JPH0465876A - Schottky barrier semiconductor device - Google Patents
Schottky barrier semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体基板の第一導電型の層の表面に接触し
てショットキー・バリヤを形成する金属層を備え、その
金属層の縁部直下を含む半導体基板の表面部の領域に環
状の第二導電型のガードリング部が設けられるショット
キー・バリヤ・ダイオード等のショットキー・バリヤ半
導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention comprises a metal layer that forms a Schottky barrier by contacting the surface of a layer of a first conductivity type of a semiconductor substrate, and the edge of the metal layer The present invention relates to a Schottky barrier semiconductor device, such as a Schottky barrier diode, in which a ring-shaped guard ring part of a second conductivity type is provided in a region of the surface part of a semiconductor substrate including directly below the part.
シＭ ”／トキー・バリヤ・ダイオードは、すぐれた高
速スイッチング特性、低順方向損失等の利点があり、ス
イッチング電源等の高周波整流回路に広く使用されてい
る。しかし、ショットキー・バリヤ金属層周辺での耐圧
が基板のそれに比べ低下する現象があり、この特性を向
上し、安定化させる方法としてガードリング部を形成す
る構造が知られている。これは、ガードリング部のｐｎ
接合のショットキー・バリヤ部の周辺耐圧を担い、周辺
での耐圧を向上させるためである。第２図はそのような
ガードリング部を有するショットキー・バリヤ・ダイオ
ードの断面構造を示す０図において、ｎ層ｌとｎ゛層２
らなる半導体基板の１層１の表面の酸化膜３に覆われな
い領域にＣｒなどのバリヤ金属層４が接触し、その表面
にＮｉ層およびＡｕ層などからなる電極５が設けられて
いる。ｐ型のガードリング部６は、ショットキー金属層
４の１層１との接触部周辺部の直下を含む領域に形成さ
れている。Schottky barrier diodes have advantages such as excellent high-speed switching characteristics and low forward loss, and are widely used in high-frequency rectifier circuits such as switching power supplies. There is a phenomenon in which the breakdown voltage of the substrate is lower than that of the substrate, and a structure in which a guard ring is formed is known as a method to improve and stabilize this characteristic.
This is to take charge of the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier portion of the junction and improve the peripheral breakdown voltage. Figure 2 shows the cross-sectional structure of a Schottky barrier diode with such a guard ring part.
A barrier metal layer 4 such as Cr is in contact with a region not covered by the oxide film 3 on the surface of one layer 1 of a semiconductor substrate, and an electrode 5 made of a Ni layer, an Au layer, etc. is provided on the surface. The p-type guard ring portion 6 is formed in a region including immediately below the periphery of the contact portion of the Schottky metal layer 4 with the first layer 1 .
第２図のような構造のショットキー・バリヤ・ダイオー
ドのガードリング部の耐圧を決める因子としては、ショ
ットキー・バリヤを形成する０層１の不純物濃度、それ
にガードリング部のｐｎ接合での不純物濃度傾斜、さら
にｎ゛層２ガードリング部６の間に形成されるｐｎ接合
でのベース幅ｄ、の３点が主なものであり、それぞれ耐
圧が確保できる値に設定する必要がある。The factors that determine the breakdown voltage of the guard ring part of a Schottky barrier diode with the structure shown in Figure 2 are the impurity concentration of the 0 layer 1 forming the Schottky barrier, and the impurity concentration at the pn junction of the guard ring part. There are three main points: the concentration gradient, and the base width d of the pn junction formed between the n' layer 2 guard ring part 6, and each needs to be set to a value that can ensure the withstand voltage.
ベース幅ｄ１の確保においては、ｐｎ接合での拡散深さ
と合わせ１層１全体の厚さｄオを設定する必要がある。In order to secure the base width d1, it is necessary to set the thickness d of the entire layer 1 together with the diffusion depth at the pn junction.
