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JP2002237605A - Semiconductor element - Google Patents

Semiconductor element

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Publication number
JP2002237605A
JP2002237605A JP2001031803A JP2001031803A JP2002237605A JP 2002237605 A JP2002237605 A JP 2002237605A JP 2001031803 A JP2001031803 A JP 2001031803A JP 2001031803 A JP2001031803 A JP 2001031803A JP 2002237605 A JP2002237605 A JP 2002237605A
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JP
Japan
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region
semiconductor
semiconductor region
type silicon
junction
Prior art date
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Application number
JP2001031803A
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Japanese (ja)
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JP3482959B2 (en
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Hiromi Hasegawa
博美 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D8/00Diodes
    • H10D8/60Schottky-barrier diodes 

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サージ耐量の高い半導体素子を提供する。 【解決手段】 N形シリコン層11上にN形シリコン
領域12を形成する。N形シリコン領域12の表面にP
形シリコン領域16を複数等間隔に形成する。さら
に、P形シリコン領域16の周囲に、P形のガード
リング領域17を形成する。このとき、N形シリコン領
域12の比抵抗、P形シリコン領域16及びガードリ
ング領域17の、間隔、拡散深さ等は、P形シリコン
領域16及びガードリング領域17が、逆方向電圧の印
加時に実質的に一体化した空乏層を形成し、かつ、降伏
電圧の印加時に、空乏層が、N形シリコン層11とN
形シリコン領域12との界面に達するよう構成する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a semiconductor element having a high surge withstand capability. SOLUTION: An N type silicon region 12 is formed on an N + type silicon layer 11. P on the surface of the N-type silicon region 12
A plurality of + type silicon regions 16 are formed at equal intervals. Further, around the P + form silicon region 16, to form a P + form of the guard ring region 17. At this time, the specific resistance of the N-type silicon region 12, the distance between the P + -type silicon region 16 and the guard ring region 17, the diffusion depth, and the like, are such that the P + -type silicon region 16 and the guard ring region 17 When the breakdown voltage is applied, a substantially integrated depletion layer is formed, and when the breakdown voltage is applied, the depletion layer is formed between the N + type silicon layer 11 and the N + type silicon layer 11.
It is configured to reach the interface with the silicon region 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、整流機能を有する
半導体素子、特に、ショットキ障壁の整流部とPN接合
の整流部とが隣接する半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a rectifying function, and more particularly to a semiconductor device in which a rectifying portion having a Schottky barrier and a rectifying portion having a PN junction are adjacent to each other.

【0002】[0002]

【従来の技術】整流器等に用いられる半導体素子、例え
ば、スイッチング素子には、高いスイッチング速度、順
方向及び逆方向特性が求められる。このような半導体整
流素子として、PN接合を用いるPN接合ダイオード及
びショットキ接合を用いるショットキダイオードが広く
使用されている。
2. Description of the Related Art A semiconductor device used for a rectifier or the like, for example, a switching device is required to have high switching speed and forward and reverse characteristics. As such a semiconductor rectifier, a PN junction diode using a PN junction and a Schottky diode using a Schottky junction are widely used.

【0003】PN接合ダイオードは、逆方向電圧印加時
の漏れ電流が少ない、耐圧が高い等、逆方向特性が高
い。しかし、PN接合ダイオードはスイッチング速度が
遅く、高速回路での使用には適さない。スイッチング速
度を向上させる手段として、金、白金等の重金属を拡散
させる方法があるが、スイッチング速度が向上する反
面、逆漏れ電流が増大し、また、順方向電圧降下が増大
する。
A PN junction diode has high reverse characteristics, such as low leakage current and high withstand voltage when a reverse voltage is applied. However, a PN junction diode has a low switching speed and is not suitable for use in a high-speed circuit. As a means for improving the switching speed, there is a method of diffusing a heavy metal such as gold or platinum. However, while the switching speed is improved, the reverse leakage current increases and the forward voltage drop increases.

【0004】ショットキダイオードはスイッチング速度
が速い等、スイッチング特性が高い。しかし、ショット
キダイオードは逆方向特性が低く、特に、高圧、大電流
の回路に用いる場合には問題がある。例えば、逆方向の
過電圧に対する耐性(サージ耐量)が低く、降伏電圧近
くの逆電圧が印加されるとショットキ障壁を超えて流れ
る漏れ電流が急増する。
[0004] Schottky diodes have high switching characteristics such as high switching speed. However, the Schottky diode has low reverse characteristics, and has a problem particularly when used in a high-voltage, large-current circuit. For example, the resistance to the overvoltage in the reverse direction (surge resistance) is low, and when a reverse voltage near the breakdown voltage is applied, the leakage current flowing over the Schottky barrier sharply increases.

【0005】上記したPN接合ダイオード及びショット
キダイオードの特性を併せ持つ半導体素子として、特公
昭59-35183号公報等に開示されている半導体素子が知ら
れている。上記公報に開示の半導体素子は、ショットキ
障壁の整流部とPN接合の整流部とを隣接して配置した
構成を有する。
As a semiconductor element having both the characteristics of the PN junction diode and the Schottky diode described above, there is known a semiconductor element disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-35183. The semiconductor device disclosed in the above publication has a configuration in which a rectifying portion of a Schottky barrier and a rectifying portion of a PN junction are arranged adjacent to each other.

