JPH0618274B2 - Method of manufacturing Schottky barrier semiconductor device - Google Patents
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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、高耐圧のショットキバリア半導体装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high breakdown voltage Schottky barrier semiconductor device.
従来の技術 ショットキバリアダイオードは、良好な高速応答性(高
速スイッチング特性)及び低電力損失等の利点を生かし
て、高周波整流回路等に広く利用されている。しかし、
ショットキバリアダイオードでは、バルク耐圧(ショッ
トキバリアの中央部での耐圧)に比べて周辺耐圧(ショ
ットキバリアの周辺での耐圧)が顕著に低下する現象が
認められ、このため、高耐圧のものを得るのが難しい。2. Description of the Related Art Schottky barrier diodes are widely used in high-frequency rectifier circuits and the like, taking advantage of good high-speed response (high-speed switching characteristics) and low power loss. But,
In the Schottky barrier diode, a phenomenon in which the peripheral breakdown voltage (breakdown voltage around the Schottky barrier) is significantly lower than the bulk breakdown voltage (breakdown voltage in the central portion of the Schottky barrier) is recognized, and therefore a high breakdown voltage is obtained. Is difficult.
周辺耐圧を向上させる方法の1つとして、特開昭62−
45172号公報に示されているように、ショットキバ
リアとその下部の半導体領域を半絶縁性半導体領域で包
囲した高耐圧化構造が知られている。この高耐圧化構造
を有するショットキバリアダイオードを第4図によって
説明する。図示のショットキバリアダイオードは、n+
形領域2の上にn形領域3が形成されたGaAs(砒化ガ
リウム)から成る半導体基板1を有し、He(ヘリウ
ム)、H(水素)、B(硼素)等をn形領域3にイオン
注入することにより半絶縁性半導体領域4が形成され
る。半絶縁性半導体領域4は平面的には環状に形成され
る。半絶縁性半導体領域4に包囲されたn形領域3aの
上面にはAl(アルミニウム)層から成るバリア電極5
が形成され、バリア電極5とn形領域3aの間に整流接
合であるショットキバリアが形成されている。n+形領
域2の下面には、Au(金)とGe(ゲルマニウム)の合
金層にAu層を重ねたオーミック電極6が形成されてい
る。このショットキバリアダイオードは、逆電圧が印加
されたとき、空乏層の広がりが半絶縁性半導体領域4に
よって制限されるため、ショットキバリアの周辺での電
界集中が緩和され、かなり大幅な耐圧向上が期待でき
る。半絶縁性半導体領域4は、n形領域3と同じ半導体
材料から成り、ショットキバリアの周辺に応力集中を生
ずることなく形成される点も耐圧向上の一因であると考
えられる。なお、「半絶縁性半導体領域」の表記は、用
語「半絶縁性」と「半導体」との概念が矛盾するが、本
明細書では汎用語として使用されているように「半導体
材料から成りかつ半絶縁性を有する高抵抗な領域」を意
味する。半絶縁性半導体領域は半導体基板材料中にH等
のイオンを注入して形成される。この半絶縁性半導体領
域が高耐圧化効果的であることは実験により確認されて
いる。As one of methods for improving the peripheral breakdown voltage, Japanese Patent Laid-Open No. 62-
As shown in Japanese Patent No. 45172, there is known a high breakdown voltage structure in which a Schottky barrier and a semiconductor region therebelow are surrounded by a semi-insulating semiconductor region. A Schottky barrier diode having this high breakdown voltage structure will be described with reference to FIG. The illustrated Schottky barrier diode is n +
There is a semiconductor substrate 1 made of GaAs (gallium arsenide) in which an n-type region 3 is formed on a n-type region 2, and He (helium), H (hydrogen), B (boron), etc. are ionized in the n-type region 3. By implanting, the semi-insulating semiconductor region 4 is formed. The semi-insulating semiconductor region 4 is formed in a ring shape in plan view. A barrier electrode 5 made of an Al (aluminum) layer is formed on the upper surface of the n-type region 3a surrounded by the semi-insulating semiconductor region 4.
