DE212021000229U1 - Halbleiterbauteil - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauteil aufweisend:
ein Halbleitersubstrat mit einer Hauptoberfläche;
eine Halbleiterschicht, die auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht mit niedriger Konzentration von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats steht, und eine Schicht mit hoher Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die an einem Oberflächenschichtabschnitt einer Oberfläche ausgebildet ist, die sich auf einer der Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite befindet, und die eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Schicht mit niedriger Konzentration aufweist; und
eine Schottky-Elektrode, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist und die einen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen der Schicht mit hoher Konzentration und der Schottky-Elektrode bildet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil, das eine Schottky-Barriere-Diode aufweist.
  • Technischer Hintergrund
  • Bei einer Schottky-Barriere-Diode wird die Höhe der Barriere in der Regel durch Auswahl aus verschiedenen Barrieremetallen, die eine Schottky-Barriere bilden, eingestellt. Der Wert des Durchlassspannungsabfalls oder des Leckstroms in Sperrrichtung wird durch die Einstellung der Barrierenhöhe angepasst. Es gibt jedoch nur eine begrenzte Anzahl verschiedener Barrieremetalle, so dass es nicht einfach ist, eine Einstellung vorzunehmen, um eine gewünschte Barrierehöhe zu erreichen.
  • Bei einer Schottky-Barrierediode, die in der unten erwähnten Patentliteratur 1 offenbart wird, wird ein zweites Barrieremetall, das aus einem zweiten Barrieremetallfilm stammt, in eine Silizidschicht eingebracht, die durch eine Reaktion zwischen Silizium, das aus einem Substrat stammt, und einem ersten Barrieremetall, das aus einem dünnen Film eines ersten Barrieremetalls stammt, gebildet wird.
  • Liste der Zitierungen
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2003-257888
  • Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der Schottky-Barriere-Diode aus der Patentliteratur 1 ist es schwierig, die Wärmebehandlungstemperatur, bei der die Silizidschicht gebildet wird, so zu steuern, dass die Temperatur konstant gehalten wird, und die Schottky-Barriere-Diode unterliegt einer Einschränkung hinsichtlich des einstellbaren Bereichs der Barrierenhöhe.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Halbleiterbauteil bereitzustellen, bei dem die Barrierenhöhe reduziert wurde.
  • Lösung des Problems
  • Das Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf ein Halbleitersubstrat mit einer Hauptoberfläche, eine Halbleiterschicht, die auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht mit niedriger Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats steht, und eine Schicht mit hoher Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die an einem Oberflächenschichtabschnitt einer Oberfläche ausgebildet ist, die sich auf einer der Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite befindet, und die eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Schicht mit niedriger Konzentration aufweist, und eine Schottky-Elektrode, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist und die einen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen der Schicht mit hoher Konzentration und der Schottky-Elektrode bildet.
  • Bei dieser Ausgestaltung wird der Abschnitt des Schottky-Übergangs zwischen der Schicht mit hoher Konzentration, deren Verunreinigungskonzentration höher ist als die der Schicht mit niedriger Konzentration, und der Schottky-Elektrode in der Halbleiterschicht gebildet. Daher ist es möglich, die Sperrschichthöhe kleiner zu machen als den Abschnitt des Schottky-Übergangs, der zwischen der Schicht mit niedriger Konzentration und der Schottky-Elektrode gebildet wird.
  • Die vorgenannten oder noch weitere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.
    • [2] 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie II-II.
    • [3] 3 ist eine vergrößerte Ansicht des in 2 dargestellten Bereichs III.
    • [4] 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer n-Typ-Verunreinigungskonzentration eines Teils einer epitaktischen Schicht, die einen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen einem Schottky-Metall und der epitaktischen Schicht bildet, und einer Schwellenwert-Spannung einer Schottky-Sperrschichtdiode zeigt.
    • [5] 5 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode.
    • [6A] 6A ist eine Querschnittsansicht eines ersten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode.
    • [6B] 6B ist eine vergrößerte Ansicht des in 6A dargestellten Bereichs VIB.
    • [7A] 7A ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt eines zweiten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode.
    • [7B] 7B ist eine Querschnittsansicht entlang der in 7A gezeigten Linie VIIB-VIIB.
    • [7C] 7C ist eine vergrößerte Ansicht des in 7B dargestellten Bereichs VIIC.
    • [8] 8 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
    • [9] 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 8 dargestellten Linie IX-IX.
    • [10] 10 ist eine vergrößerte Ansicht des in 9 dargestellten Bereichs X.
    • [11] 11 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
    • [12] 12 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
    • [13] 13 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
    • [14] 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 13 dargestellten Linie XIV-XIV.
    • [15] 15 ist eine vergrößerte Ansicht des in 14 dargestellten Bereichs XV.
    • [16A] 16A ist ein Schaltplan zur Beschreibung eines Spannungsabfalls um einen inneren Verunreinigungsbereich, der in der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform enthalten ist.
    • [16B] 16B ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung des Spannungsabfalls um den inneren Verunreinigungsbereich.
    • [17] 17 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
    • [18A] 18A ist eine schematische Ansicht, die beschreibt, wie ein Verunreinigungsbereich und ein Gitterdefektbereich bei dem Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform gebildet werden.
    • [18B] 18B ist eine schematische Ansicht, die beschreibt, wie der Verunreinigungsbereich und der Gitterdefektbereich gebildet werden.
    • [18C] 18C ist eine schematische Ansicht, in der beschrieben wird, wie der Verunreinigungsbereich und der Gitterdefektbereich gebildet werden.
    • [19] 19 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
    • [20] 20 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
    • [21] 21 ist eine Querschnittsansicht eines dritten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
    • [22A] 22A ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung, wie der Verunreinigungsbereich und der Gitterdefektbereich in einem Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode des dritten Modifikationsbeispiels der dritten bevorzugten Ausführungsform gebildet werden.
    • [22B] 22B ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung, wie der Verunreinigungsbereich und der Gitterdefektbereich in dem Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode des dritten Modifikationsbeispiels der dritten bevorzugten Ausführungsform gebildet werden.
    • [22C] 22C ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung, wie der Verunreinigungsbereich und der Gitterdefektbereich in dem Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode des dritten Modifikationsbeispiels der dritten bevorzugten Ausführungsform gebildet werden.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • <Erste bevorzugte Ausführungsform>
  • 1 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode 1, die als Halbleiterbauteil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform dient. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 dargestellten Linie II-II. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des in 2 dargestellten Bereichs III.
  • In 1 sind eine Feldisolierschicht 15, ein Schottky-Metall 16, eine Anodenelektrode 17 und eine Passivierungsschicht 20, die später beschrieben werden, nicht enthalten. Eine Ausgestaltung der Schottky-Sperrschichtdiode 1 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 verwendet 4H-SiC (einen Halbleiter mit breiter Bandlücke, dessen dielektrisches Durchbruchfeld etwa 2,8 MV/cm und dessen Bandlückenbreite etwa 3,26 eV beträgt) und hat in der Draufsicht beispielsweise die Form eines quadratischen Chips. Die Länge jeder Seite der chipförmigen Schottky-Sperrschichtdiode 1 beträgt 0,5 mm bis 20 mm. Mit anderen Worten, die Chipgröße der Schottky-Sperrschichtdiode 1 beträgt z. B. 0,5 mm/D bis 20 mm/⌷.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist ein Halbleitersubstrat 2 vom n-Typ (erster Leitfähigkeitstyp) auf, das aus SiC besteht. Mit anderen Worten, das Halbleitersubstrat 2 ist ein SiC-Substrat. Vorzugsweise beträgt der Off-Winkel des Halbleitersubstrats 2 4° oder weniger. Als Verunreinigungen vom n-Typ werden z. B. N (Stickstoff), P (Phosphor), As (Arsen) o. ä. verwendet.
  • Das Halbleitersubstrat 2 hat eine erste Hauptoberfläche 3 auf der einen Seite (siehe 2), eine zweite Hauptoberfläche 4 auf der anderen Seite (siehe 2) und Seitenflächen 5a, 5b, 5c und 5d, durch die die erste und zweite Hauptoberfläche 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die erste Hauptoberfläche 3 und die zweite Hauptoberfläche 4 haben jeweils eine viereckige Form (in dieser Ausführungsform eine quadratische Form) in einer Draufsicht von einer Normalenrichtung Z dieser Hauptoberflächen aus gesehen (im Folgenden einfach als „Draufsicht“ bezeichnet).
  • In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Seitenflächen 5a und 5c entlang einer ersten Richtung X und sind einander in einer zweiten Richtung Y zugewandt, die die erste Richtung X schneidet. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Seitenflächen 5b und 5d entlang der zweiten Richtung Y und sind einander in der ersten Richtung X zugewandt. Genauer gesagt, ist die zweite Richtung Y eine Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist zusätzlich eine Kathodenelektrode 6 auf, die als ohmsche Elektrode dient und so ausgebildet ist, dass sie die gesamte zweite Hauptoberfläche 4 des Halbleitersubstrats 2 abdeckt. Die Kathodenelektrode 6 besteht aus einem Metall, das in ohmschem Kontakt mit n-Typ-SiC steht. Als Metall, das in ohmschem Kontakt mit n-Typ-SiC steht, kann zum Beispiel Ti/Ni/Ag oder Ti/Ni/Au/Ag genannt werden.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist zusätzlich eine epitaktische Schicht 7 auf, die aus n-Typ-SiC besteht und auf der ersten Hauptoberfläche 3 des Halbleitersubstrats 2 ausgebildet ist. Die epitaktische Schicht 7 ist ein Beispiel für eine Halbleiterschicht.
