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JPH0618270B2 - Shutter-barrier barrier semiconductor device - Google Patents
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JPH0618270B2 - Shutter-barrier barrier semiconductor device - Google Patents

Shutter-barrier barrier semiconductor device

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JPH0618270B2
JPH0618270B2 JP63065466A JP6546688A JPH0618270B2 JP H0618270 B2 JPH0618270 B2 JP H0618270B2 JP 63065466 A JP63065466 A JP 63065466A JP 6546688 A JP6546688 A JP 6546688A JP H0618270 B2 JPH0618270 B2 JP H0618270B2
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barrier
titanium oxide
electrode
layer
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康二 大塚
崇 鈴木
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Sanken Electric Co Ltd
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Sanken Electric Co Ltd
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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、高耐圧のシヨツトキバリア半導体装置に関す
る。
The present invention relates to a high breakdown voltage shutter barrier semiconductor device.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

シヨツトキバリアダイオードは、高速応答性(高速スイ
ツチング特性)の良さ及び低損失である利点を生かし
て、高周波整流回路等に広く利用されている。しかし、
シヨツトキバリアダイオードは、周辺耐圧(シヨツトキ
バリアの周辺での耐圧)がバルク耐圧(シヨツトキバリ
アの中央部での耐圧)に比べて低下する現象が著しく、
高耐圧化が難しいという問題を有する。
The shutter barrier diode is widely used in a high-frequency rectifier circuit and the like by taking advantage of good high-speed response (high-speed switching characteristic) and low loss. But,
The breakdown voltage of the shutter barrier barrier diode (the breakdown voltage around the shutter barrier) is significantly lower than the bulk breakdown voltage (the breakdown voltage at the center of the shutter barrier).
There is a problem that it is difficult to increase the breakdown voltage.

この問題を解決するためにフイールドプレートを設ける
こと、又はガードリングを設けることは、例えば米国の
エス・エム・ジイー著の「フイズイクス オブ セミコ
ンダクタ デバイス」第2版等で知られている。また、
フイールドプレートとガードリングの両方を使用するこ
とも既に行われている。
Providing a field plate or a guard ring in order to solve this problem is known, for example, in the second edition of "Fixix of Semiconductor Devices" by S.M.J.E., USA. Also,
The use of both field plates and guard rings has already been done.

フイールドプレート構造のシヨツトキバリアダイオード
は、n+型半導体領域と、この上に形成されたn型半導体
領域と、このn型半導体領域の上に形成されたシヨツト
キバリア形成可能な金属電極(以下バリア電極と呼ぶ)
と、n型半導体領域上にバリア電極を包囲するように形
成された絶縁層と、この絶縁層上に設けられかつバリア
電極に接続されたフイールドプレートと、n+型半導体領
域に接続されたオーミツク電極とから成る。バリア電極
とオーミツク電極との間に逆電圧を印加すると、バリア
電極とn型半導体領域との間に空乏層が生じると共に、
フイールドプレートの下部のn型半導体領域にもフイー
ルドプレートの電界効果によつて空乏層が発生し、バリ
ア電極の周辺部に電界が集中することが緩和され、シヨ
ツトキバリアの周辺耐圧が向上する。しかし、電界の集
中を良好に緩和し、大幅に耐圧を向上させることは実際
上困難であつた。
A shutter plate barrier diode having a field plate structure includes an n + type semiconductor region, an n type semiconductor region formed on the n + type semiconductor region, and a metal electrode capable of forming a shutter barrier formed on the n type semiconductor region (hereinafter referred to as a barrier electrode). Call)
An insulating layer formed on the n-type semiconductor region so as to surround the barrier electrode, a field plate provided on the insulating layer and connected to the barrier electrode, and an ohmic contact connected to the n + type semiconductor region. It consists of electrodes. When a reverse voltage is applied between the barrier electrode and the ohmic electrode, a depletion layer is generated between the barrier electrode and the n-type semiconductor region, and
A depletion layer is also generated in the n-type semiconductor region below the field plate due to the field effect of the field plate, and the concentration of the electric field on the peripheral portion of the barrier electrode is relieved, and the peripheral breakdown voltage of the Schottky barrier is improved. However, it was practically difficult to satisfactorily reduce the concentration of the electric field and significantly improve the breakdown voltage.

一方、ガードリング構造のシヨツトキバリアダイオード
は、平面的に見てバリア電極の周辺に接続されるととも
にバリア電極を囲むように配置されたp+型半導体領域か
ら成るガードリングを有する。ガードリングのp+型半導
体領域はn型半導体領域とpn接合を形成し、このpn
接合に逆電圧が印加されると、シヨツトキバリアの周辺
よりも効果的に空乏層が広がる。この結果、バリア電極
の周辺耐圧を向上させることができる。しかし、シヨツ
トキバリアダイオードとpn接合ダイオードとを並列配
置した構造になるため、順電圧を印加して順電流を流し
たときにpn接合部分において少数キヤリアの注入が発
生し、シヨツトキバリアダイオードの特長の1つである
高速応答性が低下する。また、ガードリング構造は、フ
イールドプレート構造と組合せて広く利用されているけ
れども、やはり大幅な高耐圧化は困難であつた。
On the other hand, a Schottky barrier diode having a guard ring structure has a guard ring which is connected to the periphery of the barrier electrode in plan view and is formed of ap + type semiconductor region arranged so as to surround the barrier electrode. The p + type semiconductor region of the guard ring forms a pn junction with the n type semiconductor region.
When a reverse voltage is applied to the junction, the depletion layer spreads more effectively than around the shutter barrier. As a result, the breakdown voltage around the barrier electrode can be improved. However, since the structure is such that the Schottky barrier diode and the pn junction diode are arranged in parallel, when a forward voltage is applied and a forward current flows, a small number of carriers are injected at the pn junction portion, and High-speed response, which is one of the features, is reduced. Further, although the guard ring structure is widely used in combination with the field plate structure, it is still difficult to significantly increase the breakdown voltage.

上述のような問題点を解決するために、ショットキバリ
ア電極の周囲に、テーパを有し、且つショットキバリア
効果を有する抵抗層を形成することが、特公昭49−4
1463号公報に記載されている。この方法によれば、
確かに高耐圧化が可能になる。
In order to solve the above problems, it is known to form a resistance layer having a taper and a Schottky barrier effect around the Schottky barrier electrode.
No. 1463. According to this method
Certainly, high breakdown voltage is possible.

しかし、この特許公報には抵抗層の外周端の微小領域で
生じるブレークダウンを抑制するための技術は開示され
ていない。
However, this patent publication does not disclose a technique for suppressing breakdown that occurs in a minute region at the outer peripheral edge of the resistance layer.

そこで、本発明の目的は、高速応答性を確保しつつ高耐
圧化が可能な構造のショットキバリア半導体装置におけ
る抵抗層の外周端のブレークダウンを抑制することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to suppress the breakdown of the outer peripheral edge of the resistance layer in the Schottky barrier semiconductor device having a structure capable of increasing the breakdown voltage while ensuring high-speed response.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明は、半導体領域と、前
記半導体領域との間にショットキバリアを形成するよう
に前記半導体領域上に配置されたバリア電極と、前記バ
リア電極を包囲するように前記半導体領域上に配置さ
れ、かつ前記バリア電極と電気的に接続され、かつ前記
バリア電極よりも大きなシート抵抗を有し、かつ前記半
導体領域との間にショットキバリアが得られるように形
成された薄層と、前記薄層の外周端領域と前記半導体領
域の前記薄層の外周端を囲む部分とに対してそれぞれオ
ーミック接触して前記薄層の外周端領域と前記半導体領
域とを電気的に接続する接続物体とを備え、前記バリア
電極によるショットキバリアと前記薄層によるショット
キバリアとは直接又はpn接合を介して連続しているシ
ョットキバリア半導体装置に係わるものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention for achieving the above object includes a semiconductor region and a barrier electrode arranged on the semiconductor region so as to form a Schottky barrier between the semiconductor region and the semiconductor region. The Schottky barrier is disposed on the semiconductor region so as to surround the barrier electrode, is electrically connected to the barrier electrode, has a larger sheet resistance than the barrier electrode, and has a Schottky barrier between the barrier region and the semiconductor region. And a thin layer formed so as to obtain an outer peripheral edge region of the thin layer by ohmic contact with an outer peripheral edge region of the thin layer and a portion of the semiconductor region surrounding the outer peripheral edge of the thin layer, respectively. A Schottky barrier formed by the barrier electrode and a Schottky barrier formed by the thin layer are connected directly or via a pn junction. The present invention relates to Schottky barrier semiconductor devices.

