JP3420698B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体とバリアメ
タルから成るショットキー接合デバイスで構成される半
導体装置及びその製造方法に関し、特に、順方向電圧降
下を抑えることにより電力損失を少なくし、さらに、逆
方向電流の低減を図ることができる半導体装置及びその
製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device composed of a Schottky junction device composed of a semiconductor and a barrier metal, and a method of manufacturing the same, and more particularly to suppressing power loss by suppressing a forward voltage drop. The present invention relates to a semiconductor device capable of reducing a reverse current and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属と半導体を接触させると電位障壁が
生じて整流作用を示すことが一般的に知られている。こ
の性質を利用したものがショットキーバリアダイオード
であるが、このダイオードに流れる電流には半導体の多
数キャリアのみが関与するので、応答速度はきわめて速
い。従って、高速スイッチングや高周波動作に適したダ
イオードである。2. Description of the Related Art It is generally known that when a metal and a semiconductor are brought into contact with each other, a potential barrier is generated to exhibit a rectifying action. A Schottky barrier diode utilizes this property, but the response current is extremely fast because only the majority carriers of the semiconductor are involved in the current flowing through this diode. Therefore, the diode is suitable for high-speed switching and high-frequency operation.
【0003】図7(a)は、ショットキーバリアダイオ
ードの基本断面構造図であり、N−型半導体101上に
バリアメタル層102を接合させたショットキーバリア
ダイオードの基本構造である。FIG. 7A is a basic cross-sectional structural view of a Schottky barrier diode, which is a basic structure of a Schottky barrier diode in which a barrier metal layer 102 is joined on an N− type semiconductor 101.
【0004】かかるショットキーバリアダイオードの逆
方向リーク電流の低減を図る構造として、例えば図7
(b)及び図7(c)に示すようなものがある。As a structure for reducing the reverse leakage current of such a Schottky barrier diode, for example, FIG.
(B) and FIG. 7 (c) are available.
【0005】図7(b)は、第1の従来例であるショッ
トキーバリアダイオードの断面構造図であり、N−型半
導体101の表面からアクセプタを拡散し、P+型領域
103を形成した例である。FIG. 7B is a cross-sectional structural view of a Schottky barrier diode which is a first conventional example, in which an acceptor is diffused from the surface of the N-type semiconductor 101 to form a P + type region 103. is there.
【0006】このダイオードは、N+Si基板(図示省
略)上に成長させたN−エピタキシャルSi層101に
所定間隔を空けて複数のP+拡散層103がストライプ
状に形成されている。さらに、N−エピタキシャルSi
層101上にはショットキーバリア電極102(アノー
ド側)が、N+Si基板下にはオーミック電極(カソー
ド側)がそれぞれ設けられている。In this diode, a plurality of P + diffusion layers 103 are formed in stripes on an N-epitaxial Si layer 101 grown on an N + Si substrate (not shown) at predetermined intervals. Furthermore, N-epitaxial Si
A Schottky barrier electrode 102 (anode side) is provided on the layer 101, and an ohmic electrode (cathode side) is provided below the N + Si substrate.
【0007】このような構造であるダイオードでは、シ
ョットキーバリア電極102とN−エピタキシャルSi
層101との接触部に生じるショットキーバリアによ
り、ショットキーバリア電極102とオーミック電極7
の間に順方向電圧を印加した場合には、エネルギーレベ
ルの高いN−エピタキシャルSi層101内の電子がシ
ョットキーバリア電極102の方に注入され順方向電流
が流れるが、逆方向電圧を印加した場合にはショットキ
ーバリアによってショットキーバリア電極102からN
−エピタキシャルSi層101へ電子が移動することが
阻止され、印加電圧によらず逆方向電流は一定の微少量
となる。このように、このダイオードは整流作用を持っ
ているのである。In the diode having such a structure, the Schottky barrier electrode 102 and the N-epitaxial Si are used.
Due to the Schottky barrier generated at the contact portion with the layer 101, the Schottky barrier electrode 102 and the ohmic electrode 7
When a forward voltage is applied between the two, the electrons in the N-epitaxial Si layer 101 having a high energy level are injected toward the Schottky barrier electrode 102 and a forward current flows, but the reverse voltage is applied. In some cases, the Schottky barrier electrode 102 causes N
-Electrons are prevented from moving to the epitaxial Si layer 101, and the reverse current becomes a constant minute amount regardless of the applied voltage. Thus, this diode has a rectifying function.