And a Schottky barrier which is a rectifying junction is formed between the barrier electrode 5 and the n-type region 3a. On the lower surface of the n + -type region 2, an ohmic electrode 6 in which an Au layer is superposed on an alloy layer of Au (gold) and Ge (germanium) is formed. In this Schottky barrier diode, when a reverse voltage is applied, the spread of the depletion layer is limited by the semi-insulating semiconductor region 4, so that the electric field concentration around the Schottky barrier is alleviated, and a considerably large breakdown voltage is expected. it can. It is considered that the semi-insulating semiconductor region 4 is made of the same semiconductor material as that of the n-type region 3 and is formed without stress concentration around the Schottky barrier, which is also a factor in improving the breakdown voltage. Note that the notation of “semi-insulating semiconductor region” contradicts the terms “semi-insulating” and “semiconductor”, but as used in this specification as a general term, “consisting of semiconductor materials and A high resistance region having a semi-insulating property ". The semi-insulating semiconductor region is formed by implanting ions such as H into the semiconductor substrate material. It has been confirmed by experiments that this semi-insulating semiconductor region is effective in increasing the breakdown voltage.
ところで、第4図に示すショットキバリアダイオードを
特開昭62−45172号公報に示されるように製造す
る場合に、最終的に残存させるバリア電極5をマスクと
してイオン注入する方法が知られている。この方法を実
施するとき、第5図に示すように、バリア電極5の上に
シリコン酸化膜7を形成し、矢印8で模式的に示すよう
にシリコン酸化膜7とバリア電極5の外側からn形領域
3にHeをイオン注入し、半絶縁性半導体領域4が形成
される。この方法によれば、イオン注入時にシリコン酸
化膜7とバリア電極5をマスクとして使用し、イオン注
入後にバリア電極5をそのまま残存できるので、マスク
効果が確実であるとともに簡略化された製造工程により
周辺耐圧の高いショットキバリアダイオードを得ること
ができる。By the way, when the Schottky barrier diode shown in FIG. 4 is manufactured as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-45172, a method is known in which ion implantation is carried out using the barrier electrode 5 to be left finally as a mask. When this method is carried out, a silicon oxide film 7 is formed on the barrier electrode 5 as shown in FIG. 5, and the silicon oxide film 7 and the barrier electrode 5 are n He is ion-implanted into the shaped region 3 to form the semi-insulating semiconductor region 4. According to this method, the silicon oxide film 7 and the barrier electrode 5 are used as a mask at the time of ion implantation, and the barrier electrode 5 can be left as it is after the ion implantation, so that the mask effect is sure and the peripheral area is simplified by the simplified manufacturing process. A Schottky barrier diode having a high breakdown voltage can be obtained.
発明が解決しようとする課題 しかし、前述の方法で製作したショットキバリアダイオ
ードは、所望の耐圧特性を得られないのが実状であっ
た。これは、平面的に見たとき、バリア電極5の周縁部
と半絶縁性半導体領域4の内周縁部との重複部が十分な
幅で形成されないためある。すなわち、バリア電極5の
周縁部を拡大して第6図に示すように、全面に形成され
たAl層をフォトエッチングにより選択的に除去してバ
リア電極5を形成するとき、バリア電極5の横方向エッ
チングによりシリコン酸化膜7にひさし状突出部7aが
形成される。したがって、ひさし状突出部7aの下部の
n形領域3には、Heの注入量が減少する。ひさし状突
出部7aの先端ではイオンビームの散乱のためイオンビ
ームの挙動が複雑化するが、図示のような形状の半絶縁
性半導体領域4が形成されるものと推定される。半絶縁
性半導体領域4の正確な形状の把握は困難であるが、平
面的に見たときのバリア電極5と半絶縁性半導体領域4
の重複部がほとんど形成されないか、形成されても微か
であることは事実である。この場合、半絶縁性半導体領
域4による高耐圧化効果が十分に発揮されず、第4図の
ように上記重複部が十分である場合に比べて耐圧が低下
する欠点がある。SUMMARY OF THE INVENTION However, the Schottky barrier diode manufactured by the above-described method has a fact that desired breakdown voltage characteristics cannot be obtained. This is because the overlapping portion between the peripheral edge portion of the barrier electrode 5 and the inner peripheral edge portion of the semi-insulating semiconductor region 4 is not formed with a sufficient width when seen in a plan view. That is, when the peripheral portion of the barrier electrode 5 is enlarged and the barrier layer 5 is formed by selectively removing the Al layer formed on the entire surface by photoetching as shown in FIG. By directional etching, an eave-shaped protrusion 7a is formed on the silicon oxide film 7. Therefore, the implantation amount of He is reduced in the n-type region 3 below the eave-shaped protrusion 7a. Although the behavior of the ion beam is complicated at the tip of the eave-shaped protrusion 7a due to the scattering of the ion beam, it is presumed that the semi-insulating semiconductor region 4 having the shape as illustrated is formed. Although it is difficult to grasp the exact shape of the semi-insulating semiconductor region 4, the barrier electrode 5 and the semi-insulating semiconductor region 4 when viewed two-dimensionally are difficult.
