JP2004014662A - Semiconductor device having Schottky barrier - Google Patents
Semiconductor device having Schottky barrier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004014662A JP2004014662A JP2002163852A JP2002163852A JP2004014662A JP 2004014662 A JP2004014662 A JP 2004014662A JP 2002163852 A JP2002163852 A JP 2002163852A JP 2002163852 A JP2002163852 A JP 2002163852A JP 2004014662 A JP2004014662 A JP 2004014662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor region
- type semiconductor
- substrate
- region
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/60—Schottky-barrier diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/102—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H10D62/103—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
- H10D62/105—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H10D62/106—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】ショットキバリアダイオードの高耐圧化を、順方向電圧降下の増大及び逆回復時間の増大を抑制して達成することが困難であった。
【解決手段】N型半導体領域14とカソード側N+型半導体領域15とを有する半導体基板10を用意する。基板10におけるショットキバリア電極として機能する第1の電極11の形成予定領域に、複数の内側P+型半導体領域16を形成し、これ等を囲む部分にガードリングとして機能する外側P+型半導体領域17を形成する。複数の内側P+型半導体領域16の相互間にアノード側N+型半導体領域18を配置する。第1の電極11を内側P+型半導体領域16にオーミック接触させ、アノード側N+型半導体領域18にショットキバリア接触させる。外側P+型半導体領域17には第2の電極12を接触させない。
【選択図】 図2It is difficult to achieve a high breakdown voltage of a Schottky barrier diode while suppressing an increase in a forward voltage drop and an increase in a reverse recovery time.
A semiconductor substrate having an N type semiconductor region and a cathode side N + type semiconductor region is prepared. A plurality of inner P + -type semiconductor regions 16 are formed in a region of the substrate 10 where the first electrode 11 functioning as a Schottky barrier electrode is to be formed, and an outer P + -type semiconductor region functioning as a guard ring is formed in a portion surrounding these regions. 17 is formed. An anode-side N + -type semiconductor region 18 is arranged between the plurality of inner P + -type semiconductor regions 16. The first electrode 11 is brought into ohmic contact with the inner P + -type semiconductor region 16 and is brought into Schottky barrier contact with the anode-side N + -type semiconductor region 18. The second electrode 12 is not brought into contact with the outer P + type semiconductor region 17.
[Selection] Fig. 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショットキバリアダイオ−ド等のショットキバリアを有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のショットキバリアダイオードは、図1に示すように、N+型半導体領域1と、その一方の主面に形成されたN型半導体領域2と、N型半導体領域2内に形成されたP型半導体領域から成るガードリング領域3とを有している。
