JP2011233669A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保護膜と半導体層との界面を流れる漏れ電流の小さい半導体装置を提供する。
【解決手段】炭化珪素層７０は、基板８１上に設けられ、かつ六方晶の単結晶構造を有し、かつ空乏層ＤＬが形成される表面ＰＦを有する。保護膜２１は上記表面ＰＦを直接覆うように炭化珪素層７０上に設けられた、絶縁性のものである。保護膜２１によって直接覆われた表面ＰＦは、炭化珪素層７０の{０−３３−８}面に対して１０°以内のオフ角を有する部分を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は炭化珪素層を有する半導体装置に関するものである。

近年、半導体装置の製造に用いられる半導体基板として、六方晶の結晶構造を有する炭化珪素（ＳｉＣ）から作られた基板の採用が進められつつある。このような基板は、積層欠陥の生じにくい｛０００１｝面成長で得られたＳｉＣインゴットから切り出されることで製造されることが多い。このため｛０００１｝面に近い面方位を有するＳｉＣ基板が広く用いられている。

たとえば特開２００９−０８８２２３号公報（特許文献１）によれば、｛０００１｝面から８度傾斜した面方位を有するＳｉＣ基板を用いた、プレーナ構造を有するｐｎ接合ダイオードが開示されている。

特開２００９−０８８２２３号公報

炭化珪素層に形成される空乏層によって電流の遮断を行なう半導体装置において、漏れ電流をより小さくする方法の１つとして、空乏層の表面上を流れる漏れ電流を小さくする方法がある。この方法が用いられる場合、炭化珪素層の表面の電気抵抗が外部からの水分またはイオンの付着によって低下することを避けなければならない。また外部からの物理的干渉からこの表面を保護する必要もある。これらの目的で炭化珪素層の表面上に保護膜が形成される。しかしたとえこの保護膜が形成されても、従来の技術では上記表面上を流れる漏れ電流の低減に限度があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、保護膜と炭化珪素層との界面を流れる漏れ電流の小さい半導体装置を提供することである。

本発明の半導体装置は、空乏層による整流作用を有する半導体装置であって、基板と、炭化珪素層と、保護膜とを有する。基板は炭化珪素から作られている。炭化珪素層は、基板上に設けられ、かつ六方晶の単結晶構造を有し、かつ空乏層が形成される表面を有する。保護膜は上記表面を直接覆うように炭化珪素層上に設けられた、絶縁性のものである。保護膜によって直接覆われた表面は、炭化珪素層の{０−３３−８}面に対して１０°以内のオフ角を有する部分を含む。

本発明によれば、空乏層が保護膜に面する面は、{０−３３−８}面に対して１０°以内のオフ角を有する部分、すなわち界面準位密度が特に小さい部分を含む。これにより界面準位を介した漏れ電流の生成が抑制されるので、漏れ電流の小さい半導体装置が得られる。

好ましくは、炭化珪素層は、空乏層を形成するためのｐｎ接合を有する。これにより上記空乏層をｐｎ接合によって形成することができる。

好ましくは、炭化珪素層の表面の上記部分と、保護膜との界面の界面準位密度は５×１０¹²ｃｍ^-2ｅＶ^-1以下である。これにより、空乏層が保護膜に面する面は、界面準位密度が特に小さい部分を含む。よって界面準位を介した漏れ電流の生成が抑制されるので、漏れ電流の小さい半導体装置が得られる。

好ましくは、炭化珪素層の表面の上記部分と、保護膜との界面は、窒素原子を含有する。これにより上記の界面準位密度をより小さくすることができる。よって界面準位を介した漏れ電流の生成が抑制されるので、漏れ電流の小さい半導体装置が得られる。

好ましくは、炭化珪素層はプレーナ構造を有する。これにより漏れ電流の小さい、プレーナ構造を有する半導体装置が得られる。

好ましくは、基板は、炭化珪素層に面する第１の層と、第１の層を支持する第２の層とを含み、第２の層の不純物濃度は第１の層の不純物濃度よりも大きい。これにより第２の層の導電率を大きくすることができるので、半導体装置のオン抵抗を小さくすることができる。

