[go: up one dir, main page]

JP2014053393A - ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014053393A
JP2014053393A JP2012195798A JP2012195798A JP2014053393A JP 2014053393 A JP2014053393 A JP 2014053393A JP 2012195798 A JP2012195798 A JP 2012195798A JP 2012195798 A JP2012195798 A JP 2012195798A JP 2014053393 A JP2014053393 A JP 2014053393A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
schottky electrode
region
gap semiconductor
substrate
schottky
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012195798A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Wada
圭司 和田
Kenji Kambara
健司 神原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2012195798A priority Critical patent/JP2014053393A/ja
Priority to PCT/JP2013/068605 priority patent/WO2014038281A1/ja
Priority to US13/947,765 priority patent/US20140061670A1/en
Publication of JP2014053393A publication Critical patent/JP2014053393A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D8/00Diodes
    • H10D8/60Schottky-barrier diodes 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/6737Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
    • H10D30/6738Schottky barrier electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/674Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/675Group III-V materials, Group II-VI materials, Group IV-VI materials, selenium or tellurium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/01Manufacture or treatment
    • H10D48/021Manufacture or treatment of two-electrode devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • H10D62/8303Diamond
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • H10D62/832Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge being Group IV materials comprising two or more elements, e.g. SiGe
    • H10D62/8325Silicon carbide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/85Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
    • H10D64/0123
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/64Electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D8/00Diodes
    • H10D8/01Manufacture or treatment
    • H10D8/051Manufacture or treatment of Schottky diodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/102Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H10D62/103Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
    • H10D62/105Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/106Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/85Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
    • H10D62/8503Nitride Group III-V materials, e.g. AlN or GaN

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】リーク電流を低減可能なワイドギャップ半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ワイドギャップ半導体装置1は、基板10と、ショットキー電極4とを有している。基板10は、ワイドギャップ半導体材料からなり、かつ第1導電型を有する。ショットキー電極4は、基板10上に接して配置され、かつ単一の材料からなる。ショットキー電極4は、第1のバリアハイトを有する第1の領域3と、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域2とを含む。第2の領域2はショットキー電極4の外周部2aを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法に関するものであり、より特定的には、リーク電流を抑制可能なワイドギャップ半導体装置およびその製造方法に関するものである。