[作 用] 上記発明において、バリア電極と半導体領域との間に逆
電圧が印加された時には、バリア電極と半導体領域との
間のシヨツトキバリアに基づく空乏層と、薄層と半導体
領域との間のシヨツトキバリアに基づく空乏層とが発生
する。薄層はバリア電極を包囲しているので、薄層がバ
リア電極を隣接包囲している場合には2つの空乏層が互
いに連続し、後述の実施例のようにp+型領域のガードリ
ングが設けられている場合にはpn接合の空乏層を介し
て2つの空乏層は連続する。バリア電極と薄層との両方
が半導体領域との間にシヨツトキバリアを生成し、且つ
薄層が抵抗体であるために薄層の内周側から外周側に向
つて電位が徐々に変化する電位勾配が生じる。この結
果、バリア電極の周縁部に電界が集中しないような空乏
層の広がりが得られ、耐圧が大幅に向上する。
[Operation] In the above invention, when a reverse voltage is applied between the barrier electrode and the semiconductor region, a depletion layer based on a shutter barrier between the barrier electrode and the semiconductor region and between the thin layer and the semiconductor region are formed. A depletion layer based on a rocket barrier is generated. Since the thin layer surrounds the barrier electrode, when the thin layer surrounds the barrier electrode adjacently, the two depletion layers are continuous with each other, and the guard ring of the p + type region is formed as in the example described later. When provided, the two depletion layers are continuous through the depletion layer of the pn junction. A potential gradient in which both the barrier electrode and the thin layer generate a Schottky barrier between the semiconductor region and the potential is gradually changed from the inner side to the outer side of the thin layer because the thin layer is a resistor. Occurs. As a result, the depletion layer can be spread so that the electric field is not concentrated on the peripheral edge of the barrier electrode, and the breakdown voltage is significantly improved.

ところで、薄層を包囲するように本発明に従う接続物体
を設けない場合には、逆電圧印加時に、薄層の外周端の
微少領域でブレークダウンが生じ、これに基づいて逆電
流が薄層中を流れる。この微少ブレークダウンに基づく
逆電流は薄層が抵抗体であるために制御されてさほど大
きくならない。しかし、微少領域のブレークダウンによ
り、微少領域の焼損が生じ、不良レベルには至らない
が、小信号領域での逆電流の増加をもたらす。これに対
し、本発明に従う接続物体(導体又は低抵抗半導体等)
を有する場合には、薄層の周縁が半導体領域に電気的に
接続されているので、ここでのブレークダウンが発生せ
ず、逆電流がなめらかに変化し、ノイズの少ないシヨツ
トキバリアダイオードを提供することができる。また、
焼損が発生しないので特性変動が少なくなる。
By the way, when the connecting object according to the present invention is not provided so as to surround the thin layer, when a reverse voltage is applied, a breakdown occurs in a minute region at the outer peripheral end of the thin layer, and based on this, a reverse current is generated in the thin layer. Flowing through. The reverse current due to this minute breakdown is controlled and does not become so large because the thin layer is a resistor. However, due to the breakdown of the micro area, the micro area is burned out, and although it does not reach a defective level, it causes an increase in reverse current in the small signal area. On the other hand, the connection object according to the present invention (conductor or low resistance semiconductor, etc.)
In the case of having a thin film, since the periphery of the thin layer is electrically connected to the semiconductor region, breakdown does not occur here, the reverse current changes smoothly, and a Schottky barrier diode with less noise is provided. can do. Also,
Since the burnout does not occur, the characteristic fluctuation is reduced.

〔第1の実施例〕 本発明の第1の実施例に係わるシヨツトキバリアダイオ
ード及びその製造方法を第1図及び第2図に基づいて説
明する。
[First Embodiment] A shutter barrier diode according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、第2図(A)に示すように、GaAs(砒化ガリウム)
から成る半導体基板21を用意する。この半導体基板2
1は厚さ300μm、不純物濃度1〜3×1018cm-3
n+型領域22上に、厚さ10〜20μm、不純物濃度1
〜2×1015cm-3のn型領域23をエピタキシヤル成長
させたものである。
First, as shown in FIG. 2 (A), GaAs (gallium arsenide)
A semiconductor substrate 21 made of is prepared. This semiconductor substrate 2
1 has a thickness of 300 μm and an impurity concentration of 1 to 3 × 10 18 cm −3
A thickness of 10 to 20 μm and an impurity concentration of 1 on the n + type region 22.
The n-type region 23 of up to 2 × 10 15 cm −3 is epitaxially grown.

次に、第2図(B)に示すように、n型GaAsから成るn型
領域23の上面全体にTi(チタン)の薄層24即ちTi薄
膜を真空蒸着で形成し、更にその上面全体にAl(アルミ
ニウム)層25を連続して真空蒸着する。Ti薄層24の
厚さは50Å〜200Å(0.005〜0.02μm)
と極薄である。Al層25の厚さは約2μmでTi薄層24
の100倍以上である。更に、n+型領域22の下面にAu
(金)−Ge(ゲルマニウム)の合金から成るオーミツク
接触の電極26を真空蒸着により形成し、その後380
℃、10秒間の熱処理を行う。
Next, as shown in FIG. 2 (B), a thin layer 24 of Ti (titanium), that is, a Ti thin film, is formed by vacuum evaporation on the entire upper surface of the n-type region 23 made of n-type GaAs, and further on the entire upper surface. The Al (aluminum) layer 25 is continuously vacuum-deposited. The thickness of the Ti thin layer 24 is 50Å to 200Å (0.005 to 0.02 μm)
And is extremely thin. The Al layer 25 has a thickness of about 2 μm and the Ti thin layer 24
Is more than 100 times. Further, Au is formed on the lower surface of the n + type region 22.
The ohmic contact electrode 26 made of an alloy of (gold) -Ge (germanium) is formed by vacuum evaporation, and then 380
Heat treatment is performed at 10 ° C. for 10 seconds.

次に、第2図(C)に示すようにフオトエツチングによりA
l層25の一部をエツチング除去し、主順電流通路とな
るシヨツトキバリア電極に対応させてAl層25aを残存
させる。更に、フオトエツチングにより素子の周辺領域
からTi薄層24を除去し、Al層25aの下部に位置する
Ti薄層24aとこれを隣接して包囲するTi薄層24bを
残存させる。Ti薄層24a、24bはTi自体は導体であ
つても極薄の膜であるため、シート抵抗が20〜400
Ω/□の抵抗層となつており、Al層25aに比べれば桁
違いに高抵抗である。
Next, as shown in Fig. 2 (C), A
A part of the l layer 25 is removed by etching to leave the Al layer 25a corresponding to the shutter barrier electrode which serves as the main forward current path. Further, the Ti thin layer 24 is removed from the peripheral region of the element by photo-etching, and is located under the Al layer 25a.
The Ti thin layer 24a and the Ti thin layer 24b surrounding and surrounding the Ti thin layer 24a are left. Since the Ti thin layers 24a and 24b are extremely thin films even if Ti itself is a conductor, the sheet resistance is 20 to 400.
It is a resistance layer of Ω / □, and has an order of magnitude higher resistance than the Al layer 25a.

