(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度Ｎ型半導体基板と、
前記高濃度Ｎ型半導体基板の上に積層された低濃度Ｎ型エピタキシャル層と、
前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層に環状に形成されたＰ型ガードリング領域と、
前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面の一部及び前記Ｐ型ガードリング領域の表面の一部を被覆する位置に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜が形成されていない前記Ｐ型ガードリング領域の表面及び前記絶縁膜の一部を被覆する位置に前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層と非接触状態に形成された第１の金属層と、
前記絶縁膜が形成されていない前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面を被覆すると共に、前記第１の金属層を覆った状態に接続される位置に形成された第２の金属層とを備える、ショットキーバリアダイオード。
【請求項２】
前記第１の金属層と前記Ｐ型ガードリング領域とが、オーミック接続されており、前記第２の金属層と前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層とが、ショットキー接続されてい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】
高濃度Ｎ型半導体基板の上に、低濃度Ｎ型エピタキシャル層を積層する工程と、
前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層にＰ型ガードリング領域を環状に形成する工程と、
前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面の一部及び前記Ｐ型ガードリング領域の表面の一部を被覆する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜が形成されていない前記Ｐ型ガードリング領域の表面及び前記絶縁膜の一部を被覆し前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層と非接触状態に第１の金属層を形成する工程と、
前記絶縁膜が形成されていない前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面を被覆すると共に、前記第１の金属層を覆った状態に接続される位置に第２の金属層を形成する工程とを含む、ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記第１の金属層を形成する工程は、前記Ｐ型ガードリング領域との間でオーミック接続を構成するように前記第１の金属層を形成し、
前記第２の金属層を形成する工程は、前記低濃度Ｎ型エピタキシャル層との間でショットキー接続を構成するように前記第２の金属層を形成す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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流特性及びサージ耐圧に優れたショットキーバリアダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のショットキーバリアダイオードには、順方向電圧特性（ＶＦ特性）と逆方向電流特性（ＩＲ特性）とを容易にコントロールするために、２種類の金属層でショットキー接合を構成するものが存在していた。このようなショットキーバリアダイオードは、例えば特許文献１に記載されている。図３は、この特許文献１に記載されている従来のショットキーバリアダイオードの断面図である。
【０００３】
図３に示す従来のショットキーバリアダイオードは、次のような構成である。
まず、エピタキシャル成長法を用いて、シリコン（Ｓｉ）からなる高濃度第一導電型半導体基板（以下、高濃度Ｎ型半導体基板と記す）１０１の上に低濃度第一導電型半導体層（以下、低濃度Ｎ型エピタキシャル層と記す）１０２を形成する。次に、イオン注入法等を用いて、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１０２の表面に、例えばボロンイオンを注入及び拡散させて、第二導電型半導体領域（以下、Ｐ型ガードリング領域と記す）１０３を環状に形成する。次に、Ｐ型ガードリング領域１０３の外側を覆うように、絶縁膜（シリコンからなる酸化膜等）１０４を形成する。
【０００４】
次に、絶縁膜１０４の内側を覆うようにチタン（Ｔｉ）からなる第１の金属層１０５が環状に設けられ、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１０２の表面との間でショットキー接合を構成する。そして、第１の金属層１０５の内側にモリブデン（Ｍｏ）からなる第２の金属層１０６が設けられ、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１０２の表面との間でショットキー接合を構成する。最後に、第１の金属層１０５と第２の金属層１０６とを覆う表面電極１０７ａ及び表面電極１０７ａに対応する裏面電極１０７ｂが形成される。
【特許文献１】特開２００４−１７２５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のショットキーバリアダイオードの構成では、次のような問題が発生する。第１の金属層１０５に、Ｐ型ガードリング領域１０３との間のオーミック性が優れた金属を用いた場合、第１の金属層１０５が低濃度Ｎ型エピタキシャル層１０２と接続されるため、順方向電圧ＶＦが増加する。一方、第１の金属層１０５に、Ｐ型ガードリング領域１０３との間のオーミック性が劣る金属を用いた場合、順方向電圧ＶＦは低下するものの、サージ耐性が劣化してしまう。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、順方向電圧ＶＦの上昇を抑制すると共に、サージ耐性に優れたショットキーバリアダイオード及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ショットキーバリアダイオードに向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明のショットキーバリアダイオードは、高濃度Ｎ型半導体基板と、高濃度Ｎ型半導体基板の上に積層された低濃度Ｎ型エピタキシャル層と、低濃度Ｎ型エピタキシャル層に環状に形成されたＰ型ガードリング領域と、低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面の一部及びＰ型ガードリング領域の表面の一部を被覆する位置に形成された絶縁膜と、絶縁膜が形成されていないＰ型ガードリング領域の表面及び絶縁膜の一部を被覆する位置に低濃度Ｎ型エピタキシャル層と非接触状態に形成された第１の金属層と、絶縁膜が形成されていない低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面を被覆すると共に、第１の金属層を覆った状態に接続される位置に形成された第２の金属層とで構成される。
【０００８】
ここで、第１の金属層とＰ型ガードリング領域とが、オーミック接続されていることが好ましい。また、第２の金属層と低濃度Ｎ型エピタキシャル層とが、ショットキー接続されていることが好ましい。
【０００９】
このショットキーバリアダイオードは、高濃度Ｎ型半導体基板の上に、低濃度Ｎ型エピタキシャル層を積層する工程と、低濃度Ｎ型エピタキシャル層にＰ型ガードリング領域を環状に形成する工程と、低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面の一部及びＰ型ガードリング領域の表面の一部を被覆する絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜が形成されていないＰ型ガードリング領域の表面及び絶縁膜の一部を被覆し低濃度Ｎ型エピタキシャル層と非接触状態に第１の金属層を形成する工程と、絶縁膜が形成されていない低濃度Ｎ型エピタキシャル層の表面を被覆すると共に、第１の金属層を覆った状態に接続される位置に第２の金属層を形成する工程とによって、製造される。