半導体基板の一方の主面には絶縁膜4が形成されており、N型半導体領域2の上面は絶縁膜4の中央側に設けられた開口から露出している。絶縁膜4の開口内に形成されたアノード電極5はN型半導体領域2の一方の主面に接触し、その界面にショットキ障壁を形成する。また、半導体基板の他方の主面にはカソード電極6が形成されており、N+型半導体領域1の他方の主面に低抵抗接触(オーミック接触)している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ガードリング領域3を有さない典型的なショットキバリアダイオードは、PN接合を用いた高速リカバリーダイオード等に比較して順方向電圧降下が低く、また、多数キャリアデバイスであるため逆回復時間trrを極めて小さくできるという利点を有する。この反面、ショットキバリアダイオードは、PN接合ダイオードに比較して高耐圧化が難しく、また、絶縁膜とアノード電極との界面での電界集中により、逆方向電流が増大しやすいという欠点を有する。
このため、図1に示すように、絶縁膜4とアノード電極5との境界を含むようにガードリング領域3を形成し、ショットキバリアの周辺耐圧の向上、逆方向電流の抑制を図っている。
しかし、このようなガードリング領域3を形成したショットキバリアダイオードでは、ガードリング領域3から延びる空乏層がN+型半導体領域1に到達することで耐圧が決定される。即ち、空乏層の広がりがN+型半導体領域1で制限され、耐圧向上も制限される。このため、高耐圧化を図るためには、N型半導体領域2の比抵抗を高くし、且つN型半導体領域2の厚みを大きくする必要がある。ところが、このように高耐圧が得られるようにN型半導体領域2の比抵抗を高くし、またN型半導体領域2の厚みを大きくすると、ショットキバリアダイオードの利点である高周波特性(スイッチング特性)と順方向特性が著しく損なわれる。
【0004】
そこで、本発明の目的は、順方向特性及び耐圧特性の両方を良くすることができるショットキバリアを有する半導体装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、半導体基板と第1及び第2の電極とを備え、前記基板は、該基板の一方の主面に露出する部分を有するように配置された第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域と前記基板の他方の主面との間に配置され且つ前記第1の半導体領域よりも高い不純物濃度を有している第1導電型の第2の半導体領域と、断面形状において、前記基板の一方の主面から前記第1の半導体領域の中に延びるように形成され且つ所定の相互間隔を有している複数の領域又は複数の部分から成る第2導電型の第3の半導体領域と、平面的に見て前記第3の半導体領域の外側を前記第1の半導体領域を介して連続的又は断続的に囲むように配置され且つ前記基板の一方の主面から前記第1の半導体領域の中に延びている第2導電型の第4の半導体領域と、前記複数の第3の半導体領域の相互間又は前記第3の半導体領域の前記複数の部分の相互間の少なくとも一部を埋めるように配置され且つ前記第1の半導体領域よりも高い不純物濃度を有している第1導電型の第5の半導体領域とを有し、前記第1の電極は、前記第5の半導体領域にショットキ接触し且つ前記第3の半導体領域にオーミック接触し、且つ前記第4の半導体領域には接触しないように前記基板の一方の主面上に形成され、前記第2の電極は、前記第2の半導体領域に電気的に接続されていることを特徴とするショットキバリアを有する半導体装置に係わるものである。
【0006】
また、請求項2に示すように、前記第1の電極は前記第4の半導体領域よりも内側において前記第1の半導体領域に接触していることが望ましい。
また、請求項3に示すように、前記第5の半導体領域は前記第3の半導体領域の深さ以下の深さに形成されていることが望ましい。
また、請求項4に示すように、前記第3及び第5の半導体領域の深さは、前記第1の半導体領域の厚みの1/6以上であることが望ましい。
また、請求項5に示すように、前記第3の半導体領域の相互間隔は、定格の逆方向電圧を前記第1及び第2の電極間に印加した時に空乏層によって埋められるように決定されていることが望ましい。
【0007】
【発明の効果】
本願の各請求項の発明は次の効果を有する。
(1) 平面的に見て第3の半導体領域に囲まれている第5の半導体領域には、逆方向電圧印加時に空乏層が広がり、また第3の半導体領域に隣接する第1の半導体領域にも空乏層が広がり、また、第4の半導体領域を囲む部分にも空乏層が広がる。従って、上記複数の空乏層の組み合せによって逆方向の耐圧が決定され、逆方向耐圧の優れた半導体装置を提供することができる。
(2) 順方向電圧印加時のショットキバリア即ち障壁を通って流れる多数キャリアの通路となる第5の半導体領域は第1の半導体領域よりも不純物濃度が高く且つ抵抗率が低いので、多数キャリアの通路の順方向電圧降下が小さくなる。
(3) 第4の半導体領域は第1の電極に接続されていない。従って、逆方向電圧印加時における第4の半導体領域と第1の半導体領域との間のPN接合及びこの近傍での電界強度の変化が図1の従来構造の場合よりも緩やかになり、耐圧特性が良くなる。
【0008】
【第1の実施形態】
次に、図1及び図2を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
本発明の第1の実施形態に従う半導体装置としてのショットキバリアを有するダイオードは図1に示すように、シリコン又は3−5族化合物半導体等の半導体基板10と第1及び第2の電極11、12と、絶縁膜13とから成る。
【0009】
半導体基板10は、第1の半導体領域としてのN型半導体領域14と、第2の半導体領域としてのカソード側N+型半導体領域15と、第3の半導体領域としての内側P+型半導体領域16と、第4の半導体領域又はガードリング領域としての外側P+型半導体領域17と、第5の半導体領域としてのアノード側N+型半導体領域18とから成る。
