JP2007220889A - ショットキー接合型半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(000−1)C面からの傾斜角が0°〜10°の範囲にあるn型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にTaを堆積した後、300℃〜1200℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成する。
【選択図】図3
Description
SiCエピタキシャル膜の表面にスパッタ、真空蒸着などにより堆積したショットキー電極と、SiC単結晶基板の裏面側に堆積したオーミック電極とから構成される。
理想的な場合ではn=1であるが、各種の要因によりこれ以外の電流が流れる実際の場合では、n因子の値は1よりも大きくなる。
なお、特許文献4,5には、(000−1)C面にショットキー電極を形成する技術が
開示されているが、特許文献4では、図1および段落[0022]〜[0035]に記述された具体的な実施形態においてショットキー電極としてAl電極を使用している。さらに、SBHおよびn因子の熱処理温度依存性については何ら言及されていない。
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが1.0eV〜1.3eVの範囲にあり、n因子が1.05以下であることを特徴としている。
一方、SiC単結晶基板2のSiCエピタキシャル膜3とは反対側の面(以下、「裏面」という。)における結晶面は(0001)Si面であり、その上には、Niからなるオーミック電極8が形成されている。
図示はしないが、アノードであるショットキー電極9は、アルミニウム等のワイヤを接続するか、金属配線をスパッタ等によって形成するか、あるいはハンダを用いてリードフレームに素子を固定する等の方法により外部と電気的に接続される。ショットキー電極9の上には、金属同士の密着強度や抵抗値等を考慮して、複数種類の金属膜が積層されていてもよい。
SiC単結晶基板2の結晶面としては、(000−1)C面からの傾斜角(オフ角)が0°〜10°の範囲にある面が使用される。具体的には、例えば、(000−1)C面から[01−10]方向、[11−20]方向、あるいは[01−10]方向と[11−20]方向との中間方向のオフ方位に傾斜させて切り出した基板を使用し、この結晶面からステップフロー成長技術によりSiCをエピタキシャル成長させる。
裏面側の酸化膜6をバッファードフッ酸により除去した後、図2(c)に示すように、この裏面に真空蒸着法により膜厚350nmのニッケル膜7を堆積させ、次いで、1050℃で90秒間の熱処理を施す。この熱処理によって、ニッケル膜7とSiC単結晶基板2は合金(ニッケルシリサイド)を形成し、図2(d)のオーミック電極8として機能する。
この熱処理によって、SiCエピタキシャル膜3とタンタル膜9との界面で合金化が進行し、界面に、例えば数nmの合金層が形成される。この合金層の存在は、高分解能透過型電子顕微鏡によってコントラスト像として確認することができる。合金層の組成は、TaCとTaSiとからなるアロイであると考えられる。
定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。その一例を以下に示す。
オーミック電極の材料は特に限定されず、その具体例としては、チタン、タングステン、クロム、モリブデンなどが挙げられる。
ショットキー電極の周縁部における電界集中を緩和する構造は、上記の実施形態におけるもの以外の構造であってもよい。
上記の実施形態ではショットキーバリヤダイオードについて例示したが、この他、本発明は、例えばMESFETなど、SiCエピタキシャル膜とショットキー接合を形成する各種のショットキー接合型半導体素子にも適用される。
2 SiC単結晶基板
3 SiCエピタキシャル膜
4 イオン注入層
5 酸化膜
6 酸化膜
7 ニッケル膜
8 オーミック電極
9 ショットキー電極(タンタル膜)
Claims (2)
- (000−1)C面からの傾斜角が0°〜10°の範囲にあるn型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にタンタルを堆積した後、300℃〜1200℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成することを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法。
- (000−1)C面からの傾斜角が0°〜10°の範囲にあるn型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面に、タンタルからなるショットキー電極が形成され、
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが1.0eV〜1.3eVの範囲にあり、n因子が1.05以下であることを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子。
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