安定したｐｎ接合の特性を得るためには、拡散深さを深
くした場合に耐圧を得ることができるベース幅ｄ１を確
保する必要があり、これにより１層１全体の厚さｄ２が
ショットキー・バリヤ接合に必要な最少の厚さより大き
くなることがある。このｎ層の厚さｄ２の増加は、ショ
ットキー・バリヤ接合での順方向電圧降下を増加させ、
ショットキー・バリヤ・ダイオードの特徴である低順方
向損失に逆行する結果となる。In order to obtain stable p-n junction characteristics, it is necessary to secure a base width d1 that allows a breakdown voltage to be obtained when the diffusion depth is increased. The minimum thickness required for barrier bonding may be exceeded. This increase in the thickness d2 of the n-layer increases the forward voltage drop at the Schottky barrier junction,
This goes against the low forward loss characteristic of Schottky barrier diodes.
本発明の目的は、ガードリング部の下のベース幅を確保
して、耐圧を所要の値にすると共にショットキー・バリ
ヤ接合部での順方向電圧降下の上昇を防止したショット
キー・バリヤ半導体装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a Schottky barrier semiconductor device that secures the base width under the guard ring part, makes the withstand voltage a required value, and prevents an increase in forward voltage drop at the Schottky barrier junction. Our goal is to provide the following.
（！ｌ！ｆｆを解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明は、半導体基板の第
一導電型の層の表面に接触してショットキー・バリヤを
形成する金属層を備え、その金属層接触面の縁部を含む
半導体基板の表面部の領域に環状の第二導電型のガード
リング部が設けられるショットキー・バリヤ半導体装置
において、半導体基板のショットキー・バリヤを形成す
る金属層の接触面がその周囲のガードリング部の表面よ
り低い位置にあるものとする。(Means for solving !l!ff) In order to achieve the above object, the present invention includes a metal layer that contacts the surface of the first conductivity type layer of the semiconductor substrate to form a Schottky barrier. , forming a Schottky barrier of a semiconductor substrate in a Schottky barrier semiconductor device in which an annular second conductivity type guard ring portion is provided in a region of the surface of the semiconductor substrate including the edge of the metal layer contact surface; It is assumed that the contact surface of the metal layer is located at a lower position than the surface of the surrounding guard ring portion.
ショットキー・バリヤ金属層の接触面を一段低くするこ
とにより、ガードリング部の下のベース幅を確保しても
ショットキー・バリヤ接合を形成する第一導電型の層の
厚さが増加することが避けられ、順方向電圧降下の上昇
が抑制される。By lowering the contact surface of the Schottky barrier metal layer, the thickness of the first conductivity type layer that forms the Schottky barrier junction increases even though the base width under the guard ring is maintained. is avoided, and the increase in forward voltage drop is suppressed.
以下、第２図と共通の部分に同一の符号を付した各図を
引用して本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings in which parts common to those in FIG. 2 are given the same reference numerals.
第１図に示す一実施例では、ショットキー・バリヤ金属
層４の接触する０層１の面がその周囲の領域より低くさ
れている。ガードリング部の９層６はこの段差の双方に
またがっている。このショットキー・バリヤ・ダイオー
ドを作製するには、高不純物濃度のｎ０シリコン基板２
にエピタキシャル成長法によって不純物濃度５Ｘ１０Ｉ
Ｓ／ｃｄで厚さ６−の０層１を積層し、この０層１の表
面がら選択的にアクセプタ不純物イオンを打込み、熱処
理によりアクセフリ不純物のドーピングされた深さ３ｎ
のガードリング部６を形成する。さらに表面に形成され
た酸化１！ＩＩ３に窓明けし、その後露出したシリコン
面をぶつ酸、硝酸、酢酸の混合液を使用して、９層６の
拡散深さに達しない深さまでエツチングする０例えば、
残されたｎ層ｌの厚さｄ２が４．５−になるようにエツ
チングする。このエツチングの後、Ｃｒなどのショット
キー・バリヤ金属層４を蒸着し、さろに、容器への組入
れに対応するため電極５を形成する。このショットキー
・バリヤ・ダイオードのガードリング部６の下にはリー
チスルーするまでの耐圧６０Ｖに対して必要な３ｎのｄ
ｌの寸法が確保されているのに対し、ｄ２の厚さは６ｉ
ｎａから４．５−に減少するため、第３図に線３１で示
す本実施例のショットキー・バリヤ・ダイオードの順方
向特性は、線３２に示す第２図の構造をもつショットキ
ー・バリヤ・ダイオードの；ａ方向特性に比して改善さ
れ、順方向電圧降下の低減が認められる。In one embodiment shown in FIG. 1, the surface of layer 1 that Schottky barrier metal layer 4 contacts is lower than its surrounding area. The nine layers 6 of the guard ring portion span both of these steps. To fabricate this Schottky barrier diode, an n0 silicon substrate 2 with a high impurity concentration is used.
