JP2002261295A - Schottky, p-n junction diode, and pin junction diode and their manufacturing method - Google Patents

Schottky, p-n junction diode, and pin junction diode and their manufacturing method

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JP2002261295A JP2001060364A JP2001060364A JP2002261295A JP 2002261295 A JP2002261295 A JP 2002261295A JP 2001060364 A JP2001060364 A JP 2001060364A JP 2001060364 A JP2001060364 A JP 2001060364A JP 2002261295 A JP2002261295 A JP 2002261295A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high breakdown voltage diode that prevents leakage current from increasing, reliably stabilizes operation, at the same time, has a high yield in making area larger, and uses silicon carbide. SOLUTION: In the Schottky diode 10, where a Schottky electrode 15 is joined to a 4H-type SiC semiconductor 13, the orientation of an SiC semiconductor 13 that comes into contact with the Schottky electrode 15 should have a 03-38} surface, or a surface at an off angle that is within 10 deg. from the surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素(Si
C)を用いた高耐圧、低損失ダイオードおよびその製造
方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon carbide (Si)
The present invention relates to a high breakdown voltage, low loss diode using C) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の珪素を用いたダイオードでは、例
えば 1700V以上の耐圧を持たせるためには、n型活性層
の濃度を 2×1014cm-3 以下とし、かつその厚さを 170
μm 以上とする必要があるが、このようなダイオードで
は順方向電圧降下が大きくなるため、実用上問題があ
る。そこで、材質的に耐圧特性に優れている炭化珪素
(SiC)をダイオードの構成材料として用いることが
試みられている。
2. Description of the Related Art In a conventional diode using silicon, for example, in order to provide a withstand voltage of 1700 V or more, the concentration of an n-type active layer is set to 2 × 10 14 cm −3 or less, and the thickness thereof is set to 170.
Although it is necessary to be at least μm, such a diode has a practical problem because the forward voltage drop is large. Therefore, it has been attempted to use silicon carbide (SiC), which is excellent in material in terms of withstand voltage characteristics, as a constituent material of the diode.

【0003】一方、従来の珪素を用いたpn接合ダイオー
ドでは、高耐圧、低オン抵抗を得ることは比較的容易で
あるが、スイッチング速度が遅いという欠点を有するこ
とから、高速スイッチング動作を必要とするような場合
にはショットキーダイオードが好ましい。例えば、600V
程度の電圧では珪素のpn接合ダイオードでも対応可能で
あるが、応答速度が遅いため、蓄積電荷によるノイズの
問題があった。
On the other hand, in a conventional pn junction diode using silicon, it is relatively easy to obtain a high withstand voltage and a low on-resistance, but it has a drawback that a switching speed is slow, so that a high-speed switching operation is required. In such a case, a Schottky diode is preferable. For example, 600V
Although a pn junction diode of silicon can cope with a voltage of about the same level, there is a problem of noise due to accumulated charge due to a low response speed.

【0004】上述したような点から、炭化珪素を用いた
ダイオードが検討されている。しかしながら、炭化珪素
を用いたダイオードには以下に示すような設計・製造上
の難点が存在している。すなわち、ダイオードに逆方向
バイアスをかけていくと、半導体接合界面の乱れや結晶
欠陥に起因する金属との界面の不均一な部分に電流のパ
スができて、リーク電流が増加するという欠点がある。
これを防ぐためには、均質な界面を形成する必要があ
る。
[0004] In view of the above, diodes using silicon carbide have been studied. However, a diode using silicon carbide has the following design and manufacturing difficulties. That is, when a reverse bias is applied to the diode, a current path is formed in a non-uniform portion of the interface with the metal due to the disorder of the semiconductor junction interface or the crystal defect, and the leak current increases. .
In order to prevent this, it is necessary to form a homogeneous interface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、耐圧
特性に優れ、かつ高速スイッチングが可能なダイオード
として、炭化珪素を用いた高耐圧ダイオードが期待され
ているものの、接合の界面の乱れや結晶欠陥により、従
来の炭化珪素ダイオードは、リーク電流が増加するとい
う問題があった。特に、多くの電流を流すためには接合
面積を広くする必要があるが、面積を広くすると界面の
乱れや結晶欠陥がある箇所が接合面内に含まれる確率が
増えるため、リーク電流が多くなった。
As described above, a high-breakdown-voltage diode using silicon carbide is expected as a diode having excellent withstand voltage characteristics and capable of high-speed switching. Due to the defect, the conventional silicon carbide diode has a problem that the leak current increases. In particular, to allow a large amount of current to flow, it is necessary to increase the junction area. However, if the area is increased, the probability that a portion having interface disorder or a crystal defect is included in the junction surface increases, thereby increasing the leakage current. Was.

【0006】そこで、例えば、100A/cm2 以上の順方向
電流密度において、600V以上の耐圧を有し、数十A以上
の電流を流すことができる炭化珪素ダイオードを確実に
得ることを可能にする技術の出現が強く望まれていた。
Therefore, for example, it is possible to reliably obtain a silicon carbide diode having a withstand voltage of 600 V or more and a current of several tens of A or more at a forward current density of 100 A / cm 2 or more. The emergence of technology was strongly desired.

【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたものであり、リーク電流の増加を招くことが
なく、安定した動作を確実に実現することを可能にする
とともに、大面積化においても歩留まりが高い、炭化珪
素を用いた高耐圧ダイオードを提供することを目的とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such a problem, and it is possible to reliably realize a stable operation without causing an increase in leak current and to increase the area. It is another object of the present invention to provide a high breakdown voltage diode using silicon carbide which has a high yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、まず、SiC単結晶基板中の結晶欠
陥であるマイクロパイプと積層欠陥(スタッキングフォ
ールト)に着目した。マイクロパイプは、<0001>
軸方向に延びる欠陥であり、面方位が[0001]である
SiC単結晶基板にSiC単結晶をエピタキシャル成長
させると、マイクロパイプが単結晶の表面に到達するた
め、これがリーク電流の増加を招いていた。このマイク
ロパイプに関する問題を解消するための技術として、例
えば特許第2804860号公報に掲載されたSiC単
結晶の成長方法が知られている。この方法は、種結晶と
して{0001}面より60゜〜120゜の角度αだけ
ずれた結晶面を露出させたSiC単結晶を使用するもの
であり、より好ましくは、{1−100}面や{11−
20}面を露出させたSiC単結晶を使用するものであ
る。このような種結晶を使用すれば、単結晶の表面に到
達するマイクロパイプを減少させることができる。
In order to achieve the above object, the present inventors first focused on micropipes and stacking faults (stacking faults) which are crystal defects in a SiC single crystal substrate. Micro pipe is <0001>
When a SiC single crystal is epitaxially grown on a SiC single crystal substrate having a plane orientation of [0001], the micropipe reaches the surface of the single crystal, which causes an increase in leakage current. . As a technique for solving the problem related to the micropipe, for example, a method of growing a SiC single crystal disclosed in Japanese Patent No. 2880460 is known. This method uses a SiC single crystal in which a crystal plane shifted from the {0001} plane by an angle α of 60 ° to 120 ° is exposed as a seed crystal, and more preferably, a {1-100} plane or {11-
In this case, an SiC single crystal having a 20 ° face exposed is used. By using such a seed crystal, the number of micropipes reaching the surface of the single crystal can be reduced.

【0009】しかしながら、特許第2804860号公
報に掲載されたSiC単結晶の成長方法には、次のよう
な問題があった。すなわち、同公報に記載された発明の
発明者らがフィジカステイタスソリッド(b)(202
号163頁〜175頁1997年)において述べている
ように、{1−100}面あるいは{11−20}面が
露出したSiC単結晶を種結晶として使用する場合は、
結晶多形の制御ができ、マイクロパイプの表面への到達
を抑制できるものの、高密度の積層欠陥(スタッキング
フォールト)がSiC単結晶の表面に露出するという問
題があった。この積層欠陥は、結晶を成長させる際に面
状に広がるものであり、かかる積層欠陥が表面に露出し
たSiC単結晶を用いてダイオードを作製すると、マイ
クロパイプが表面に露出したSiC単結晶を用いる場合
と同様に、リーク電流が発生してしまう。
However, the method of growing a SiC single crystal disclosed in Japanese Patent No. 2804860 has the following problems. In other words, the inventors of the invention described in the same gazette report that Physica Status Solid (b) (202)
No. pp. 163 to 175, 1997), when a SiC single crystal having an exposed {1-100} plane or {11-20} plane is used as a seed crystal,
Although the polymorphism can be controlled and the arrival at the surface of the micropipe can be suppressed, there is a problem that high-density stacking faults (stacking faults) are exposed on the surface of the SiC single crystal. This stacking fault spreads in a plane when growing the crystal. When a diode is manufactured using a SiC single crystal having the stacking fault exposed on the surface, a micropipe uses the SiC single crystal having the surface exposed. As in the case, a leak current occurs.

【0010】そこで、本発明者らは、これらマイクロパ
イプおよび積層欠陥を減少させることでダイオードのリ
ーク電流を低減できることに着目し、本発明を完成させ
た。
Therefore, the present inventors have focused on the fact that the leakage current of a diode can be reduced by reducing these micropipes and stacking faults, and completed the present invention.

【0011】(1)本発明は、4H型のSiC半導体に
ショットキー電極が接合されてなるショットキーダイオ
ードにおいて、前記ショットキー電極と接する前記Si
C半導体の面方位が、{03−38}面、またはこの面
から10°以内のオフ角を有する面であることを特徴と
する。
(1) The present invention relates to a Schottky diode in which a Schottky electrode is joined to a 4H type SiC semiconductor.
The plane orientation of the C semiconductor is a {03-38} plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane.

【0012】本発明のショットキーダイオードでは、シ
ョットキー電極と接するSiC半導体の面方位を、{0
3−38}面、またはこの面から10°以内のオフ角を
有する面としている。ここで、{03−38}面を露出
面とするSiC半導体について説明する。このようなS
iC半導体を作製する場合、{03−38}面を露出さ
せた4H型SiCからなる種結晶を用い、これにSiC
単結晶を成長させて柱状のSiC半導体を形成する。こ
の際、種結晶の露出面はマイクロパイプが延びる<00
01>方向に対して約35゜傾いているため、このよう
な種結晶上に4H型のSiC単結晶を成長させれば、マ
イクロパイプは当該SiC単結晶の側面に到達し、表面
にマイクロパイプが到達する事態が抑制される。また、
種結晶の露出面({03−38}面)は、積層欠陥が広
がる面、すなわち<0001>方向と垂直な面に対して
約55゜の傾きを有するため、このような種結晶上に4
H型SiC単結晶を成長させれば、積層欠陥は当該Si
C単結晶の側面に到達し、表面に積層欠陥が到達する事
態が抑制される。
In the Schottky diode of the present invention, the plane orientation of the SiC semiconductor in contact with the Schottky electrode is set to {0}.
The plane is a 3-38 ° plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane. Here, a SiC semiconductor having the {03-38} plane as an exposed surface will be described. Such S
When fabricating an iC semiconductor, a seed crystal made of 4H-type SiC with the {03-38} plane exposed is used,
A single crystal is grown to form a columnar SiC semiconductor. At this time, the exposed surface of the seed crystal has a micropipe extending <00.
01> direction, the micropipe reaches the side surface of the SiC single crystal when a 4H-type SiC single crystal is grown on such a seed crystal. Is suppressed. Also,
The exposed surface of the seed crystal ({03-38} plane) has an inclination of about 55 ° with respect to a plane where stacking faults spread, that is, a plane perpendicular to the <0001> direction.
If an H-type SiC single crystal is grown, stacking faults
A situation where the side surface of the C single crystal is reached and stacking faults reach the surface is suppressed.

【0013】そして、このようにマイクロパイプおよび
積層欠陥が低減された4H型SiC半導体にショットキ
ー電極を形成することで、ショットキーダイオードのリ
ーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に
実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高
くすることができる。
By forming the Schottky electrode on the micropipe and the 4H SiC semiconductor having reduced stacking faults as described above, the leak current of the Schottky diode can be reduced, and stable operation can be ensured. As a result, the yield can be increased even when the area is increased.