次に、空気中で300℃、5〜30分間の熱処理を施
す。これにより、第1図(D)に示すようにAl層25aに
被覆されていないTi薄層24bは酸化されて第2図(D)
に示すチタン酸化物薄層28となる。Al層25aの下部
のTi薄層24aはAl層25aにマスクされているので酸
化されない。AlとTiの両方ともGaAsとの間にシヨツトキ
バリアを形成する金属であるのでAl層25aとAl層25
aの下部に位置するTi薄層24aから成る金属電極をバ
リア電極27と呼ぶこととする。第3図に示すようにバ
リア電極27を中心として、その外周に隣接してチタン
酸化物薄層28が配置されている。更に、第2図(D)及
び第3図に示すようにチタン酸化物薄層28の外周端側
にはオーミツク接続電極29がチタン酸化物薄層28を
全周にわたつて包囲するように配置されている。オーミ
ツク接続電極29はAu(金)−Ge(ゲルマニウム)合
金から成り、n型領域23とチタン酸化物薄層28の両
方にオーミツク(低抵抗)接触し、n型領域23とチタ
ン酸化物薄層28とを電気的に接続する導体である。即
ち、チタン酸化物薄層28とn型領域23とはオーミツ
ク接続電極29を介し電気的に導通状態にある。Ti薄層
24aは極く薄い膜であるためバリア電極27において
Al層25aとTi薄層24aがシヨツトキバリアの形成に
それぞれどのように関与しているか必ずしも明らかでは
ない。また、Ti薄層24aはシヨツトキバリア形成以外
の役割りとして、Al層25aのn型領域23への密着性
の向上に寄与する。バリア電極27のシート抵抗は1Ω
/□以下が望ましく、本実施例では約0.05Ω/□で
ある。第2図(D)に示す本発明に従うチタン酸化物薄層
28はTi薄層24bの層厚より増大して概算で75Å〜
300Åであり、シート抵抗が50〜500MΩ/□と
いう半絶縁性の高抵抗層である。即ち、チタン酸化物薄
層28は完全な絶縁物と見なせるTiO2(2酸化チタン)
ではなく、TiO2よりも酸素が少ないいわゆる酸素ブアー
なチタン酸化物TiOx(xは2よりも小さい数値)となつ
ているものと考えられる。
Next, heat treatment is performed in air at 300 ° C. for 5 to 30 minutes. As a result, the Ti thin layer 24b not covered by the Al layer 25a is oxidized as shown in FIG.
The titanium oxide thin layer 28 shown in FIG. The Ti thin layer 24a below the Al layer 25a is not oxidized because it is masked by the Al layer 25a. Since both Al and Ti are metals that form a shock barrier between GaAs and Al, the Al layer 25a and the Al layer 25
The metal electrode composed of the Ti thin layer 24a located under a is referred to as a barrier electrode 27. As shown in FIG. 3, a titanium oxide thin layer 28 is arranged adjacent to the outer periphery of the barrier electrode 27 with the barrier electrode 27 at the center. Further, as shown in FIGS. 2 (D) and 3, an ohmic connection electrode 29 is arranged on the outer peripheral end side of the titanium oxide thin layer 28 so as to surround the titanium oxide thin layer 28 over the entire circumference. Has been done. The ohmic connection electrode 29 is made of an Au (gold) -Ge (germanium) alloy, is in ohmic contact (low resistance) with both the n-type region 23 and the titanium oxide thin layer 28, and has the n-type region 23 and the titanium oxide thin layer. It is a conductor that electrically connects 28. That is, the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23 are electrically connected to each other via the ohmic connection electrode 29. In the barrier electrode 27, the Ti thin layer 24a is an extremely thin film.
It is not always clear how the Al layer 25a and the Ti thin layer 24a are involved in the formation of the shutter barrier. Further, the Ti thin layer 24a contributes to the improvement of the adhesiveness of the Al layer 25a to the n-type region 23 as a role other than the formation of the shutter barrier. The sheet resistance of the barrier electrode 27 is 1Ω.
/ □ or less is desirable, and in this embodiment, it is about 0.05Ω / □. The titanium oxide thin layer 28 according to the present invention shown in FIG. 2 (D) is larger than the layer thickness of the Ti thin layer 24b, and is approximately 75Å-.
It is 300 Å, and is a semi-insulating high resistance layer with a sheet resistance of 50 to 500 MΩ / □. That is, the titanium oxide thin layer 28 can be regarded as a perfect insulator TiO 2 (titanium dioxide).
However, it is considered that the titanium oxide is a so-called oxygen-buer titanium oxide TiO x (x is a numerical value smaller than 2) having less oxygen than TiO 2 .

つづいて、第1図に示すように、チタン酸化物薄層28
を被覆する絶縁層30を設けてシヨツトキバリアを有す
る半導体チツプ即ち電力用シヨツトキバリアダイオード
チツプを完成させる。なお、絶縁層30はプラズマCV
D(chemical vapor deposifion)法により形成したシ
リコン酸化膜から成る。絶縁層30はプラズマCVD又
は光CVD法で形成したシリコン窒化膜や塗布法により
形成したポリイミド系樹脂膜等に置き換えることもでき
るが、プラズマCVD法又は光CVD法により形成した
シリコン酸化膜が好適であつた。図示は省略するが、Al
層25aの上面に例えばTi層とAu層とを順次に設け、こ
れをリード部材に対する接続用電極とするのが普通であ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the titanium oxide thin layer 28 is formed.
An insulating layer 30 for covering the semiconductor chip is provided to complete a semiconductor chip having a shutter barrier, that is, a power shutter diode diode chip. The insulating layer 30 is a plasma CV.
It is made of a silicon oxide film formed by the D (chemical vapor deposition) method. The insulating layer 30 may be replaced with a silicon nitride film formed by plasma CVD or photo CVD method, a polyimide resin film formed by coating method, or the like, but a silicon oxide film formed by plasma CVD method or photo CVD method is preferable. Atsuta Although illustration is omitted, Al
It is usual that, for example, a Ti layer and an Au layer are sequentially provided on the upper surface of the layer 25a to serve as a connecting electrode for the lead member.

第3図の各部の寸法を例示すると次の通りである。バリ
ア電極27の幅aは約900μm、チタン酸化物薄層2
8の幅bは約140μm、オーミツク接続電極29の幅
cは約30μm、チタン酸化物薄層28とn型領域23
の端縁との間隔dは約150μmである。
The dimensions of each part in FIG. 3 are exemplified as follows. The width a of the barrier electrode 27 is about 900 μm, and the titanium oxide thin layer 2
8 has a width b of about 140 μm, the ohmic contact electrode 29 has a width c of about 30 μm, the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23.
The distance d from the edge of is about 150 μm.

このシヨツトキバリアダイオードにおいては、バリア電
極27とn型領域23との間に第1のシヨツトキバリア
が生じるのみでなく、チタン酸化物薄層28とn型領域
23との間にも第2のシヨツトキバリアが形成される。
第2のシヨツトキバリアが生じることはシヨツトキバリ
アダイオードの整流特性、容量特性、飽和電流特性等に
て確認した。例えばチタン酸化物薄層28の面積を零か
ら増加すると、飽和電流ISがチタン酸化物薄層28とバ
リア電極27の面積の和に略比例して増加する。この比
例関係はシヨツトキバリアダイオードの種々の温度にお
いて得られることが確認されている。このことはバリア
電極27と略同一の電流密度でチタン酸化物薄層28に
逆電流が流れることを意味する。この現象はチタン酸化
物薄層28がバリア電極27と略同一のバリアハイトφ
Bを持つシヨツトキバリアを形成していることを端的に
示している。
In this shutter barrier diode, not only a first shutter barrier occurs between the barrier electrode 27 and the n-type region 23, but also a second shutter barrier occurs between the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23. Is formed.
The occurrence of the second shutter barrier was confirmed by the rectification characteristics, capacitance characteristics, saturation current characteristics, etc. of the shutter barrier diode. For example, when the area of the titanium oxide thin layer 28 is increased from zero, the saturation current I S increases substantially in proportion to the sum of the areas of the titanium oxide thin layer 28 and the barrier electrode 27. It has been confirmed that this proportional relationship can be obtained at various temperatures of the shutter barrier diode. This means that a reverse current flows through the titanium oxide thin layer 28 at substantially the same current density as the barrier electrode 27. This phenomenon is caused by the titanium oxide thin layer 28 having substantially the same barrier height φ as the barrier electrode 27.
It clearly shows that it forms a cypress tree barrier with B.

次に、本発明に従うシヨツトキバリアダイオードの逆電
圧−逆電流特性について以下に説明する。シヨツトキバ
リアダイオードに印加する逆電圧を零ボルトから徐々に
高めていくと、シヨツトキバリアダイオードには極めて
微少な飽和電流ISが流れる。この時、バリア電極27に
基づく第1のシヨツトキバリアを通つて逆電流が流れる
と共に、チタン酸化物薄層28に基づく第2のシヨツト
キバリアを通る逆電流も流れる。逆電圧印加回路はバリ
ア電極27即ちアノードとオーミツク電極26即ちカソ
ードとに接続され、チタン酸化物薄層28及びオーミツ
ク接続電極29には直接に接続されない。従つて、オー
ミツク接続電極29及びチタン酸化物薄層28を通る電
流はバリア電極27に流れ込む。逆電圧を高めていくと
オーミツク接続電極29とチタン酸化物薄層28を通つ
てバリア電極27に達する電流通路を通る逆電流I0が増
加する。チタン酸化物薄層28は半絶縁性の高抵抗層で
あるため、チタン酸化物薄層28の抵抗分による電流制
限が働くので、逆電流I0は逆電圧の増大に伴つて徐々に
増加する特性を示す。また、逆電流の増加に伴つてバリ
ア電極27に基づく第1のシヨツトキバリアと、チタン
酸化物薄層28に基づく第2のシヨツトキバリアを通る
逆電流も徐々に増加する。
Next, the reverse voltage-reverse current characteristic of the shutter barrier diode according to the present invention will be described below. When the reverse voltage applied to the shutter barrier diode is gradually increased from zero volt, a very small saturation current I S flows through the shutter barrier diode. At this time, a reverse current flows through the first shutter barrier based on the barrier electrode 27, and also a reverse current flows through the second shutter barrier based on the titanium oxide thin layer 28. The reverse voltage application circuit is connected to the barrier electrode 27, that is, the anode and the ohmic electrode 26, that is, the cathode, and is not directly connected to the titanium oxide thin layer 28 and the ohmic connecting electrode 29. Therefore, the current passing through the ohmic connection electrode 29 and the titanium oxide thin layer 28 flows into the barrier electrode 27. As the reverse voltage is increased, the reverse current I 0 passing through the current path passing through the ohmic connection electrode 29 and the titanium oxide thin layer 28 and reaching the barrier electrode 27 increases. Since the titanium oxide thin layer 28 is a semi-insulating high resistance layer, current limitation is caused by the resistance component of the titanium oxide thin layer 28, so that the reverse current I 0 gradually increases as the reverse voltage increases. Show the characteristics. Further, as the reverse current increases, the reverse current passing through the first shutter barrier based on the barrier electrode 27 and the second shutter barrier based on the titanium oxide thin layer 28 also gradually increases.

