JP3778153B2 - 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法 - Google Patents

炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3778153B2
JP3778153B2 JP2002288500A JP2002288500A JP3778153B2 JP 3778153 B2 JP3778153 B2 JP 3778153B2 JP 2002288500 A JP2002288500 A JP 2002288500A JP 2002288500 A JP2002288500 A JP 2002288500A JP 3778153 B2 JP3778153 B2 JP 3778153B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
polysilicon layer
epitaxial layer
anode electrode
forming
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002288500A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003318389A (ja
Inventor
秀明 田中
良雄 下井田
佐一郎 金子
正勝 星
トロンナムチャイ クライソン
哲也 林
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co 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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2002288500A priority Critical patent/JP3778153B2/ja
Priority to US10/368,016 priority patent/US7183575B2/en
Publication of JP2003318389A publication Critical patent/JP2003318389A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3778153B2 publication Critical patent/JP3778153B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/161Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys
    • H01L29/165Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献】
特開平5―136015号公報
上記特許文献に記載された従来の炭化珪素(SiC)ショットキーダイオードにおいては、n型炭化珪素エピタキシャル層とアノード電極とのショットキー接合界面の周囲に、p型層を形成し、n型炭化珪素エピタキシャル層とp型層とによるpn接合を設け、逆方向電圧印加時にショットキー接合界面に、pn接合部から空乏層を伸ばして、ショットキー接合界面の電界強度を緩和させ、逆方向電圧印加時の漏れ電流を低減するような構造になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなショットキーダイオードは、一応、逆方向電圧印加時のショットキー接合界面からの漏れ電流は低減させることができる。しかし、炭化珪素ショットキーダイオードの場合、p型層を形成する方法は、イオン注入が唯一の手法である。
したがって、イオン注入により格子欠陥が発生し、特にpn接合部に格子欠陥が集中するために、逆方向電圧印加時にpn接合界面から漏れ電流が発生してしまう。
この格子欠陥を減少させるためには、高温(1500℃〜)の熱処理が必要である。しかし、この熱処理によってn型炭化珪素エピタキシャル層の表面が荒れる(凹凸が発生する)ので、良好なショットキー接合が形成できない。このため、逆方向電圧印加時にショットキー接合界面から漏れ電流が発生してしまう。
本発明は、上記の問題に鑑みたものであり、その目的は、イオン注入を用いることなく、逆方向電圧印加時の漏れ電流を低減することができる炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、炭化珪素基板上に設けた炭化珪素エピタキシャル層と、エピタキシャル層上に設けたショットキー金属アノード電極と、基板の裏面に設けたカソード電極とを有し、エピタキシャル層上の、1箇所、あるいは複数箇所にポリシリコン層を設け、露出されたエピタキシャル層とポリシリコン層上にわたってアノード電極を配置したことを特徴とする。
【0005】
【発明の効果】