It is a fact that the overlapping part of is hardly formed or is slightly formed even if it is formed. In this case, the effect of increasing the withstand voltage by the semi-insulating semiconductor region 4 is not sufficiently exerted, and the withstand voltage is reduced as compared with the case where the overlapping portion is sufficient as shown in FIG.
シリコン酸化膜7を形成せずにバリア電極5のみをマス
クとしてイオン注入すれば、ひさし状突出部7aに基因
する上述の問題は解消する。しかし、Al層中への注入
イオンの飛程(到達深さ)はn形領域3中への飛程と同
程度であるから、例えば4μm以上の膜厚でバリア電極
5を厚く形成しないとイオンの一部がバリア電極5を貫
通するので、十分なマスク効果が得られない。十分なマ
スク効果が得られるようにバリア電極5を厚くすると、
フォトエッチングの精度が低下してバリア電極5のパタ
ーンが崩れ、耐圧低下の原因となる。If the ions are implanted using only the barrier electrode 5 as a mask without forming the silicon oxide film 7, the above-mentioned problems caused by the eave-shaped protrusion 7a can be solved. However, since the range (reaching depth) of the implanted ions into the Al layer is about the same as the range into the n-type region 3, the ion must be formed thickly, for example, with a film thickness of 4 μm or more. Since a part of the above penetrates the barrier electrode 5, a sufficient masking effect cannot be obtained. If the barrier electrode 5 is thickened so as to obtain a sufficient masking effect,
The accuracy of the photoetching is lowered, and the pattern of the barrier electrode 5 is broken, which causes the breakdown voltage to be lowered.
そこで、本発明の目的は、半絶縁性半導体領域を含む高
耐圧化構造の周辺耐圧を向上できるショットキバリア半
導体装置の改良された製造方法を提供することを目的と
する。Therefore, an object of the present invention is to provide an improved method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device capable of improving the peripheral breakdown voltage of a high breakdown voltage structure including a semi-insulating semiconductor region.
課題を解決するための手段 本発明によるショットキバリア半導体装置の製造方法
は、半導体領域との間にショットキバリアを形成する物
質から成る相対的に肉厚の電極層及び該電極層を隣接包
囲しかつ半導体領域との間にショットキバリアを形成す
る物質から成る相対的に肉薄の薄層とを半導体領域の一
主面上に形成する工程と、電極層又は電極層上に形成し
た被膜をマスクとして薄層を通過させて半導体領域にイ
オンを注入し、電極層の下部の半導体領域を包囲するよ
うに薄層の下方に隣接させて半絶縁性半導体領域を形成
する工程と、電極層の一部と薄層の上面を被覆する絶縁
膜を形成する工程とを含む。Means for Solving the Problems A method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device according to the present invention includes a relatively thick electrode layer made of a substance that forms a Schottky barrier between itself and a semiconductor region, and surrounding and surrounding the electrode layer. A step of forming a relatively thin thin layer made of a substance that forms a Schottky barrier with the semiconductor region on one main surface of the semiconductor region; and an electrode layer or a film formed on the electrode layer as a mask. Forming a semi-insulating semiconductor region adjacent to the lower part of the thin layer so as to surround the semiconductor region under the electrode layer by implanting ions into the semiconductor region through the layer; Forming an insulating film covering the upper surface of the thin layer.
