JPH03276679A - ショットキーバリアダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はショットキーバリアダイオードに利用する。

本発明は特に高耐圧のショットキーバリアダイオードに
利用する。

〔概要〕

本発明は、半導体層と、この半導体層上に設けられたシ
ョットキー電極とを備えたショットキーダイオードにお
いて、 半導体層中の不純物濃度を、ショットキー電極の周辺部
分はその中心部よりも低くすることにより、 耐圧を向上させたものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来のショットキーバリアダイオードの一例を
示す模式的断面図で、プレーナ構造を示す。

例えば、シリコンからなるｎ″一基板１の主面上に１層
２が形成され、このｎ層２上の所定の位置に例えばモリ
ブデンからなるショットキー電極３が形成され、さらに
ｎ゛基板１の底面に例えばアルミニウムからなるオーミ
ック電極４が形成される。

そして、ショットキー電極３とオーミック電極４間に、
ショットキー電極３を（＋）側とした正電圧を印加する
ことによりショットキー電流からなる正方向電流が流れ
、ショットキー電極３を（−）側とした負電圧ＶＲを印
加すると電流は流れずリーク電流だけが流れるようにな
る。

この負電圧Ｖ、を印加したときのショットキー接合の様
子を第５図に示す。印加される負電圧ＶＩｌの大きさに
応じた空乏層５が形成され、この空乏層５で耐圧を保っ
ている。

一般に、このようなダイオードの耐圧（ブレークダウン
電圧）ＶＢは、接合の表面部分においては、表面電荷に
基づく電界集中により、空乏層５の幅が内部よりも小と
なり、ブレークダウン（主としてアバランシェブレーク
ダウン）を起こす。

いわゆる表面ブレークダウンによることが知られている
。

かかるダイオードの耐圧を向上させるたｔ１前記の表面
ブレークダウンを防止することがいろいろ行われている
。

第６図はその一例として、ガードリング構造を示したも
のである。このガードリング構造では、ショットキー電
極３の端部に近づけてｐウェル６を形成したものである
。印加負電圧の大きさを大きくしてゆくと空乏層がｐウ
ェル６に達しパンチスルーを起こし、改めてｐウェル６
から空乏層が伸びて行き、結果として耐圧が改善される
。

さらに、ショットキー電極の端部に接して酸化膜を形成
し、この酸化膜上にまでショットキー電極を延在させた
、フィールドプレート構造がある。

これは表面電荷の影響を中和させて耐圧の向上を図るも
のである。

参考文献、馬場；ｒＰ−ｎ接合高耐圧化の技術動向」サ
ンケン技報、Ｖｏｌ　１４、Ｎｏ、１１９８２゜〔発明
が解決しようとする課題〕 前述したダイオードの耐圧向上対策にはそれぞれ次のよ
うな問題点がある。

（１）プレーナー構造は、製造が最も簡単で望ましい構
造であるけれども、ショットキー電極の端部における電
界集中は防ぎようがない。

〔２）ガードリング構造では、なお前記ｐウェル部分に
おける電界集中が問題となる。

（３）　　フィールドプレート構造では、酸化膜と基板
の界面に表面リーク電流が発生するほか、静電容量が大
となり高周波動作で問題となる。

さらに、ガードリング構造およびフィールド構造では製
造工程が複雑になる問題点がある。

本発明の目的は、前記の問題点を解消することにより、
簡単な構造でより耐圧を向上できるショットキーバリア
ダイオードを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一導電型の半導体層と、この半導体層上に設
けられたショットキー電極とを備えたショットキーバリ
アダイオードにおいて、前記半導体層は、前記ショット
キー電極の周辺部分の不純物濃度がその中心部分の不純
物濃度よりも低く設定された不純物濃度分布を有するこ
とを特徴とする。

また、本発明は、前記ショットキーバリア電極下にない
前記半導体層上の前記ショットキー電極の端部部分に反
対導電型の高不純物濃度領域を設けることが好ましい。

〔作用〕

半導体層の不純物濃度が、ショットキー電極の周辺部は
中心部よりも低濃度に設定されているので、ショットキ
ー電極の周辺部における空乏層の幅は中心部よりも大き
くなる。

従って、たとえ、表面電荷により接合表面で電界集中が
発生して空乏層の幅が小さくなっても、内部における空
乏層の幅よりもなお大きく保つことができ、表面ブレー
クダウンを防止し耐圧を向上することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第一実施例を示す模式的断面図である
。

本実施例は、例えばシリコンからなる不純物濃度Ｉ　Ｘ
１０１９ｃｍ−”のｎ゛基板１と、このｎ゛基板１の主
面上に形成された不純物濃度Ｉ　ＸＩＱ１５ｃｍ−３の
４層２ａｓおよび不純物濃度１．５　ｘｌＯ”ｃｍ−３
のｎ層２ｂと、ｎ−層２ｂ上に端部分がかかるように１
層２ａ上に形成された例えばタングステンからなるショ
ットキー電極３と、ｎ゛基板１の底面に形成された例え
ばアルミニウムからなるオーミック電極４とを備えてい
る。