  • Eine Dicke TS des Halbleitersubstrats 2 kann nicht weniger als 40 µm und nicht mehr als 150 µm betragen. Die Dicke TS kann nicht weniger als 40 µm und nicht mehr als 50 µm, nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 60 µm, nicht weniger als 60 µm und nicht mehr als 70 µm, nicht weniger als 70 µm und nicht mehr als 80 µm, nicht weniger als 80 µm und nicht mehr als 90 µm betragen, nicht weniger als 90 µm und nicht mehr als 100 µm, nicht weniger als 100 µm und nicht mehr als 110 µm, nicht weniger als 110 µm und nicht mehr als 120 µm, nicht weniger als 120 µm und nicht mehr als 130 µm, nicht weniger als 130 µm und nicht mehr als 140 µm, oder nicht weniger als 140 µm und nicht mehr als 150 µm betragen. Vorzugsweise beträgt die Dicke TS nicht weniger als 40 µm und nicht mehr als 130 µm.
  • Eine Dicke TE der epitaktischen Schicht 7 kann nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 50 µm betragen. Die Dicke TE kann nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 5 µm, nicht weniger als 5 µm und nicht mehr als 10 µm, nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 15 µm, nicht weniger als 15 µm und nicht mehr als 20 µm, nicht weniger als 20 µm und nicht mehr als 25 µm betragen, nicht weniger als 25 µm und nicht mehr als 30 µm, nicht weniger als 30 µm und nicht mehr als 35 µm, nicht weniger als 35 µm und nicht mehr als 40 µm, nicht weniger als 40 µm und nicht mehr als 45 µm, oder nicht weniger als 45 µm und nicht mehr als 50 µm betragen. Vorzugsweise beträgt die Dicke TE nicht weniger als 5 µm und nicht mehr als 15 µm.
  • Die Epitaxieschicht 7 weist eine Schicht mit niedriger Konzentration 11 auf, die in Kontakt mit der ersten Hauptoberfläche 3 des Halbleitersubstrats 2 steht, und eine Schicht mit hoher Konzentration 10, die auf einem Abschnitt einer Oberflächenschicht von einer Oberfläche 7a, die sich auf der der ersten Hauptoberfläche 3 gegenüberliegenden Seite befindet, der Epitaxieschicht 7 ausgebildet ist. Die Schicht mit hoher Konzentration 10 ist ein Bereich, in den eine Verunreinigung vom n-Typ in die Epitaxieschicht 7 injiziert wurde. Die Schicht mit niedriger Konzentration 11 ist ein Bereich, in den eine Verunreinigung vom n-Typ nicht in die Epitaxieschicht 7 injiziert wurde. Daher werden die Schicht mit hoher Konzentration 10 und die Schicht mit niedriger Konzentration 11 durch Injektion einer Verunreinigung vom n-Typ gebildet.
  • Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 11 mit niedriger Konzentration ist niedriger als die n-Typ-Verunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 2. Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 10 mit hoher Konzentration ist höher als die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 11 mit niedriger Konzentration. Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 10 mit hoher Konzentration kann gleich der Verunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 2 sein. Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 2 kann nicht weniger als 1,0×1018 cm-3 und nicht mehr als 1,0×1021 cm betragen-3. Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 11 mit niedriger Konzentration kann nicht weniger als 1,0 × 1015 cm-3 und nicht mehr als 1,0 × 1018 cm-3 betragen. Vorzugsweise ist die n-Typ-Verunreinigungskonzentration der Schicht 11 mit niedriger Konzentration gleich oder größer als 1,0 x 1015 cm-3 und kleiner als 1,0 × 1017 cm-3. Die n-Typ-Verunreinigungskonzentration in der Schicht 10 mit hoher Konzentration beträgt beispielsweise nicht weniger als 1,0 × 1017 cm-3 und nicht mehr als 1,0 × 1020 cm-3.
  • Als n-Typ-Verunreinigung wird z. B. N (Stickstoff), P (Phosphor), As (Arsen) o. ä. verwendet. Die n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit hoher Konzentration 10 und die n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit niedriger Konzentration 11 können sich voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann Arsen als n-Typ-Verunreinigung des Halbleitersubstrats 2, Phosphor als n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit hoher Konzentration 10 und Stickstoff als n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit niedriger Konzentration 11 verwendet werden.
  • Eine Dicke T1 der Schicht mit hoher Konzentration 10 ist kleiner als die Dicke TE der Epitaxieschicht 7. Die Dicke T1 der Schicht mit hoher Konzentration 10 beträgt zum Beispiel nicht weniger als 0,1 µm und nicht mehr als 0,2 µm.
  • Auf der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 sind ein aktiver Bereich 8 und ein nicht-aktiver Bereich 9 angeordnet. Der aktive Bereich 8 befindet sich in einem zentralen Abschnitt der Epitaxieschicht 7 in einem inneren Bereich in einem Abstand von den Seitenflächen 5a bis 5d des Halbleitersubstrats 2 in der Draufsicht. Der aktive Bereich 8 hat eine viereckige Form mit vier Seiten, die in der Draufsicht parallel zu den Seitenflächen 5a bis 5d des Halbleitersubstrats 2 verlaufen.
  • Der nicht aktive Bereich 9 befindet sich zwischen den seitlichen Oberflächen 5a bis 5d des Halbleitersubstrats 2 und einer peripheren Kante des aktiven Bereichs 8. Der nicht-aktive Bereich 9 ist in einer endlosen Form (in dieser Ausführungsform eine viereckige Ringform) angeordnet, die den aktiven Bereich 8 in einer Draufsicht umgibt.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist zusätzlich einen Schutzbereich 30 von einem p+-Typ (zweiter Leitfähigkeitstyp) auf, der an dem Abschnitt der Oberflächenschicht der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 in dem nicht aktiven Bereich 9 ausgebildet ist. Der Schutzbereich 30 ist in einer endlosen Form (z. B. einer viereckigen Ringform, einer viereckigen Ringform, die abgeschrägt wurde, oder einer kreisförmigen Ringform) ausgebildet, die den aktiven Bereich 8 in einer Draufsicht umgibt. Der Schutzbereich 30 ist also als Schutzringbereich ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird der aktive Bereich 8 durch ein inneres Ende des Schutzbereichs 30 begrenzt.
  • Der Schutzbereich 30 weist einen ersten Schutzbereich 31 auf, der breit ist, und eine Vielzahl von (in einem in 1 gezeigten Beispiel zwei) zweiten Schutzbereichen 32, die den ersten Schutzbereich 31 umgeben und von denen jeder eine geringere Breite als der erste Schutzbereich 31 aufweist. Die zweiten Schutzbereiche 32 sind so angeordnet, dass sie gegenseitig gleiche Abstände von einem äußeren Ende des ersten Schutzbereichs 31 haben. Im Gegensatz zum Beispiel von 1 kann der Schutzbereich 30 aus einem einzigen Bereich mit einer endlosen Form gebildet werden (z. B. einer viereckigen Ringform, einer viereckigen Ringform, die abgeschrägt wurde, oder einer kreisförmigen Ringform).
  • Die Schicht mit hoher Konzentration 10 wird in dem aktiven Bereich 8 gebildet. Die Schicht mit hoher Konzentration 10 wird an dem Abschnitt der Oberflächenschicht der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 in der gesamten Fläche des aktiven Bereichs 8 in dem Beispiel von 2 gebildet. Daher steht die Schicht mit hoher Konzentration 10 in Kontakt mit der gesamten Fläche eines inneren Endabschnitts des ersten Schutzbereichs 31 in einer Draufsicht. Der innerste zweite Schutzbereich 32 ist dem ersten Schutzbereich 31 zugewandt, wobei die Schicht mit niedriger Konzentration 11 in der Draufsicht dazwischenliegt. Angrenzende zweite Schutzbereiche 32 sind einander zugewandt, wobei die Schicht mit niedriger Konzentration 11 in einer Draufsicht dazwischenliegt.
  • Ein unterer Abschnitt 10a der Schicht mit hoher Konzentration 10 ist näher an der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 positioniert als ein unterer Abschnitt 30a des Schutzbereichs 30 (genauer gesagt, ein unterer Abschnitt des ersten Schutzbereichs 31).
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist zusätzlich eine ringförmige Feldisolationsschicht 15 auf, die auf der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 ausgebildet ist. Der Feldisolierfilm 15 deckt einen Teil der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 im nicht aktiven Bereich 9 ab. Die feldisolierende Schicht 15 hat eine Öffnung 14, durch die ein Teil der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 freigelegt wird.