ショットキーバリアダイオード(SBD:Schottky Barrier Diode)やジャンクションバリアショットキーダイオード(JBS:Junction Barrier Schottky Diode)などの半導体装置は、基板上にショットキー電極が形成された構造を有している。ショットキーバリアダイオードは電極材料となる金属と半導体との仕事関数の差が小さいためPNダイオードと比較して逆電圧印加時におけるリーク電流が大きくなりやすい。そのため、リーク電流を低減するための様々な構造が提案されている。
たとえば特開2001−85704号公報(特許文献1)には、ショットキー電極の周縁部と接触する基板部分にp+ガードリング領域が形成され、基板の主表面に接してpn接合が形成された炭化珪素ショットキーダイオードが開示されている。また特開2009−16603号公報(特許文献2)には、ショットキー電極と接する基板に設けられたp型層が同心円状に複数設けられたジャンクションバリアショットキーダイオードが開示されている。
特開2001−85704号公報 特開2009−16603号公報
しかしながら、特開2001−85704号公報および特開2009−16603号公報に記載のショットキーダイオードにおいてリーク電流を十分に低減することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リーク電流を低減可能なワイドギャップ半導体装置およびその製造方法を提供することである。
本発明に係るワイドギャップ半導体装置は、基板と、ショットキー電極とを主に備える。基板は、ワイドギャップ半導体材料からなり、かつ第1導電型を有する。ショットキー電極は、基板上に接して配置され、かつ単一の材料からなる。ショットキー電極は、第1のバリアハイトを有する第1の領域と、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域とを含む。第2の領域はショットキー電極の外周部を含む。なお、ワイドギャップ半導体材料とは、シリコンよりもバンドギャップの大きい半導体材料のことを意味する。
本発明に係るワイドギャップ半導体装置によれば、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域はショットキー電極の外周部を含む。電界が集中しやすいショットキー電極の外周部を高いバリアハイトを有する第2の領域により構成することにより、ショットキー界面にかかる電界により発生するリーク電流を効率的に低減することができる。
上記に係るワイドギャップ半導体装置において好ましくは、ワイドギャップ半導体材料は炭化珪素である。これにより、耐圧の大きいワイドギャップ半導体装置が得られる。
上記に係るワイドギャップ半導体装置において好ましくは、第2の領域の基板の主面に平行な方向であってかつショットキー電極の外周部から中央に向かう方向の幅は2μm以上100μm以下である。
上記に係るワイドギャップ半導体装置において好ましくは、基板は、ショットキー電極の外周部と接する第2導電型領域を含む。これにより、ショットキー電極の外周部の電界を緩和することができる。
本発明に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法は以下の工程を有している。ワイドギャップ半導体材料からなり、第1導電型を有する基板が準備される。基板に接し、単一の材料からなるショットキー電極が形成される。ショットキー電極を形成する工程では、ショットキー電極の外周部が局所的に加熱される。
本発明に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法によれば、ショットキー電極の外周部を局所的に加熱する工程を有している。ショットキー電極の外周部を局所的に加熱することにより、電界が集中しやすいショットキー電極の外周部のバリアハイトを高めることができる。これにより、ショットキー界面にかかる電界により発生するリーク電流を効率的に低減することができる。
上記に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法において好ましくは、ショットキー電極の外周部を局所的に加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる。これにより、精度良くショットキー電極の外周部を局所的に加熱することができる。
上記に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法において好ましくは、ショットキー電極を形成する工程は、ショットキー電極の外周部を局所的に加熱する工程の前に、ショットキー電極全体を加熱する工程を含む。これにより、ショットキー電極のバリアハイトを適切な値に調整することができる。
上記に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法において好ましくは、ショットキー電極全体を加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる。これにより、効率的にショットキー電極を加熱することができる。
本発明によれば、リーク電流を低減可能なワイドギャップ半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の構造を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置のショットキー電極と第2導電型領域とを位置関係を概略的に示す平面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法の第1の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法の第2の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法の第3の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置の製造方法の第4の工程を概略的に示す断面模式図である。 バリアハイトを測定するためのショットキーバリアダイオードの構成を概略的に示す断面模式図である。 電流密度と電圧との関係を示す図である。 バリアハイトとアニール温度との関係を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