【0006】上記半導体素子は、断面を見た場合に、シ
ョットキ障壁の整流部とPN接合の整流部とが、電極
(ショットキ金属)と半導体層の界面近傍に交互に隣接
して配置された構造を有する。上記構成によれば、順方
向動作時においては、ショットキ障壁を通して電流が流
れるため、ショットキダイオードと似た高いスイッチン
グ特性が得られる。また、逆方向動作時においては、シ
ョットキ接合領域はPN接合の形成する空乏層によって
埋められ、ショットキ接合領域からの漏れ電流を抑える
ことができ、従って、良好な逆方向電圧特性(サージ耐
量)が得られる。
The semiconductor device has a structure in which, when viewed in cross section, a rectifying portion of a Schottky barrier and a rectifying portion of a PN junction are alternately arranged adjacent to an interface between an electrode (Schottky metal) and a semiconductor layer. Having. According to the above configuration, at the time of forward operation, a current flows through the Schottky barrier, so that a high switching characteristic similar to that of a Schottky diode can be obtained. In the reverse operation, the Schottky junction region is filled with the depletion layer formed by the PN junction, and the leakage current from the Schottky junction region can be suppressed. Therefore, a good reverse voltage characteristic (surge resistance) can be obtained. can get.

【0007】しかし、上記半導体素子においては、逆方
向電圧が印加されたときに、ショットキ接合による整流
部分とPN接合による接合部分とが隣接して配置された
領域(以下、「整流複合領域」という)の周辺端部にお
いて漏れ電流が流れやすい。
However, in the above-described semiconductor device, when a reverse voltage is applied, a region where a rectifying portion formed by a Schottky junction and a junction portion formed by a PN junction are arranged adjacent to each other (hereinafter, referred to as a “rectifying composite region”). The leakage current is likely to flow at the peripheral edge of ()).

【0008】漏れ電流を阻止する手段として、整流複合
領域の外周に隣接してこれを包囲するように環状のガー
ドリング領域を形成する方法が知られている。ガードリ
ング領域は、PN接合領域として形成され、電極と接触
して設けられる。すなわち、整流複合領域の外周をPN
接合で終端し、この終端のPN接合を構成する拡散領域
の表面に絶縁膜と電極との境界部分を形成している。整
流複合領域を包囲するガードリング領域は、逆方向電圧
の印加時にガードリング領域の周囲に広がる空乏層によ
って周辺端部からの漏れ電流を効果的に阻止する。
As a means for preventing a leakage current, there is known a method of forming an annular guard ring region so as to be adjacent to and surround the outer periphery of a rectifying composite region. The guard ring region is formed as a PN junction region and provided in contact with the electrode. That is, the outer periphery of the rectification composite region is
The junction is terminated, and a boundary portion between the insulating film and the electrode is formed on the surface of the diffusion region constituting the PN junction at the termination. The guard ring region surrounding the rectifying composite region effectively prevents leakage current from the peripheral edge by a depletion layer extending around the guard ring region when a reverse voltage is applied.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように整
流複合領域の外周にガードリング領域を形成した半導体
素子は、逆方向の降伏電圧が印加されたときに、サージ
電流がガードリング領域に集中して流れてしまう。この
ように、従来のガードリング構造を備えた半導体整流素
子には、サージ耐量が低いという問題があった。
However, in the semiconductor device having the guard ring region formed on the outer periphery of the rectifying composite region, when a breakdown voltage in the opposite direction is applied, surge current concentrates on the guard ring region. And flow. As described above, the conventional semiconductor rectifier having the guard ring structure has a problem that the surge resistance is low.

【0010】上記事情を鑑みて、本発明は、信頼性の高
い半導体素子を提供することを目的とする。また、本発
明は、サージ耐量の高い半導体素子を提供することを目
的とする。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high surge withstand capability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体素子は、第1導電形の半導体基体
と、前記半導体基体の表面領域に形成され、前記半導体
基体とは不純物濃度の異なる第1導電形の第1半導体領
域と、前記第1半導体領域の表面領域に表面がほぼリン
グ状に露出するよう形成され、前記第1半導体領域とP
N接合を形成する第2導電形の第2半導体領域と、前記
第2半導体領域の内側の前記第1半導体領域の表面領域
に、その表面が島状に露出するよう形成され、前記第1
半導体領域とPN接合を形成する第2導電形の第3半導
体領域と、前記第2半導体領域の内側に露出した前記第
1半導体領域及び前記第3半導体領域の表面と、前記第
2半導体領域の表面の一部と、に接触するよう設けら
れ、前記第1半導体領域とショットキ接合を形成する金
属層と、を備えた半導体素子であって、前記第2半導体
領域及び前記第3半導体領域と、前記第1半導体領域
と、により形成されるPN接合は、逆方向電圧の印加時
に実質的に一体化した空乏層を形成し、前記空乏層は、
逆方向降伏電圧印加時に、前記半導体基体と前記第1半
導体領域との界面に達する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type and a surface region of the semiconductor substrate. A first semiconductor region of a different first conductivity type and a surface region of the first semiconductor region are formed so as to be exposed in a substantially ring shape to the surface region of the first semiconductor region.
A second semiconductor region of a second conductivity type forming an N-junction; and a surface region of the first semiconductor region inside the second semiconductor region, the surface of which is exposed in an island shape;
A third semiconductor region of a second conductivity type forming a PN junction with the semiconductor region; surfaces of the first semiconductor region and the third semiconductor region exposed inside the second semiconductor region; A semiconductor element provided so as to be in contact with a part of the surface and forming a Schottky junction with the first semiconductor region, wherein the second semiconductor region and the third semiconductor region; A PN junction formed by the first semiconductor region and the first semiconductor region forms a substantially integrated depletion layer when a reverse voltage is applied.
When a reverse breakdown voltage is applied, the voltage reaches the interface between the semiconductor substrate and the first semiconductor region.

