KR20070070413A - 전기적 특성이 향상된 쇼트키 배리어 다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순방향 전압 강하를 낮추면서도 역방향 전압 특성을 향상시킬 수 있는 쇼트키 배리어 다이오드를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, P형 기판 상에 형성된 제1N웰; 상기 제1N웰 상에 형성된 제2N웰과, 상기 제2N웰 상에 형성된 N형의 불순물 영역을 포함하는 캐소드; 및 상기 제1N웰에 형성된 P형 불순물 영역을 포함하며, 상기 캐소드와 격리되며 상기 캐소드에 의해 둘러싸인 애노드를 포함하는 쇼트키 배리어 다이오드를 제공한다.

쇼트키 배리어 다이오드, 다이오드, 웰, 캐소드, 애노드.

Description

전기적 특성이 향상된 쇼트키 배리어 다이오드{SCHOTTKY BARRIER DIODE WITH ENHANCED ELECTRICAL CHARACRERISTIC}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 쇼트키 배리어 다이오드를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

P-sub : P형 기판 DNWELL : 깊은 N형 웰

NWELL : N웰 Fox : 필드 산화막

TNM : 얇은 N형 메탈 영역 TPM : 얇은 P형 메탈 영역

N+ : N형 불순물 영역 P+ : P형 불순물 영역

S : 실리사이드

본 발명은 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky Barrier Diode)에 관한 것으로, 특히 0.18㎛ 디자인 룰에 적용되는 30V 고전압(High Voltage)용 쇼트키 배리어 다이오드에 관한 것이다.

일반 다이오드는 PN 접합으로 구성되는데 비해 쇼트키 배리어 다이오드는 반도체와 금속이 접촉된 구조를 갖는다. 모든 다이오드는 접합부분에 공핍층을 가져 순방향 전압이라도 공핍층을 뛰어 넘을 수 있는 즉, 전위 장벽보다 높은 전압을 가져야 전류가 흐르며, 보통 실리콘 PN 접합인 경우 약 0.7V 정도를 갖는다.

하지만, 쇼트키 배리어 다이오드는 0.3V ∼ 0.5V로 비교적 낮으며, 역 회복시간이 매우 빠르기 때문에 고속동작에 유리하다. 따라서, 저전압, 대전류 정류를 할 때는 효율 향상을 위해서 쇼트키 배리어 다이오드를 주로 사용한다.

하지만, 종래의 쇼트키 배리어 다이오드는 순방향 전압 강하(Forward voltage drop)가 높고, 역방향 전압 특성 또한 그 한계가 드러난다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 순방향 전압 강하를 낮추면서도 역방향 전압 특성을 향상시킬 수 있는 쇼트키 배리어 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, P형 기판 상에 형성된 제1N웰; 상 기 제1N웰 상에 형성된 제2N웰과, 상기 제2N웰 상에 형성된 N형의 불순물 영역을 포함하는 캐소드; 및 상기 제1N웰에 형성된 P형 불순물 영역을 포함하며, 상기 캐소드와 격리되며 상기 캐소드에 의해 둘러싸인 애노드를 포함하는 쇼트키 배리어 다이오드를 제공한다.

본 발명은 고속, 고효율 환경에 부합하기 위하여 P-N 접합 대신 N형 반도체 표면에 금속막(Metal Barrier)을 증착하는 방법으로 부착하는 방법으로 부착시켜서 쇼트키형 다이오드를 형성한다. 따라서, 고주파 신호 처리가 요구되는 다양한 응용 분야에 적용할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명에서 기술되는 다이오드 구조는 순방향 전압 강하가 낮아 효율적일 뿐만아니라 역방향으로도 좋은 전압 특성을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 쇼트키 배리어 다이오드를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 애노드(Anode)와, 애노드(Anode)를 감싸는 캐소드(Cathode) 영역으로 정의된 P형 기판(P-sub)이 제공되며, P형 기판(P-sub)에는 깊은 N웰(DNWELL)이 형성되어 있다.

깊은 N웰(DNWELL) 상에는 각각 캐소드와 애노드가 형성되어 있으며, 이들은 서로 필드 산화막(Fox)에 의해 격리되어 있다.

애노드는 깊은 N웰(DNWELL)에 둘러싸인 하부의 얇은 P형 메탈 영역(TPM)과, P형 메탈 영역(TPM) 상에서 기판 표면까지 확장되어 형성된 고농도의 P형 불순물 영역(P+)으로 이루어진다. P형 불순물 영역(P+) 상에는 후속 금속배선 형성시 접촉 저항을 줄이기 위한 실리사이드(Silicide)가 형성되어 있다.

캐소드는 깊은 N웰(DNWELL)에 형성된 N웰(NWELL)과, N웰(NWELL)에 상에 형성된 얇은 N형 메탈 영역(TNM)과, N형 메탈 영역(TNM) 상에서 기판 표면까지 확장되어 형성된 고농도의 N형 불순물 영역(N+)으로 이루어진다. N형 불순물 영역(N+) 상에는 후속 금속배선 형성시 접촉 저항을 줄이기 위한 실리사이드(Silicide)가 형성되어 있다.

도 2는 도 1의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 쇼트키 배리어 다이오드는 0.18㎛ 30V 공정에서 약 5V 정도의 중간전압 소자 구현시 필요한 레이어와 일치하며, 쇼트키 배리어 다이오드 형성을 위해 추가되는 레이어가 없음을 알 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 깊은 N웰(DNWELL)이 N형 반도체이며, 쇼트키 배리오로는 Ti/TiN 물질이 사용되며, 별도의 고온 처리가 필요하다. 실리사이드(Silicide)는 Co 실리사이드 또는 Ti나 Ta의 실리사이드를 포함하며, 셀프 얼라인 방식을 통해 형성된다. 이는 금속배선과 깊은 N웰(DNWELL) 간의 접촉 저항을 줄여 속도를 향상시키기 위한 것이다.

쇼트키 배리어 다이오드의 누설전류를 줄이기 위하여 애노드와 캐소드는 도 2에 도시된 바와 같이, 모두 평면적으로 팔각 형상을 가지며, 애노드 영역에 P형 불순물 영역(P+)과 같은 반대 타입의 불순물 영역을 형성함으로써, 누설 저류 특성을 개선할 수 있다.

또한, 캐소드 영역 하부에는 N웰을 형성시킴으로써, 순방향 전류의 성능(Performance)을 향상시키도록 한다.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 쇼트키 배리어 다이오드의 순방향 및 역방향 전기적 특성을 개선시킬 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 본 발명은, 쇼트키 배리어 다이오드의 전기적 특성을 개선시킴으로써, 고전압 사용에 따른 스위치나 정류기로서의 쇼트키 배리어 다이오드의 활용성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. P형 기판 상에 형성된 제1N웰;

   상기 제1N웰 상에 형성된 제2N웰과, 상기 제2N웰 상에 형성된 N형의 불순물 영역을 포함하는 캐소드; 및

   상기 제1N웰에 형성된 P형 불순물 영역을 포함하며, 상기 캐소드와 격리되며 상기 캐소드에 의해 둘러싸인 애노드

   를 포함하는 쇼트키 배리어 다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐소드와 상기 애노드는 그 평면 형상이 팔각형인 것을 특징으로 하는 쇼트키 배리어 다이오드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 캐소드는,

   상기 제2N웰과 상기 N형의 불순물 영역 사이에 형성된 N형 메탈 영영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 배리어 다이오드.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 애노드는,

   상기 제1N웰과 상기 P형의 불순물 영역 사이에 형성된 P형 메탈 영영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 배리어 다이오드.

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