本発明によれば、逆方向電圧印加時にショットキー接合界面にポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合部から空乏層を伸ばして、ショットキー接合界面の電界強度を緩和させ、逆方向電圧印加時の漏れ電流を低減することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態1
以下、本発明の実施の形態1について図面を用いて説明する。
図1は、本実施の形態1の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図である。
1はn型炭化珪素単結晶基板、2はn型炭化珪素単結晶基板1の上面に設けたn型炭化珪素エピタキシャル層、3はn型炭化珪素エピタキシャル層2の上面に所定の間隔をおいて設けたポリシリコン層、4は露出されたn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面にわたって設けたショットキー金属からなるアノード電極、5はn型炭化珪素単結晶基板の裏面に設けたカソード電極である。
本実施の形態1の炭化珪素ショットキーダイオードでは、n型炭化珪素単結晶基板1の上面に、基板1よりも不純物濃度が低いn型炭化珪素エピタキシャル層2が積層されている。その上面に、所定の間隔をおいてポリシリコン層3が形成されている。露出したn型エピ層2とポリシリコン層3の上面にはショットキー電極4が形成されている。n型炭化珪素単結晶基板1の裏面にはカソード電極5が形成されている。
【0007】
すなわち、本実施の形態1は、n型炭化珪素単結晶基板1の上面に設けたn型炭化珪素エピタキシャル層2と、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面に設けたショットキー金属からなるアノード電極(ショットキー電極)4と、n型炭化珪素単結晶基板1に接するように形成されたカソード電極5とを有する炭化珪素ショットキーダイオードにおいて、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にポリシリコン層3を設け、露出されたn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面にわたってアノード電極4を配置したものである。
この構成により、n型炭化珪素エピタキシャル層2とアノード電極4とのショットキー接合界面の周囲に、ポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合(ポリシリコン層3からなる電界緩和層(電界シールド層))を設け、逆方向電圧印加時にショットキー接合界面にポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合部から空乏層を伸ばして、ショットキー接合界面の電界強度を緩和させ、逆方向電圧印加時の漏れ電流を低減することができる。従来の構造と異なり、イオン注入を用いずに作製可能なので、前記のイオン注入に起因する格子欠陥の発生および熱処理によるエピタキシャル層表面の荒れの問題は発生しない。
なお、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にポリシリコン層3を設けるのは、逆方向電圧印加時に、ポリシリコン層3/n型炭化珪素エピタキシャル層2との接合部から空乏層を伸ばして、n型炭化珪素エピタキシャル層2とアノード電極4とのショットキー接合界面の電界強度を緩和させ、漏れ電流を効果的に低減するためである。
また、ポリシリコン層3の仕事関数が、アノード電極4を構成するショットキー金属の仕事関数に比べ大きい。
この構成により、固有の仕事関数を持つ従来の金属と異なり、ポリシリコン層の場合、不純物濃度を変えることで任意に仕事関数を変えることができる、すなわち、バリアハイトを制御できるという利点がある。よって、ポリシリコンの仕事関数をショットキー金属の仕事関数より大きくしておけば、ポリシリコン層から空乏層を伸ばして、ショットキー接合界面の電界強度を緩和させることができる。
図2は、図1の要部(1個のポリシリコン層3とその上に形成されたアノード電極4)の拡大図である。
【0008】
図2に示すように、アノード電極4の最外周部は、ポリシリコン層3上で終端されている。
逆方向電圧印加時に最も電界が集中し易い箇所は、アノード電極の周辺部である。このため、この領域がショットキー金属の場合、バリアハイトが低下し、漏れ電流が発生する。この構成によれば、アノード電極の周辺をポリシリコン層上で終端することで、アノード電極周辺における電界集中を緩和することができる。
【0009】
次に、この炭化珪素ショットキーダイオードの製造工程について、図3(a)〜(e)を用いて説明する。
まず、図3(a)に示すように、n型炭化珪素単結晶基板1の上面に、基板1よりも不純物濃度が低いn型炭化珪素エピタキシャル層2を、例えば厚さ10μmエピタキシャル成長させる。
次に、図3(b)に示すように、n型炭化珪素エピタキシャル層2上に、LP―CVD法によりポリシリコン層3を堆積した後に、POCl雰囲気中にて700℃、20分の熱処理を行い、ポリシリコン層3中に燐を拡散させる。その後、窒素雰囲気中で1000℃、1分間の熱処理を行い、ポリシリコン層3/n型炭化珪素エピタキシャル層2の界面の構造を緻密にする。
