JP2693764B2 - Metal semiconductor junction type diode and its manufacturing method - Google Patents
Metal semiconductor junction type diode and its manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属半導体接合型ダイオードとその製造方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
第２図に示すように、従来、金属半導体接合型ダイオ
ードでは、半導体基板３上に形成した金属電極５の周辺
部に電界が集中することに起因する逆方向リーク電流の
増加および耐圧の低下を防ぐことを目的に、周辺部にイ
オン注入法等により形成されたガードリング６を設けた
構造にしてある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の金属半導体接合型ダイオードでは、ガードリン
グ６形成のためのイオン注入工程を余分に必要とした。
また、イオン注入工程のためのマージン、および注入時
とその後の熱処理工程における注入されたイオンの横方
向の広がりのため、金属半導体接合型ダイオードの出来
上がり有効面積の割合が減ってしまう。このことは、微
小な金属電極をもつダイオードを形成することを困難に
しており、また金属半導体接合型ダイオードをホトダイ
オードとして用いる場合には感光面積減少による感度の
低下をもたらすという問題があった。
本発明の目的は、このような問題を解決した金属半導
体接合型ダイオードおよびその製造方法を提供すること
にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の金属半導体接合型ダイオードは、半導体基板
上で低ショットキ障壁を有する金属または金属シリサイ
ド膜の周囲にリング状に同一金属材料よりなり高ショッ
トキ障壁を有する金属シリサイド膜を配した金属半導体
接合型ダイオード、、もしくは半導体基板上で低ショッ
トキ障壁を有する金属シリサイド膜の周囲にリング状に
同一金属材料よりなり高ショットキ障壁を有する金属ま
たは金属シリサイド膜を配したことを特徴としている金
属半導体接合型ダイオードである。
又、本発明の金属半導体接合型ダイオードの製造方法
は、半導体基板上に金属または金属シリサイド電極を形
成する際に、加熱または冷却した前記半導体基板上に堆
積した金属または金属シリサイド膜の中央部分に選択的
に光、放射線またはイオンを照射することにより、低シ
ョットキ障壁を有する金属または金属シリサイド膜の周
囲に同一金属材料よりなり高ショットキ障壁を有する金
属または金属シリサイドリングを形成することを特徴と
している。
〔作用〕
ダイオード電極の周辺部分に中心部分よりもショット
キ障壁が高い金属または金属シリサイドリングを配する
ことにより電極の周辺部分でのリーク電流を低減するこ
とができた。また、同時に、耐圧も増加する。
〔実施例〕
第１図および第３図から第５図を使って本発明の実施
例について説明する。
第１図は本発明のダイオードの基本的構成を説明する
ための模式図である。半導体基板３上に低ショットキ障
壁をもつ金属または金属シリサイド膜１の周囲に高ショ
ットキ障壁をもつ金属または金属シリサイドリング２を
配した電極を形成する。このダイオードに逆バイアスを
かけたときの空乏層の広がりを模式的に示したものが４
である。
第３図は、本発明のダイオードの一実施例を説明する
ための図である。Ｐ型Si基板９上にPtシリサイド電極を
持つダイオードを構成している。Ptシリサイド電極を構
成するPtSi膜７の周囲にPt2Si膜８をリング状に配して
ある。このダイオードを77Kの温度で使用する。Ｐ型Si
に対するPtSiとPt2Siのショットキ障壁高さは、それぞ
れ、0.24eVと0.33eVである。このダイオードに第３図に
示すように逆バイアスをかけたときの空乏層の広がりを
模式的に示したものが10である。この空乏層10は、その
周辺部分が中心部分より広がっている。
第４図は本発明のダイオードの他の実施例を説明する
ための模式図である。Ｎ型Si基板18上でPt2Si膜19の周
囲にPtSi膜20をリング状に配した電極構造となってい
る。Ｎ型Siに対するPtSi,Pt2Siの各ショットキ障壁高さ
は、それぞれ、0.87eVと0.78eVである。このダイオード
に逆バイアスをかけたときの空乏層の広がりを示したの
が21である。この空乏層21は、その周辺部分が中心部分
より広がっている。
第５図は第３図のダイオードの製造方法の一実施例を
説明するための模式図である。Ｐ型Si基板９上にPt膜12
を堆積させ、その上にSiO2膜13を堆積させる。その後、
Pt膜12の周辺部分を覆うようにSi膜14を堆積させる。こ
のような構成の試料をヒータ15を内蔵したステンレス製
の台16の上に載せる。台16および試料を真空装置中に入
れて、ヒータ15により試料を加熱しておき、試料の上面
から紫外線11を照射する。SiO2膜13は紫外線を透過する
のに対して、Si膜14は透過しない。ここで、Ptシリサイ
ドのうち、Pt2Si相は250℃付近の低温で、また、PtSi相
は550℃付近の高温で形成される。ヒータ15により試料
をその境界温度である300℃付近に加熱しておくことに
より、紫外線の照射を受けたPt膜12の中心部分は高温で
形成されるPtSi相になり、紫外線を遮光した周辺部分は
低温で形成されるPt2Si相になる。
以上の例では、紫外線を照射したが、一般には光、放
射線またはイオンを照射することができる。
また、材料あるいは照射の種類によっては、半導体基
板上に堆積した金属または金属シリサイド膜を冷却して
おき、その中央部分に光等を照射することによって、周
辺部分は未反応金属のまま残存し、中央部のみ金属シリ
サイド相を形成したものにすることが可能である。又、
ニッケル等は室温においてもシリサイド反応が可能であ
り、かつ、光等の照射により室温で形成されるニッケル
シリサイド（Ni2Si）とは異なるショットキ障壁を有す
るニッケルシリサイド（NiSi,NiSi2等）相を形成できる
ので、加熱ではなく冷却をしても中央部・周辺部ともシ
リサイド相のダイオードを形成することが可能である。
〔発明の効果〕
本発明のダイオード構成によれば、電極の周辺部分の
空乏層が中心部分よりも広がっている。このため、従来
のようなイオン注入によるガードリングを形成すること
なしに、電極周辺部分でのリーク電流および耐圧の減少
といった問題を軽減することができる。
本発明のダイオード製造方法では、ヒータ加熱温度お
よび照射量の最適化を図ることにより周辺部分の高ショ
ットキ障壁金属または金属シリサイドリングの幅を細く
形成することができる。このため、有効ダイオード面積
比率を増すことができる。また従来のイオン注入による
ガードリング形成をしないため、従来行っていたイオン
注入に伴う900℃以上の熱処理工程を１つ減らすことが