【0012】上記構成において、例えば、前記第1半導
体領域の比抵抗は0.5Ωcm〜5Ωcmの範囲にあ
り、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の底部
から前記半導体基体と前記第1半導体領域との界面まで
距離は、例えば、1.5μm〜14.5μmの範囲にあ
る。
In the above structure, for example, the specific resistance of the first semiconductor region is in a range of 0.5 Ωcm to 5 Ωcm, and the semiconductor substrate and the first semiconductor region are arranged from the bottom of the second semiconductor region and the third semiconductor region. The distance to the interface with the region is, for example, in the range of 1.5 μm to 14.5 μm.

【0013】上記構成によれば、半導体素子に逆方向降
伏電圧が印加されたときに、サージ電流が前記第1半導
体領域と前記半導体基体との界面の比較的大きな断面を
通じて流れるため、サージ電流が第1半導体領域と金属
層との接触領域の周縁に形成された第2半導体領域に集
中して流れることを防ぐことができ、半導体素子の局所
破壊が防止される。このように、上記実施の形態によれ
ば、高いサージ耐量を有する、信頼性の高い半導体素子
が得られる。
According to the above configuration, when a reverse breakdown voltage is applied to the semiconductor element, the surge current flows through a relatively large cross section at the interface between the first semiconductor region and the semiconductor base. It is possible to prevent the flow from being concentrated on the second semiconductor region formed on the periphery of the contact region between the first semiconductor region and the metal layer, and to prevent local destruction of the semiconductor element. As described above, according to the above embodiment, a highly reliable semiconductor device having a high surge withstand capability can be obtained.

【0014】上記構成において、前記第3半導体領域
は、前記第2半導体領域と実質的に同一の深さで、又
は、前記第2半導体領域よりも深く形成されていてもよ
い。これにより、第3半導体領域の降伏電圧を第2半導
体領域の降伏電圧と等しく、又は、これよりも低くする
ことができ、従って、サージ電流が第2半導体領域に集
中して流れないようにすることができる。
In the above structure, the third semiconductor region may be formed at substantially the same depth as the second semiconductor region, or may be formed deeper than the second semiconductor region. This makes it possible to make the breakdown voltage of the third semiconductor region equal to or lower than the breakdown voltage of the second semiconductor region, so that the surge current does not concentrate on the second semiconductor region. be able to.

【0015】上記構成において、例えば、前記第3半導
体領域は複数形成され、前記複数の第3半導体領域は、
互いに等間隔に配置されている。また、例えば、前記複
数の第3半導体領域は、互いに0.5μm〜10μmの
間隔で形成されている。
In the above configuration, for example, a plurality of the third semiconductor regions are formed, and the plurality of the third semiconductor regions are
They are arranged at equal intervals from each other. Further, for example, the plurality of third semiconductor regions are formed at an interval of 0.5 μm to 10 μm from each other.

【0016】上記構成によれば、第1半導体領域内にシ
ョットキ接合及びPN接合を均一に形成することができ
るとともに、逆方向電圧の印加時には、複数の第3半導
体領域により連続して一体化した空乏層が形成される。
従って、半導体素子の高い整流特性(低順方向電圧降
下、低漏れ電流、高サージ耐量等)が得られる。
According to the above configuration, the Schottky junction and the PN junction can be formed uniformly in the first semiconductor region, and when the reverse voltage is applied, the plurality of third semiconductor regions are continuously integrated. A depletion layer is formed.
Therefore, high rectification characteristics (low forward voltage drop, low leakage current, high surge resistance, etc.) of the semiconductor element can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態にかかる半導
体素子について、以下図面を参照して説明する。図1
は、本実施の形態にかかる半導体素子の断面図を示し、
図2は、図1の半導体素子の平面図を示す。以下に示す
半導体素子は、ショットキ接合とPN接合とを備えたダ
イオードとして機能する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
Shows a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment,
FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor device of FIG. The semiconductor element described below functions as a diode having a Schottky junction and a PN junction.

【0018】図1に示すように、本実施の形態の半導体
素子1は、シリコン単結晶からなるシリコン基板10に
形成されたN形シリコン層11及びN形シリコン領域
12と、シリコン基板10の表裏面に設けられたアノー
ド電極13及びカソード電極14と、から構成される。
As shown in FIG. 1, a semiconductor device 1 according to the present embodiment has an N + type silicon layer 11 and an N type silicon region 12 formed on a silicon substrate 10 made of single crystal silicon. It comprises an anode electrode 13 and a cathode electrode 14 provided on the front and back surfaces.

