JP2020170787A - Schottky diode - Google Patents

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Abstract

To provide a Ga2O3 Schottky diode which is high in withstand voltage and low in loss, and also excellent in surge current resistance.SOLUTION: As an embodiment, there is provided a Schottky diode 1 which includes: an n-type semiconductor layer 11 comprising Ga2O3 single crystals and having a plurality of trenches 12 opening on one side; an anode electrode 13 connected to a mesa shape area between the trenches 12 adjacent to each other in the n-type semiconductor layer 11; anode electrodes 16 each of which is embedded in each trench 12 while being covered with a trench insulating film 15; a cathode electrode 14 connected directly or indirectly to a side opposite to the anode electrode 13 in the n-type semiconductor layer 11; and a p-type semiconductor member 17 connected to part of the mesa shape area and the anode electrode 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ショットキーダイオードに関する。 The present invention relates to Schottky diodes.

従来、ジャンクションバリアショットキー（ＪＢＳ）ダイオードと呼ばれる、ｐｎ接合とショットキー接合を組み合わせた構造を有するダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照）。ＪＢＳダイオードにおいては、ｐｎダイオード部分にサージ電流を流すことができるため、ｐｎ接合を有しないショットキーバリアダイオードと比較して、サージ電流への耐性に優れる。 Conventionally, a diode having a structure in which a pn junction and a Schottky junction are combined, which is called a junction barrier Schottky (JBS) diode, is known (see, for example, Patent Document 1). Since a surge current can flow through the pn diode portion of the JBS diode, it is superior in resistance to surge current as compared with a Schottky barrier diode having no pn junction.

特許文献１に記載のＪＢＳダイオードは、ＳｉＣからなるｎ−型ドリフト層と、ｎ−型ドリフト層にｐ型不純物をイオン注入することにより得られるｐ型層を有し、ｎ−型ドリフト層とｐ型層がｐｎ接合を形成している。 JBS diode according to Patent Document 1, n consists of SiC - -type drift layer, n - a p-type impurity to the type drift layer has a p-type layer obtained by ion implantation, n - -type drift layer and The p-type layer forms a pn junction.

また、従来、ゲート電極が半導体層に埋め込まれたトレンチＭＯＳ型のＧａ２Ｏ３系ショットキーダイオードが知られている（例えば、特許文献２参照）。Ｇａ２Ｏ３系の半導体デバイスは、Ｇａ２Ｏ３の広いバンドギャップに代表される物性から、高耐圧・低損失であることが知られている。さらに、特許文献１に記載のショットキーダイオードは、トレンチＭＯＳ構造を用いているため、半導体層の抵抗を増加することなく、より高い耐圧を得ることができる。 Further, conventionally, a trench MOS type Ga 2 O 3 system Schottky diode in which a gate electrode is embedded in a semiconductor layer is known (see, for example, Patent Document 2). Ga 2 O 3 system semiconductor devices are known to have high withstand voltage and low loss due to their physical properties represented by the wide band gap of Ga 2 O 3 . Further, since the Schottky diode described in Patent Document 1 uses a trench MOS structure, a higher withstand voltage can be obtained without increasing the resistance of the semiconductor layer.

特開２００８−２８２９７３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-282973 特開２０１８−１４２５７７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-142577

しかしながら、特許文献２に示されるようなＧａ２Ｏ３系ショットキーダイオードのサージ電流への耐性を向上させようとした場合、ｐ型のＧａ２Ｏ３を得ることが非常に困難であるため、Ｇａ２Ｏ３層にｐ型不純物を添加してｐｎ接合領域を形成することができない。 However, when trying to improve the resistance to surge current of a Ga 2 O 3 system Schottky diode as shown in Patent Document 2, it is very difficult to obtain a p-type Ga 2 O 3 . It is not possible to add a p-type impurity to the Ga 2 O 3 layer to form a pn junction region.

本発明の目的は、高耐圧かつ低損失であり、かつサージ電流への耐性に優れたＧａ２Ｏ３系のショットキーダイオードを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a Ga 2 O 3 system Schottky diode having high withstand voltage, low loss, and excellent resistance to surge current.

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［６］のショットキーダイオードを提供する。 One aspect of the present invention provides the following Schottky diodes [1] to [6] in order to achieve the above object.

［１］Ｇａ２Ｏ３系単結晶からなり、一方の面に開口する複数のトレンチを有するｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層の隣接する前記トレンチの間のメサ形状領域に接続されたアノード電極と、絶縁膜に覆われた状態で前記複数のトレンチのそれぞれに埋め込まれ、前記アノード電極に電気的に接続されたトレンチアノード電極と、前記ｎ型半導体層の前記アノード電極と反対側に直接又は間接的に接続されたカソード電極と、前記メサ形状領域の一部及び前記アノード電極に接続されたｐ型半導体部材と、を備えた、ショットキーダイオード。
［２］前記ｐ型半導体部材が、価電子帯の上端のエネルギーが前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以上である第１のｐ型半導体部材を含む、上記［１］に記載のショットキーダイオード。
［３］前記第１のｐ型半導体部材が、Ｇａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｎＯ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、又はＧａＡｓからなる、上記［２］に記載のショットキーダイオード。
［４］前記ｐ型半導体部材が、価電子帯の上端のエネルギーが前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーに２ｅＶを加えたエネルギー以下である第２のｐ型半導体部材を含む、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のショットキーダイオード。
［５］前記第２のｐ型半導体部材が、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、又はダイアモンドからなる、上記［４］に記載のショットキーダイオード。
［６］前記第２のｐ型半導体部材の価電子帯の上端のエネルギーが、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以下である、上記［４］に記載のショットキーダイオード。 [1] It is connected to a mesa-shaped region between an n-type semiconductor layer composed of a Ga 2 O 3 system single crystal and having a plurality of trenches opening on one surface and the adjacent trenches of the n-type semiconductor layer. The anode electrode, the trench anode electrode embedded in each of the plurality of trenches in a state of being covered with an insulating film, and electrically connected to the anode electrode, and the side opposite to the anode electrode of the n-type semiconductor layer. A Schottky diode comprising a cathode electrode directly or indirectly connected, a part of the mesa-shaped region, and a p-type semiconductor member connected to the anode electrode.
[2] The p-type semiconductor member comprises a first p-type semiconductor member is the upper end of the energy of a valence band the Ga 2 O 3 system the upper end of the energy above the valence band of the single crystal, the above-mentioned [1 ] The Schottky diode described in.
[3] The Schottky diode according to the above [2], wherein the first p-type semiconductor member is made of Ga 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SnO, ZnSe, GaN, SiC, Si, or GaAs.
[4] The p-type semiconductor member, the second p-type semiconductor member upper end of the energy of the valence band is the energy below plus 2eV in the Ga 2 O 3 system the upper end of the energy of the valence band of the single-crystal The Schottky diode according to any one of the above [1] to [3], which comprises.
[5] The Schottky diode according to the above [4], wherein the second p-type semiconductor member is made of ZnSe, GaN, or diamond.
[6] The Schottky according to the above [4], wherein the energy of the upper end of the valence band of the second p-type semiconductor member is equal to or less than the energy of the upper end of the valence band of the Ga 2 O 3 system single crystal. diode.