【0010】
N型半導体領域14は、カソード側N+型半導体領域15の上面に周知のエピタキシャル成長により形成されたものである。N型半導体領域14の比抵抗は2.5Ωcmであり、従来のJBS構造のダイオード、即ちショットキ接合とPN接合とが交互に配置されたダイオードのN型半導体領域の比抵抗(4.5Ωcm)よりも小さくなっている。これは、図2のダイオードは、従来のダイオードのようにガードリングから延びる空乏層がN+型半導体領域15に到達することで耐圧が決定される構造ではなく、後述のように半導体基板10の一方の主面19側に形成されたP+型半導体領域16、17とN+型半導体領域18を埋めるように形成される空乏層によって耐圧が負担される構造であり、アノード側N+型半導体領域18及びN型半導体領域14の比抵抗を相対的に小さく設定できるからである。
また、図2では、N型半導体領域14の基板10の一方の主面19からの厚みが比較的薄い12μmに決定されている。これは、図2のダイオードでは図1の従来のダイオードのようにガードリング領域3から延びる空乏層がN+型半導体領域1に到達することによって耐圧が決定される構造でないためである。
【0011】
カソード側N+型半導体領域15は、N型半導体領域14よりも高い不純物濃度を有し且つ低い抵抗率を有し、N型半導体領域14と基板10の他方の主面20との間に配置されている。
【0012】
内側P+型半導体領域16は、図3に示すように平面的に見て分散配置された複数(25個)の領域から成る。各内側P+型半導体領域16は、図3の平面形状において所定の相互間隔W1、例えば2.94μmを有して5行5列に規則正しく配置されている。また、図2の断面形状においても、内側P+型半導体領域16は所定の相互間隔を有して並置されている。各内側P+型半導体領域16の深さは基板10の一方の主面19からのN型半導体領域14の厚みWnの1/6以上且つWn未満に設定されている。即ち、P+型半導体領域16はカソード側N+型半導体領域15に到達しない例えばWn/4=2.96μmの深さを有する。P+型半導体領域16、17の好ましい深さは第1の半導体領域14の厚みWnの1/6〜1/2、より好ましい深さはWnの1/5〜1/3である。各内側P+型半導体領域16の幅は例えば3.06μmである。
【0013】
外側P+型半導体領域17は、ガードリング領域として機能させるために、複数の内側P+型半導体領域16の平面的に見た最外周の包絡線から所定間隔W2だけ離れた位置に環状に配置されている。外側P+型半導体領域17は平面パターンを除いて内側P+型半導体領域16と同一の深さ、同一の幅、同一の不純物濃度に形成されている。外側P+型半導体領域17の表面は絶縁膜13で覆われ、第1の電極11に接続されていない。
内側及び外側P+型半導体領域16、17を同時に形成する時には、周知のフォトリソグラフィ技術によって形成したシリコン酸化膜等から成る拡散マスクを使用し、N型半導体領域14即ち基板10の一方の主面19からP型不純物を選択的にイオン注入し、これを熱拡散(ドライブン)する。内側及び外側P+型半導体領域16、17のP型不純物濃度はN型半導体領域14のN型不純物濃度よりも高く、内側及び外側P+型半導体領域16、17の表面不純物濃度は例えば3.5×1016cm−3である。
【0014】
アノード側N+型半導体領域18は、内周側P+型半導体領域16の相互間に配置され、図3の平面形状において網目状又は格子状パターンに形成されている。アノード側N+型半導体領域18のN型不純物濃度はN型半導体領域14のN型不純物濃度よりも高く且つ内側P+型半導体領域16のP型不純物濃度よりも低く、このアノード側N+型半導体領域18のN型表面不純物濃度は例えば1.3×1016cm−3である。
図2においてアノード側N+型半導体領域18の基板10の一方の主面19からの深さは、2.71μmであって、P+型半導体領域16の深さよりも若干浅い。アノード側N+型半導体領域18の好ましい深さはWnの1/6〜1/2、より好ましい深さはWnの1/5〜1/3である。また、アノード側N+型半導体領域18の幅はP+型半導体領域16の相互間隔W1と同一の2.94μmである。
なお、アノード側N+型半導体領域18の幅をP+型半導体領域16の相互間隔W1よりも少し狭くすることができる。この場合には、P+型半導体領域16の相互間にN+型半導体領域18とN型半導体領域14との両方が配置される。
【0015】
アノード側N+型半導体領域18を形成する時には、P+型半導体領域16、17の形成と同様に、N型半導体領域14の主面即ち基板10の一方の主面19に、周知のフォトリソ技術によってシリコン酸化膜等から成る拡散マスクを形成し、このマスクを使用してN型不純物を選択的にイオン注入し、これを熱拡散(ドライブイン)する。
【0016】
アノード電極即ち第1の電極11は、N型半導体領域14及びN+型半導体領域18に対してショットキ障壁(バリア)を生成することができる金属(例えばチタンとアルミニウム)から成る。この第1の電極11は、図2及び図3から明らかなように、基板10の一方の主面19に配置され、N+型半導体領域18及びN型半導体領域14にショットキ接触し、内側P+型半導体領域16に低抵抗接触している。しかし、第1の電極11は外側P+型半導体領域17には接続されていない。外側P+型半導体領域17の表面及びN型半導体領域14の基板10の一方の主面19への露出面は例えば、シリコン酸化膜から成る絶縁膜13で被覆されている。
なお、図2では第1の電極11の外周端が外側P+型半導体領域17と内側P+型半導体領域16との間に配置されているが、点線で示すように絶縁膜13の上にフィールドプレートとして延在させることができる。
【0017】
カソード電極即ち第2の電極12は、基板10の他方の主面20に配置され且つN+型半導体領域15に低抵抗接触即ち電気的に接続されている。