バリア電極27のみでなく、チタン酸化物薄層28にも
電圧が印加されるので、第4図に模式的に示す空乏層3
1がバリア電極27とチタン酸化物薄層28の下部のn
型領域23に生じる。逆電圧の増加に伴つてチタン酸化
物薄層28の内周端P1から外周端P2にかけての横方向の
電位勾配が徐々に大きくなり、結果としてチタン酸化物
薄層28とn+型領域23との間の電位差は内周端P1から
外周端P2に向うにしたがつて小さくなる。このため、上
記の空乏層31の広がり(垂直方向の厚さ)も内周端P1
から外周端P2に向うにしたがつて小さくなる。また、バ
リア電極27からチタン酸化物薄層28にかけてのn型
領域23の表面はシヨツトキバリアとして続している。
これらの結果、電界集中を緩和するなだらかな空乏層3
1が得られ、バリア電極27の周縁端での電界集中が緩
和される。
Since the voltage is applied not only to the barrier electrode 27 but also to the titanium oxide thin layer 28, the depletion layer 3 schematically shown in FIG.
1 is n under the barrier electrode 27 and the titanium oxide thin layer 28.
It occurs in the mold area 23. As the reverse voltage increases, the potential gradient in the lateral direction from the inner peripheral edge P 1 to the outer peripheral edge P 2 of the titanium oxide thin layer 28 gradually increases, and as a result, the titanium oxide thin layer 28 and the n + -type region The electric potential difference with respect to 23 decreases from the inner peripheral end P 1 toward the outer peripheral end P 2 . For this reason, the spread of the depletion layer 31 (the thickness in the vertical direction) is also the inner peripheral edge P 1
Becomes smaller from the outer edge P 2 toward the outer edge. Further, the surface of the n-type region 23 from the barrier electrode 27 to the titanium oxide thin layer 28 continues as a shutter barrier.
As a result of these, the gentle depletion layer 3 that alleviates the electric field concentration
1 is obtained, and the electric field concentration at the peripheral edge of the barrier electrode 27 is relaxed.

逆電圧が約250Vになると、バリア電極27の周縁と
オーミツク電極26との間に臨界電界強度Ecritを越え
る所が生じてブレークダウンが発生し逆電流が急激に増
大する。
When the reverse voltage is about 250 V, a portion exceeding the critical electric field strength Ecrit occurs between the peripheral edge of the barrier electrode 27 and the ohmic electrode 26, causing breakdown, and the reverse current sharply increases.

なお、オーミツク接続電極29を設けない構造のシヨツ
トキバリアダイオードとすれば、逆電圧の増加に伴い、
チタン酸化物薄層28の外周縁における複数の微少領域
でブレークダウンが起き、逆電流が階段状に増加する。
本発明に従う第1図のシヨツトキバリアダイオードはチ
タン酸化物薄層28とn型領域23がオーミツク接続電
極29によりオーミツク接続されており、逆電圧印加時
において導通状態にあるためチタン酸化物薄層28の外
周縁におけるブレークダウンは生じない。第5図の実線
の特性曲線は本発明に従う第1図のシヨツトキバリアダ
イオードの逆電圧−逆電流特性を示し、破線の特性曲線
はオーミツク接続電極29を有さない構造のシヨツトキ
バリアダイオードの逆電圧−逆電流特性を示す。オーミ
ツク接続電極29を有さない構造に比べて第1図のシヨ
ツトキバリアダイオードでは逆電流がなめらに変化する
ことがわかる。
In addition, if a Schottky barrier diode having a structure in which the ohmic connection electrode 29 is not provided is used, as the reverse voltage increases,
Breakdown occurs in a plurality of minute regions in the outer peripheral edge of the thin titanium oxide layer 28, and the reverse current increases stepwise.
In the Schottky barrier diode of FIG. 1 according to the present invention, the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23 are ohmic-connected by the ohmic connecting electrode 29, and the titanium oxide thin layer is conductive when a reverse voltage is applied. No breakdown occurs at the outer edge of 28. A solid line characteristic curve of FIG. 5 shows a reverse voltage-reverse current characteristic of the Schottky barrier diode of FIG. 1 according to the present invention, and a broken line characteristic curve of a Schottky barrier diode having no ohmic connecting electrode 29. The reverse voltage-reverse current characteristic is shown. It can be seen that the reverse current changes smoothly in the Schottky barrier diode of FIG. 1 as compared with the structure without the ohmic connection electrode 29.

また、オーミツク接続電極29を有さない構造の場合、
チタン酸化物薄層28の外周端の微少領域でブレークダ
ウンが生じたとき、ブレークダウンに伴う逆電流はその
微少領域に集中して流れることとなる。この結果、逆電
流に基づくチタン酸化物薄層28の横方向での電位分布
がチタン酸化物薄層28の全周にわたつて均一ではなく
なる。本発明に基づく第1図のシヨツトキバリアダイオ
ードではチタン酸化物薄層28の外周端とn型領域23
とが全周にわたつてオーミツク接続されている。このた
めチタン酸化物薄層28の外周端P1からバリア電極27
に向う電流がチタン酸化物薄層28の全周にわたつてほ
ぼ均一となる。結果として、チタン酸化物薄層28の内
周端P1から外周端P2にかけての逆電流に基づく電位分布
のしかたがリング状のチタン酸化物薄層28の全周にわ
たつてほぼ等しくなる。本実施例のシヨツトキバリアダ
イオードをスイツチング周波数500kHzのスイツチン
グレギユレータの整流ダイオードとして使用したとこ
ろ、ノイズ発生の極めて少ない整流動作が確認された。
なお、チタン酸化物薄層28を設けることによるスイツ
チング速度(高速応答性)の低下は認められなかつた。
Further, in the case of the structure without the ohmic connection electrode 29,
When a breakdown occurs in a minute region at the outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28, the reverse current accompanying the breakdown flows concentratedly in the minute region. As a result, the potential distribution in the lateral direction of the titanium oxide thin layer 28 due to the reverse current is not uniform over the entire circumference of the titanium oxide thin layer 28. In the Schottky barrier diode of FIG. 1 according to the present invention, the outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23 are formed.
And are connected in an ohmic manner all around. Therefore, from the outer peripheral edge P 1 of the titanium oxide thin layer 28 to the barrier electrode 27
The electric current to the titanium oxide thin layer 28 is substantially uniform over the entire circumference thereof. As a result, the potential distribution based on the reverse current from the inner peripheral edge P 1 to the outer peripheral edge P 2 of the titanium oxide thin layer 28 is substantially equal over the entire circumference of the ring-shaped titanium oxide thin layer 28. When the shutter barrier diode of this embodiment was used as a rectifying diode of a switching regulator having a switching frequency of 500 kHz, it was confirmed that a rectifying operation with extremely little noise was generated.
No decrease in the switching speed (high-speed response) due to the provision of the titanium oxide thin layer 28 was observed.

本実施例のシヨツトキバリアダイオードは次のような利
点を有する。
The shutter barrier diode of this embodiment has the following advantages.