  • Die aktive Größe des aktiven Bereichs 8 beträgt beispielsweise nicht weniger als 0,1 mm2 und nicht mehr als 400 mm2. Die feldisolierende Schicht 15 kann eine einschichtige Struktur aufweisen, die beispielsweise aus einer SiO2(Siliziumoxid)-Schicht oder einer SiN(Siliziumnitrid)-Schicht besteht. Die Dicke der feldisolierenden Schicht 15 beträgt zum Beispiel mindestens 0,5 µm und höchstens 3 µm.
  • Die feldisolierende Schicht 15 weist eine innere Oberfläche 15a auf, die in Bezug auf die Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 geneigt ist, so dass sie zur Seite der Epitaxieschicht 7 im Verhältnis zum Fortschreiten zum Inneren der feldisolierenden Schicht 15 verläuft, eine äußere Oberfläche 15b, die in Bezug auf die Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 geneigt ist, so dass sie zur Seite der Epitaxieschicht 7 im Verhältnis zum Fortschreiten zur Außenseite feldisolierenden Schicht 15 verläuft, und eine erste Verbindungsoberfläche 15c und eine zweite Verbindungsoberfläche 15d, von denen jede die innere Oberfläche 15a und die äußere Oberfläche 15b miteinander verbindet und von denen sich jede parallel zu der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 erstreckt. Die erste Verbindungsfläche 15c steht in Kontakt mit der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7. Die zweite Verbindungsfläche 15d befindet sich auf der der Epitaxieschicht 7 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die erste Verbindungsfläche 15c.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist das Schottky-Metall 16 auf, das als Schottky-Elektrode dient, die der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 ausgebildet ist, sowie die Anodenelektrode 17, die auf dem Schottky-Metall 16 ausgebildet ist.
  • In der Nähe einer Kontaktfläche zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Epitaxieschicht 7 ist ein Schottky-Übergangsabschnitt SJ ausgebildet. Der Schottky-Übergangsabschnitt SJ weist einen ersten Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 auf, der zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit hoher Konzentration 10 ausgebildet ist.
  • Als Schottky-Metall 16 kann z. B. Ti, Ni, Al, Mo o. ä. verwendet werden. Das Schottky-Metall 16 weist einen ersten Abdeckabschnitt 18 auf, der die Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 im aktiven Bereich 8 abdeckt, und einen zweiten Abdeckabschnitt 19, der die feldisolierende Schicht 15 abdeckt. Der zweite Abdeckabschnitt 19 deckt die gesamte innere Oberfläche 15a der feldisolierenden Schicht 15 und einen Teil der zweiten Verbindungsfläche 15d ab. Der durch den zweiten Abdeckabschnitt 19 abgedeckte Teil der zweiten Oberfläche 15d ist in der Draufsicht kleiner als ein außerhalb des zweiten Abdeckabschnitts 19 liegender Teil der zweiten Oberfläche 15d.
  • Der erste Schutzbereich 31 steht in Kontakt mit dem Schottky-Metall 16 und mit der feldisolierenden Schicht 15, und die zweiten Schutzbereiche 32 stehen in Kontakt mit der feldisolierenden Schicht 15.
  • Die Anodenelektrode 17 kann mindestens eines der Elemente Ti, Ni, Al, Mo und leitfähiges Polysilizium aufweisen.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1 weist zusätzlich die Passivierungsschicht 20 auf, die auf der Anodenelektrode 17 ausgebildet ist. Die Passivierungsschicht 20 ist eine Isolierschicht. Die Passivierungsschicht 20 kann eine Einzelschichtstruktur aufweisen, die aus einer Siliziumoxidschicht oder einer Siliziumnitridschicht besteht, oder sie kann eine laminierte Struktur aufweisen, die eine Siliziumoxidschicht und eine Siliziumnitridschicht aufweist. Wenn die Passivierungsschicht 20 eine laminierte Struktur aufweist, kann eine Siliziumoxidschicht auf einer Siliziumnitridschicht gebildet werden, oder die Siliziumnitridschicht kann auf der Siliziumoxidschicht gebildet werden. In dieser Ausführungsform hat die Passivierungsschicht 20 eine einschichtige Struktur, die aus einer Siliziumnitridschicht besteht.
  • Die Passivierungsschicht 20 ist in einem inneren Bereich in einem Abstand nach innen von den Seitenflächen 5a bis 5d des Halbleitersubstrats 2 in der Draufsicht ausgebildet. Die Passivierungsschicht 20 hat eine Sub-Pad-Öffnung 21, die so ausgebildet ist, dass ein Teil der Anodenelektrode 17 als Pad-Bereich freigelegt wird.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer n-Typ-Verunreinigungskonzentration eines Teils einer Epitaxieschicht 7, die einen Schottky-Übergangsabschnitt SJ zwischen einem Schottky-Metall 16 und der Epitaxieschicht 7 bildet, und einer Schwellwert-Spannung Vth einer Schottky-Sperrschichtdiode 1 zeigt.
  • Die ansteigende Spannung (Schwellwert-Spannung Vth) in Durchlassrichtung des Abschnitts mit Schottky-Übergangsabschnitt wird im Verhältnis zu einer Zunahme der Barrierenhöhe größer. Wie in 4 gezeigt, wird die Schwellwert-Spannung Vth im Verhältnis zu einem Anstieg der n-Typ-Verunreinigungskonzentration eines Teils der Epitaxieschicht 7, in dem der Schottky-Übergangsabschnitt SJ zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Epitaxieschicht 7 gebildet wird, kleiner. Wenn die n-Typ-Verunreinigungskonzentration 1,0×1017 cm-3 oder mehr beträgt, ist es möglich, die Schwellwert-Spannung Vth auf einen ausreichend kleinen Wert zu reduzieren, d.h., genauer gesagt, es ist möglich, die Schwellwert-Spannung Vth so einzustellen, dass sie 0,93 V oder weniger beträgt. Wie oben beschrieben, beträgt die n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit hoher Konzentration 10 beispielsweise nicht weniger als 1,0×1017 cm-3 und nicht mehr als 1,0×1020 cm-3, und daher ist es möglich, die Schwellwert-Spannung auf einen hinreichend kleinen Wert zu reduzieren.
  • Andererseits ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigung der Schicht mit niedriger Konzentration 11, wie oben beschrieben, zum Beispiel gleich oder größer als 1,0 × 1015 cm-3 und kleiner als 1,0 × 1017 cm-3. Daher ist in einer Ausgestaltung, in der das Schottky-Metall 16 und die Schicht mit niedriger Konzentration 11 einen Schottky-Übergangsabschnitt SJ bilden, der sich von dem der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform unterscheidet, die Schwellwert-Spannung Vth größer als 0,95 V.
  • Mit anderen Worten, in einer Ausgestaltung, in der ein Schottky-Übergangsabschnitt SJ zwischen der Schicht mit hoher Konzentration 10 und dem Schottky-Metall 16 wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgebildet ist, ist es möglich, die Barrierenhöhe kleiner zu machen als in einer Ausgestaltung, in der ein Schottky-Übergangsabschnitt SJ zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit niedriger Konzentration 11 ausgebildet ist.
  • Es ist möglich, die Barrierenhöhe frei einzustellen, indem der Grad der Injektion einer n-Typ-Verunreinigung in den Oberflächenschichtabschnitt der Epitaxieschicht 7 angepasst wird. Mit anderen Worten, der Freiheitsgrad der Konstruktion der Schottky-Sperrschichtdiode 1 wird verbessert. Wenn beispielsweise die Konzentration der n-Typ-Verunreinigung auf 1,0 × 1020 cm-3 eingestellt wird, kann die Schwellwert-Spannung Vth auf etwa 0,82 V eingestellt werden.
  • Eine Verarmungsschicht, die durch den Schutzbereich 30 gebildet wird, wenn eine Sperrspannung angelegt wird, breitet sich effektiv von einem Teil, der in Kontakt mit der Schicht mit niedriger Konzentration 11 steht, eines inneren Endabschnitts des Schutzbereichs 30 aus (im Beispiel von 2 ein innerer Endabschnitt des ersten Schutzbereichs 31). Daher breitet sich in einem Fall, in dem der innere Endabschnitt des Schutzbereichs 30 sowohl mit der Schicht mit niedriger Konzentration 11 als auch mit der Schicht mit hoher Konzentration 10 in Kontakt steht, die durch den Schutzbereich 30 gebildete Verarmungsschicht, wenn eine Sperrspannung angelegt wird, leichter aus als in einem Fall, in dem der innere Endabschnitt des Schutzbereichs 30 (im Beispiel von 2 der innere Endabschnitt des ersten Schutzbereichs 31) nur mit der Schicht mit hoher Konzentration 10 in Kontakt steht.
  • Wenn der untere Abschnitt 10a der Schicht mit hoher Konzentration 10, deren n-Typ-Verunreinigungskonzentration höher ist als die der Schicht mit niedriger Konzentration 11, so ausgebildet ist, dass er näher an der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 liegt als am unteren Abschnitt 30a des Schutzbereichs 30 (im Beispiel von 2 der untere Abschnitt des ersten Schutzbereichs 31), wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform, steht der innere Endabschnitt des Schutzbereichs 30 sowohl mit der Schicht mit niedriger Konzentration 11 als auch mit der Schicht mit hoher Konzentration 10 in Kontakt. Daher ist es möglich, die Verarmungsschicht in das Innere des Schutzbereichs 30 auszubreiten, wenn eine Sperrspannung angelegt wird. Auf diese Weise kann ein Abfall der Stoßspannungsfestigkeit, der durch die Bereitstellung der Schicht mit hoher Konzentration 10 verursacht wird, verhindert werden.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode 1 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels für das Verfahren zur Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode 1 aus 1.