まず、本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置であるショットキーバリアダイオード1の構造について、図1を参照して説明する。図1に示すように本実施の形態のショットキーバリアダイオード1は、基板10と、ショットキー電極4と、オーミック電極30とを主に有している。基板10は、ワイドギャップ半導体材料からなり、かつn型(第1導電型)を有している。ワイドギャップ半導体材料とは、シリコンよりもバンドギャップの大きい半導体材料のことであり、具体的には炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドなどが挙げられる。
基板10は、n+基板11と、電界停止層12と、n型領域14と、JTE(Junction Termination Extension)領域16とを有している。n+基板11には、単結晶炭化珪素からなる基板にたとえば窒素(N)などの不純物が含まれている。n+基板に含まれる不純物濃度は、たとえば5×1018cm-3程度である。電界停止層12に含まれる窒素などの不純物濃度はたとえば5×1017cm-3程度以上1×1018cm-3程度以下である。
JTE領域16は、たとえばアルミニウム(Al)やホウ素(B)などの不純物がイオン注入されたp型領域である。当該p型領域の不純物濃度は、たとえば2×1017cm-3程度である。JTE領域16は、ショットキー電極4の外周部2aと接触するp型領域16aと、当該p型領域16aの外周側に配置され、ショットキー電極4と接触しないp型領域16bとを含んでいる。また基板10は、JTE領域16を取り囲むようにフィールドストップ領域(図示せず)を有していても構わない。フィールドストップ領域は、たとえばリン(P)などがイオン注入されたn+型領域である。
ショットキー電極4は、基板10の一方の主面10A上に設けられており、たとえばチタン(Ti)からなる。ショットキー電極4として、チタン以外にもたとえばニッケル(Ni)、窒化チタン(TiN)、金(Au)、モリブデン(Mo)およびタングステン(W)などを用いても構わない。ショットキー電極4は単一の材料からなる。単一の材料とは、同じ元素からなる単体から成っている場合および同じ化合物から成っている場合を含む。また、当該材料をたとえばスパッタリングやメッキで形成した後に、当該材料の一部を加熱することにより当該材料の一部における結合状態が変化した場合であっても、結合状態が変化した部分と結合状態が変化していない部分とは単一の材料である。
ショットキー電極4は、第1のバリアハイトを有する第1の領域3と、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域2とを含む。第2の領域2はショットキー電極4の外周部2aを含む。第2の領域2は、ショットキー電極4の外周部2aの全部を含んでいても構わないし、外周部2aの一部を含んでいても構わない。好ましくは、第2の領域2は、ショットキー電極4の外周部2aの全部を含んでいる。
図2を参照して、基板10の法線方向から見て、第1の領域3は第2の領域2に取り囲まれている。ショットキー電極4の形状は基板10の法線方向から見てたとえば正方形状である。ショットキー電極4の一辺L1の長さはたとえば1mmである。ショットキー電極4の一辺L1の長さはたとえば5mmや7mmであっても構わない。好ましくは、第2の領域2の基板10の主面10Aに平行な方向であって、かつショットキー電極4の外周部2aから中央に向かう方向の幅L2は2μm以上100μm以下である。好ましくは、ショットキー電極4の外周部2aは、p型領域16aと接している。
図1を参照して、ショットキー電極4の第1の領域3および第2の領域2に接してパッド電極60が形成されている。パッド電極60はたとえばアルミニウムからなる。パッド電極60、第2の領域2および基板10の主面10Aに接して保護膜70が形成されている。また、n+基板11と接してオーミック電極30が配置されている。オーミック電極30はたとえばニッケルからなる。さらに、オーミック電極30に接してたとえばチタン、ニッケル、銀やそれらからなる合金からなるパッド電極40が配置されている。
次に、本発明の一実施の形態に係るワイドギャップ半導体装置であるショットキーバリアダイオードの製造方法について、図3〜図9を参照して説明する。
図5を参照して、まず、工程(S10:図3)として、基板準備工程が実施される。この工程(S10)では、たとえばポリタイプが4Hである単結晶炭化珪素からなるインゴット(図示しない)をスライスすることにより、導電型がn型(第1導電型)のn+基板11が準備される。n+基板には、たとえば窒素(N)などの不純物が含まれている。n+基板に含まれる不純物濃度は、たとえば5×1018cm-3程度である。
次に、n+基板11上に電界停止層12が形成される。電界停止層12はn型を有する炭化珪素層である。電界停止層12に含まれる窒素などの不純物濃度はたとえば5×1017cm-3程度以上1×1018cm-3程度以下である。その後、電界停止層12上に導電型がn型(第1導電型)であるn型領域14がエピタキシャル成長により形成される。これにより、ワイドギャップ半導体材料からなり、第1導電型を有する基板10が準備される。
次に、工程(S20:図3)として、イオン注入工程が実施される。この工程(S20)では、図6を参照して、まず、たとえばJTE領域16が形成される領域に開口を有する二酸化珪素からなるマスクが基板10上に形成される。その後、たとえばAl(アルミニウム)イオンが、n型領域14内に注入されることにより、導電型がp型(第2導電型)のJTE領域16が形成される。JTE領域16の不純物濃度は、たとえば2×1017cm-3程度である。
次に、工程(S30:図3)として、活性化アニール工程が実施される。この工程(S30)では、たとえばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、1800℃程度の温度で基板10が加熱されることにより、JTE領域16がアニールされ、上記工程(S20)にて導入された不純物が活性化される。これにより、不純物が導入された領域において所望のキャリアが生成する。