作 用 補助的バリア電極と見なせる薄層と半絶縁性半導体領域
とが十分な幅の重複部を持って形成できるので、耐圧特
性の低下及び特性の不安定性が生じない。また、半絶縁
性半導体領域の表面が薄層及び絶縁膜により二重被覆さ
れ、特に薄層は半導体領域との間にショットキバリアを
形成して表面状態を安定化させる作用があるから、半絶
縁性半導体領域の表面近傍に半導体的性質が残っていて
も問題が生じることがなく、特性の不安定性が起こらな
い。Since the thin layer, which can be regarded as the working auxiliary barrier electrode, and the semi-insulating semiconductor region can be formed with an overlapping portion having a sufficient width, the breakdown voltage characteristic is not deteriorated and the characteristic is not unstable. In addition, the surface of the semi-insulating semiconductor region is double-coated with a thin layer and an insulating film, and in particular, the thin layer forms a Schottky barrier with the semiconductor region and stabilizes the surface state. Even if the semiconducting property remains near the surface of the conductive semiconductor region, no problem occurs and the instability of the property does not occur.
実施例 以下、本発明の実施例である電力用高耐圧ショットキバ
リアダイオードの製造方法を第1図及び第2図に基づい
て説明する。Example Hereinafter, a method of manufacturing a high breakdown voltage Schottky barrier diode for electric power, which is an example of the present invention, will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
まず、第1図(A)に示すように、GaAs(砒化ガリウ
ム)から成る半導体基板11を用意する。半導体基板1
1は、不純物濃度2×1018cm-3、厚さ約300μmの
n+形領域12の上に不純物濃度2×1015cm-3、厚さ
約15μmのn形領域13をエピタキシャル成長させた
半導体領域を有する。First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 11 made of GaAs (gallium arsenide) is prepared. Semiconductor substrate 1
1 is a semiconductor in which an n-type region 13 having an impurity concentration of 2 × 10 15 cm −3 and a thickness of about 15 μm is epitaxially grown on an n + -type region 12 having an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 300 μm. Has an area.
次に、第1図(B)に示すように半導体基板11の上面
にTi(チタン)とAlを連続的に真空蒸着しTiの薄層
14とAl層15を形成する。Tiの薄層14の厚さは
約100Å(0.01μm)と極薄である。Al層15
の厚さは約2μmである。また、半導体基板11の裏面
にAu(金)とGe(ゲルマニウム)の合計とAuとを連
続して真空蒸着し、オーミック電極16を形成する。そ
の後、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)
によりAl層15の上面に約1μmの厚さのシリコン酸
化膜17を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, Ti (titanium) and Al are continuously vacuum-deposited on the upper surface of the semiconductor substrate 11 to form a Ti thin layer 14 and an Al layer 15. The thickness of the Ti thin layer 14 is extremely thin, about 100 Å (0.01 μm). Al layer 15
Has a thickness of about 2 μm. Further, a total of Au (gold) and Ge (germanium) and Au are continuously vacuum-deposited on the back surface of the semiconductor substrate 11 to form the ohmic electrode 16. After that, plasma CVD (Chemical Vapor Deposition)
Thus, a silicon oxide film 17 having a thickness of about 1 μm is formed on the upper surface of the Al layer 15.
続いて、第1図(C)に示すように、素子周縁近傍のT
iの薄層14、Al層15及びシリコン酸化膜17をフ
ォトエッチングにより除去し、更に、素子周辺側のTi
の薄層14とAl層15をフォトエッチングにより除去
して、図示のようにTiの薄層14a、14b、Al層1
5a、シリコン酸化膜17aを残存させる。Ti層14a、
14bとAl層15aはともに半導体領域であるn形領域
13との間にショットキバリアを形成する金属層である
が、Tiの薄層14aが極薄であるだけにTiの薄層14a
がどのようにショットキバリアの形成に関与しているか
は明らかではない。ここでは、Al層15aとその下部
のTiの薄層14aを合わせて電極層を構成する主バリア
電極18と呼ぶ。この場合、Tiの薄層14bは、n形領
域13との間にショットキバリアを形成するとともにn
形領域13の表面状態を安定化させる作用があり、補助
的なバリア電極と呼べるものである。なお、Tiの薄層
14bは、極薄であるためにシート抵抗約400Ω/□
の抵抗層となっている。次に、矢印19で模式的示すよ
うに、半導体基板11の上面全域にHe(ヘリウム)を
加速電圧を変えて多重にイオン注入する。この結果、H
eのイオン注入によってGaAs結晶格子が乱れ、Al層
15aの直下のn形領域13aを包囲するように平面的に
見て環状の半絶縁性半導体領域20が形成される。He
は、シリコン酸化膜17aと主バリア電極18によりマ
スクされている部分では、n形領域13に到達すること
はない。しかし、Tiの薄層14bが極薄であるために、
シリコン酸化膜17aにマスクされていない部分では、
HeはTiの薄層14bを簡単に通過してn形領域13中
に注入される。結果として、半絶縁性半導体領域20
が、約2.5μmの深さに形成される。半絶縁性半導体
領域20は、比抵抗107〜109Ω−cmを有する絶縁物
に近い高抵抗層である。第2図に主バリア電極18の周
縁部を拡大して示すように、シリコン酸化膜17aの周
縁部は主n形領域18の周辺部から突出するひさし状突
出部17bを形成する。半絶縁性半導体領域20の形状
を正確に把握することが困難なため図示する形状は予想
図である。ただし、主バリア電極18に対する補助バリ
ア電極となるTiの薄層14bは、半絶縁性半導体領域2
0に対し十分な幅の重複部で形成されている。Then, as shown in FIG.