好ましくは、第１の層の貫通転位密度は第２の層の貫通転位密度よりも小さい。これにより炭化珪素層が形成される面上の貫通転位密度を小さくすることができるので、より品質の高い炭化珪素層を形成することができる。

好ましくは、炭化珪素層はメサ構造を有する。これにより漏れ電流の小さい、メサ構造を有する半導体装置が得られる。

以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置によれば、漏れ電流の小さい半導体装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における半導体装置としてのダイオードの構成を概略的に示す断面図である。 図１のダイオードが有する炭化珪素層の構成を概略的に示す平面図である。 炭化珪素の六方晶の単結晶構造を説明するための斜視図である。 図１のダイオードの製造に用いられる炭化珪素基板の構成を概略的に示す平面図である。 図４の線Ｖ−Ｖに沿う概略断面図である。 図４の炭化珪素基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明例および比較例における、界面準位密度とバンドギャップ中のエネルギーとの相関を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における半導体装置としてのダイオードの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における半導体装置としてのダイオードの構成を概略的に示す断面図であり、図１０および図１１の各々の線ＩＸ−ＩＸの位置に対応する断面図である。 図９のダイオードが有する炭化珪素層の構成を概略的に示す平面図である。 図９のダイオードが有する保護膜の構成を概略的に示す平面図である。 図９のダイオードの製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。 図９のダイオードの製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 図９のダイオードの製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。 図９のダイオードの変形例の炭化珪素層の構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態４における半導体装置としてのダイオードの構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお本明細書中、結晶学において指数の上に付されるバーの表記を、指数の前に付されるマイナス符号の表記によって代用する。

（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態のダイオードＤ１ａ（半導体装置）は、空乏層ＤＬによる整流作用を有し、またプレーナ構造を有するダイオードである。ダイオードＤ１ａは、カソード電極６２ａと、基板８１と、炭化珪素層７０と、保護膜２１と、アノード電極６１とを有する。

基板８１は炭化珪素から作られている。また基板８１は高品質層（第１の層）１１およびベース層（第２の層）３０を有する。高品質層１１は、炭化珪素層７０に面している。また高品質層１１は、六方晶の単結晶構造（図３）を有し、かつ面方位｛０−３３−８｝を有する。この単結晶構造のポリタイプは、たとえば４Ｈである。ベース層３０は高品質層１１を支持している。高品質層１１の貫通転位密度はベース層３０の貫通転位密度よりも小さい。ベース層３０および高品質層１１には、両者が同一の導電型を有するように不純物が添加されている。ベース層３０の不純物濃度は高品質層１１の不純物濃度よりも大きく、これによりベース層３０の導電率は高品質層１１の導電率よりも大きい。

炭化珪素層７０は、高品質層１１上におけるエピタキシャル成長によって基板８１上に形成されている。また炭化珪素層７０は、六方晶の単結晶構造（図３）を有し、また面方位｛０−３３−８｝を有する。また炭化珪素層７０はｎ^-層７１およびｐ層７２を有する。ｎ^-層７１は、基板８１に面しており、基板８１と同一の導電型を有する。ｐ層７２はｎ^-層７１によって基板８１から隔てられている。またｎ^-層７１およびｐ層７２は、互いに異なる導電型を有しかつ互いに接することで、空乏層ＤＬを形成するためのｐｎ接合を構成している。このｐｎ接合の端は炭化珪素層７０の一の面（図１における上面、および図２に示す面）に達しており、このため炭化珪素層７０は、上記一の面中に、空乏層ＤＬが形成される表面ＰＦを有する。炭化珪素層７０が面方位｛０−３３−８｝を有することから、表面ＰＦも面方位｛０−３３−８｝を有する。

保護膜２１は、炭化珪素層７０の上記一の面（図１における上面、および図２に示す面）上に設けられている。また保護膜２１は、ｐ層７２の一部を露出するための開口を有し、かつ表面ＰＦを直接覆っている。また保護膜２１は、シリコン原子および窒素原子を含む酸化物から作られた絶縁性の膜であり、表面ＰＦ上への汚染や物理的干渉を防止する機能を有する。