次に、工程(S40:図3)として、ショットキー電極形成工程が実施される。ショットキー電極形成工程は、好ましくは、電極形成工程(S41:図4)、電極全体加熱工程(S42:図4)および電極局所加熱工程(S43:図4)を含んでいる。まず、電極形成工程(S41)では、単一の材料からなるショットキー電極4が基板10に接して形成される。ショットキー電極4は、たとえばチタン(Ti)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、窒化チタン(TiN)などの金属膜である。具体的には、図7を参照して、ショットキー電極4は、基板10の主面10Aにおいてn型領域14と接し、かつ基板10の主面10Aにおいてp型領域16aと接するように形成される。また、ショットキー電極の外周部2aは基板10の主面10Aにおいて、p型領域16aと接するように形成される。
次に、電極全体加熱工程(S42)が実施される。この工程(S42)では、基板10の主面10Aに形成されたショットキー電極4の全体が加熱される。ショットキー電極4全体の加熱はたとえばレーザーアニールを用いて行われる。ショットキー電極4が形成された基板10を加熱炉に配置して、不活性ガス雰囲気中においてショットキー電極4全体が加熱されても構わない。ショットキー電極4は、たとえば300℃程度にまで加熱される。
次に、電極局所加熱工程(S43)が実施される。この工程(S43)では、図8を参照して、ショットキー電極4の外周部2aおよび外周部2aを含む第2の領域2が局所的に加熱される。ショットキー電極4の外周部2aおよび外周部2aを含む第2の領域2の加熱は好ましくはレーザーアニールにより行われる。ショットキー電極4の外周部2aおよび外周部2aを含む第2の領域2の加熱は電子ビーム(Electron Beam)によって行われても構わない。また、ショットキー電極4の外周部2aは、たとえば450℃程度以上550℃程度以下まで加熱される。電極局所加熱工程(S43)におけるショットキー電極4の加熱温度は、電極全体加熱工程(S42)におけるショットキー電極4の加熱温度よりも高い。ショットキー電極4の外周部2a全部が局所的に加熱されても構わないし、外周部2aの一部が局所的に加熱されても構わない。好ましくは、電極局所加熱工程(S43)は電極全体加熱工程(S42)の後に行われる。
電極局所加熱工程(S43)によってショットキー電極4の外周部2aを含む第2の領域2を加熱することにより、当該第2の領域2のバリアハイトが、ショットキー電極4の局所加熱されていない第1の領域3のバリアハイトよりも高くなる。言い換えば、電極局所加熱工程(S43)によって、第1のバリアハイトを有する第1の領域3と、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域2とを含むショットキー電極4が形成される。第1の領域3の第1のバリアハイトはたとえば0.85eV程度であり、第2の領域2の第2のバリアハイトはたとえば1.15eV程度である。第2の領域2の第2のバリアハイトは、第1の領域3の第1のバリアハイトよりも0.1eV以上高く、好ましくは0.20eV以上高い。
レーザーアニールには、たとえばYAGレーザーが用いられ、より具体的には波長が355nm(3倍波)のYVO4の固体レーザーが用いられる。レーザーの照射ビームスポットの直径はたとえば200μm以上300μm以下である。照射ビームスポットのショットキー電極4表面における面積は0.03mm2以上であることが好ましい。照射ビームスポットは前の照射ビームスポットと重なるように移動する。たとえば、20kHzのパルスレーザーを毎秒1000mmで走査する場合、照射ビームスポットの走査ステップは50μmである。照射ビームスポットは互いに重なり合いながら、ショットキー電極4上をある一定の方向(走査方向)へ走査される。
次に、パッド電極および保護膜形成工程が実施される。具体的には、ショットキー電極4上に接して、たとえばアルミニウムからなるパッド電極60が形成される。その後、パッド電極60、ショットキー電極4の第2の領域2および基板10の主面10Aと接して保護膜70が形成される。
次に、オーミック電極形成工程が実施される。具体的には、基板10の主面10Aとは反対の面(裏面)の研削が行われ、裏面と接触してたとえばニッケルからなるオーミック電極30が形成される。その後、オーミック電極30と接してたとえばチタン、ニッケル、銀やそれらからなる合金からなるパッド電極40が形成される。
次に、工程(S50:図3)として、パッシベーション保護膜形成工程が実施される。具体的には、たとえばプラズマCVD法により、パッド電極60、第2の領域2および炭化珪素基板10の主面10aに接するパッシベーション保護膜70が形成される。パッシベーション保護膜70は、たとえば二酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SiN)またはそれらの積層膜からなる。これにより、図1に示すワイドギャップ半導体装置としてのショットキーバリアダイオード1が完成する。
なお、本実施の形態において、第1導電型をn型とし、かつ第2導電型をp型として説明したが、第1導電型がp型であってかつ第2導電型がn型であっても構わない。また、本実施の形態においては、ワイドギャップ半導体装置としてショットキーバリアダイオードを例に挙げて説明したが本発明はこれに限定されない。ワイドギャップ半導体装置はショットキー接合を有するトランジスタであればよく、たとえばMESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)やHEMT(High Electron Mobility Transistor)などであってもよい。
次に、実施の形態1に係るショットキーバリアダイオード1およびその製造方法の作用効果について説明する。
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1によれば、ショットキー電極4の外周部2aは、第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域2を含む。電界が集中しやすいショットキー電極4の外周部2aを高いバリアハイトを有する第2の領域2により構成することにより、ショットキー界面にかかる電界により発生するリーク電流を効率的に低減することができる。
また本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1は炭化珪素からなる。これにより、耐圧の大きいショットキーバリアダイオード1が得られる。
さらに本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1によれば、第2の領域2の基板10の主面10Aに平行な方向であってかつショットキー電極4の外周部2aから中央に向かう方向の幅は2μm以上100μm以下である。