本発明によれば、高耐圧かつ低損失であり、かつサージ電流への耐性に優れたＧａ２Ｏ３系のショットキーダイオードを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a Ga 2 O 3 system Schottky diode having high withstand voltage, low loss, and excellent resistance to surge current.

図１は、本発明の実施の形態に係るショットキーダイオードの垂直断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a Schottky diode according to an embodiment of the present invention. 図２は、ｐ型半導体部材とＧａ２Ｏ３系単結晶からなるｎ型半導体層のバンド構造と、正孔の流れを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a band structure of an n-type semiconductor layer composed of a p-type semiconductor member and a Ga 2 O 3 system single crystal, and a hole flow. 図３は、ショットキーダイオードがｐ型半導体部材を含む場合（Ａ）と含まない場合（Ｂ）の、突入電流が流れるときの電流−電圧特性を模式的に示すグラフである。FIG. 3 is a graph schematically showing the current-voltage characteristics when an inrush current flows when the Schottky diode includes a p-type semiconductor member (A) and when it does not (B). 図４は、ｐ型半導体部材とＧａ２Ｏ３系単結晶からなるｎ型半導体層のバンド構造と、正孔の流れを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a band structure of an n-type semiconductor layer composed of a p-type semiconductor member and a Ga 2 O 3 system single crystal, and a hole flow. 図５は、本発明の実施の形態に係るショットキーダイオードの変形例の垂直断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of a modified example of the Schottky diode according to the embodiment of the present invention.

〔第１の実施の形態〕
（ショットキーダイオードの構成）
図１は、第１の実施の形態に係るショットキーダイオード１の垂直断面図である。ショットキーダイオード１は、トレンチＭＯＳ構造を有する縦型のショットキーダイオードである。 [First Embodiment]
(Schottky diode configuration)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the Schottky diode 1 according to the first embodiment. The Schottky diode 1 is a vertical Schottky diode having a trench MOS structure.

ショットキーダイオード１は、ｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０に積層される層であって、そのｎ型半導体基板１０と反対側の面１８に開口するトレンチ１２を有するｎ型半導体層１１と、ｎ型半導体層１１の面１８上に形成されたアノード電極１３と、ｎ型半導体基板１０のｎ型半導体層１１と反対側の面上に形成されたカソード電極１４と、ｎ型半導体層１１のトレンチ１２の内面を覆うトレンチ絶縁膜１５と、ｎ型半導体層１１のトレンチ１２内にトレンチ絶縁膜１５に覆われるように埋め込まれ、アノード電極１３に電気的に接続されるアノード電極１６と、を有する。 The Schottky diode 1 is an n-type semiconductor layer having a trench 12 that is laminated on the n-type semiconductor substrate 10 and the n-type semiconductor substrate 10 and opens on the surface 18 opposite to the n-type semiconductor substrate 10. 11, the anode electrode 13 formed on the surface 18 of the n-type semiconductor layer 11, the cathode electrode 14 formed on the surface of the n-type semiconductor substrate 10 opposite to the n-type semiconductor layer 11, and the n-type semiconductor. A trench insulating film 15 that covers the inner surface of the trench 12 of the layer 11 and an anode electrode 16 that is embedded in the trench 12 of the n-type semiconductor layer 11 so as to be covered with the trench insulating film 15 and electrically connected to the anode electrode 13. And have.

ショットキーダイオード１においては、アノード電極１３とカソード電極１４との間に順方向電圧（アノード電極１３側が正電位）を印加することにより、ｎ型半導体層１１から見たアノード電極１３とｎ型半導体層１１との界面のエネルギー障壁が低下し、アノード電極１３からカソード電極１４へ電流が流れる。 In the Schottky diode 1, by applying a forward voltage (positive potential on the anode electrode 13 side) between the anode electrode 13 and the cathode electrode 14, the anode electrode 13 and the n-type semiconductor seen from the n-type semiconductor layer 11 The energy barrier at the interface with the layer 11 is lowered, and a current flows from the anode electrode 13 to the cathode electrode 14.

一方、アノード電極１３とカソード電極１４との間に逆方向電圧（アノード電極１３側が負電位）を印加したときは、ショットキー障壁により、電流は流れない。また、アノード電極１３とカソード電極１４との間に逆方向電圧を印加すると、アノード電極１３とｎ型半導体層１１との界面及びトレンチ絶縁膜１５とｎ型半導体層１１との界面から空乏層が拡がる。 On the other hand, when a reverse voltage (negative potential on the anode electrode 13 side) is applied between the anode electrode 13 and the cathode electrode 14, no current flows due to the Schottky barrier. Further, when a reverse voltage is applied between the anode electrode 13 and the cathode electrode 14, a depletion layer is formed from the interface between the anode electrode 13 and the n-type semiconductor layer 11 and the interface between the trench insulating film 15 and the n-type semiconductor layer 11. spread.

一般的に、ショットキーダイオードの逆方向リーク電流の上限は１μＡとされている。本実施の形態では、１μＡのリーク電流が流れるときの逆方向電圧を耐圧と定義する。 Generally, the upper limit of the reverse leakage current of the Schottky diode is 1 μA. In the present embodiment, the reverse voltage when a leak current of 1 μA flows is defined as the withstand voltage.