次に、フォトリソグラフィとエッチングによりポリシリコン層3をパターニングし、図3(c)に示すような、所定の間隔を有するポリシリコン層3を形成する。
次に、図3(d)に示すように、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2上とポリシリコン層3上に、ショットキーからなるアノード電極4として、チタン膜をスパッタ法により成膜する。
次に、図3(e)に示すように、アノード電極4の周囲がポリシリコン層3で終端されるように、フォトリソグラフィとエッチングによりチタン膜をパターニングする。その後、n型炭化珪素単結晶基板1の裏面にスパッタ法により、チタン膜、アルミニウム膜の順に成膜してカソード電極5を形成し、炭化珪素ショットキーダイオードを完成させる。
【0010】
すなわち、本実施の形態1におけるこの製造方法は、n型炭化珪素単結晶基板1の上面にn型炭化珪素エピタキシャル層2を形成する工程と、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面の、1箇所、あるいは複数箇所に不純物をドーピングしたポリシリコン層3を形成する工程と、露出されたn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面にわたってショットキー金属からなるアノード電極4を形成する工程と、n型炭化珪素単結晶基板1に接するようにカソード電極5を形成する工程とを有する。
このようにして製造した炭化珪素ショットキーダイオードは、逆方向電圧印加時にショットキー接合界面に設けられたポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合部から空乏層を伸ばして、ショットキー接合界面の電界強度を緩和することができ、逆方向電圧印加時の漏れ電流を低減することができる。また、電界が最も集中し易いアノード電極4の周辺も、ポリシリコン層3で終端されているため、ショットキー電極のバリアハイト低下を抑制できる。
また、この製造方法は、不純物をドーピングしたポリシリコン層3を形成する工程が、ポリシリコン層3を堆積する工程を含んでなり、ポリシリコン層3を堆積する工程と、ショットキー金属からなるアノード電極4を形成する工程との間に、1300℃以下の熱処理を行う工程(前記の窒素雰囲気中で1000℃、1分間の熱処理)を有する。
このように、ポリシリコン層を堆積した後で、かつ、ショットキー電極の形成前に、1300℃以下の温度で熱処理を行うと、ポリシリコン/炭化珪素エピタキシャル層界面構造が緻密になり、より良好なヘテロ接合を形成することができる。また、ショットキー電極形成前に熱処理を行うので、金属と炭化珪素の反応(シリサイド化、カーバイド化)が生じるのを防止できる。
【0011】
実施の形態2
以下、本発明の実施の形態2について図面を用いて説明する。
【0012】
図4は、本実施の形態2の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図である。
型炭化珪素単結晶基板1の上面に、基板1よりも不純物濃度が低いn型炭化珪素エピタキシャル層2が積層されている。その上面に、所定の間隔をおいてトレンチ6が形成されている。トレンチ6の内部には、ポリシリコン層3が形成されている。露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面には、ショットキー金属からなるアノード電極4が形成されている。n型炭化珪素単結晶基板1の裏面には、カソード電極5が形成されている。
【0013】
すなわち、本実施の形態2は、n型炭化珪素単結晶基板1の上面に設けたn型炭化珪素エピタキシャル層2と、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面に設けたショットキー金属からなるアノード電極4と、n型炭化珪素単結晶基板1に接するように形成されたカソード電極5とを有する炭化珪素ショットキーダイオードにおいて、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にトレンチ6を設け、トレンチ6の内部にポリシリコン層3を設け、露出されたn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面にわたってアノード電極4を配置したものである。
このように、所定の間隔をおいてエピタキシャル層にトレンチ6を形成し、トレンチ6の内部にポリシリコン層3からなる電界緩和層を形成するため、n型炭化珪素エピタキシャル層に電界緩和層が埋め込まれた状態になる。したがって、オフ性が向上し、逆方向電圧印加時の漏れ電流をさらに低減することができる。
【0014】
次に、この炭化珪素ショットキーダイオードの製造工程について、図5(a)〜(g)を用いて説明する。
まず、図5(a)に示すように、n型炭化珪素単結晶基板1の上面に、基板1よりも不純物濃度が低いn型炭化珪素エピタキシャル層2を、例えば厚さ10μmエピタキシャル成長させる。
