JP2010147399A - トレンチショットキバリアダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合でも、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能なトレンチショットキバリアダイオードを提供する。
【解決手段】ｎ^＋型のカソード領域１１２及びｎ⁻型のドリフト領域１１４を有する半導体基板１１０と、絶縁層１２４を介して導電性材料１２６が埋め込まれた構造を有する複数の第２主面側トレンチ領域１２２及び複数のｐ型の第１主面側トレンチ領域１２０を有するトレンチ領域１１６と、ドリフト領域１１４において隣接するトレンチ領域１１６間に挟まれた部分に位置するメサ領域１１８と、半導体基板１１０の第２主面上に形成され、メサ領域１１８との間でショットキ接合を形成するバリア金属層１２８とを備えるトレンチショットキバリアダイオード１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、トレンチショットキバリアダイオードに関する。

従来、いわゆるスーパージャンクション構造（以下、ＳＪ構造という。）を有するトレンチショットキバリアダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１９は、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００を説明するために示す図である。従来のトレンチショットキバリアダイオード９００は、図１９に示すように、第１主面側に位置するｎ^＋型のカソード領域９１２及び第２主面側に位置するｎ⁻型のドリフト領域９１４を有する半導体基板９１０と、ドリフト領域９１４の第２主面側に形成された複数のｐ型のトレンチ領域９１６と、ドリフト領域９１４において隣接するトレンチ領域９１６間に挟まれた部分に位置するメサ領域９１８と、半導体基板９１０の第２主面上に形成され、メサ領域９１８との間でショットキ接合Ｊｓを形成するとともにトレンチ領域９１６との間でオーミック接合Ｊｏを形成するバリア金属層９２８とを備える。

そして、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００においては、トレンチ領域９１６とメサ領域９１８との間で十分なキャリアバランスを取ることができるように、トレンチ領域９１６の幅Ｗｔと不純物濃度Ｎａとの積が、メサ領域９１８の幅Ｗｍと不純物濃度Ｎｄの積とほぼ同じになるように構成されている。なお、本明細書中、第１主面とは、半導体基板におけるカソード領域側の主面のことをいい、第２主面とは、半導体基板におけるドリフト領域側の主面のことをいう。

従来のトレンチショットキバリアダイオード９００によれば、いわゆるＳＪ構造を有するため、逆バイアス時にはメサ領域９１８の内部がピンチオフされるようになる結果、ドリフト領域９１４における電界が緩和され、逆方向リーク電流ＩＲを低減することが可能となる。また、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００によれば、トレンチ領域９１６とメサ領域９１８との間で十分なキャリアバランスを取ることができるように構成されているため、逆バイアス時にトレンチ領域９１６とメサ領域９１８とがすべて空乏化されるようになる。このため、ドリフト領域９１４の不純物濃度を高くしても十分な逆方向耐圧ＶＢＲが得られるようになるため、プレーナ型のショットキバリアダイオードと比較してドリフト領域９１４の抵抗を下げることができ、順方向降下電圧ＶＦを低減することが可能となる。その結果、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００は、プレーナ型のショットキバリアダイオードと比較して、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

特開２００１−２８４６０４号公報

しかしながら、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００においては、キャリアバランスがｎ過多（メサ領域９１８のキャリア量がトレンチ領域９１６のキャリア量よりも多くなった場合）になるとピンチオフされにくくなり逆方向リーク電流ＩＲが増加するため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係が悪化するという問題がある。なお、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００においては、キャリアバランスが崩れると逆方向耐圧ＶＢＲが急激に低下するため、製造ばらつきを考慮すると、キャリアバランスをｐ過多の条件で設計することは好ましくない。また、従来のトレンチショットキバリアダイオード９００においては、逆方向リーク電流ＩＲを低くするためにメサ領域９１８の幅Ｗｍを狭くしたりドリフト領域９１４の不純物濃度Ｎｄを低くしたりするとやはり順方向降下電圧ＶＦが高くなってしまい、結局、これらの方法では、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフ関係を改善することはできない。

そこで、本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合でも、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能なトレンチショットキバリアダイオードを提供することを目的とする。

本発明の発明者は、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合でも、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善すべく鋭意努力を重ねた結果、ＳＪ構造の根元の部分、すなわち、ＳＪ構造の第２主面側の部分をいわゆるＴＭＢＳ（Trench MOS Barrier Schottky）構造（ＴＭＢＳはビシェイ・インターテクノロジー社の登録商標）で置き換えれば、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなり、もって、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。