【0019】N形シリコン層11は、シリコン基板1
0の一面に形成されている。N形シリコン層11の不
純物濃度は、例えば、1.5×1019cm−3程度で
ある。N形シリコン領域12は、N形シリコン層11
上にエピタキシャル成長により形成されている。N形シ
リコン領域12は、例えば、1.2×1016cm
程度(<100>面の場合)、或いは、9.2×10
15cm−3程度(<111>面の場合)の不純物濃度
を有する。また、その厚さL1は、2μm〜15μm程
度、例えば、2.1μm程度(<100>面)、或い
は、2.5μm(<111>面)程度である。このと
き、N形シリコン領域12の比抵抗は0.5Ωcm〜5
Ωcm程度である。
The N + type silicon layer 11 is formed on the silicon substrate 1
0 is formed on one surface. The impurity concentration of the N + type silicon layer 11 is, for example, about 1.5 × 10 19 cm −3 . The N-type silicon region 12 includes the N + -type silicon layer 11.
It is formed thereon by epitaxial growth. N-type silicon region 12 is, for example, 1.2 × 10 16 cm - 3
Degree (in case of <100> plane) or 9.2 × 10
It has an impurity concentration of about 15 cm −3 (in the case of the <111> plane). The thickness L1 is about 2 μm to 15 μm, for example, about 2.1 μm (<100> plane) or about 2.5 μm (<111> plane). At this time, the specific resistance of the N-type silicon region 12 is 0.5 Ωcm to 5 Ωcm.
It is about Ωcm.

【0020】N形シリコン領域12の表面には、P
シリコン領域16とP形のガードリング領域17とが
形成されている。
On the surface of the N-type silicon region 12, a P + -type silicon region 16 and a P + -type guard ring region 17 are formed.

【0021】P形シリコン領域16は、その表面を残
してN形シリコン領域12に包囲され、N形シリコン領
域12の表面領域に島状に複数等間隔に形成されてい
る。P 形シリコン領域16の不純物濃度は、例えば、
ピーク濃度4.0×1017cm−3程度かつ表面濃度
6.0×1016cm−3程度(<100>面)、或い
は、ピーク濃度1.2×1018cm−3程度かつ表面
濃度2.0×1016cm−3程度(<111>面)で
ある。また、P形シリコン領域16の拡散深さL2
は、例えば、0.5μm〜10μm程度であり、例え
ば、1.0μm程度(<100>面)、或いは、1.2
μm程度(<111>面)である。従って、P 形シリ
コン領域16の底部からN形シリコン層11とN形シ
リコン領域12との界面までの距離L3は、1.5μm
〜14.5μm程度である。
P+The silicon region 16 remains on its surface.
And surrounded by the N-type silicon region 12,
A plurality of islands are formed at equal intervals in the surface region of the region 12.
You. P +The impurity concentration of the silicon region 16 is, for example,
Peak concentration 4.0 × 1017cm-3Degree and surface concentration
6.0 × 1016cm-3Degree (<100> plane), or
Is the peak concentration of 1.2 × 1018cm-3Degree and surface
Concentration 2.0 × 1016cm-3Degree (<111> plane)
is there. Also, P+Depth L2 of the silicon region 16
Is, for example, about 0.5 μm to 10 μm.
For example, about 1.0 μm (<100> plane) or 1.2
μm (<111> plane). Therefore, P +Shape
N from the bottom of the+Silicon layer 11 and N-type silicon
The distance L3 to the interface with the recon region 12 is 1.5 μm
1414.5 μm.

【0022】ガードリング領域17は、図1に示す断面
を見た場合に、N形シリコン領域12の表面領域に、P
形シリコン領域16の両側に設けられている。ガード
リング領域17の不純物濃度は、例えば、4.5×10
18cm−3程度(<100>面)、或いは、6.5×
1018cm−3程度(<111>面)である。また、
ガードリング領域17の拡散深さL4は、例えば、0.
5μm〜10μm程度であり、例えば、1.2μm程度
(<100>面)、或いは、0.9μm程度(<111
>面)である。従って、ガードリング領域17の底部か
らN形シリコン層11とN形シリコン領域12との界
面までの距離L5は、1.5μm〜14.5μm程度で
ある。
When the cross section shown in FIG. 1 is viewed, the guard ring region 17
It is provided on both sides of the + type silicon region 16. The impurity concentration of the guard ring region 17 is, for example, 4.5 × 10
18 cm -3 (<100> surface) or 6.5 ×
It is about 10 18 cm −3 (<111> plane). Also,
The diffusion depth L4 of the guard ring region 17 is, for example, 0.
5 μm to 10 μm, for example, about 1.2 μm (<100> plane) or about 0.9 μm (<111
> Plane). Therefore, the distance L5 from the bottom of the guard ring region 17 to the interface between the N + type silicon layer 11 and the N type silicon region 12 is about 1.5 μm to 14.5 μm.

【0023】図2は、図1に示す半導体素子1の平面図
を示す。ここで、図2中では、理解を容易にするためア
ノード電極13及び絶縁膜15は図示せず、開口15a
の周を点線によって示す。
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device 1 shown in FIG. Here, the anode electrode 13 and the insulating film 15 are not shown in FIG.
Are indicated by dotted lines.