【0018】
図2のショットキバリアダイオードに順方向電圧、即ち第1の電極11の電位が第2の電極12の電位よりも高くなる電圧を第1及び第2の電極11、12間に印加すると、第1の電極11とアノード側N+型半導体領域18とN型半導体領域14とカソード側N+型半導体領域15と第2の電極12とから成る経路でショットキ障壁を通る多数キャリアに基づく電流が流れ、且つ第1の電極11と内側P+型半導体領域16とN型半導体領域14とカソード側N+型半導体領域15と第2の電極12から成る通路でPN接合を通る電流が流れる。
【0019】
第1の電極11の電位が第2の電極12の電位よりも低くなる逆方向電圧を第1及び第2の電極11、12間に印加すると、内側P+型半導体領域16とN+型半導体領域18との界面に形成されるPN接合、内側P+型半導体領域16とN型半導体領域14との界面に形成されるPN接合、及び第1の電極11とN+型半導体領域18との界面に形成されるショットキ接合、及び外側P+型半導体領域17とN型半導体領域14との間のPN接合からそれぞれ空乏層が広がる。定格の逆方向電圧又は許容最大逆方向電圧が第1及び第2の電極11、12間に印加されると、図2で点線21で示すように上記各接合から広がる空乏層が連続して一体化される。内側P+型半導体領域16の相互間即ちアノード側N+型半導体領域18の全部に空乏層が広がる。また、最外周の内側P+型半導体領域16と外側P+型半導体領域17との間は不純物濃度が比較的低いN型半導体領域14であるので、空乏層が延びやすく、この間も空乏層で埋められる。外側P+型半導体領域17は第1の電極11に接続されていないが、第1及び第2の電極11、12間の電圧を抵抗で分割した電位が外側P+型半導体領域17に与えられ、この外側P+型半導体領域17の囲りのN型半導体領域14にも空乏層が広がる。図2では点線21による空乏層がN型半導体領域14内のみに延びているが、逆方向電圧が大きい時にはカソード側N+型半導体領域15に達する又は侵入するように空乏層が広がることもある。
【0020】
本実施形態によれば次の効果が得られる。
(1) ガードリング領域として機能する外側P+型半導体領域17のみでなく、第1の電極11に接続された複数の内側P+型半導体領域16を設けたので、基板10の中央部分で平坦性が良く、基板10の周辺部でなだらかに徐々に狭くなる空乏層を得ることができ、安定的に高耐圧化を達成することができる。
即ち、図1の従来のショットキバリアダイオードでは、P+型ガードリング領域3から延びる空乏層とショットキ接合から延びる空乏層との連続性が悪く、P+型ガードリング領域3から延びる空乏層に逆方向電圧が集中的に加わり、この領域でピンポイント的にブレークダウンを発生することがあった。このため、ショットキバリアダイオードの高耐圧化が困難であり且つ量産時における耐圧のバラツキが大きくなった。これに対して、本発明に従う図2のショットキバリアダイオードでは、逆方向電圧印加時に、点線21で示す空乏層を局所的電界集中を防ぐことができる理想又はこれに近い状態に形成することができ、高耐圧化が達成され且つ量産時における耐圧のバラツキが少なくなる。なお、基板10の外周側でのブレークダウンの防止は、外側P+型半導体領域17を第1の電極11に接続しないことによって達成されている。即ち、内側P+型半導体領域16とN型半導体領域14との間のPN接合には第1及び第2の電極11、12間の電圧が直接に印加され、空乏層が比較的大きく広がるが、外側P+型半導体領域17には第1及び第2の電極11、12間の電圧が分割して印加されるために外側P+型半導体領域17とN型半導体領域14との間のPN接合からの空乏層の広がりは内側P+型半導体領域16からの空乏層の広がりよりも小さくなり、基板10の周辺に向って徐々に狭くなる空乏層を得ることができ、耐圧特性が良くなる。
(2) 耐圧が図1の従来と同一で良い場合には、N型半導体領域14の厚さを図1よりも薄く(例えば1/4)して順方向耐圧降下を小さくすることができる。
(3) 内側P+型半導体領域16を設けて耐圧向上を図っているにも拘らず、内側P+型半導体領域16の相互間にN型半導体領域14よりも抵抗率の低いN+型半導体領域18が配置されているので順方向電圧降下を小さくすることができる。
(4) ダイオードのスイッチング特性が比較的良好になる。即ち、図2のダイオードでは、電界緩和を良好に達成する空乏層を形成するPN接合を得るための内側P+型半導体領域16の間に、N型半導体領域14よりも相対的に不純物濃度の高いN+型半導体領域18が形成されている。このため、図1の従来のガードリング領域3を備えたショットキバリアダイオードに比較してP+型半導体領域16、17の面積は増大しているが、内側P+型半導体領域16の大部分は比較的不純物濃度の高いN+型半導体領域18に接触しているので、内側P+型半導体領域16からの少数キャリアの注入量が抑制され且つ伝導度変調が抑制される。この結果、順方向電圧印加の終了時即ち逆方向電圧印加の開始時におけるN+型半導体領域18における少数キャリアの蓄積量が少なくなり、アノード側N+型半導体領域18を設けない場合に比べて逆回復時間が短くなり、スイッチング速度が速くなる。
(5) N型半導体領域14の不純物濃度が従来のJBS構造のそれよりも低く決定され且つこの厚みWnも12μmと小さいので、内側P+型半導体領域16からN型半導体領域14への少数キャリアの注入が従来のJBS構造の場合よりも少なくなり、逆回復時間が短くなり、スイッチング速度が速くなる。また、順方向電圧降下も従来のJBS構造のものよりも小さくなる。
(6) 基板10の第1の電極11の周辺における絶縁膜13の下に空乏層が形成されるので、逆方向電圧印加時の漏れ電流を小さくすることができる。
【0021】
【第2の実施形態】