【００１０】
ここで、第１の金属層を形成する工程は、Ｐ型ガードリング領域との間でオーミック接続を構成するように第１の金属層を形成することが好ましい。また、第２の金属層を形成する工程は、低濃度Ｎ型エピタキシャル層との間でショットキー接続を構成するように第２の金属層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明によれば、整流特性を変化させることなくサージ耐性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオードの断面図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態に係る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各製造工程におけるショットキーバリアダイオードの断面図である。
【００１３】
図１において、本発明のショットキーバリアダイオードは、高濃度Ｎ型半導体基板１１、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２、Ｐ型ガードリング領域１３、絶縁膜１４、第１の金属層１５、第２の金属層１６、表面電極１７ａ、及び裏面電極１７ｂとで構成される。
【００１４】
第１の金属層１５には、Ｐ型ガードリング領域１３との間のオーミック性が優れた金属を用いる。例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はチタン等である。このとき、逆方向に高電圧を印加すると、ブレークダウン現象によりＰ型ガードリング領域１３から第１の金属層１５に向けて大電流が流れることになる。
この構成では、第１の金属層１５とＰ型ガードリング領域１３との間のオーミック性が優れるので、Ｐ型ガードリング領域１３と第１の金属層１５との界面のサージ耐性を向上させることができる。また、第１の金属層１５は、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２と非接触状態となるため、第１の金属層１５によって整流特性に影響を与えることはない。
【００１５】
第２の金属層１６には、例えばチタン、クロム（Ｃｒ）、又はモリブデン等の金属を用いる。この第２の金属層１６は、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２とショットキー接合を構成することによって、優れた整流特性を得ることができる。さらに、第２の金属層１６は、第１の金属層１５によって被覆されることはないので、順方向電流ＶＦは主として第２の金属層１６を流れることとなる。よって、順方向損失を低減させることができる。
【００１６】
この構成によるショットキーバリアダイオードは、図２Ａ及び図２Ｂに示す工程の順序で製造される。
まず、エピタキシャル成長法を用いて、シリコンからなる高濃度Ｎ型半導体基板１１の上に低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２を積層する（図２Ａ（ａ））。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、Ｐ型ガードリング領域１３の形成場所に対応した所定面積の開口部を持つ絶縁膜（シリコンからなる酸化膜等）１４’を、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２の上に形成する（図２Ａ（ｂ））。次に、絶縁膜１４’を介したイオン注入法等を用いて、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２の中にボロンを注入し、Ｐ型ガードリング領域１３を環状に形成する（図２Ａ（ｃ））。その処理の後、絶縁膜１４’を除去する（図２Ａ（ｄ））。
【００１７】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、Ｐ型ガードリング領域１３の外周部近傍に開口部を有した絶縁膜（シリコンからなる酸化膜等）１４を、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２の表面に形成する（図２Ａ（ｅ））。そして、開口部から露出するＰ型ガードリング領域１３の表面と接し、絶縁膜１４の一部を覆う第１の金属層１５を形成する（図２Ｂ（ｆ））。さらに、低濃度Ｎ型エピタキシャル層１２の表面を被覆すると共に、第１の金属層１５と接続される位置に第２の金属層１６を形成する（図２Ｂ（ｇ））。最後に、第２の金属層１６の表面にオーミック性に優れたアルミニウム又は銀等からなる表面電極１７ａを、第１の金属層１５及び第２の金属層１６を覆うように形成する（図２（ｈ））。また、表面電極１７ａの裏面に位置する高濃度Ｎ型半導体基板１１の面上に、アルミニウム又は銀等からなる裏面電極１７ｂを形成する（図２（ｉ））。
【００１８】
以上のように、本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオード及びその製造方法によれば、整流特性を変化させることなくサージ耐性を向上することができる。さらに、図示しないが、第１の金属層１５を完全に覆わないように第２の金属層１６を形成し、第１の金属層１５と表面電極１７ａとを直接接触される構成を採用することで、逆サージ電流通電時の抵抗成分を低減させることができる。
【００１９】
なお、Ｐ型ガードリング領域１３を形成する手法は、上記実施形態で説明したイオン注入法以外にも、蒸着法、固層拡散法、又はガス拡散法等であってもよい。
また、上記実施形態では、第２の金属層１６のすぐ上に表面電極１７ａを設けた場合を説明したが、第２の金属層１６と表面電極１７ａとの間に複数種類の金属を挟み込む構成であってもかまわない。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態はショットキーバリアダイオードについて説明したが、本発明に思想に逸脱しない限り適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、高濃度Ｎ型半導体であるシリコン基板上において、金属膜がショットキー接合を形成しているショットキーバリアダイオード及びその製造方法等に利用可能であり、特に順方向電圧ＶＦの上昇を抑制すると共にサージ耐性を改善させたい場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオードの断面図
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る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各製造工程におけるショットキーバリアダイオードの断面図
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る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各製造工程におけるショットキーバリアダイオードの断面図
【図３】従来のショットキーバリアダイオードの断面図
【符号の説明】
【００２３】
１１、１０１  高濃度Ｎ型半導体基板
１２、１０２  低濃度Ｎ型エピタキシャル層
１３、１０３  Ｐ型ガードリング領域
１４、１０４  絶縁膜（シリコン酸化膜）
１５、１０５  第１の金属層
１６、１０６  第２の金属層
１７ａ、１０７ａ  表面電極
１７ｂ、１０７ｂ  裏面電極
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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