なお本実施の形態においては表面ＰＦは面方位｛０−３３−８｝を有するが、表面ＰＦの面方位はこれに限定されるものではない。上述した界面準位密度は、表面ＰＦの面方位が｛０−３３−８｝またはそれに十分近ければ小さくすることができる。具体的には表面ＰＦの面方位は、炭化珪素層７０の｛０−３３−８｝面に対して１０°以内のオフ角を有し、より好ましくは５°以内のオフ角を有し、より好ましくは３°以内のオフ角を有する。

また炭化珪素層７０の上面（図１における上面、および図２に示す面）において、図２に示す本実施の形態の構造を取り囲むように接合終端構造が設けられてもよい。接合終端構造としては、たとえばガードリングまたはＪＴＥ(Junction Termination Extension)を用いることができる。接合終端構造はイオン注入による不純物の添加と、この不純物の加熱処理による活性化とによって形成することができる。また上記の空乏層ＤＬは、ｐｎ接合に逆方向バイアスが印加されている場合に生じていればよいものである。また上記の構成においてｐ型およびｎ型が入れ替えられてもよい。また保護膜２１上に保護膜２１を保護するための膜（図示せず）が設けられてもよい。

次にダイオードＤ１ａの製造方法について説明する。
主に図４および図５を参照して、炭化珪素基板８１Ｃが準備される。炭化珪素基板８１Ｃは、ダイシングによって切り出されることで基板８１（図１）となる部分を含んでおり、ベース層３０と、ベース層３０上に設けられた高品質層１１〜１９とを有する。高品質層１２〜１９の各々は、上述した高品質層１１と同様のものである。なお炭化珪素基板８１Ｃの製造方法は後述する。

次に高品質層１１〜１９の各々の上にエピタキシャル成長によってｎ^-層７１が形成される。次にイオン注入および活性化処理によってｐ層７２が形成される。ｐ層７２の平面形状（図２）に対応したイオン注入は、フォトリソグラフィ技術により形成されたマスクパターンを用いることで行なうことができる。これによりｎ^-層７１およびｐ層７２からなる炭化珪素層７０が形成される。

次に炭化珪素層７０の表面を洗浄した後、炭化珪素層７０の表面を熱酸化する。この熱酸化処理は、たとえば、温度１２００℃で、酸素１００％雰囲気下で、６０分間行われる。熱酸化前の洗浄は、具体的には、有機洗浄、酸洗浄、または、いわゆるＲＣＡ洗浄が用いられる。

続いて窒素原子を含有する雰囲気下で熱処理が行われる。この雰囲気は、たとえば窒素酸化物を用いて形成され、具体的にはＮＯ（一酸化窒素）ガスまたはＮ₂Ｏ（一酸化二窒素）を用いて形成される。また、たとえば、熱処理の温度は１１００℃以上１３００℃以下、加熱時間は３０分以上１２０分以下である。この熱処理によって、絶縁性のシリコン酸化膜である保護膜２１が形成される。

上記熱処理の後に不活性ガス中での熱処理がさらに行われてもよい。たとえば、Ａｒ雰囲気下において、温度１１００℃、時間６０分で熱処理が行なわれてもよい。また保護膜２１を保護するための膜（図示せず）がさらに設けられてもよい。

次にフォトリソグラフィ技術によって保護膜２１の一部が選択的に除去されることで、ｐ層７２の一部を露出する開口が保護膜２１に形成される。次に露出されたｐ層７２上にオーミックに接合されるようにアノード電極６１が形成される。またベース層３０上にオーミックに接合されるようにカソード電極６２ａが形成される。これによりダイオードＤ１ａが得られる。

次に上記の炭化珪素基板８１Ｃの製造方法について説明する。
図６を参照して、ベース層３０と、高品質層１１〜１９（総称して層群１０とも表記する）とが準備される。準備される層群１０の各々は単結晶炭化珪素基板である。準備されるベース層３０は単結晶に限定されるものではなく多結晶であってもよい。単結晶である場合、ベース層３０の貫通転位密度は層群１０の貫通転位密度に比して高くてよい。このようにベース層３０としては、層群１０のような高品質の単結晶を用いる必要がなく、たとえば焼結体であってもよく、よって層群１０の各々の大きさに比してより大きいものを容易に準備することができる。