次に、図4を参照して第2の実施形態のショットキバリアダイオードを説明する。但し、図4及び後述する図5において、図2及び図3と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0022】
第2の実施形態のショットキバリアダイオードは、図2及び図3の外側P+型半導体領域17を17aに変形し、この他は図2及び図3と同一に構成したものである。図4の外側P+型半導体領域17aは、複数個(24個)設けられている。図14の複数個の外側P+型半導体領域17aは、図3の外側P+型半導体領域17と同一の位置に分散配置されている。即ち、外側P+型半導体領域17aは、定格の逆方向電圧印加時に、これ等の相互間のN型半導体領域14が空乏層で埋まるような間隔W1を有して断続的に配列されている。
【0023】
図4のように外側P+型半導体領域17aを形成しても逆方向電圧印加時には図2と同様な空乏層を得ることができる。従って、第2の実施形態によっても第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0024】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) 図5に示すように、内側P+型半導体領域16及びアノード側N+型半導体領域18を環状に形成することができる。この場合にも、複数のP+型半導体領域16の相互間隔を空乏層で埋まるように設定する。これにより、第1及び第2の実施形態と同一の効果が得られる。
(2) 図3の内側P+型半導体領域16を格子状又は網目状又は櫛歯状に形成し、格子、網目又は櫛歯の断面形状において所定の相互間隔を有して並置される複数の部分の相互間にアノード側N+型半導体領域18を配置することができる。即ち、概略的には、図3のN+型半導体領域18の部分を第3の半導体領域としてのP+型半導体領域16に置き換え、図3のP+型半導体領域16の部分をN+型半導体領域18に置き換えることができる。なお、この場合には内側P+型半導体領域が連続する1個となり、この1個の内側P+型半導体領域が互いに対向する複数の部分を有することになる。
(3) カソード側N+型半導体領域15の延長部を基板10の一方の主面19に導出し、ここに第2の電極12を接続することができる。
(4) P+型半導体領域16、17の深さ及びN+型半導体領域18の深さを任意に変えることができる。しかし、半導体基板10の一方の主面19に形成されるP+型半導体領域16、17とN+型半導体領域18の深さは、半導体基板10の一方の主面側に電界集中を良好に緩和できる空乏層を形成するために、N型半導体領域14の厚みの1/6以上、好ましくは1/5以上に設定するのが望ましい。一方、P+型半導体領域16、17とN+型半導体領域18があまり深すぎると、空乏層がポイント的にカソード側N+型半導体領域15に到達し、高耐圧化が安定して得られない。従って、N型半導体領域14の厚みの1/2以下、好ましく1/3以下に設定するのが望ましい。
(5) 各領域の不純物濃度を任意に変えることができる。しかし、所定の逆方向電圧が印加された時に、図2で点線21で示すような連続した空乏層を得るために、P+型半導体領域16、17及びアノード側N+型半導体領域18の不純物濃度は、好ましくは、N型半導体領域14の不純物濃度の5〜100倍に設定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のショットキバリアダイオードの断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態のショットキバリアダイオードを図3A−Aに相当する部分で示す断面図である。
【図3】図2の半導体基板の表面を示す平面図である。
【図4】第2の実施形態のショットキバリアダイオードの基板を図3と同様に示す平面図である。
【図5】変形例のショットキバリアダイオードの基板の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
10 基板
11、12 第1及び第2の電極
14 N型半導体領域
15 カソード側N+型半導体領域
16 内側P+型半導体領域
17 外側P+型半導体領域
18 アノード側N+型半導体領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a Schottky barrier such as a Schottky barrier diode.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, a conventional Schottky barrier diode includes an N + type semiconductor region 1, an N type semiconductor region 2 formed on one main surface thereof, and a P type semiconductor region formed in the N type semiconductor region 2. And a
An insulating film 4 is formed on one main surface of the semiconductor substrate, and the upper surface of the N-type semiconductor region 2 is exposed from an opening provided on the center side of the insulating film 4. The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A typical Schottky barrier diode having no
For this reason, as shown in FIG. 1, the