（１）本発明のトレンチショットキバリアダイオードは、第１主面側に位置する第１導電型のカソード領域及び第２主面側に位置し前記カソード領域が含有する第１導電型の不純物よりも低濃度の第１導電型の不純物を含有する第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板と、前記ドリフト領域の第２主面側に形成され、前記ドリフト領域との境界面に形成された絶縁層を介して導電性材料が埋め込まれた構造を有する複数の第２主面側トレンチ領域及び前記ドリフト領域における各第２主面側トレンチ領域の第１主面側に形成され、第１導電型とは反対の第２導電型の不純物を含有する複数の第２導電型の第１主面側トレンチ領域を有するトレンチ領域と、前記ドリフト領域において隣接する前記トレンチ領域間に挟まれた部分に位置するメサ領域と、前記半導体基板の第２主面上に形成され、前記メサ領域との間でショットキ接合を形成するバリア金属層とを備えることを特徴とする。

このため、本発明のトレンチショットキバリアダイオードによれば、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、後述する試験例からも明らかなように、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

（２）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側トレンチ領域の深さは、３μｍ以下であることが好ましい。

第２主面側トレンチ領域１２２の深さを深くすると、その分第１主面側トレンチ領域の深さ方向長さが短くなるため、逆方向耐圧ＶＢＲが低下する。その一方、逆方向耐圧ＶＢＲが低下しないようにするには、第１主面側トレンチ領域の深さ方向長さを長くしなければならないため、ドリフト領域の厚さが厚くなり、順方向降下電圧ＶＦが高くなる。
この観点からいえば、第２主面側トレンチ領域の深さは、本発明の効果が得られる範囲内においてできるだけ浅いことが好ましく、具体的には、３μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましい。

（３）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記ドリフト領域は、第１主面側に位置する第１主面側ドリフト領域と、第２主面側に位置する第２主面側ドリフト領域とからなり、前記第１主面側ドリフト領域と前記第２主面側ドリフト領域との境界面の深さ位置は、前記第２主面側トレンチ領域の底面と同じ深さ位置又は前記第２主面側トレンチ領域の底面の深さ位置よりも浅い位置にあることが好ましい。

このような構成とすることにより、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することができる。

（４）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側ドリフト領域の不純物濃度は、前記第１主面側ドリフト領域の不純物濃度よりも高いことが好ましい。

このような構成とすることにより、逆方向リーク電流ＩＲがそれほど増大しない範囲で、順方向降下電圧ＶＦを低減することができる。

（５）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側ドリフト領域の不純物濃度は、前記第１主面側ドリフト領域の不純物濃度よりも低いことが好ましい。

このような構成とすることにより、順方向降下電圧ＶＦがそれほど増大しない範囲で、逆方向リーク電流ＩＲを低減することができる。

（６）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ側壁部分がトレンチ底面部分よりも薄く形成されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、逆方向耐圧ＶＢＲを犠牲にすることなく、逆方向リーク電流ＩＲを低くすることが可能となる。

（７）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ側壁上部からトレンチ側壁下部に向けて徐々に厚くなるように形成されていることが好ましい。

このような構成とすることによっても、逆方向耐圧ＶＢＲを犠牲にすることなく、逆方向リーク電流ＩＲを低くすることが可能となる。

（８）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第１主面側トレンチ領域は、前記バリア電極層に対して電気的に接続されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、逆バイアス時には、メサ領域が速やかにピンチオフされることとなり、逆方向リーク電流ＩＲを十分に低くすることが可能となる。

（９）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記トレンチ領域は、平面的に見てストライプ形状を有するとともに、平面的に見ていずれかの領域において、前記第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域を有し、前記第１主面側トレンチ領域は、前記第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域において前記バリア電極層に対して電気的に接続されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、第１主面側トレンチ領域を前記バリア電極層に対して確実に電気的に接続することが可能となる。

（１０）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ底面部分において開口を有し、前記第１主面側トレンチ領域は、前記開口を介して前記導電性材料と電気的に接続されていることが好ましい。

このような構成とすることによっても、第１主面側トレンチ領域をバリア電極層に対して確実に電気的に接続することが可能となる。また、第１主面側トレンチ領域をバリア電極層に対して電気的に接続するために、あえて第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域を形成する必要がなくなるため、これによって本発明の効果が弱められることもなくなる。

（１１）本発明のトレンチショットキバリアダイオードにおいては、前記第１主面側トレンチ領域は、前記バリア電極層に対して電気的に浮いた状態にあることが好ましい。

このような構成とすることによっても、逆バイアス時にはメサ領域がピンチオフされるため、逆方向リーク電流ＩＲを十分に低くすることが可能となる。また、この場合、第１主面側トレンチ領域からドリフト領域への少数キャリアの注入が起こらなくなるため、高温や大電流時にも高速のスイッチング特性が確保されるという効果も得られる。

以下、本発明のトレンチショットキバリアダイオードについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１]
［実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の構成］
図１は、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００を説明するために示す図である。図１（ａ）はトレンチショットキバリアダイオード１００の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。