【0024】図2に示すように、本実施の形態におい
て、シリコン基板10の表面には、方形のP形シリコ
ン領域16が複数露出している。また、P形シリコン
領域16の周囲には、P形シリコン領域16を囲むよ
うに、リング状のガードリング領域17がシリコン基板
10の表面に露出している。このように、シリコン基板
10の表面は、P形シリコン領域16及びガードリン
グ領域17の間に、N形のシリコン領域12が網目状に
露出した構成を有する。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, a plurality of square P + -type silicon regions 16 are exposed on the surface of the silicon substrate 10. Around the P + form silicon region 16, so as to surround the P + form silicon region 16, a ring-shaped guard ring region 17 is exposed on the surface of the silicon substrate 10. Thus, the surface of the silicon substrate 10 has a configuration in which the N-type silicon region 12 is exposed in a mesh between the P + -type silicon region 16 and the guard ring region 17.

【0025】図1に戻り、シリコン基板10の上面に
は、絶縁膜15が配置されている。絶縁膜15は、シリ
コン酸化膜等から構成され、その中心に開口15aを備
える。また、図2に示すように上面から見た場合に、絶
縁膜15の開口15aは、複数のP形シリコン領域1
6を包囲し、かつ、ガードリング領域17に沿うよう構
成されている。すなわち、ガードリング領域17は、N
形シリコン領域12の開口15aに対応する領域の周縁
部に設けられ、アノード電極13と絶縁膜15とに接触
している。
Returning to FIG. 1, an insulating film 15 is disposed on the upper surface of the silicon substrate 10. The insulating film 15 is composed of a silicon oxide film or the like, and has an opening 15a at the center thereof. When viewed from above as shown in FIG. 2, the openings 15a of the insulating film 15 are formed by a plurality of P + -type silicon regions 1.
6 and along the guard ring region 17. That is, the guard ring region 17 is N
It is provided on the periphery of a region corresponding to the opening 15 a of the silicon region 12, and is in contact with the anode electrode 13 and the insulating film 15.

【0026】図1に戻り、絶縁膜15の上面には、アノ
ード電極13が形成されている。アノード電極13は、
シリコン基板10の開口15aを介してシリコン基板1
0と接触している。すなわち、アノード電極13は、開
口15aに沿って形成されたガードリング領域17の内
側の、島状に露出したN形シリコン領域12と接触して
いる。
Referring back to FIG. 1, an anode electrode 13 is formed on the upper surface of the insulating film 15. The anode electrode 13 is
Silicon substrate 1 through opening 15a of silicon substrate 10
It is in contact with 0. That is, the anode electrode 13 is in contact with the island-shaped exposed N-type silicon region 12 inside the guard ring region 17 formed along the opening 15a.

【0027】アノード電極13は、パラジウム等の金属
から構成され、ダイオードとしての半導体素子1のアノ
ード電極として機能する。開口15aにおいてN形シリ
コン領域12と接触するアノード電極13は、N形シリ
コン領域12とショットキ接合を形成する。これによ
り、アノード電極13とN形シリコン領域12との間に
はショットキ接合による整流部が形成され、半導体素子
1はショットキダイオードとしての機能を有する。
The anode electrode 13 is made of a metal such as palladium and functions as an anode electrode of the semiconductor element 1 as a diode. The anode electrode 13 in contact with the N-type silicon region 12 at the opening 15a forms a Schottky junction with the N-type silicon region 12. As a result, a rectifying portion by a Schottky junction is formed between the anode electrode 13 and the N-type silicon region 12, and the semiconductor element 1 has a function as a Schottky diode.

【0028】ガードリング領域17の内側に形成された
形シリコン領域16は、アノード電極13と低抵抗
性接触するとともに、N形シリコン領域12との間でP
N接合を形成する。これにより、P形シリコン領域1
6とN形シリコン領域12との間にはPN接合による整
流部が形成され、半導体素子1はPN接合ダイオードと
しての機能を有する。
The P + -type silicon region 16 formed inside the guard ring region 17 makes low resistance contact with the anode electrode 13 and has a P-type silicon region with the N-type silicon region 12.
An N junction is formed. Thereby, the P + type silicon region 1
A rectifying portion formed by a PN junction is formed between 6 and the N-type silicon region 12, and the semiconductor element 1 has a function as a PN junction diode.

【0029】従って、シリコン基板10のアノード側の
主面には、アノード電極13と、N形シリコン領域12
と、P形シリコン領域16と、によって形成されるシ
ョットキ接合とPN接合とが複合して構成された整流複
合領域が形成される。整流複合領域では、PN接合によ
る整流部分とショットキ接合による整流部分とが交互に
隣接した構成となっている。上記構成により、ショット
キダイオード及びPN接合ダイオードの特性、すなわ
ち、低い順方向電圧降下及び逆方向耐圧が得られる。
Accordingly, the anode electrode 13 and the N-type silicon region 12 are provided on the anode-side main surface of the silicon substrate 10.
And a P + -type silicon region 16 to form a rectifying composite region formed by combining a Schottky junction and a PN junction formed by the P + -type silicon region 16. In the rectification composite region, the rectification portion by the PN junction and the rectification portion by the Schottky junction are alternately adjacent to each other. With the above configuration, the characteristics of the Schottky diode and the PN junction diode, that is, low forward voltage drop and reverse breakdown voltage can be obtained.

