(57)【要約】【課題】  ショットキーバリアダイオードのアノード電極にワイヤボンディングする時の荷重と超音波振動による機械的ダメージにより、ダイオード特性が劣化するなどの問題が発生していた【解決手段】  ショットキーバリアダイオードの少なくとも外部接続手段を固着する領域の下方に開口部を有する絶縁膜を設けショットキー金属層を形成し、例えばアルミニウムからなるアノード電極とアルミニウムワイヤの接合時の機械的ダメージによるダイオード特性の劣化を防止することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型半導体基板と、
該一導電型半導体基板上に設けられた一導電型半導体層と、
該一導電型半導体層の一主面に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられ、前記一導電型半導体層が露出する第２開口部と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記第２開口部を介して前記一導電型半導体層とショットキー接合する第１金属層と、
該第１金属層上に設けられた第２金属層と、
該第２金属層上に固着された外部接続手段と、
を具備し、少なくとも前記外部接続手段を固着する領域の下方に、前記第２開口部を有する前記絶縁膜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。
【請求項２】
前記第２開口部は、多数の開口部からなることを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
【請求項３】
第１開口部は前記第２開口部の周囲に設けられ、前記第１金属層は前記第１開口部を介して前記一導電型半導体層とショットキー接合することを特徴とする請求項２に記載のショットキーバリアダイオード。
【請求項４】
前記第２金属層はアルミニウムであり、前記外部接続手段はアルミニウムワイヤであることを特徴とする請求項３に記載のショットキーバリアダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode）に関し、特に、ワイヤボンディング等の外部接続手段固着時のダイオード特性劣化を防止するショットキーバリアダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットキーバリアダイオードは、半導体層に所定の金属層を接触させた場合に形成されるショットキー障壁の整流作用を利用した半導体素子である。一般のＰＮ接合ダイオードより高速動作が可能で、順方向電圧降下が小さいという特性を持つ。
【０００３】
ショットキーバリアダイオードのＮ型半導体基板１側に負、ｎ−のエピタキシャル層２上の金属層１３側に正の電圧を印加すると電流が流れ、このときの電流を順方向電流ＩＦ、電圧を順方向電圧ＶＦと称する。一方その逆方向、すなわちｎ型半導体基板１側に正、金属層１３側に負の電圧を印加すると電流はほとんど流れない。この時の漏れ電流を逆方向リーク電流ＩＲ、電圧を逆方向電圧ＶＲと称する。
【０００４】
図４には、従来のショットキーバリアダイオード２００を示す。図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。尚、平面図においては、ショットキー金属層６およびアノード電極７および絶縁膜５を省略している。
【０００５】
基板は、ｎ＋型半導体基板１に、例えばエピタキシャル成長などによりｎ−型半導体層２を積層したものである。ｎ−型エピタキシャル層２表面には、ショットキー接合を形成する金属層６を設ける。このショットキー金属層６は例えばモリブデン（Ｍｏ）であり、ショットキー金属層６とｎ−型エピタキシャル層２がコンタクトする領域がショットキー接合領域となる。
【０００６】
ショットキー接合領域最外周には、所定の耐圧を確保するためｐ＋型不純物を拡散したガードリング領域４が設けられ、その一部がショットキー金属層６とコンタクトする。
【０００７】
ショットキー金属層６全面を覆ってアルミニウム（Ａｌ）よりなるアノード電極７を設け、基板裏面にはカソード電極８を設ける（例えば、特許文献１参照）。尚、符号５は、Ｓｉ酸化膜等の絶縁膜である。アルミニウムよりなるアノード電極７には外部接続手段として例えばアルミニウムワイヤ９が接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２２４４１０号公報  （第２頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