【0014】また、本発明においてリーク電流が低減さ
れる理由として、以下のことも考えられる。すなわち、
4H型SiC[03-38]面は[0001]面と異なり、4H型の周期
構造が界面に現れている。それゆえ界面原子に乱れが生
じる影響が働いても、表面に現れた周期構造のポテンシ
ャルでその乱れが最小限に抑えられ、また、結晶欠陥の
発生も抑制される。一方、[0001]面では、表面に現れて
いるのは珪素原子、あるいは炭素原子のみであり、Si
Cがもつ周期構造のポテンシャル力が働かないため、界
面が乱れやすい。最密面からずれた面のなかでも特に4H
型SiC[03-38]面を用いると高性能な界面が得られる
ことは、本発明者らが様々な面方位を検討した結果であ
る。4H型SiC[03-38]で特に良い結果が得られた理由
としては、最密面から離れた面でありながら原子の結合
手が、比較的周期的に表面に現れているためと考えられ
る。
The following is also considered as a reason why the leak current is reduced in the present invention. That is,
Unlike the [0001] plane, the 4H-type SiC [03-38] plane has a 4H-type periodic structure at the interface. Therefore, even if the interface atoms are affected by disturbance, the disturbance is minimized by the potential of the periodic structure appearing on the surface, and the generation of crystal defects is also suppressed. On the other hand, on the [0001] plane, only silicon atoms or carbon atoms appear on the surface.
Since the potential force of the periodic structure of C does not work, the interface is easily disturbed. 4H especially on the surface shifted from the closest surface
The fact that a high-performance interface is obtained by using the type SiC [03-38] plane is the result of the inventors' investigation of various plane orientations. The reason why particularly good results were obtained with 4H-type SiC [03-38] is thought to be due to the fact that bonds of atoms appear on the surface relatively periodically even though the surface is far from the closest surface. .

【0015】また、SiC半導体の露出面を{03−3
8}面とせず、この{03−38}面に対して約10゜
以内のオフ角だけ傾けた面としても、上記と同様の効果
を得ることができる。
Further, the exposed surface of the SiC semiconductor is
The same effect as described above can be obtained even when the plane is inclined by an off angle of about 10 ° or less with respect to the {03-38} plane instead of the 8 ° plane.

【0016】(2)本発明のpn接合ダイオードは、4
H型のSiC半導体にpn接合を形成してなるpn接合
ダイオードにおいて、p層とn層との主たる接合面が、
前記SiC半導体の{03−38}面、またはこの面か
ら10°以内のオフ角を有する面に形成されていること
を特徴とする。
(2) The pn junction diode of the present invention
In a pn junction diode formed by forming a pn junction in an H-type SiC semiconductor, a main junction surface between a p layer and an n layer is
The SiC semiconductor is formed on a {03-38} plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane.

【0017】本発明のpn接合ダイオードでは、上記の
ように欠陥の少ない4H型SiC半導体にpn接合が形
成されているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面
としてp層とn層が接合されているため、リーク電流を
低減することができ、安定した動作を確実に実現できる
とともに、大面積化においても歩留まりを高くすること
ができる。
In the pn junction diode of the present invention, since the pn junction is formed in the 4H-type SiC semiconductor having few defects as described above, the p layer and the n layer are particularly joined by using a smooth surface having few defects as an interface. Therefore, the leakage current can be reduced, stable operation can be surely realized, and the yield can be increased even when the area is increased.

【0018】(3)本発明のpin接合ダイオードは、
4H型のSiC半導体にpin接合を形成してなるpi
n接合ダイオードにおいて、p層とi層との主たる接合
面およびi層とn層の主たる接合面が、前記SiC半導
体の{03−38}面、またはこの面から10°以内の
オフ角を有する面に形成されていることを特徴とする。
(3) The pin junction diode of the present invention comprises:
Pi formed by forming a pin junction in a 4H SiC semiconductor
In the n-junction diode, the main junction between the p-layer and the i-layer and the main junction between the i-layer and the n-layer have a {03-38} plane of the SiC semiconductor or an off angle within 10 ° from this plane. It is characterized by being formed on the surface.

【0019】本発明のpin接合ダイオードでは、上記
のように欠陥の少ない4H型SiC半導体にpin接合
が形成されているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を
界面としてp層とi層、およびi層とn層がそれぞれ接
合されているため、リーク電流を低減することができ、
安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化に
おいても歩留まりを高くすることができる。
In the pin junction diode of the present invention, since the pin junction is formed in the 4H-type SiC semiconductor having a small number of defects as described above, the p-layer and the i-layer and the smooth surface having few defects are used as interfaces. Since the i-layer and the n-layer are respectively joined, the leakage current can be reduced,
A stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even in a large area.

【0020】(4)本発明のショットキーダイオードの
製造方法は、4H型のSiC半導体にショットキー電極
が接合されてなるショットキーダイオードの製造方法に
おいて、{03−38}面、またはこの面から10°以
内のオフ角を有する面を露出させたSiC単結晶からな
る種結晶上に、4H型SiC単結晶を成長させるステッ
プと、前記成長させた4H型SiC単結晶の前記{03
−38}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有
する面に、ショットキー電極を形成するステップと、を
含むことを特徴とする。
(4) The method of manufacturing a Schottky diode according to the present invention is the method of manufacturing a Schottky diode in which a Schottky electrode is joined to a 4H type SiC semiconductor. Growing a 4H-type SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal having an exposed surface having an off angle of 10 ° or less;
Forming a Schottky electrode on a −38 ° plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane.

【0021】本発明のショットキーダイオードの製造方
法では、上記のように欠陥の少ない4H型SiC半導体
にショットキー電極を形成してショットキーダイオード
を作製しているため、リーク電流を低減することがで
き、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積
化においても歩留まりを高くすることができる。
In the method of manufacturing a Schottky diode according to the present invention, a Schottky diode is manufactured by forming a Schottky electrode on a 4H SiC semiconductor having few defects as described above. As a result, a stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even when the area is increased.

【0022】(5)本発明のpn接合ダイオードの製造
方法は、4H型のSiC半導体にpn接合を形成してな
るpn接合ダイオードの製造方法において、{03−3
8}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有する
面を露出させたSiC単結晶からなる種結晶上に、4H
型SiC単結晶を成長させるステップと、前記成長させ
た前記4H型SiC単結晶の前記{03−38}面、ま
たはこの面から10°以内のオフ角を有する面に、p層
とn層の主たる接合面が位置するようにpn接合を形成
するステップと、を含むことを特徴とする。
(5) The method of manufacturing a pn junction diode according to the present invention is a method of manufacturing a pn junction diode formed by forming a pn junction in a 4H type SiC semiconductor.
On a seed crystal made of an SiC single crystal having an 8 ° plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane exposed, 4H
Growing a p-type and n-type layer on the {03-38} plane of the grown 4H-type SiC single crystal or a plane having an off angle of 10 ° or less from the plane. Forming a pn junction such that a main bonding surface is located.

【0023】本発明のpn接合ダイオードの製造方法で
は、上記のように欠陥の少ない4H型SiC半導体にp
n接合を形成してpn接合ダイオードを作製しているた
め、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてp層とn
層が接合されているため、リーク電流を低減することが
でき、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面
積化においても歩留まりを高くすることができる。
According to the method of manufacturing a pn junction diode of the present invention, a 4H SiC semiconductor having few defects
Since a pn junction diode is formed by forming an n-junction, the p-layer and n-layer are particularly connected with a smooth surface having few defects as an interface.
Since the layers are joined, leakage current can be reduced, stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even in a large area.

【0024】(6)本発明のpin接合ダイオードの製
造方法は、4H型のSiC半導体にpin接合を形成し
てなるpin接合ダイオードの製造方法において、{0
3−38}面、またはこの面から10°以内のオフ角を
有する面を露出させたSiC単結晶からなる種結晶上
に、4H型SiC単結晶を成長させるステップと、前記
成長させた前記4H型SiC単結晶の前記{03−3
8}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有する
面に、p層とi層との主たる接合面およびi層とn層の
主たる接合面が位置するようにpin接合を形成するス
テップと、を含むことを特徴とする。
(6) The method for manufacturing a pin junction diode of the present invention is the same as the method for manufacturing a pin junction diode in which a pin junction is formed in a 4H SiC semiconductor.
Growing a 4H-type SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal exposing a 3-38 ° plane or a plane having an off angle within 10 ° from the plane; # 03-3 of type SiC single crystal
Forming a pin junction such that a main joint surface between the p-layer and the i-layer and a main joint surface between the i-layer and the n-layer are located on the 8 ° plane or a plane having an off angle of 10 ° or less from this plane. And characterized in that:

【0025】本発明のpin接合ダイオードの製造方法
では、上記のように欠陥の少ない4H型SiC半導体に
pin接合を形成してpin接合ダイオードを作製して
いるため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてp
層とi層、およびi層とn層がそれぞれ接合されている
ため、リーク電流を低減することができ、安定した動作
を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留
まりを高くすることができる。
In the method for manufacturing a pin junction diode of the present invention, a pin junction is formed by forming a pin junction on a 4H SiC semiconductor having few defects as described above. With p as the interface
Since the layer and the i-layer and the i-layer and the n-layer are respectively bonded, the leakage current can be reduced, stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even in a large area. .

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るショットキーダイオード、pn接合ダイオー
ド、pin接合ダイオード、および製造方法の好適な実
施形態について詳細に説明する。また、本実施形態で
は、実験結果を合わせて説明する。以下の説明で結晶の
格子方向および格子面を使用する場合があるが、ここで
格子方向及び格子面の記号の説明をしておく。個別方位
は[ ]、集合方位は< >、個別面は( )、集合面は
{ }でそれぞれ示すことにする。また、負の指数につ
いては、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付ける
ことになっているが、明細書作成の都合上、数字の前に
負号を付けることにする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a Schottky diode, a pn junction diode, a pin junction diode, and a manufacturing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Further, in the present embodiment, an explanation will be given together with experimental results. In the following description, the lattice direction and the lattice plane of the crystal may be used. Here, the symbols of the lattice direction and the lattice plane will be described. The individual direction is indicated by [], the set direction is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the set plane is indicated by {}. For negative indices, "-" (bar) is attached to the number in crystallography, but a negative sign is added before the number for convenience in preparing the specification.

【0027】[第1実施形態]図1は、本実施形態のシ
ョットキーダイオード10を示す断面図である。n型の4
H型SiC(以下、SiCと記す。){03-38}面を用いた基板
上、及び面方位が{0001}面から8度のオフ角をもつ4H
型SiC基板上にn型の4H型SiCエピタキシャル成長層を形
成してショットキーダイオード10を作製した。尚、4
H型の“H”は六方晶系、“4”は原子積層が4層で一
周期となる結晶構造を意味する。
[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing a Schottky diode 10 of the present embodiment. n type 4
H-type SiC (hereinafter referred to as SiC) on a substrate using {03-38} plane, and 4H with a plane orientation of 8 degrees off-axis from the {0001} plane
An Schottky diode 10 was fabricated by forming an n-type 4H SiC epitaxial growth layer on a SiC substrate. Incidentally, 4
The “H” of the H type has a hexagonal system, and “4” means a crystal structure in which four layers of atomic layers form one period.

【0028】デバイス作製に用いた基板11は、改良レ
ーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡
面研磨することによって作製した。基板11は全てn型
で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ濃度は8〜9
x1018cm-3、厚さは160〜210μmである。このデバイスで
は縦方向に電流を流すため、基板の抵抗を下げ、かつ薄
い基板を用いるのが有効である。この上に、化学気相堆
積(以下、CVDと記す。)法によって窒素をドーパントと
したn型SiC層をエピタキシャル成長させた。成長層はバ
ッファ層12とドリフト層13からなり、バッファ層1
2はドナー濃度1〜5x1017cm-3、膜厚は2μm、ドリフト
層13はドナー濃度6〜8x1015cm-3、膜厚は12μmであ
る。また、バッファ層12とドリフト層13のいずれ
も、その表面が{03-38}面となっている。主な成長条
件は下記の通りである。尚、以下において流量をsccmで
示しているが、1sccmをSI単位系に換算すると、
標準状態で1×10-3l/minとなる。
The substrate 11 used for device fabrication was fabricated by slicing an ingot grown by the improved Rayleigh method and mirror-polishing. The substrates 11 were all n-type, and the carrier concentration determined by Hall effect measurement was 8 to 9
x10 18 cm -3 , thickness 160-210 μm. In this device, since a current flows in the vertical direction, it is effective to lower the resistance of the substrate and use a thin substrate. An n-type SiC layer using nitrogen as a dopant was epitaxially grown thereon by a chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) method. The growth layer is composed of a buffer layer 12 and a drift layer 13, and the buffer layer 1
2 has a donor concentration of 1 to 5 × 10 17 cm −3 and a thickness of 2 μm, and the drift layer 13 has a donor concentration of 6 to 8 × 10 15 cm −3 and a thickness of 12 μm. The surfaces of both the buffer layer 12 and the drift layer 13 are {03-38} planes. The main growth conditions are as follows. In the following, the flow rate is indicated by sccm, but when 1 sccm is converted into SI unit system,
The standard value is 1 × 10 −3 l / min.