  • Zunächst wird das Halbleitersubstrat 2 für die Herstellung der Schottky-Sperrschichtdiode 1 vorbereitet (Schritt S1). Anschließend wird die n-Typ Epitaxieschicht 7 von der ersten Hauptoberfläche 3 des Halbleitersubstrats 2 aufgewachsen (Schritt S2). Anschließend wird eine n-Typ-Verunreinigung in den Oberflächenschichtabschnitt der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 implantiert, z. B. durch eine Ionenimplantationsmaske. Als Ergebnis werden die Schicht mit hoher Konzentration 10 und die Schicht mit niedriger Konzentration 11 gebildet (Schritt S3). Als Nächstes wird der Schutzbereich 30 gebildet, z. B. durch Implantieren einer p-Typ-Verunreinigung durch eine Ionenimplantationsmaske (Schritt S4).
  • Danach wird die feldisolierende Schicht 15 auf der Epitaxieschicht 7 z. B. durch ein CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) gebildet (Schritt S5). Als Nächstes wird das Schottky-Metall 16 auf der feldisolierenden Schicht 15 gebildet, beispielsweise durch ein Sputter-Verfahren (Schritt S6). Als nächstes wird Aluminium oder ähnliches auf der Anodenelektrode 17 gebildet, z. B. durch das Sputterverfahren (Schritt S7). Als nächstes wird die Passivierungsschicht 20 auf der Anodenelektrode 17 gebildet, z. B. durch das CVD-Verfahren (Schritt S8). Danach wird schließlich die Kathodenelektrode 6 in der gesamten Fläche der zweiten Hauptoberfläche 4 des Halbleitersubstrats 2 gebildet, z. B. durch das Sputterverfahren (Schritt S9).
  • Als nächstes werden ein erstes Modifikationsbeispiel und ein zweites Modifikationsbeispiel der Schottky-Sperrschichtdiode 1 unter Bezugnahme auf 6A bis 7C beschrieben.
  • 6A ist eine Querschnittsansicht der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel. 6B ist eine vergrößerte Ansicht des in 6A dargestellten Bereichs VIB. 6A ist eine Querschnittsansicht desselben Teils wie in 2. In 6A und 6B ist das gleiche Bezugszeichen wie in 1 bis 5 für eine Komponente angegeben, die jeder in 1 bis 5 gezeigten Komponente entspricht, und eine Beschreibung der Komponente wird weggelassen.
  • Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel wird die Schicht mit hoher Konzentration 10 an dem Oberflächenschichtabschnitt der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 nicht nur im aktiven Bereich 8, sondern auch im nichtaktiven Bereich 9 gebildet. Die Schicht mit hoher Konzentration 10 wird von einer seitlichen Oberfläche der Epitaxieschicht 7 freigelegt.
  • Genauer gesagt weist die Schicht mit hoher Konzentration 10 einen ersten Bereich 41 auf, der im Inneren des inneren Endabschnitts des ersten Schutzbereichs 31 angeordnet ist, einen zweiten Bereich 42 zwischen dem ersten Schutzbereich 31 und dem innersten zweiten Schutzbereich 32, einen dritten Bereich 43 zwischen den angrenzenden zweiten Schutzbereichen 32 und einen vierten Bereich 44, der auf der Außenseite eines äußeren Endes des äußersten zweiten Schutzbereichs 32 angeordnet ist.
  • Der erste Bereich 41 steht in Kontakt mit der gesamten Fläche des inneren Endabschnitts des ersten Schutzbereichs 31 in einer Draufsicht. Der zweite Bereich 42 steht in Kontakt mit einem äußeren Endabschnitt des ersten Schutzbereichs 31 und mit einem inneren Endabschnitt des innersten zweiten Schutzbereichs 32. Der dritte Bereich 43 steht sowohl mit einem äußeren Endabschnitt des inneren zweiten Schutzbereichs 32 der aneinander angrenzenden zweiten Schutzbereiche 32 als auch mit dem inneren Endabschnitt des äußeren zweiten Schutzbereichs 32 der aneinander angrenzenden zweiten Schutzbereiche 32 in Kontakt. Der vierte Bereich 44 steht in Kontakt mit dem äußeren Endabschnitt des äußersten zweiten Schutzbereichs 32. Der vierte Bereich 44 liegt an der Seitenfläche der Epitaxieschicht 7 frei.
  • 7A ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel. 7B ist eine Querschnittsansicht entlang der in 7A gezeigten Linie VIIB-VIIB. 7C ist eine vergrößerte Ansicht des in 7B dargestellten Bereichs VIIC. 7B ist eine Querschnittsansicht desselben Teils wie in 2. In 7A und 7B ist das gleiche Bezugszeichen wie in 1 bis 6B für eine Komponente angegeben, die jeder in 1 bis 6B gezeigten Komponente entspricht, und eine Beschreibung der Komponente entfällt.
  • Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel ist die Schicht mit niedriger Konzentration 11 in einer Draufsicht zwischen der Schicht mit hoher Konzentration 10 und dem Schutzbereich 30 angeordnet. Die Schicht mit hoher Konzentration 10 ist in der Draufsicht von der Schicht mit niedriger Konzentration 11 umgeben. Die Schicht mit hoher Konzentration 10 ist in einer Draufsicht dem ersten Schutzbereich 31 zugewandt, dazwischen befindet sich die Schicht mit niedriger Konzentration 11.
  • Die Schicht mit niedriger Konzentration 11 steht in Kontakt mit dem Schottky-Metall 16 an einer Stelle zwischen dem ersten Schutzbereich 31 und der Schicht mit hoher Konzentration 10. Daher ist der Schottky-Übergangsabschnitt SJ nicht nur zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit hoher Konzentration 10, sondern auch zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit niedriger Konzentration 11 ausgebildet. Mit anderen Worten, der Schottky-Übergangsabschnitt SJ weist einen ersten Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 auf, der zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit hoher Konzentration 10 ausgebildet ist, und einen zweiten Schottky-Übergangsabschnitt SJ2, der zwischen dem Schottky-Metall 16 und der Schicht mit niedriger Konzentration 11 ausgebildet ist.
  • Es ist zu beachten, dass der erste Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 in der Draufsicht vorzugsweise größer ist als der zweite Schottky-Übergangsabschnitt SJ2. In diesem Fall ist es möglich, die Höhe der Barriere ausreichend zu verringern.
  • <Zweite bevorzugte Ausführungsform>
  • 8 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode 1P gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 8 dargestellten Linie IX-IX. 10 ist eine vergrößerte Ansicht des in 9 dargestellten Bereichs X.
  • In 8 bis 10 ist das gleiche Bezugszeichen wie in 1 bis 7 für eine Komponente angegeben, die jeder in 1 bis 7 dargestellten Komponente entspricht, und eine Beschreibung der Komponente entfällt (dasselbe gilt für die später erwähnten 11 und 12).
  • Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1P ist zusätzlich ein Verunreinigungsbereich 50 vom p+-Typ (zweiter Leitfähigkeitstyp) vorhanden, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 so ausgebildet ist, dass er in Kontakt mit dem Schottky-Metall 16 steht, und der einen pn-Übergangsbereich PJ zwischen der Epitaxieschicht 7 und dem Verunreinigungsbereich 50 bildet. Der pn-Übergangsabschnitt PJ ist in der Nähe einer Kontaktfläche zwischen dem Verunreinigungsbereich 50 und der Epitaxieschicht 7 ausgebildet. Die Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 50 vom Typ p beträgt beispielsweise nicht weniger als 10×1016 cm-3 und nicht mehr als 10×1021 cm-3.
  • Die Schicht mit hoher Konzentration 10 und der Verunreinigungsbereich 50 sind in der Draufsicht entlang der zweiten Richtung Y abwechselnd angeordnet.
  • Genauer gesagt, weist die Schicht mit hoher Konzentration 10 eine Vielzahl von linearen Bereichen 45 auf, die streifenförmig angeordnet sind. Der Verunreinigungsbereich 50 weist eine Vielzahl linearer Verunreinigungsbereiche 51 auf, die streifenförmig angeordnet sind.
  • Die linearen Bereiche 45 sind in gleichen Abständen in der zweiten Richtung Y angeordnet, und jeder der linearen Bereiche 45 erstreckt sich in der ersten Richtung X. Die linearen Bereiche 45 stehen in Kontakt mit dem inneren Endabschnitt des Schutzbereichs 30 (im Beispiel von 8 in Kontakt mit dem inneren Endabschnitt des ersten Schutzbereichs 31).