超音波方式のワイヤボンディングの金属ワイヤには、主に２５〜４００μｍφのアルミニウムワイヤが用いられる。ボンディングパッドとの接合部は使用する金属ワイヤ径の約１．５〜２倍程度である。超音波方式のワイヤボンディングでは、荷重と超音波振動のエネルギーを利用して金属ワイヤの接合を行う。接合方法は、一般的にウエッジボンディングで行われる。ウエッジツールの先端にある穴に通されたアルミニウムワイヤは、ボンド点で荷重により押しつけられ超音波振動により接合される。ボンディングパッドのアルミニウムとワイヤのアルミニウムとの接合のため、金属間化合物が生成せず、経時的な変化はないので信頼性が高く、主として高信頼性を要求される半導体製品に適用される。
【００１０】
しかし、アルミニウムワイヤをボンディングパッドに接合する時の荷重と超音波振動による機械的ダメージにより、ショットキーバリアダイオードのショットキー接合に影響を与え、ダイオード特性、特に逆方向電圧ＶＲが低下するなどの問題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、一導電型半導体基板と、該半導体基板上に設けられた一導電型半導体層と、該一導電型半導体層の一主面に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記一導電型半導体層が露出する第２開口部と、前記絶縁膜上に設けられ、前記第２開口部を介して前記一導電型半導体層とショットキー接合する第１金属層と、該第１金属層上に設けられた第２金属層と、該第２金属層上に固着された外部接続手段と、を具備し、少なくとも前記外部接続手段を固着する領域の下方に、前記第２開口部を有する前記絶縁膜を有することにより解決するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本実施形態によれば、第１に少なくとも外部接続手段を固着する領域の下方に開口部を有する絶縁膜を設けショットキー金属層を形成し、絶縁膜の開口部を通してｎ−型半導体層とショットキー金属層との間にショットキー接合を形成したことにより、例えばアルミニウムからなるアノード電極と例えばアルミニウムワイヤの接合時の機械的ダメージによるダイオード特性の劣化を防止することができる。
【００１３】
第２に、従来から絶縁膜のマスクを変えるだけで、開口部を有する絶縁膜を介してｎ−型半導体層とショットキー金属層との間にショットキー接合を形成することができるので、工数を増やすことなく、ワイヤボンディング時の機械的ダメージによるダイオード特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のショットキーバリアダイオードを説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）断面図である。
【図２】本実施形態のショットキーバリアダイオードを説明するための平面概要図である。
【図３】本実施形態のショットキーバリアダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】従来のショットキーバリアダイオードを説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を図１から図３を参照して、アルミニウムのアノード電極に外部接続手段としてアルミニウムワイヤを接続したショットキーバリアダイオードの場合を例に、詳細に説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態のショットキーバリアダイオードを示す。図１（Ａ）（Ｂ）はショットキーバリアダイオード１００の一主面における平面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）（Ｂ）のａ−ａ線の断面図である。図１（Ａ）は、ショットキーバリアダイオード表面の金属層を省略した図であり、図１（Ｂ）は金属層と絶縁膜のパターンを示す図である。
【００１７】
本発明のショットキーバリアダイオードは、一導電型半導体基板１と、一導電型半導体層２と、絶縁膜５と、第１開口部ＯＰ１と、第２開口部ＯＰ２と、第１金属層６と、第２金属層７と外部接続手段９とから構成される。
【００１８】