【0008】次に、図7(b)に示すダイオードの製造
方法について説明する。Next, a method of manufacturing the diode shown in FIG. 7B will be described.
【0009】N+Si基板上にN−エピタキシャルSi
層101を成長した後、Si酸化膜を約100nm形成
する。続いて、フォトリソグラフィ技術によりSi酸化
膜に約1μmの幅を有するストライプ状の開口部を形成
した後、約200nmの深さに不純物分布がピークとな
るよう不純物をイオン注入する。そして、熱処理により
N−エピタキシャルSi層101に深さ2μmのP+拡
散層103を形成した後、Si酸化膜を除去し、N+S
i基板上にショットキーバリア電極102を、N+Si
基板下にオーミック電極を形成する。N-epitaxial Si on N + Si substrate
After growing the layer 101, a Si oxide film is formed to a thickness of about 100 nm. Then, a stripe-shaped opening having a width of about 1 μm is formed in the Si oxide film by photolithography, and then impurities are ion-implanted so that the impurity distribution has a peak at a depth of about 200 nm. Then, a P + diffusion layer 103 having a depth of 2 μm is formed on the N− epitaxial Si layer 101 by heat treatment, the Si oxide film is removed, and N + S is removed.
The Schottky barrier electrode 102 is formed on the i substrate by N + Si.
An ohmic electrode is formed under the substrate.
【0010】しかしながら、上述した製造方法によりダ
イオードを作成した場合に、イオン注入する不純物の種
類によらずSiに対する不純物の拡散は、通常、深さ方
向の約0.8倍の速度で横方向に進む為、P+拡散層1
03の形成の際に不純物を深さ2μmまで拡散させた時
には横方向には1.6μmずつ左右に拡散することとな
り、結果として、横方向の拡散幅は3.2μmとなる。
すなわち、開口幅の1μmを合わせると横方向の拡散幅
は全体で4.2μmと、理想値の1μmの4.2倍も拡
散が進んでしまい、P+拡散層103の横幅が大きくな
り過ぎるという問題があった。However, when a diode is manufactured by the above-described manufacturing method, the diffusion of impurities into Si is usually performed in the lateral direction at a rate of about 0.8 times the depth direction, regardless of the type of impurities implanted. To proceed, P + diffusion layer 1
When the impurities are diffused to a depth of 2 μm in the formation of 03, they are laterally diffused by 1.6 μm each in the lateral direction, resulting in a lateral diffusion width of 3.2 μm.
That is, when the opening width of 1 μm is combined, the lateral diffusion width is 4.2 μm as a whole, which means that the diffusion proceeds by 4.2 times the ideal value of 1 μm, and the lateral width of the P + diffusion layer 103 becomes too large. was there.
【0011】かかる問題の解決のため、図7(c)に示
すような構造のショットキーバリアダイオードが提案さ
れている。In order to solve such a problem, a Schottky barrier diode having a structure as shown in FIG. 7C has been proposed.
【0012】図7(c)は、第2の従来例であるショッ
トキーバリアダイオードの断面構造図であり、N−型半
導体101表面にトレンチ110を形成後、アクセプタ
を含んだポリシリコンを埋めてその周辺にP+型領域1
11を形成したものである。この構造によれば、P+拡
散層の横幅を狭くすることができる。FIG. 7C is a sectional view of a Schottky barrier diode which is a second conventional example. After forming a trench 110 on the surface of the N-type semiconductor 101, polysilicon including an acceptor is buried. P + type area 1 around it
11 is formed. According to this structure, the width of the P + diffusion layer can be reduced.
【0013】これら図7(b)及び(c)構造による
と、逆方向電圧を印加した時のN−エピタキシャルSi
層101側に伸びる空乏層は図7(a)構造よりもピン
チオフ状態に近くなり、図8に示す如く図7(a)構造
と比較して逆方向リーク電流低減の効果が得られる。According to the structures of FIGS. 7B and 7C, N-epitaxial Si when a reverse voltage is applied is applied.
The depletion layer extending to the layer 101 side is closer to the pinch-off state than the structure of FIG. 7A, and as shown in FIG. 8, the effect of reducing the reverse leakage current is obtained as compared with the structure of FIG.