  • Die linearen Verunreinigungsbereiche 51 sind in gleichen Abständen in der zweiten Richtung Y angeordnet, und jeder der linearen Verunreinigungsbereiche 51 erstreckt sich in der ersten Richtung X. Die linearen Verunreinigungsbereiche 51 sind mit dem ersten Schutzbereich 31 integral ausgebildet. Genauer gesagt sind beide Endabschnitte des linearen Verunreinigungsbereichs 51 in der ersten Richtung X mit dem inneren Endabschnitt des ersten Schutzbereichs 31 verbunden, und eine Grenze zwischen dem linearen Verunreinigungsbereich 51 und dem ersten Schutzbereich 31 existiert nicht.
  • Ein unterer Abschnitt 50a des Verunreinigungsbereichs 50 (im Beispiel von 9 ein unterer Abschnitt des linearen Verunreinigungsbereichs 51) ist bündig mit dem unteren Abschnitt 30a des Schutzbereichs 30 und befindet sich auf der der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den unteren Abschnitt 10a (unterer Abschnitt des linearen Bereichs 45) der Schicht mit hoher Konzentration 10.
  • Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die gleiche Wirkung wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform erzielt. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Höhe der Barriere zu verringern.
  • Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind sowohl der Schottky-Übergangsabschnitt SJ als auch der pn-Übergangsabschnitt PJ in der Schottky-Sperrschichtdiode 1P angeordnet. Daher wird eine Verarmungsschicht um den pn-Übergangsabschnitt PJ gebildet, wenn eine Sperrspannung angelegt wird, wodurch ein Leckstrom, der von der Kathodenelektrode 6 zur Anodenelektrode 17 fließt, beschränkt wird. Daher ist es möglich, einen Leckstrom ausreichend zu begrenzen, selbst wenn die n-Typ-Verunreinigung in der Schicht mit hoher Konzentration 10 erhöht wird, um die Barrierenhöhe zu verringern.
  • Die Schottky-Sperrschichtdiode 1P kann nach demselben Herstellungsverfahren (siehe 5) hergestellt werden wie das Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass der Verunreinigungsbereich 50 gleichzeitig mit dem Schutzbereich 30 gebildet wird.
  • Als nächstes werden ein erstes Modifikationsbeispiel (siehe 11) und ein zweites Modifikationsbeispiel (siehe 12) der Schottky-Sperrschichtdiode 1P der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 11 gezeigt, kann der Verunreinigungsbereich 50 der Schottky-Sperrschichtdiode 1P in Form eines Gitters ausgebildet sein, um die Schicht mit hoher Konzentration 10 in der Draufsicht matrixförmig zu unterteilen. Genauer gesagt besteht die Schicht mit hoher Konzentration 10 aus einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Einheitsbereichen 46, die von dem Verunreinigungsbereich 50 umgeben sind. Der Verunreinigungsbereich 50 besteht aus einer Vielzahl von ersten Verunreinigungsbereichen 52, die sich in der ersten Richtung X erstrecken, und aus einer Vielzahl von zweiten Verunreinigungsbereichen 53, die sich in der zweiten Richtung Y erstrecken.
  • Wie in 12 dargestellt, kann der Verunreinigungsbereich 50 der Schottky-Sperrschichtdiode 1P eine Vielzahl von punktförmigen Verunreinigungsbereichen 54 aufweisen, die in einer Draufsicht im aktiven Bereich 8 versetzt angeordnet sind. In dem Beispiel von 12 hat der punktförmige Verunreinigungsbereich 54 in der Draufsicht eine kreisförmige Form. Der punktförmige Verunreinigungsbereich 54 kann in der Draufsicht eine polygonale Form haben.
  • <Dritte bevorzugte Ausführungsform>
  • 13 ist eine Draufsicht auf einen Hauptabschnitt einer Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform. 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 13 dargestellten Linie XIV-XIV. 15 ist eine vergrößerte Ansicht des in 14 dargestellten Bereichs XV.
  • In 13 bis 15 ist das gleiche Bezugszeichen wie in 1 bis 12 für eine Komponente angegeben, die jeder in 1 bis 12 dargestellten Komponente entspricht, und eine Beschreibung der Komponente entfällt (dasselbe gilt für die später erwähnten 16A bis 22C).
  • Ein Punkt, bei der sich die Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform von der Schottky-Sperrschichtdiode 1P gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet, ist vor allem, dass im Oberflächenschichtabschnitt der Epitaxieschicht 7 ein Gitterdefektbereich 60 ausgebildet ist, der eine größere Anzahl von Gitterdefekten aufweist als die Epitaxieschicht 7.
  • Der Gitterdefektbereich 60 ist ein Bereich, der durch Injektion von Edelgasatomen, wie Argon (Ar), in die Epitaxieschicht 7 gebildet wird. Daher wird der Gitterdefektbereich 60 auch als Edelgas enthaltender Bereich bezeichnet. Die Verunreinigungskonzentration des Gitterdefektbereichs 60 beträgt z. B. nicht weniger als 10×1019 cm-3 und nicht mehr als 10×1021 cm-3.
  • Der Gitterdefektbereich 60 steht in Kontakt mit dem Schottky-Metall 16. Edelgasatome werden in die Epitaxieschicht 7 injiziert, wodurch ein SiC-Kristallgitter, das die Epitaxieschicht 7 bildet, aufgebrochen wird und ein Gitterdefekt entsteht. Daher bildet der Gitterdefektbereich 60 keinen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen dem Schottky-Metall 16 und dem Gitterdefektbereich 60, obwohl er in Kontakt mit dem Schottky-Metall 16 steht, und der Gitterdefektbereich 60 behindert den Fluss eines elektrischen Stroms von dem Schottky-Metall 16 zur Epitaxieschicht 7. Mit anderen Worten, der Gitterdefektbereich 60 weist mehr Gitterdefekte auf als die Epitaxieschicht 7 und ist daher eine Schicht mit hohem Widerstand, die einen höheren Widerstand aufweist als die Epitaxieschicht 7.
  • Der Gitterdefektbereich 60 ist um einen der linearen Verunreinigungsbereiche 51 angeordnet.
  • Genauer gesagt weist der Verunreinigungsbereich 50 einen inneren Verunreinigungsbereich 55 auf, der innerhalb des Gitterdefektbereichs 60 angeordnet ist, so dass er in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich 60 steht, und einen äußeren Verunreinigungsbereich 56, der außerhalb des Gitterdefektbereichs 60 angeordnet ist. Der lineare Verunreinigungsbereich 51, innerhalb des Gitterdefektbereichs 60 der linearen Verunreinigungsbereiche 51 angeordnet ist, fungiert als der innere Verunreinigungsbereich 55, und der lineare Verunreinigungsbereich 51, der außerhalb des Gitterdefektbereichs 60 der linearen Verunreinigungsbereiche 51 angeordnet ist, fungiert als der äußere Verunreinigungsbereich 56. Der innere Verunreinigungsbereich 55 befindet sich zwischen den beiden Gitterdefektbereichen 60 in der zweiten Richtung Y.
  • Der äußere Verunreinigungsbereich 56 weist ein Paar äußerer Kontaktverunreinigungsbereiche 57 auf, die auf der dem inneren Verunreinigungsbereich 55 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, wobei sich der Gitterdefektbereich 60 zwischen den äußeren Kontaktverunreinigungsbereichen 57 befindet, um so in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich 60 zu stehen, und eine Vielzahl äußerer kontaktloser Verunreinigungsbereiche 58, die auf der dem inneren Verunreinigungsbereich 55 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, wobei sich der Gitterdefektbereich 60 zwischen den äußeren kontaktlosen Verunreinigungsbereichen 58 befindet, so dass er vom Gitterdefektbereich 60 entfernt ist.
  • Die Gitterdefektbereiche 60 stehen in der zweiten Richtung Y von beiden Seiten mit dem inneren Verunreinigungsbereich 55 in Kontakt. Im Beispiel von 13 stehen beide Endabschnitte des Gitterdefektbereichs 60 in der ersten Richtung X mit dem inneren Ende des ersten Schutzbereichs 31 in Kontakt. Im Gegensatz zum Beispiel von 13 können beide Endabschnitte des Gitterdefektbereichs 60 in der ersten Richtung X durch die Schicht mit niedriger Konzentration 11 hindurch dem ersten Schutzbereich 31 zugewandt sein, ohne mit dem inneren Ende des ersten Schutzbereichs 31 in Kontakt zu stehen.
  • Der Gitterdefektbereich 60 weist einen ersten Gitterdefektbereich 61 auf, der sich linear in der ersten Richtung X erstreckt und der mit dem inneren Verunreinigungsbereich 55 von einer Seite in der zweiten Richtung Y in Kontakt steht, und einen zweiten Gitterdefektbereich 62, der sich linear in der ersten Richtung X erstreckt und der mit dem inneren Verunreinigungsbereich 55 von der anderen Seite in der zweiten Richtung Y in Kontakt steht.
  • Der äußere Verunreinigungsbereich 57 ist auf einer Seite in der zweiten Richtung Y in der Draufsicht zwischen dem ersten Gitterdefektbereich 61 und dem linearen Bereich 45 der Schicht mit hoher Konzentration angeordnet. Der äußere Verunreinigungsbereich 57 auf der anderen Seite in der zweiten Richtung Y ist in Draufsicht zwischen dem zweiten Gitterdefektbereich 62 und dem linearen Bereich 45 der Schicht mit hoher Konzentration 10 angeordnet.