次に、図5(b)に示すように、n型炭化珪素エピタキシャル層2上に、CVD法により酸化膜7を堆積する。その後、酸化膜7をフォトレジストとエッチングによりパターニングし、マスク材を形成する。
次に、この酸化膜7をマスク材として、n型炭化珪素エピタキシャル層2をエッチングし、図5(c)に示すように、所定の間隔をおいたトレンチ6を少なくとも2箇所に形成する。
【0015】
次に、図5(d)に示すように、n型炭化珪素エピタキシャル層2上、およびトレンチ6の領域全面に、LP―CVD法によりポリシリコン層3を堆積する。その後、POCl雰囲気中にて、700℃、20分の熱処理を行い、ポリシリコン層3中に燐を拡散させる。その後、窒素雰囲気中で、1000℃、1分間の熱処理を行い、ポリシリコン層3/n型炭化珪素エピタキシャル層2の界面の構造を緻密にする。
【0016】
次に、フォトリソグラフィとエッチングによりポリシリコン層3をパターニングし、図5(e)に示すような、所定の間隔をおいて形成されたトレンチ6の内部にポリシリコン層3の一部が充填された構造を形成する。
【0017】
次に、図5(f)に示すように、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2上とポリシリコン層3上に、ショットキー金属からなるアノード電極4としてチタン膜をスパッタ法により成膜する。
【0018】
次に、図5(g)に示すように、アノード電極4の周囲が、ポリシリコン層3で終端されるように、フォトリソグラフィとエッチングによりチタン膜をパターニングする。その後、n型炭化珪素単結晶基板1の裏面に、スパッタ法により、チタン膜、アルミニウム膜の順に成膜してカソード電極5を形成し、炭化珪素ショットキーダイオードを完成させる。
【0019】
すなわち、本実施の形態2におけるこの製造方法は、n型炭化珪素単結晶基板1の上面にn型炭化珪素エピタキシャル層2を形成する工程と、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にトレンチ6を形成する工程と、トレンチ6の内部に不純物をドーピングしたポリシリコン層3を形成する工程と、露出されたn型炭化珪素エピタキシャル層2とポリシリコン層3の上面にわたってショットキー金属からなるアノード電極4を形成する工程と、n型炭化珪素単結晶基板1に接するようにカソード電極5を形成する工程とを有する。
このようにして製造した炭化珪素ショットキーダイオードは、所定の間隔をおいてn型炭化珪素エピタキシャル層2にトレンチ6を形成し、そのトレンチ6内部にポリシリコン層3を形成しているので、n型炭化珪素エピタキシャル層2に電界緩和層が埋め込まれた状態になり、逆方向電圧印加時のオフ性が向上し、漏れ電流をさらに低減することができる。
実施の形態3
以下、本発明の実施の形態3について図面を用いて説明する。
図6は、本実施の形態3の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図である。
型炭化珪素基板1の上面に、基板1よりも不純物濃度が低いn型炭化珪素エピタキシャル層2が積層されている。その上面に所定の間隔をおいてポリシリコン層3が形成されている。ポリシリコン層3の表面は酸化膜8で覆われている。ショットキー金属からなるアノード電極4が、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2とは接するように、かつ、ポリシリコン層3とは酸化膜8を介して絶縁されるように形成されている。n型炭化珪素基板1の裏面には、カソード電極5が形成されている。すなわち、n型炭化珪素エピタキシャル層2の上面に、1箇所、あるいは複数箇所設けられたポリシリコン層3の少なくとも1箇所以上が、絶縁膜である例えば酸化膜8を介してアノード電極4と絶縁されている。
【0020】
図6に示した構造では、アノード電極4とポリシリコン層3は、全て酸化膜8によって絶縁されているが、図7に示すように一部のポリシリコン層3上に酸化膜8が形成され、この一部のポリシリコン層3とアノード電極4とが絶縁されていてもよい。
【0021】
この構成では、所定の間隔をおいてポリシリコン層3が配置されているため、逆方向電圧印加時には、アノード電極4とn型炭化珪素エピタキシャル層2とのショットキー接合界面の電界強度を緩和させ、漏れ電流を効果的に低減できることに加えて、アノード電極4とポリシリコン層3は酸化膜8等の絶縁膜を介して絶縁されているため、アノード電極4とポリシリコン層3との間で漏れ電流を防止することができ、逆方向電圧印加時の漏れ電流を、より低減することができる。すなわち、オフ性がより向上する。
【0022】
また、逆方向電圧印加時には、ポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合界面のポリシリコン層3側に蓄積された伝導電子が電界をシールドするため、ポリシリコン層3側には電界がほとんど及ばない。すなわち、逆方向電圧のほとんどが、ポリシリコン/炭化珪素ヘテロ接合界面とカソード電極5との間にかかることになる。そのため、逆方向電圧印加時にも、酸化膜8等の絶縁膜の絶縁破壊が生じない。したがって、ポリシリコン層3とアノード電極4との間は絶縁が保持された状態になる。この状態において、ポリシリコン層3の電位はアノード電極4の電位とほぼ同電位に固定されているため、アノード電極4とポリシリコン層3を酸化膜8等の絶縁膜で絶縁した状態にしても、絶縁していない場合と同様の逆方向耐圧を得ることができる。