【0030】ここで、ガードリング領域17はP形の
拡散領域から構成される。上記整流複合領域を包囲する
ガードリング領域17は、N形シリコン領域12とPN
接合を形成することで、逆電圧の印加時にアノード電極
13のショットキ接合面の周縁部を通る逆方向電流を阻
止し、半導体素子1の低漏れ電流、高サージ耐量等が得
られる。
Here, the guard ring region 17 is composed of a P + type diffusion region. The guard ring region 17 surrounding the rectifying composite region is formed with the N-type silicon region 12 and the PN region.
By forming the junction, a reverse current passing through the peripheral portion of the Schottky junction surface of the anode electrode 13 when a reverse voltage is applied is prevented, and a low leakage current and a high surge withstand capability of the semiconductor element 1 can be obtained.

【0031】ここで、P形シリコン領域16同士の間
隔L6、及び、P形シリコン領域16とガードリング
領域17との間隔L7は、0.5μm〜3μm程度、例
えば、0.7μm程度で形成される。このとき、半導体
素子1に逆方向電圧が印加された場合には、複数のP
形シリコン領域16及びP形のガードリング領域17
と、N形シリコン領域12との間のPN接合により形成
される空乏層は互いに連結し、いわゆる、ピンチオフ状
態となる。これにより、N形シリコン領域12とアノー
ド電極13との間に形成されるショットキ障壁にかかる
電界が低減される。これにより、逆方向電圧の印加時の
漏れ電流を低減することができる。
[0031] Here, the P + silicon region 16 spacing between L6, and the interval L7 between the P + silicon region 16 and the guard ring region 17 is about 0.5 to 3 m, for example, at about 0.7μm It is formed. At this time, when a reverse voltage is applied to the semiconductor element 1, a plurality of P +
Silicon region 16 and P + -type guard ring region 17
And the depletion layer formed by the PN junction between the N-type silicon region 12 and the N-type silicon region 12 are connected to each other, and are in a so-called pinch-off state. Thereby, the electric field applied to the Schottky barrier formed between the N-type silicon region 12 and the anode electrode 13 is reduced. This makes it possible to reduce the leakage current when the reverse voltage is applied.

【0032】また、N形シリコン領域12、P形シリ
コン領域16及びガードリング領域17の比抵抗、不純
物濃度、間隔等は上記数値構成を有し、特に、N形シリ
コン領域12の比抵抗が0.5Ωcm〜5Ωcm程度、
形シリコン領域16及びガードリング領域17の底
部からN形シリコン層11とN形シリコン領域12と
の界面までの距離L3、L5は、それぞれ1.5μm〜
14.5μm程度である。
The specific resistance, impurity concentration, spacing, etc. of the N-type silicon region 12, the P + -type silicon region 16 and the guard ring region 17 have the above-mentioned numerical configuration. 0.5Ωcm ~ 5Ωcm,
The distances L3 and L5 from the bottoms of the P + type silicon region 16 and the guard ring region 17 to the interface between the N + type silicon layer 11 and the N type silicon region 12 are each 1.5 μm or more.
It is about 14.5 μm.

【0033】上記構成において、逆方向降伏電圧の印加
時にPN接合により形成される一体化した空乏層18
は、図3に示すように、N形シリコン層11とN形シ
リコン領域12との界面にまで達し、いわゆるリーチス
ルー状態となる。ここで、本実施の形態の半導体素子1
においては、リーチスルー状態となる前にショットキ接
合部分の降伏は起こらない。従って、半導体素子1に逆
方向降伏電圧が印加されたときに、サージ電流がN
シリコン層11とN形シリコン領域12との間の比較的
大きな断面を通じて流れるため、サージ電流がガードリ
ング領域17に集中して流れることを防ぎ、半導体素子
1の局所破壊が防止される。
In the above structure, the integrated depletion layer 18 formed by the PN junction when the reverse breakdown voltage is applied
Reaches the interface between the N + -type silicon layer 11 and the N-type silicon region 12, as shown in FIG. 3, and enters a so-called reach-through state. Here, the semiconductor device 1 of the present embodiment
In this case, the Schottky junction does not yield before reaching the reach-through state. Therefore, when a reverse breakdown voltage is applied to the semiconductor element 1, a surge current flows through a relatively large cross section between the N + type silicon layer 11 and the N type silicon region 12, so that the surge current flows in the guard ring region. 17 is prevented from flowing intensively, and local destruction of the semiconductor element 1 is prevented.

【0034】シリコン基板10の下面にはカソード電極
14が設けられ、N形シリコン層11と低抵抗性接触
している。カソード電極14は、例えば、アルミニウム
から構成される。ここで、N形シリコン層11及びN
形シリコン領域12は、ダイオードのカソード領域とし
て機能する。
A cathode electrode 14 is provided on the lower surface of the silicon substrate 10 and is in low resistance contact with the N + type silicon layer 11. The cathode electrode 14 is made of, for example, aluminum. Here, the N + type silicon layer 11 and N
The silicon region 12 functions as a cathode region of the diode.