例えば、“松波弘之、大谷昇、木本恒暢、中村孝著、「半導体ＳｉＣ技術と応用」、第２版、日刊工業新聞社、２０１１年９月３０日、ｐ．３５５”に記載された、ＳｉＣを半導体層とするショットキーダイオードにおける逆方向リーク電流のショットキー界面電界強度依存性のデータによれば、逆方向リーク電流の電流密度が０．０００１Ａ／ｃｍ２のときのショットキー電極直下の電界強度は、およそ０．８ＭＶ／ｃｍである。ここで、０．０００１Ａ／ｃｍ２は、サイズが１ｍｍ×１ｍｍであるショットキー電極に１μＡの電流が流れたときのショットキー電極直下の電流密度である。 For example, "Hiroyuki Matsunami, Noboru Otani, Tsunenobu Kimoto, Takashi Nakamura," Semiconductor SiC Technology and Applications, "2nd Edition, Nikkan Kogyo Shimbun, September 30, 2011, p. According to the Schottky interface electric field strength dependence data of the reverse leakage current in the Schottky diode having SiC as the semiconductor layer described in "355", when the current density of the reverse leakage current is 0.0001 A / cm2. The electric field strength immediately below the Schottky electrode is approximately 0.8 MV / cm. Here, 0.0001 A / cm 2 is the Schottky when a current of 1 μA flows through the Schottky electrode having a size of 1 mm × 1 mm. It is the current density just below the electrode.

このため、半導体材料自体の絶縁破壊電界強度が数ＭＶ／ｃｍあったとしても、ショットキー電極直下の電界強度が０．８ＭＶ／ｃｍを超えると、１μＡを超えるリーク電流が流れることになる。 Therefore, even if the dielectric breakdown electric field strength of the semiconductor material itself is several MV / cm, if the electric field strength directly under the Schottky electrode exceeds 0.8 MV / cm, a leak current exceeding 1 μA will flow.

例えば、ショットキー電極直下の電界強度を抑制するための特別な構造を有さない従来のショットキーダイオードにおいて１２００Ｖの耐圧を得るためには、ショットキー電極直下の電界強度を０．８ＭＶ／ｃｍ以下に抑えるために、半導体層のドナー濃度を１０１５ｃｍ−３台にまで下げ、かつ半導体層を非常に厚くする必要がある。そのため、導通損失が非常に大きくなり、高耐圧かつ低損失のショットキーバリアダイオードを作製することは困難である。 For example, in order to obtain a withstand voltage of 1200 V in a conventional Schottky diode that does not have a special structure for suppressing the electric field strength directly under the Schottky electrode, the electric field strength directly under the Schottky electrode is 0.8 MV / cm or less. It is necessary to reduce the donor concentration of the semiconductor layer to 10 15 cm- 3 units and to make the semiconductor layer very thick. Therefore, the conduction loss becomes very large, and it is difficult to manufacture a Schottky barrier diode having a high withstand voltage and a low loss.

本実施の形態に係るショットキーダイオード１は、トレンチＭＯＳ構造を有するため、半導体層の抵抗を増加することなく、高い耐圧を得ることができる。すなわち、ショットキーダイオード１は、高耐圧かつ低損失のショットキーダイオードである。 Since the Schottky diode 1 according to the present embodiment has a trench MOS structure, a high withstand voltage can be obtained without increasing the resistance of the semiconductor layer. That is, the Schottky diode 1 is a Schottky diode having a high withstand voltage and a low loss.

なお、高耐圧かつ低損失のショットキーダイオードとして、ジャンクションバリアショットキー（ＪＢＳ）ダイオードが知られているが、ｐ型のＧａ２Ｏ３は製造が困難であるため、Ｇａ２Ｏ３はｐ型領域が必要なＪＢＳダイオードの材料に向いていない。 A junction barrier Schottky (JBS) diode is known as a high withstand voltage and low loss Schottky diode, but since it is difficult to manufacture the p-type Ga 2 O 3 , the Ga 2 O 3 is a p-type. Not suitable for JBS diode materials that require a region.

ｎ型半導体基板１０は、ドナーとしてのＳｉ、Ｓｎ等のIV族元素を含むｎ型のＧａ２Ｏ３系単結晶からなる。ｎ型半導体基板１０のドナー濃度は、例えば、１．０×１０１８ｃｍ−３以上かつ１．０×１０２０ｃｍ−３以下である。ｎ型半導体基板１０の厚さは、例えば、１０〜６００μｍである。ｎ型半導体基板１０は、例えば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板である。 The n-type semiconductor substrate 10 is composed of an n-type Ga 2 O 3 system single crystal containing Group IV elements such as Si and Sn as donors. The donor concentration of the n-type semiconductor substrate 10 is, for example, 1.0 × 10 18 cm -3 or more and 1.0 × 10 20 cm -3 or less. The thickness of the n-type semiconductor substrate 10 is, for example, 10 to 600 μm. The n-type semiconductor substrate 10 is, for example, a Ga 2 O 3 system single crystal substrate.

ここで、Ｇａ２Ｏ３系単結晶とは、Ｇａ２Ｏ３単結晶、又は、Ａｌ、Ｉｎ等の元素が添加されたＧａ２Ｏ３単結晶をいう。例えば、Ａｌ及びＩｎが添加されたＧａ２Ｏ３単結晶である（ＧａｘＡｌｙＩｎ（１−ｘ−ｙ））２Ｏ３（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）単結晶であってもよい。Ａｌを添加した場合にはバンドギャップが広がり、Ｉｎを添加した場合にはバンドギャップが狭くなる。なお、上記のＧａ２Ｏ３単結晶は、例えば、β型の結晶構造を有する。 Here, the Ga 2 O 3 system single crystal refers to a Ga 2 O 3 single crystal or a Ga 2 O 3 single crystal to which an element such as Al or In is added. For example, it is a Ga 2 O 3 single crystal to which Al and In are added (Ga x Al y In (1-xy) ) 2 O 3 (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 <x + y). ≦ 1) It may be a single crystal. When Al is added, the bandgap widens, and when In is added, the bandgap narrows. The Ga 2 O 3 single crystal described above has, for example, a β-type crystal structure.

