導体基体４３の半導体層４２の主面４
４上に形成された絶縁層である。以上が本発明によるシ
ヨツトキバリヤダイオードの一例の構成であるが、斯る
構成によれば、半導体基体４３と、その半導体層４２の
真性半導体領域４５にて閉リング状に取囲まれてなる領
域４７の面４８上にシヨツトキバリヤ性接触５１が得ら
れるべく附された金属層５０と、半導体基体４３の半導
体基板４１にオーム性接触５５が得られるべく附された
導電性層５４とを以つてシヨツトキバリヤダイオード素
子を構成しているものである。

又半導体基体４３と、その半導体層４２内にその主面４
４側より閉リング状に形成された真性半導体領域４５と
、その真性半導体領域４５内に主面４４より真性半導体
領域４５と同心的に閉リング状に形成された半導体領域
４６と、その半導体領域４６の面４９上にオーム性接触
５２が得られるべく附された金属層５０と、半導体基体
４３の半導体基板４１にオーム性接触５５が得られるべ
く附された導電性層５４とを以上つてＰＩＮ型ダイオー
ド素子を構成しているものである。従つて第４図にて上
述せる本発明によるシヨツトキバリヤダイオードは、等
価的にシヨツトキバリヤダイオード素子とＰＩＮ型ダイ
オード素子とが互に同極性に並列接続されてなる複合ダ
イオード構成を有するものである。

又第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリヤダ
イオードによれば、それが上述せる複合ダイオード構成
を有するものであるが、金属層５０及び導電性層５４間
にそれ等を電極として金属層５０側を負とする逆方向電
圧を印加せしめれば、ＰＩＮ型ダイオード素子が含む閉
リング状の真性半導体領域４５より、半導体基体４３の
半導体層４２の真性半導体領域４５にて閉リング状に取
囲まれてなる領域４７に於けるシヨツトキバリヤダイオ
ード素子が含むシヨツトキバリヤ性接触５１下の領域に
拡がる空乏層が生じ、而してその空乏層は逆方向電圧が
大となるに応じて大となる方向に拡がり、そして遂に空
乏層が領域４７に於けるシヨツトキバリヤ性接触５１下
の全領域に拡がるものである。

従つて第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリ
ヤダイオードは、第１図及び第２図にて上述せる従来の
シヨツトキバリヤダイオードの場合と同様に、それに逆
方向電圧が印加されるものとした場合、その逆方向電圧
が大になるに応じて導電性層５４側より金属層５０側に
流れる逆方向電流が減少し、そして遂にその逆方向電流
が流れなくなるという、ＰＮ接合を有しない通常のシヨ
ツトキバリヤダイオードに比し優れた逆方向電圧−電流
特性を呈するという特徴を有するものである。

更に第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリヤ
ダイオードの構成によれば、そのシヨツトキバリヤダイ
オード素子が、第１図及び第２図にて上述せる従来のシ
ヨツトキバリヤダイオードにつき第３図を伴なつて述べ
たと同様に、第３図にて曲線Ａに示す電圧Ｖ一電流１特
性を呈するに対し、ＰＩＮ型ダイオードが、第３図にて
曲線Ｃに示す如き、電圧Ｖの順方向電圧範囲に於て、通
常、第１図及び第２図にて上述せる従来のシヨツトキバ
リヤダイオードにつき第３図を伴なつて述べたＰＮ接合
ダイオード素子と同程度の０．５〜１．０ボルト程度の
立上り電圧ＶＩを有し且その電圧ＶＩより大なる範囲で
シヨツトキバリヤダイオード素子の場合に比し低い抵抗
を呈するもＰＮ接合ダイオード素子の場合に比し高いと
いう電圧Ｖ−電流特性を呈し、この為図示せざるも第３
図の曲線Ａに示されているシヨツトキバリヤダイオード
素子の電圧一電流特性と第３図の曲線Ｃに示されている
ＰＩＮ型ダイオードの電圧一電流特性との合成されてな
る合成電圧一電流特性を呈するものである。

