KR100620967B1 - 누설전류 발생이 감소된 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

누설전류 발생이 감소된 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

누설전류 발생이 감소된 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법이 제공된다. 본 쇼트키 다이오드는, n형 반도체, n형 반도체 상부의 일 영역에 형성되는 애노드, 및 n형 반도체 상부의 다른 영역에 형성되며 애노드의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 형성되는 캐소드를 포함한다. 본 쇼트키 다이오드는 애노드와 캐소드에 모서리가 형성될 여지가 없어, 누설전류 발생이 극소화 되게 되어 보다 우수한 성능으로 동작하게 된다.
쇼트키 다이오드, 애노드, 캐소드, 누설전류

Description

누설전류 발생이 감소된 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법{Schottky diode with low leakage current and fabrication method thereof}
도 1은 쇼트키 다이오드의 개념설명에 제공되는 도면,
도 2는 종래의 쇼트키 다이오드의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 쇼트키 다이오드의 평면도, 그리고,
도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 일 실시예에 따른, 쇼트키 다이오드의 제조방법의 설명에 제공되는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
130 : n-well 140 : N+영역
150 : P+영역 170 : 애노드
180 : 캐소드 210 : 애노드 전극
220 : 캐소드 전극
본 발명은 쇼트키 다이오드(Schottky Diode) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 누설전류(Leakage Current) 발생이 감소된 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
쇼트키 다이오드는 금속과 반도체의 접촉면에서 생기는 정류작용을 이용한 다이오드로서, 고주파에서 우수한 특성을 보인다. 따라서, 쇼트키 다이오드는 무선인증(Radio Frequency IDentification : RFID) 시스템과 같은 고주파에서 동작하는 시스템에 많이 적용되고 있다.
도 1은 쇼트키 다이오드의 개념설명에 제공되는 도면이다. 도 1을 참조하면, 쇼트키 다이오드는 애노드/애노드전극(10), 캐소드/캐소드전극(20), 및 n형 반도체(30)가 접촉되어 구현됨을 알 수 있다.
애노드/애노드전극(10)과 n형 반도체(30)는 쇼트키접촉(Schottky Contact)되어, 그 사이에는 쇼트키 장벽이 존재하기 때문에, 애노드/애노드전극(10)에서 n형 반도체(30) 쪽으로 전류흐름이 가능하다. 한편, 캐소드/캐소드전극(20)과 n형 반도체(30)는 옴접촉(Ohomic Contact)되어 있다.
또한, 도 1에서는 쇼트키 다이오드에 순방향전압이 인가된 경우에, 표기된 화살표방향으로 전류(I)가 흐름을 나타내었다.
도 2에는 실제의 쇼트키 다이오드의 평면도이다. 도 2를 참조하면, 쇼트키 다이오드는 p형 기판(70)에 마련된 n-well(60)에 애노드/애노드전극(40)과 캐소드/캐소드전극(50)이 도시된 바와 같은 패턴으로 형성되어 있는 구조로 구현되었음을 알 수 있다.
한편, 애노드/애노드전극(40)과 캐소드/캐소드전극(50)에는 많은 모서리(edge)들이 형성되어 있음을 알 수 있으며, 그들 중 몇 개를 "○" 로 표기하였다.
이와 같은 모서리들로 인해 누설전류가 발생되게 되는데, 누설전류는 쇼트키 다이오드의 성능을 열화시키는 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 이를 해결하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 모서리들이 형성되지 않도록 하여 누설전류 발생이 감소되도록 하는 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 쇼트키 다이오드는, n형 반도체; 상기 n형 반도체 상부의 일 영역에 형성되는 애노드; 및 상기 n형 반도체 상부의 다른 영역에 형성되며, 상기 애노드의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 형성되는 캐소드;를 포함한다.
그리고, 상기 애노드의 패턴은 타원형이고, 상기 캐소드의 패턴은 타원링형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 애노드의 외곽과 상기 캐소드의 내곽은, 닮은꼴인 것인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 애노드의 외곽곡률과 상기 캐소드의 내곽곡률은 동일할 수 있다.
또한, 본 쇼트키 다이오드는, 상기 애노드 및 상기 캐소드의 상부에 형성되는 절연체; 상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에 형성되고, 상기 애노드에 연결되 는 애노드 전극; 및 상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에 형성되고, 상기 캐소드에 연결되는 캐소드 전극;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른, 쇼트키 다이오드의 제조방법은, n형 반도체 상부의 일 영역에 애노드를 형성하는 단계; 및 상기 n형 반도체 상부의 다른 영역에, 상기 애노드의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 캐소드를 형성하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 애노드의 패턴은 타원형이고, 상기 캐소드의 패턴은 타원링형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 애노드의 외곽과 상기 캐소드의 내곽은, 닮은꼴인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 애노드의 외곽곡률과 상기 캐소드의 내곽곡률은 동일할 수 있다.