【0029】 バッファ層:SiH4流量 0.30sccm C3H8流量 0.30sccm N2流量 {03-38}面のとき1x10-2sccm {0001}面のとき8x10-2sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1550℃ 成長時間 45分Buffer layer: SiH 4 flow rate 0.30 sccm C 3 H 8 flow rate 0.30 sccm N 2 flow rate 1 × 10 −2 sccm for {03-38} face 8x10 −2 sccm H 2 flow rate for {0001} face 3.0slm Substrate temperature 1550 ° C Growth time 45 minutes

【0030】 ドリフト層:SiH4流量 0.50sccm C3H8流量 0.50sccm N2流量 {03-38}面のとき4x10-4sccm {0001}面のとき3x10-3sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1550℃ 成長時間 200分Drift layer: SiH 4 flow rate 0.50 sccm C 3 H 8 flow rate 0.50 sccm N 2 flow rate 4 × 10 −4 sccm for {03-38} face 3 × 10 −3 sccm for {0001} face H 2 flow rate 3.0slm Substrate temperature 1550 ° C Growth time 200 minutes

【0031】このようにして作製したSiCエピタキシャ
ルウェハを用いて、図1に示す構造のショットキーダイ
オード10を作製した。まず、ショットキー電極端部で
の電界集中、絶縁破壊を抑制するために、ショットキー
電極の周囲に幅150μm、深さ0.5μmのp型ガードリン
グ14を設けた。ガードリング14はホウ素(以下、Bと
記す。)のイオン注入により形成した。Bイオン注入のエ
ネルギーは30〜280keVでトータルドーズ量は1.1x1013cm
-2である。イオン注入のマスクには、厚さ4μmのアル
ミニウム(以下、Alと記す。)膜、あるいはCVD法により
形成した厚さ5μmの酸化硅素(SiO2)膜を用いた。注入
イオン活性化のための熱処理はArガス雰囲気中で1500
℃、30分の条件で行った。熱処理後、1150℃、2時間の
ウェット酸化により熱酸化膜19を形成し、さらにCVD
法によって厚さ800nmの窒化硅素(SiN)膜18を堆積し
た。次に、裏面にニッケル(厚さ200nm。以下、Niと記
す。)を蒸着し、1000℃、20分間の熱処理を行ってオー
ミック電極18を形成した。次いで、表面側にチタン/
アルミニウム(チタン: 200nm/アルミニウム: 850nm。以
下、チタンをTiと記す。)を蒸着してショットキー電極
15を形成した。ショットキー電極15は、Ti層15a
とAl層15bからなる。ショットキー電極15は500
℃、30分間の熱処理を行って安定化させた。ダイオード
の表面はポリイミド17を塗布して保護した。ショット
キー電極15とガードリング領域14の重なりは20μm
であり、ショットキー電極直径を300μmφ〜3mmφの間
で変化させて多数のダイオードを作製した。
Using the thus produced SiC epitaxial wafer, a Schottky diode 10 having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. First, a p-type guard ring 14 having a width of 150 μm and a depth of 0.5 μm was provided around the Schottky electrode in order to suppress electric field concentration and dielectric breakdown at the end of the Schottky electrode. The guard ring 14 was formed by ion implantation of boron (hereinafter, referred to as B). The energy of B ion implantation is 30 to 280 keV and the total dose is 1.1 × 10 13 cm
-2 . As a mask for ion implantation, a 4 μm-thick aluminum (hereinafter referred to as Al) film or a 5 μm-thick silicon oxide (SiO 2 ) film formed by a CVD method was used. Heat treatment for activation of implanted ions is 1500 in Ar gas atmosphere.
C., for 30 minutes. After the heat treatment, a thermal oxide film 19 is formed by wet oxidation at 1150 ° C. for 2 hours, and further, CVD
A silicon nitride (SiN) film 18 having a thickness of 800 nm was deposited by the method. Next, nickel (thickness: 200 nm; hereinafter, referred to as Ni) was deposited on the back surface, and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 20 minutes to form an ohmic electrode. Then, titanium /
Aluminum (titanium: 200 nm / aluminum: 850 nm; titanium is hereinafter referred to as Ti) was deposited to form a Schottky electrode 15. The Schottky electrode 15 is a Ti layer 15a
And an Al layer 15b. Schottky electrode 15 is 500
Stabilization was performed by performing a heat treatment at 30 ° C. for 30 minutes. The surface of the diode was protected by applying polyimide 17. The overlap between the Schottky electrode 15 and the guard ring region 14 is 20 μm
A number of diodes were manufactured by changing the Schottky electrode diameter from 300 μmφ to 3 mmφ.

【0032】ここで、図2を参照して、SiC単結晶の
(03−38)面について説明する。同図に示すよう
に、(03−38)面は、[0001]方向に対して約
35゜(35.26゜)の傾きを有し、[0001]方
向と垂直な面に対して約55゜(54.74゜)の傾い
ている。
Here, the (03-38) plane of the SiC single crystal will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the (03-38) plane has an inclination of about 35 ° (35.26 °) with respect to the [0001] direction, and has an inclination of about 55 ° with respect to a plane perpendicular to the [0001] direction.゜ (54.74 ゜).

【0033】次に、図3を参照して、基板11の作製過
程を説明する。通常、SiC単結晶を成長させるに際し
て、<0001>方向に延びるマイクロパイプや、<0
001>方向と垂直な面に広がる積層欠陥がSiC単結
晶の内部に含まれることが多い。そして、多数のマイク
ロパイプや積層欠陥が表面に露出したSiC単結晶を用
いて素子を作製すると、リーク電流等が発生するおそれ
がある。
Next, with reference to FIG. 3, a process of manufacturing the substrate 11 will be described. Usually, when growing a SiC single crystal, a micropipe extending in the <0001> direction or a <0>
Stacking faults extending in a plane perpendicular to the <001> direction are often contained inside the SiC single crystal. When an element is manufactured using a large number of micropipes or a SiC single crystal having stacking faults exposed on the surface, a leak current or the like may occur.

【0034】本実施形態では、基板11の作製にあたっ
て、{03−38}面を露出させた種結晶30を用いて
いる。すると、種結晶30の表面30uは、マイクロパ
イプ42(図中一点鎖線で示す)が延びる<0001>
方向に対して約35゜の傾きを有することになる。この
ため、ある程度SiC単結晶40を成長させると、マイ
クロパイプ42はSiC単結晶40の側面40sに到達
し、マイクロパイプ42が表面40uに到達する事態を
抑制することができる。また、種結晶30の表面30u
は、積層欠陥44(図中破線で示す)が広がる面、すな
わち<0001>方向と垂直な面に対して約55゜の傾
きを有する。このため、ある程度SiC単結晶40を成
長させると、積層欠陥44はSiC単結晶40の側面4
0sに到達し、積層欠陥44が表面40uに到達する事
態を抑制することができる。
In the present embodiment, the seed crystal 30 having the {03-38} plane exposed is used for manufacturing the substrate 11. Then, the surface 30u of the seed crystal 30 is extended with the micropipe 42 (indicated by a dashed line in the figure) <0001>.
It will have an inclination of about 35 ° to the direction. Therefore, when the SiC single crystal 40 is grown to a certain extent, the micropipe 42 reaches the side surface 40s of the SiC single crystal 40, and the situation where the micropipe 42 reaches the surface 40u can be suppressed. Also, the surface 30u of the seed crystal 30
Has an inclination of about 55 ° with respect to a plane where the stacking faults 44 (shown by broken lines in the figure) spread, that is, a plane perpendicular to the <0001> direction. For this reason, when the SiC single crystal 40 is grown to some extent, the stacking fault 44 becomes the side face 4 of the SiC single crystal 40.
0s, and the situation where the stacking fault 44 reaches the surface 40u can be suppressed.

【0035】そして、このようにマイクロパイプ42お
よび積層欠陥44が殆ど存在しないSiC単結晶40を
スライスして、上記基板11が得られている。また、基
板11の表面は、種結晶30に倣って{03−38}面
となっている。そして、基板11上に成長させたバッフ
ァ層12とドリフト層13は、基板11に倣っていずれ
も結晶欠陥が極めて少ないものとなっている。
Then, the substrate 11 is obtained by slicing the SiC single crystal 40 in which the micropipes 42 and the stacking faults 44 hardly exist. The surface of the substrate 11 is a {03-38} plane following the seed crystal 30. The buffer layer 12 and the drift layer 13 grown on the substrate 11 have very few crystal defects following the substrate 11.

【0036】また、図4に示すように、種結晶30の表
面30uを本実施形態のように{03−38}面とせ
ず、この{03−38}面に対して約10゜以内のオフ
角αだけ傾けた面としても、同様に、成長させられたS
iC単結晶40の表面40uにマイクロパイプ42およ
び積層欠陥44が到達する事態を抑制することができ
る。さらに、オフ角αは5゜以内であることが好まし
く、より好適には、3゜以内であることが好ましい。す
なわち、種結晶の表面が{03−38}面に近くなるほ
ど、SiC単結晶40の表面40uにマイクロパイプ4
2および積層欠陥44が到達する事態を確実に抑制する
ことができる。また、このように種結晶30の表面30
uを{03−38}面に対して約10゜以内のオフ角α
だけ傾けた面とした場合は、基板11に成長させるバッ
ファ層12とドリフト層13についても、表面が{03
−38}面に対してオフ角α傾いた面となる。
Also, as shown in FIG. 4, the surface 30u of the seed crystal 30 is not set to the {03-38} plane as in the present embodiment, but is turned off within about 10 ° with respect to the {03-38} plane. Similarly, when the surface is inclined by the angle α, the grown S
The situation where the micropipe 42 and the stacking fault 44 reach the surface 40u of the iC single crystal 40 can be suppressed. Further, the off angle α is preferably within 5 °, more preferably within 3 °. In other words, as the surface of the seed crystal approaches the {03-38} plane, the micropipe 4
2 and the stacking fault 44 can be reliably prevented from reaching. Also, the surface 30 of the seed crystal 30
u is the off-angle α within about 10 ° with respect to the {03-38} plane.
When the surface is tilted only, the surface of the buffer layer 12 and the drift layer 13 grown on the
The plane is inclined at an off angle α with respect to the −38 ° plane.

【0037】次に、図5を参照して、作製したショット
キーダイオード(1mmφ)の典型的な電流−電圧特性を
示す。順方向特性は、結晶の面方位依存性は小さく、オ
ン抵抗3〜4mΩ・cm2という良好な値が得られた。順方向
特性の片対数プロットから求めた理想因子n値は1.02〜
1.05であり、障壁高さは4H型SiC{0001}面で1.08eV、4
H型SiC{03-38}面で1.16eVとなった。逆方向特性では1
500V以上の耐圧を達成し、しかも1000V印加時のリーク
電流も10-4A/cm-2程度と小さかった。
Next, referring to FIG. 5, typical current-voltage characteristics of the produced Schottky diode (1 mmφ) will be described. As for the forward characteristics, the dependence on the plane orientation of the crystal was small, and a good value of on-resistance of 3 to 4 mΩ · cm 2 was obtained. The ideal factor n value obtained from the semilogarithmic plot of the forward characteristic is 1.02 to
1.05eV, barrier height is 1.08eV on 4H type SiC {0001} plane, 4
It was 1.16 eV on the H-type SiC {03-38} plane. 1 for reverse characteristics
A withstand voltage of 500 V or more was achieved, and the leak current when 1000 V was applied was as small as about 10 -4 A / cm -2 .