実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００は、図１に示すように、
第１主面側に位置するｎ^＋型カソード領域（第１導電型のカソード領域）１１２及び第２主面側に位置するｎ⁻型ドリフト領域（第１導電型のドリフト領域）１１４を有する半導体基板１１０と、ｎ⁻型ドリフト領域１１４の第２主面側に形成され、ｎ⁻型ドリフト領域１１４との境界面に形成された絶縁層１２４を介して導電性材料１２６が埋め込まれた構造を有する複数の第２主面側トレンチ領域１２２及びｎ⁻型ドリフト領域１１４における各第２主面側トレンチ領域１２２の第１主面側に形成された複数のｐ型の第１主面側トレンチ領域１２０を有するトレンチ領域１１６と、ｎ⁻型ドリフト領域１１４において隣接するトレンチ領域１１６間に挟まれた部分に位置するメサ領域１１８と、半導体基板１１０の第２主面上に形成され、メサ領域１１８との間でショットキ接合を形成し導電性材料１２６との間でオーミック接合を形成するバリア金属層１２８とを備える。なお、符号１３０は、バリア電極層１２８の第２主面側に位置するアノード電極層を示し、符号１３２は、ｎ^＋型カソード領域１１２の第１主面側に位置するカソード電極層を示す。

なお、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００においては、ｎ^＋型カソード領域１１２は、ｎ^＋型シリコン基板からなり、ｎ⁻型ドリフト領域１１４は、ｎ^＋型シリコン基板の第２主面側にエピタキシャル成長させたｎ⁻型シリコン層からなる。

ｎ^＋型カソード領域１１２の厚さは例えば４００μｍであり、ｎ⁻型ドリフト領域１１４の厚さは例えば１０μｍであり、第２主面側トレンチ１２２の深さは例えば１．５μｍであり、第１主面側トレンチ１２０の深さ方向に沿った長さは例えば６μｍである。絶縁層１２４の厚さは例えば０．１５μｍであり、トレンチ領域１１６の幅Ｗｔは例えば０．８μｍであり、メサ領域９１８の幅Ｗｍは１．６μｍである。トレンチ領域１１６は、平面的に見てストライプ形状を有する。

また、ｎ^＋型カソード領域１１２の不純物濃度は例えば２×１０^１９ｃｍ^−３であり、ｎ⁻型ドリフト領域１１２の不純物濃度Ｎｄは例えば１．５×１０^１６ｃｍ^−３であり、ｐ型の第１主面側トレンチ領域１２０の不純物濃度Ｎａは例えば３×１０^１６ｃｍ^−３である。

［実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の効果］
以上のように構成された実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００によれば、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、後述する試験例からも明らかなように、ｎ⁻型ドリフト領域１１４の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００によれば、第２主面側トレンチ領域１２２の深さが１．５μｍと比較的浅いものであるため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

［実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法］
図２〜図４は、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）、図３（ａ）〜図３（ｃ）及び図４（ａ）〜図４（ｃ）は各工程図である。

実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００は、以下の（ａ）半導体基板準備工程、（ｂ）溝形成工程、（ｃ）ｐ型シリコン埋め込み工程、（ｄ）第２溝形成工程、（ｅ）絶縁層形成工程、（ｆ）導電性材料埋め込み工程、（ｇ）導電性材料整形工程、（ｈ）絶縁層除去工程及び（ｉ）バリアメタル形成工程を行うことによって製造することができる。以下、各工程に沿って実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明する。

（ａ）半導体基板準備工程
ｎ^＋型カソード層１１２（厚さ：４００μｍ、不純物濃度：２×１０^１９ｃｍ^−３）の上面にｎ⁻型ドリフト層１１４（厚さ：１０μｍ、不純物濃度：１．５×１０^１６ｃｍ^−３）が形成されたシリコン基板１１０を準備する（図２（ａ）参照。）。

（ｂ）溝形成工程
その後、シリコン基板１１０の第２主面に熱酸化法により５００ｎｍの酸化珪素膜を形成し、フォトリソグラフィー法により当該酸化珪素膜に開口を形成して溝形成用マスクＭを形成する。その後、溝形成用マスクＭを介してシリコン基板１１０をガスでエッチングして、シリコン基板１１０の第２主面に所定の深さ（深さ：７．５μｍ）、かつ、所定の幅（幅：０．８μｍ）と間隔（間隔：１．６μｍ）を有する複数の溝Ｔ１を形成する（図２（ｂ）参照。）。

（ｃ）ｐ型シリコン埋め込み工程
その後、複数の溝Ｔ１の内部にエピタキシャル成長法によりｐ型シリコン１１９（不純物濃度：３×１０^１６ｃｍ^−３）を埋め込む。なお、このとき、シリコン基板１１０の第２主面にもｐ型シリコン１１９が形成されることとなる（図２（ｃ）参照。）。

（ｄ）第２溝形成工程
その後、シリコン基板１１０を第２主面からガスでエッチングして、シリコン基板１１０の第２主面における溝Ｔ１と同じ平面位置に所定の深さ（深さ：１．５μｍ）の第２溝Ｔ２を形成する（図３（ａ）参照。）。