However, in the Schottky barrier diode in which such a
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a Schottky barrier that can improve both the forward characteristics and the breakdown voltage characteristics.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems and achieving the above object includes a semiconductor substrate and first and second electrodes, wherein the substrate has a portion exposed on one main surface of the substrate. A first semiconductor region of the first conductivity type disposed and a higher impurity concentration than the first semiconductor region, the first semiconductor region being disposed between the first semiconductor region and the other main surface of the substrate; A second semiconductor region of the first conductivity type having a predetermined cross-sectional shape, the cross-sectional shape of the second semiconductor region extending from one main surface of the substrate into the first semiconductor region; A third semiconductor region of a second conductivity type including a plurality of regions or a plurality of portions, and a region outside the third semiconductor region in a plan view continuously or intermittently via the first semiconductor region. And surrounding the first semiconductor from one main surface of the substrate. A fourth semiconductor region of the second conductivity type extending into the region and at least a portion between the plurality of third semiconductor regions or between the plurality of portions of the third semiconductor region. A fifth semiconductor region of a first conductivity type, which is arranged to be filled and has a higher impurity concentration than the first semiconductor region, wherein the first electrode is provided in the fifth semiconductor region And is formed on one main surface of the substrate so as to make a Schottky contact with the third semiconductor region and an ohmic contact with the third semiconductor region, and not to contact the fourth semiconductor region. The present invention relates to a semiconductor device having a Schottky barrier, which is electrically connected to the second semiconductor region.
[0006]
It is preferable that the first electrode is in contact with the first semiconductor region inside the fourth semiconductor region.
Preferably, the fifth semiconductor region is formed at a depth equal to or less than the depth of the third semiconductor region.
Preferably, the depth of the third and fifth semiconductor regions is at least 1/6 of the thickness of the first semiconductor region.