【0038】ショットキー電極が300μmφ〜1mmφ程度
の小さいダイオードでは面方位が{0001}面から8度の
オフ角をもつ4H型SiC基板上でも同様のダイオード特性
が得られたが、電極面積の大きいダイオードでは両者の
間に大きな差が見られた。
In a diode having a small Schottky electrode of about 300 μmφ to about 1 mmφ, similar diode characteristics were obtained on a 4H-type SiC substrate having an off angle of 8 degrees from the {0001} plane, but the electrode area was large. In the diode, there was a large difference between the two.

【0039】図6は、4H型SiC{03-38}基板上及び面方
位が{0001}面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上の
成長層を用いて作製したショットキーダイオードの耐圧
(平均値)の電極面積依存性を示すグラフである。各電極
面積について、少なくとも20個のダイオードを測定して
耐圧の平均値を求めた。面方位が{0001}面から8度の
オフ角をもつ4H型SiC基板上の成長層を用いて作製した
ショットキーダイオードでは、電極面積が7.9x10-3cm2
(1mmφ)を超えると急激に耐圧が低下する。これに対
して、4H型SiC{03-38}基板上に作製したダイオード
は、7x10-2cm2(3mmφ)の電極面積でも高い耐圧を維持
している。この3mmφのダイオードで耐圧1200Vを基準に
して歩留まりを求めると、4H型SiC{0001}ダイオード
で13%、4H型SiC{03-38}ダイオードでは72%となっ
た。
FIG. 6 shows a Schottky diode fabricated using a growth layer on a 4H SiC {03-38} substrate and a 4H SiC substrate having an off angle of 8 degrees from the {0001} plane. Pressure resistance
4 is a graph showing electrode area dependence of (average value). For each electrode area, at least 20 diodes were measured to determine the average withstand voltage. A Schottky diode fabricated using a growth layer on a 4H SiC substrate having an off angle of 8 degrees from the {0001} plane has an electrode area of 7.9 × 10 −3 cm 2
If it exceeds (1 mmφ), the withstand voltage rapidly decreases. On the other hand, a diode fabricated on a 4H SiC {03-38} substrate maintains a high breakdown voltage even with an electrode area of 7 × 10 −2 cm 2 (3 mmφ). When the yield was calculated based on the breakdown voltage of 1200 V with this 3 mmφ diode, the yield was 13% for the 4H SiC {0001} diode and 72% for the 4H SiC {03-38} diode.

【0040】また、耐圧だけでなく、逆方向1000V印加
時のリーク電流密度の平均値を電極直径3mmφのダイオ
ードで比較すると、面方位が{0001}面から8度のオフ
角をもつ4H型SiC基板上に作製したダイオードでは9x10
-2A/cm-2、{03-38}面上のダイオードでは3x10-4A/cm2
となり、二桁以上の差が認められた。これは、4H型SiC
{03-38}面を用いることによって、基板からのマイク
ロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結
晶が得られたからであると考えられる。また、4H型SiC
{03-38}面を用いることによって成長表面、及びイオ
ン注入により形成したガードリング部の表面の平坦性が
良くなり、ショットキー電極/SiC界面での電界集中が低
減されるという効果も寄与していると思われる。この実
施例ではBイオン注入によってガードリングを形成した
が、Alイオン注入を用いた場合でも同様の効果があっ
た。
When not only the breakdown voltage but also the average value of the leak current density when a voltage of 1000 V is applied in the reverse direction is compared with a diode having an electrode diameter of 3 mmφ, the 4H-type SiC having a plane orientation with an off angle of 8 degrees from the {0001} plane is obtained. 9x10 for diode fabricated on substrate
-2 A / cm -2 , 3x10 -4 A / cm 2 for diode on {03-38}
And a difference of two digits or more was recognized. This is 4H SiC
It is considered that the use of the {03-38} plane suppressed the penetration of micropipes and screw dislocations from the substrate, resulting in a high-quality SiC crystal. Also, 4H SiC
The use of the {03-38} plane improves the flatness of the growth surface and the surface of the guard ring formed by ion implantation, and contributes to the effect of reducing the electric field concentration at the Schottky electrode / SiC interface. Seems to be. In this example, the guard ring was formed by B ion implantation, but the same effect was obtained when Al ion implantation was used.

【0041】以上のように、本実施形態では、ショット
キーダイオードのリーク電流を低減することができ、安
定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化にお
いても歩留まりを高くすることができる。
As described above, in the present embodiment, the leak current of the Schottky diode can be reduced, stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even in a large area.

【0042】[第2実施形態]次に、図7を参照して、
本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態は、ショ
ットキーダイオードに関するものである。実施例とし
て、中間層としてn--型層を積層した面方位が{03-38}
面および{0001}面の4H型SiCショットキーダイオー
ドを作製した。
[Second Embodiment] Next, referring to FIG.
A second embodiment of the present invention will be described. This embodiment relates to a Schottky diode. As an example, the plane orientation in which an n - type layer is laminated as an intermediate layer is {03-38}
A 4H-type SiC Schottky diode having a plane and a {0001} plane was fabricated.

【0043】高不純物濃度のn型SiC基板34上に低不
純物濃度のn-型エピタキシャル層36を成長させ、さら
に低不純物濃度のn--型エピタキシャル層38を成長さ
せた。そして、この積層体の上下に、Ti/Alのショット
キー電極37、Niのオーミック電極35を形成して、ダ
イオードを完成させた。SiC基板34の不純物濃度は1×
1019cm-3、厚さ330μm、n--型エピタキシャル層38
の不純物濃度は3×101 5cm-3とし、厚さを5nmおよび10n
mとした。また、比較のためn--型層を形成しないダイオ
ードも作製した。
A low impurity concentration n -type epitaxial layer 36 was grown on a high impurity concentration n-type SiC substrate 34, and a low impurity concentration n -type epitaxial layer 38 was further grown. Then, a Schottky electrode 37 of Ti / Al and an ohmic electrode 35 of Ni were formed on the upper and lower sides of the stacked body to complete the diode. The impurity concentration of the SiC substrate 34 is 1 ×
10 19 cm −3 , thickness 330 μm, n type epitaxial layer 38
Impurity concentration was 3 × 10 1 5 cm -3, 5nm and 10n a thickness of
m. For comparison, a diode without an n -type layer was also manufactured.

【0044】上記のようなn--型層を形成することでリ
ーク電流を抑制できることが知られているが、n--型層
を形成するとon抵抗が増加する。本実施形態において
は、ショットキー電極を形成した面方位が{03-38}の
ダイオードでは、n--型層の厚みを5nmとした場合でも、
ショットキー電極を形成した面方位が{0001}のダイオ
ードにおいてn--型層の厚みを10nmとした場合と同等の
リーク電流の抑制効果が得られた。この理由としては、
4H型{03-38}面を用いることによって、基板からのマ
イクロパイプやらせん転移の貫通が抑制され、n-型エピ
タキシャル層とn--型エピタキシャル層およびショット
キー界面の平坦性が向上したことが考えられる。
It is known that the leakage current can be suppressed by forming the n -type layer as described above, but the on-resistance increases when the n -type layer is formed. In the present embodiment, in the diode with the plane orientation of {03-38} on which the Schottky electrode is formed, even when the thickness of the n type layer is 5 nm,
In the diode with the plane orientation of {0001} on which the Schottky electrode was formed, the same effect of suppressing the leakage current as when the thickness of the n -type layer was set to 10 nm was obtained. This is because
By using the 4H type {03-38} plane, penetration of micropipe and screw transition from the substrate was suppressed, and the flatness of the n - type epitaxial layer and n - type epitaxial layer and the Schottky interface was improved. Can be considered.

【0045】[第3実施形態]次に、図8を参照して、
本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態は、pn
接合ダイオードに関するものである。実施例および比較
例として、それぞれn型の4H型SiC(03-38)基板21、及
び4H型SiC(0001)8°オフ基板(比較例)上に形成したn
型の4H型SiCエピタキシャル成長層22にAlイオンを注
入することによってプレーナ型のpn接合ダイオード20
を作製した。p型SiC層とn型SiC層の主たる接合
面(図中水平方向に広がる面)は、{03-38}面となっ
ている。
[Third Embodiment] Next, referring to FIG.
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, pn
It relates to a junction diode. As examples and comparative examples, n formed on an n-type 4H-type SiC (03-38) substrate 21 and a 4H-type SiC (0001) 8 ° off substrate (comparative example), respectively.
Implantation of Al ions into the 4H-type SiC epitaxial growth layer 22 to form a planar pn junction diode 20.
Was prepared. The main bonding surface (the surface extending in the horizontal direction in the figure) of the p-type SiC layer and the n-type SiC layer is a {03-38} plane.

【0046】デバイス作製に用いた基板21は、改良レ
ーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡
面研磨することによって作製した。基板21は全てn型
で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ濃度は8〜9
x1018cm-3、厚さは160〜210μmである。この上に、CVD
法によって窒素ドープn型SiC層22をエピタキシャル成
長した。成長層22はバッファ層22aとドリフト層2
2bからなり、バッファ層22aはドナー濃度1〜5x10
17cm-3、膜厚は4μm、ドリフト層22bはドナー濃度1
〜2x1015cm-3、膜厚は75μmである。主な成長条件は下
記の通りである。
The substrate 21 used for manufacturing the device was manufactured by slicing an ingot grown by the improved Rayleigh method and mirror-polishing it. The substrates 21 were all n-type, and the carrier concentration determined by Hall effect measurement was 8 to 9
x10 18 cm -3 , thickness 160-210 μm. On top of this, CVD
The nitrogen-doped n-type SiC layer 22 was epitaxially grown by the method. The growth layer 22 includes the buffer layer 22a and the drift layer 2
2b, and the buffer layer 22a has a donor concentration of 1 to 5 × 10
17 cm -3 , thickness 4 μm, drift layer 22 b has a donor concentration of 1
22 × 10 15 cm −3 , and the film thickness is 75 μm. The main growth conditions are as follows.

【0047】 バッファ層:SiH4流量 3.0sccm C3H8流量 1.5sccm N2流量 {03-38}面のとき8x10-2sccm {0001}面のとき6x10-1sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 10kPa 成長時間 10分Buffer layer: SiH 4 flow rate 3.0 sccm C 3 H 8 flow rate 1.5 sccm N 2 flow rate 8 × 10 −2 sccm for {03-38} face 6 × 10 −1 sccm H 2 flow rate for {0001} face 3.0slm Substrate temperature 1750 ° C Pressure 10kPa Growth time 10min

【0048】 ドリフト層:SiH4流量 15sccm C3H8流量 4.5sccm N2流量 {03-38}面のとき1x10-3sccm {0001}面のとき4x10-2sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 10kPa 成長時間 180分The drift layer: SiH 4 flow rate 15 sccm C 3 H 8 flow rate 4.5sccm N 2 4x10 -2 sccm H 2 flow 3.0slm substrate temperature when 1x10 -3 sccm {0001} plane when the flow rate {03-38} plane 1750 ℃ pressure 10kPa growth time 180min

【0049】この実験では、高い耐圧を得るために高純
度・厚膜成長層を短時間で成膜できるように、高温での
高速成長を行った。このようにして作製したSiCエピタ
キシャルウェハを用いて、図8に示す構造のプレーナ型
pn接合ダイオードを作製した。まず、p型アノード24
を形成するために、Alイオンを720keV、400keV、280ke
V、160keV、80keV、40keV、20keVの7段階で注入した。
総ドーズ量は4x1015cm-2である。各注入エネルギーのド
ーズ量を2.7x1013cm-2 (720keV)、1.8x1013cm-2(400ke
V)、1.2x1013cm-2 (280keV)、1.0x1013cm-2 (160keV)、
7.2x1014cm-2 (80keV)、4.2x1014cm-2 (40keV)、1.3x10
14cm-2 (20keV)とすることによって、深さ約0.7μmのp
型層の内、表面約0.2μmが1020cm-3以上の高濃度層25
となるドーピングプロファイルを形成した。
In this experiment, high-speed growth was performed at a high temperature so that a high-purity, thick-film growth layer could be formed in a short time in order to obtain a high breakdown voltage. Using the SiC epitaxial wafer thus manufactured, a planar type having a structure shown in FIG.
A pn junction diode was fabricated. First, the p-type anode 24
To form Al ions at 720 keV, 400 keV, and 280 keV.
V, 160 keV, 80 keV, 40 keV, and 20 keV were injected in seven stages.
The total dose is 4x10 15 cm -2 . The dose of each implantation energy is set to 2.7x10 13 cm -2 (720keV) and 1.8x10 13 cm -2 (400keV
V), 1.2x10 13 cm -2 (280keV), 1.0x10 13 cm -2 (160keV),
7.2x10 14 cm -2 (80 keV), 4.2x10 14 cm -2 (40 keV), 1.3x10
By setting it to 14 cm -2 (20 keV), the p of about 0.7 μm
High concentration layer 25 with a surface of about 0.2 μm of 10 20 cm -3 or more in the mold layer
Was formed.