（ｅ）絶縁層形成工程
その後、溝形成用マスクＭを除去し、その後、第２溝Ｔ２の内面（及びシリコン基板１１０の第２主面）を熱酸化法により酸化して、所定の厚さ（厚さ：０．１５μｍ）の絶縁層１２３を形成する（図３（ｂ）参照。）。

（ｆ）導電性材料埋め込み工程
その後、第２溝Ｔ２の内部に、導電性材料としての高濃度のｐ型不純物（例えばＢ（ボロン））を含有するｐ型ポリシリコン（不純物濃度：５×１０^１９ｃｍ^−３）をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により埋め込む（図３（ｃ）参照。）。

（ｇ）導電性材料整形工程
その後、第２溝Ｔ２の表面より上方の導電性材料をエッチングにより除去して整形する（図４（ａ）参照。）。

（ｈ）絶縁層除去工程
その後、シリコン基板１１０の第２主面側の表面における絶縁層１２３をエッチングにより除去する。その結果、第２溝Ｔ２の内部におけるｎ⁻型ドリフト領域１１４と接する部分に位置する絶縁膜が絶縁層１２４となる（図４（ｂ）参照。）。

（ｉ）バリアメタル形成工程
その後、シリコン基板１１０の第２主面側の表面にバリアメタル１２８（例えばＭｏ（モリブデン））及びアノード電極層１３０（例えばＮｉ（ニッケル））を順次形成するとともに、シリコン基板１１０の第１主面側の表面にカソード電極層１３２（例えばＴｉ（チタン））を形成する（図４（ｃ）参照。）。

以上の工程を実施することにより、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００を製造することができる。

［実施形態２]
図５は、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００断面図である。

実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００は、基本的には実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、ｎ⁻型ドリフト領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なっている。すなわち、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００においては、ｎ⁻型ドリフト領域は、図５に示すように、第１主面側ドリフト領域２１４と第２主面側ドリフト領域２３４とからなる構造を有する。

なお、第１主面側ドリフト領域２１４の不純物濃度Ｎｄは例えば１．５×１０^１６ｃｍ^−３であり、第２主面側ドリフト領域２３４の不純物濃度Ｎｄは例えば３×１０^１６ｃｍ^−３である。また、第１主面側ドリフト領域２１４と第２主面側ドリフト領域２３４との境界面の深さ位置は、第２主面側トレンチ領域２２２の底面と同じ深さ位置にある。

このように、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００は、ドリフト領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの場合と同様に、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００によれば、第２主面側ドリフト領域の不純物濃度が第１主面側ドリフト領域の不純物濃度よりも高いため、逆方向リーク電流ＩＲがそれほど増大しない範囲で、順方向降下電圧ＶＦを低減することができる。

なお、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００は、これ以外の点では実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００は、以下の（ａ）半導体基板準備工程、（ｂ）溝形成工程、（ｃ）ｐ型シリコン埋め込み工程、（ｄ）ＣＭＰ工程、（ｅ）エピタキシャル成長工程、（ｆ）第２溝形成工程、（ｇ）絶縁層形成工程、（ｈ）導電性材料埋め込み工程、（ｉ）導電性材料整形工程、（ｊ）絶縁層除去工程及び（ｋ）バリアメタル形成工程を行うことによって製造することができる。以下、各工程に沿って実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明する。

図６〜図８は、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）、図７（ａ）〜図７（ｃ）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）は各工程図である。

（ａ）半導体基板準備工程
実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、ｎ^＋型カソード層２１２（厚さ：４００μｍ、不純物濃度：２×１０^１９ｃｍ^−３）の上面にｎ⁻型ドリフト層２１４（厚さ：１０μｍ、不純物濃度：１．５×１０^１６ｃｍ^−３）が形成されたシリコン基板２１０を準備する。

（ｂ）溝形成工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、シリコン基板２１０の第２主面に熱酸化法により５００ｎｍの酸化珪素膜を形成し、フォトリソグラフィー法により当該酸化珪素膜に開口を形成して溝形成用マスクＭを形成する。その後、溝形成用マスクＭを介してシリコン基板２１０をガスでエッチングして、シリコン基板２１０の第２主面に所定の深さ（深さ：７．５μｍ）、かつ、所定の幅（幅：０．８μｍ）と間隔（間隔：１．６μｍ）を有する複数の溝Ｔ１を形成する。

（ｃ）ｐ型シリコン埋め込み工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、複数の溝Ｔ１の内部にエピタキシャル成長法によりｐ型シリコン（不純物濃度：３×１０^１６ｃｍ^−３）を埋め込む。なお、このとき、シリコン基板２１０の第２主面にもｐ型シリコンが形成されることとなる。

（ｄ）ＣＭＰ工程
その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により、シリコン基板２１０を第２主面側から所定深さまで除去する（図６（ａ）参照。）。