또한, 쇼트키 다이오드의 제조방법은, 상기 애노드 및 상기 캐소드의 상부에 절연체를 형성하는 단계; 상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에, 상기 애노드와 연결되는 애노드 전극을 형성하는 단계; 및 상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에, 상기 캐소드와 연결되는 캐소드 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼트키 다이오드의 평면도이고, 도 4j는 본 쇼트키 다이오드의 단면도이다. 도 4j는 도 3에 도시된 쇼트키 다이오드를 일 점쇄선(A-A')에 따라 절단한 단면도에 해당한다.
도 3과 도 4j를 참조하면, 본 쇼트키 다이오드는 p형 기판(110), 절연체(120), n-well(130), N+영역(140), P+영역(150), 제1 절연층(160), 애노드(170), 캐소드(180), 제2 절연층(190), 애노드 전극(210), 및 캐소드 전극(220)을 구비한다.
n-well(130)은 p형 기판(110)에 마련된 절연체(120) 내부의 영역에 형성되는 n-형 반도체이다.
애노드(170)와 캐소드(180)는 n-well(130)의 상부에 위치하는 제1 절연층(160)에 형성된다. 애노드(170)는 타원형 패턴으로 형성된다. 그리고, 캐소드(180)는 애노드(170) 주위에 타원링형 패턴으로 형성된다. 즉, 캐소드(180)는 애노드(170)의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 형성되는 것이다.
본 쇼트키 다이오드는 캐소드(180)가 애노드(170)의 주위를 둘러싸는 구조이고, 이들이 각각 타원링형, 타원형 패턴으로 형성되었기 때문에, 애노드(170)와 캐소드(180)에는 모서리가 형성될 여지가 없다. 이에 따라, 본 쇼트키 다이오드에서는 누설전류 발생이 극소화 되게 된다.
한편, 원은 타원의 일종이라는 점을 고려한다면, 애노드(170)는 원형 패턴으로, 캐소드(180)는 애노드(170) 주위에 링형 패턴으로, 형성할 수도 있다.
그리고, 애노드(170)의 외곽과 캐소드(180)의 내곽은, 서로 닮은꼴로 구현하는 것이 바람직하다. 즉, 애노드(170)의 외곽곡률과 캐소드(180)의 내곽곡률은 동일하도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 애노드(170)와 캐소드(180) 간의 간격이 일정하게 유지되도록 하기 위함이다.
N+영역(140)(도 3에서는 미도시)은 캐소드(180) 하부의 n-well(130)에 형성된다. 이때, N+영역(140)은 캐소드(180)와 동일한 패턴으로 형성된다. N+영역(140)은 캐소드(180)와 n-well(130)의 옴접촉(Ohomic Contact)을 위해 형성되는 것이다.
P+영역(150)(도 3에서는 미도시)은 애노드(170) 하부의 n-well(130)에 형성된다. 이때, P+영역(150)은 애노드(170)의 외곽을 둘러싸는 타원링형 패턴으로 형성된다. P+영역(150)은 애노드(170)로 누설전류가 흐르지 않도록 하기 위해 형성되는 것이다. 이에, P+영역(150)은 가드-링(Guard-Ring)이라고도 불린다.
애노드 전극(210)과 캐소드 전극(220)(도 3에서는 미도시)은 애노드(170)와 캐소드(180)의 상부에 마련된 제2 절연층(190) 및 제2 절연층(190)의 상부에 형성된다. 애노드 전극(210)은 애노드(170) 상부의 일부 영역에 형성되어 애노드(170)와 전기적으로 연결되고, 캐소드 전극(220)은 캐소드(180) 상부의 일부 영역에 형성되어 캐소드(180)와 전기적으로 연결된다.
애노드 전극(210)과 캐소드 전극(220)이 제2 절연층(190) 및 제2 절연층(190)의 상부에 형성되도록 한 이유는, 애노드 전극(210)이 캐소드(180)와 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위함이다. 이는, 애노드(170)가 캐소드(180)에 의해 둘러싸여 있음에 기인한다. 제2 절연층(190)이 존재하지 않는다면 애노드 전극(210)이 캐소드(180)와 접촉되어, 양자가 전기적으로 연결되게 되는 사태가 발생할 것이다.
이하에서는, 본 쇼트키 다이오드의 제조방법에 대해, 도 4a 내지 도 4j를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 일 실시예에 따른, 쇼트키 다이오드의 제조방법의 설명에 제공되는 단면도이다. 도 4a 내지 도 4j는 도 3에 도시된 쇼트키 다이오드를 일점쇄선(A-A')에 따라 절단한 단면도에 해당한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, p형 기판(110)에 절연체(120)를 형성하여, n-well(130)이 형성될 영역을 마련한다. 여기서, 도 3에 도시된 바에 따르면, 형성되는 절연체(120)의 패턴은 직사각형임을 알 수 있다. 그러나, 절연체(120)는 이와 다른 형상의 패턴으로 형성하여도 무방하다. 즉, 절연체(120)의 패턴은 문제되지 않는다. 절연체(120)를 형성하는 이유는, 후에 형성될 n-well(130)이 외부 전기소자들과 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위함이다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 형성된 절연체(120) 내부의 p형 기판(110)에 n-well(130)을 형성한다.
