(57)【要約】【課題】高耐圧で逆方向漏れ電流が少なく、ＥＳＤ耐量が高いショットキーバリアダイオードを提供する。【解決手段】縦方向に電流を流すショットキーバリアダイオードにおいて、Ｎ型シリコン中のＰ型ガードリングの下部に、複数の円柱型のＰ型拡散層、または球形のＰ型拡散層がストライプ状に複数列埋め込まれ、複数列埋め込まれたＰ型拡散層は、アノード側からカソード側に向かうにつれて間隔が広くなる。また、ガードリング下の複数の円柱型のP型拡散層は、球型でも同じ効果が得られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向に電流を流すショットキーバリアダイオードにおいて、Ｎ型シリコン中のＰ型ガードリングの下部領域に、複数の円柱型のＰ型拡散層がストライプ状に複数列埋め込まれ、複数列埋め込まれた円柱形のＰ型拡散層の間隔は、アノード側からカソード側に向かうに従って広くなる構造を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
縦方向に電流を流すショットキーバリアダイオードにおいて、Ｎ型シリコン中のＰ型ガードリングの下部領域に、複数の球型のＰ型拡散層がストライプ状に複数列埋め込まれ、複数列埋め込まれた球形のＰ型拡散層の間隔は、アノード側からカソード側に向かうに従って広くなる構造を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐圧で逆方向漏れ電流が少なく、ＥＳＤ（Electrostatic discharge）耐量が高い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、金属と半導体との接合によって生じる、ショットキー障壁を利用したダイオードである。ユニポーラ素子であるため、ＰＮダイオードに比べて順方向電圧降下が低く、スイッチング速度が速いという特徴を持つことから、高速論理回路や低圧電源供給システムに広く応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】公開特許公報  特開２００９−５９７６４ 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行文献では、半導体表面から所定の深さに複数のジャンクションバリアを設け、素子耐圧を向上させる構造のショットキーバリアダイオードが示されている。しかし、耐圧を充分に高くし、漏れ電流を少なくすることは困難であった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決し、耐圧が高く漏れ電流が少ないショットキーバリアダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、縦方向に電流を流すショットキーバリアダイオードであり、Ｎ型シリコン中のＰ型ガードリングの下部領域に、円柱形または球形のＰ型拡散層が複数列で埋め込んである。Ｐ型拡散層の列と列の間隔は、アノード電極側からカソード電極側に行くに従って広くなっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ショットキーバリアダイオードの耐圧を高くでき、逆方向漏れ電流を小さくできる。さらに、ＥＳＤ耐量を高く保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来品のショットキーバリアダイオードの平面図である。
【図２】従来品のショットキーバリアダイオード断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るショットキーバリアダイオードの平面図である。
【図４】本発明の実施例１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５】本発明の実施例２に係るショットキーバリアダイオードの平面図である。
【図６】本発明の実施例２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７】本発明の実施例１に係るショットキーバリアダイオードの逆接耐圧と、フローティングリングのポテンシャルの関係である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態となる構造について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図３、図４は本発明の実施例１に係るショットキーバリアダイオードの平面図および断面図である。
