JP2001274419A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Abstract
ーク電流が小さいショットキー電極を備えた半導体装置
を提供する。 【解決手段】 n型シリコンカーバイド基板上に、クロ
ムからなるショットキー電極を備える。またクロムの酸
化を防止する金属、具体的には、ニッケル、金、白金族
金属のいずれか含む金属を備える。
Description
イド基体上に、熱処理に対して安定なショットキー電極
を備えた半導体装置に関する。
ス、大電力デバイスあるいは耐放射線デバイスなど、厳
しい環境下で動作させようとする半導体装置の材料とし
て期待されている。従来、n型シリコンカーバイド基板
上にショットキー接続する金属として、チタン(T
i)、ニッケル(Ni)などが提案されている。このう
ちチタンは、ショットキー障壁の高さが低く、順方向立
ち上がり電圧(Vf)が小さいが、逆方向のリーク電流
が大きく、耐圧が低いため、大電力用デバイスのショッ
トキー電極に採用することはできない。またニッケル
は、障壁の高さが高く、逆方向のリーク電流は小さいも
のの、順方向の立ち上がり電圧が大きく、オン抵抗が増
大するため、大電力用デバイスのショットキー電極に採
用することはできない。
に300℃以上の熱が加わると、電極金属とシリコンカ
ーバイドが反応し、金属とシリコンの合金層(シリサイ
ド層)を形成するため、半導体デバイスの電気的特性が
変化してしまう。図14にシリコンカーバイド基板上に
ニッケル膜を被着した直後、図15に800℃、30秒
の熱処理後、図16に950℃、30秒の熱処理後の電
極金属とシリコンカーバイド基板界面の組成をオージェ
分析した結果を示す。図に示すように、熱処理が施され
ると、シリコン、炭素、ニッケルが相互に拡散している
ことがわかる。
界面の組成が変化し、ショットキー特性が変化してしま
う。具体的には、n値が被着直後に1.20であったも
のが、800℃の熱処理後に1.05に変化する。同様
に障壁の高さが1.38eVから1.65eVに変化し
てしまう。これに伴い、順方向立ち上がり電圧も、0.
7Vから0.8Vに変化してしまう。
ットキー電極は、大電力用デバイスに採用するのに好適
な、順方向立ち上がり電圧が小さく、逆方向のリーク電
流が小さいという特性を得ることができないという問題
点があった。また、熱処理によってショットキー特性が
変化し、高温動作用デバイスに適用することができない
という問題点があった。本発明は上記問題点を解消し、
大電力用デバイス、高温動作用デバイスに適用可能なシ
ョットキー電極を備えた半導体装置を提供することを目
的とする。
するため、請求項1に係る発明は、n型シリコンカーバ
イド基体上に、ショットキー接続する金属電極を備えた
半導体装置において、前記金属電極がクロムからなるこ
とを特徴とするものである。
導体装置において、前記クロムからなる前記金属電極表
面に、該クロムの酸化を防ぐ金属が積層されていること
を特徴とするものである。
導体装置において、前記クロムの酸化を防ぐ金属が、前
記n型シリコンカーバイド基板に接触するとき、該金属
はニッケル、金、白金族金属のいずれかを含むことを特
徴とするものである。
て、ショットキーバリアダイオードを例にとり、製造工
程に従い説明する。まず、窒素がドーピングされたn+
シリコンカーバイド基板1上に不純物濃度が5×1015
〜1×1018atom/cm3程度のn−シリコンカー
バイドエピタキシャル成長層からなるn−シリコンカー
バイド層2が形成された基板を用意する。熱酸化を行
い、表面に二酸化シリコンからなる絶縁膜3を形成す
る。裏面側のn+シリコンカーバイド基板1上の絶縁膜
3を除去し、ニッケルからなるオーミック電極4を形成
する(図1)。
ジスト5を塗布し、ショットキー電極形成領域を開口す
るようにパターニングする。絶縁膜3の一部を除去し、
露出したn−シリコンカーバイド層2上に、クロム膜6
を蒸着する(図2)。
て、n−シリコンカーバイド層2上にショットキー電極
7が形成され、ショットキーバリアダイオードが形成さ
れる。このように形成したオーミック電極4とショット
キー電極7との間に電位を印加し、ショットキー電極の
電位をオーミック電極より正側に印加したとき順方向特
性、極性を逆に印加されたとき逆方向特性が得られる。
このようにした得られた電圧−電流特性を図4に示す。
なお、ショットキー電極は、半径75μmの円形状とし
た。図に示すように、順方向立ち上がり電圧は0.05
V(IF=10 -10Aのとき)と小さく、逆方向のリー
ク電流も少ないことがわかる。
00℃、30秒間熱処理した後の特性を、図6に、95
0℃、30秒間熱処理した後の特性を示す。熱処理を行
っても、大きな変化はみられず、安定した特性であるこ
とがわかる。これらの電圧−電流特性から、n値、障壁
の高さを算出した結果をそれぞれ図7、図8に示す。比
較のため、ニッケルショットキー電極の特性を同時に示
す。図7に示すように、熱処理を行わなくても、n値が
1に近く、熱処理を行ってもほとんど変化していないこ
とがわかる。また、図8に示すように、ニッケル電極と
比較して、障壁の高さも低く、安定していることがわか
る。
電極は、順方向立ち上がり電流が小さく、逆方向のリー
ク電流も少なく、大電力用デバイスに適していることが
わかる。また、熱処理を行っても特性の変化が少なく、
高温動作用デバイスに適していることがわかる。
とシリコンカーバイド基板との界面のオージェ分析を行
った。熱処理を行なう前の分析結果を図9に、800
℃、30秒の熱処理を行った後の分析結果を図10に、
950℃の熱処理を行った後の分析結果を図11に示
す。図に示すように、シリコン、炭素、クロムが相互に
拡散することなく、組成が変化していないことがわか
る。なお、熱処理を行った結果、クロム電極表面に酸素
が確認されている。これは、クロム電極が酸化したため
と考えられる。
露出するクロム電極表面にニッケル、金、白金族金属