従つて第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリ
ヤダイオードの場合、それに順方向電圧を印加して使用
するものとして、その順方向電圧が、曲線Ａ及びＣの交
点に対応する電圧Ｖｇ以上である場合、ＰＩＮ型ダイオ
ード素子が含む真性半導体領域４５より半導体基体４３
の半導体層４２の真性半導体領域４５にて閉リング状に
取囲まれた領域４７に、第１図及び第２図にて上述せる
従来のシヨツトキバリヤダイオードの場合と同様に比較
的大なる量の少数キヤリヤが注入され、そしてそれが領
域４７に蓄積されるものである。

然し乍ら第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバ
リヤダイオードの場合、上述せる如くに領域４７に少数
キヤリヤが注入されることになる電圧Ｖｇの値が、第３
図を伴なつて上述せる所より明らかな如く、第１図及び
第２図にて上述せる従来のシヨツトキバリヤダイオード
の場合の、上述せるＶｇに対応する電圧Ｖｆの値に比し
、十分大であるものである。この為第４図にて上述せる
本発明によるシヨツトキバリヤダイオードの場合、それ
に順方向電圧を印加して使用するものとした場合、その
順方向電圧が、電圧Ｖｇ以下である限り、上述せる電圧
Ｖｆ以上であつても、第１図及び第２図にて上述せる従
来のシヨツトキバリヤダイオードの場合の如くに領域４
７に大なる量の少数キヤリヤが注入され、そしてそれが
領域４７に蓄積されるというが如きことがないものであ
る。

従つて第４図にて上述せる本発明にシヨツトキバリヤダ
イオードは、順方向電圧が上述せるＶｇ以下（順方向電
流がｇに対応せるＩｇ以下）である限り、第１図及び第
２図にて上述せるシヨツトキバリヤダイオードの場合の
如くに少数キヤリヤの蓄積効果によつて高速動作に制限
を受けるということがないという特徴を有するものであ
る。

斯く第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリヤ
ダイオードは、第１図及び第２図にて上述せる従来のシ
ヨツトキバリヤダイオードの場合と同様に優れた逆方向
電圧−電流特性を呈し乍ら、順方向電圧が上述せるＶｇ
以下（順方向電流が上述せるＩｇ以下）である限り、第
１図及び第２図にて上述せる従来のＰＮ接合を有するシ
ヨツトキバリヤダイオードの場合の如くに少数キヤリヤ
の蓄積効果によつて高速動作に制限を受けるというが如
きことがないという優れた特徴を有するものである。又
第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリヤダイ
オードの場合、上述せるＶｇの値が第１図及び第２図に
て上述せる従来のシヨツトキバリヤダイオードの場合の
、Ｖｇに対応するＶｆに比し十分大であることにより、
上述せる電圧Ｖｇに対する順方向電流Ｉｇの値が、第１
図及び第２図にて上述せる従来のシヨツトキバリヤダイ
オードの場合の、Ｖｇに対応するＶｆに対する順方向電
流Ｉｆの順に比し大であり、この為取扱い得る順方向電
流範囲が第１図及び第２図にて上述せる従来のシヨツト
キバリヤダイオードに比しＩｆの値より大なる方向に（
Ｉｇ−Ｉｆ）分大であり、又そのＩｆの値より大なる方
向に（Ｉｇ−Ｉｆ）分大となる範囲に於ては、合成電圧
−電流特性のシヨツトキバリヤダイオード素子の電圧−
電流特性への依存性が大であることにより、多数キヤリ
ヤの少数キヤリヤに対する割合が高いものである。

従つて第４図にて上述せる本発明によるシヨツトキバリ
ヤダイオードは、順方向電圧が上述せるＶｇ−ＶＩの範
囲（順方向電流が上述せるＩｇ〜Ｉｆの範囲）である場
合、第１図及び第２図にて上述せる従来のシヨツトキバ
リヤダイオードの場合に比しより高速動作をなすもので
ある等の特徴も併せ有するものである。次に第５図を伴
なつて本発明によるシヨツトキバリヤダイオードの他の
例を述べるに、本例に於て第４図との対応部分には同一
符号を附して詳細説明はこれを省略するも、第４図にて
上述せる構成に於て、その半導体基体４３の半導体層４
２の真性半導体領域４５にて閉リング状に取囲まれてな
る領域４１内にその主面４４側より真性半導体領域４５
と同様の真性半導体領域６０が形成され、又その真性半
導体領域６０内に主面４４側により半導体領域４６と同
様のＰ゛型の半導体領域６１が真性半導体領域６０と同
心的に形成され、而していの半導体領域６１の主面４４
側に臨む面６３上にも金属層５０が面６３との間でオー
ム性接触６４を形成すべく附されていることを除いては
第４図の場合と同様の構成を有する。