できる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal-semiconductor junction diode and a method for manufacturing the same. [Prior Art] As shown in FIG. 2, conventionally, in a metal-semiconductor junction type diode, an increase in reverse leakage current due to the concentration of an electric field on the periphery of a metal electrode 5 formed on a semiconductor substrate 3. Also, in order to prevent the breakdown voltage from being lowered, a guard ring 6 formed by an ion implantation method or the like is provided in the peripheral portion. [Problems to be Solved by the Invention] In the conventional metal semiconductor junction type diode, an extra ion implantation step for forming the guard ring 6 is required.
Further, the margin for the ion implantation step and the lateral spread of the implanted ions during the implantation and the subsequent heat treatment step reduce the ratio of the finished effective area of the metal-semiconductor junction diode. This makes it difficult to form a diode having a minute metal electrode, and when a metal-semiconductor junction type diode is used as a photodiode, there is a problem that sensitivity is reduced due to a reduction in photosensitive area. It is an object of the present invention to provide a metal-semiconductor junction type diode and a method for manufacturing the same, which solves such a problem. [Means for Solving the Problems] A metal-semiconductor junction diode of the present invention has a high Schottky barrier made of the same metal material in a ring shape around a metal or a metal silicide film having a low Schottky barrier on a semiconductor substrate. A metal-semiconductor junction type diode having a metal silicide film, or a metal or metal silicide film made of the same metal material and having a high Schottky barrier is arranged in a ring shape around a metal silicide film having a low Schottky barrier on a semiconductor substrate. It is a metal-semiconductor junction type diode characterized by the above. In addition, the method for manufacturing a metal-semiconductor junction diode of the present invention is characterized in that, when forming a metal or metal silicide electrode on a semiconductor substrate, the metal or metal silicide film deposited on the heated or cooled semiconductor substrate has a central portion. It is characterized in that a metal or metal silicide ring made of the same metal material and having a high Schottky barrier is formed around a metal or metal silicide film having a low Schottky barrier by selectively irradiating with light, radiation or ions. . [Operation] By disposing a metal or metal silicide ring having a Schottky barrier higher than that of the central portion in the peripheral portion of the diode electrode, it was possible to reduce the leakage current in the peripheral portion of the electrode. At the same time, the breakdown voltage also increases. [Embodiment] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 5. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the basic structure of the diode of the present invention. An electrode in which a metal or metal silicide ring 2 having a high Schottky barrier is arranged around a metal or metal silicide film 1 having a low Schottky barrier is formed on a semiconductor substrate 3. 4 is a schematic representation of the expansion of the depletion layer when reverse biasing this diode.