The thin layer 14, the Al layer 15, and the silicon oxide film 17 of i are removed by photoetching, and Ti on the element peripheral side is further removed.
The thin layer 14 of Al and the Al layer 15 are removed by photoetching, and the thin layers 14a and 14b of Ti and the Al layer 1 are formed as shown in the figure.
5a and the silicon oxide film 17a are left. Ti layer 14a,
Both 14b and the Al layer 15a are metal layers forming a Schottky barrier between the n-type region 13 which is a semiconductor region. However, since the Ti thin layer 14a is extremely thin, the Ti thin layer 14a is formed.
It is not clear how is involved in the formation of the Schottky barrier. Here, the Al layer 15a and the Ti thin layer 14a thereunder are collectively referred to as a main barrier electrode 18 which constitutes an electrode layer. In this case, the Ti thin layer 14b forms a Schottky barrier between itself and the n-type region 13, and
It has a function of stabilizing the surface state of the shaped region 13, and can be called an auxiliary barrier electrode. Since the Ti thin layer 14b is extremely thin, the sheet resistance is about 400Ω / □.
It is a resistance layer. Next, as schematically shown by an arrow 19, He (helium) is multiply ion-implanted into the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 while changing the acceleration voltage. As a result, H
The GaAs crystal lattice is disturbed by the ion implantation of e, and a ring-shaped semi-insulating semiconductor region 20 is formed in a plan view so as to surround the n-type region 13a immediately below the Al layer 15a. He
Does not reach the n-type region 13 in the portion masked by the silicon oxide film 17a and the main barrier electrode 18. However, since the Ti thin layer 14b is extremely thin,
In the portion not masked by the silicon oxide film 17a,
He is simply implanted through the thin layer 14b of Ti into the n-type region 13. As a result, the semi-insulating semiconductor region 20
Are formed to a depth of about 2.5 μm. The semi-insulating semiconductor region 20 is a high resistance layer close to an insulator having a specific resistance of 10 7 to 10 9 Ω-cm. As shown in an enlarged view of the peripheral portion of the main barrier electrode 18 in FIG. 2, the peripheral portion of the silicon oxide film 17a forms an eave-shaped protrusion 17b protruding from the peripheral portion of the main n-type region 18. Since it is difficult to accurately grasp the shape of the semi-insulating semiconductor region 20, the shape shown is an expected figure. However, the thin Ti layer 14b serving as an auxiliary barrier electrode for the main barrier electrode 18 is formed in the semi-insulating semiconductor region 2
It is formed of an overlapping portion having a width sufficient for 0.
更に、第1図(D)に示すように、シリコン酸化膜17
aをエッチング除去した上で、プラズマCVD又は光C
VDにより半導体基板11の上面にシリコン酸化膜を被
覆し、フォトエッチングの工程を経てシリコン酸化膜2
1を形成する。更に、半導体基板11の上面にTiとAu
を連続的に真空蒸着し、フォトエッチングの工程を経て
外部接続用電極22を形成して、ショットキバリアダイ
オードチップを完成させる。主バリア電極18とn形領
域13との間に主電流通路となるショットキバリアが形
成され、主バリア電極18側がアノード、オーミック電
極16側がカソードである。Further, as shown in FIG. 1D, the silicon oxide film 17
After removing a by etching, plasma CVD or light C
The silicon oxide film is coated on the upper surface of the semiconductor substrate 11 by VD, and the silicon oxide film 2 is subjected to a photoetching process.