The impurity concentration is 5×10I by epitaxial growth method.
A 0 layer 1 with a thickness of 6−1 is laminated by S/cd, acceptor impurity ions are selectively implanted into the surface of this 0 layer 1, and a depth of 3 nm is doped with acceptor impurities by heat treatment.
A guard ring portion 6 is formed. Furthermore, oxidation 1 formed on the surface! A window is opened in II3, and then the exposed silicon surface is etched using a mixture of hydrogen chloride, nitric acid, and acetic acid to a depth that does not reach the diffusion depth of layer 6. For example,
Etching is performed so that the remaining n-layer l has a thickness d2 of 4.5-. After this etching, a Schottky barrier metal layer 4, such as Cr, is deposited, as well as electrodes 5 to accommodate incorporation into the container. Below the guard ring part 6 of this Schottky barrier diode, there is a d of 3n required for a withstand voltage of 60V until reaching through.
While the dimension of l is secured, the thickness of d2 is 6i.
Since the forward characteristic of the Schottky barrier diode of this embodiment shown by line 31 in FIG.・The a-direction characteristics of the diode are improved, and the forward voltage drop is reduced.
第４図に示す実施例では、第１図の場合と同し工程で作
成されるが、エツチング深さをガードリング部６の深さ
より深くした点が異なっている。The embodiment shown in FIG. 4 is manufactured by the same process as the case shown in FIG. 1, except that the etching depth is made deeper than the depth of the guard ring portion 6.
従って、ｄ２はさらに小さくなる。定格電流に対する順
方向電圧降下は、ｄ２が１１減少すると、０．０４Ｖ低
下するので、さらに順方向電圧降下の低いショットキー
・バリヤ・ダイオードが得られる。Therefore, d2 becomes even smaller. Since the forward voltage drop with respect to the rated current decreases by 0.04 V when d2 decreases by 11, a Schottky barrier diode with an even lower forward voltage drop is obtained.
この場合は、ショットキー・バリヤ金属層４の接触面形
成のためのエツチングの際、９層６と０層１のエツチン
グ速度が異なるため、９層６の底部において段差が生ず
るので、バリヤ金属層４のステップカバレージの問題が
起きる。従ってバリヤ金属層４の形成には十分注意する
必要がある。In this case, during etching to form the contact surface of the Schottky barrier metal layer 4, the etching speed of the 9th layer 6 and the 0th layer 1 is different, so a step is created at the bottom of the 9th layer 6. Step 4 step coverage problem arises. Therefore, sufficient care must be taken in forming the barrier metal layer 4.
また、以上の実施例における基板表面の段差に接する部
分を拡大してみると、第５図に示すように、酸化膜３の
縁部の下のＳｉ面は酸化膜側に入り込んでいる。これは
、酸化膜３の窓明は後のエツチング時に、エツチング液
がこの境界７に浸入するためである。このため、図に示
すようにバリヤ金属層４および電極５に切れ目が生じ、
金属層４゜電極５あるいは酸化膜３の剥離が起こる原因
となる。Further, when the part of the substrate surface in contact with the step in the above embodiment is enlarged, as shown in FIG. 5, the Si surface under the edge of the oxide film 3 is intruded into the oxide film side. This is because the etching solution enters into the boundary 7 during etching after the oxide film 3 is exposed. Therefore, as shown in the figure, cuts occur in the barrier metal layer 4 and the electrode 5,
This causes peeling of the metal layer 4° electrode 5 or oxide film 3.