(1)チタン酸化物薄層28は高いシート抵抗を有する抵
抗体であると共に、シヨツトキバリア生成可能物体であ
るので、バリア電極27の外周縁における電界集中を有
効に緩和する空乏層を良好に発生させる。従つて、単に
フイールドプレートもしくはガードリングを設けた構造
のシヨツトキバリアダイオードやフイールドプレートと
ガードリングの両方を設けた構造のシヨツトキバリアダ
イオードよりも大幅に耐圧を向上できる。本実施例のシ
ヨツトキバリアダイオードのチタン酸化物薄層28はシ
リコン多結晶等から成る高抵抗フイールドプレートと同
様に逆電流を制限する作用と、電界集中を緩和する空乏
層を良好に形成する作用を有する。しかし、本実施例の
チタン酸化物薄層28は高抵抗フイールドプレートと異
なりn型領域23との間にシヨツトキバリアを形成する
ことができる。このため、バリア電極27とチタン酸化
物薄層28の境界面の下部のn型領域23での電界集中
を有効に緩和でき、従来の高抵抗フイールドプレート構
造のシヨツトキバリアダイオードよりも耐圧が向上す
る。
(1) Since the titanium oxide thin layer 28 is a resistor having a high sheet resistance and is a material capable of forming a shutter barrier, a depletion layer that effectively relaxes the electric field concentration at the outer peripheral edge of the barrier electrode 27 is satisfactorily generated. . Therefore, the breakdown voltage can be significantly improved as compared with a Schottky barrier diode having a structure in which only a field plate or a guard ring is provided, or a Schottky barrier diode having a structure in which both a field plate and a guard ring are provided. The titanium oxide thin layer 28 of the Schottky barrier diode according to the present embodiment has the function of limiting the reverse current as well as the function of forming the depletion layer for alleviating the electric field concentration, similarly to the high resistance field plate made of polycrystal silicon. Have. However, unlike the high resistance field plate, the titanium oxide thin layer 28 of this embodiment can form a shutter barrier between itself and the n-type region 23. Therefore, the electric field concentration in the n-type region 23 below the boundary surface between the barrier electrode 27 and the titanium oxide thin layer 28 can be effectively relaxed, and the breakdown voltage is improved as compared with the conventional Schottky barrier diode having the high resistance field plate structure. To do.

(2)従来のガードリングを有するシヨツトキバリアダイ
オードに比較して高速応答性に優れている。
(2) High-speed response is superior to the conventional Shoutoki barrier diode having a guard ring.

(3)従来の絶縁層を介してフイールドプレートもしくは
高抵抗フイールドプレートを設けた構造のシヨツトキバ
リアダイオードで見られる特性の熱的不安定性は解消さ
れている。
(3) The thermal instability of the characteristics found in the conventional Schottky barrier diode having a structure in which a field plate or a high resistance field plate is provided via an insulating layer has been resolved.

(4)Al層25aの直下に設けたTi薄層24aの延在部で
あるTi薄層24bを酸化させてチタン酸化物薄層28を
得るので、目的とするチタン酸化物薄層28を容易に得
ることができる。また、バリア電極27とチタン酸化物
薄層28との電気的接続を容易かつ確実に達成すること
ができる。
(4) The titanium oxide thin layer 28 is obtained by oxidizing the Ti thin layer 24b, which is the extended portion of the Ti thin layer 24a provided immediately below the Al layer 25a, and thus the target titanium oxide thin layer 28 can be easily formed. Can be obtained. In addition, the electrical connection between the barrier electrode 27 and the titanium oxide thin layer 28 can be easily and surely achieved.

(5)オーミツク接続電極29を設けたので、特性変動が
少ない。即ちオーミツク接続電極29を有さない構造の
シヨツトキバリアダイオードではチタン酸化物薄層28
の外周縁の微少領域にブレークダウンに伴う電流が集中
的に流れ、その微少領域を焼損することがある。この焼
損は後のBT試験(高温下で逆電圧を印加する試験)等
において、不良レベルには至らないけれども小信号領域
での逆電流の増加をもたらす。本実施例のシヨツトキバ
リアダイオードでは前述のように、逆電圧印加レベルに
おいてチタン酸化物薄層28とn型領域23とが実質的
に導通しており、上記の焼損は起こらず、上記焼損に伴
う特性変動も起こらない。
(5) Since the ohmic connection electrode 29 is provided, the characteristic variation is small. That is, in the Schottky barrier diode having a structure without the ohmic connection electrode 29, the titanium oxide thin layer 28 is used.
In some cases, a current due to the breakdown flows intensively in a minute area on the outer peripheral edge of the, and the minute area is burned out. This burnout causes an increase in the reverse current in the small signal region although it does not reach a defective level in the BT test (test in which a reverse voltage is applied at a high temperature) and the like. In the Schottky barrier diode of this embodiment, as described above, the titanium oxide thin layer 28 and the n-type region 23 are substantially electrically connected to each other at the reverse voltage application level, and the above burnout does not occur, and No accompanying characteristic changes occur.

(6)チタン酸化物薄層28の外周縁でブレークダウンが
起きないため、オーミツク接続電極29を有さない構造
に比べて、逆電流の変化がなめらかな逆電圧−逆電流特
性が得られる。従つて、ノイズの少ない小信号用の高耐
圧シヨツトキバリアダイオードを提供することができ
る。
(6) Since breakdown does not occur at the outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28, a reverse voltage-reverse current characteristic with a smoother change in reverse current can be obtained as compared with the structure without the ohmic connection electrode 29. Therefore, it is possible to provide a high breakdown voltage Schottky barrier diode for small signals with less noise.

(7)オーミツク接続電極29をチタン酸化物薄層28の
全周に渡つて閉環状に設けたことにより、チタン酸化物
薄層28の横方向での電位分布が全周にわたつてほぼ等
しくできる。このため、電界集中が有効に緩和でき規定
耐圧以下となる製品の生じる頻度が減少し耐圧歩留りを
一段と向上できる。
(7) By providing the ohmic contact electrode 29 in a closed ring shape over the entire circumference of the titanium oxide thin layer 28, the potential distribution in the lateral direction of the titanium oxide thin layer 28 can be made substantially equal over the entire circumference. . Therefore, the concentration of the electric field can be effectively alleviated, the frequency of occurrence of products having a specified breakdown voltage or less is reduced, and the breakdown voltage yield can be further improved.

〔第2の実施例〕 次に、第6図に示す本発明の第2の実施例に係わるシヨ
ツトキバリアダイオードを説明する。但し、第6図及び
後で説明する第7図及び第8図において第1図と実質的
に同一の部分には同一の符号を付してこれ等の説明を省
略する。
[Second Embodiment] Next, a shutter barrier diode according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 will be described. However, in FIG. 6 and FIG. 7 and FIG. 8 which will be described later, parts that are substantially the same as in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted.

第6図のシヨツトキバリアダイオードはAl層25bとAl
層25bの下部に位置するTi薄層24cから成るバリア
電極27の外周をTi薄層24dとチタン酸化物薄層28
とが順次隣接して包囲した構造を有する。チタン酸化物
薄層28とバリア電極27とはTi薄層24dを介して電
気的に接続されている。また、チタン酸化物薄層28の
外周端は第1図のシヨツトキバリアと同様にAu−Ge合金
から成るオーミツク接続電極29を介しn型領域23と
オーミツク接続されている。ここで、Ti薄層24dはチ
タン酸化物薄層28に比べてシート抵抗が小さく、また
n型領域23との間にシヨツトキバリアを形成するの
で、バリア電極27の一部として作用する。従つて、以
下Al層25bとAl層25bの下部に位置するTi薄層24
cから成る部分を第1のバリア電極27a、Ti薄層24
dから成る部分を第2のバリア電極27bと呼ぶことと
する。
The shutter barrier diode shown in FIG. 6 has an Al layer 25b and an Al layer.
The outer periphery of the barrier electrode 27 composed of the Ti thin layer 24c located under the layer 25b is covered with the Ti thin layer 24d and the titanium oxide thin layer 28.
And have a structure in which they are successively adjacently surrounded. The titanium oxide thin layer 28 and the barrier electrode 27 are electrically connected via the Ti thin layer 24d. Further, the outer peripheral end of the titanium oxide thin layer 28 is in ohmic contact with the n-type region 23 through an ohmic contact electrode 29 made of an Au--Ge alloy as in the case of the Schottky barrier shown in FIG. Here, the Ti thin layer 24d has a smaller sheet resistance than the titanium oxide thin layer 28, and forms a shock barrier between itself and the n-type region 23, and therefore acts as a part of the barrier electrode 27. Therefore, hereinafter, the Al layer 25b and the Ti thin layer 24 located below the Al layer 25b will be described.
The portion composed of c is the first barrier electrode 27a and the Ti thin layer 24.
The portion composed of d will be referred to as the second barrier electrode 27b.

第6図のシヨツトキバリアダイオードは第2図(D)の工
程の後にAl層25aの周縁部をエツチング除去し、Al層
25aの下部のTi薄層24aの一部を露出させて第2の
バリア電極27bを得ることで作製できる。
In the shutter barrier diode of FIG. 6, the peripheral edge of the Al layer 25a is removed by etching after the step of FIG. 2 (D) to expose a part of the Ti thin layer 24a under the Al layer 25a to expose the second thin layer. It can be manufactured by obtaining the barrier electrode 27b.