  • Der untere Abschnitt jedes der linearen Verunreinigungsbereiche 51 (der untere Abschnitt 50a des Verunreinigungsbereichs 50) steht in Kontakt mit der Epitaxieschicht 7. Der untere Abschnitt jedes der linearen Verunreinigungsbereiche 51 weist ein Paar gekrümmter Abschnitte in Richtung einer rückwärtigen Oberfläche der Epitaxieschicht 7 und einen flachen Abschnitt auf, der die gekrümmten Abschnitte miteinander verbindet.
  • Ein unterer Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 steht in Kontakt mit der Schicht mit niedriger Konzentration 11. Der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 weist ein Paar gekrümmter Abschnitte in Richtung der rückwärtigen Oberfläche der Epitaxieschicht 7 und einen flachen Abschnitt auf, der die gekrümmten Abschnitte miteinander verbindet. Der flache Abschnitt des unteren Abschnitts 60a des Gitterdefektbereichs 60 ist so ausgebildet, dass er mit dem flachen Abschnitt eines unteren Abschnitts 55a des inneren Verunreinigungsbereichs 55 und mit dem flachen Abschnitt eines unteren Abschnitts 57a des äußeren Verunreinigungsbereichs 57 bündig ist.
  • Gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform wird die gleiche Wirkung wie bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform erzielt.
  • Bei einer Ausgestaltung, bei der der Gitterdefektbereich 60 nicht wie bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1P gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform angeordnet ist, werden bei Anlegen eines Überdurchlassstroms Minoritätsträger aus dem pn-Übergang PJ in die Epitaxieschicht 7 implantiert. Dies senkt den Widerstand der Epitaxieschicht 7, so dass die Wärmeabgabe begrenzt und die Überspannungsfestigkeit erhöht werden kann. Wenn jedoch die Dicke TE der Epitaxieschicht 7 groß ist, wird der durch die Epitaxieschicht 7 verursachte Spannungsabfall groß und die an den pn-Übergangsabschnitt PJ angelegte Spannung klein.
  • Daher ist es möglich zu verhindern, dass ein elektrischer Strom I1 in den Gitterdefektbereich 60 fließt, und den elektrischen Strom I1 kleiner zu machen als einen elektrischen Strom 12, der in den Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 fließt, indem der Gitterdefektbereich 60 wie in der dritten bevorzugten Ausführungsform bereitgestellt wird. Daher wird ein Spannungsabfall V1, der durch einen ersten nahegelegenen Teil 70, der in der Nähe des Gitterdefektbereichs 60 positioniert ist, der Epitaxieschicht 7 verursacht wird, reduziert, wie in 16A gezeigt, und kleiner gemacht als ein zweiter nahegelegener Teil 71, der in der Nähe des Schottky-Übergangs SJ1 positioniert ist, der Epitaxieschicht 7.
  • Daher wird ein Spannungsabfall in einem Teil der Epitaxieschicht 7, der sich in der Nähe des inneren Verunreinigungsbereichs 55 befindet, auf die gleiche Weise reduziert wie der Spannungsabfall V1, der durch den ersten nahegelegenen Teil 70 verursacht wird. Daher ist es möglich, eine Potentialdifferenz VP, die an den zwischen dem inneren Verunreinigungsbereich 55 und der Epitaxieschicht 7 gebildeten pn-Übergangsabschnitt PJ1 angelegt wird, größer zu machen als eine Potentialdifferenz VS, die an den Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 angelegt wird. Daher ist es möglich, die Potentialdifferenz VP, die an dem zwischen dem inneren Verunreinigungsbereich 55 und der Epitaxieschicht 7 gebildeten pn-Übergangsabschnitt PJ1 anliegt, ausreichend zu sichern. Daher ist es möglich, die Fähigkeit, Überspannungen zu widerstehen, zu erhöhen.
  • Wenn ein Abstand L zwischen dem Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 größer ist als die Dicke TE der Epitaxieschicht 7, wie in 16B dargestellt, kann weiterhin verhindert werden, dass ein elektrischer Strom in den Teil der Epitaxieschicht 7 fließt, der sich zwischen dem inneren Verunreinigungsbereich 55 und dem Halbleitersubstrat 2 befindet.
  • Der Abstand L zwischen dem Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 entspricht der Summe einer Breite W1 des äußeren Verunreinigungsbereichs 57 und einer Breite W2 des ersten Gitterdefektbereichs 61 (Breite des zweiten Gitterdefektbereichs 62).
  • Ein Bereich innerhalb einer Position, die dadurch fixiert wird, dass er von einer Grenze 73 zwischen dem Schottky-Übergangsabschnitt SJ1 und dem pn-Übergangsabschnitt PJ2 in Richtung des inneren Verunreinigungsbereichs 55 um die gleiche Breite wie die Dicke TE der Epitaxieschicht 7 verschoben wird, wird als Innenbereich IR definiert, und ein Bereich außerhalb des Innenbereichs IR wird als Außenbereich OR definiert. Im Innenbereich IR wird ein in die Epitaxieschicht 7 fließender elektrischer Strom durch den Gitterdefektbereich 60 wirksam gebremst. Wenn der Abstand L zwischen dem Schottky-Übergangsabschnitt SJ und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 größer ist als die Dicke TE der Epitaxieschicht 7, wird der Innenbereich IR an der Epitaxieschicht 7 festgelegt. Mit anderen Worten: Wenn der Abstand L zwischen dem Schottky-Übergangsabschnitt SJ und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 größer ist als die Dicke TE der Epitaxieschicht 7, befindet sich der erste nahegelegene Teil 70 im Innenbereich IR.
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q beschrieben. 17 ist ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
  • Das Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q unterscheidet sich von dem Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, und der Verunreinigungsbereich 50 wird gleichzeitig mit dem Schutzbereich 30 gebildet (Schritt S4), und nachdem der Schutzbereich 30 gebildet ist, wird der Gitterdefektbereich 60 gebildet (Schritt S10). Danach wird die feldisolierende Schicht 15 gebildet (Schritt S5).
  • Im Folgenden wird genauer beschrieben, wie der Verunreinigungsbereich 50 und der Gitterdefektbereich 60 gebildet werden. 18A bis 18C sind schematische Ansichten, in denen jeweils beschrieben wird, wie der Verunreinigungsbereich 50 und der Gitterdefektbereich 60 gebildet werden.
  • Die Schicht mit hoher Konzentration 10 wird auf dem Oberflächenschichtabschnitt der Epitaxieschicht 7 gebildet, und dann wird eine Resistmaske 80 mit einem vorbestimmten Muster auf der Epitaxieschicht 7 gebildet, wie in 18A gezeigt. Der Verunreinigungsbereich 50 (die linearen Verunreinigungsbereiche 51) wird zusammen mit dem Schutzbereich 30 (siehe 14) durch Implantieren einer p-Typ-Verunreinigung in einen Teil, der nicht durch die Resistmaske 80 abgedeckt ist, des Oberflächenschichtabschnitts der Epitaxieschicht 7 gemäß einem Ionenimplantationsverfahren (Schritt S4) gebildet. Danach wird die Resistmaske 80 entfernt.
  • Nachdem die Resistmaske 80 entfernt wurde, wird auf der Epitaxieschicht 7 eine Resistmaske 81 mit einem Muster gebildet, durch das ein Bereich, in dem der Gitterdefektbereich 60 gebildet werden soll, freigelegt wird und durch das andere Bereiche abgedeckt werden, wie in 18B gezeigt.
  • Genauer gesagt, legt die Resistmaske 81 beide Seiten des linearen Verunreinigungsbereichs 51 frei, der als Basis für den inneren Verunreinigungsbereich 55 im Oberflächenschichtabschnitt der Epitaxieschicht 7 dient. Als nächstes wird der Gitterdefektbereich 60 an beiden Seiten des linearen Verunreinigungsbereichs 51, der als Basis für den inneren Verunreinigungsbereich 55 dient, durch Implantieren von Edelgasatomen in einen Teil, der nicht durch die Resistmaske 81 abgedeckt ist, des Oberflächenschichtabschnitts der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 gemäß dem in 18C gezeigten Ionenimplantationsverfahren (Schritt S10) gebildet. Auf diese Weise wird der innere Verunreinigungsbereich 55 gebildet.
  • Danach wird die Resistmaske 81 entfernt, und die feldisolierende Schicht 15 wird auf der Epitaxieschicht 7 gebildet (Schritt S5).
  • Als nächstes werden ein erstes Modifikationsbeispiel und ein zweites Modifikationsbeispiel der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q unter Bezugnahme auf 19 bis 22C beschrieben.
  • 19 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel. 19 ist eine Querschnittsansicht des gleichen Teils wie in 14. In 19 ist das gleiche Bezugszeichen wie in 1 bis 18C für eine Komponente angegeben, die jeder in 1 bis 18C gezeigten Komponente entspricht, und eine Beschreibung der Komponente entfällt. Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel ist der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 näher an der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 angeordnet als am unteren Abschnitt 50a des Verunreinigungsbereichs 50. Der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 steht in Kontakt mit der Schicht mit niedriger Konzentration 11. Die Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel kann nach demselben Herstellungsverfahren hergestellt werden wie das oben erwähnte Herstellungsverfahren (siehe 17 bis 18C).