ｎ型半導体層１１は、ドナーとしてのＳｉ、Ｓｎ等のIV族元素を含むｎ型のＧａ２Ｏ３系単結晶からなる。ｎ型半導体層１１のドナー濃度は、ｎ型半導体基板１０のドナー濃度Ｎｄよりも低い。ｎ型半導体層１１は、例えば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板であるｎ型半導体基板１０上にエピタキシャル成長したエピタキシャル層である。 The n-type semiconductor layer 11 is composed of an n-type Ga 2 O 3 system single crystal containing Group IV elements such as Si and Sn as donors. donor concentration of the n-type semiconductor layer 11 is lower than the donor concentration N d of the n-type semiconductor substrate 10. The n-type semiconductor layer 11 is, for example, an epitaxial layer epitaxially grown on the n-type semiconductor substrate 10 which is a Ga 2 O 3 system single crystal substrate.

なお、ｎ型半導体基板１０とｎ型半導体層１１との間に、高濃度のドナーを含む高ドナー濃度層を形成してもよい。この高ドナー濃度層は、例えば、基板であるｎ型半導体基板１０上にｎ型半導体層１１をエピタキシャル成長させる場合に用いられる。ｎ型半導体層１１の成長初期は、ドーパントの取り込み量が不安定であったり、基板であるｎ型半導体基板１０からのアクセプタ不純物の拡散があったりするため、ｎ型半導体基板１０上にｎ型半導体層１１を直接成長させると、ｎ型半導体層１１のｎ型半導体基板１０との界面に近い領域が高抵抗化する場合がある。このような問題を避けるため、高ドナー濃度層が用いられる。高ドナー濃度層の濃度は、例えば、ｎ型半導体層１１よりも高い濃度に設定され、より好ましくは、ｎ型半導体基板１０よりも高い濃度に設定される。 A high-concentration layer containing a high-concentration donor may be formed between the n-type semiconductor substrate 10 and the n-type semiconductor layer 11. This high donor concentration layer is used, for example, when the n-type semiconductor layer 11 is epitaxially grown on the n-type semiconductor substrate 10 which is a substrate. At the initial stage of growth of the n-type semiconductor layer 11, the amount of dopant incorporated is unstable and acceptor impurities are diffused from the n-type semiconductor substrate 10 which is the substrate. Therefore, the n-type semiconductor layer 10 is laid on the n-type semiconductor substrate 10. When the semiconductor layer 11 is directly grown, the region of the n-type semiconductor layer 11 near the interface with the n-type semiconductor substrate 10 may have high resistance. To avoid such problems, a high donor concentration layer is used. The concentration of the high donor concentration layer is set to be higher than, for example, the n-type semiconductor layer 11, and more preferably set to a higher concentration than the n-type semiconductor substrate 10.

ｎ型半導体層１１のドナー濃度が増加するほど、ショットキーダイオード１の各部の電界強度が増加する。ｎ型半導体層１１中のアノード電極１３直下の領域中の最大電界強度、ｎ型半導体層１１中の最大電界強度、及びトレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度を低く抑えるためには、ｎ型半導体層１１のドナー濃度がおよそ６．０×１０１６ｃｍ−３以下であることが好ましい。一方、ドナー濃度Ｎｄが小さくなるほどｎ型半導体層１１の抵抗が大きくなり、順方向損失が増加してしまうため、例えば１２００Ｖ以下の耐圧を得るためには、３．０×１０１６ｃｍ−３以上であることが好ましい。また、より高い耐圧を得るためには、ドナー濃度Ｎｄを例えば１．０×１０１６ｃｍ−３程度まで下げることが好ましい。 As the donor concentration of the n-type semiconductor layer 11 increases, the electric field strength of each part of the Schottky diode 1 increases. In order to keep the maximum electric field strength in the region directly below the anode electrode 13 in the n-type semiconductor layer 11, the maximum electric field strength in the n-type semiconductor layer 11, and the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 low, the n-type semiconductor The donor concentration of layer 11 is preferably about 6.0 × 10 16 cm -3 or less. On the other hand, as the donor concentration N d becomes smaller, the resistance of the n-type semiconductor layer 11 increases and the forward loss increases. Therefore, for example, in order to obtain a withstand voltage of 1200 V or less, 3.0 × 10 16 cm -3. The above is preferable. Further, in order to obtain a higher pressure resistance, it is preferable to reduce the donor concentration N d to, for example, about 1.0 × 10 16 cm -3 .

ｎ型半導体層１１の厚さＴが増加するほど、ｎ型半導体層１１中の最大電界強度及びトレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度が低減する。ｎ型半導体層１１の厚さＴをおよそ６μｍ以上にすることにより、ｎ型半導体層１１中の最大電界強度及びトレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度を効果的に低減することができる。これらの電界強度の低減と、ショットキーダイオード１の小型化の観点から、ｎ型半導体層１１の厚さＴはおよそ５．５μｍ以上かつ９μｍ以下であることが好ましい。 As the thickness T of the n-type semiconductor layer 11 increases, the maximum electric field strength in the n-type semiconductor layer 11 and the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 decrease. By setting the thickness T of the n-type semiconductor layer 11 to about 6 μm or more, the maximum electric field strength in the n-type semiconductor layer 11 and the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 can be effectively reduced. From the viewpoint of reducing the electric field strength and downsizing the Schottky diode 1, the thickness T of the n-type semiconductor layer 11 is preferably about 5.5 μm or more and 9 μm or less.

トレンチ１２の深さＤによってショットキーダイオード１の各部の電界強度が変化する。ｎ型半導体層１１中のアノード電極１３直下の領域中の最大電界強度、ｎ型半導体層１１中の最大電界強度、及びトレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度を低く抑えるためには、トレンチ１２の深さＤがおよそ２μｍ以上かつ６μｍ以下であることが好ましく、およそ３μｍ以上かつ４μｍ以下であることがより好ましい。 The electric field strength of each part of the Schottky diode 1 changes depending on the depth D of the trench 12. In order to keep the maximum electric field strength in the region directly below the anode electrode 13 in the n-type semiconductor layer 11, the maximum electric field strength in the n-type semiconductor layer 11, and the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 low, the trench 12 The depth D is preferably about 2 μm or more and 6 μm or less, and more preferably about 3 μm or more and 4 μm or less.