【0035】以上説明したように、上記実施の形態の半
導体素子1は、ショットキ接合及び隣接するPN接合を
有し、ショットキダイオード及びPN接合ダイオードの
両方の特性、すなわち、低い順方向電圧降下、低漏れ電
流、高サージ耐量等を有する。また、半導体素子1は、
逆方向電圧の印加時には、隣接するPN接合により形成
される空乏層が相互に一体化して連続し、ショットキ接
合部分からの漏れ電流を防ぐ構成となっている。
As described above, the semiconductor device 1 of the above embodiment has a Schottky junction and an adjacent PN junction, and has characteristics of both a Schottky diode and a PN junction diode, that is, low forward voltage drop, low Has leakage current, high surge resistance, etc. Also, the semiconductor element 1
When a reverse voltage is applied, a depletion layer formed by adjacent PN junctions is integrated and continuous with each other to prevent leakage current from a Schottky junction.

【0036】さらに、半導体素子1は、高い逆電圧の印
加時にP形シリコン領域16及びガードリング領域1
7とN形シリコン領域12とにより形成される空乏層が
一体化し、N形シリコン領域12とN形シリコン層1
1との界面に到達するよう構成されている。このため、
半導体素子1に高い逆電圧が印加されたときに、サージ
電流がN形シリコン層11とN形シリコン領域12と
の間の比較的大きな断面を通じてPN接合とショットキ
接合とを流れるため、サージ電流がガードリング領域1
7に集中して流れることを防ぎ、半導体素子1の局所破
壊が防止される。このように、上記実施の形態によれ
ば、高いサージ耐量を有する、信頼性の高い半導体整流
素子が得られる。
Further, the semiconductor element 1 has the P + type silicon region 16 and the guard ring region 1 when a high reverse voltage is applied.
7 and the N-type silicon region 12 are integrated, and the N + -type silicon region 12 and the N-type silicon layer 1 are integrated.
1 is reached. For this reason,
When a high reverse voltage is applied to the semiconductor element 1, a surge current flows through the PN junction and the Schottky junction through a relatively large cross section between the N + type silicon layer 11 and the N type silicon region 12. Is the guard ring area 1
7, and local destruction of the semiconductor element 1 is prevented. Thus, according to the above embodiment, a highly reliable semiconductor rectifier having a high surge withstand capability can be obtained.

【0037】本発明は、上記実施の形態に限られず、種
々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能
な上記実施の形態の変形態様について、説明する。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible. Hereinafter, modifications of the above-described embodiment applicable to the present invention will be described.

【0038】上記実施の形態では、N形シリコン領域1
2とショットキ接合を形成するアノード電極13は、パ
ラジウムから構成されるものとしたが、これに限らず、
クロム、チタン、モリブデン、タングステン、アルミニ
ウム等、ショットキ金属として機能するものであれば、
いかなる金属も可能である。
In the above embodiment, the N-type silicon region 1
The anode electrode 13 that forms a Schottky junction with the anode 2 is made of palladium, but is not limited thereto.
If it functions as a Schottky metal, such as chromium, titanium, molybdenum, tungsten, and aluminum,
Any metal is possible.

【0039】上記実施の形態では、P形シリコン領域
16をN形シリコン領域12に島状に点在させる構造と
した。しかし、図4に示すように、P形シリコン領域
16をN形シリコン領域12にストライプ状に形成した
構成も可能である。このとき、P形シリコン領域16
は、例えば、1.7μm程度とすればよい。また、P
形シリコン領域16をN形シリコン領域12に網目状に
形成した構成も可能である。さらにまた、P形シリコ
ン領域16の平面形状を、方形ではなく、円形、多角形
等としてもよい。
In the above embodiment, P+Silicon area
A structure in which 16 are scattered in an N-type silicon region 12 in an island shape;
did. However, as shown in FIG.+Silicon area
16 is formed in the N-type silicon region 12 in a stripe shape.
Configurations are also possible. At this time, P+Silicon region 16
May be, for example, about 1.7 μm. Also, P +
-Shaped silicon region 16 is meshed with N-type silicon region 12
A formed configuration is also possible. Furthermore, P+Shaped silico
The plane shape of the connection area 16 is not a square, but a circle or polygon.
And so on.

【0040】また、上記構成では、P形シリコン領域
16とガードリング領域17との間隔は同一としたが、
形シリコン領域16との間隔を狭める等してもよ
い。
In the above configuration, the distance between the P + type silicon region 16 and the guard ring region 17 is the same.
The distance between the P + -type silicon regions 16 and the like may be reduced.

【0041】また、N形シリコン領域12の厚さ及び不
純物濃度、P形シリコン領域16及びガードリング領
域17の拡散深さ及び不純物濃度、P形シリコン領域
16同士及びP形シリコン領域16とガードリング領
域17との間隔等は、上記実施の形態に示した数値に限
られない。従って、逆方向降伏電圧の印加時に、PN接
合の降伏前にPN接合により形成される空乏層がN形シ
リコン領域12とN形シリコン層11との界面に到達
(リーチスルー)する構成であれば、どのような数値構
成であってもよい。
Further, the thickness and impurity concentration of the N-type silicon region 12, the P + silicon regions 16 and the diffusion depth and the impurity concentration of the guard ring region 17, the P + silicon regions 16 and between the P + silicon region 16 The interval between the guard ring region 17 and the like is not limited to the numerical values shown in the above embodiment. Therefore, when a reverse breakdown voltage is applied, the depletion layer formed by the PN junction before the breakdown of the PN junction reaches the interface between the N-type silicon region 12 and the N + -type silicon layer 11 (reach-through). Any numerical configuration may be used.