1 is formed. Further, Ti and Au are formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11.
Are continuously vacuum-deposited, and an external connection electrode 22 is formed through a photoetching process to complete a Schottky barrier diode chip. A Schottky barrier serving as a main current path is formed between the main barrier electrode 18 and the n-type region 13, the main barrier electrode 18 side is the anode, and the ohmic electrode 16 side is the cathode.
こうして製作されたショットキバリアダイオードは、約
210Vの高耐圧を得た。バルク耐圧にほとんど等しい
約230Vの耐圧が得られることもあった。信頼性試験
も良好な結果を得た。一方、半絶縁性半導体領域20を
形成する際にTiの薄層14bをエッチング除去した上で
Heのイオン注入を行った場合には、接続用電極22の
周辺部22aがシリコン酸化膜21を介して一般的なフ
ィールドプレートとして作用しているが、耐圧は約15
0Vであった。特に、この場合にはシリコン酸化膜21
による保護膜の膜質や形成条件の影響を強く受けて、耐
圧のバラツキが大きく、信頼性試験でも耐圧低下が起こ
り易い。Tiの薄層14bを除去しかつ半絶縁性半導体領
域20を形成しない構造(高耐圧化対策を全く行わない
構造)では、耐圧は約60Vである。The Schottky barrier diode manufactured in this way obtained a high breakdown voltage of about 210V. In some cases, a breakdown voltage of about 230 V, which is almost equal to the bulk breakdown voltage, was obtained. The reliability test also gave good results. On the other hand, when the thin Ti layer 14b is removed by etching and He ions are implanted when the semi-insulating semiconductor region 20 is formed, the peripheral portion 22a of the connection electrode 22 is exposed through the silicon oxide film 21. It works as a general field plate, but withstands about 15
It was 0V. Particularly, in this case, the silicon oxide film 21
Due to the influence of the film quality of the protective film and the forming conditions due to the above, the variation of the withstand voltage is large, and the withstand voltage is likely to decrease even in the reliability test. In the structure in which the Ti thin layer 14b is removed and the semi-insulating semiconductor region 20 is not formed (structure in which no measure against high breakdown voltage is taken), the breakdown voltage is about 60V.
Tiの薄層14bは、半絶縁性半導体領域20の上部に延
在する部分においてフィールドプレートとして作用して
いると考えられるが、詳細なメカニズムは不明である。
ただし、次のような特徴を有する。Tiの薄層14bはn
形領域13の表面に形成されたときには、n形領域13
との間にショットキバリアを形成するとともに、n形領
域13の表面状態を安定化させる。従って、半絶縁性半
導体領域20の表面近傍に半導体的性質が残っていたと
しても問題にならない。また、Tiの薄層14bはシリコ
ン酸化膜のような絶縁層を介さないフィールドプレート
であるから、その下部に空乏層を形成する作用が非常に
大きいし、絶縁層を形成する材質(材料の種類、含有不
純物、界面状態など)による特性の不安定性も生じな
い。The thin layer 14b of Ti is considered to act as a field plate in the portion extending above the semi-insulating semiconductor region 20, but the detailed mechanism is unknown.
However, it has the following features. Ti thin layer 14b is n
When formed on the surface of the n-type region 13, the n-type region 13
A Schottky barrier is formed between and, and the surface state of the n-type region 13 is stabilized. Therefore, even if the semiconducting properties remain near the surface of the semi-insulating semiconductor region 20, there is no problem. Further, since the Ti thin layer 14b is a field plate that does not have an insulating layer such as a silicon oxide film interposed therebetween, the action of forming a depletion layer therebelow is very large, and the material (type of material) forming the insulating layer is large. Instability of characteristics due to impurities, interface states, etc.) does not occur.
変形例 本発明は、実施例に限られることなく、その趣旨の範囲
では種々の変更が可能である。Modifications The present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the spirit thereof.