【0014】図8は、上記従来例の逆方向リーク電流特
性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the reverse leakage current characteristic of the above conventional example.
【0015】横軸が逆方向電圧Vで、縦軸がリーク電流
Iである。図中のQ1は図7(a)構造のダイオードの
特性曲線であり、Q2は図7(b),(c)構造のダイ
オード(第1及び第2の従来例)の特性曲線である。The horizontal axis represents the reverse voltage V and the vertical axis represents the leak current I. In the figure, Q1 is the characteristic curve of the diode having the structure shown in FIG. 7A, and Q2 is the characteristic curve of the diode having the structures shown in FIGS. 7B and 7C (first and second conventional examples).
【0016】同図から明らかなように、逆方向電圧を増
加していった場合に、図7(a)構造よりも図7
(b),(c)構造の方が電流Iが抑制しており、逆方
向リーク電流が低減している。As is apparent from the figure, when the reverse voltage is increased, the value of FIG.
The current I is suppressed in the structures (b) and (c), and the reverse leakage current is reduced.
【0017】上述の第1及び第2の従来例の具体例を示
すショットキーバリアダイオードとして、例えば特開平
3−105975号公報に開示されるものがあった。As a Schottky barrier diode showing a concrete example of the above-mentioned first and second conventional examples, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-105975.
【0018】図9は、上記公報技術に開示されたショッ
トキーバリアダイオードの断面構造図である。FIG. 9 is a sectional structural view of the Schottky barrier diode disclosed in the above-mentioned publication.
【0019】このダイオードは、低損失化を目的に、シ
ョットキー接合部に、空乏層がピンチオフする間隔、深
さでP+型領域204を形成して逆方向リーク電流を低
減させている。すなわち、P+型領域204相互間の間
隔をW、P+型領域204の深さをD、N−半導体層2
02とP+型領域204との間に形成されるPN接合の
拡散電位によってN−半導体層202側に拡がる空乏層
の幅をWoとした場合に、2Wo<W≦3Dの関係を満
たすようにP+型領域204を形成する。なお、図中の
201はオーミック電極、202はN+半導体基板,2
05はショットキーバリア電極である。In order to reduce the loss of this diode, the P + type region 204 is formed in the Schottky junction at the interval and depth at which the depletion layer is pinched off to reduce the reverse leakage current. That is, the distance between the P + type regions 204 is W, the depth of the P + type regions 204 is D, and the N− semiconductor layer 2 is formed.
When the width of the depletion layer that spreads to the N− semiconductor layer 202 side due to the diffusion potential of the PN junction formed between the No. 02 and the P + type region 204 is Wo, P + satisfies the relationship of 2Wo <W ≦ 3D. A mold region 204 is formed. In the figure, 201 is an ohmic electrode, 202 is an N + semiconductor substrate, 2
Reference numeral 05 is a Schottky barrier electrode.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1及び第2の従来例を含む上記従来公報のショットキー
バリアダイオード(図9)では、同一チップ面積内にお
けるショットキー接合面積が減少する為、順方向電圧損
失が増加する。これを抑えるには接合面積を横方向に伸
張させる方法が考えられるが、これではチップサイズが
大きくなって価格が割高なものになってしまうし、ニー
ズが高まっている小型外囲器への搭載が困難となってく
る。However, in the Schottky barrier diode (FIG. 9) of the above-mentioned conventional publication including the above-mentioned first and second conventional examples, the Schottky junction area within the same chip area is reduced. Forward voltage loss increases. To suppress this, it is possible to expand the bonding area in the lateral direction, but this will increase the chip size and the price, and it will be mounted in small envelopes where needs are increasing. Becomes difficult.
【0021】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、チップサイズ
を抑えつつ順方向損失と逆方向損失の低減を実現する半
導体装置及びその製造方法を提供することである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to realize a semiconductor device which realizes reduction of forward loss and backward loss while suppressing the chip size, and manufacturing thereof. Is to provide a method.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、第1導電型の半導体層と、該
半導体層を挟む電極とを有し、前記半導体層の所定の複
数の領域に凹部を形成し、前記複数の凹部の内部に第2
導電型の埋め込み層と該埋め込み層の周辺に第2導電型
の第1拡散層とを夫々形成した半導体装置において、前
記各第2導電型の第1拡散層相互間のショットキー接合
部を凹形状にするトレンチ部を設けたことにある。In order to achieve the above object, a feature of the first invention is that it has a semiconductor layer of the first conductivity type and electrodes sandwiching the semiconductor layer, and the semiconductor layer has a predetermined size. Recesses are formed in a plurality of regions of the
In a semiconductor device in which a conductive type buried layer and a second conductive type first diffusion layer are formed around the buried layer, a Schottky junction portion between the second conductive type first diffusion layers is recessed. This is because the trench portion to be shaped is provided.