以上が本発明によるシヨツトキバリヤダイオードの他の
例であるが、それが上述せる事項を除いて第４図にて上
述せる本発明の例の場合と同様であり、そしてこの場合
第４図にて上述せるＰＩＮ型ダイオードの外、半導体基
体４３、真性半導体領域６０、半導体領域６１．金属層
５０及び導電性層５４を以つて他のＰＩＮ型ダイオード
素子を構成しているので、詳細説明はこれを省略するも
、第４図にて上述せる本発明の例の場合と同様の優れた
特徴を有すること明らかであろう。

但し本例の場合、真性半導体領域６０が半導体基体４３
の半導体層４２の半導体領域４５にて閉リング状に取囲
まれた領域４？内に形成されていて、その真性半導体領
域６０を含んで、真性半導体領域４５を含んで構成せる
ＰＩＮ型ダイオード素子と同様のＰＩＮ型ダイオード素
子が構成されているので、逆方向電圧の印加により領域
４？のシヨツトキバリヤ性接触５１下の全領域に拡がる
空乏層が得られる場合に於ける逆方向電圧が、第４図の
本発明の例の場合に比し低い値となり、依つて逆方向電
圧−電流特性が第４図の本発明の例の場合に比し、より
優れたものとして得られる特徴を有するものである。尚
上述に於ては本発明によるシヨツトキバリヤダイオード
の僅かな例を示したに留まり、例えば第５図にて上述せ
る構成に於て真性半導体領域田を複数分布形成して、シ
ヨツトキバリヤダイオードをより小型密実に形成する様
になすことも出来その他本発明の精神を脱することなし
に種種の変型変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図；及び第２図は夫々従来のシヨツトキバリヤダイ
オードを示す路線的断面図、第３図は電圧−電流特性を
示す曲線図、第４図は本発明によるシヨツトキバリヤダ
イオードの一例を示す路線的断面図、第５図は本発明に
よるシヨツトキバリヤダイオードの他の例を示す路線的
断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の導電型を有する半導体基体内に、その主面側
   より、真性半導体領域が、閉リング状に形成され、上記
   真性半導体領域内に、その上記主面側より、第１の導電
   型とは逆の第２の導電型を有する半導体領域が、上記真
   性半導体領域と同心的に閉リング状に形成され、上記半
   導体基体の上記真性半導体領域にて閉リング状に取囲ま
   れてなる領域の上記主面側に臨む第１の面土、及び上記
   半導体領域の上記主面側に臨む第２の面上に、それ等に
   共通の金属層が、上記第１の面との間でショットキバリ
   ア性接触が、上記第２の面との間でオーム性接触が得ら
   れるべく附されてなる事を特徴とするミヨツトキバリア
   ダイオード。 ２ 第１の導電型を有する半導体基体内に、その主面側
   より、第１の真性半導体領域が閉リング状に形成され、
   上記半導体基体の上記第１の真性半導体領域にて閉リン
   グ状に取囲まれてなる領域内に、上記主面側より第２の
   真性半導体領域が形成され、上記第１の真性半導体領域
   内に、その上記主面側より、第１の導電型とは逆の第２
   の導電型を有する第１の半導体領域が、上記第１の真性
   半導体領域と同心的に閉リング状に形成され、上記第２
   の真性半導体領域内に、その上記主面側より、第２の導
   電型を有する第２の半導体領域が上記第２の真性半導体
   領域と同心的に形成され、上記半導体基体の上記第１の
   真性半導体領域にて閉リング状に取囲まれてなる領域の
   上記主面側に臨む第１の面上、及び上記第１及び第２の
   半導体領域の上記主面側に臨む第２及び第３の面上に、
   それ等に共通の金属層が、上記第１の面との間でショッ
   トキバリア性接触が、上記第２及び第３の面との間でオ
   ーム性接触が得られるべく附されてなる事を特徴とする
   ショットキバリアダイオード。