【0023】
次に、本実施の形態3の図6に示した炭化珪素ショットキーダイオードの製造工程について、図8(a)〜(d)および図9(e)、(f)を用いて説明する。
【0024】
まず、図8(a)に示すように、n型炭化珪素基板1の上面に、基板1よりも濃度が低い不純物濃度を有するn型炭化珪素エピタキシャル層2を厚さ例えば10μmエピタキシャル成長させる。
【0025】
次に、図8(b)に示すように、n型エピタキシャル層2上に、LP―CVD法によりポリシリコン層3を堆積した後に、POCl雰囲気中にて700℃、20分の熱処理を行い、ポリシリコン層3中に燐を拡散させる。その後、窒素雰囲気中で1000℃、1分間の熱処理を行い、ポリシリコン層3/n型エピタキシャル層2界面の構造を緻密にする。
【0026】
次に、フォトリソグラフィとエッチングを用いて、ポリシリコン層3をパターンニングし、図8(c)に示すような、所定の間隔を有するポリシリコン層3を形成する。
【0027】
次に、水蒸気分圧1.0の酸化雰囲気中にて熱酸化を行い、図8(d)に示すように、ポリシリコン層3の表面に酸化膜8を形成する。この際、露出した炭化珪素エピタキシャル層2は酸化されずに、ポリシリコン層3のみが酸化されるため、自己整合的にポリシリコン層3の表面のみに酸化膜を形成することができる。
【0028】
次に、図9(e)に示すように、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2とは接するように、且つポリシリコン層3とは酸化膜6を介して絶縁されるように、ショットキー金属としてスパッタ法によりチタン、アルミニウムの順に成膜して、アノード電極4を形成する。
【0029】
次に、図9(f)に示すように、アノード電極4の周囲がポリシリコン層3で終端されるように、フォトリソグラフィとエッチングにより、チタン、アルミニウムからなるアノード電極4をパターニングする。その後、n型炭化珪素基板1の裏面にスパッタ法により、チタン、アルミニウムの順に成膜してカソード電極5を形成し、炭化珪素ショットキーダイオードを完成させる。
このように本実施の形態の製造方法は、不純物をドーピングしたポリシリコン層3を形成する工程と、アノード電極4を形成する工程との間に、エピタキシャル層2の上面に1箇所、あるいは複数箇所設けられたポリシリコン層3の少なくとも1箇所以上に、アノード電極4と絶縁する絶縁膜、例えば酸化膜8を形成する工程を有する。
【0030】
このようにして製造した炭化珪素ショットキーダイオードは、逆方向耐圧印加時にアノード電極の外周部におけるショットキー接合界面のバリアハイト低下による漏れ電流を低減できる効果に加えて、ポリシリコン層3とアノード電極4が絶縁されているため、アノード電極4とポリシリコン層3との間で漏れ電流を防止することができ、逆方向電圧印加時のオフ性をより向上することができる。上記のような絶縁膜、例えば酸化膜8を形成する工程を有する製造方法によれば、上記のような効果を有する炭化珪素ショットキーダイオードを製造することができる。
【0031】
また、アノード電極4とポリシリコン層3を絶縁する絶縁膜として、水蒸気分圧1.0の酸化雰囲気中でポリシリコン層3を熱酸化することにより形成した酸化膜8を用いると、露出したn型炭化珪素エピタキシャル層2は酸化されずに、ポリシリコン層3のみが酸化されるため、自己整合的にポリシリコン層3の表面のみに酸化膜8を形成することができる。よって、プロセスを簡略化できる。
【0032】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図
【図2】図1の要部拡大断面図
【図3】本発明の実施の形態1の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法を示す工程断面図
【図4】本発明の実施の形態2の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図
【図5】本発明の実施の形態2の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法を示す工程断面図
【図6】本発明の実施の形態3の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図
【図7】本発明の実施の形態3の別の構成の炭化珪素ショットキーダイオードの断面図
【図8】本発明の実施の形態3の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法を示す工程断面図
【図9】本発明の実施の形態3の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
1…n型炭化珪素基板、2…n型炭化珪素エピタキシャル層、3…ポリシリコン層、4…ショットキー電極、5…カソード電極、6…トレンチ、7…酸化膜、8…酸化膜