【0023】この第1の発明によれば、平坦形状であっ
たショットキー接合部を凹形状とすることによりショッ
トキー接合面積が増加する。その結果、順方向損失が低
減する。According to the first aspect of the present invention, the Schottky junction area, which has been flat, is made concave to increase the Schottky junction area. As a result, forward loss is reduced.
【0024】第2の発明の特徴は、上記第1の発明にお
いて、前記トレンチ部の底端部周辺における前記第1導
電型の半導体層に第2導電型の第2拡散層を設けたこと
にある。A feature of the second invention is that, in the first invention, the second conductivity type second diffusion layer is provided in the first conductivity type semiconductor layer in the vicinity of the bottom end portion of the trench portion. is there.
【0025】この第2の発明によれば、電界強度が低減
され、逆方向損失が低減する。According to the second aspect of the invention, the electric field strength is reduced and the reverse loss is reduced.
【0026】第3の発明の特徴は、半導体基板上に第1
導電型の半導体層を形成する第1工程と、前記第1導電
型の半導体層の所定の複数領域を除去して複数の第1の
凹部を形成する第2工程と、前記第1導電型の半導体層
よりも不純物拡散速度の大きい埋め込み層を前記各第1
の凹部に形成した後、不純物拡散を行うことにより各第
1の凹部周辺に第2導電型の半導体層をそれぞれ形成す
る第3工程と、前記各第2導電型の半導体層相互間の前
記第1導電型の半導体層領域に第2の凹部を形成する第
4工程と、前記第1導電型の半導体層表面に前記第2の
凹部を埋め込む形でバリヤメタルを形成する第5工程と
を実行することにある。A feature of the third invention is that the first invention is provided on a semiconductor substrate.
A first step of forming a conductive type semiconductor layer; a second step of removing a plurality of predetermined regions of the first conductive type semiconductor layer to form a plurality of first recesses; The buried layer having a higher impurity diffusion rate than the semiconductor layer is formed in each of the first
After forming the recess of a third step of forming respectively a semiconductor layer of a second conductivity type surrounding the first recess by an impurity diffusion, the second between the semiconductor layer mutually the second conductivity type A fourth step of forming a second recess in the semiconductor layer region of the first conductivity type and a fifth step of forming a barrier metal in a form of filling the second recess on the surface of the semiconductor layer of the first conductivity type are performed. Especially.
【0027】第4の発明の特徴は、上記第3の発明にお
いて、前記各第2の凹部の底端部に不純物を拡散する第
6工程を、前記第4工程と前記第5工程との間に実行す
ることにある。A feature of the fourth invention is that, in the above-mentioned third invention, the sixth step of diffusing impurities at the bottom end of each of the second recesses is performed between the fourth step and the fifth step. To run into.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体装置
及びその製造方法の実施形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below.
【0029】図1は、本発明の第1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。FIG. 1 is a sectional view of a Schottky barrier diode according to the first embodiment of the present invention.
【0030】このダイオードは、例えばN+Si基板1
1上にN−エピタキシャルSi層12をエピタキシャル
成長させ、さらに、N−エピタキシャルSi層12上に
バリアメタル22(アノード側)を形成した構造となっ
ている。This diode is, for example, an N + Si substrate 1
1 has an N-epitaxial Si layer 12 epitaxially grown thereon, and a barrier metal 22 (on the anode side) is further formed on the N-epitaxial Si layer 12.
【0031】また、N+Si基板11の反対表面側には
オーミック電極23(カソード側)が形成されている。
さらに、N−エピタキシャルSi層12には、複数の凹
部15が設けられており、その周辺にはP+拡散層17
が形成され、また、その凹部15の内部にはポリSiが
埋め込まれている。An ohmic electrode 23 (cathode side) is formed on the opposite surface side of the N + Si substrate 11.