【0050】次に、p型アノード領域端部での電界集
中、絶縁破壊を抑制するために、この周囲に幅300μm、
深さ0.7μmのp型ガードリング23を設けた。ガードリ
ング23もAlのイオン注入により形成した。Alイオン注
入のエネルギーは同じく20〜720keVの7段階でトータル
ドーズ量は1.0x1013cm-2である。ガードリング形成時に
は、注入層がボックスプロファイルとなるよう設計し
た。イオン注入は全て室温で行い、イオン注入のマスク
にはAl(厚さ5μm)、あるいはCVDにより形成したSiO 2
(厚さ6μm)を用いた。注入イオン活性化のための熱処理
はArガス雰囲気中で1500℃、30分の条件で行った。熱処
理後、1150℃、2時間のウェット酸化により熱酸化膜を
形成し、さらにCVDによって厚さ800nmのSiO2膜31を堆
積した。次に、裏面にNi(厚さ200nm)、表面にNi/Al(Ni:
200nm/Al: 1200nm)を蒸着し、Ar雰囲気中で1000℃、20
分間の熱処理を行ってオーミック電極26,27を形成
した。ダイオードの表面はポリイミド28を塗布して保
護した。p型アノードのサイズは3mm角(面積0.09cm2
とした。
Next, the electric field collection at the end of the p-type anode region
Medium, around 300μm width around this to suppress dielectric breakdown,
A p-type guard ring 23 having a depth of 0.7 μm was provided. Gardley
The ring 23 was also formed by ion implantation of Al. Al ion injection
Input energy is also total in seven stages of 20 to 720 keV
The dose is 1.0x1013cm-2It is. At the time of guard ring formation
Designed the injection layer to have a box profile
Was. All ion implantation is performed at room temperature, and ion implantation mask
Al (5 μm thick) or SiO formed by CVD Twofilm
(Thickness: 6 μm). Heat treatment for implanted ion activation
Was performed in an Ar gas atmosphere at 1500 ° C. for 30 minutes. Heat treatment
After processing, a thermal oxide film is formed by wet oxidation at 1150 ° C for 2 hours.
And then deposit an 800 nm thick SiO2 film 31 by CVD.
Stacked. Next, Ni (thickness: 200 nm) on the back surface and Ni / Al (Ni:
 (200 nm / Al: 1200 nm) and deposited in an Ar atmosphere at 1000 ° C and 20 ° C.
Heat treatment for 2 minutes to form ohmic electrodes 26 and 27
did. Diode 28 is coated on the surface of the diode
Protected. The size of the p-type anode is 3mm square (area 0.09cmTwo)
And

【0051】図9に、作製したプレーナ型pnダイオード
(3mm角)の典型的な電流−電圧特性を示す。順方向、
逆方向特性とも、明らかな面方位依存性が見られた。
FIG. 9 shows typical current-voltage characteristics of the manufactured planar pn diode (3 mm square). Forward direction,
In both the reverse characteristics, a clear plane orientation dependency was observed.

【0052】まず、順方向特性に着目すると、4H型SiC
{0001}面上に作製したダイオードは比較的電流が流れ
にくく、5A程度以上では約12mΩ・cm2の直列抵抗(オン
抵抗)によって電気伝導が支配される。一方、4H型SiC
{03-38}面上に作製したダイオードでは、オン抵抗は2
〜3mΩ・cm2と非常に小さく、約2.8Vの立ち上がり電圧
より高い領域では急激に電流が増大する。4H型SiC{03-
38}面上に作製したダイオードでは30A(333A/cm2)とい
う高い電流を3.9Vの電圧降下で達成することができた。
これは、4H型SiC{0001}面を用いた場合には、p型アノ
ードの表面部に形成した高濃度p型層の電気的活性化率
が低いために抵抗が高いこと、及びこのp型層への電極
の接触抵抗が高いことが原因と考えられる。4H型SiC{0
3-38}面を用いると、室温注入でも低抵抗・高濃度p型
層が形成できるので、この部分の抵抗と接触抵抗を大幅
に低減できる。
First, focusing on the forward characteristics, 4H SiC
A diode manufactured on the {0001} plane has a relatively low current flow, and at about 5 A or more, electric conduction is dominated by a series resistance (on resistance) of about 12 mΩ · cm 2 . On the other hand, 4H SiC
The on-resistance of the diode fabricated on the {03-38} plane is 2
The current is very small, about 3 mΩ · cm 2, and the current sharply increases in a region higher than the rising voltage of about 2.8 V. 4H type SiC {03-
In the diode fabricated on the 38 mm plane, a high current of 30 A (333 A / cm 2 ) was achieved with a voltage drop of 3.9 V.
This is because, when a 4H SiC {0001} surface is used, the high-concentration p-type layer formed on the surface of the p-type anode has a low electrical activation rate and thus has a high resistance. This is probably because the contact resistance of the electrode to the layer is high. 4H type SiC {0
When a 3-38 ° plane is used, a low-resistance and high-concentration p-type layer can be formed even at room temperature implantation, so that the resistance and contact resistance at this portion can be significantly reduced.

【0053】また、逆方向特性では4H型SiC{0001}面
を用いたダイオードの耐圧が5210Vに留まっているのに
対し、4H型SiC{03-38}面を用いたダイオードでは8860
Vもの高耐圧を得ることができた。逆方向バイアス時に4
500Vを印加した場合のリーク電流は、4H型SiC{0001}
面を用いたダイオードで3x10-5A/cm2、4H型SiC{03-3
8}面を用いたダイオードで5x10-8A/cm2となり、やはり
明確な差が見られた。
In the reverse characteristics, the withstand voltage of the diode using the 4H-type SiC {0001} plane is limited to 5210 V, while the diode using the 4H-type SiC {03-38} plane is 8860 V.
A high withstand voltage of V could be obtained. 4 at reverse bias
The leakage current when 500V is applied is 4H SiC {0001}
3x10 -5 A / cm 2 , 4H SiCSi03-3
It was 5 × 10 −8 A / cm 2 for the diode using the 8} plane, and again a clear difference was seen.

【0054】また、絶縁破壊時のアバランシェ電流に着
目すると、4H型SiC{03-38}面を用いたダイオードでは
絶縁破壊時に5A(55A/cm2)まで電流を増してもダイオー
ドの物理的破壊に至らない安定な特性が得られた。しか
し、4H型SiC{0001}を用いたダイオードでは1A(11A/cm
2)を超えると物理的破壊によって整流特性が著しく悪化
するダイオードが大半を占めた。これは、4H型SiC{03-
38}面を用いることによって、基板からのマイクロパイ
プやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶が得
られたからであると考えられる。
Focusing on the avalanche current at the time of dielectric breakdown, a diode using a 4H type SiC {03-38} plane has a physical breakdown of the diode even if the current is increased to 5 A (55 A / cm 2 ) at the time of dielectric breakdown. Stable characteristics that did not reach the limit were obtained. However, a diode using 4H type SiC {0001} has 1A (11A / cm
Beyond 2 ), the majority of the diodes had rectification characteristics that deteriorated significantly due to physical destruction. This is 4H type SiC {03-
It is considered that the use of the 38 ° plane suppressed the penetration of micropipes and screw dislocations from the substrate, and resulted in a high-quality SiC crystal.

【0055】このようにして作製したダイオードの+4V
と‐1000Vの間のスイッチング特性や高温(300℃)でのオ
フ特性(‐3000V)の長期信頼性には特に面方位依存性
が見られなかったが、オン特性(200A/cm2)の長期信頼
性には面方位による差が認められた。
+4 V of the diode thus manufactured
Long-term reliability of switching characteristics between-and -1000V and off characteristics (-3000V) at high temperature (300 ° C) did not show any particular orientation dependence, but long-term on characteristics (200A / cm 2 ) Differences in reliability due to plane orientation were observed.

【0056】図10は、4H型SiC{03-38}面を用いた基
板上、あるいは4H型SiC{0001}面から8度オフした基板
上の成長層を用いて作製したpnダイオードに順方向電流
18A(200A/cm2)を長時間流し続けたときの順方向電圧降
下をプロットしたものである。4H型SiC{0001}面を用
いたダイオードでは約3000secを超えた付近から電圧降
下が増大し始め、10000sec後には初期の3.6Vから4.7Vま
で増大した。しかしながら、4H型SiC{03-38}面を用い
たダイオードでは10000sec後も電圧降下は3.7Vであり、
ほとんど劣化していない。この原因を調べるために、長
期信頼性試験を行ったダイオードを透過電子顕微鏡(TE
M)により観察したところ、劣化した4H型SiC{0001}面
を用いたダイオードでは[0001]面に多数の積層欠陥が発
生していること、及び4H型SiC{03-38}面を用いたダイ
オードではこのような積層欠陥の発生が見られないこと
がわかった。
FIG. 10 shows a forward direction of a pn diode fabricated using a growth layer on a substrate using a 4H SiC {03-38} plane or a substrate 8 degrees off from a 4H SiC {0001} plane. Current
This is a plot of the forward voltage drop when 18 A (200 A / cm 2 ) is kept flowing for a long time. In the diode using the 4H-type SiC {0001} plane, the voltage drop started to increase from around 3000sec, and after 10,000sec, it increased from the initial 3.6V to 4.7V. However, in the diode using the 4H type SiC {03-38} surface, the voltage drop is 3.7V even after 10,000 seconds,
Almost no deterioration. To investigate the cause, a diode subjected to a long-term reliability test was mounted on a transmission electron microscope (TE
Observed by (M), the diode using deteriorated 4H-type SiC {0001} plane has many stacking faults on the [0001] plane, and 4H-type SiC {03-38} plane was used. It was found that such a stacking fault was not generated in the diode.

【0057】この積層欠陥の発生機構は現在のところ明
らかでないが、III-V族半導体の発光ダイオードでは、
順方向バイアス時にキャリヤ再結合によって放射される
エネルギーが結晶歪みの大きい部分に部分転位を発生さ
せ、この部分転位が最密充填面内に伸びることによって
積層欠陥が形成されることが知られている。4H型SiC{0
001}面の場合も順方向バイアス時に同様の現象が起こ
り、最密充填面に相当する[0001]面に積層欠陥が発生し
たものと推測される。この積層欠陥の影響によって少数
キャリヤ寿命が低下し、順方向電圧降下が増大したもの
と思われる。4H型SiC{03-38}面を用いたダイオードの
場合にこのような積層欠陥の発生が抑制される理由は、
この面ではSiとC原子が適度に混在するので、pn接合界
面における歪みが非常に小さく、部分転位や積層欠陥な
どの欠陥が発生しにくいものと思われる。また、イオン
注入後のアニーリング熱処理によって損傷がほぼ完全に
除去できるので、欠陥発生の引き金になる歪みや点欠陥
の集合体が非常に少ないことも寄与している。なお、こ
の実施例ではAlイオン注入によってガードリングを形成
したが、Bイオン注入を用いた場合でも同様の効果があ
る。
Although the generation mechanism of this stacking fault is not clear at present, in a light emitting diode of a III-V group semiconductor,
It is known that the energy radiated by carrier recombination at the time of forward bias generates partial dislocations in a portion where crystal distortion is large, and this partial dislocation extends into a close-packed plane, thereby forming stacking faults. . 4H type SiC {0
In the case of the 001 ° plane, the same phenomenon occurs at the time of forward bias, and it is presumed that stacking faults have occurred on the [0001] plane corresponding to the closest packed plane. It is considered that the influence of this stacking fault shortened the minority carrier lifetime and increased the forward voltage drop. The reason why the occurrence of such stacking faults is suppressed in the case of a diode using a 4H SiC {03-38} plane is as follows.
In this plane, since Si and C atoms are appropriately mixed, the strain at the pn junction interface is very small, and defects such as partial dislocations and stacking faults are unlikely to occur. Further, since the damage can be almost completely removed by the annealing heat treatment after the ion implantation, a very small number of strains or point defects which trigger the generation of defects also contributes. In this embodiment, the guard ring is formed by Al ion implantation, but the same effect can be obtained by using B ion implantation.