【0042】上記実施の形態では、N形シリコン層1
1上にP形の拡散領域を形成する構成とした。しかし、
これに限らず、P形シリコン層上にN形の拡散領域を形
成する構成であってもよい。
In the above embodiment, the N + type silicon layer 1
1, a P-type diffusion region is formed. But,
However, the configuration is not limited to this, and an N-type diffusion region may be formed on the P-type silicon layer.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信頼性の高い半導体素子が提供される。
As described above, according to the present invention,
A highly reliable semiconductor element is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の平面
図である。
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;

【図3】降伏電圧印加時の半導体装置の断面である。FIG. 3 is a cross section of the semiconductor device when a breakdown voltage is applied.

【図4】本発明の他の実施の形態にかかる半導体装置の
平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体素子 10 シリコン基板 11 N形シリコン層 12 N形シリコン領域 13 アノード電極 14 カソード電極 15 絶縁膜 15a 開口 16 P形シリコン領域 17 ガードリング領域 18 空乏層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element 10 Silicon substrate 11 N + type silicon layer 12 N type silicon region 13 Anode electrode 14 Cathode electrode 15 Insulating film 15a Opening 16 P + type silicon region 17 Guard ring region 18 Depletion layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電形の半導体基体と、前記半導体基
体の表面領域に形成され、前記半導体基体とは不純物濃
度の異なる第1導電形の第1半導体領域と、前記第1半
導体領域の表面領域に表面がほぼリング状に露出するよ
う形成され、前記第1半導体領域とPN接合を形成する
第2導電形の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の
内側の前記第1半導体領域の表面領域に、その表面が島
状に露出するよう形成され、前記第1半導体領域とPN
接合を形成する第2導電形の第3半導体領域と、前記第
2半導体領域の内側に露出した前記第1半導体領域及び
前記第3半導体領域の表面と、前記第2半導体領域の表
面の一部と、に接触するよう設けられ、前記第1半導体
領域とショットキ接合を形成する金属層と、を備えた半
導体素子であって、 前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と、前記第
1半導体領域と、により形成されるPN接合は、逆方向
電圧の印加時に実質的に一体化した空乏層を形成し、前
記空乏層は、逆方向降伏電圧印加時に、前記半導体基体
と前記第1半導体領域との界面に達する、ことを特徴と
する半導体素子。
A semiconductor substrate of a first conductivity type, a first semiconductor region of a first conductivity type formed in a surface region of the semiconductor substrate and having an impurity concentration different from that of the semiconductor substrate; A second semiconductor region of a second conductivity type, the surface of which is formed to be substantially ring-shaped exposed on the surface region, and a PN junction with the first semiconductor region; and the first semiconductor region inside the second semiconductor region. Is formed on the surface region of the first semiconductor region so that the surface is exposed in an island shape.
A third semiconductor region of a second conductivity type forming a junction; surfaces of the first semiconductor region and the third semiconductor region exposed inside the second semiconductor region; and a part of a surface of the second semiconductor region And a metal layer provided to be in contact with the first semiconductor region and forming a Schottky junction with the first semiconductor region, wherein the second semiconductor region, the third semiconductor region, and the first semiconductor region are provided. And a PN junction formed by the first and second regions form a substantially integrated depletion layer when a reverse voltage is applied, and the depletion layer forms the semiconductor substrate and the first semiconductor region when a reverse breakdown voltage is applied. A semiconductor element reaching an interface with the semiconductor element.
【請求項2】前記第1半導体領域の比抵抗は0.5Ωc
m〜5Ωcmの範囲にあり、前記第2半導体領域及び前
記第3半導体領域の底部から前記半導体基体と前記第1
半導体領域との界面まで距離は、1.5μm〜14.5
μmの範囲にある、ことを特徴とする請求項1に記載の
半導体素子。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor region has a specific resistance of 0.5Ωc.
m to 5 Ωcm, and the semiconductor substrate and the first semiconductor region are located at the bottom of the second semiconductor region and the third semiconductor region.
The distance to the interface with the semiconductor region is 1.5 μm to 14.5.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is in a range of μm.
【請求項3】前記第3半導体領域は、前記第2半導体領
域と実質的に同一の深さで、又は、前記第2半導体領域
よりも深く形成されている、ことを特徴とする請求項1
又は2に記載の半導体素子。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor region is formed at substantially the same depth as the second semiconductor region or deeper than the second semiconductor region.
Or the semiconductor element according to 2.
【請求項4】前記第3半導体領域は複数形成され、前記
複数の第3半導体領域は、互いに等間隔に配置されてい
る、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に
記載の半導体素子。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of said third semiconductor regions are formed, and said plurality of third semiconductor regions are arranged at equal intervals from each other. Semiconductor element.
【請求項5】前記複数の第3半導体領域は、互いに0.
5μm〜10μmの間隔で形成されている、ことを特徴
とする請求項4に記載の半導体素子。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of third semiconductor regions are at a distance of 0.1 mm from each other.
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is formed at an interval of 5 μm to 10 μm.
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