JP2000299479A - ショットキーダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
ショットキーダイオードおよびその製造方法Info
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Abstract
させたショットキーダイオードを提供すること。 【解決手段】 シリコンカーバイド基板1の上に形成し
たエピタキシャル層2の上面に、ショットキー電極とし
て酸化ルテニウム4を形成した。シリコンカーバイド基
板1の裏面にはNi層のオーミック電極を形成した。
Description
ーバイド)を基板として使用したショットキーダイオー
ドおよびその製造方法に関するものである。
半導体の種類やその電極に求められる特性(半導体との
密着性、耐熱性、ワイヤボンディング容易性等のデバイ
スやプロセス上の要求)を十分に考慮する必要がある。
この金属材料は大別すると、(1)半導体構成元素の全て
と安定な化合物を形成するもの、(2)半導体構成元素の
一部とのみ化合物を形成するもの、(3)高融点金属、に
分類される。
砒素)等の化合物半導体と一様に固溶反応する。よく知
られている半導体装置として、電極材料にPt(プラチ
ナ)を使用したPt/GaAsがある。この半導体装置では、2
00℃以上の熱処理により多結晶のPtAs、PtGaが形成され
る。この場合の接合界面は、シャープ(界面が明確)で
耐熱性もよく、更に固相反応とともにGaAs表面の酸化物
や汚れが除去されるので、表面処理に特別の注意を払わ
なくても、n因子(ショットキーダイオードの特性を表
すもので、n値ともいう。)の良好なショットキー電極
が得られる。ただ、この金属材料とV族元素との化合物
は一般に比抵抗が大きいため、比抵抗の小さな金属で上
面を覆い回路全体の抵抗を低下させる必要がある。
し難い。例えば、III−Vの化合物半導体に対しては、
蒸気圧の高いV族としか化合物を形成しない金属が特に
反応し難く、耐熱性や信頼性に優れている。一例とし
て、GaAsのゲート電極として多く用いられるAlがある。
一方、III族とのみ反応する系では、V族元素の蒸気圧
が大きいため電極表面から飛散し易く、金属とIII族の
化合物生成エネルギーが小さくても、半導体との反応が
進行する。Au/GaAsの反応がそれである。
(モリブデン)等では化合物半導体との反応速度が小さ
いため、耐熱性が良好である。
基板が市販されるようになり、そのデバイスの研究が盛
に行われている。このSiCは、Si(シリコン)に比べて
3倍もの熱伝導率を持ち、約2倍もの飽和電子ドリフト
速度を持ち、さらに六方晶の6H−SiCでは禁制帯幅が
3.09 eVもの大きな値に達する。
倍程度も高く、動作可能な温度は500℃にも達し、しか
もその導電型をp型にもn型にも制御できることから、
高温動作デバイス、大電力デバイス、耐放射線デバイス
等のように厳しい環境下で動作させる素材として期待さ
れてきた。
ク電極が形成できるかについて、SiCは前記したように
広い禁制帯幅と高い化学的安定性を有するところから、
合金化には比較的高温が必要になるが、n型SiCへのオ
ーミック接合では、種々の金属が試されている。
のSiC基板にNi(ニッケル)電極を被着させた例では、1
0-5Ω・cm2台のコンタクト抵抗率が得られており、更に
高いドーピング濃度のSiC基板に対しては10-6Ω・cm2
台と、素子の用途によってはすでに実用化できる程度の
低い抵抗率が得られている(C.Aranodo,etc.,Ins.Phys.