第６図はこれに対応したさらに別の実施例を示し、酸化
膜３の窓明は後、その縁部のショットキー・バリヤ接合
部側を有機レジストでマスクしてエツチングする。これ
により、酸化膜３と９層６の界面にエツチング液が浸入
することがなく、第５図の空隙７の生ずるステップカバ
レージの問題のないバリヤ金属層４を形成することがで
きる。FIG. 6 shows yet another embodiment corresponding to this, in which the oxide film 3 is later etched by masking its edge on the Schottky barrier junction side with an organic resist. This prevents the etching solution from penetrating into the interface between the oxide film 3 and the 9-layer 6, making it possible to form the barrier metal layer 4 without the problem of step coverage caused by the voids 7 shown in FIG.
本発明によれば、ガードリング部の層深さおよびその下
のベース幅を確保してガードリング部の耐圧を必要な値
にすると共に、ショットキー・バリヤ接合部を薄くする
ことにより、順方向電圧降下の上昇を防ぎ、低順方向損
失の特徴を維持した高耐圧のショットキー・バリヤ・ダ
イオードなどのショットキー・バリヤ半導体装１を得る
ことができた。According to the present invention, by ensuring the layer depth of the guard ring part and the base width below it to make the withstand voltage of the guard ring part a necessary value, and by making the Schottky barrier joint part thin, It was possible to obtain a Schottky barrier semiconductor device 1, such as a high voltage Schottky barrier diode, which prevented an increase in voltage drop and maintained the characteristics of low forward loss.
第１図は本発明の一実施例のショットキー・バリヤ・ダ
イオードの断面図、第２図は従来のショットキー・バリ
ヤ・ダイオードの断面図、第３図は第１図、第２図に示
したショットキー・バリヤ・ダイオードの順方向特性図
、第４図は本発明の別の実施例のショットキー・バリヤ
・ダイオードの断面図、第５図は本発明の実施例におけ
るステップカバレージの問題を示す拡大部分断面図、第
６図は本発明のさらに別の実施例のショットキー・バリ
ヤ・ダイオードの断面図である。
１：ｎ層、２：ｎ゛基板３：酸化膜、４ニジヨツトキー
・バリヤ金属層、６：ガードリング部。FIG. 1 is a cross-sectional view of a Schottky barrier diode according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional Schottky barrier diode, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a Schottky barrier diode according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the step coverage problem in the embodiment of the present invention. The enlarged partial cross-sectional view shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of a Schottky barrier diode according to yet another embodiment of the present invention. 1: n layer, 2: n'substrate 3: oxide film, 4 nitrogen key/barrier metal layer, 6: guard ring part.
Claims (1)
ットキー・バリヤを形成する金属層を備え、その金属層
接触面の縁部を含む半導体基板の表面部の領域に環状の
第二導電型のガードリング部が設けられるものにおいて
、半導体基板のショットキー・バリヤを形成する金属層
の接触面がその周囲のガードリング部の表面より低い位
置にあることを特徴とするショットキー・バリヤ半導体
装置。1) A metal layer that contacts the surface of a layer of the first conductivity type of a semiconductor substrate to form a Schottky barrier, and an annular groove in a region of the surface of the semiconductor substrate including the edge of the metal layer contact surface. In the device provided with a two-conductivity type guard ring portion, the Schottky barrier is characterized in that the contact surface of the metal layer forming the Schottky barrier of the semiconductor substrate is located at a lower level than the surface of the surrounding guard ring portion. Barrier semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17890790A JPH0465876A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Schottky barrier semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17890790A JPH0465876A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Schottky barrier semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465876A true JPH0465876A (en) | 1992-03-02 |
Family
ID=16056767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17890790A Pending JPH0465876A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Schottky barrier semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465876A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010073273A (en) * | 2000-01-13 | 2001-08-01 | 김덕중 | a schottky barrier diode and a method manufacturing the same |
| WO2014061724A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 日産自動車株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP17890790A patent/JPH0465876A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010073273A (en) * | 2000-01-13 | 2001-08-01 | 김덕중 | a schottky barrier diode and a method manufacturing the same |
| WO2014061724A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 日産自動車株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| JPWO2014061724A1 (en) * | 2012-10-19 | 2016-09-05 | 日産自動車株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9876070B2 (en) | 2012-10-19 | 2018-01-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing same |
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