【0058】[第4実施形態]次に、図11を参照し
て、本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態は、
ショットキーダイオードの発展形である高耐圧JBS(Junc
tion Barrier Schottky)ダイオードに関するものであ
る。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment,
High breakdown voltage JBS (Junc
tion Barrier Schottky) Diode.

【0059】実施例および比較例として、それぞれn型4
H-SiC(03-38)、および4H-SiC(0001)8°オフ基板上に形
成したn型4H-SiCエピタキシャル成長層を用いてJBSダ
イオードを作製した。デバイス作製に用いた基板51
は、改良レーリー法によって成長したインゴットをスラ
イスし、鏡面研磨することによって作製した。基板51
は全てn型で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ
密度は8x1018cm-3、厚さは180μmである。この上に、CV
D法によって窒素ドープn型SiC層52,53をエピタキ
シャル成長した。成長層はバッファ層52とドリフト層
53からなり、バッファ層52はドナー密度2~5x1017cm
-3、膜厚は2μm、ドリフト層53はドナー密度4x1015cm
-3、膜厚は18μmである。主な成長条件は下記の通りで
ある。
As examples and comparative examples, n-type 4
JBS diodes were fabricated using n-type 4H-SiC epitaxial growth layers formed on H-SiC (03-38) and 4H-SiC (0001) 8 ° off substrates. Substrate 51 used for device fabrication
Was prepared by slicing an ingot grown by the modified Rayleigh method and mirror polishing. Substrate 51
Are all n-type, the carrier density determined by Hall effect measurement is 8 × 10 18 cm −3 , and the thickness is 180 μm. On top of this, CV
The nitrogen-doped n-type SiC layers 52 and 53 were epitaxially grown by the D method. The growth layer includes a buffer layer 52 and a drift layer 53, and the buffer layer 52 has a donor density of 2 to 5 × 10 17 cm.
-3 , the film thickness is 2 μm, and the drift layer 53 has a donor density of 4 × 10 15 cm.
-3 , the film thickness is 18 μm. The main growth conditions are as follows.

【0060】 バッファ層: SiH4流量 0.30sccm C3H8流量 0.30sccm N2流量 (03-38)面のとき2x10-2sccm (0001)面のとき2x10-1sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1550℃ 成長時間 45分[0060] Buffer layer: SiH 4 flow rate 0.30sccm C 3 H 8 flow rate 0.30Sccm N2 flow rate (03-38) when 2x10 -2 sccm (0001) plane when the plane 2x10 -1 sccm H 2 flow 3.0slm substrate temperature 1550 ℃ Growth time 45 minutes

【0061】 ドリフト層: SiH4流量 0.60sccm C3H8流量 0.60sccm N2流量 (03-38)面のとき3x10-4sccm (0001)面のとき2x10-3sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1550℃ 成長時間 250分Drift layer: SiH 4 flow rate 0.60 sccm C 3 H 8 flow rate 0.60 sccm N 2 flow rate 3 × 10 −4 sccm for (03-38) face 2 × 10 −3 sccm for (0001) face H 2 flow rate 3.0 slm 1550 ° C Growth time 250 minutes

【0062】このようにして作製したSiCエピタキシャ
ルウェーハを用いて、図11に示す構造のJBSダイオー
ド50を作製した。通常のショットキーダイオードで
は、逆バイアス時にショットキー障壁の界面近傍に高電
界が印加されて漏れ電流が大きくなるという問題があ
る。しかしながら、JBSダイオードではストライプ状に
形成されたp型領域55とn型ドリフト層53の間でp
n接合の空乏層が広がるために、適切に設計すればこの
空乏層によってショットキー界面が遮蔽され、ショット
キー障壁の界面における電界が大幅に低減され、結果と
して漏れ電流が小さくなるという効果がある。
Using the SiC epitaxial wafer thus manufactured, a JBS diode 50 having the structure shown in FIG. 11 was manufactured. In a normal Schottky diode, there is a problem that a high electric field is applied near the interface of the Schottky barrier at the time of reverse bias, and the leakage current increases. However, in the JBS diode, the p-type region 55 and the n-type
Since the depletion layer of the n-junction spreads, the Schottky interface is shielded by this depletion layer if properly designed, and the electric field at the interface of the Schottky barrier is greatly reduced. As a result, the leakage current is reduced. .

【0063】本実施例では、JBS用のp型ストライプ領
域55と、ショットキー電極端部での電界集中を緩和す
るためのガードリング54を同一プロセスのアルミ(Al)
イオン注入によって形成した。JBS用のp型ストライプ
領域55は、幅8μm、間隔12μmであり、p型ガー
ドリング54の幅は150μmである。深さは共に約0.5μ
mである。p型ストライプ55、あるいはガードリング
54形成時のAlイオン注入のエネルギーは40~560keVで
トータルドーズ量は1.0x1013cm-2である。イオン注入の
マスクには、CVDにより形成したSiO2膜(厚さ5μm)を用
いた。イオン注入は全て室温で行い、注入イオン活性化
のための熱処理はアルゴンガス雰囲気中1500℃、30分の
条件で行った。アニールの後、1150℃、2時間のウェッ
ト酸化により熱酸化膜56を形成し、さらにCVDによっ
て厚さ1μmのSiN膜57を堆積した。
In this embodiment, the p-type stripe region 55 for JBS and the guard ring 54 for alleviating the electric field concentration at the end of the Schottky electrode are made of aluminum (Al) of the same process.
It was formed by ion implantation. The p-type stripe region 55 for JBS has a width of 8 μm and an interval of 12 μm, and the width of the p-type guard ring 54 is 150 μm. About 0.5μ in depth
m. The energy of Al ion implantation for forming the p-type stripe 55 or the guard ring 54 is 40 to 560 keV, and the total dose is 1.0 × 10 13 cm −2 . As a mask for ion implantation, a SiO 2 film (5 μm in thickness) formed by CVD was used. All the ion implantations were performed at room temperature, and the heat treatment for activating the implanted ions was performed at 1500 ° C. for 30 minutes in an argon gas atmosphere. After annealing, a thermal oxide film 56 was formed by wet oxidation at 1150 ° C. for 2 hours, and a 1 μm thick SiN film 57 was further deposited by CVD.

【0064】次に裏面にNi(厚さ200nm)を蒸着し、1000
℃、20分間の熱処理を行ってオーミック電極58を形成
した。次いで表面側にNi/Al(Ni: 200nm/Al: 900nm)を蒸
着してショットキー電極59を形成した。ショットキー
電極59は、Ni層59aとAl層59bからなる。ショッ
トキー電極は500℃、30分間の熱処理を行って安定化さ
せた。ダイオードの表面はポリイミド61を塗布して保
護した。ショットキー電極59とガードリング領域54
の重なりは20μmであり、ショットキー電極直径は2〜
5mmφである。これらのガードリング、電極パターン
形成には、フォトリソグラフィ技術を用いた。
Next, Ni (thickness: 200 nm) is vapor-deposited on
Heat treatment was performed at 20 ° C. for 20 minutes to form an ohmic electrode 58. Next, Ni / Al (Ni: 200 nm / Al: 900 nm) was deposited on the surface side to form a Schottky electrode 59. The Schottky electrode 59 includes a Ni layer 59a and an Al layer 59b. The Schottky electrode was stabilized by performing a heat treatment at 500 ° C. for 30 minutes. The surface of the diode was protected by applying polyimide 61. Schottky electrode 59 and guard ring region 54
Are 20 μm, and the Schottky electrode diameter is 2 to 2.
5 mmφ. Photolithography technology was used to form these guard rings and electrode patterns.

【0065】図12に、作製したJBSダイオード50
(2mmφ)の典型的な電流―電圧特性を示す。順方向
特性は、結晶の面方位依存性は小さく、オン抵抗8〜9
mΩcm2という良好な値が得られた。順方向特性の片対数
プロットから求めた理想因子n値は1.02〜1.05であり、
障壁高さは4H-SiC(0001)面で1.68eV、4H-SiC(03-38)面
で1.76eVとなった。ダイオードの逆方向特性では、いず
れのダイオードも−1000V印加時のリーク電流が10-7 A/
cm2程度と非常に小さく、JBS構造にした効果が現れてい
る。
FIG. 12 shows the manufactured JBS diode 50.
(2 mmφ) shows a typical current-voltage characteristic. As for the forward characteristics, the dependence on the plane orientation of the crystal is small, and the on-resistance is 8-9.
A good value of mΩcm 2 was obtained. The ideal factor n value obtained from the semi-log plot of the forward characteristic is 1.02 to 1.05,
The barrier height was 1.68 eV on the 4H-SiC (0001) plane and 1.76 eV on the 4H-SiC (03-38) plane. In the reverse characteristics of the diodes, the leakage current when applying -1000 V is 10 -7 A /
It is very small, about 2 cm2, and shows the effect of the JBS structure.

【0066】また、100A/cm2の通電状態にあるダイオー
ドのターンオフ特性を測定したところ、いずれも10ns以
下の高速スイッチングと非常に小さい逆回復電流が観測
され、少数キャリヤの注入がない理想的なスイッチング
特性になっていることを確認した。しかしながら、40
個以上のダイオードを測定して求めた平均耐圧は、4H-S
iC(03-38)基板上では2540V、4H-SiC(0001) 8度オフ基
板上では2020Vとなり、明らかな差異が認められた。ま
た、5mmφの大きいダイオードでは、この差がより顕
著になり、4H-SiC(03-38)ダイオードでは2310Vの平均耐
圧を維持しているのに対し、4H-SiC(0001)8度オフ基板
上では平均耐圧が1470Vまで低下した。これは、4H-SiC
(03-38)面を用いることによって、基板からのマイクロ
パイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶
が得られたからであると考えられる。また、4H-SiC(03-
38)面を用いることによって成長表面、およびイオン注
入により形成したp型ストライプやガードリング部の表
面の平坦性がよくなり、ショットキー電極/SiC界面での
電界集中が低減されるという効果も寄与していると思わ
れる。この実施例ではAlイオン注入によってガードリン
グを形成したが、Bイオン注入を用いた場合でも同様の
効果がある。
Also, when the turn-off characteristics of the diode in a conducting state of 100 A / cm 2 were measured, high-speed switching of 10 ns or less and a very small reverse recovery current were observed in all cases. It was confirmed that the switching characteristics were obtained. However, 40
The average withstand voltage obtained by measuring more than two diodes is 4H-S
The difference was 2540 V on the iC (03-38) substrate and 2020 V on the 4H-SiC (0001) 8 ° off-substrate. In the case of a diode having a large diameter of 5 mm, the difference becomes more remarkable, while the 4H-SiC (03-38) diode maintains an average withstand voltage of 2310 V, while the 4H-SiC (0001) 8 ° off substrate The average withstand voltage dropped to 1470V. This is 4H-SiC
It is considered that the use of the (03-38) plane suppressed the penetration of micropipes and screw dislocations from the substrate, and obtained a high-quality SiC crystal. In addition, 4H-SiC (03-
By using the 38) plane, the flatness of the growth surface and the surface of the p-type stripe and guard ring formed by ion implantation are improved, and the effect of reducing the electric field concentration at the Schottky electrode / SiC interface also contributes Seems to be doing. In this embodiment, the guard ring is formed by Al ion implantation, but the same effect can be obtained by using B ion implantation.

【0067】[第5実施形態]次に、図13を参照し
て、本発明の第5実施形態を説明する。本実施形態は、
ショットキーダイオードの発展形であるpn(pin)ダイ
オードに関するものである。実施例および比較例とし
て、n型4H-SiC(03-38)、および4H-SiC(0001)8°オフ基
板上にn型4H-SiC、p型4H-SiCを連続的にエピタキシャ
ル成長させ、エピタキシャルpn(pin)接合ダイオード
70を作製した。p層とi層の主たる接合面、およびi
層とn層の主たる接合面(図中水平方向に広がる面)
は、{03-38}面となっている。
[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment,
The present invention relates to a pn (pin) diode which is a development of the Schottky diode. As Examples and Comparative Examples, n-type 4H-SiC (03-38), and 4H-SiC (0001) 8 ° off n-type 4H-SiC, p-type 4H-SiC continuously epitaxial growth on 8 ° off substrate, epitaxial A pn (pin) junction diode 70 was manufactured. the main interface between the p-layer and the i-layer, and i
Main bonding surface of layer and n-layer (surface spreading in the horizontal direction in the figure)
Is the {03-38} plane.