Claims (10)

  1. 炭化珪素単結晶基板の上面に設けた炭化珪素エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の上面に設けたショットキー金属からなるアノード電極と、前記基板に接するように形成されたカソード電極とを有する炭化珪素ショットキーダイオードにおいて、
    前記エピタキシャル層の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にポリシリコン層を設け、露出された前記エピタキシャル層と前記ポリシリコン層の上面にわたって前記アノード電極を配置したことを特徴とする炭化珪素ショットキーダイオード。
  2. 炭化珪素単結晶基板の上面に設けた炭化珪素エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の上面に設けたショットキー金属からなるアノード電極と、前記基板に接するように形成されたカソード電極とを有する炭化珪素ショットキーダイオードにおいて、
    前記エピタキシャル層の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にトレンチを設け、前記トレンチの内部にポリシリコン層を設け、露出された前記エピタキシャル層と前記ポリシリコン層の上面にわたって前記アノード電極を配置したことを特徴とする炭化珪素ショットキーダイオード。
  3. 前記ポリシリコン層の仕事関数が、前記ショットキー金属の仕事関数に比べ大きいことを特徴とする請求項1または2記載の炭化珪素ショットキーダイオード。
  4. 前記アノード電極の最外周部が、前記ポリシリコン層上で終端されていることを特徴とする請求項1または2記載の炭化珪素ショットキーダイオード。
  5. 炭化珪素単結晶基板の上面に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層の上面の、1箇所、あるいは複数箇所に不純物をドーピングしたポリシリコン層を形成する工程と、露出された前記エピタキシャル層と前記ポリシリコン層の上面にわたってショットキー金属からなるアノード電極を形成する工程と、前記基板に接するようにカソード電極を形成する工程とを有することを特徴とする炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法。
  6. 炭化珪素単結晶基板の上面に炭化珪素エピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層の上面の、1箇所、あるいは複数箇所にトレンチを形成する工程と、前記トレンチ内部に不純物をドーピングしたポリシリコン層を形成する工程と、露出された前記エピタキシャル層と前記ポリシリコン層の上面にわたってショットキー金属からなるアノード電極を形成する工程と、前記基板に接するようにカソード電極を形成する工程とを有することを特徴とする炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法。
  7. 前記不純物をドーピングしたポリシリコン層を形成する工程が、前記ポリシリコン層を堆積する工程を含んでなり、
    前記ポリシリコン層を堆積する工程と、前記ショットキー金属からなるアノード電極を形成する工程との間に、1300℃以下の熱処理を行う工程を有することを特徴とする請求項5または6記載の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法。
  8. 前記エピタキシャル層の上面に、1箇所、あるいは複数箇所設けられた前記ポリシリコン層の少なくとも1箇所以上が、絶縁膜を介してアノード電極と絶縁されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の炭化珪素ショットキーダイオード。
  9. 前記不純物をドーピングしたポリシリコン層を形成する工程と、前記アノード電極を形成する工程との間に、前記エピタキシャル層の上面に1箇所、あるいは複数箇所設けられた前記ポリシリコン層の少なくとも1箇所以上に、前記アノード電極と絶縁する絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法。
  10. 前記絶縁膜として、水蒸気分圧1.0の酸化雰囲気中で前記ポリシリコン層を熱酸化することにより形成した酸化膜を用いることを特徴とする請求項9記載の炭化珪素ショットキーダイオードの製造方法。
JP2002288500A 2002-02-19 2002-10-01 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法 Expired - Lifetime JP3778153B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002288500A JP3778153B2 (ja) 2002-02-19 2002-10-01 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法
US10/368,016 US7183575B2 (en) 2002-02-19 2003-02-19 High reverse voltage silicon carbide diode and method of manufacturing the same high reverse voltage silicon carbide diode