Further, the N− epitaxial Si layer 12 is provided with a plurality of recesses 15, and the P + diffusion layer 17 is provided around the recesses 15.
Is formed, and poly-Si is embedded in the recess 15.
【0032】さらに、P+型領域17の相互間のN−型
半導体領域にトレンチ部19が形成され、その上にバリ
アメタル層22が設けられている。そして、トレンチ部
19の低端部の周辺には,トレンチ部19の底端部から
N−エピタキシャルSi層12へ張り出すようにP+拡
散領域21が形成されている。Further, a trench portion 19 is formed in the N− type semiconductor region between the P + type regions 17, and a barrier metal layer 22 is provided thereon. A P + diffusion region 21 is formed around the lower end of the trench 19 so as to project from the bottom end of the trench 19 to the N− epitaxial Si layer 12.
【0033】このように、本実施形態では、P+型領域
17の相互間のN−型半導体領域をトレンチ構造にする
ことによって凹状とすることにより、ショットキー接合
面積を増加させ、後述する図5に示す如く順方向電圧降
下を低減することが可能となる。As described above, in this embodiment, the Schottky junction area is increased by making the N − type semiconductor regions between the P + type regions 17 into a concave shape by forming a trench structure, thereby increasing the Schottky junction area, which will be described later with reference to FIG. It is possible to reduce the forward voltage drop as shown in.
【0034】一方、トレンチ部19の底端部は比較的鋭
角に形成されており、逆バイアス状態において電界の集
中を招く恐れがある。これを回避するため、P+型領域
21を形成して電界強度を緩和する構造としている。
尚、該トレンチ部19の深さは、各P+型領域17より
も浅くして(例えば1/2)、逆方向リーク電流を増加
させない様な構造となっている。On the other hand, the bottom end of the trench 19 is formed at a relatively acute angle, which may cause concentration of an electric field in the reverse bias state. In order to avoid this, the P + type region 21 is formed so as to reduce the electric field strength.
The depth of the trench portion 19 is shallower than each P + type region 17 (for example, 1/2) so that the reverse leak current is not increased.
【0035】かかる本実施形態のダイオードによれば、
ショットキー接合部のN−型エピタキシャルSi層12
に、空乏層がピンチオフする間隔と深さで配置されたP
+型領域17を有するショットキーバリアダイオードに
おいて、P+型領域17の相互間のショットキー接合部
を凹状(トレンチ部19)に形成して接合面積を増すよ
うにしたので、順方向損失を低減させることができる。According to the diode of this embodiment,
N-type epitaxial Si layer 12 at Schottky junction
At a distance and depth at which the depletion layer is pinched off.
In the Schottky barrier diode having the + type region 17, the Schottky junction portion between the P + type regions 17 is formed in a concave shape (trench portion 19) to increase the junction area, thereby reducing the forward loss. be able to.
【0036】さらに、トレンチ部19の底端部にもP+
型領域21を形成して逆バイアス時の電界強度を緩和す
るとともに、トレンチ部19の深さを各P+型領域17
よりも浅く形成したので、逆方向リーク電流を低減させ
ることができる。Further, P + is also formed at the bottom end of the trench portion 19.
A type region 21 is formed to reduce the electric field strength at the time of reverse bias, and the depth of the trench portion 19 is set to each P + type region 17
Since it is formed shallower than the above, the reverse leakage current can be reduced.
【0037】次に、上述の図1に示すダイオードの製造
方法について、図2、図3及び図4を参照しつつ説明す
る。Next, a method of manufacturing the above-mentioned diode shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4.
【0038】まず、図2(a)に示すように、N+Si
基板11上にN−エピタキシャルSi層12を成長させ
る。First, as shown in FIG. 2A, N + Si
An N-epitaxial Si layer 12 is grown on the substrate 11.
【0039】次に図2(b)に示すように、N−エピタ
キシャルSi層12上に形成した酸化膜13をフォトリ
ソグラフィ技術によりパターニングし、さらに、この醜
化膜13をマスクとしてN−エピタキシャルSi層12
をドライエッチングし、トレンチ部14を形成する。な
お、ここでは、トレンチ部14の深さを4μm、幅を1
μm、また、トレンチ部14底部からN+Si基板上面
間での距離を4μm、各トレンチ部14の間隔を5μm
とする。Next, as shown in FIG. 2B, the oxide film 13 formed on the N-epitaxial Si layer 12 is patterned by a photolithography technique, and further, the N-epitaxial Si layer is used as a mask with the ugly film 13 as a mask. 12
Is dry-etched to form the trench portion 14. In this case, the trench portion 14 has a depth of 4 μm and a width of 1
μm, the distance from the bottom of the trench 14 to the upper surface of the N + Si substrate is 4 μm, and the distance between the trenches 14 is 5 μm.