さらに本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1によれば、基板10は、ショットキー電極4の外周部2aと接するp型領域16a(第2導電型領域)を含む。これにより、ショットキー電極4の外周部2aの電界を緩和することができる。
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1の製造方法によれば、ショットキー電極4の外周部2aを局所的に加熱する工程を有している。ショットキー電極4の外周部2aを局所的に加熱することにより、電界が集中しやすいショットキー電極4の外周部2aのバリアハイトを高めることができる。これにより、ショットキー界面にかかる電界により発生するリーク電流を効率的に低減することができる。
また本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1の製造方法によれば、ショットキー電極4の外周部2aを局所的に加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる。これにより、精度良くショットキー電極4の外周部2aを局所的に加熱することができる。
さらに本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1の製造方法によれば、ショットキー電極4を形成する工程は、ショットキー電極4の外周部2aを局所的に加熱する工程の前に、ショットキー電極4全体を加熱する工程を含む。これにより、ショットキー電極4のバリアハイトを適切な値に調整することができる。
さらに本実施の形態に係るショットキーバリアダイオード1の製造方法によれば、ショットキー電極4全体を加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる。これにより、効率的にショットキー電極4を加熱することができる。
本実施例では、ショットキー電極のアニール温度とショットキーバリアダイオードのバリアハイトとの関係を調査した。まず、図9に示すようなショットキーバリアダイオードを実施の形態1で説明した方法と同様の方法により製造した。具体的には、ショットキー電極4はチタンとした。n+基板11上に電界停止層12を形成し、電界停止層12上にn-ドリフト層を形成した。n+基板11の電界停止層12とは反対側にオーミック電極30を形成した。ショットキー電極4をレーザーアニールにより加熱した。レーザーアニールの温度を、室温(As-depo)、300℃、450℃、500℃および550℃とした。アニール時間は全ての温度条件において5分であった。図10に示すように、アニール温度の違う5種類のショットキーバリアダイオードの電圧を0V〜2.5Vまで変化させながら電流密度を測定した。以下の数式を用いてバリアハイト(φb)を算出した。なお、J0は電圧が0Vのときの電流密度であり、kはボルツマン定数、A*はリチャードソン定数、eは単位電荷、Tは温度である。
Figure 2014053393
バリアハイトとアニール温度との関係について図11を参照して説明する。図11に示すように、アニール温度が450℃以下の領域においてアニール温度が高くなるとバリアハイトが大きくなる傾向がある。アニール温度が室温(つまりアニールなし)の場合、バリアハイトは0.75eV程度であり、アニール温度が300℃の場合、バリアハイトは0.85eV程度であった。アニール温度が450℃程度から550℃程度においてバリアハイトは1.20eV程度であった。以上より、ショットキー電極4の外周部2aを含む第2の領域2を局所的に加熱することにより、第2の領域2のバリアハイトを局所的な加熱がされていない第1の領域3のバリアハイトよりも高くすることができることが確認された。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 ショットキーバリアダイオード、2 第2の領域、2a 外周部、3 第1の領域、4 ショットキー電極、10 基板、10A 主面、11 n+基板、12 電界停止層、14 第1導電型領域、16a,16b p型領域、16A 第1のガードリング領域、16B 第2のガードリング領域、30 オーミック電極、40,60 パッド電極、70 保護膜。

Claims (8)

  1. ワイドギャップ半導体材料からなり、かつ第1導電型を有する基板と、
    前記基板上に接して配置され、かつ単一の材料からなるショットキー電極とを備え、
    前記ショットキー電極は、第1のバリアハイトを有する第1の領域と、前記第1のバリアハイトよりも高い第2のバリアハイトを有する第2の領域とを含み、
    前記第2の領域は前記ショットキー電極の外周部を含む、ワイドギャップ半導体装置。
  2. 前記ワイドギャップ半導体材料は、炭化珪素である、請求項1に記載のワイドギャップ半導体装置。
  3. 前記第2の領域の前記基板の主面に平行な方向であってかつ前記ショットキー電極の前記外周部から中央に向かう方向の幅は2μm以上100μm以下である、請求項1または2に記載のワイドギャップ半導体装置。
  4. 前記基板は、前記ショットキー電極の前記外周部と接する第2導電型領域を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイドギャップ半導体装置。
  5. ワイドギャップ半導体材料からなり、第1導電型を有する基板を準備する工程と、
    前記基板に接し、単一の材料からなるショットキー電極を形成する工程とを備え、
    前記ショットキー電極を形成する工程は、前記ショットキー電極の外周部を局所的に加熱する工程を含む、ワイドギャップ半導体装置の製造方法。
  6. 前記ショットキー電極の前記外周部を局所的に加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる、請求項5に記載のワイドギャップ半導体装置の製造方法。
  7. 前記ショットキー電極を形成する工程は、前記ショットキー電極の前記外周部を局所的に加熱する工程の前に、前記ショットキー電極全体を加熱する工程を含む、請求項5または6に記載のワイドギャップ半導体装置の製造方法。
  8. 前記ショットキー電極全体を加熱する工程は、レーザーアニールにより行われる、請求項7に記載のワイドギャップ半導体装置の製造方法。