トレンチ１２の幅Ｗｔは、アノード電極１３直下の領域の電界強度とは無関係のため、自由に設定できる。トレンチ１２内には電流が流れないため、幅Ｗｔは可能な限り狭い方が好ましい。しかしながら、幅Ｗｔを微細化し過ぎると、トレンチ１２内へのトレンチ絶縁膜１５及びアノード電極１６の埋め込みが困難になり、製造歩留まりが悪化する。一方、本発明者の検討により、幅Ｗｔが３μｍ以上になると幅Ｗｔが増えてもアノード電極１６の埋め込み性にほとんど影響がないことがわかっている。また、幅Ｗｔが０．５μｍ未満になると、トレンチ１２の形成のために特殊な露光装置が必要になり、製造コストが増加する場合がある。よって、幅Ｗｔは、０．５μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。 Width W t of the trench 12, and are independent of the field strength in the region immediately below the anode electrode 13 can be set freely. Since the trench 12 no current flows, the width W t is preferably narrow as possible. However, if the width Wt is made too fine, it becomes difficult to embed the trench insulating film 15 and the anode electrode 16 in the trench 12, and the manufacturing yield deteriorates. On the other hand, according to the study by the present inventor, it has been found that when the width W t becomes 3 μm or more, even if the width W t increases, the embedding property of the anode electrode 16 is hardly affected. Further, when the width W t is less than 0.5 μm, a special exposure apparatus is required for forming the trench 12, and the manufacturing cost may increase. Therefore, the width W t is preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less.

ｎ型半導体層１１の隣接するトレンチ１２の間のメサ形状部分の幅が低減するほど、ｎ型半導体層１１中のアノード電極１３直下の領域中の最大電界強度が低減する。ｎ型半導体層１１中のアノード電極１３直下の領域中の最大電界強度を低く抑えるためには、メサ形状部分の幅Ｗｍが２．５μｍ以下であることが好ましい。一方、メサ形状部分の幅が小さいほどトレンチ１２の製造難度が上がるため、メサ形状部分の幅Ｗｍが０．５μｍ以上であることが好ましい。 As the width of the mesa-shaped portion between the adjacent trenches 12 of the n-type semiconductor layer 11 decreases, the maximum electric field strength in the region directly below the anode electrode 13 in the n-type semiconductor layer 11 decreases. In order to keep the maximum electric field strength in the region immediately below the anode electrode 13 in the n-type semiconductor layer 11 low, the width W m of the mesa-shaped portion is preferably 2.5 μm or less. On the other hand, the smaller the width of the mesa-shaped portion, the more difficult it is to manufacture the trench 12, so that the width W m of the mesa-shaped portion is preferably 0.5 μm or more.

トレンチ絶縁膜１５の誘電率が増加するほど、トレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度が低減するため、トレンチ絶縁膜１５は誘電率が高い材料からなることが好ましい。例えば、トレンチ絶縁膜１５の材料としてＡｌ２Ｏ３（比誘電率がおよそ９．３）、ＨｆＯ２（比誘電率がおよそ２２）を用いることができるが、誘電率の高いＨｆＯ２を用いることが特に好ましい。 As the dielectric constant of the trench insulating film 15 increases, the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 decreases. Therefore, the trench insulating film 15 is preferably made of a material having a high dielectric constant. For example, Al 2 O 3 (specific dielectric constant of approximately 9.3) as the material of the trench insulating film 15, but HfO 2 (relative dielectric constant about 22) can be used, the use of a high dielectric constant HfO 2 Is particularly preferable.

また、トレンチ絶縁膜１５の厚さが増加するほど、ｎ型半導体層１１中の最大電界強度が低減するが、トレンチ絶縁膜１５中の最大電界強度およびアノード電極１３直下の領域中の最大電界強度が増加する。製造容易性の観点からは、トレンチ絶縁膜１５の厚さは小さい方が好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。ただし、当然ながら、アノード電極１６とｎ型半導体層１１の間に直接電流がほとんど流れない程度の厚さは必要である。 Further, as the thickness of the trench insulating film 15 increases, the maximum electric field strength in the n-type semiconductor layer 11 decreases, but the maximum electric field strength in the trench insulating film 15 and the maximum electric field strength in the region directly under the anode electrode 13 Will increase. From the viewpoint of ease of manufacture, the thickness of the trench insulating film 15 is preferably small, and more preferably 300 nm or less. However, as a matter of course, a thickness such that a direct current hardly flows between the anode electrode 16 and the n-type semiconductor layer 11 is required.

アノード電極１６の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、高濃度でドーピングされた多結晶Ｓｉや、Ｎｉ、Ａｕ等の金属を用いることができる。 The material of the anode electrode 16 is not particularly limited as long as it has conductivity, and for example, polycrystalline Si doped at a high concentration or a metal such as Ni or Au can be used.

ショットキーダイオード１中の電界強度は、上述のように、隣接する２つのトレンチ１２の間のメサ形状部分の幅、トレンチ１２の深さＤ、トレンチ絶縁膜１５の厚さ等の影響を受けるが、トレンチ１２の平面パターンにはほとんど影響を受けない。このため、ｎ型半導体層１１のトレンチ１２の平面パターンは特に限定されない。 As described above, the electric field strength in the Schottky diode 1 is affected by the width of the mesa-shaped portion between the two adjacent trenches 12, the depth D of the trench 12, the thickness of the trench insulating film 15, and the like. , The plane pattern of the trench 12 is hardly affected. Therefore, the planar pattern of the trench 12 of the n-type semiconductor layer 11 is not particularly limited.

ｐ型半導体部材１７は、サージ対策のために用いられる部材であり、そのエネルギー構造によって、２種類のサージ電流に対応することができる。 The p-type semiconductor member 17 is a member used for surge countermeasures, and can cope with two types of surge currents depending on its energy structure.

ｐ型半導体部材１７の価電子帯の上端のエネルギーが、ｎ型半導体層１１を構成するＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以上である場合は、ｐ型半導体部材１７を用いることにより、逆方向電圧印加時に落雷等に起因して生じるサージ電流を逃がすことができる。以下、価電子帯の上端のエネルギーが、ｎ型半導体層１１を構成するＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以上であるｐ型半導体部材１７をｐ型半導体部材１７ａと呼ぶ。 p-type upper energy of the valence band of the semiconductor member 17, if it is n-type semiconductor layer 11 constituting the Ga 2 O 3 system the upper end of the energy above the valence band of the single crystal, a p-type semiconductor member 17 By using it, it is possible to release the surge current caused by a lightning strike or the like when a reverse voltage is applied. Hereinafter, the energy of the top of the valence band is called the p-type semiconductor member 17 is Ga 2 O 3 system the upper end of the energy above the valence band of the single crystal constituting the n-type semiconductor layer 11 and the p-type semiconductor element 17a ..