Conf.Ser.142,P.577,1996)。
上に良好なショットキー電極が形成できるかについて
は、NiやTi(チタン)が試みられているものの、いずれ
もショットキー障壁が1.3eV、0.85 eVと大きく、同じ電
流を流すのに要する順方向電圧が高くなるという問題が
ある。
トキー半導体装置及びその製造方法を提供することであ
る。
の第1の発明のショットキーダイオードは、シリコンカ
ーバイド基板の活性層の面上にショットキー電極として
酸化ルテニウム膜を形成して構成した。
酸化ルテニウム膜の上面に金又はアルミニウムからなる
パッド電極を形成して構成した。
て、前記シリコンカーバイド基板の前記酸化ルテニウム
膜が形成された面と反対側の面にオーミック電極を形成
して構成した。
造方法は、シリコンカーバイド基板の活性層の面上に、
反応スパッタ法、蒸着法又はゾル・ゲル法により酸化ル
テニウム膜を形成する工程と、前記酸化ルテニウム膜を
エッチングして所定の形状の電極に形成する工程とを含
むよう構成した。
酸化ルテニウム膜を形成する工程よりも後に、前記酸化
ルテニウム膜の上に金又はアルミニウムのパッド電極を
形成する工程を設けた。
て、前記酸化ルテニウム膜を形成する工程よりも前に、
前記シリコンカーバイド基板の裏面にオーミック電極を
形成する工程を設けた。
ットキー半導体装置の製造工程を示す図である。本実施
形態では、まず図1の(a)にあるように、高濃度(例え
ば、5×1018cm−3)に不純物がドープされたn型のSi
C基板1の上面に、N(窒素)を不純物として3.5×1018
cm−3だけ添付したエピタキシャル層2を膜厚13μmだ
け予め成長させた基板を用意する。
裏面にNi層3を真空蒸着法により所定膜厚だけ堆積さ
せ、950℃の温度で2分間の熱処理を行う。これによ
り、Ni層3は、SiC基板1との界面が合金化されて、10
-5Ω・cm2台のコンタクト抵抗率のオーミック電極とし
て機能するようになる。
ニウム(RuO2)膜4Aを反応性スパッタ法により形成す
る。この反応性スパッタ法は、ルテニウムをターゲット
として、スパッタ用のAr(アルゴン)と酸化用のO
2(酸素)供給して行う。このときの条件は、その圧力
を例えば12 m Torrとし、ガス流量はAr/O2が15/45 scc
mになるような条件で成長を行い、これにより約200 nm
の酸化ルテニウム膜4Aを形成する。
ニウム膜4Aに対して塗布したレジスト5のパターニン
グを周知の写真蝕刻法により行い、このレジスト5をマ
スクとして、RIE(リアクティブ・イオン・エッチン
グ)により酸化ルテニウム膜4Aのエッチングを行っ
て、図1の(e)にあるように、酸化ルテニウム電極4と
しての形状に形成する。酸化ルテニウムはCF4ガスでエ
ッチング可能であり、圧力が0.04 Torr、CF4の流量が40
sccm、高周波電力が250 Wのとき、エッチングレートが
12 nm/minで加工される。
なるAu(金)又はAl(アルミニウム)の電極6を真空蒸
着法により形成する。この低抵抗のパッド電極6により
回路全体の抵抗も低下する。
イオードは、ショットキー障壁の高さが0.5 eVであり、
順方向のオン抵抗が4mΩ・cm2を実現できた。
気抵抗率が室温で4×10-5Ω・cmと白金の1×10-5Ω・
cmとほぼ同じであり、またこの酸化ルテニウムは800℃
まで分解せず安定である。
し酸素を供給して反応性スパッタ法により酸化ルテニウ
ム膜を生成する場合について説明したが、酸化ルテニウ
ムをターゲットにしてスパッタを行うこともできる。こ
の場合でも酸素を供給する反応性スパッタが好ましい。
また、酸化ルテニウム電極は、その酸化ルテニウムを蒸
発させて堆積させる真空蒸着法により形成することもで
るが、この場合も酸素を供給することが好ましい。さら
に、酸化ルテニウム電極は、ゾル・ゲル法(酸化ルテニ
ウムをゾルやゲル化してエピタキシャル膜2の上に塗布
しその後に乾燥・焼結させて電極とする方法)により形
成することもできる(S.Saito,etc.,Jpn.J.Appl.Phy.3
1,1991 p.135)。
ダイオードに同じ電流を流すのに要する順方向電圧をNi
やTiをショットキー電極に使用した場合に比べて大幅に
低減することができる利点がある。
の説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】シリコンカーバイド基板の活性層の面上に
ショットキー電極として酸化ルテニウム膜を形成してな
ることを特徴とするショットキーダイオード。 - 【請求項2】前記酸化ルテニウム膜の上面に金又はアル
ミニウムからなるパッド電極を形成してなることを特徴
とする請求項1に記載のショットキーダイオード。 - 【請求項3】前記シリコンカーバイド基板の前記酸化ル
テニウム膜が形成された面と反対側の面にオーミック電
極を形成してなることを特徴とする請求項1又は2に記
載のショットキーダイオード。 - 【請求項4】シリコンカーバイド基板の活性層の面上
に、反応スパッタ法、蒸着法又はゾル・ゲル法により酸
化ルテニウム膜を形成する工程と、 前記酸化ルテニウム膜をエッチングして所定の形状の電
極に形成する工程と、 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。 - 【請求項5】前記酸化ルテニウム膜を形成する工程より
も後に、前記酸化ルテニウム膜の上に金又はアルミニウ
ムのパッド電極を形成する工程を設けたことを特徴とす
る請求項4に記載のショットキーダイオードの製造方
法。 - 【請求項6】前記酸化ルテニウム膜を形成する工程より
も前に、前記シリコンカーバイド基板の裏面にオーミッ
ク電極を形成する工程を設けたことを特徴とする請求項
4又は5に記載のショットキーダイオードの製造方法。
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