  • 20 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel. 20 ist eine Querschnittsansicht des gleichen Teils wie in 14. In 20 ist eine Komponente, die jeder in 1 bis 19 gezeigten Komponente entspricht, mit dem gleichen Bezugszeichen wie in 1 bis 19 versehen, und eine Beschreibung der Komponente entfällt.
  • Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel ist der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 näher an der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 positioniert als an dem unteren Abschnitt 10a der Schicht mit hoher Konzentration 10, und der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 steht in Kontakt mit dem linearen Bereich 45 der Schicht mit hoher Konzentration 10. Die Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel kann nach demselben Verfahren hergestellt werden wie das oben erwähnte Herstellungsverfahren (siehe 17 bis 18C).
  • 21 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines dritten Modifikationsbeispiels der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.
  • Bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem dritten Modifikationsbeispiel ist der untere Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 näher an der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7 positioniert als an dem unteren Abschnitt 50a des Verunreinigungsbereichs 50, und der Verunreinigungsbereich 50 steht in Kontakt mit dem unteren Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60, wie in 21 gezeigt. Mit anderen Worten, der Verunreinigungsbereich 50 weist einen Unterseite-Verunreinigungsbereich 59 auf, der in Kontakt mit dem unteren Abschnitt 60a des Gitterdefektbereichs 60 steht. Ein unterer Abschnitt des Unterseite-Verunreinigungsbereichs 59 steht in Kontakt mit der Epitaxieschicht 7.
  • Der Unterseite-Verunreinigungsbereich 59 ist integral mit dem äußeren Verunreinigungsbereich 57 und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 ausgebildet. Genauer gesagt, ist der Unterseite-Verunreinigungsbereich 59 auf beiden Seiten des inneren Verunreinigungsbereichs 55 in der zweiten Richtung Y angeordnet. Der Unterseite-Verunreinigungsbereich 59 weist einen ersten Unterseite-Verunreinigungsbereich 59A auf, der sich zwischen dem äußeren Kontaktverunreinigungsbereich 57, der auf einer Seite des inneren Verunreinigungsbereichs 55 positioniert ist, und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 erstreckt und der in Kontakt mit einem unteren Abschnitt des ersten Gitterdefektbereichs 61 steht, und einen zweiten Unterseite-Verunreinigungsbereich 59B, der sich zwischen dem äußeren Kontaktverunreinigungsbereich 57, der auf der anderen Seite des inneren Verunreinigungsbereichs 55 positioniert ist, und dem inneren Verunreinigungsbereich 55 erstreckt und der in Kontakt mit einem unteren Abschnitt des zweiten Gitterdefektbereichs 62 steht.
  • Das Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem dritten Modifikationsbeispiel unterscheidet sich geringfügig von dem vorgenannten Verfahren (17 bis 18C). 22A bis 22C sind schematische Ansichten, in denen jeweils beschrieben wird, wie der Verunreinigungsbereich 50 und der Gitterdefektbereich 60 bei dem Herstellungsverfahren der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q gemäß dem dritten Modifikationsbeispiel gebildet werden.
  • Wie in 22A dargestellt, wird die Epitaxieschicht 7 auf der ersten Hauptoberfläche 3 des Halbleitersubstrats 2 gebildet, und anschließend wird eine Resistmaske 82 mit einem vorgegebenen Muster auf der Epitaxieschicht 7 gebildet. Der Schutzbereich 30 (siehe 14) und der Verunreinigungsbereich 50 (die linearen Verunreinigungsbereiche 51) werden durch Implantieren einer p-Typ-Verunreinigung in einen Teil des Oberflächenschichtabschnitts der Epitaxieschicht 7, der nicht durch die Resistmaske 82 abgedeckt ist, gemäß dem Ionenimplantationsverfahren (Schritt S4) gebildet. Genauer gesagt werden die äußeren kontaktlosen Verunreinigungsbereiche 58 und ein erster Basisverunreinigungsbereich 83, der als Basis für den inneren Verunreinigungsbereich 55 und für das Paar äußerer Kontaktverunreinigungsbereiche 57 dient, gebildet.
  • Danach wird die Resistmaske 82 entfernt. Nachdem die Resistmaske 82 entfernt wurde, wird auf der Epitaxieschicht 7 eine Resistmaske 84 mit einem Muster gebildet, durch das ein Bereich, in dem der Gitterdefektbereich 60 gebildet werden soll, freigelegt wird und durch das andere Bereiche abgedeckt werden, wie in 22B gezeigt. Genauer gesagt, deckt die Resistmaske 84 einen zentralen Abschnitt des ersten Verunreinigungsbereichs 83 und beide Endabschnitte des ersten Basisverunreinigungsbereichs 83 in der zweiten Richtung Y ab.
  • Als nächstes wird der Gitterdefektbereich 60 auf beiden Seiten eines Teils, der als Basis für den inneren Verunreinigungsbereich 55 dient, des ersten Basisverunreinigungsbereichs 83, durch Implantieren von Edelgasatomen in einen Teil des Oberflächenschichtabschnitts der Oberfläche 7a der Epitaxieschicht 7, der nicht durch die Resistmaske 84 abgedeckt ist, gemäß dem in 22C gezeigten Ionenimplantationsverfahren (Schritt S10) gebildet. So werden der innere Verunreinigungsbereich 55, der äußere Kontaktverunreinigungsbereich 57 und der Unterseite-Verunreinigungsbereich 59 gebildet.
  • Danach wird die Resistmaske 84 entfernt, und die feldisolierende Schicht 15 wird auf der Epitaxieschicht 7 gebildet (Schritt S5).
  • <Andere bevorzugte Ausführungsformen>
  • So kann beispielsweise jede der bevorzugten Ausführungsformen (erste bis dritte bevorzugte Ausführungsform) in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.
  • Genauer gesagt kann in der Schottky-Sperrschichtdiode 1P der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Schicht mit hoher Konzentration 10 nicht nur im aktiven Bereich 8, sondern auch im nichtaktiven Bereich 9 wie im ersten Modifikationsbeispiel der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgebildet sein. Außerdem kann in der Schottky-Sperrschichtdiode 1P die Schicht mit hoher Konzentration 10 dem ersten Schutzbereich 31 durch die Schicht mit niedriger Konzentration 11 zugewandt sein, wie im zweiten Modifikationsbeispiel der ersten bevorzugten Ausführungsform.
  • Ebenso kann in der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q der dritten bevorzugten Ausführungsform die Schicht mit hoher Konzentration 10 nicht nur im aktiven Bereich 8, sondern auch im nichtaktiven Bereich 9 gebildet werden, und die Schicht mit hoher Konzentration 10 kann durch die Schicht mit niedriger Konzentration 11 dem ersten Schutzbereich 31 zugewandt sein.
  • Zusätzlich kann bei der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q der dritten bevorzugten Ausführungsform der Verunreinigungsbereich 50 in einer Gitterform ausgebildet sein, um die Schicht mit hoher Konzentration 10 in einer Draufsicht wie im ersten Modifikationsbeispiel der zweiten bevorzugten Ausführungsform matrixförmig zu unterteilen. Zusätzlich kann der Verunreinigungsbereich 50 in der Schottky-Sperrschichtdiode 1Q der dritten bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von punktförmigen Verunreinigungsbereichen 54 aufweisen, die in einer Draufsicht wie im zweiten Modifikationsbeispiel der zweiten bevorzugten Ausführungsform gestaffelt angeordnet sind.
  • Bei den Schottky-Sperrschichtdioden 1, 1P und 1Q jeder der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsformen bestehen das Halbleitersubstrat 2 und die Epitaxieschicht 7 jeweils aus SiC vom n-Typ, die Schicht mit hoher Konzentration 10 ist ein Verunreinigungsbereich vom n-Typ und die Schicht mit hoher Konzentration 10 ist ein Verunreinigungsbereich vom p-Typ. Im Gegensatz zu den oben erwähnten bevorzugten Ausführungsformen können jedoch das Halbleitersubstrat 2 und die Epitaxieschicht 7 jeweils aus SiC vom p-Typ bestehen, die Schicht mit hoher Konzentration 10 kann ein Verunreinigungsbereich vom p-Typ sein, und der Verunreinigungsbereich 50 kann ein Verunreinigungsbereich vom n-Typ sein.
  • Im Folgenden werden Beispiele von Merkmalen aus der Beschreibung und den Zeichnungen gezeigt. Die nachfolgend erwähnten [A1] bis [A14] stellen ein Halbleiterbauteil bereit, bei dem die Barrierenhöhe verringert wurde.
  • [A1] Ein Halbleiterbauteil aufweisend ein Halbleitersubstrat mit einer Hauptoberfläche, eine Halbleiterschicht, die auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht mit niedriger Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats steht, und eine Schicht mit hoher Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die an einem Oberflächenschichtabschnitt einer Oberfläche ausgebildet ist, die sich auf einer der Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite befindet, und die eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Schicht mit niedriger Konzentration aufweist; und eine Schottky-Elektrode, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist und die einen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen der Schicht mit hoher Konzentration und der Schottky-Elektrode bildet.