And
【0040】次に図2(c)に示すように、N−エピタ
キシャルSi層12に形成されたトレンチ部14が完全
に埋め込まれるようにポリSi層15をCVD(Che
mical Vapor Deposition)法等
により堆積する。Next, as shown in FIG. 2C, the poly-Si layer 15 is CVD (Che) so that the trench portion 14 formed in the N-epitaxial Si layer 12 is completely filled.
It is deposited by a method such as a medical vapor deposition method.
【0041】次に図3(d)に示すように、トレンチ部
14に埋め込まれたポリSi層15とN ̄エピタキシャ
ルSi層12の表面が一致し平坦化されるまで、ポリS
i層15をドライエッチングし、さらに、イオン注入技
術により、ホウ素(B)などのP型不純物16をポリS
i埋込み層15の表面近傍に打ち込む。この時、酸化膜
13はイオン打ち込みのマスクとなるので、不純物16
はポリSi埋込み層15のみに打ち込まれることにな
る。Next, as shown in FIG. 3D, until the surfaces of the poly-Si layer 15 buried in the trench portion 14 and the N-epitaxial Si layer 12 are aligned and flattened, the poly-S layer is formed.
The i layer 15 is dry-etched, and a P-type impurity 16 such as boron (B) is added to the poly S by an ion implantation technique.
Implantation is performed near the surface of the buried layer 15. At this time, since the oxide film 13 serves as a mask for ion implantation, impurities 16
Will be implanted only in the poly-Si buried layer 15.
【0042】次に、図3(e)に示すように、ポリSi
埋込み層15の表面近傍に打ち込まれたP型不純物16
を、熱処理によりポリSi埋込み層15内に拡散させ、
P+拡散層17を形成する。この時、ポリSiはSiと
比べて、その不純物拡散速度が大きいので、打ち込まれ
たP型不純物16の大半は、まず、ポリSi埋込み層1
5内を拡散し、その後、トレンチ部14周辺のN−エピ
タキシャルSi層12に拡散し、P+拡散層17を形成
することになる。Next, as shown in FIG. 3E, poly-Si is used.
P-type impurities 16 implanted near the surface of the buried layer 15
Is diffused into the poly-Si embedded layer 15 by heat treatment,
The P + diffusion layer 17 is formed. At this time, since the impurity diffusion rate of poly-Si is higher than that of Si, most of the implanted P-type impurities 16 will first have the poly-Si burying layer 1.
5 and then diffuses into the N− epitaxial Si layer 12 around the trench 14 to form the P + diffusion layer 17.
【0043】その後、図3(f)に示すように、酸化膜
13を除去して新たにウエハ上に酸化膜18を形成し、
さらに図4(g)に示すようにフォトグラフィ技術によ
り各P+拡散領域17相互間にそれぞれ凹部(トレンチ
溝)19を形成する。そして、酸化膜18をマスクにし
てP型不純物20を注入し、各凹部19の底部にP+拡
散領域21を形成する。After that, as shown in FIG. 3F, the oxide film 13 is removed and a new oxide film 18 is formed on the wafer.
Further, as shown in FIG. 4G, recesses (trench grooves) 19 are formed between the P + diffusion regions 17 by the photography technique. Then, the P-type impurity 20 is implanted using the oxide film 18 as a mask to form the P + diffusion region 21 at the bottom of each recess 19.
【0044】最後に、ウエハ上面に各凹部19が埋め込
まれるようにバリアメタル22を形成すると共に、ウエ
ハの底面にオーミック電極23を蒸着すれば、図1に示
した構造のショットキーダイオードが得られる。Finally, a barrier metal 22 is formed on the upper surface of the wafer so as to fill the recesses 19, and an ohmic electrode 23 is deposited on the bottom surface of the wafer to obtain a Schottky diode having the structure shown in FIG. .