サージ電流はアバランシェブレークダウンの発生により生じるが、このアバランシェブレークダウンにより大量に発生する電子と正孔のうち、電子はｎ型半導体層１１からカソード電極１４を通って外部へ抜けることができる。一方、正孔は、ショットキー障壁に阻まれるため、ｎ型半導体層１１からアノード電極１３へ直接移動することはできないが、ｐ型半導体部材１７ａを通ってアノード電極１３へ移動することができる。 The surge current is generated by the occurrence of avalanche breakdown, and among the electrons and holes generated in large quantities by this avalanche breakdown, electrons can escape from the n-type semiconductor layer 11 to the outside through the cathode electrode 14. On the other hand, holes cannot move directly from the n-type semiconductor layer 11 to the anode electrode 13 because they are blocked by the Schottky barrier, but they can move to the anode electrode 13 through the p-type semiconductor member 17a.

図２は、ｐ型半導体部材１７とＧａ２Ｏ３系単結晶からなるｎ型半導体層１１のバンド構造と、正孔の流れを模式的に示す図である。図２に示されるように、ｐ型半導体部材１７の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ２がＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ１以上であれば、ｎ型半導体層１１からｐ型半導体部材１７へ正孔が移動することができる。なお、ｐ型半導体部材１７の伝導帯の下端のエネルギーＥＣ２の大きさは、ｎ型半導体層１１からｐ型半導体部材１７への正孔の移動に影響を及ぼさないため、特定の範囲に限定されることはない。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the band structure of the n-type semiconductor layer 11 composed of the p-type semiconductor member 17 and the Ga 2 O 3 system single crystal and the flow of holes. As shown in FIG. 2, if p-type energy E V2 at the upper end of the valence band of the semiconductor member 17 is Ga 2 O 3 system the upper end of the energy E V1 above the valence band of the single crystal, n-type semiconductor layer Holes can move from 11 to the p-type semiconductor member 17. The size of the energy E C2 of the lower end of the conduction band of the p-type semiconductor member 17, since the n-type semiconductor layer 11 does not affect the movement of holes to the p-type semiconductor member 17, limited to a specific range Will not be done.

ｐ型半導体部材１７ａは、Ｇａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｎＯ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓなどのｐ型半導体からなる。なお、ｐ型半導体部材１７ａは、酸化物であるＧａ２Ｏ３系単結晶からなるｎ型半導体層１１と常に接触した状態にあるため、Ｓｉなどの非酸化物からなる場合は徐々に酸化されるおそれがある。そのため、ｐ型半導体部材１７ａは、長期安定性を確保するため、Ｇａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｎＯ等の酸化物からなることが好ましい。また、Ｇａ２Ｏ３はｐ型導電性を得るのが困難なため、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｎＯ等がｐ型半導体部材１７ａの材料として特に好ましい。 The p-type semiconductor member 17a is made of a p-type semiconductor such as Ga 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SnO, ZnSe, GaN, SiC, Si, or GaAs. Since the p-type semiconductor member 17a is always in contact with the n-type semiconductor layer 11 made of a Ga 2 O 3 system single crystal which is an oxide, it is gradually oxidized when it is made of a non-oxide such as Si. There is a risk of Therefore, the p-type semiconductor member 17a is preferably made of an oxide such as Ga 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, or SnO in order to ensure long-term stability. Further, since it is difficult to obtain p-type conductivity of Ga 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SnO and the like are particularly preferable as the material of the p-type semiconductor member 17a.

また、ｐ型半導体部材１７の価電子帯の上端のエネルギーが、ｎ型半導体層１１を構成するＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーに２ｅＶを加えたエネルギー以下である場合は、ｐ型半導体部材１７を用いることにより、ショットキーダイオード１をオンにする際に生じ得るサージ電流（突入電流、始動電流などとも呼ばれる）発生時にドリフト層の抵抗を下げることができ、発熱や破損を抑制することができる。以下、価電子帯の上端のエネルギーが、ｎ型半導体層１１を構成するＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーに２ｅＶを加えたエネルギー以下であるｐ型半導体部材１７をｐ型半導体部材１７ｂと呼ぶ。 Also, if the upper end of the energy of the valence band of the p-type semiconductor member 17 is an energy less plus 2eV to Ga 2 O 3 system the upper end of the energy of the valence band of the single crystal constituting the n-type semiconductor layer 11 By using the p-type semiconductor member 17, the resistance of the drift layer can be reduced when a surge current (also called an inrush current, a starting current, etc.) that may occur when the shotkey diode 1 is turned on can be reduced, resulting in heat generation and heat generation. Damage can be suppressed. Hereinafter, the energy of the top of the valence band, a p-type semiconductor member 17 is an energy less plus 2eV to Ga 2 O 3 system the upper end of the energy of the valence band of the single crystal constituting the n-type semiconductor layer 11 p It is called a type semiconductor member 17b.

通常、ｐｎダイオードはショットキーダイオードよりもオン電圧が大きい。このため、ショットキーダイオード１がオンになる電圧でｐ型半導体部材１７ｂとｎ型半導体層１１で構成されるｐｎダイオード部分がオンしないような設計にすることができる。例えば、ショットキーダイオード１のオン電圧を１Ｖ程度、ｐｎダイオード部分のオン電圧を２Ｖ程度とすることができる。 Normally, a pn diode has a larger on-voltage than a Schottky diode. Therefore, the design can be made so that the pn diode portion composed of the p-type semiconductor member 17b and the n-type semiconductor layer 11 does not turn on at the voltage at which the Schottky diode 1 turns on. For example, the on-voltage of the Schottky diode 1 can be set to about 1 V, and the on-voltage of the pn diode portion can be set to about 2 V.