第6図のシヨツトキバリアダイオードでは応力集中点と
電界集中点とを分離でき、耐圧歩留りをさらに向上する
ことができる。即ち比較的肉厚の第1のバリア電極27
aとn型領域23の熱膨張係数の違いに基づく応力がn
型領域23に生じる。第2のバリア電極27bとチタン
酸化物薄層28は極めて薄いので、これらの応力は第1
のバリア電極27aのものと比べれば無視できる。この
ため、n型領域23の表面における第1のバリア電極2
7aの周縁部の下部には上記応力の集中する応力集中点
が生じる。
In the Schottky barrier diode of FIG. 6, the stress concentration point and the electric field concentration point can be separated, and the withstand voltage yield can be further improved. That is, the relatively thick first barrier electrode 27
The stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the a and n-type regions 23 is n
It occurs in the mold area 23. Since the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28 are extremely thin, these stresses are
It can be ignored as compared with that of the barrier electrode 27a. Therefore, the first barrier electrode 2 on the surface of the n-type region 23
At the lower part of the peripheral edge of 7a, a stress concentration point where the stress is concentrated occurs.

また、シート抵抗が大きく異なる被層の境界部分の下部
に位置する半導体領域には電界集中点が生じる。第5図
のシヨツトキバリアダイオードにおいては第2のバリア
電極27bとチタン酸化物薄層28の境界部分の下部の
n型領域23に電界集中点が生じる。応力集中点ではn
型領域23に歪が加つているため他の部分よりもブレー
クダウンを起こす臨界電界強度Ecritが低下ししてい
る。従つて、この応力集中点に電界が集中すればブレー
クダウンがさらに発生し易くなる。第6図のシヨツトキ
バリアダイオードでは上述のように電界集中点と応力集
中点を離間することができるため、耐圧をさらに増大す
ることができる。また、第6図のシヨツトキバリアダイ
オードは第1図のシヨツトキバリアダイオードの効果を
合わせ持つ。さらに、第1図のシヨツトキバリアダイオ
ードより少しではあるが、逆方向サージ耐量が増加する
効果もある。
Further, an electric field concentration point is generated in the semiconductor region located below the boundary portion between the layers having greatly different sheet resistances. In the Schottky barrier diode shown in FIG. 5, an electric field concentration point is generated in the n-type region 23 below the boundary between the second barrier electrode 27b and the titanium oxide thin layer 28. N at the stress concentration point
Since the mold region 23 is strained, the critical electric field strength Ecrit that causes breakdown is lower than that in other portions. Therefore, if the electric field is concentrated at this stress concentration point, breakdown is more likely to occur. In the Schottky barrier diode of FIG. 6, since the electric field concentration point and the stress concentration point can be separated from each other as described above, the breakdown voltage can be further increased. The shutter barrier diode shown in FIG. 6 also has the effect of the shutter barrier diode shown in FIG. Further, it has an effect of increasing the reverse surge withstand capacity, though it is slightly less than that of the Schottky barrier diode shown in FIG.

〔第3の実施例〕 第7図に示す本発明の第3の実施例に係わるシヨツトキ
バリアダイオードは第1図のシヨツトキバリアダイオー
ドのTi薄層24aとチタン酸化物薄層28の接続部分の
下部に肉厚のTi薄層32を設けた構造を有する。Ti薄層
32は肉厚といつても100〜400Å程度の極薄の膜
である。この場合、Al層25cの下部を外れているTi薄
層32の部分をバリア電極27の一部と考えることがで
きる。以下、Al層25cとTi薄層24aと肉厚のTi薄層
32から成る部分を第1のバリア電極27a、肉厚のTi
薄層32の残部を第2のバリア電極27bと呼ぶことと
する。チタン酸化物薄層28の外周端は第1図のシヨツ
トキバリアダイオードと同様にAu−Ge合金から成るオー
ミツク接続電極29により、n型領域23とオーミツク
接続されている。
[Third Embodiment] A shutter barrier diode according to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 7 is a connection portion between the Ti thin layer 24a and the titanium oxide thin layer 28 of the shutter barrier diode shown in FIG. It has a structure in which a thick Ti thin layer 32 is provided under. The Ti thin layer 32 is an extremely thin film having a thickness of 100 to 400 Å at all times. In this case, the portion of the Ti thin layer 32 that is off the lower portion of the Al layer 25c can be considered as a part of the barrier electrode 27. Hereinafter, the portion including the Al layer 25c, the Ti thin layer 24a, and the thick Ti thin layer 32 is referred to as the first barrier electrode 27a and the thick Ti layer 32a.
The rest of the thin layer 32 will be referred to as the second barrier electrode 27b. The outer peripheral edge of the titanium oxide thin layer 28 is in ohmic contact with the n-type region 23 by an ohmic contact electrode 29 made of an Au-Ge alloy as in the Schottky barrier diode shown in FIG.

第7図のシヨツトキバリアダイオードは肉厚のTi薄層3
2をn型領域23上に予め真空蒸着等で形成しておくこ
とで、第2図(B)から(D)と同様の製造方法で製作でき
る。
The shutter barrier diode shown in FIG. 7 has a thick Ti thin layer 3
By forming 2 on the n-type region 23 in advance by vacuum vapor deposition or the like, it can be manufactured by the same manufacturing method as in FIGS. 2B to 2D.

第7図のシヨツトキバリアダイオードは第2のバリア電
極27bを肉厚のTi薄層32で形成したため、第6図の
シヨツトキバリアダイオードより逆方向サージ耐量が増
大する効果がさらに顕著になる。即ち、第2のバリア電
極27bの部分の抵抗が大きいとブレークダウン時の大
電流は第1のバリア電極27aの周縁部に集中して流れ
るため、逆方向のサージ耐量は小さいものとなる。この
実施例では第2のバリア電極27bの肉厚を増加し、抵
抗を第6図のシヨツトキバリアダイオードよりさらに下
げることで第2のバリア電極27bが逆方向サージ電流
の通路として第6図のシヨツトキバリアダイオードより
も有効に働く。これにより、逆方向サージ電流が第2の
バリア電極27bの外周端側の複数箇所に分散して流
れ、上記のように集中して大電流が流れることを緩和で
き、逆方向サージ耐量が増大する。また、第1のバリア
電極27aのうち、周辺のTi薄層32の設けられた部分
はTi薄層24aの部分よりバリアハイトφBが大きいシ
ヨツトキバリアが形成される。このため、主シヨツトキ
バリアの周辺耐圧が向上し、シヨツトキバリアの耐圧が
より向上する。また、第1図のシヨツトキバリアダイオ
ードの効果も合わせ持つ。
In the Schottky barrier diode of FIG. 7, the second barrier electrode 27b is formed of the thick Ti thin layer 32, so that the reverse surge withstand effect is more remarkable than that of the Schottky barrier diode of FIG. That is, when the resistance of the portion of the second barrier electrode 27b is large, the large current at the time of breakdown flows concentratedly on the peripheral portion of the first barrier electrode 27a, so that the surge withstand amount in the reverse direction becomes small. In this embodiment, the thickness of the second barrier electrode 27b is increased, and the resistance is further lowered than that of the Schottky barrier diode shown in FIG. 6, so that the second barrier electrode 27b serves as a passage for the reverse surge current. Works more effectively than a Schottky barrier diode. As a result, it is possible to alleviate that the reverse surge current disperses and flows in a plurality of locations on the outer peripheral end side of the second barrier electrode 27b and concentrates a large current as described above, thereby increasing the reverse surge withstand capability. . Further, in the peripheral portion of the first barrier electrode 27a where the Ti thin layer 32 is provided, a Schottky barrier having a barrier height φ B larger than that of the Ti thin layer 24a is formed. Therefore, the peripheral breakdown voltage of the main shutter barrier is improved, and the breakdown voltage of the shutter barrier is further improved. It also has the effect of the shutter barrier diode shown in FIG.