（ｅ）エピタキシャル成長工程
その後、エピタキシャル成長法により、シリコン基板２１０の第２主面側にｎ⁻型シリコン層を形成し（不純物濃度：３×１０^１６ｃｍ^−３）、第２ドリフト層２３４とする（図６（ｂ）参照。）。これにより、シリコン基板２１０は、ｎ^＋型カソード層２１２の第２主面側に、ｎ⁻型第２主面側ドリフト層２１４及びｎ⁻型第１主面側ドリフト層２３４を有するものとなる。

（ｆ）第２溝形成工程
その後、第１溝Ｔ１を形成したときと同様の平面位置に同様の構成を有する溝形成用マスクＭを形成し、当該溝形成用マスクＭを介して第２主面側ドリフト層２３４をガスでエッチングして、第２主面側ドリフト層２３４の第２主面における溝Ｔ１と同じ平面位置に所定の深さ（深さ：１．５μｍ）の第２溝Ｔ２を形成する（図６（ｃ）参照。）。

（ｇ）絶縁層形成工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、溝形成用マスクＭを除去し、その後、第２溝Ｔ２の内面（及びシリコン基板２１０の第２主面）を熱酸化法により酸化して、所定の厚さ（厚さ：０．１５μｍ）の絶縁層２２３を形成する（図７（ａ）参照。）。

（ｈ）導電性材料埋め込み工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、第２溝Ｔ２の内部に、導電性材料としての高濃度のｐ型不純物（例えばＢ（ボロン））を含有するｐ型ポリシリコン（不純物濃度：５×１０^１９ｃｍ^−３）をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により埋め込む（図７（ｂ）参照。）。

（ｉ）導電性材料整形工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、第２溝Ｔ２の表面より上方の導電性材料をエッチングにより除去して整形する（図７（ｃ）参照。）。

（ｊ）絶縁層除去工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、第２主面側ドリフト層２３４の第２主面側の表面における絶縁層２２３をエッチングにより除去する。その結果、第２溝Ｔ２の内部におけるｎ⁻型ドリフト領域２１４と接する部分に位置する絶縁膜が絶縁層２２４となる（図８（ａ）参照。）。

（ｋ）バリアメタル形成工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、シリコン基板２１０の第２主面側の表面にバリアメタル２２８（例えばＭｏ（モリブデン））及びアノード電極層２３０（例えばＮｉ（ニッケル））を順次形成するとともに、シリコン基板２１０の第１主面側の表面にカソード電極層２３２（例えばＴｉ（チタン））を形成する（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照。）。

以上の工程を実施することにより、実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００を製造することができる。

［実施形態３]
図９は、実施形態３におけるトレンチショットキバリアダイオード３００を説明するために示す図である。図９（ａ）は実施形態３におけるトレンチショットキバリアダイオード３００の断面図であり、図９（ｂ）は実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の断面図である。

実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００は、基本的には実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、トレンチ領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００においては、トレンチ領域３１６は、平面的に見てストライプ形状を有するとともに、図９に示すように、平面的に見てストライプ両端部の領域において、第２主面側トレンチ領域３２２が形成されていない領域を有し、第１主面側トレンチ領域３２０は、第２主面側トレンチ領域３２２が形成されていない領域（符号Ｒ１で示す領域参照。）においてバリア電極層３２８に対して電気的に接続されている。

このように、実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００は、トレンチ領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの場合と同様に、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００によれば、第１主面側トレンチ領域３２０がバリア電極層３２８に対して電気的に接続されているため、逆バイアス時には、メサ領域が速やかにピンチオフされることとなり、逆方向リーク電流ＩＲを十分に低くすることが可能となる。

なお、実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００は、これ以外の点では実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態４]
図１０は、実施形態４におけるトレンチショットキバリアダイオード４００の断面図である。

実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００は、基本的には実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、トレンチ領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００においては、図１０に示すように、第２主面側トレンチ領域４２２の絶縁層４２４は、トレンチ底面部分において開口Ｒ２を有し、第１主面側トレンチ領域４２０は、開口Ｒ２を介して導電性材料４２６と電気的に接続されている。

このように、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００は、トレンチ領域の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの場合と同様に、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００によれば、第１主面側トレンチ領域４２０がバリア電極層４２８に対して電気的に接続されているため、逆バイアス時には、メサ領域が速やかにピンチオフされることとなり、逆方向リーク電流ＩＲを十分に低くすることが可能となる。

また、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００によれば、実施形態３に係るトレンチショットキバリアダイオード３００の場合とは異なり、第１主面側トレンチ領域をバリア電極層に対して電気的に接続するためにあえて第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域を形成するという必要がなくなるため、これによって本発明の効果が弱められることもなくなる。

なお、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００は、これ以外の点では実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００は、以下の（ａ）半導体基板準備工程、（ｂ）溝形成工程、（ｃ）ｐ型シリコン埋め込み工程、（ｄ）第２溝形成工程、（ｅ）絶縁層形成工程、（ｆ）導電性材料埋め込み工程、（ｇ）導電性材料整形工程、（ｈ）絶縁層除去工程及び（ｉ）バリアメタル形成工程を行うことによって製造することができる。以下、各工程に沿って実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明する。