実施例１の半導体装置は、縦方向に電流を流すショットキーバリアダイオードであり、Ｎ型シリコン６中のＰ型ガードリング２の下部領域に、円柱形のＰ型拡散層８が、電流が流れる方向と垂直方向に（図４のX方向に）、複数列で埋め込んである。埋め込まれた円柱形のＰ型拡散層８は、上部のＰ型ガードリング２とは離れた位置にあり、円柱形のＰ型拡散層８は電位的に浮いた構造となっている。また、円柱形のＰ型拡散層８のX方向の列と列の間隔（９、１０，１１）は、アノード電極４側からカソード電極７側に行くに従って広くなっている。従って図４においては、１１＞１０＞９の関係となる。この構造によって空乏層を深くまで安定して伸ばすことができ、耐圧を向上させることが可能となる。また、P型拡散層のX方向の列の間隔を、カソード側に向かうに従って広くすることの理由は図７から説明できる。図７はショットキーバリアダイオードの逆接耐圧と、フローティングフィールドリング（P型拡散層に相当）のポテンシャルとの関係である。Wsはアノード電極からSi内部へ向かう距離を示している。グラフから、アノードから距離が遠くなるほどポテンシャル変化量が大きくなることが分かる。従って電界を均一に分散させるためには、アノード電極から離れるほど、P型拡散層の列間隔を広げる配置とすることが有効になる。
【００１１】
実施例１において同じX方向列内における円柱形のP型拡散層８とP型拡散層８との間隔（図４の１３）は等間隔であり、間隔は０．５μｍから２０μｍの範囲であることが空乏層を安定して伸ばすのに好ましい。
【００１２】
実施例１において埋め込まれた円柱型Ｐ型拡散層８はそれぞれ同じ断面積を有し、断面となる円の直径（図４の１２）は０．３μｍから、５０μｍの範囲であることが望ましい。
【００１３】
埋め込まれたＰ型拡散層８の濃度は１E13atom/cm3から１E19atom/cm3であり、ガードリングの濃度をＣg、Ｐ型拡散層の濃度をＣｐとした場合、Ｃｇ＜Ｃｐの関係を有することが望ましい。
【００１４】
図５、図６は実施例２に係るショットキーバリアダイオードの平面図および断面図である。円柱形のＰ型拡散層のかわりに、球型のＰ型拡散層をシリコン中にドット状に複数埋め込み。X方向の列の間隔をカソード電極に向かうに従って広くしても良い。
【００１５】
埋め込まれた球形のＰ型拡散層はそれぞれ同じ断面積を有し、直径（図６の９）は０．３μｍから、５０μｍの範囲であることが望ましい。
【００１６】
埋め込まれた球型のＰ型拡散層は、等間隔で複数列配置されている。Ｐ型拡散層間の間隔（図６の１３）は、０．５μｍから２０μｍの範囲であることが望ましい。  
【００１７】
埋め込まれた球形のＰ型拡散層８濃度は１E13atom/cm3から１E19atom/cm3であり、ガードリング２の濃度をＣg、Ｐ型拡散層８の濃度をＣｐとした場合、
Ｃｇ＜Ｃｐの関係を有することが望ましい。
【００１８】
ショットキーバリアダイオードに逆バイアスが印加された場合、最初にバリアメタルとＮ型シリコン間のメインジャンクションに空乏層が形成される。逆バイアスを増加すると、メインジャンクションの空乏層が、円柱形のＰ型拡散層である、電位的に浮いているフローティングＰ型拡散層に向かって広がる。メインジャンクションの空乏層がフローティングＰ型拡散層に到達する前、フローティングＰ型拡散層のジャンクションは逆バイスと同電位であるため、フローティングＰ型ジャンクションの周りの空乏層は形成されない。つまりその時、フローティングＰ型ジャンクションは耐圧を高めるための拡散層としては働かない。しかし逆バイアスが一定以上になりメインジャンクションの空乏層がフローティングＰ型拡散層を超えた場合、フローティングＰ型拡散層のジャンクションのポテンシャルは、メインジャンクションの空乏層によって与えられ、Ｐ型ジャンクションの周りで空乏層が形成される。そうした働きによって、逆バイアス下での空乏層の広がりは一段と広くなり、耐圧をより上昇させることができる。
【００１９】
本発明構造の半導体装置は、Ｎ型シリコン中のガードリング下の領域に円柱形のＰ型拡散層を複数列埋め込むため、より深い領域まで空乏層を伸ばすことができる。またP型拡散層の間隔をアノード側からカソード側に向かうに従って広げることで、安定して空乏層が広げられ、電界を均一にすることができ、耐圧向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００２０】
１、バリアメタル
２、Ｐ型ガードリング
３、Ｎ＋チャネルストッパ
４、アノード電極
５、絶縁膜
６、Ｎ型シリコン
７、アノード電極
８、Ｐ型拡散層
９、Ｐ型拡散層の列の間隔
１０、Ｐ型拡散層の列の間隔
１１、Ｐ型拡散層の列の間隔
１２、Ｐ型拡散層の直径
１３、Ｐ型拡散層の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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