〔第4の実施例〕 第8図に本発明の第4の実施例に係わるシヨツトキバリ
アダイオードを示す。第8図のシヨツトキバリアダイオ
ードはn型領域23の表面にリング状のチタン酸化物薄
層28aを有し、更にこの上にリング状のチタン酸化物
薄層28bを有する。チタン酸化物薄層28a、28b
の外周端はそれぞれAu−Ge合金から成るオーミツク接続
電極29によりn型領域23にオーミツク接続されてい
る。Al層25aの下部に位置する2層のTi薄層24e、
24fの延在部分にあたる2層のTi薄層24g、24h
はバリア電極27の一部として作用するので、以下、Al
層25aとAl層25aの下部に位置する2層のTi薄層2
4e、24fから成る金属電極部分を第1のバリア電極
27a、2層のTi薄層24g、24hから成る金属電極
部分を第2のバリア電極27bと呼ぶこととする。下側
のチタン酸化物薄層28aは上側のチタン酸化物薄層2
8bより酸化の程度を強めているので、上側のチタン酸
化物薄層28bよりもシート抵抗が大きい。従つて、上
側のチタン酸化物薄層28bを通る電流の方が下側のチ
タン酸化物薄層28aを通る電流よりも大きくなり、電
位勾配は主として上側のチタン酸化物薄層28bにより
決定される。下側のチタン酸化物薄層28aは高いバリ
アハイトφBを有するので、飽和電流ISが減少し逆電流
レベルの小さいシヨツトキバリアダイオードを提供でき
る。更に、上側のチタン酸化物薄層28bと下側のチタ
ン酸化物薄層28aの内周端が一致しておらず階段状と
なつている。このため、Ti薄層24g、24hから成る
第2のバリア電極27bとチタン酸化物薄層28a、2
8bとの境界でのシート抵抗が2段階に変化し、この境
界面下部での電界集中を緩和することができ耐圧がより
向上する利点を有する。この境界でのシート抵抗の変化
を錬続的に変化させれば更によい。また、第3の実施例
と同様に第1及び第2の実施例より逆サージ耐量を増大
できる。また、第1の実施例の効果を合わせ持つ。
[Fourth Embodiment] FIG. 8 shows a shutter barrier diode according to a fourth embodiment of the present invention. The Schottky barrier diode shown in FIG. 8 has a ring-shaped titanium oxide thin layer 28a on the surface of the n-type region 23, and further has a ring-shaped titanium oxide thin layer 28b thereon. Titanium oxide thin layers 28a, 28b
The outer peripheral ends of the respective electrodes are ohmic-connected to the n-type region 23 by ohmic-connection electrodes 29 made of Au-Ge alloy. Two Ti thin layers 24e located under the Al layer 25a,
Two Ti thin layers 24g, 24h corresponding to the extended portion of 24f
Acts as a part of the barrier electrode 27.
Two Ti thin layers 2 located under the layer 25a and the Al layer 25a
The metal electrode portion composed of 4e and 24f is referred to as a first barrier electrode 27a, and the metal electrode portion composed of two Ti thin layers 24g and 24h is referred to as a second barrier electrode 27b. The lower titanium oxide thin layer 28a is the upper titanium oxide thin layer 2
Since the degree of oxidation is stronger than 8b, the sheet resistance is higher than that of the upper titanium oxide thin layer 28b. Therefore, the current flowing through the upper titanium oxide thin layer 28b becomes larger than the current flowing through the lower titanium oxide thin layer 28a, and the potential gradient is mainly determined by the upper titanium oxide thin layer 28b. . Since the lower titanium oxide thin layer 28a has a high barrier height φ B , it is possible to provide a Schottky barrier diode with a reduced saturation current I S and a small reverse current level. Further, the inner peripheral edges of the upper titanium oxide thin layer 28b and the lower titanium oxide thin layer 28a do not coincide with each other, and are in a step shape. Therefore, the second barrier electrode 27b composed of the Ti thin layers 24g and 24h and the titanium oxide thin layers 28a and 2h are formed.
The sheet resistance at the boundary with 8b changes in two steps, and the electric field concentration at the lower part of the boundary can be alleviated, and the withstand voltage can be further improved. It is even better if the change in sheet resistance at this boundary is changed continuously. Further, similarly to the third embodiment, the reverse surge withstand capability can be increased as compared with the first and second embodiments. Further, it also has the effects of the first embodiment.

〔変形例〕[Modification]

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the following modifications are possible, for example.

(1)チタン酸化物薄層28、28bのシート抵抗は、半
導体チツプ構造やサイズによつて効果的な範囲が変わる
が、10kΩ/□〜5000MΩ/□、望ましくは10
MΩ/□〜1000MΩ/□に選ぶべきである。
(1) The sheet resistance of the titanium oxide thin layers 28 and 28b varies in an effective range depending on the semiconductor chip structure and size, but is 10 kΩ / □ to 5000 MΩ / □, preferably 10 kΩ / □.
It should be selected from MΩ / □ to 1000 MΩ / □.

(2)チタン酸化物薄層28の幅bは約10μm以上にす
ることによつて耐圧向上の効果が現われ、30μm以上
にすることによつてその効果が顕著になる。しかし、所
定の耐圧が得られる歩留りを高くするためには100μ
m以上に設計することが一層望ましい。幅bを500μ
m又はこれよりも大きく設定しても耐圧向上効果を十分
に得ることができる。従つて、幅bの上限はないが、幅
bを500μm以上にしても耐圧の比例的増大を期待す
ることができないばかりでなく、半導体チツプが大型化
するという問題が生じる。従つて、幅bを30〜500
μmの範囲にすることが望ましい。
(2) When the width b of the titanium oxide thin layer 28 is about 10 μm or more, the effect of improving the withstand voltage appears, and when it is 30 μm or more, the effect becomes remarkable. However, in order to increase the yield to obtain a predetermined breakdown voltage, 100μ
It is more desirable to design it to be m or more. Width b is 500μ
Even if it is set to m or larger than this, a sufficient breakdown voltage improving effect can be obtained. Therefore, there is no upper limit of the width b, but even if the width b is 500 μm or more, not only a proportional increase in breakdown voltage cannot be expected, but also the semiconductor chip becomes large. Therefore, the width b is 30 to 500
It is desirable to set it in the range of μm.

(3)接続電極は実施例のAu−Ge合金から成るオーミツク
接続電極29に限ることなく、種々の変形が可能であ
る。例えばn型領域23の上面にエピタキシヤル成長に
よりn+型領域を形成し、これをチタン酸化物薄層28と
n型領域23とを電気的に接続する接続物体(領域)と
してもよい。また、n型領域23の上面に形成したn+
領域に隣接してTi薄層を形成し、n+型領域とこのTi薄層
を接続物体(領域)としてもよい。上記の2つの半導体
接続物体は、Au−Ge合金から成る接続導体に比べて抵抗
は大きいが逆電圧印加時にはチタン酸化物薄層28とn
型領域23との低抵抗接続(短絡)と見なし得るもので
ある。
(3) The connecting electrode is not limited to the ohmic connecting electrode 29 made of the Au-Ge alloy of the embodiment, but various modifications are possible. For example, an n + type region may be formed on the upper surface of the n type region 23 by epitaxial growth, and this may be used as a connection object (region) that electrically connects the thin titanium oxide layer 28 and the n type region 23. Further, a Ti thin layer may be formed adjacent to the n + type region formed on the upper surface of the n type region 23, and the n + type region and this Ti thin layer may be used as a connection object (region). The two semiconductor connection bodies described above have a higher resistance than the connection conductor made of an Au—Ge alloy, but when a reverse voltage is applied, the titanium oxide thin layers 28 and n are connected.
It can be regarded as a low resistance connection (short circuit) with the mold region 23.

(4)接続物体(領域)はチタン酸化物薄層28の全周を
連続して包囲せずに、離間した複数の接続物体(領域)
にてチタン酸化物薄層28を包囲した構造としてもよ
い。この場合、接続物体間の距離を100μm、望まし
くは50μm以下とすることにより、チタン酸化物薄層
28の電位分布を安定化する効果が良好に得られる。
(4) Connected objects (areas) do not continuously surround the entire circumference of the titanium oxide thin layer 28, but are a plurality of separated connected objects (areas).
The titanium oxide thin layer 28 may be surrounded by. In this case, the effect of stabilizing the potential distribution of the titanium oxide thin layer 28 can be satisfactorily obtained by setting the distance between the connected objects to 100 μm, preferably 50 μm or less.

(5)第2図(B)のTi薄層24の膜厚は、膜厚制御、酸化温
度、酸化時間等を勘案して20Å以上にすべきである。
上限については、上記所定のシート抵抗が得られるなら
ば制限はないが、Ti薄膜を熱酸化してチタン酸化物薄層
を形成するときには、酸化温度と酸化時間を勘案して3
00Å以下とすべきである。プラズマ酸化のような強力
な酸化を行うならば、この上限はさらに拡大できる。
(5) The film thickness of the Ti thin layer 24 in FIG. 2 (B) should be 20 Å or more in consideration of film thickness control, oxidation temperature, oxidation time and the like.
The upper limit is not limited as long as the above-mentioned predetermined sheet resistance is obtained, but when the Ti thin film is thermally oxidized to form a titanium oxide thin layer, the oxidation temperature and the oxidation time are taken into consideration.
Should be less than 00Å. The upper limit can be further expanded if strong oxidation such as plasma oxidation is performed.