【0045】図5は、従来例の図7(b),(c)構造
と本実施形態の図1構造とを比較した順方向電圧降下特
性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the forward voltage drop characteristics comparing the structures of FIGS. 7B and 7C of the conventional example with the structure of FIG. 1 of the present embodiment.
【0046】縦軸が順方向電流Iで、横軸が順方向電圧
Vである。図中のP1は本実施形態の特性曲線であり、
P2は従来例の特性曲線である。同図から明らかなよう
に、順方向に電圧を増加していった場合に、従来例より
も本実施形態の方が順方向電流Iが増加しており、順方
向電圧降下が低減している。The ordinate represents the forward current I and the abscissa represents the forward voltage V. P1 in the figure is a characteristic curve of the present embodiment,
P2 is a characteristic curve of the conventional example. As is apparent from the figure, when the voltage is increased in the forward direction, the forward current I is increased and the forward voltage drop is reduced in the present embodiment as compared with the conventional example. .
【0047】図6は、本発明の第2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。FIG. 6 is a sectional view of a Schottky barrier diode according to the second embodiment of the present invention.
【0048】本実施形態のダイオードは、上記第1実施
形態において、P+型領域17相互間のN−型半導体領
域に形成するトレンチ部31を複数形成し、さらにその
各トレンチ部31の底端部周辺のN−エピタキシャルS
i層12にP+型領域32をそれぞれ形成したものであ
る。In the diode of this embodiment, a plurality of trench portions 31 are formed in the N− type semiconductor region between the P + type regions 17 in the first embodiment, and the bottom end portion of each trench portion 31 is further formed. N-epitaxial S around
P + type regions 32 are formed in the i layer 12, respectively.
【0049】これにより、ショットキー接合面積をより
一層増すことができ、順方向電圧降下を大幅に低減する
ことが可能となる。As a result, the Schottky junction area can be further increased and the forward voltage drop can be greatly reduced.
【0050】なお、本発明では、上記バリアメタル電極
22として半導体基板の多数キャリアに対しバリアを形
成する材料、例えば、Al、Mo、Au、Ti、Vなど
が使用されるが、図1に示すような1層構造であって
も、あるいは種類の異なる材料からなる2種類以上の構
造であっても良い。ここで、2種類以上の構造の場合、
異なるバリアハイトの材科を使用しているので、1層の
構造と比べて所望の特性、特に、順方向特性を得易い効
果を有する。In the present invention, as the barrier metal electrode 22, a material that forms a barrier against the majority carrier of the semiconductor substrate, such as Al, Mo, Au, Ti, V, etc., is used, which is shown in FIG. Such a one-layer structure may be used, or two or more types of structures made of different types of materials may be used. Here, in the case of two or more types of structures,
Since materials having different barrier heights are used, it has an effect of easily obtaining desired characteristics, particularly forward characteristics, as compared with the one-layer structure.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、各第2導電型の第1拡散層相互間のショット
キー接合部を凹形状にするトレンチ部を設けたので、平
坦形状であったショットキー接合部を凹形状とすること
によりショットキー接合面積が増加する。これにより順
方向損失を低減することが可能となる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, since the Schottky junction portion between the first diffusion layers of the second conductivity type has the trench portion having the concave shape, The Schottky junction area is increased by making the flat Schottky junction portion concave. This makes it possible to reduce the forward loss.
【0052】第2の発明によれば、上記第1の発明にお
いて、前記トレンチ部の底端部周辺における第1導電型
の半導体層に第2導電型の第2拡散層を設けたので、電
界強度が低減され、逆方向損失を低減することが可能と
なる。従って、順方向損失と逆方向損失双方の低減が可
能となり、従来技術以上の低損失な半導体装置が実現可
能となる。According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the second conductivity type second diffusion layer is provided in the first conductivity type semiconductor layer around the bottom end portion of the trench portion. The strength is reduced, and it is possible to reduce the reverse loss. Therefore, it is possible to reduce both the forward loss and the reverse loss, and it is possible to realize a semiconductor device having a lower loss than the conventional technique.
【0053】第3及び第4の発明によれば、上記第1及
び第2の発明の半導体装置を簡易且つ的確に製造するこ
とが可能になる。According to the third and fourth inventions, the semiconductor device of the first and second inventions can be manufactured simply and accurately.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第1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。FIG. 1 is a cross-sectional view of a Schottky barrier diode according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のダイオードの製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the diode of FIG.