It is. FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the diode of the present invention. A diode having a Pt silicide electrode is formed on the P-type Si substrate 9. A Pt 2 Si film 8 is arranged in a ring shape around the PtSi film 7 forming the Pt silicide electrode. Use this diode at a temperature of 77K. P type Si
The Schottky barrier heights for PtSi and Pt 2 Si are 0.24 eV and 0.33 eV, respectively. Reference numeral 10 schematically shows the spread of the depletion layer when the diode is reverse biased as shown in FIG. The depletion layer 10 has a peripheral portion wider than the central portion. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the diode of the present invention. It has an electrode structure in which a PtSi film 20 is arranged in a ring shape around the Pt 2 Si film 19 on the N-type Si substrate 18. The Schottky barrier heights of PtSi and Pt 2 Si with respect to N-type Si are 0.87 eV and 0.78 eV, respectively. 21 shows the spread of the depletion layer when the diode is reverse biased. The depletion layer 21 has a peripheral portion wider than the central portion. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining one embodiment of a method of manufacturing the diode of FIG. Pt film 12 on P-type Si substrate 9
Is deposited, and the SiO 2 film 13 is deposited thereon. afterwards,
The Si film 14 is deposited so as to cover the peripheral portion of the Pt film 12. A sample having such a configuration is placed on a stainless steel base 16 having a heater 15 built therein. The table 16 and the sample are put in a vacuum apparatus, the sample is heated by the heater 15, and the ultraviolet rays 11 are irradiated from the upper surface of the sample. The SiO 2 film 13 transmits ultraviolet rays, but the Si film 14 does not. Here, of the Pt silicide, the Pt 2 Si phase is formed at a low temperature near 250 ° C., and the Pt Si phase is formed at a high temperature near 550 ° C. By heating the sample near the boundary temperature of 300 ° C. by the heater 15, the central part of the Pt film 12 irradiated with ultraviolet rays becomes the PtSi phase formed at high temperature, and the peripheral part shielded from ultraviolet rays. Becomes the Pt 2 Si phase formed at low temperature. In the above example, ultraviolet rays are irradiated, but generally light, radiation or ions can be irradiated. Also, depending on the type of material or irradiation, the metal or metal silicide film deposited on the semiconductor substrate is cooled, and the central portion is irradiated with light or the like, so that the peripheral portion remains as an unreacted metal, It is possible to form a metal silicide phase only in the central portion. or,
Nickel, etc. can undergo a silicide reaction even at room temperature, and can form a nickel silicide (NiSi, NiSi2, etc.) phase having a Schottky barrier different from that of nickel silicide (Ni2Si) formed at room temperature by irradiation with light. It is possible to form a silicide phase diode in both the central portion and the peripheral portion by cooling instead of heating. [Effect of the Invention] According to the diode configuration of the present invention, the depletion layer in the peripheral portion of the electrode is wider than in the central portion. For this reason, it is possible to reduce problems such as a decrease in leak current and breakdown voltage in the electrode peripheral portion without forming a guard ring by ion implantation as in the conventional case. In the diode manufacturing method of the present invention, the width of the high Schottky barrier metal or metal silicide ring in the peripheral portion can be formed narrow by optimizing the heater heating temperature and the irradiation amount. Therefore, the effective diode area ratio can be increased. Further, since the guard ring is not formed by the conventional ion implantation, it is possible to reduce the heat treatment step of 900 ° C. or more, which is required in the conventional ion implantation, by one.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のダイオードの基本的構成を説明するた