  • Bei dieser Ausgestaltung wird der Abschnitt des Schottky-Übergangs zwischen der Schicht mit hoher Konzentration, deren Verunreinigungskonzentration höher ist als die der Schicht mit niedriger Konzentration, und der Schottky-Elektrode in der Halbleiterschicht gebildet. Daher ist es möglich, die Sperrschichthöhe kleiner zu machen als den Abschnitt des Schottky-Übergangs, der zwischen der Schicht mit niedriger Konzentration und der Schottky-Elektrode gebildet ist.
  • [A2] Das Halbleiterbauteil nach A1, wobei die Verunreinigungskonzentration der Schicht mit niedriger Konzentration gleich oder größer als 1,0×1012 cm-3 und kleiner als 1,0×1017 cm-3 ist, und die Verunreinigungskonzentration der Schicht mit hoher Konzentration nicht geringer als 1,0 × 1017 cm-3 und nicht größer als 1,0 × 1020 cm-3 ist.
  • [A3] Das Halbleiterbauteil nach A1 oder A2, ferner aufweisend einen ringförmigen Schutzbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einem aktiven Bereich ausgebildet ist, der von dem Schutzbereich umgeben ist.
  • [A4] Das Halbleiterbauteil nach A3, wobei ein unterer Abschnitt der Schicht mit hoher Konzentration näher an der Oberfläche der Halbleiterschicht positioniert ist als an dem unterer Abschnitt des Schutzbereichs.
  • [A5] Das Halbleiterbauteil nach A3 oder A4, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einer gesamten Fläche des aktiven Bereichs ausgebildet ist.
  • [A6] Das Halbleiterbauteil nach einem von A3 bis A5, wobei die Schicht mit hoher Konzentration dem Schutzbereich durch die Schicht mit niedriger Konzentration hindurch zugewandt ist.
  • [A7] Das Halbleiterbauteil nach einem von A3 bis A6, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einem nicht-aktiven Bereich, der den aktiven Bereich umgibt, ausgebildet ist, wobei der nicht-aktive Bereich an der Oberfläche der Halbleiterschicht liegt.
  • [A8] Das Halbleiterbauteil nach einem von A1 bis A7, ferner aufweisend einen Verunreinigungsbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht so ausgebildet ist, dass er in Kontakt mit der Schottky-Elektrode steht, und der einen pn-Übergangsbereich zwischen der Halbleiterschicht und dem Verunreinigungsbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp bildet.
  • [A9] Das Halbleiterbauteil nach A8, ferner aufweisend einen Gitterdefektbereich, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht so ausgebildet ist, dass er in Kontakt mit der Schottky-Elektrode steht, und der mehr Gitterdefekte aufweist als die Halbleiterschicht, wobei der Verunreinigungsbereich einen inneren Verunreinigungsbereich aufweist, der im Inneren des Gitterdefektbereichs angeordnet ist, so dass er in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich steht.
  • [A10] Das Halbleiterbauteil nach A9, wobei der Widerstand des Gitterdefektbereichs höher ist als der Widerstand der Halbleiterschicht.
  • [A11] Das Halbleiterbauteil nach A9 oder A10, wobei ein Abstand zwischen dem Abschnitt des Schottky-Übergangs und dem inneren Verunreinigungsbereich größer ist als die Dicke der Halbleiterschicht.
  • [A12] Das Halbleiterbauteil gemäß einem von A9 bis A11, wobei der Verunreinigungsbereich einen äußeren Verunreinigungsbereich aufweist, der auf einer dem inneren Verunreinigungsbereich gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei der Gitterdefektbereich zwischen dem äußeren Verunreinigungsbereich und dem inneren Verunreinigungsbereich liegt, so dass er in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich steht.
  • [A13] Das Halbleiterbauteil nach einem von A8 bis A12, wobei der Verunreinigungsbereich in Form eines Gitters ausgebildet ist, um die Schicht mit hoher Konzentration in Draufsicht matrixförmig zu unterteilen.
  • [A14] Das Halbleiterbauteil nach einem von A8 bis A13, wobei der Verunreinigungsbereich eine Vielzahl von punktierten Verunreinigungsbereichen aufweist, die in Draufsicht gestaffelt angeordnet sind.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, sind diese bevorzugten Ausführungsformen lediglich konkrete Beispiele, die zur Verdeutlichung des technischen Inhalts der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und die vorliegende Erfindung sollte nicht verstanden werden, dass man sich auf diese konkreten Beispiele beschränkt, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.
  • Diese Anwendung entspricht der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-160064 , die am 24. September 2020 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schottky-Sperrschichtdiode
    1P
    Schottky-Sperrschichtdiode
    1Q
    Schottky-Sperrschichtdiode
    2
    Halbleitersubstrat
    3
    erste Hauptoberfläche
    7
    Epitaxieschicht
    7a
    Oberfläche
    8
    aktiver Bereich
    9
    nicht aktiver Bereich
    10
    Schicht mit hoher Konzentration
    11
    Schicht mit niedriger Konzentration
    16
    Schottky-Metall
    30
    Schutzbereich
    30a
    unterer Teil
    40
    erste Verunreinigungsregion
    40a
    unterer Teil
    46
    Einheits-Verunreinigungsbereich
    50
    zweite Verunreinigungsregion
    54
    gepunktete Verunreinigungsregion
    55
    innere Verunreinigungsregion
    56
    äußere Verunreinigungsregion
    60
    Gitterdefektbereich
    L
    Abstand
    PJ
    pn-Übergangsbereich
    SJ
    Schottky-Übergangsbereich
    TE
    Dicke
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003257888 [0004]
    • JP 2020160064 [0134]

Claims (14)

  1. Halbleiterbauteil aufweisend: ein Halbleitersubstrat mit einer Hauptoberfläche; eine Halbleiterschicht, die auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine Schicht mit niedriger Konzentration von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats steht, und eine Schicht mit hoher Konzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, die an einem Oberflächenschichtabschnitt einer Oberfläche ausgebildet ist, die sich auf einer der Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite befindet, und die eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Schicht mit niedriger Konzentration aufweist; und eine Schottky-Elektrode, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist und die einen Schottky-Übergangsabschnitt zwischen der Schicht mit hoher Konzentration und der Schottky-Elektrode bildet.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Verunreinigungskonzentration der Schicht mit niedriger Konzentration gleich oder größer als 1,0×1012 cm-3 und kleiner als 1,0×1017 cm-3 ist, und die Verunreinigungskonzentration der Schicht mit hoher Konzentration nicht geringer als 1,0 × 1017 cm-3 und nicht größer als 1,0 × 1020 cm-3 ist.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner aufweisend einen ringförmigen Schutzbereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einem aktiven Bereich ausgebildet ist, der von dem Schutzbereich umgeben ist.
  4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei ein unterer Abschnitt der Schicht mit hoher Konzentration näher an der Oberfläche der Halbleiterschicht positioniert ist als an dem unteren Abschnitt des Schutzbereichs.
  5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einer gesamten Fläche des aktiven Bereichs ausgebildet ist.
  6. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Schicht mit hoher Konzentration dem Schutzbereich durch die Schicht mit niedriger Konzentration zugewandt ist.
  7. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Schicht mit hoher Konzentration in einem nicht-aktiven Bereich, der den aktiven Bereich umgibt, ausgebildet ist, wobei der nicht-aktive Bereich an der Oberfläche der Halbleiterschicht liegt.
  8. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend einen Verunreinigungsbereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht so ausgebildet ist, dass er in Kontakt mit der Schottky-Elektrode steht, und der einen pn-Übergangsbereich zwischen der Halbleiterschicht und dem Verunreinigungsbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp bildet.
  9. Halbleiterbauteil nach Anspruch 8, ferner aufweisend einen Gitterdefektbereich, der an dem Oberflächenschichtabschnitt der Halbleiterschicht so ausgebildet ist, dass er in Kontakt mit der Schottky-Elektrode steht, und der mehr Gitterdefekte aufweist als die Halbleiterschicht, wobei der Verunreinigungsbereich einen inneren Verunreinigungsbereich aufweist, der innerhalb des Gitterdefektbereichs angeordnet ist, so dass er in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich steht.
  10. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9, wobei der Widerstand des Gitterdefektbereichs höher ist als der Widerstand der Halbleiterschicht.
  11. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei ein Abstand zwischen dem Abschnitt des Schottky-Übergangs und dem inneren Verunreinigungsbereich größer ist als die Dicke der Halbleiterschicht.
  12. Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Verunreinigungsbereich einen äußeren Verunreinigungsbereich aufweist, der auf einer dem inneren Verunreinigungsbereich gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei der Gitterdefektbereich zwischen dem äußeren Verunreinigungsbereich und dem inneren Verunreinigungsbereich liegt, so dass er in Kontakt mit dem Gitterdefektbereich steht.
  13. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Verunreinigungsbereich in Form eines Gitters ausgebildet ist, um die Schicht mit hoher Konzentration in Draufsicht matrixförmig zu unterteilen.
  14. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Verunreinigungsbereich eine Vielzahl von punktierten Verunreinigungsbereichen aufweist, die in Draufsicht gestaffelt angeordnet sind.
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