図１（Ａ）（Ｃ）を参照して、基板ＳＢは、高濃度の一導電型（以下ｎ＋型）シリコン半導体基板１上にｎ−型半導体層２を積層してなる。ｎ−型半導体層２は、例えばエピタキシャル層である。
【００１９】
基板ＳＢの外周には、リング状にｐ型（ｐ＋型）半導体領域４を設ける。ｐ＋型半導体領域４は、ショットキーバリアダイオード１００の逆方向電圧印加時の耐圧を確保するために設けられたガードリング４である。ガードリング４は、トレンチ内に高濃度のｐ型不純物をドープしたポリシリコンを埋設した領域あるいは、ｎ−型半導体層２に高濃度のｐ型不純物を拡散した領域である。本実施形態では、ガードリング４の内側の領域を、ショットキーバリアダイオード１００として主に機能する領域として動作領域ＯＲと称する。
【００２０】
図１（Ｃ）を参照して、基板ＳＢ（ｎ−型半導体層２）の一主面には厚みが例えば０．４μｍ〜１．０μｍ程度の絶縁膜５が設けられる。絶縁膜５は複数の開口部ＯＰを有する例えば酸化膜である。開口部ＯＰは、図１（Ａ）に示す一主面のパターンにおいて、全て動作領域ＯＲ内に設けられ、動作領域ＯＲの端部付近に位置する第１開口部ＯＰ１と、第１開口部ＯＰ１の内側に配置された第２開口部ＯＰ２からなる。
【００２１】
第１開口部ＯＰ１は、動作領域ＯＲの最外周のｎ−型半導体層２およびガードリング４の一部が露出するように、連続した１つのリング状に設けられる。
【００２２】
第２開口部ＯＰ２は、第１開口部ＯＰ１の内側に設けられる。第２開口部ＯＰ２は、ｎ−型半導体層２が露出するように、例えば六角形に多数設けられる。開口幅は例えば５〜１０μｍ程度であり、開口間は例えば５〜１０μｍ程度であるが、チップサイズや外部接続手段の種類・大きさに応じて適宜選択される。
【００２３】
図１（Ｂ）（Ｃ）を参照して、第１金属層６は、絶縁膜５上に設けられ、第１開口部ＯＰ１および第２開口部ＯＰ２を介してｎ−型半導体層２とコンタクトする。第１金属層６は、例えばモリブデン（Ｍｏ）層であり、第１開口部ＯＰ１および第２開口部ＯＰ２からそれぞれ露出するｎ−型半導体層２とショットキー接合を形成する。
【００２４】
第２金属層７は、第１金属層６上に設けられ、例えばチタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎｉ）／アルミニウム（Ａｌ）などの積層金属層からなり、ショットキーバリアダイオード１００のアノード電極Ａとなる。
【００２５】
基板ＳＢの他の主面（ｎ＋型シリコン半導体基板１表面）には、ショットキーバリアダイオード１００のカソード電極ＣＡとなる金属層８が設けられる。
【００２６】
アノード電極Ａには外部接続手段であるアルミニウムワイヤ９が固着される。アルミニウムワイヤ径は例えば２５〜４００μｍφ程度である。アルミニウムワイヤ９のワイヤボンディングには超音波方式が用いられる。超音波方式のワイヤボンディングでは、荷重と超音波振動のエネルギーを利用して金属ワイヤの接合を行うため、ボンド点に荷重と超音波振動がかかり、機械的ダメージにより、ショットキーバリアダイオードのショットキー接合に影響を与え、従来ではダイオード特性、特に逆方向電圧ＶＲが低下するなどの問題が発生していた。
【００２７】
しかし、本発明の実施の形態では、少なくともアルミニウムワイヤ９を固着する領域の下方に第２開口部ＯＰ２を有する絶縁膜５を設け、第1金属層を形成し、絶縁膜５の第２開口部ＯＰ２を通してｎ−型半導体層２と第1金属層６との間にショットキー接合を形成したことにより、アルミニウムからなるアノード電極７とアルミニウムワイヤ９の接合時の機械的ダメージによるダイオード特性の劣化を防止することができる。なぜならアルミニウムなどの金属より酸化膜５は非常に硬く、ワイヤボンディング時の機械的ストレスに対する耐性が高いからである。
【００２８】
図２は、絶縁膜５の第２開口部ＯＰ２のパターンの例であり、図１（Ａ）の絶縁膜５の部分のみを抽出した平面概要図である。
【００２９】
図１（Ａ）では、第２開口部ＯＰ２の形状として六角形を多数並べたものを示したが、図２（Ａ）のように絶縁膜５の部分が格子状になるように円形を並べても良いし、図２（Ｂ）のように、円形を互い違いに並べても良い。図２（Ｃ）のように絶縁膜５の部分が格子状になるように四角形を並べても良いし、図２（Ｄ）のように四角形を互い違いに並べても良い。また、図２（Ｅ）のようにストライプ形状の第２開口部ＯＰ２を並べても良い。さらに言うまでも無く、第２開口部ＯＰ２の形状は図示したものに限らず絶縁膜５の部分が極端に疎になっていなければ、ワイヤボンディング時の機械的ストレスに耐えることができる。