これによって、ショットキーダイオード１の通常動作においてはｐｎダイオード部分はオンしないため、ショットキーダイオード本来の高速動作が可能になる。一方、突入電流発生時はショットキーダイオード１の電圧が上昇し、ｐｎダイオード部分がオンする電圧に達し、ｐ型半導体部材１７ｂからｎ型半導体層１１へ正孔が注入される。 As a result, the pn diode portion is not turned on in the normal operation of the Schottky diode 1, so that the original high-speed operation of the Schottky diode becomes possible. On the other hand, when the inrush current is generated, the voltage of the Schottky diode 1 rises and reaches the voltage at which the pn diode portion is turned on, and holes are injected from the p-type semiconductor member 17b into the n-type semiconductor layer 11.

そのとき、カソード電極１４からｎ型半導体層１１へはその注入された正孔と同じ数の電子が注入され、ドリフト層の抵抗が大幅に減少する。このため、突入電流という大電流がショットキーダイオード１を流れるが、電圧の上昇は抑えられるため、温度上昇が抑えられ、突入電流によるショットキーダイオード１の損傷を防ぐことができる。 At that time, the same number of electrons as the injected holes are injected from the cathode electrode 14 into the n-type semiconductor layer 11, and the resistance of the drift layer is significantly reduced. Therefore, a large current called an inrush current flows through the Schottky diode 1, but the rise in voltage is suppressed, so that the temperature rise is suppressed and damage to the Schottky diode 1 due to the inrush current can be prevented.

図３は、ショットキーダイオード１がｐ型半導体部材１７ｂを含む場合（Ａ）と含まない場合（Ｂ）の、突入電流が流れるときの電流−電圧特性を模式的に示すグラフである。図３に示されるように、ｐ型半導体部材１７ｂが含まれない場合、電流の増加とともに電圧が上昇し続け、ショットキーダイオード１の温度が急上昇して燃え尽きてしまう。一方、ｐ型半導体部材１７ｂが含まれる場合、ｐｎダイオード部分がオンする電圧Ｖｐｎに達すると、電圧の上昇率が低下する。このように、突入電流によりショットキーダイオード１を流れる電流は上昇するが、電圧の上昇が抑えられるため、温度上昇が抑えられ、ショットキーダイオード１の損傷が防がれる。 FIG. 3 is a graph schematically showing the current-voltage characteristics when the inrush current flows when the Schottky diode 1 includes the p-type semiconductor member 17b (A) and when it does not (B). As shown in FIG. 3, when the p-type semiconductor member 17b is not included, the voltage continues to rise as the current increases, and the temperature of the Schottky diode 1 suddenly rises and burns out. On the other hand, when the p-type semiconductor member 17b is included, the rate of increase in voltage decreases when the voltage V pn at which the pn diode portion is turned on is reached. In this way, the current flowing through the Schottky diode 1 rises due to the inrush current, but the rise in voltage is suppressed, so that the temperature rise is suppressed and damage to the Schottky diode 1 is prevented.

図４は、ｐ型半導体部材１７とＧａ２Ｏ３系単結晶からなるｎ型半導体層１１のバンド構造と、正孔の流れを模式的に示す図である。図４に示されるように、ｐ型半導体部材１７の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ２がＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ１に２ｅＶを加えたエネルギー以下であれば、ｐ型半導体部材１７からｎ型半導体層１１へ正孔が注入され得る。なお、ｐ型半導体部材１７の伝導帯の下端のエネルギーＥＣ２の大きさは、ｐ型半導体部材１７からｎ型半導体層１１への正孔の注入に影響を及ぼさないため、特定の範囲に限定されることはない。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the band structure of the n-type semiconductor layer 11 composed of the p-type semiconductor member 17 and the Ga 2 O 3 system single crystal and the flow of holes. As shown in FIG. 4, there energy E V2 at the upper end of the valence band of the p-type semiconductor member 17 is Ga 2 O 3 system to 2eV energy E V1 at the upper end of the valence band of the single crystal energy below plus For example, holes can be injected from the p-type semiconductor member 17 into the n-type semiconductor layer 11. The size of the energy E C2 of the lower end of the conduction band of the p-type semiconductor member 17, because it does not affect the injection of holes from the p-type semiconductor member 17 to the n-type semiconductor layer 11, limited to a specific range Will not be done.

また、ｐ型半導体部材１７の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ２が、ｎ型半導体層１１を構成するＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーＥＶ１以下である場合は、ｐ型半導体部材１７からｎ型半導体層１１への正孔の移動が容易になるため、突入電流への耐性をより高めることができる。 Further, if the energy E V2 at the upper end of the valence band of the p-type semiconductor member 17 is less than or equal to Ga 2 O 3 system at the upper end of the valence band of the single-crystal energy E V1 constituting the n-type semiconductor layer 11, Since the holes can easily move from the p-type semiconductor member 17 to the n-type semiconductor layer 11, the resistance to inrush current can be further improved.

ｐ型半導体部材１７ｂは、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ダイアモンドなどのｐ型半導体からなる。これらの材料のうち、ダイアモンドの価電子帯の上端のエネルギーはＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以下であるため、ダイアモンドをｐ型半導体部材１７ｂの材料として用いることにより、突入電流への耐性をより高めることができる。 The p-type semiconductor member 17b is made of a p-type semiconductor such as ZnSe, GaN, or diamond. Of these materials, for the upper end of the energy of the valence band of the diamond is not more than the upper end of the energy of the valence band of the Ga 2 O 3 single crystal, by using a diamond as a material of the p-type semiconductor member 17b, The resistance to inrush current can be further improved.

また、ＺｎＳｅ、ＧａＮの価電子帯の上端のエネルギーはＧａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以上であるため、ＺｎＳｅ、ＧａＮからなるｐ型半導体部材１７は、落雷等に起因して生じるサージ電流に対応するｐ型半導体部材１７ａと、突入電流に対応するｐ型半導体部材１７ｂのいずれとしても機能することができる。 Further, ZnSe, because the upper end of the energy of GaN of the valence band is Ga 2 O 3 system the upper end of the energy above the valence band of the single crystal, p-type semiconductor member 17 comprising ZnSe, of GaN, due to a lightning strike or the like It can function as either a p-type semiconductor member 17a corresponding to the surge current generated thereby and a p-type semiconductor member 17b corresponding to the inrush current.