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, n-well(130)의 소정 영역에 N+영역(140)을 형성한다. N+영역(140)의 위치는 후에 형성될 캐소드(180) 하부에 해당한다. 그리고, N+영역(140)은 후에 형성될 캐소드(180)와 동일한 패턴으로 형성한다.
부연하면, 캐소드(180)의 패턴은 애노드(170)의 주위를 둘러싸는 타원링형 패턴이다. 즉, 캐소드(180)의 패턴은 애노드(170)의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴이다. 그리고, 애노드(170)의 외곽과 캐소드(180)의 내곽은, 서로 닮은꼴로 구현하는 것이 바람직하다. 즉, 애노드(170)의 외곽곡률과 캐소드(180)의 내곽곡률은 동일하도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 애노드(170)와 캐소 드(180) 간의 간격이 일정하게 유지되도록 하기 위함이다.
다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, n-well(130)의 소정 영역에 P+영역(150)을 형성한다. P+영역(150)의 위치는 후에 형성될 애노드(170) 하부에 해당한다. 그리고, P+영역(150)은 후에 형성될 타원형 패턴의 애노드(170) 외곽을 둘러싸는 타원링형 패턴으로 형성한다.
이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, p형 기판(110), 절연체(120), n-well(130), N+영역(140), 및 P+영역(150)의 상부에 제1 절연층(160)을 형성한다.
다음, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(160)의 소정 영역을 식각하여, 애노드(170)와 캐소드(180)가 형성될 영역을 형성한다. 구체적으로, N+영역(140)의 상부를 식각하고, P+영역(150) 일부와 P+영역(150) 패턴 내의 n-well(130)의 상부를 식각한다.
이후, 도 4g에 도시된 바와 같이, 애노드(170)와 캐소드(180)를 형성한다. 지금까지 수행된 제조공정에 따르면, 애노드(170)는 타원형 패턴으로 형성되며, 캐소드(180)는 애노드(170) 주위에 타원링형 패턴으로 형성되게 된다.
다음, 도 4h에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(160), 애노드(170), 및 캐소드(180)의 상부에 제2 절연층(190)을 형성한다.
이후, 도 4i에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(190)의 소정 영역을 식각하여, 애노드 전극(210)과 캐소드 전극(220)이 형성될 영역을 마련한다. 구체적으로, 애노드(170) 상부의 일 영역과 캐소드(180) 상부의 일영역을 식각한다.
이후, 도 4j에 도시된 바와 같이, 애노드 전극(210)과 캐소드 전극(220)을 형성한다.
이에 의해, 본 쇼트키 다이오드가 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 쇼트키 다이오드는 캐소드가 애노드의 주위를 둘러싸는 구조로 구현되고, 애노드와 캐소드는 각각 타원형, 타원링형 패턴으로 형성되기 때문에, 애노드와 캐소드에 모서리가 형성될 여지가 없게 된다. 이에 따라, 본 쇼트키 다이오드에서는 누설전류 발생이 극소화 되게 되어, 보다 우수한 성능으로 동작하게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. n형 반도체;
    상기 n형 반도체 상부의 제1 영역에 형성되는 애노드; 및
    상기 n형 반도체 상부의 제2 영역에 형성되며, 상기 애노드의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 형성되는 캐소드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드의 패턴은 타원형이고,
    상기 캐소드의 패턴은 타원링형인 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드의 외곽과 상기 캐소드의 내곽은, 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 애노드의 외곽곡률과 상기 캐소드의 내곽곡률은 동일한 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드의 상부에 형성되는 절연체;
    상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에 형성되고, 상기 애노드에 연결되는 애노드 전극; 및
    상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에 형성되고, 상기 캐소드에 연결되는 캐소드 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드.
  6. n형 반도체 상부의 제1 영역에 애노드를 형성하는 단계; 및
    상기 n형 반도체 상부의 제2 영역에, 상기 애노드의 외곽을 소정 거리만큼 이격하여 둘러싸는 패턴으로 캐소드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 애노드의 패턴은 타원형이고,
    상기 캐소드의 패턴은 타원링형인 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 애노드의 외곽과 상기 캐소드의 내곽은, 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 애노드의 외곽곡률과 상기 캐소드의 내곽곡률은 동일한 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드의 상부에 절연체를 형성하는 단계;
    상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에, 상기 애노드와 연결되는 애노드 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 절연체 및 상기 절연체의 상부에, 상기 캐소드와 연결되는 캐소드 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트키 다이오드의 제조방법.
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