図１１は、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は各工程図である。なお、（ａ）半導体基板準備工程〜（ｄ）第２溝形成工程及び（ｇ）導電性材料整形工程〜（ｉ）バリアメタル形成工程の各工程は実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様であるため、説明を省略する。

（ｅ）絶縁層形成工程
（ａ）半導体基板準備工程〜（ｄ）第２溝形成工程を順次行った後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、溝形成用マスクＭを除去し、その後、第２溝Ｔ２の内面（及びシリコン基板４１０の第２主面）を熱酸化法により酸化して、所定の厚さ（厚さ：０．１５μｍ）の絶縁層４２３を形成し（図１１（ａ）参照。）、その後、第２溝Ｔ２の底面において、絶縁層４２３に開口Ｒ２を形成する（図１１（ｂ）参照。）。

（ｆ）導電性材料埋め込み工程
その後、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法の場合と同様に、第２溝Ｔ２の内部に、導電性材料としての高濃度のｐ型不純物（例えばＢ（ボロン））を含有するｐ型ポリシリコン（不純物濃度：５×１０^１９ｃｍ^−３）をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により埋め込む（図７（ｂ）参照。）。その結果、第１主面側トレンチ領域４２０と第２主面側トレンチ領域４２２における導電性材料とは電気的に接続されることになる。

以上の工程の後、（ｇ）導電性材料整形工程〜（ｉ）バリアメタル形成工程を順次行うことにより、実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００を製造することができる。

［実施形態５]
図１２は、実施形態５におけるトレンチショットキバリアダイオード５００の断面図である。

実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００は、基本的には実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、絶縁層の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００においては、図１２に示すように、第２主面側トレンチ領域５２２の絶縁層５２４は、トレンチ側壁部分（０．１μｍ）がトレンチ底面部分（０．１５μｍ）よりも薄く形成されている。

このように、実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００は、絶縁層の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの場合と同様に、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００によれば、第２主面側トレンチ領域５２２の絶縁層５２４が、トレンチ側壁部分がトレンチ底面部分よりも薄く形成されているため、逆方向耐圧ＶＢＲを犠牲にすることなく、逆方向リーク電流ＩＲを低くすることが可能となる。

なお、実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００は、これ以外の点では実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態６]
図１３は、実施形態６におけるトレンチショットキバリアダイオード６００の断面図である。

実施形態６に係るトレンチショットキバリアダイオード６００は、基本的には実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、絶縁層の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード６００においては、図１３に示すように、第２主面側トレンチ領域６２２の絶縁層６２４は、トレンチ側壁上部（０．１μｍ）からトレンチ側壁下部（０．１５μｍ）に向けて徐々に厚くなるように形成されている。

このように、実施形態６に係るトレンチショットキバリアダイオード６００は、絶縁層の構造が実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの場合と同様に、ＳＪ構造の第２主面側の部分をＴＭＢＳ構造で置き換えた構造を有するため、ドリフト領域の表面における電界強度を緩和することができる。その結果、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合であっても、逆方向リーク電流ＩＲが増大することがなくなる。このため、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能となる。

また、実施形態６に係るトレンチショットキバリアダイオード６００によれば、第２主面側トレンチ領域６２２の絶縁層６２４が、トレンチ側壁上部からトレンチ側壁下部に向けて徐々に厚くなるように形成されているため、逆方向耐圧ＶＢＲを犠牲にすることなく、逆方向リーク電流ＩＲを低くすることが可能となる。

なお、実施形態６に係るショットキバリアダイオード６００は、これ以外の点では実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

［試験例]
本試験例は、本発明のトレンチショットキバリアダイオードが、製造ばらつきに起因してキャリアバンスがｎ過多となった場合でも、逆方向リーク電流ＩＲと順方向降下電圧ＶＦとの間にあるトレードオフの関係を改善することが可能なトレンチショットキバリアダイオードであることを明らかにするための試験例である。

１．試料
試料としては、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００及び比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａを用いた。
図１４は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００を説明するために示す図である。図１４（ａ）は試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００の断面図であり、図１４（ｂ）は比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａの断面図である。