また第１および第２の加熱体９１、９２と、断熱容器４０と、ヒータ５０と、ヒータ電源１５０とを有する加熱装置が準備される。断熱容器４０は、断熱性の高い材料から形成されている。ヒータ５０は、たとえば電気抵抗ヒータである。第１および第２の加熱体９１、９２は、ヒータ５０からの放射熱を吸収して得た熱を再放射することによって、ベース層３０および層群１０を加熱する機能を有する。第１および第２の加熱体９１、９２は、たとえば、空隙率の小さいグラファイトから形成されている。

次に第１の加熱体９１、層群１０、ベース層３０、第２の加熱体９２が、この順に積み重なるように配置される。具体的にはまず第１の加熱体９１上に、高品質層１１〜１９がマトリクス状に配置される。次に層群１０の表面上にベース層３０が載置される。次にベース層３０上に第２の加熱体９２が載置される。次に、積層された、第１の加熱体９１、層群１０、ベース層３０、および第２の加熱体９２が、ヒータ５０が設けられた断熱容器４０内に収められる。

次に断熱容器４０内の雰囲気が不活性ガスとされる。不活性ガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガス、窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いることができる。また断熱容器４０内の圧力は、好ましくは５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下とされる。

次にヒータ５０によって、第１および第２の加熱体９１、９２のそれぞれを介して、層群１０とベース層３０とが、昇華再結晶反応が生じる程度の温度に加熱される。この加熱は、ベース層３０の温度が層群１０の温度よりも高くなるような温度差が形成されるように行われる。この温度差は、たとえば、図６に示すように、第１の加熱体９１よりも第２の加熱体９２の近くにヒータ５０を配置することで形成される。

上述したように層群１０の各々の温度に比してベース層３０の温度が高くされると、層群１０の各々とベース層３０との間の微小な隙間においてベース層３０から層群１０へ向かう方向に昇華再結晶による物質移動が生じる。これにより層群１０の各々とベース層３０とが接合される。またベース層３０の結晶構造は、ベース層３０の昇華および層群１０上への再結晶にともない、層群１０の結晶構造に対応するものに変化する。たとえば最初に準備されたベース層３０が多結晶構造を有していても、層群１０に接合済みのベース層３０の結晶構造は単結晶構造であり得る。ただしこのベース層３０の単結晶の品質は層群１０の品質よりは低いものであり、ベース層３０の単結晶の貫通転位密度は高品質層１１〜１９の各々の貫通転位密度よりも高い。

以上により炭化珪素基板８１Ｃが得られる。
好ましくは、断熱容器４０へ導入される不活性ガスとして窒素を含むガスが用いられる。この窒素原子は、上記の昇華および再結晶の過程でベース層３０に取り込まれる。この結果、炭化珪素基板８１Ｃのベース層３０のｎ型不純物濃度が高くなり、またこれに付随してベース層３０の貫通転位密度も高くなる。

本実施の形態によれば、空乏層ＤＬ（図１）が保護膜２１に面する面、すなわち表面ＰＦは面方位｛０−３３−８｝を有する。これによりダイオードＤ１ａがオフ状態の際において、空乏層ＤＬが形成された表面ＰＦを流れる漏れ電流が低減される。この効果は、ダイオードＤ１ａの表面ＰＦにおける界面準位密度が小さいことによると考えられる。なぜならばこの界面準位密度が小さいことで、オフ状態のダイオードＤ１ａの表面ＰＦを経由する漏れ電流のうち、界面準位を介して生成される電流が抑制されるからである。以下に、この界面準位密度に関する検討結果について説明する。

図７を参照して、本実施の形態のように、表面ＰＦが面方位｛０−３３−８｝を有し、かつ上述したようにＮＯを用いた雰囲気下で熱処理が行われた場合、保護膜２１と炭化珪素層７０との界面の界面準位密度は、たとえば、グラフ中「本発明例」としてダイヤモンドのマーカーで示すもののようになった。一方、この熱処理が行なわれない場合、界面準位密度は、たとえば、グラフ中「比較例１」として丸のマーカーで示すもののようになった。また上記熱処理は行なわれるものの、表面ＰＦが面方位｛０−３３−８｝ではなく｛０００１｝を有する場合、界面準位密度は、たとえば、グラフ中「比較例２」として三角のマーカーで示すもののようになった。これら３つの例の間の比較によれば、本発明例による界面準位密度は、大部分のエネルギー領域において低く、特に低エネルギー領域において低いことがわかった。具体的には、窒素原子を含有する雰囲気下での熱処理が行われることにより保護膜２１と炭化珪素層７０との界面に窒素原子が導入されることで界面準位密度が５×１０¹²ｃｍ^-2ｅＶ^-1以下とされ、このような熱処理が行なわれる場合において表面ＰＦが面方位｛０−３３−８｝を有すると、界面準位密度の低下が特に顕著となることがわかった。