【図3】図2の続きの図である。FIG. 3 is a continuation of FIG. 2.
【図4】図3の続きの図である。FIG. 4 is a continuation of FIG. 3.
【図5】従来例の図7(b),(c)構造と本実施形態
の図1構造とを比較した順方向電圧降下特性を示すグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing a forward voltage drop characteristic in which the structure of FIGS. 7B and 7C of the conventional example is compared with the structure of FIG. 1 of the present embodiment.
【図6】本発明の第2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。FIG. 6 is a sectional view of a Schottky barrier diode according to a second embodiment of the present invention.
【図7】従来のショットキーバリアダイオードの断面構
造図である。FIG. 7 is a cross-sectional structure diagram of a conventional Schottky barrier diode.
【図8】従来例の逆方向リーク電流特性を示すグラフで
ある。FIG. 8 is a graph showing a reverse leakage current characteristic of a conventional example.
【図9】上記公報技術に開示されたショットキーバリア
ダイオードの断面構造図である。FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram of the Schottky barrier diode disclosed in the above-mentioned publication technique.
11 N+Si基板 12 N−エピタキシャルSi層 15 凹部 17 P+拡散層 19,31 トレンチ部 21,32 P+拡散領域 22 バリアメタル 23 オーミック電極 11 N + Si substrate 12 N-Epitaxial Si layer 15 recess 17 P + diffusion layer 19,31 Trench part 21,32 P + diffusion area 22 Barrier metal 23 Ohmic electrode
Claims (4)
挟む電極とを有し、前記半導体層の所定の複数の領域に
凹部を形成し、前記複数の凹部の内部に第2導電型の埋
め込み層と該埋め込み層の周辺に第2導電型の第1拡散
層とを夫々形成した半導体装置において、 前記各第2導電型の第1拡散層相互間のショットキー接
合部を凹形状にするトレンチ部を設けたことを特徴とす
る半導体装置。1. A semiconductor layer having a first conductivity type and electrodes sandwiching the semiconductor layer, recesses are formed in a plurality of predetermined regions of the semiconductor layer, and second conductivity is provided inside the recesses. A semiconductor device in which a buried layer of the second conductivity type and a first diffusion layer of the second conductivity type are formed around the buried layer, the Schottky junction between the first diffusion layers of the second conductivity type has a concave shape. A semiconductor device having a trench portion to be formed.
記第1導電型の半導体層に、第2導電型の第2拡散層を
設けたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a second diffusion layer of a second conductivity type is provided in the semiconductor layer of the first conductivity type in the vicinity of the bottom end portion of the trench portion.
形成する第1工程と、 前記第1導電型の半導体層の所定の複数領域を除去して
複数の第1の凹部を形成する第2工程と、 前記第1導電型の半導体層よりも不純物拡散速度の大き
い埋め込み層を前記各第1の凹部に形成した後、不純物
拡散を行うことにより各第1の凹部周辺に第2導電型の
半導体層をそれぞれ形成する第3工程と、前記各第2導電型の半導体層 相互間の前記第1導電型の
半導体層領域に第2の凹部を形成する第4工程と、 前記第1導電型の半導体層表面に前記第2の凹部を埋め
込む形でバリヤメタルを形成する第5工程とを実行する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A first step of forming a semiconductor layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate, and a plurality of predetermined regions of the semiconductor layer of the first conductivity type are removed to form a plurality of first recesses. And a second step, in which a buried layer having an impurity diffusion rate higher than that of the semiconductor layer of the first conductivity type is formed in each of the first recesses, and then impurity diffusion is performed to perform a second conductivity around each of the first recesses. a third step of forming type semiconductor layer, respectively, a fourth step of forming a second recess in the semiconductor layer region of the first conductivity type between the semiconductor layer mutually the second conductivity type, said first And a fifth step of forming a barrier metal in such a manner that the second recess is filled in the surface of the conductive type semiconductor layer.
散する第6工程を、前記第4工程と前記第5工程との間
に実行することを特徴とする請求項3記載の半導体装置
の製造方法。4. The sixth step of diffusing impurities into the bottom end of each of the second recesses is performed between the fourth step and the fifth step. Manufacturing method of semiconductor device.
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