【0068】デバイス作製に用いた基板71は、改良レ
ーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡
面研磨することによって作製した。基板71は全てn型
で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ密度は9x10
18cm-3、厚さは200μmである。この上に、CVD法によっ
て窒素ドープn型SiC層とアルミドープp型SiC層を連続的
にエピタキシャル成長した。n型成長層はバッファ層7
2とドリフト層73からなり、バッファ層72はドナー
密度3~10x1017cm-3、膜厚は4μm、ドリフト層73はド
ナー密度約1x1015cm-3、膜厚は88μmである。また、p
型成長層はp型接合層74とp+型コンタクト層75か
らなり、p型接合層74はアクセプタ密度3x1018cm-3
膜厚は3μm、p+型コンタクト層75はアクセプタ密度
約1x1020cm-3、膜厚は0.8μmである。主な成長条件は下
記の通りである。
The substrate 71 used for device fabrication was fabricated by slicing an ingot grown by the modified Rayleigh method and polishing the mirror to a mirror surface. The substrates 71 were all n-type, and the carrier density determined by Hall effect measurement was 9 × 10
18 cm -3 and thickness 200 μm. On this, a nitrogen-doped n-type SiC layer and an aluminum-doped p-type SiC layer were successively epitaxially grown by a CVD method. The n-type growth layer is a buffer layer 7
The buffer layer 72 has a donor density of 3 to 10 × 10 17 cm −3 and a thickness of 4 μm, and the drift layer 73 has a donor density of about 1 × 10 15 cm −3 and a thickness of 88 μm. Also, p
The type growth layer is composed of a p-type junction layer 74 and a p + -type contact layer 75. The p-type junction layer 74 has an acceptor density of 3 × 10 18 cm −3 ,
The film thickness is 3 μm, the acceptor density of the p + type contact layer 75 is about 1 × 10 20 cm −3 , and the film thickness is 0.8 μm. The main growth conditions are as follows.

【0069】 バッファ層: SiH4流量 3.0sccm C3H8流量 1.5sccm N2流量 (03-38)面のとき2x10-1sccm (0001)面のとき1sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 100Torr 成長時間 10分Buffer layer: SiH4 flow rate 3.0 sccm C3H8 flow rate 1.5 sccm N2 flow rate 2 × 10 -1 sccm for (03-38) face 1 sccm H2 flow rate for (0001) face 3.0 slm Substrate temperature 1750 ° C. Pressure 100 Torr Growth time 10 minutes

【0070】 ドリフト層: SiH4流量 15sccm C3H8流量 4.5sccm N2流量 (03-38)面のとき1x10-3sccm (0001)面のとき4x10-2sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 100Torr 成長時間 200分[0070] drift layer: SiH4 flow rate 15 sccm C3H8 flow rate 4.5 sccm N2 flow rate (03-38) when 1x10 -3 sccm (0001) plane when the plane 4x10 -2 sccm H2 flow 3.0slm substrate temperature 1750 ° C. The pressure 100Torr Growth time 200 Minute

【0071】 p型接合層: SiH4流量 3.0sccm C3H8流量 2.0sccm Al(CH3)3流量 (03-38)面のとき9x10-2sccm (0001)面のとき4x10-2sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 100Torr 成長時間 8分P-type bonding layer: SiH4 flow rate 3.0 sccm C3H8 flow rate 2.0 sccm Al (CH3) 3 flow rate (03-38) plane 9x10 -2 sccm (0001) plane 4x10 -2 sccm H2 flow 3.0slm Substrate temperature 1750 ℃ Pressure 100Torr Growth time 8min

【0072】 p+型コンタクト層:SiH4流量 2.0sccm C3H8流量 2.0sccm Al(CH3)3流量 (03-38)面のとき1.2sccm (0001)面のとき6x10-1sccm H2流量 3.0slm 基板温度 1750℃ 圧力 100Torr 成長時間 3分P + type contact layer: SiH4 flow rate 2.0 sccm C3H8 flow rate 2.0 sccm Al (CH3) 3 flow rate (03-38) 1.2 sccm (0001) face 6 × 10 -1 sccm H2 flow rate 3.0 slm Substrate temperature 1750 ° C. Pressure 100 Torr Growth time 3 minutes

【0073】この実験では、高い耐圧を得るために高純
度・厚膜成長層を短時間で成膜できるように、高温での
高速成長を行った。このようにして作製したSiCエピタ
キシャルウェーハを用いて、図13に示す構造のプレー
ナ型pnダイオード70を作製した。
In this experiment, high-speed, high-temperature growth was performed so that a high-purity, thick-film growth layer could be formed in a short time in order to obtain a high breakdown voltage. Using the SiC epitaxial wafer thus manufactured, a planar pn diode 70 having a structure shown in FIG. 13 was manufactured.

【0074】まず、ダイオードの素子分離を行うため
に、反応性イオンエッチング(RIE)によりメサ構造に加
工した。RIEのエッチングガスにはNF3とO2を用い、圧力
0.05Torr、高周波電力260Wの条件で深さ約8μmまでエ
ッチングした。このときのマスク材料として、CVDによ
って堆積したSiO2膜(厚さ10μm)を用いた。
First, in order to perform element isolation of the diode, it was processed into a mesa structure by reactive ion etching (RIE). NF 3 and O 2 are used for RIE etching gas
Etching was performed to a depth of about 8 μm under the conditions of 0.05 Torr and high frequency power of 260 W. At this time, an SiO 2 film (thickness: 10 μm) deposited by CVD was used as a mask material.

【0075】次に、エッチングにより形成したメサ底部
での電界集中を緩和させるために、メサ底部に幅300μ
m、深さ0.7μmのp型ガードリング76を設けた。ガー
ドリング76はAlイオン注入により形成した。Alイオン
注入のエネルギーは20~720keVの7段階でトータルドー
ズ量は1.2x1013cm-2である。ガードリング形成時には、
注入層がボックスプロファイルとなるよう設計した。イ
オン注入は全て室温で行い、イオン注入のマスクには、
Al(厚さ5μm)を用いた。注入イオン活性化のための熱
処理はアルゴンガス雰囲気中1500℃、30分の条件で行っ
た。アニールの後、1150℃、2時間のウェット酸化によ
り熱酸化膜を形成し、さらにCVDによって厚さ800nmのSi
O2膜77を堆積した。
Next, in order to reduce the electric field concentration at the bottom of the mesa formed by etching, a width of 300 μm is formed at the bottom of the mesa.
A p-type guard ring 76 having an m depth of 0.7 μm was provided. The guard ring 76 was formed by Al ion implantation. The energy of Al ion implantation is seven steps of 20 to 720 keV and the total dose is 1.2 × 10 13 cm −2 . When forming the guard ring,
The injection layer was designed to have a box profile. All ion implantations are performed at room temperature.
Al (thickness: 5 μm) was used. The heat treatment for activating the implanted ions was performed at 1500 ° C. for 30 minutes in an argon gas atmosphere. After annealing, a thermal oxide film is formed by wet oxidation at 1150 ° C for 2 hours, and then a 800 nm thick Si
An O 2 film 77 was deposited.

【0076】次に、裏面にNi(厚さ200nm)、表面側にNi/
Al(Ni: 200nm/Al: 2400nm)を蒸着し、1000℃、20分間の
熱処理を行ってそれぞれオーミック電極78,79を形
成した。オーミック電極79は、Ni層79aとAl層7
9bから構成されている。ダイオードの表面はポリイミ
ド80を塗布して保護した。pn接合のサイズは3mm
角(面積0.09cm2)である。なお、この実施例ではAlイ
オン注入によってガードリング76を形成したが、Bイ
オン注入を用いた場合でも同様の効果がある。
Next, Ni (thickness: 200 nm) was formed on the back surface, and Ni /
Al (Ni: 200 nm / Al: 2400 nm) was deposited, and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 20 minutes to form ohmic electrodes 78 and 79, respectively. The ohmic electrode 79 is composed of the Ni layer 79 a and the Al layer 7.
9b. The surface of the diode was protected by applying polyimide 80. pn junction size is 3mm
It is a corner (area 0.09 cm 2 ). Although the guard ring 76 is formed by Al ion implantation in this embodiment, the same effect can be obtained by using B ion implantation.

【0077】また、pn(pin)接合ダイオード70にお
いては、各層71〜75の接合面(図中水平方向に広が
る面)は、すべて{03-38}面となっている。
In the pn (pin) junction diode 70, the junction surfaces (the surfaces extending in the horizontal direction in the figure) of the respective layers 71 to 75 are all {03-38} surfaces.

【0078】図14に、作製したエピタキシャルpnダ
イオード(3mm角)の典型的な電流―電圧特性を示
す。まず順方向特性に着目すると、4H-SiC(03-38)、(00
01)面上に作製したダイオードはいずれも良好な特性が
得られており、オン抵抗は2〜3mΩ・cm2と非常に小さ
く、約2.8Vの立ち上がり電圧より高い領域では急激に電
流が増大する。30A(333A/cm2)という高い電流を3.78Vの
電圧降下で達成することができた。
FIG. 14 shows typical current-voltage characteristics of the manufactured epitaxial pn diode (3 mm square). First, focusing on forward characteristics, 4H-SiC (03-38), (00
01) Any diodes fabricated on the surface and excellent characteristics are obtained, the ON resistance is very small and 2~3mΩ · cm 2, the current rapidly increases at higher than the rising voltage of about 2.8V region . A high current of 30 A (333 A / cm 2 ) was achieved with a voltage drop of 3.78 V.

【0079】一方、逆方向特性では面方位による明確な
差が見られた。4H-SiC(0001)ダイオードの耐圧が5840V
に留まっているのに対し、4H-SiC(03-38)ダイオードで
は9820Vもの高耐圧を得ることができた。−5000V印加時
のリーク電流は、4H-SiC(0001)ダイオードで6x10-5A/cm
2、4H-SiC(03-38)ダイオードで3x10-8A/cm2となり、や
はり大きな差が見られた。また、絶縁破壊時のアバラン
シェ電流に着目すると、4H-SiC(03-38)ダイオードでは
絶縁破壊時に5A(55A/cm2)まで電流を増してもダイオー
ドの物理的破壊に至らない安定な特性が得られた。しか
し、4H-SiC(0001)ダイオードでは1A(11A/cm2)を超える
と物理的破壊によって整流特性が著しく悪化するダイオ
ードが大半を占めた。
On the other hand, in the reverse characteristics, a clear difference depending on the plane orientation was observed. Withstand voltage of 4H-SiC (0001) diode is 5840V
4H-SiC (03-38) diode, a high withstand voltage of 9820V was obtained. Leakage current when applying -5000 V is 6x10 -5 A / cm for 4H-SiC (0001) diode
2 , 4H-SiC (03-38) diode was 3 × 10 −8 A / cm 2 , again showing a large difference. Focusing on the avalanche current at the time of dielectric breakdown, the 4H-SiC (03-38) diode has a stable characteristic that does not lead to physical breakdown of the diode even if the current is increased to 5 A (55 A / cm 2 ) at the time of dielectric breakdown. Obtained. However, most of the 4H-SiC (0001) diodes have a rectification characteristic that is significantly deteriorated due to physical destruction when the current exceeds 1 A (11 A / cm 2 ).

【0080】図15に、耐圧の温度依存性を0℃〜30
0℃の間で評価した結果の一例を示す。4H-SiC(03-38)
ダイオードでは80%以上のダイオードが温度上昇と共
に耐圧が増大する正の温度係数を示した。この特性は、
ジュール熱による発熱が著しいパワーデバイスにおいて
極めて重要であり、この特性が確保できない限り信頼性
を保障できないと言っても過言ではない。したがって、
4H-SiC(03-38)面上では高い歩留まりで優れたダイオー
ドを作製できると言える。
FIG. 15 shows that the temperature dependence of the breakdown voltage is 0 ° C. to 30 ° C.
An example of the results of evaluation between 0 ° C is shown. 4H-SiC (03-38)
Among the diodes, 80% or more of the diodes exhibited a positive temperature coefficient in which the breakdown voltage increased with the temperature. This property is
It is extremely important in a power device that generates a great deal of heat due to Joule heat, and it is no exaggeration to say that reliability cannot be guaranteed unless this characteristic can be secured. Therefore,
On 4H-SiC (03-38) surface, it can be said that an excellent diode can be manufactured with high yield.