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002041667 2002-02-19
JP2002-41667 2002-02-19
JP2002288500A JP3778153B2 (ja) 2002-02-19 2002-10-01 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003318389A JP2003318389A (ja) 2003-11-07
JP3778153B2 true JP3778153B2 (ja) 2006-05-24

Family

ID=29551691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002288500A Expired - Lifetime JP3778153B2 (ja) 2002-02-19 2002-10-01 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3778153B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5011681B2 (ja) 2004-12-02 2012-08-29 日産自動車株式会社 半導体装置
US9117739B2 (en) 2010-03-08 2015-08-25 Cree, Inc. Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same
JP5810522B2 (ja) * 2010-12-14 2015-11-11 日産自動車株式会社 異種材料接合型ダイオード及びその製造方法
JP6072799B2 (ja) * 2011-09-09 2017-02-01 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 非注入障壁領域を含む半導体デバイス及びその製造方法
US8680587B2 (en) 2011-09-11 2014-03-25 Cree, Inc. Schottky diode
US20150179826A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Diode device and method of manufacturing the same
JP7279587B2 (ja) * 2018-09-25 2023-05-23 豊田合成株式会社 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003318389A (ja) 2003-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4761942B2 (ja) 半導体装置
JP5810522B2 (ja) 異種材料接合型ダイオード及びその製造方法
US20110298044A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US20110012132A1 (en) Semiconductor Device
JP5995347B2 (ja) SiC半導体装置及びその製造方法
JP2005532698A (ja) トレンチ型ショットキ・バリア・ダイオード
JPH07249769A (ja) トレンチ構造を有する半導体装置およびその製造方法
CN109755322B (zh) 碳化硅mosfet器件及其制备方法
US20090230393A1 (en) Diode
JP2012009502A (ja) 半導体装置
JP4164892B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2018116986A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2018082050A (ja) 炭化珪素半導体素子およびその製造方法
JP3966249B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP3778153B2 (ja) 炭化珪素ショットキーダイオードおよびその製造方法
WO2012105170A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2011040431A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3551251B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP5272323B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP4211480B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2016086002A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3750311B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH10125904A (ja) 炭化珪素半導体装置
JP2006179662A (ja) 半導体装置の製造方法
CN209766429U (zh) 碳化硅mosfet器件

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051227

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20051227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3778153

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120310

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130310

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130310

Year of fee payment: 7

EXPY Cancellation because of completion of term