本発明の特徴は、第１図において、不純物濃度が１層２
ａより小さいｎ−層２ｂをショットキー電極３の周辺部
分に形成したことにある。

次に、本実−実施例の逆バイアス時の動作について説明
する。

第２図は第１図の第一実施例において、ショットキー電
極３に負電圧Ｖ、を印加したときの接合の様子を示す説
明図である。本実−実施例においては、空乏層５ａは、
ｎ−層２ｂの不純物濃度が１層２ａより小さいため、ｎ
″層２ｂにおいては１層２ａよりもその幅が大きく形成
される。これにより、表面部分において表面電荷による
電界集中のだｔ１空乏層５ａの幅が小さくなるようにま
るめられるけれども、なおその表面近傍における空乏層
５ａの幅は内部における幅よりも大きくなっている。従
って、内部より先に表面においてブレークダウンを起こ
すことはなくなり、耐圧ｖＢは本来の接合条件で定まる
値まで向上させることができる。

次に、本実−実施例の製造方法について簡単に説明する
。

初めに、不純物濃度Ｉ　Ｘ１０１９ｃｍ−’のｎ形シリ
コン基板をｎ゛基板１として、その上に不純物濃度Ｉ　
ＸＩＯ”Ｃｍ−３の厚さ数μｍ（７）ｎ形シリコン層を
エビキシャル成長させる。次に、写真食刻法により選択
的に例えばリンイオンを注入し不純物濃度１×１０Ｉ５
１０ｌ５の１層２ａを形成する。次に、端部がｎ−層２
ｂにわずかにかかるようにｎ層２ａ上に例えばモリブデ
ンを蒸着してショットキー電極３を形成し、リード線を
取り出し、最後にｎ゛基板１の底面に例えばアルミニウ
ムを蒸着してオーミック電極４を形成し、リード線を取
り出す。

以上説明したように、本実施例のショットキーバリアダ
イオードは、通常の選択拡散法による１層２ａの形成工
程が付加されるだけで、簡単に製造することができる。

第３図は本発明の第二実施例を示す模式的断面図である
。

本第二実施例は、第１図の第一実施例を、第６図に示し
た従来例のガードリング構造にしたものである。すなわ
ち、ｎ−層２ｂ上のショットキー電極３の端部の近傍に
高不純物濃度のｐウェル６を形成したものである。この
場合、ｐウェル６は第６図の従来例よりも空乏層の広が
りが大きいため、ショットキー電極３の端部からの距離
を離して形成される。

本第二実施例では、ｐウェル６とショットキー電極３の
端部との距離を大きくとることができるため、パンチス
ルー電圧が高くなり、ガードリングの効果を高めること
ができ、第一実施例で示した効果と相まって一層の耐圧
の向上を図ることができる。

なお、以上説明した実施例においては、半導体層の不純
物濃度分布を、１層２ａとｎ−層２ｂの二つの領域に分
けた場合について説明したが、この領域の区分は、必ず
しも階段状である必要はなく、ショットキー電極の中心
部より周辺部に向かって不純物濃度が順次小さくなる傾
斜状であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、ショットキー電極が形
成される半導体層中の不純物濃度を、ショットキー電極
の周辺部分はその中心部分よりも低くすることにより、
ショットキー電極の周辺部における空乏層の幅を内部よ
りも大きくでき、簡単な構造でもって、表面電荷による
電界集中を緩和するとともに順方向特性を低下させずに
逆耐圧特性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す模式的断面図。 第２図はその逆バイアス時の接合の様子を示す説明図。 第３図は本発明の第二実施例を示す模式的断面図。 第４図は一従来例を示す模式的断面図。 第５図はその逆バイアス時の接合の様子を示す説明図。 第６図は他の従来例を示す模式的断面図。 １−ｎ＋基板、２．２ａ−ｎ層、２ｂ−ｎ−層、３・・
・ショットキー電極、４・・・オーミック電極、５．５
ａ・・・空乏層、６・・・ｐウェル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一導電型の半導体層と、 この半導体層上に設けられたショットキー電極と を備えたショットキーバリアダイオードにおいて、 前記半導体層は、前記ショットキー電極の周辺部分の不
   純物濃度がその中心部分の不純物濃度よりも低く設定さ
   れた不純物濃度分布を有することを特徴とするショット
   キーバリアダイオード。 ２、前記ショットキーバリア電極下にない前記半導体層
   上の前記ショットキー電極の端部部分に反対導電型の高
   不純物濃度領域を設けた請求項１記載のショットキーバ
   リアダイオード。