例えば、Tiの薄層14bに相当する薄層として、第3図
に示すように、Tiの薄層14bを酸化して形成したチタ
ン酸化物の薄層23を用いることもできる。この場合、
チタン酸化物の薄層23は、Tiの薄層14bと同様に、
n形領域13との間にショットキバリアを形成するとと
もに、n形領域13の表面状態を安定化させる作用があ
る。チタン酸化物はシート抵抗約100MΩ/□の高抵
抗層である。主バリア電極18は外周部のTiの薄層1
4cの部分を除いてAl層15aのみによるものである。For example, as a thin layer corresponding to the Ti thin layer 14b, a titanium oxide thin layer 23 formed by oxidizing the Ti thin layer 14b may be used as shown in FIG. in this case,
The thin layer 23 of titanium oxide is similar to the thin layer 14b of Ti,
It has a function of forming a Schottky barrier with the n-type region 13 and stabilizing the surface state of the n-type region 13. Titanium oxide is a high resistance layer with a sheet resistance of about 100 MΩ / □. The main barrier electrode 18 is a thin Ti layer 1 on the outer periphery.
This is due to only the Al layer 15a except the portion 4c.
半導体領域との優れた密着性、表面安定化効果及びフィ
ールドプレート構造による半導体表面に与える影響の面
から、薄層としてTiの薄層又はチタン酸化物(TiOx)
薄層が好適である。しかし、n形領域13との間にショ
ットキバリアを形成しかつ注入されるイオンを容易に通
過させる物質であれば、Ta(タンタル)薄層やタンタ
ル酸化物(TaOx)薄層等の前記以外の物質を使用するこ
とができる。薄層の厚さは、イオンを通過させるととも
に応力発生を最小限にするために、10〜1000Å、
望ましくは20〜300Åに選定するのがよい。From the viewpoints of excellent adhesion to the semiconductor region, surface stabilization effect, and influence on the semiconductor surface due to the field plate structure, a thin layer of Ti or titanium oxide (TiOx) is used as a thin layer.
Thin layers are preferred. However, as long as it is a substance that forms a Schottky barrier with the n-type region 13 and allows the implanted ions to easily pass therethrough, a Ta (tantalum) thin layer, a tantalum oxide (TaOx) thin layer, and the like other than those described above are used. A substance can be used. The thickness of the thin layer is 10-1000Å in order to pass the ions and minimize the stress generation.
It is desirable to select 20 to 300Å.
また、主バリア電極18に相当する電極層の上にシリコ
ン酸化膜17aのような被膜を形成して、電極層と被膜
を合わせてイオン注入のマスクとして使用する場合に本
発明は特に有効である。しかし、マスク効果の大きい金
属から成る電極層単独のマスクでイオン注入を行う場合
でも、電極層と半絶縁性半導体領域との小さい重複部に
よる耐圧特性の不安定性を改善できる方法として有効で
ある。なお、イオン注入後、電極層の周辺を少しエッチ
ング除去して、主バリア電極18を半絶縁性半導体領域
から意図して離間させてもよい。The present invention is particularly effective when a film such as a silicon oxide film 17a is formed on the electrode layer corresponding to the main barrier electrode 18 and the electrode layer and the film are combined and used as a mask for ion implantation. . However, even when ion implantation is performed with a mask of an electrode layer made of a metal having a large masking effect alone, it is effective as a method of improving the instability of the withstand voltage characteristics due to a small overlap between the electrode layer and the semi-insulating semiconductor region. Note that, after the ion implantation, the periphery of the electrode layer may be slightly removed by etching to intentionally separate the main barrier electrode 18 from the semi-insulating semiconductor region.
また、本発明は、GaAs、AlGaAs(砒化アルミニウ
ム・ガリウム)、GaP(燐化ガリウム)、InP(燐化
インジウム)等のIII〜V族化合物半導体を用いた半導
体装置に好適であるが、他の化合物半導体やSi(シリ
コン)等を用いた半導体装置にも適用可能である。Further, the present invention is suitable for a semiconductor device using a III-V group compound semiconductor such as GaAs, AlGaAs (aluminum gallium arsenide), GaP (gallium phosphide), InP (indium phosphide), but other It can also be applied to a semiconductor device using a compound semiconductor or Si (silicon).
発明の効果 本発明によれば、イオン注入によって半絶縁性半導体領
域を形成しかつ高耐圧化するショットキバリア半導体装
置の製造方法において、ショットキバリアを形成するバ
リア電極をイオン注入のマスクとして兼用することが可
能となり、高耐圧のショットキバリア半導体装置を高い
製造歩留りで製造することができる。According to the present invention, in the method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device in which a semi-insulating semiconductor region is formed by ion implantation and the breakdown voltage is increased, the barrier electrode forming the Schottky barrier is also used as a mask for ion implantation. It becomes possible to manufacture a high breakdown voltage Schottky barrier semiconductor device with a high manufacturing yield.
第1図は本発明の実施例を示すショットキバリアダイオ
ードの製造工程図で、第1図(A)は半導体基板の断面
図、第1図(B)は半導体基板の上面にTiの薄層、A
l層及びシリコン酸化膜を形成した状態を示す断面図、
第1図(C)はイオン注入の工程を示す断面図、第1図
(D)はシリコン酸化膜及び外部接続用電極を形成した
状態を示す断面図、第2図は第1図(C)の工程におけ
る主バリア電極の周縁部を拡大して示す部分的断面図、
第3図は本発明の他の実施例を示すショットキバリアダ
イオードの断面図、第4図は従来のショットキバリアダ
イオードの断面図、第5図は従来のショットキバリアダ
イオードの製造におけるイオン注入の工程を示す断面
図、第6図は第5図におけるバリア電極の周縁部を拡大
して示す部分的断面図である。 13、13a……n形領域(半導体領域)、14a……T
iの薄層、14b……Tiの薄層(薄層)、18……主バ
リア電極(電極層)、20……半絶縁性半導体領域、FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a Schottky barrier diode showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a sectional view of a semiconductor substrate, FIG. 1 (B) is a thin layer of Ti on the upper surface of the semiconductor substrate, A
a cross-sectional view showing a state in which an I-layer and a silicon oxide film are formed,
FIG. 1 (C) is a sectional view showing the step of ion implantation, FIG. 1 (D) is a sectional view showing a state in which a silicon oxide film and an electrode for external connection are formed, and FIG. 2 is FIG. 1 (C). A partial sectional view showing an enlarged peripheral portion of the main barrier electrode in the step of
FIG. 3 is a sectional view of a Schottky barrier diode showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional view of a conventional Schottky barrier diode, and FIG. 5 shows an ion implantation process in manufacturing a conventional Schottky barrier diode. The sectional view shown in FIG. 6 is a partial sectional view showing an enlarged peripheral portion of the barrier electrode in FIG. 13, 13a ... n type region (semiconductor region), 14a ... T
i thin layer, 14b ... Ti thin layer (thin layer), 18 ... main barrier electrode (electrode layer), 20 ... semi-insulating semiconductor region,
Claims (1)
成する物質から成る相対的に肉厚の電極層及び該電極層
を隣接包囲しかつ前記半導体領域との間にショットキバ
リアを形成する物質から成る相対的に肉薄の薄層とを前
記半導体領域の一主面上に形成する工程と、 前記電極層又は該電極層上に形成した被膜をマスクとし
て前記薄層を通過させて前記半導体領域にイオンを注入
し、前記電極層の下部の前記半導体領域を包囲するよう
に前記薄層の下方に隣接させて半絶縁性半導体領域を形
成する工程と、 前記電極層の一部と前記薄層の上面を被覆する絶縁膜を
形成する工程と、 を含むことを特徴とするショットキバリア半導体装置の
製造方法。1. A relatively thick electrode layer made of a substance forming a Schottky barrier with a semiconductor region, and a substance forming a Schottky barrier with the semiconductor region adjacently surrounding the electrode layer. Forming a relatively thin thin layer on one main surface of the semiconductor region, and passing the thin layer to the semiconductor region by using the electrode layer or a coating formed on the electrode layer as a mask. Implanting ions to form a semi-insulating semiconductor region adjacently below the thin layer so as to surround the semiconductor region under the electrode layer, and a part of the electrode layer and the thin layer A method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device, comprising: forming an insulating film covering an upper surface of the Schottky barrier semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63093545A JPH0618274B2 (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Method of manufacturing Schottky barrier semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63093545A JPH0618274B2 (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Method of manufacturing Schottky barrier semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01266761A JPH01266761A (en) | 1989-10-24 |
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Family Cites Families (2)
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-
1988
- 1988-04-18 JP JP63093545A patent/JPH0618274B2/en not_active Expired - Fee Related
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