JP3620344B2 - ショットキバリアダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エピタキシャル層の表面に逆導電型のガードリング層を備えたショットキバリアダイオード(以下、「SBD」という。)に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のようにSBDは、金属と半導体との接触によって生じる電位障壁を利用したダイオードであり、PN接合のダイオードに比べて順方向電圧が低いという利点がある反面、一般に耐圧が低く、逆方向特性が悪いという欠点がある。
【0003】
この欠点を解決する手段として、従来からガードリング層を設けた構造のSBDが用いられている。図3に示すように、N+ 型のシリコン基板1上に形成したN− 型のエピタキシャル層2の表面に環状の熱酸化膜5を形成し、この熱酸化膜6で囲まれた開口部9にエピタキシャル層2の表面と接してショットキメタルとなる金属層7を形成し、ショットキ接合面3を形成している。
【0004】
ショットキ接合面3の周縁は電界集中が起こりやすく、耐圧が低下するなど逆方向特性が劣化する原因となる。このため、ショットキ接合面3の周囲に金属層7と接してP型のガードリング層4を環状に形成し、逆バイアス時にガードリング層4とエピタキシャル層2とのPN接合から発生する空乏層8の広がりにより、耐圧の低下を防いでいる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯機器等の消費電力削減のため、SBDの順方向電圧をさらに低くすることが要求されている。SBDの順方向電圧は、エピタキシャル層の厚さを薄くすることで低くできるが、エピタキシャル層の厚さを薄くすると空乏層の広がる範囲が狭くなり、耐圧が低下するという問題がある。すなわち、従来のSBDにおいては、エピタキシャル層の厚みが、例えば4.0〜6.0μm程度、ガードリング層の厚みが、例えば1.5μm程度であったのに対し、エピタキシャル層の厚みを、例えば3.0μm程度と薄くした場合、順方向電圧は低くできるが、ガードリング層から半導体基板までの距離が短くなるため、空乏層の広がる範囲が狭くなり、耐圧が低下してしまう。
【0006】
本発明は上記問題点を解決するものであり、エピタキシャル層の厚さを薄くしても、耐圧が低下することのないSBDを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係るSBDは、第1導電型の半導体基板上に形成したエピタキシャル層の表面から第2導電型のガードリング層を環状に形成し、エピタキシャル層及びガードリング層と接する金属層を形成したショットキバリアダイオードであって、ガードリング層の厚みを0.2〜0.5μmの範囲としたものである。この本発明によればガードリング層の厚みを0.5μm以下と薄く形成することにより、空乏層が広がることのできる範囲が広くなり、耐圧を高くすることができる。ガードリング層の厚みを0.2μm以上としたのは、これ以下の厚みとなると金属層を形成する際に形成されるシリサイドにより、ガードリング層が破壊されるのを防ぐためである。また、エピタキシャル層の厚みは2.0〜3.0μm程度であることが好ましい。このようにエピタキシャル層の厚みを従来より薄く形成することにより順方向電圧を低くしつつ、耐圧の低下を防ぐことができる。
【0008】
また、本発明によるSBDの製造方法は、第1導電型の半導体基板上に形成したエピタキシャル層の表面から第2導電型のガードリング層を環状に形成し、エピタキシャル層及びガードリング層と接する金属層を形成するショットキバリアダイオードの製造方法であって、エピタキシャル層の表面にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜上から第2導電型の不純物を環状に導入してガードリング層を形成するものである。この本発明によれば、ポリシリコン膜上から不純物を導入するため、0.2〜0.5μm程度といった薄いガードリング層を形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0010】
図1は本実施形態に係るSBDの断面図である。N+ 型のシリコン基板1上に形成したN− 型のエピタキシャル層2の表面には熱酸化膜5が環状に形成されている。この熱酸化膜5で囲まれた開口部9にはエピタキシャル層2の表面からP型のガードリング層4が環状に形成されている。ガードリング層4表面の一部はポリシリコン膜6で覆われ、ガードリング層4の外周縁を保護している。ガードリング層4で囲まれたエピタキシャル層2及びガードリング層4の一部と接してショットキメタルとなる金属層7が形成され、ショットキ接合面3を形成している。ショットキメタルには、例えばTi、Mo、及びCrから選ばれる金属材料が用いられている。従来のSBDではエピタキシャル層2の厚さは、例えば4.0〜6.0μm程度であったが、本発明によるSBDはエピタキシャル層2の厚さを2.0〜3.0μm程度と薄くしたため、シリーズ抵抗を下げることで順方向電圧を低くすることができる。また、従来のSBDではガードリング層4の厚さは、例えば1.5μm程度であったが、本発明によるSBDはガードリング層4の厚さを0.2〜0.5μm程度と薄く形成したため、エピタキシャル層2を薄く形成しても逆バイアス時に空乏層8が広がることができる範囲が狭くなることがなく、耐圧の低下を防ぐことができる。なお、ガードリング層4の厚さが0.2μm以下となると、この上に金属層を形成する際に形成されるシリサイドによりガードリング層4が破壊されてしまう。
【0011】
以下、図2を用いて本実施形態に係るSBDの製造方法について説明する。図2(a)に示すように、比抵抗が3〜5mΩ程度で厚さ400μm程度のシリコン基板1上に、比抵抗が1〜2Ωcm程度で厚さ2.0〜3.0μm程度のエピタキシャル層2を成長させ、エピタキシャル層2上に開口部9を有する熱酸化膜5を形成する。
【0012】
次いで、図2(b)に示すように、開口部9を含む熱酸化膜5上にポリシリコン膜6を形成し、ポリシリコン膜6上から開口部9にP型の不純物を蒸着する。そして約1000℃の温度で30分間程度ドライブ拡散してガードリング層4を形成する。この際、ポリシリコン膜6上から不純物を蒸着、拡散するため、0.2〜0.5μm程度といった薄いガードリング層4を形成することができる。
【0013】
次に、図2(c)に示すように、ガードリング層4の表面中央より内側に形成された熱酸化膜5及びポリシリコン膜6をエッチングにより取り除き、エピタキシャル層2及びガードリング層4を露出させる。
【0014】
この後、図2(d)に示すように、エピタキシャル層2及びガードリング層4の一部と接してショットキメタルとなる金属層7を形成し、ショットキ接合面3を形成する。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポリシリコン膜上から不純物を導入してガードリング層を形成するため、0.5μm以下といった極めて薄いガードリング層を形成することができる。このため、逆バイアス時に空乏層が広がることができる範囲を広くすることができ、耐圧を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るSBDの断面図
【図2】本発明の実施形態に係るSBDの製造工程図
【図3】従来のSBDの断面図
【符号の説明】
1 シリコン基板
2 エピタキシャル層
3 ショットキ接合面
4 ガードリング層
5 熱酸化膜
6 ポリシリコン膜
7 金属層
8 空乏層
9 開口部
Claims (1)
- 第1導電型の半導体基板上に形成したエピタキシャル層の表面から第2導電型のガードリング層を環状に形成し、前記エピタキシャル層及び前記ガードリング層と接する金属層を形成するショットキバリアダイオードの製造方法であって、前記エピタキシャル層の表面にポリシリコン膜を形成し、前記ポリシリコン膜上から第2導電型の不純物を導入することで前記ガードリング層の厚さを0.2〜0.5μmに形成することを特徴とするショットキバリアダイオードの製造方法。
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JP14287799A JP3620344B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 |
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JP14287799A JP3620344B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 |
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-
1999
- 1999-05-24 JP JP14287799A patent/JP3620344B2/ja not_active Expired - Fee Related
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