(6)Ti薄層24を酸化してチタン酸化物薄層28を得る
時の酸化温度は500℃以下にすることが望ましく、Au
系の電極を用いる時は380℃以下とする。酸化温度の
下限値については、熱酸化法による時では200℃以上
とするが、プラズマ酸化による時では室温以下の低温と
することもできる。酸化時間はTi薄層24の厚さ、酸化
温度、酸化雰囲気によつて変わるが、5秒〜2時間の範
囲に収めることが望ましい。
(6) The oxidation temperature when the Ti thin layer 24 is oxidized to obtain the titanium oxide thin layer 28 is preferably 500 ° C. or lower.
When using a system electrode, the temperature is 380 ° C. or lower. The lower limit of the oxidation temperature is 200 ° C. or higher when the thermal oxidation method is used, but it may be a low temperature of room temperature or lower when the plasma oxidation is used. The oxidization time varies depending on the thickness of the Ti thin layer 24, the oxidization temperature, and the oxidative atmosphere, but it is desirable to be within the range of 5 seconds to 2 hours.

(7)チタン酸化物薄層28、28a、28bに対応する
ものをチタン酸化物の蒸着やスパツタリングで形成し、
Ti薄層24d、24g、24h、32を導電性が比較的
高いチタン窒化物層に置き換えてもよい。チタン窒化物
層は、Al層をマスクとしてTi薄層24d、24g、2
4h、32を窒化することによつて形成し得る。
(7) Titanium oxide thin layers 28, 28a and 28b are formed by vapor deposition or sputtering of titanium oxide,
The Ti thin layers 24d, 24g, 24h and 32 may be replaced with titanium nitride layers having relatively high conductivity. The titanium nitride layer is formed by the Ti thin layers 24d, 24g, 2 using the Al layer as a mask.
It can be formed by nitriding 4h and 32.

(8)シート抵抗が高く且つシヨツトキバリアを生成する
薄層としてチタン酸化物薄層が好適であるが、Ta(タン
タル)系材料の酸化物薄層等にすることもできる。ま
た、Ti薄層24及びチタン酸化物薄層28はInやSn等を
添加したものであつてもよい。
(8) A titanium oxide thin layer is suitable as a thin layer having a high sheet resistance and generating a shock barrier, but it may be a thin oxide layer of a Ta (tantalum) -based material. Further, the Ti thin layer 24 and the titanium oxide thin layer 28 may be those to which In, Sn or the like is added.

(9)厳しい高速応答性が要求されない場合や高速応答性
の低下を防止した構造とする場合にはガードリングと組
合せた構造としてもよい。例えば、第1図の例で説明す
れば、バリア電極27とチタン酸化物薄層28の接合部
分の下部のn型領域23にp+型領域から成るガードリン
グを形成して逆サージ耐量を向上した構造としてもよ
い。この場合、バリア電極27に基づく第1のシヨツト
キバリアとチタン酸化物薄層28に基づく第2のシヨツ
トキバリアとは、直接には連続しないが、シヨツトキバ
リアと同じ整流障壁であるガードリング領域のpn接合
を介して連続することになる。逆電圧印加時には、第1
のシヨツトキバリアに基づく空乏層と、第2のシヨツト
キバリアに基づく空乏層とがp+型領域とn型領域23と
のpn接合に基づく空乏層を介して連続し電界集中を有
効に緩和する空乏層を得ることができる。
(9) A structure combined with a guard ring may be used when strict high-speed response is not required or when a structure that prevents deterioration of high-speed response is prevented. For example, referring to the example of FIG. 1, a guard ring composed of ap + type region is formed in the n type region 23 below the junction between the barrier electrode 27 and the titanium oxide thin layer 28 to improve reverse surge withstand capability. It may have a structure. In this case, the first shutter barrier based on the barrier electrode 27 and the second shutter barrier based on the titanium oxide thin layer 28 are not directly continuous, but through the pn junction of the guard ring region, which is the same rectifying barrier as the shutter barrier. Will be continuous. When reverse voltage is applied, the first
The depletion layer based on the Schottky barrier and the depletion layer based on the second Schottky barrier are continuous through the depletion layer based on the pn junction between the p + type region and the n type region 23 to effectively relax the electric field concentration. Obtainable.

(10)GaAsの代りにInP(燐化インジウム)等のIII−V族
化合物やシリコンを使用するシヨツトキバリア半導体装
置にも適用可能である。
(10) The present invention is also applicable to a shutter barrier semiconductor device using a III-V group compound such as InP (indium phosphide) or silicon instead of GaAs.

(11)集積回路中にシヨツトキバリア半導体装置を形成す
る場合には、n型領域23を島状に囲むようにn+型領域
22を設けてオーミツク電極26をn型領域23の表面
側に設けるプレーナ構造としてもよい。
(11) In the case of forming a Schottky barrier semiconductor device in an integrated circuit, a planer is provided in which an n + type region 22 is provided so as to surround the n type region 23 in an island shape and an ohmic electrode 26 is provided on the surface side of the n type region 23. It may be a structure.

(12)n型領域23、n+型領域22をp型領域と置き換え
ることができる。
(12) The n-type region 23 and the n + -type region 22 can be replaced with the p-type region.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述のように、本発明によれば高耐圧かつ高速のシヨツ
トキバリア半導体装置、あるいは高耐圧化が特に高水準
に達成されたシヨツトキバリア半導体装置を提供でき
る。即ち、高速応答性を確保しつつ高耐圧化が可能であ
り、且つ薄層の外周端領域にオーミック接触する接続導
体の作用によって薄層の外周端でのブレークダウンが抑
制されたショットキバリア半導体装置を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high breakdown voltage and high speed shutter barrier semiconductor device or a shutter barrier semiconductor device in which high breakdown voltage is achieved at a particularly high level. That is, a Schottky barrier semiconductor device capable of achieving a high breakdown voltage while ensuring high-speed response and suppressing the breakdown at the outer peripheral edge of the thin layer by the action of the connecting conductor that makes ohmic contact with the outer peripheral edge region of the thin layer. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係わるシヨツトキバリ
アダイオードを示す断面図、 第2図は第1図のシヨツトキバリアダイオードを製造工
程順に示す断面図、 第3図は第2図(D)の状態を示す平面図、 第4図は空乏層を模式的に示すシヨツトキバリアダイオ
ードの一部拡大断面図、 第5図は第1図のシヨツトキバリアダイオードの逆電圧
−逆電流特性図、 第6図は第2の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図、 第7図は第3の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図、 第8図は第4の実施例のシヨツトキバリアダイオードを
示す断面図である。 22……n+型領域、23……n型領域、24a……Ti薄
層、25a……Al層、26……オーミツク電極、27…
…バリア電極、28……チタン酸化物薄層、29……オ
ーミツク接続電極。
FIG. 1 is a sectional view showing a shutter barrier diode according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the shutter barrier diode of FIG. 1 in the order of manufacturing steps, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing the state of (D), FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a Schottky barrier diode schematically showing a depletion layer, and FIG. 5 is a reverse voltage-reverse current of the Schottky barrier diode of FIG. FIG. 6 is a sectional view showing the shutter barrier diode of the second embodiment, FIG. 7 is a sectional view showing the shutter barrier diode of the third embodiment, and FIG. 8 is the fourth embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shutter barrier diode of FIG. 22 ... N + type region, 23 ... N type region, 24a ... Ti thin layer, 25a ... Al layer, 26 ... Ohmic electrode, 27 ...
... barrier electrode, 28 ... titanium oxide thin layer, 29 ... ohmic contact electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体領域と、 前記半導体領域との間にショットキバリアを形成するよ
うに前記半導体領域上に配置されたバリア電極と、 前記バリア電極を包囲するように前記半導体領域上に配
置され、かつ前記バリア電極と電気的に接続され、かつ
前記バリア電極よりも大きなシート抵抗を有し、かつ前
記半導体領域との間にショットキバリアが得られるよう
に形成された薄層と、 前記薄層の外周端領域と前記半導体領域の前記薄層の外
周端を囲む部分とに対してそれぞれオーミック接触して
前記薄層の外周端領域と前記半導体領域とを電気的に接
続する接続物体と を備え、前記バリア電極によるショットキバリアと前記
薄層によるショットキバリアとは直接又はpn接合を介
して連続していることを特徴とするショットキバリア半
導体装置。
1. A semiconductor region, a barrier electrode disposed on the semiconductor region so as to form a Schottky barrier between the semiconductor region, and a barrier electrode disposed on the semiconductor region so as to surround the barrier electrode. A thin layer electrically connected to the barrier electrode, having a sheet resistance larger than that of the barrier electrode, and having a Schottky barrier with the semiconductor region; A connecting object electrically contacting the outer peripheral edge region of the thin layer and the semiconductor region by making ohmic contact with the outer peripheral edge region of the semiconductor layer and a portion of the semiconductor region surrounding the outer peripheral edge of the thin layer. The Schottky barrier semiconductor device characterized in that the Schottky barrier formed by the barrier electrode and the Schottky barrier formed by the thin layer are continuous directly or via a pn junction. Place
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