According to a fifth aspect of the present invention, the mutual interval between the third semiconductor regions is determined so as to be filled with a depletion layer when a rated reverse voltage is applied between the first and second electrodes. Is desirable.
[0007]
【The invention's effect】
The invention of each claim of the present application has the following effects.
(1) The depletion layer expands when a reverse voltage is applied to the fifth semiconductor region surrounded by the third semiconductor region when viewed in plan, and the first semiconductor region adjacent to the third semiconductor region. The depletion layer also extends to the area surrounding the fourth semiconductor region. Therefore, the reverse breakdown voltage is determined by the combination of the plurality of depletion layers, and a semiconductor device with excellent reverse breakdown voltage can be provided.
(2) The fifth semiconductor region serving as a passage for majority carriers flowing through the Schottky barrier when a forward voltage is applied has a higher impurity concentration and a lower resistivity than the first semiconductor region. The forward voltage drop in the passage is reduced.
(3) The fourth semiconductor region is not connected to the first electrode. Therefore, when a reverse voltage is applied, the PN junction between the fourth semiconductor region and the first semiconductor region and the change in the electric field intensity in the vicinity thereof become more gradual than in the case of the conventional structure of FIG. Will be better.
[0008]
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a diode having a Schottky barrier as a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes a
[0009]
The
[0010]
The N-
In FIG. 2, the thickness of the N-
[0011]
Cathode-side N + -
[0012]
As shown in FIG. 3, the inner P +
[0013]
The outer P + -
When simultaneously forming the inner and outer P + -
[0014]
The anode-side N + -
In FIG. 2, the depth of the anode-side N +
The width of the anode-side N +
[0015]
When the anode side N +
[0016]
The anode or
In FIG. 2, the outer peripheral end of the
[0017]
The cathode electrode or
[0018]
When a forward voltage, that is, a voltage at which the potential of the
[0019]
When a reverse voltage in which the potential of the
[0020]
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since not only the outer P + -
That is, in the conventional Schottky barrier diode of FIG. 1, P + -type continuity of the depletion layer extending from the
(2) If the withstand voltage is the same as that of the conventional example shown in FIG. 1, the thickness of the N-
(3) Despite the provision of the inner P + -
(4) The switching characteristics of the diode become relatively good. That is, in the diode of FIG. 2, the impurity concentration is relatively lower than that of the N-
(5) Since the impurity concentration of the N-
(6) Since a depletion layer is formed below the insulating
[0021]
[Second embodiment]
Next, a Schottky barrier diode according to a second embodiment will be described with reference to FIG. However, in FIG. 4 and FIG. 5, which will be described later, portions that are substantially the same as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0022]
The Schottky barrier diode of the second embodiment has the same configuration as that of FIGS. 2 and 3 except that the outer P +
[0023]
Even when the outer P +
[0024]
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) As shown in FIG. 5, the inner P + -
(2) A plurality of the inner P +
(3) The extension of the cathode-side N +
(4) The depth of the P +
(5) The impurity concentration of each region can be arbitrarily changed. However, when a predetermined reverse voltage is applied, in order to obtain a continuous depletion layer as indicated by a dotted
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional Schottky barrier diode.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the Schottky barrier diode according to the first embodiment of the present invention at a portion corresponding to FIG. 3A-A.
FIG. 3 is a plan view showing the surface of the semiconductor substrate of FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view showing a substrate of a Schottky barrier diode according to a second embodiment, similarly to FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a part of a substrate of a Schottky barrier diode according to a modified example.