JP2012195798A 2012-09-06 2012-09-06 ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法 Pending JP2014053393A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012195798A JP2014053393A (ja) 2012-09-06 2012-09-06 ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法
PCT/JP2013/068605 WO2014038281A1 (ja) 2012-09-06 2013-07-08 ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法
US13/947,765 US20140061670A1 (en) 2012-09-06 2013-07-22 Wide gap semiconductor device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012195798A JP2014053393A (ja) 2012-09-06 2012-09-06 ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014053393A true JP2014053393A (ja) 2014-03-20

Family

ID=50186205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012195798A Pending JP2014053393A (ja) 2012-09-06 2012-09-06 ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140061670A1 (ja)
JP (1) JP2014053393A (ja)
WO (1) WO2014038281A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019016718A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置
JP2019016720A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置の製造方法
JP2019016719A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置
JP2022502831A (ja) * 2019-07-11 2022-01-11 ウィーン セミコンダクターズ テクノロジー カンパニー リミテッド 半導体素子及びその製造方法
JPWO2022045160A1 (ja) * 2020-08-27 2022-03-03
US11450774B2 (en) 2017-07-08 2022-09-20 Flosfia Inc. Semiconductor device including two or more adjustment regions
US12316431B2 (en) 2019-12-31 2025-05-27 Datang Mobile Communications Equipment Co., Ltd. Satellite beam offset processing method, device and medium

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11721547B2 (en) * 2013-03-14 2023-08-08 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing a silicon carbide substrate for an electrical silicon carbide device, a silicon carbide substrate and an electrical silicon carbide device
US20150255362A1 (en) 2014-03-07 2015-09-10 Infineon Technologies Ag Semiconductor Device with a Passivation Layer and Method for Producing Thereof
FR3030781B1 (fr) 2014-12-19 2016-12-16 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'un detecteur de neutrons et detecteur de neutrons
US20160284872A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Schottky diode
CN111326590A (zh) * 2020-02-19 2020-06-23 珠海格力电器股份有限公司 半导体装置及其制造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51135364A (en) * 1975-05-19 1976-11-24 Matsushita Electronics Corp Method of manufacturing schottky type barrier semiconductor device
JPS6016562U (ja) * 1984-06-07 1985-02-04 松下電子工業株式会社 シヨツトキ障壁形半導体装置
JPH10125937A (ja) * 1996-10-18 1998-05-15 Rohm Co Ltd ショットキーバリア半導体装置
JPH11330498A (ja) * 1998-05-07 1999-11-30 Fuji Electric Co Ltd ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法
JP2000196107A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Fuji Electric Co Ltd ショットキ―バリアダイオ―ド
JP4506100B2 (ja) * 2003-05-09 2010-07-21 三菱電機株式会社 炭化珪素ショットキーバリアダイオードの製造方法
JP2006120761A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Kansai Tlo Kk 半導体装置製造方法