試験例に係るトレンチショットキバリアダイオードは、図１４（ａ）に示すように、本発明のトレンチショットキバリアダイオードである。ｎ^＋型カソード領域７１２の厚さは４００μｍであり、ｎ⁻型の第１主面側ドリフト領域７１４の厚さは１０μｍであり、ｎ⁻型の第２主面側ドリフト領域７３４の厚さは１．５μｍであり、第２主面側トレンチ領域７２２の深さは１．５μｍであり、第１主面側トレンチ領域７２０の深さ方向に沿った長さは６μｍである。トレンチ領域７１６の幅Ｗｔは例えば０．８μｍであり、メサ領域９１８の幅Ｗｍは１．５μｍである。トレンチ領域７１６は、平面的に見てストライプ形状を有する。第１主面側トレンチ領域７２０は断面台形形状を有し、図中の角度θは８８．５°である。絶縁層７２４の厚さは、トレンチ側壁部分で０．１μｍ、トレンチ底面部分で０．１５μｍである。ｎ^＋型カソード領域７１２の不純物濃度は例えば２×１０^１９ｃｍ^−３であり、ｎ⁻型ドリフト領域７１４の不純物濃度Ｎｄは例えば１×１０^１６ｃｍ^−３であり、ｎ⁻型ドリフト領域７３４の不純物濃度Ｎｄは例えば２×１０^１６ｃｍ^−３であり、ｐ型の第１主面側トレンチ領域７２０の不純物濃度Ｎａは例えば１．９×１０^１６ｃｍ^−３である。

一方、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオードは、図１４（ｂ）に示すように、ＳＪ構造を有する従来のトレンチショットキバリアダイオードである。ｎ^＋型カソード領域７１２の厚さは４００μｍであり、ｎ⁻型ドリフト領域７１４の厚さは９．５μｍであり、トレンチ領域７２０ａの深さは５．５μｍである。トレンチ領域７２０ａの幅Ｗｔは０．８μｍであり、メサ領域７１８の幅Ｗｍは１．５μｍである。トレンチ領域７２０ａは、平面的に見てストライプ形状を有する。トレンチ領域７２０ａは断面台形形状を有し、図中の角度θは８８．５°である。ｎ^＋型カソード領域７１２の不純物濃度は例えば２×１０^１９ｃｍ^−３であり、ｎ⁻型ドリフト領域７１４の不純物濃度Ｎｄは例えば１．５×１０^１６ｃｍ^−３であり、トレンチ領域７２０ａの不純物濃度Ｎａは例えば３×１０^１６ｃｍ^−３である。

２．試験
試験は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００及び比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａのそれぞれについて、逆方向耐圧ＶＢＲ、逆方向リーク電流ＩＲ、順方向降下電圧ＶＦ、深さ方向の電界強度分布などの特性をシミュレーションにより求めることにより行った。試験結果を、図１５〜図１８に示す。

図１５は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における逆方向電圧ＶＲと逆方向リーク電流ＩＲとの関係を説明するために示す図である。図１５（ａ）は比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおける逆方向電圧ＶＲと逆方向リーク電流ＩＲとの関係を示す図であり、図１５（ｂ）は試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における逆方向電圧ＶＲと逆方向リーク電流ＩＲとの関係を示す図である。

図１６は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００のメサ領域中央位置における深さ方向の電界強度分布を説明するために示す図である。図１６（ａ）は比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおける深さ方向の電界強度分布を説明するために示す図であり、図１６（ｂ）は試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００のメサ領域中央位置における深さ方向の電界強度分布を説明するために示す図である。

図１７は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を説明するために示す図である。図１７（ａ）は比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおける順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を示す図であり、図１７（ｂ）は試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を示す図である。

図１８は、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を説明するために示す図である。

まず、逆方向リーク電流ＩＲに関して言えば、図１５に示すように、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、キャリアバンスがｎ過多となった場合における逆方向リーク電流ＩＲが低いことが分かった。例えば、逆方向電圧ＶＲが１００Ｖのときを見れば、逆方向リーク電流ＩＲが約１／３（３×１０^−３Ａ／ｃｍ^２ ｖｓ １×１０^−２Ａ／ｃｍ^２）となっている。なお、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、キャリアバンスがｐ過多となった場合及びキャリアバンスが取られている場合においても逆方向リーク電流ＩＲが若干低くなることも分かった。

これは、図１６からも分かるように、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、キャリアバンスがｎ過多となった場合におけるドリフト領域の表面における電界強度が弱いこと（２．０×１０^５Ｖ／ｃｍ ｖｓ ３．８×１０^５Ｖ／ｃｍ）に基づくものと考えられる。なお、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、キャリアバンスがｐ過多となった場合及びキャリアバンスが取られている場合においてもドリフト領域の表面における電界強度が若干弱くなることも分かった。

また、順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係に関して言えば、図１７及び図１８に示すように、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係が改善されていることが分かった。例えば、図１８を見れば、逆方向リーク電流ＩＲが約７０％に低減されていることが分かる（図中Ｌ１及びＬ４参照。）。なお、試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００においては、比較例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００ａにおいてよりも、キャリアバンスがｐ過多となった場合においても順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係が若干改善されていることも分かった。

以上、本発明のトレンチショットキバリアダイオードを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１)上記各実施形態においては、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。

（２)上記各実施形態においては、導電性材料として、ｐ型のポリシリコンを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。ｎ型のポリシリコンを用いてもよいし、アルミニウム、バリアメタルを用いてもよい。