（実施の形態２）
図８を参照して、本実施の形態のダイオードＤ１ｂ（半導体装置）は、ダイオードＤ１ａ（図１）と異なり横型のダイオードであり、カソード電極６２ａの代わりにカソード電極６２ｂを有する。カソード電極６２ｂはｎ^-層７１上に設けられている。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を横型のダイオードＤ１ｂにおいて得ることができる。

なおカソード電極６２ｂの接触抵抗を小さくするために、ｎ^-層７１のうちカソード電極６２ｂに接する部分に、不純物濃度が高い領域（図示せず）が設けられてもよい。このような領域は、たとえばイオン注入によって形成することができる。

（実施の形態３）
図９〜図１１を参照して、本実施の形態のダイオードＤ２ａ（半導体装置）は、空乏層ＤＬによる整流作用を有し、またメサ構造を有するダイオードである。ダイオードＤ２ａは、カソード電極６２ａと、基板８２と、炭化珪素層７０Ｎと、保護膜２１Ｎと、アノード電極６１とを有する。

基板８２は、六方晶の単結晶構造（図３）を有する炭化珪素から作られている。この単結晶構造のポリタイプは、たとえば４Ｈである。また基板８２の一方の面は、炭化珪素層７０Ｎに面しており、面方位｛０００１｝を有する。基板８２の他方の面は、カソード電極６２ａに面している。

炭化珪素層７０Ｎは、基板８２上におけるエピタキシャル成長によって形成されており、六方晶の単結晶構造（図３）を有する。また炭化珪素層７０Ｎはｎ^-層７１Ｎおよびｐ層７２Ｎを有する。ｎ^-層７１Ｎは、基板８２に面しており、基板８２と同一の導電型を有する。ｐ層７２Ｎはｎ^-層７１Ｎによって基板８２から隔てられている。またｎ^-層７１Ｎおよびｐ層７２Ｎは、互いに異なる導電型を有しかつ互いに接することで、空乏層ＤＬを形成するためのｐｎ接合を構成している。また炭化珪素層７０Ｎはメサ構造を有する。具体的には、メサ構造として、台地部７２Ｎｔと、側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓと、外周部７１Ｎｐとを有する。台地部７２Ｎｔおよび側部７２Ｎｓはｐ層７２の表面であり、側部７１Ｎｓおよび外周部７１Ｎｐはｎ^-層７１Ｎの表面である。メサ構造の台地部７２Ｎｔは面方位｛０００１｝を有し、かつ六角形の平面形状を有する。この六角形の各角ＴＨは角度１２０°を有する。メサ構造の側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓは面方位｛０−３３−８｝を有する。また上記ｐｎ接合の端はメサ構造の側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓに達しており、このため炭化珪素層７０Ｎは側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓ中に、空乏層ＤＬが形成される表面ＰＭを有する。メサ構造の側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓが面方位｛０−３３−８｝を有することから、表面ＰＭも面方位｛０−３３−８｝を有する。

保護膜２１Ｎはメサ構造の側部７２Ｎｓ、７１Ｎｓを直接覆っている。よって保護膜２１Ｎは表面ＰＭを直接覆っている。また保護膜２１Ｎは、メサ構造の台地部７２Ｎｔ上に開口部ＯＰＮを有する。この開口部ＯＰＮを介してアノード電極６１およびｐ層７２Ｎが接している。開口部ＯＰＮは、好ましくは六角形の平面形状を有し、より好ましくは六角形の各角は角度１２０°を有する。保護膜２１Ｎは、シリコン原子および窒素原子を含む酸化物から作られた絶縁性の膜であり、表面ＰＭ上への汚染や物理的干渉を防止する機能を有する。

