JP6425659B2 - ショットキーダイオード及びショットキーダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、半導体デバイスに関し、より詳細には、ショットキー界面に沿って接合バリア要素の間に中央インプラントを使用することに関する。
[背景技術]
ショットキーダイオードは金属−半導体接合を利用しており、金属−半導体接合は、ショットキーバリアを提供し、金属層とドープ済半導体層との間に形成される。N型半導体層を有するショットキーダイオードの場合、金属層がアノードとして働き、N型半導体層がカソードとして働く。一般に、ショットキーダイオードは、順バイアス方向に電流を容易に通し、逆バイアス方向に電流を阻止することによって従来のp−nダイオードのように働く。金属−半導体接合において提供されるショットキーバリアは、p−nダイオードに勝る2つの特有の利点を提供する。第1に、ショットキーバリアは、低いバリア高さに関連付けられ、低いバリア高さは、低い順方向電圧降下に相関する。したがって、デバイスをターンオンして、電流が順バイアス方向に流れることを可能にするために、より低い順方向電圧が必要とされる。第2に、ショットキーバリアは、一般に、同等のp−nダイオードに比べてキャパシタンスが少ない。より低いキャパシタンスは、p−nダイオードに比べて高いスイッチング速度をもたらす。更に、ショットキーダイオードは、多数キャリアデバイスであり、スイッチング損失をもたらす少数キャリア挙動を示さない。
[概要]
本開示は、ドリフト層及びショットキー層を有するショットキーダイオードに関する。ドリフト層は、第1の導電型のドーピング材料によって主にドープされ、活性領域と関連付けられる第1の表面を有する。ショットキー層は、ショットキー接合を形成するために第1の表面の活性領域上方に設けられる。複数の接合バリア要素は、ショットキー接合の下方でドリフト層に形成され、複数の中央インプラントも、ショットキー接合の下方でドリフト層に形成される。ある実施形態では、少なくとも1つの中央インプラントは、接合バリア要素のそれぞれの隣接する対の間に設けられる。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の幾つかの態様を示し、本説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。
以下で述べる実施形態は、当業者が本開示を実施することを可能にするための必要な情報を示し、開示を実施するベストモードを示す。添付の図面に照らして以下の説明を読むと、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書で具体的に述べられないこれらの概念の応用を認識するであろう。これらの概念及び応用が、本開示及び添付の請求項の範囲内に包含されることが理解されるべきである。
Claims (25)
- ショットキーダイオードであって、
第1の導電型のドーピング材料によって主にドープされ、かつ、活性領域と関連付けられる第1の表面を有する、ドリフト層と、
ショットキー接合を形成するための前記第1の表面の前記活性領域上方のショットキー層と、
前記ショットキー接合の下方で前記ドリフト層に形成される複数の接合バリア要素と、
前記複数の接合バリア要素の深さよりも浅い深さにて、前記ショットキー接合の下方で前記ドリフト層に形成される複数の中央インプラントと、
前記ドリフト層の上部分にあるバッファ領域であって、該バッファ領域は、前記ドリフト層の残りの下側部分より高い濃度にて前記第1の導電型のドーピング材料でドープされ、前記複数の中央インプラント及び前記複数の接合バリア要素が前記バッファ領域内に存在する、バッファ領域と、
前記バッファ領域内に配置される凹状ウェルであって、少なくとも1つのガードリングを有し、前記複数の接合バリア要素の深さよりも浅い深さでバッファ領域内を延びる、凹状ウェルと
を備える、ショットキーダイオード。 - 前記複数の中央インプラントのうち少なくとも1つは、前記複数の接合バリア要素の隣接する対の間に、かつ、該隣接する対から離間して設けられる、請求項1に記載のショットキーダイオード。
- 前記複数の中央インプラントのそれぞれは、前記複数の接合バリア要素のそれぞれの深さの1/2以下である深さを有する、請求項1又は2に記載のショットキーダイオード。
- 前記複数の接合バリア要素のそれぞれは、前記複数の中央インプラントのそれぞれより少なくとも4倍深い、請求項1〜3のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記複数の接合バリア要素のそれぞれ及び前記複数の中央インプラントのそれぞれは、第2の導電型のドーピング材料によって同じドーピング濃度でドープされる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記複数の接合バリア要素のそれぞれ及び前記複数の中央インプラントのそれぞれは、少なくとも1×1018cm−3の濃度でドープされる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ドリフト層の前記第1の表面は、前記活性領域に複数の接合バリア要素凹部を備え、それにより、前記複数の接合バリア要素のうち少なくとも特定の接合バリア要素は、前記複数の接合バリア要素凹部のうち対応する接合バリア要素凹部の周りで前記ドリフト層内へと延在するドープ領域であり、前記ドープ領域は、前記第1の導電型と逆である第2の導電型のドーピング材料でドープされる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記複数の接合バリア要素が前記バッファ領域内に存在する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー接合は、0.9電子ボルト未満のバリア高さを有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層はタンタルを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ドリフト層は炭化ケイ素を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層は実質的にタンタルからなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層は、チタン、クロム、ポリシリコン、及びアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ドリフト層は、薄化された薄化基板上方に形成され、カソードコンタクトは、前記薄化基板の底表面上方に形成される、請求項1〜13のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記活性領域は、エッジターミネーション領域によって実質的に包囲され、前記エッジターミネーション領域は、前記ドリフト層内に形成されたエッジターミネーション構造を備える、請求項1〜14のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記エッジターミネーション領域用の前記ドリフト層の部分は、前記活性領域の前記第1の表面に対して凹状をなす、請求項15に記載のショットキーダイオード。
- 前記ドリフト層の前記第1の表面は、前記活性領域に複数の接合バリア要素凹部を備え、それにより、前記複数の接合バリア要素のうち少なくとも特定の接合バリア要素は、前記複数の接合バリア要素凹部のうち対応する接合バリア要素凹部の周りで前記ドリフト層内へ延在するドープ領域であり、前記ドープ領域は、前記第1の導電型と逆である第2の導電型のドーピング材料でドープされる、請求項1〜16のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- ショットキーダイオードであって、
第1の導電型のドーピング材料によって主にドープされ、かつ、活性領域と関連付けられる第1の表面を有する、ドリフト層と、
ショットキー接合を形成するために前記第1の表面の前記活性領域の上方に設けられたショットキー層と、
前記ショットキー接合の下方で前記ドリフト層に形成される複数の接合バリア要素と、
前記複数の接合バリア要素の深さよりも浅い深さにて、前記ショットキー接合の下方で前記ドリフト層に形成される複数の中央インプラントであって、
前記複数の中央インプラントのうち少なくとも1つは、前記複数の接合バリア要素の隣接する対の間に、かつ、該隣接する対から離間して設けられ、
前記ドリフト層の前記第1の表面は、前記活性領域内に複数の接合バリア要素凹部を備え、それにより、前記複数の接合バリア要素のうち少なくとも特定の接合バリア要素は、前記複数の接合バリア要素凹部のうち対応する接合バリア要素凹部の周りで前記ドリフト層内へと延在するドープ領域であり、前記ドープ領域は、前記第1の導電型と逆である第2の導電型のドーピング材料でドープされる、複数の中央インプラントと、
前記ドリフト層の上部分にあるバッファ領域であって、該バッファ領域は、前記ドリフト層の残りの下側部分より高い濃度にて前記第1の導電型のドーピング材料でドープされ、前記複数の中央インプラント及び前記複数の接合バリア要素が前記バッファ領域内に存在する、バッファ領域と、
前記バッファ領域内に配置される凹状ウェルであって、少なくとも1つのガードリングを有し、前記複数の接合バリア要素の深さよりも浅い深さでバッファ領域内を延びる、凹状ウェルと
を備えるショットキーダイオード。 - 前記ショットキー接合は、0.9電子ボルト未満のバリア高さを有する、請求項18に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層はタンタルを含む、請求項18又は19に記載のショットキーダイオード。
- 前記ドリフト層は炭化ケイ素を含む、請求項18〜20のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層は実質的にタンタルからなる、請求項18〜21のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 前記ショットキー層は、チタン、クロム、ポリシリコン、及びアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1つを含む、請求項18〜19のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 漏洩電流密度は、約125℃を超える温度では約0.005アンペア/cm2未満である、請求項18〜23のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
- 漏洩電流密度は、約150℃を超える温度では約0.005アンペア/cm2未満である、請求項18〜24のいずれか一項に記載のショットキーダイオード。
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