(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イ
リジウム、白金)など、別の金属を積層することも可能
である。クロムの酸化を防ぐため、図12に示すよう
に、クロムからなるショットキー電極7が露出しないよ
うに、白金族金属膜8で覆うように形成するのが望まし
い。なお、白金族金属膜8等は、クロムより順方向立ち
上がり電圧が十分大きいので、図12に示すように、シ
リコンカーバイド層表面に直接接触させても、ショット
キーバリアダイオードとして特性が損なわれることはな
い。
例を示す。ショットキー電極7の端部が白金族金属膜9
上に配置されるようにし、さらに表面を白金族金属膜8
で被覆する構造とする。このような構造にすると、白金
族金属等はクロムより障壁の高さが高いため、クロム電
極直下より深く空乏層が広がっており、電極端部での電
界が緩和され、逆方向耐圧が改善されるという効果があ
る。
とり説明を行ったが、本発明はこれに限定されることな
く、種々変更することができることはいうまでもない。
例えば、電界効果トランジスタのゲートとして、本発明
のクロム電極を採用することも可能である。
方向立ち上がり電圧が小さく、逆方向リーク電流の少な
い良好な特性のショットキー電極を形成することができ
た。このような特性のショットキー電極は、大電力用デ
バイスに適用するのに好適である。
性の変動が少なく、高温動作用デバイスに適用するのに
好適である。
オードの製造工程を説明する図である。
オードの製造工程を説明する図である。
オードの製造工程を説明する図である。
オードのクロム電極を形成した直後の電圧−電流特性を
示す図である。
オードの800℃の熱処理を行った後の電圧−電流特性
を示す図である。
オードの950℃の熱処理を行った後の電圧−電流特性
を示す図である。
る。
直後のオージェ分析結果を示す図である。
た後、800℃の熱処理を行った後のオージェ分析結果
を示す図である。
た後、950℃の熱処理を行った後のオージェ分析結果
を示す図である。
せたショットキーバリアダイオードを示す図である。
せた別のショットキーバリアダイオードを示す図であ
る。
した直後のオージェ分析結果を示す図である。
した後、800℃の熱処理を行った後のオージェ分析結
果を示す図である。
した後、950℃の熱処理を行った後のオージェ分析結
果を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 n型シリコンカーバイド基体上に、ショ
ットキー接続する金属電極を備えた半導体装置におい
て、前記金属電極がクロムからなることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、前
記クロムからなる前記金属電極表面に、該クロムの酸化
を防ぐ金属が積層されていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、前
記クロムの酸化を防ぐ金属が前記n型シリコンカーバイ
ド基板に接触するとき、該金属はニッケル、金、白金族
金属のいずれかを含むことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000085962A JP2001274419A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000085962A JP2001274419A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001274419A true JP2001274419A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18602204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000085962A Pending JP2001274419A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001274419A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7761597B2 (en) | 2001-12-07 | 2010-07-20 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000085962A patent/JP2001274419A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7761597B2 (en) | 2001-12-07 | 2010-07-20 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
US7788408B2 (en) | 2001-12-07 | 2010-08-31 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
US8131863B2 (en) | 2001-12-07 | 2012-03-06 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
US8601161B2 (en) | 2001-12-07 | 2013-12-03 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
US9088525B2 (en) | 2001-12-07 | 2015-07-21 | Hitachi, Ltd. | Address translator, message processing method and equipment |
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