【００３０】
チップサイズが小さく、動作領域ＯＲの面積と外部接続手段を第２金属層に固着するのに必要な面積とがそれほど違わない場合なら、第１開口部ＯＰ１がなく、動作領域ＯＲの全てに渡って、絶縁膜５に第２開口部ＯＰ２を設けてもよい。しかし、動作領域ＯＲの面積が外部接続手段を第２金属層に固着するのに必要な面積より十分大きければ、第１開口部ＯＰ１を設け、ｎ−型半導体層２と第１金属層６の間のショットキー接合面積を増やし、ショットキーバリアダイオードのダイオード特性を向上するのが好適である。
【００３１】
次に、図３を参照して本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法を説明する。
【００３２】
第１工程（図３（Ａ））：ｎ＋型半導体基板１にｎ−型半導体層２を積層した基板ＳＢを準備し、酸化膜などの絶縁膜５（厚みは例えば０．４μｍ〜１．０μｍ程度）を全面に生成する。
【００３３】
第２工程（図３（Ｂ））：絶縁膜５を所望のパターンでエッチングして、第１開口部とＯＰ１および第２開口部ＯＰ２を形成する。第１開口部ＯＰ１は、動作領域の端部で１つのリング状に形成される。また第２開口部ＯＰ２は、第１開口部ＯＰ１より内側に、所定の距離で離間して複数形成される。第２開口部ＯＰ２は例えば正六角形状であり、その開口幅は例えば５〜１０μｍ程度であり、開口間は例えば５〜１０μｍ程度で離間される。しかし、開口幅や開口間距離はこれに限られるものではなく、チップサイズや外部接続手段の種類・大きさに応じて適宜選択される。
【００３４】
第３工程（図３（Ｃ））：基板ＳＢの一主面に例えばモリブデン（Ｍｏ）などの第１金属層６を例えば５００Å程度形成し、第１開口部ＯＰ１および第２開口部ＯＰ２からそれぞれ露出するｎ−型半導体層２とショットキー接合を形成する。さらに第１金属層６上に例えばチタン（Ｔｉ、例えば５００Å程度）／ニッケル（Ｎｉ、例えば１０００Å程度）／アルミニウム（Ａｌ、例えば３μｍ程度）などの積層金属層からなる第２金属層７を形成し、ショットキーバリアダイオードのアノード電極Ａとなる。基板ＳＢの他の主面（ｎ＋型シリコン半導体基板１表面）には、ショットキーバリアダイオード１００のカソード電極ＣＡとなる金属層８が形成される。次にアルミニウムのアノード電極Ａには例えば２５〜４００μｍφ程度のアルミニウムワイヤ９が超音波方式のワイヤボンディングにより固着される。
【００３５】
本発明の実施の形態では、少なくともアルミニウムワイヤ９を固着する領域の下方に第２開口部ＯＰ２を有する絶縁膜５を設け、アルミニウムからなるアノード電極７とアルミニウムワイヤ９の接合時の機械的ダメージによるダイオード特性の劣化を防止することができる。従来（図４参照）に比べ、第２工程（図３（Ｂ）参照）の絶縁膜５をエッチングする時のマスクを変更するだけなので工数は増加しない。
【００３６】
本発明の実施の形態では、アルミニウムからなるアノード電極７とアルミニウムワイヤ９を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばアルミニウムからなるアノード電極７に外部接続手段として金ワイヤ９を固着する場合にも、超音波圧着方式のワイヤボンディングが用いられ、超音波強度、圧着強度によりショットキー接合に影響を与えるため、少なくとも金ワイヤ９の固着領域の下方に第２開口部ＯＰ２を有する絶縁膜５を設けることがワイヤボンディング時の機械的強度を高めるのに有効である。
【００３７】
更に、図示は省略するが外部接続手段として金属プレートを用いる場合も、少なくとも金属プレートを固着する領域の下方に開口部を有する絶縁膜を設けることにより、金属プレートにかかる応力によるダイオード特性の劣化を防止することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１    ｎ＋型シリコン半導体基板
２    ｎ−型半導体層
４    ガードリング
５    絶縁膜
６    第１金属層
７    第２金属層（アノード電極）
８    金属層（カソード電極）
９    外部接続手段
１００、２００    ショットキーバリアダイオード
ＳＢ  半導体基板
ＯＲ  動作領域
ＯＰ１  第１開口部
ＯＰ２  第２開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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