JP4333782B2 (ja) * 2007-07-05 2009-09-16 株式会社デンソー ジャンクションバリアショットキーダイオードを備えた炭化珪素半導体装置
JP2010003841A (ja) * 2008-06-19 2010-01-07 Toyota Motor Corp 縦型のショットキーダイオード

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11450774B2 (en) 2017-07-08 2022-09-20 Flosfia Inc. Semiconductor device including two or more adjustment regions
JP2019016720A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置の製造方法
JP2019016719A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置
JP2019016718A (ja) * 2017-07-08 2019-01-31 株式会社Flosfia 半導体装置
JP6999103B2 (ja) 2017-07-08 2022-01-18 株式会社Flosfia 半導体装置
JP6999105B2 (ja) 2017-07-08 2022-01-18 株式会社Flosfia 半導体装置の製造方法
JP6999104B2 (ja) 2017-07-08 2022-01-18 株式会社Flosfia 半導体装置
JP2022502831A (ja) * 2019-07-11 2022-01-11 ウィーン セミコンダクターズ テクノロジー カンパニー リミテッド 半導体素子及びその製造方法
TWI772714B (zh) * 2019-07-11 2022-08-01 大陸商瑞能半導體科技股份有限公司 半導體器件及其製造方法
US11264450B2 (en) 2019-07-11 2022-03-01 Ween Semiconductors Technology Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method
US12316431B2 (en) 2019-12-31 2025-05-27 Datang Mobile Communications Equipment Co., Ltd. Satellite beam offset processing method, device and medium
JPWO2022045160A1 (ja) * 2020-08-27 2022-03-03
WO2022045160A1 (ja) * 2020-08-27 2022-03-03 新電元工業株式会社 ワイドギャップ半導体装置
JP7369302B2 (ja) 2020-08-27 2023-10-25 新電元工業株式会社 ワイドギャップ半導体装置
US12363927B2 (en) 2020-08-27 2025-07-15 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Wide gap semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014038281A1 (ja) 2014-03-13
US20140061670A1 (en) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014053393A (ja) ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法
JP6566812B2 (ja) 炭化珪素半導体装置及びその製造方法
US8969993B2 (en) Wide gap semiconductor device and method for manufacturing same
JP6540585B2 (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
CN103311317B (zh) 碳化硅半导体装置及其制造方法
JP2014078660A (ja) ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法
JP6477106B2 (ja) 半導体装置
JP6010773B2 (ja) 半導体素子及びその製造方法
WO2014112204A1 (ja) 炭化珪素半導体装置
JP2014063948A (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
WO2010021136A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2015173158A (ja) ワイドバンドギャップ半導体装置
JP2014170891A (ja) 炭化珪素基板、炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法
JP5401356B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2015076592A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2016046310A (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2014011342A (ja) 炭化珪素半導体装置
US12414315B2 (en) Silicon carbide Schottky barrier diode
JP2017224694A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP6028676B2 (ja) 炭化珪素半導体装置
JP2014241345A (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP6953876B2 (ja) 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2004022796A (ja) 炭化珪素半導体素子およびその形成方法
JP2025023651A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP6200107B1 (ja) ワイドギャップ型半導体装置