めの模式図、
第２図は従来の金属半導体接合型のダイオードの構成を
説明するための模式図、
第３図および第４図は、それぞれ本発明のダイオードの
実施例を説明するための図、
第５図は第３図のダイオードの製造方法の一実施例を説
明するための模式図である。
１……低ショットキ障壁をもつ金属または金属シリサイ
ド膜
２……リング状の高ショットキ障壁をもつ金属または金
属シリサイド膜
３……半導体基板
4,10,21……空乏層
５……金属電極
６……ガードリング
7,20……PtSi膜
8,19……Pt2Si膜
９……Ｐ型Si基板
11……紫外線
12……Pt膜
13……SiO2膜
14……Si膜
15……ヒータ
16……台
18……Ｎ型Si基板BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the basic configuration of a diode of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a conventional metal semiconductor junction type diode. FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining an embodiment of the diode of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a method for manufacturing the diode of FIG. 1 ... Metal or metal silicide film with low Schottky barrier 2 ... Metal or metal silicide film with ring-shaped high Schottky barrier 3 ... Semiconductor substrate 4, 10, 21 ... Depletion layer 5 ... Metal electrode 6 ... … Guard ring 7,20 …… Pt Si film 8,19 …… Pt 2 Si film 9 …… P-type Si substrate 11 …… UV light 12 …… Pt film 13 …… SiO 2 film 14 …… Si film 15 …… Heater 16 …… Stand 18 …… N-type Si substrate
Claims (1)
は金属シリサイド膜の周囲にリング状に同一金属材料よ
りなる高ショットキ障壁を有する金属シリサイド膜を配
したことを特徴とする金属半導体接合型ダイオード。 ２．半導体基板上で低ショットキ障壁を有する金属シリ
サイド膜の周囲にリング状に同一金属材料よりなり高シ
ョットキ障壁を有する金属または金属シリサイド膜を配
したことを特徴とする金属半導体接合型ダイオード。 ３．半導体基板上に金属または金属シリサイド電極を形
成する際に、加熱または冷却した前記半導体基板上に堆
積した金属または金属シリサイド膜の中央部分に選択的
に光、放射線またはイオンを照射することにより、低シ
ョットキ障壁を有する金属または金属シリサイド膜の周
囲に同一金属材料よりなり高ショットキ障壁を有する金
属シリサイドリングを形成することを特徴とする金属半
導体接合型ダイオードの製造方法。 ４．半導体基板上に金属または金属シリサイド電極を形
成する際に、加熱または冷却した前記半導体基板上に堆
積した金属または金属シリサイド膜の中央部分に選択的
に光、放射線またはイオンを照射することにより、低シ
ョットキ障壁を有する金属シリサイド膜の周囲に同一金
属材料よりなり高ショットキ障壁を有する金属または金
属シリサイドリングを形成することを特徴とする金属半
導体接合型ダイオードの製造方法。(57) [Claims] A metal-semiconductor junction diode, wherein a metal silicide film having a high Schottky barrier made of the same metal material is arranged in a ring shape around a metal or metal silicide film having a low Schottky barrier on a semiconductor substrate. 2. A metal-semiconductor junction type diode characterized in that a metal or metal silicide film made of the same metal material and having a high Schottky barrier is arranged in a ring shape around a metal silicide film having a low Schottky barrier on a semiconductor substrate. 3. When forming a metal or metal silicide electrode on a semiconductor substrate, by selectively irradiating light, radiation, or ions on the central portion of the heated or cooled metal or metal silicide film deposited on the semiconductor substrate, A method of manufacturing a metal-semiconductor junction diode, comprising forming a metal silicide ring made of the same metal material and having a high Schottky barrier around a metal or metal silicide film having a Schottky barrier. 4. When forming a metal or metal silicide electrode on a semiconductor substrate, by selectively irradiating light, radiation, or ions on the central portion of the heated or cooled metal or metal silicide film deposited on the semiconductor substrate, A method of manufacturing a metal-semiconductor junction diode, comprising forming a metal or metal silicide ring made of the same metal material and having a high Schottky barrier around a metal silicide film having a Schottky barrier.
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