（３）上記実施形態２においては、第１主面側ドリフト領域２１４と第２主面側ドリフト領域２３４との境界面の深さ位置が第２主面側トレンチ領域２２２の底面と同じ深さ位置であったが、本発明はこれに限定されるものではない。第１主面側ドリフト領域２１４と第２主面側ドリフト領域２３４との境界面の深さ位置は、第２主面側トレンチ領域２２２の底面の深さ位置よりも浅い位置にあってもよい。

実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオード１００を説明するために示す図である。 実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態１に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオード２００の断面図である。 実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態２に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態３におけるトレンチショットキバリアダイオード３００を説明するために示す図である。 実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオード４００の断面図である。 実施形態４に係るトレンチショットキバリアダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態５に係るトレンチショットキバリアダイオード５００の断面図である。 実施形態６に係るトレンチショットキバリアダイオード６００の断面図である。 試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００を説明するために示す図である。 試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における逆方向耐圧ＶＢＲと逆方向リーク電流ＩＲとの関係を説明するために示す図である。 試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における深さ方向の電界強度分布を説明するために示す図である。 試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を説明するために示す図である。 試験例に係るトレンチショットキバリアダイオード７００における順方向降下電圧ＶＦと逆方向リーク電流ＩＲとのトレードオフ関係を説明するために示す図である。 従来のトレンチショットキバリアダイオード９００を説明するために示す図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，７００ａ，９００…トレンチショットキバリアダイオード、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，９１０…半導体基板、１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，７１２，９１２…カソード領域、１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４，７１４，９１４…ドリフト領域、１１６，２１６，３１６，４１６，５１６，６１６，７１６，９１６…トレンチ領域、１１８，２１８，３１８，４１８，５１８，６１８，７１８，９１８…メサ領域、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０…第１主面側トレンチ領域、１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２，７２２…第２主面側トレンチ領域、１２４，２２４，３２４，４２４，５２４，６２４，７２４…絶縁層、１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６，７２６…導電性材料、１２８，２２８，３２８，４２８，５２８，６２８，７２８，９２８…バリア金属層、１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０…アノード電極層、１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２，７３２…カソード電極層、２３４，７３４…第２主面側ドリフト領域、Ｊｏ…オーミック接合、Ｊｓ…ショットキ接合

Claims (11)

1. 第１主面側に位置する第１導電型のカソード領域及び第２主面側に位置し前記カソード領域が含有する第１導電型の不純物よりも低濃度の第１導電型の不純物を含有する第１導電型のドリフト領域を有する半導体基板と、
   前記ドリフト領域の第２主面側に形成され、前記ドリフト領域との境界面に形成された絶縁層を介して導電性材料が埋め込まれた構造を有する複数の第２主面側トレンチ領域及び前記ドリフト領域における各第２主面側トレンチ領域の第１主面側に形成され、第１導電型とは反対の第２導電型の不純物を含有する複数の第２導電型の第１主面側トレンチ領域を有するトレンチ領域と、
   前記ドリフト領域において隣接する前記トレンチ領域間に挟まれた部分に位置するメサ領域と、
   前記半導体基板の第２主面上に形成され、前記メサ領域との間でショットキ接合を形成するバリア金属層とを備えることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
2. 請求項１に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第２主面側トレンチ領域の深さは、３μｍ以下であることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
3. 請求項１又は２に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記ドリフト領域は、第１主面側に位置する第１主面側ドリフト領域と、第２主面側に位置する第２主面側ドリフト領域とからなり、
   前記第１主面側ドリフト領域と前記第２主面側ドリフト領域との境界面の深さ位置は、前記第２主面側トレンチ領域の底面と同じ深さ位置又は前記第２主面側トレンチ領域の底面の深さ位置よりも浅い位置にあることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
4. 請求項３に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第２主面側ドリフト領域の不純物濃度は、前記第１主面側ドリフト領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
5. 請求項３に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第２主面側ドリフト領域の不純物濃度は、前記第１主面側ドリフト領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ側壁部分がトレンチ底面部分よりも薄く形成されていることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ側壁上部からトレンチ側壁下部に向けて徐々に厚くなるように形成されていることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記第１主面側トレンチ領域は、前記バリア電極層に対して電気的に接続されていることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
9. 請求項８に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
   前記トレンチ領域は、平面的に見てストライプ形状を有するとともに、平面的に見ていずれかの領域において、前記第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域を有し、
   前記第１主面側トレンチ領域は、前記第２主面側トレンチ領域が形成されていない領域において前記バリア電極層に対して電気的に接続されていることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
10. 請求項８に記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
    前記第２主面側トレンチ領域の前記絶縁層は、トレンチ底面部分において開口を有し、
    前記第１主面側トレンチ領域は、前記開口を介して前記導電性材料と電気的に接続されていることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。
11. 請求項１〜７のいずれかに記載のトレンチショットキバリアダイオードにおいて、
    前記第１主面側トレンチ領域は、前記バリア電極層に対して電気的に浮いた状態にあることを特徴とするトレンチショットキバリアダイオード。

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