ｐ型半導体部材１７の大きさ、個数、配置は特に限定されない。ｐ型半導体部材１７とｎ型半導体層１１との接触面積が大きいほどサージ電流を効率的に逃がすことができるが、通常動作時に電流が流れにくくなる。このため、ｐ型半導体部材１７とｎ型半導体層１１との総接触面積は、アノード電極１３とｎ型半導体層１１との総接触面積の１０％以上かつ５０％以下であることが好ましい。 The size, number, and arrangement of the p-type semiconductor member 17 are not particularly limited. The larger the contact area between the p-type semiconductor member 17 and the n-type semiconductor layer 11, the more efficiently the surge current can be released, but the less current flows during normal operation. Therefore, the total contact area between the p-type semiconductor member 17 and the n-type semiconductor layer 11 is preferably 10% or more and 50% or less of the total contact area between the anode electrode 13 and the n-type semiconductor layer 11.

図５は、ショットキーダイオード１の変形例である、ｐ型半導体部材１７ａとｐ型半導体部材１７ｂの両方を有するショットキーダイオード２の垂直断面図である。ショットキーダイオード２は、ｐ型半導体部材１７ａによる落雷等に起因して生じるサージ電流への高い耐性と、ｐ型半導体部材１７ｂによる突入電流への高い耐性を有する。 FIG. 5 is a vertical sectional view of a Schottky diode 2 having both a p-type semiconductor member 17a and a p-type semiconductor member 17b, which is a modification of the Schottky diode 1. The Schottky diode 2 has a high resistance to a surge current caused by a lightning strike or the like caused by the p-type semiconductor member 17a and a high resistance to an inrush current caused by the p-type semiconductor member 17b.

ショットキーダイオード２においては、ｐ型半導体部材１７ａとｎ型半導体層１１との総接触面積と、ｐ型半導体部材１７ｂとｎ型半導体層１１との総接触面積との合計が、アノード電極１３とｎ型半導体層１１との総接触面積の１０％以上かつ５０％以下であることが好ましい。 In the Schottky diode 2, the total of the total contact area between the p-type semiconductor member 17a and the n-type semiconductor layer 11 and the total contact area between the p-type semiconductor member 17b and the n-type semiconductor layer 11 is the sum of the anode electrode 13 and the anode electrode 13. It is preferably 10% or more and 50% or less of the total contact area with the n-type semiconductor layer 11.

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、高耐圧かつ低損失であり、かつサージ電流への耐性に優れたＧａ２Ｏ３系のショットキーダイオードを提供することができる。 (Effect of embodiment)
According to the above embodiment, it is possible to provide a Ga 2 O 3 system Schottky diode having high withstand voltage, low loss, and excellent resistance to surge current.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be carried out within a range that does not deviate from the gist of the invention. Moreover, the embodiment described above does not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

１、２…ショットキーダイオード、 １０…ｎ型半導体基板、 １１…ｎ型半導体層、 １２…トレンチ、 １３…アノード電極、 １４…カソード電極、 １５…トレンチ絶縁膜 １６…アノード電極、、 １７、１７ａ、１７ｂ…ｐ型半導体部材 1, 2 ... Schottky diode, 10 ... n-type semiconductor substrate, 11 ... n-type semiconductor layer, 12 ... trench, 13 ... anode electrode, 14 ... cathode electrode, 15 ... trench insulating film 16 ... anode electrode ,, 17, 17a , 17b ... p-type semiconductor member

Claims (6)

Ｇａ２Ｏ３系単結晶からなり、一方の面に開口する複数のトレンチを有するｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層の隣接する前記トレンチの間のメサ形状領域に接続されたアノード電極と、
絶縁膜に覆われた状態で前記複数のトレンチのそれぞれに埋め込まれ、前記アノード電極に電気的に接続されたトレンチアノード電極と、
前記ｎ型半導体層の前記アノード電極と反対側に直接又は間接的に接続されたカソード電極と、
前記メサ形状領域の一部及び前記アノード電極に接続されたｐ型半導体部材と、
を備えた、ショットキーダイオード。 An n-type semiconductor layer composed of a Ga 2 O 3 system single crystal and having a plurality of trenches opening on one surface,
An anode electrode connected to a mesa-shaped region between adjacent trenches of the n-type semiconductor layer,
A trench anode electrode embedded in each of the plurality of trenches in a state of being covered with an insulating film and electrically connected to the anode electrode,
A cathode electrode directly or indirectly connected to the side opposite to the anode electrode of the n-type semiconductor layer,
A part of the mesa-shaped region and a p-type semiconductor member connected to the anode electrode,
A Schottky diode with. 前記ｐ型半導体部材が、価電子帯の上端のエネルギーが前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以上である第１のｐ型半導体部材を含む、
請求項１に記載のショットキーダイオード。 The p-type semiconductor member comprises a first p-type semiconductor member is the upper end of the energy of a valence band the Ga 2 O 3 system the upper end of the energy above the valence band of the single crystal,
The Schottky diode according to claim 1. 前記第１のｐ型半導体部材が、Ｇａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｎＯ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、又はＧａＡｓからなる、
請求項２に記載のショットキーダイオード。 The first p-type semiconductor member is made of Ga 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SnO, ZnSe, GaN, SiC, Si, or GaAs.
The Schottky diode according to claim 2. 前記ｐ型半導体部材が、価電子帯の上端のエネルギーが前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギーに２ｅＶを加えたエネルギー以下である第２のｐ型半導体部材を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のショットキーダイオード。 The p-type semiconductor member comprises a second p-type semiconductor member upper end of the energy of the valence band is the energy below plus 2eV in the Ga 2 O 3 system the upper end of the energy of the valence band of the single crystal,
The Schottky diode according to any one of claims 1 to 3. 前記第２のｐ型半導体部材が、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、又はダイアモンドからなる、
請求項４に記載のショットキーダイオード。 The second p-type semiconductor member is made of ZnSe, GaN, or diamond.
The Schottky diode according to claim 4. 前記第２のｐ型半導体部材の価電子帯の上端のエネルギーが、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶の価電子帯の上端のエネルギー以下である、
請求項４に記載のショットキーダイオード。 The upper end of the energy of the valence band of the second p-type semiconductor member is a Ga 2 O 3 system the upper end of the energy of the valence band of the single crystal below,
The Schottky diode according to claim 4.
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