[Explanation of symbols]
Claims (5)
前記基板は、
該基板の一方の主面に露出する部分を有するように配置された第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域と前記基板の他方の主面との間に配置され且つ前記第1の半導体領域よりも高い不純物濃度を有している第1導電型の第2の半導体領域と、
断面形状において、前記基板の一方の主面から前記第1の半導体領域の中に延びるように形成され且つ所定の相互間隔を有している複数の領域又は複数の部分から成る第2導電型の第3の半導体領域と、
平面的に見て前記第3の半導体領域の外側を前記第1の半導体領域を介して連続的又は断続的に囲むように配置され且つ前記基板の一方の主面から前記第1の半導体領域の中に延びている第2導電型の第4の半導体領域と、
前記複数の第3の半導体領域の相互間又は前記第3の半導体領域の前記複数の部分の相互間の少なくとも一部を埋めるように配置され且つ前記第1の半導体領域よりも高い不純物濃度を有している第1導電型の第5の半導体領域とを有し、前記第1の電極は、前記第5の半導体領域にショットキ接触し且つ前記第3の半導体領域にオーミック接触し、且つ前記第4の半導体領域には接触しないように前記基板の一方の主面上に形成され、
前記第2の電極は、前記第2の半導体領域に電気的に接続されていることを特徴とするショットキバリアを有する半導体装置。A semiconductor substrate and first and second electrodes,
The substrate is
A first conductivity type first semiconductor region disposed so as to have a portion exposed on one main surface of the substrate;
A second semiconductor region of a first conductivity type disposed between the first semiconductor region and the other main surface of the substrate and having a higher impurity concentration than the first semiconductor region;
In the cross-sectional shape, a second conductive type of a plurality of regions or a plurality of portions formed to extend from one main surface of the substrate into the first semiconductor region and have a predetermined mutual interval. A third semiconductor region;
The first semiconductor region is disposed so as to continuously or intermittently surround the outside of the third semiconductor region via the first semiconductor region when viewed in a plan view, and from one main surface of the substrate to the first semiconductor region. A fourth semiconductor region of the second conductivity type extending therein;
The semiconductor device is disposed so as to fill at least a part between the plurality of third semiconductor regions or between the plurality of portions of the third semiconductor region, and has a higher impurity concentration than the first semiconductor region. A fifth semiconductor region of the first conductivity type, the first electrode being in Schottky contact with the fifth semiconductor region, being in ohmic contact with the third semiconductor region, and being in contact with the third semiconductor region. 4 is formed on one main surface of the substrate so as not to contact the semiconductor region,
The semiconductor device having a Schottky barrier, wherein the second electrode is electrically connected to the second semiconductor region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002163852A JP2004014662A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Semiconductor device having Schottky barrier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002163852A JP2004014662A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Semiconductor device having Schottky barrier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004014662A true JP2004014662A (en) | 2004-01-15 |
JP2004014662A5 JP2004014662A5 (en) | 2005-10-06 |
Family
ID=30432167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002163852A Pending JP2004014662A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Semiconductor device having Schottky barrier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004014662A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010087483A (en) * | 2008-09-08 | 2010-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JP2012142590A (en) * | 2005-12-27 | 2012-07-26 | Qspeed Semiconductor Inc | Ultrafast recovery diode |
-
2002
- 2002-06-05 JP JP2002163852A patent/JP2004014662A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012142590A (en) * | 2005-12-27 | 2012-07-26 | Qspeed Semiconductor Inc | Ultrafast recovery diode |
JP2010087483A (en) * | 2008-09-08 | 2010-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3287269B2 (en) | Diode and manufacturing method thereof | |
JP5366297B2 (en) | Semiconductor device | |
US7183575B2 (en) | High reverse voltage silicon carbide diode and method of manufacturing the same high reverse voltage silicon carbide diode | |
JP4282972B2 (en) | High voltage diode | |
JP6454443B2 (en) | Flat gate commutation thyristor | |
JP2012023199A (en) | Schottky barrier diode | |
JP4006879B2 (en) | Schottky barrier diode and manufacturing method thereof | |
JP4680330B2 (en) | Silicon Carbide Field Controlled Bipolar Switch | |
US20150287840A1 (en) | Semiconductor device | |
JP3971670B2 (en) | Semiconductor device | |
US20170110596A1 (en) | Semiconductor device | |
JP4623259B2 (en) | Semiconductor device having Schottky barrier | |
JP2006049455A (en) | Trench type insulated gate semiconductor device | |
JP2005229071A (en) | Schottky barrier diode | |
JP3987957B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2017201724A (en) | Schottky barrier diode | |
JP4416288B2 (en) | Reverse conduction thyristor | |
JP2008251925A (en) | diode | |
JP3655834B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3914852B2 (en) | Diode element and transistor element | |
JP3489567B2 (en) | Semiconductor element | |
JP2004273647A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP3482959B2 (en) | Semiconductor element | |
JP2004014662A (en) | Semiconductor device having Schottky barrier | |
JP3947921B2 (en) | Semiconductor device having Schottky barrier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050527 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050527 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060602 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060607 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061011 |