【0081】一方、4H-SiC(0001)ダイオードでは耐圧が
正の温度係数を示すものが全体の50%に達せず、半数
以上のダイオードでは温度が上昇すると耐圧が低下する
という特性を示した。この耐圧の温度依存性を決定する
本質的な要因はまだ明らかではないが、半導体固有の物
性が発現されればアバランシェ破壊である限り正の温度
係数を示すと考えられる。したがって、耐圧が負の温度
係数を示すのは、結晶中に存在する構造欠陥(転位な
ど)の影響と推測される。
On the other hand, the 4H-SiC (0001) diode exhibited a characteristic that the withstand voltage showed a positive temperature coefficient did not reach 50% of the entire diode, and more than half of the diodes showed a characteristic that the withstand voltage decreased as the temperature increased. Although the essential factors that determine the temperature dependence of the breakdown voltage are not yet clear, it is considered that a positive temperature coefficient is exhibited as long as avalanche breakdown occurs if physical properties inherent to the semiconductor are exhibited. Therefore, the reason why the breakdown voltage exhibits a negative temperature coefficient is presumed to be the influence of structural defects (such as dislocations) existing in the crystal.

【0082】以上のように、4H-SiC(03-38)面を用いる
ことによって、大きい面積でも高い耐圧と耐圧の正の温
度係数を有する優れたダイオードを作製することができ
るので、この面方位は大容量デバイスの作製に非常に有
望であると言える。この主な理由は、基板からのマイク
ロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結
晶が得られたからであると考えられる。
As described above, by using the 4H-SiC (03-38) plane, an excellent diode having a high withstand voltage and a positive temperature coefficient of withstand voltage can be manufactured even in a large area. Is very promising for fabricating large capacity devices. It is considered that the main reason for this is that penetration of micropipes and screw dislocations from the substrate was suppressed, and a high-quality SiC crystal was obtained.

【0083】以上、本発明者らによってなされた発明を
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各
実施形態に限定されるものではない。
As described above, the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイオードのリーク電流を低減することができ、安定し
た動作を確実に実現できるとともに、大面積化において
も歩留まりを高くすることができる。
As described above, according to the present invention,
The leakage current of the diode can be reduced, stable operation can be reliably realized, and the yield can be increased even in a large area.

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

【図1】第1実施形態のショットキーダイオードを示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a Schottky diode according to a first embodiment.

【図2】(03−38)面の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a (03-38) plane.

【図3】面方位を{03−38}とする種結晶上にSi
C単結晶を成長させた場合のマイクロパイプおよび積層
欠陥の状態を示す断面図である。
FIG. 3 shows that Si is placed on a seed crystal having a plane orientation of {03-38}.
It is sectional drawing which shows the state of the micropipe and stacking fault when growing C single crystal.

【図4】{03−38}面からオフ角α傾いた面を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a plane inclined at an off angle α from a {03-38} plane.

【図5】第1実施形態のショットキーダイオードの典型
的な電流−電圧特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing typical current-voltage characteristics of the Schottky diode of the first embodiment.

【図6】第1実施形態のショットキーダイオードの耐圧
の電極面積依存性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the electrode area dependence of the breakdown voltage of the Schottky diode of the first embodiment.

【図7】第2実施形態のショットキーダイオードを示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a Schottky diode according to a second embodiment.

【図8】第3実施形態のpn接合ダイオードを示す断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a pn junction diode according to a third embodiment.

【図9】第3実施形態のpn接合ダイオードの典型的な電
流−電圧特性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing typical current-voltage characteristics of a pn junction diode according to a third embodiment.

【図10】第3実施形態のpn接合ダイオードに順方向電
流18A(200A/cm2)を流し続けたときの順方向電圧降下を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a forward voltage drop when a forward current of 18 A (200 A / cm 2 ) is continuously supplied to the pn junction diode of the third embodiment.

【図11】第4実施形態のJBS(Junction Barrier Schot
tky)ダイオードを示す図である。
FIG. 11 shows a JBS (Junction Barrier Schot) according to a fourth embodiment.
tky) FIG.

【図12】第4実施形態のJBSダイオードの典型的な電
流―電圧特性を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing typical current-voltage characteristics of the JBS diode according to the fourth embodiment.

【図13】第5実施形態のpn(pin)ダイオードを示す断
面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a pn (pin) diode according to a fifth embodiment.

【図14】第5実施形態のpn(pin)ダイオードの典型的
な電流―電圧特性を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing typical current-voltage characteristics of a pn (pin) diode according to a fifth embodiment.

【図15】第5実施形態のダイオードの耐圧の温度依存
性を0℃〜300℃の間で評価した結果を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing the results of evaluating the temperature dependence of the breakdown voltage of the diode of the fifth embodiment between 0 ° C. and 300 ° C.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ショットキーダイオード、11…n+型基板、12
…n型バッファ層、13…n型ドリフト層、14…ガード
リング領域、15…ショットキー電極、18…オーミッ
ク電極、20…pn接合ダイオード、21…n+型基板、2
2a…n型バッファ層、22b…n型ドリフト層、23…
p型ガードリング、24…p型アノード、25…高濃度
層、30…種結晶、42…マイクロパイプ、44…積層
欠陥、50…JBSダイオード、70…pn(pin)接合ダイオ
ード。
10: Schottky diode, 11: n + type substrate, 12
... n-type buffer layer, 13 ... n-type drift layer, 14 ... guard ring region, 15 ... Schottky electrode, 18 ... ohmic electrode, 20 ... pn junction diode, 21 ... n + type substrate, 2
2a ... n-type buffer layer, 22b ... n-type drift layer, 23 ...
p-type guard ring, 24: p-type anode, 25: high concentration layer, 30: seed crystal, 42: micropipe, 44: stacking fault, 50: JBS diode, 70: pn (pin) junction diode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005979 三菱商事株式会社 東京都千代田区丸の内2丁目6番3号 (72)発明者 三柳 洋一 兵庫県芦屋市大東町8−1−404 (72)発明者 中山 浩二 大阪府吹田市古江台5−3 D−408 (72)発明者 塩見 弘 大阪府吹田市原町1−6−19 (72)発明者 木本 恒暢 京都府京都市伏見区桃山町松平筑前1−39 −605 (72)発明者 松波 弘之 京都府八幡市西山足立1−9 Fターム(参考) 4M104 AA03 BB05 BB14 CC01 CC03 DD26 DD34 DD79 FF13 FF35 GG02 GG03 HH20 5F045 AB06 AC01 AF02 AF13 BB12 BB16 DA53 DA61  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (71) Applicant 000005979 Mitsubishi Corporation 2-6-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Yoichi Miyanagi 8-1-1404 Daitocho, Ashiya-shi, Hyogo (72) Invention Koji Nakayama D-408 D-408 5-3 Furuedai, Suita-shi, Osaka (72) Inventor Hiroshi Shiomi 1-6-19, Haramachi, Suita-shi, Osaka (72) Inventor Tsunebuo Kimoto Matsuhira Chikuzen, Momoyama-cho, Fushimi-ku, Kyoto, Kyoto 1-39-605 (72) Inventor Hiroyuki Matsunami 1-9 Nishiyama Adachi, Yawata-shi, Kyoto F-term (reference) 4M104 AA03 BB05 BB14 CC01 CC03 DD26 DD34 DD79 FF13 FF35 GG02 GG03 HH20 5F045 AB06 AC01 AF02 AF13 BB12 BB16 DA53 DA61

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 4H型のSiC半導体にショットキー電
極が接合されてなるショットキーダイオードにおいて、 前記ショットキー電極と接する前記SiC半導体の面方
位が、{03−38}面、またはこの面から10°以内
のオフ角を有する面であることを特徴とするショットキ
ーダイオード。
1. A Schottky diode in which a Schottky electrode is joined to a 4H-type SiC semiconductor, wherein a plane orientation of the SiC semiconductor in contact with the Schottky electrode is {03-38} plane or 10 degrees from this plane. A Schottky diode having a surface having an off angle of less than or equal to °.
【請求項2】 4H型のSiC半導体にpn接合を形成
してなるpn接合ダイオードにおいて、 p層とn層との主たる接合面が、前記SiC半導体の
{03−38}面、またはこの面から10°以内のオフ
角を有する面に形成されていることを特徴とするpn接
合ダイオード。
2. A pn junction diode in which a pn junction is formed in a 4H-type SiC semiconductor, wherein a main junction surface between a p-layer and an n-layer is a {03-38} surface of the SiC semiconductor or from this surface. A pn junction diode formed on a surface having an off angle of 10 ° or less.
【請求項3】 4H型のSiC半導体にpin接合を形
成してなるpin接合ダイオードにおいて、 p層とi層との主たる接合面およびi層とn層の主たる
接合面が、前記SiC半導体の{03−38}面、また
はこの面から10°以内のオフ角を有する面に形成され
ていることを特徴とするpin接合ダイオード。
3. A pin junction diode in which a pin junction is formed in a 4H type SiC semiconductor, wherein a main junction surface between a p-layer and an i-layer and a main junction surface between an i-layer and an n-layer are formed of the SiC semiconductor. A pin junction diode formed on a 03-38 ° plane or a plane having an off angle of 10 ° or less from this plane.
【請求項4】 4H型のSiC半導体にショットキー電
極が接合されてなるショットキーダイオードの製造方法
において、 {03−38}面、またはこの面から10°以内のオフ
角を有する面を露出させたSiC単結晶からなる種結晶
上に、4H型SiC単結晶を成長させるステップと、 前記成長させた4H型SiC単結晶の前記{03−3
8}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有する
面に、ショットキー電極を形成するステップと、 を含むことを特徴とするショットキーダイオードの製造
方法。
4. A method of manufacturing a Schottky diode in which a Schottky electrode is joined to a 4H-type SiC semiconductor, wherein a {03-38} plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane is exposed. Growing a 4H-type SiC single crystal on the seed crystal made of the obtained SiC single crystal;
Forming a Schottky electrode on an 8 ° plane or a plane having an off angle of 10 ° or less from the plane, a method for manufacturing a Schottky diode.
【請求項5】 4H型のSiC半導体にpn接合を形成
してなるpn接合ダイオードの製造方法において、 {03−38}面、またはこの面から10°以内のオフ
角を有する面を露出させたSiC単結晶からなる種結晶
上に、4H型SiC単結晶を成長させるステップと、 前記成長させた前記4H型SiC単結晶の前記{03−
38}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有す
る面に、p層とn層の主たる接合面が位置するようにp
n接合を形成するステップと、 を含むことを特徴とするpn接合ダイオードの製造方
法。
5. A method of manufacturing a pn junction diode in which a pn junction is formed in a 4H type SiC semiconductor, wherein a {03-38} plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane is exposed. Growing a 4H-type SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal;
In order that the main bonding surface of the p-layer and the n-layer is located on the 38 ° plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane,
forming an n-junction. A method for manufacturing a pn-junction diode, comprising:
【請求項6】 4H型のSiC半導体にpin接合を形
成してなるpin接合ダイオードの製造方法において、 {03−38}面、またはこの面から10°以内のオフ
角を有する面を露出させたSiC単結晶からなる種結晶
上に、4H型SiC単結晶を成長させるステップと、 前記成長させた前記4H型SiC単結晶の前記{03−
38}面、またはこの面から10°以内のオフ角を有す
る面に、p層とi層との主たる接合面およびi層とn層
の主たる接合面が位置するようにpin接合を形成する
ステップと、 を含むことを特徴とするpin接合ダイオードの製造方
法。
6. A method of manufacturing a pin junction diode in which a pin junction is formed in a 4H type SiC semiconductor, wherein a {03-38} plane or a plane having an off angle within 10 ° from this plane is exposed. Growing a 4H-type SiC single crystal on a seed crystal made of a SiC single crystal;
Forming a pin junction such that the main junction between the p-layer and the i-layer and the main junction between the i-layer and the n-layer are located on the 38 ° plane or a plane having an off angle of 10 ° or less from this plane. A method for manufacturing a pin junction diode, comprising:
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