なお本実施の形態においては表面ＰＭは面方位｛０−３３−８｝を有するが、表面ＰＭの面方位はこれに限定されるものではない。保護膜２１Ｎと炭化珪素層７０Ｎとの界面の界面準位密度は、実施の形態１において説明したように、この界面の面方位が面方位｛０−３３−８｝またはそれに十分近ければ低減することができる。このために表面ＰＭの面方位は、炭化珪素層７０Ｎの｛０−３３−８｝面に対して１０°以内のオフ角を有し、より好ましくは５°以内のオフ角を有し、より好ましくは３°以内のオフ角を有する。

また外周部７１Ｎｐ（図１０）上においてメサ構造を取り囲むように接合終端構造が設けられてもよい。接合終端構造としては、たとえば、ガードリングまたはＪＴＥを用いることができる。接合終端構造はイオン注入による不純物の添加と、この不純物の加熱処理による活性化とによって形成することができる。また上記の構成においてｐ型およびｎ型が入れ替えられてもよい。また保護膜２１Ｎ上に保護膜２１Ｎを保護するための膜（図示せず）が設けられてもよい。

次にダイオードＤ２ａの製造方法について説明する。
図１２を参照して、基板８２上にエピタキシャル成長によってｎ^-層７１Ｌおよびｐ層７２Ｌが順に形成される。ｐ層７２Ｌはイオン注入によって形成されてもよい。次にｐ層７２Ｌ上にマスク層６１Ｌが形成される。マスク層６１Ｌは、たとえば酸化シリコン層である。次にマスク層６１Ｌ上に、フォトレジスト層６２Ｌが形成される。次にダイオードＤ２ａのメサ構造に対応した形状をフォトレジスト層６２Ｌに付与するために、フォトレジスト層６２Ｌの露光および現像が行なわれる。

図１３を参照して、上記の露光および現像によってマスク６２が形成される。マスク６２は、ダイオードＤ２ａのメサ構造に対応した構造を有する。次にこのマスク６２を用いてマスク層６１Ｌをエッチングすることで、マスク層６１Ｌがパターニングされる。

主に図１４を参照して、上記のパターニングによってマスク６１が形成される。マスク６１を用いてｐ層７２Ｌをエッチングし、さらにｎ^-層７１Ｌを厚さ方向に途中までエッチングすることで、炭化珪素層７０Ｎ（図９）のメサ構造が形成される。

次に炭化珪素層７０Ｎの表面を洗浄した後、炭化珪素層７０Ｎの表面を熱酸化する。この熱酸化処理は、たとえば、温度１２００℃で、酸素１００％雰囲気下で、６０分間行われる。熱酸化前の洗浄は、具体的には、有機洗浄、酸洗浄、または、いわゆるＲＣＡ洗浄が用いられる。

続いて窒素原子を含有する雰囲気下で熱処理が行われる。この雰囲気は、たとえば窒素酸化物を用いて形成され、具体的にはＮＯガスまたはＮ₂Ｏを用いて形成される。また、たとえば、熱処理の温度は１１００℃以上１３００℃以下、加熱時間は３０分以上１２０分以下である。この熱処理によって、絶縁性のシリコン酸化膜である保護膜２１Ｎが形成される。

上記熱処理の後に、不活性ガス中での熱処理がさらに行われてもよい。たとえば、Ａｒ雰囲気下において、温度１１００℃、時間６０分で熱処理が行なわれてもよい。また保護膜２１Ｎを保護するための膜（図示せず）がさらに設けられてもよい。

次にフォトリソグラフィ技術によって保護膜２１Ｎの一部が選択的に除去されることで、保護膜２１Ｎに開口部ＯＰＮ（図１１）が形成される。次に開口部ＯＰＮにおいて露出されたｐ層７２Ｎ（図９）上にオーミックに接合されるように、アノード電極６１が形成される。また基板８２上にオーミックに接合されるように、カソード電極６２ａが形成される。これによりダイオードＤ２ａが得られる。

本実施の形態によれば、空乏層ＤＬ（図９）が保護膜２１Ｎに面する面、すなわち表面ＰＭは面方位｛０−３３−８｝を有する。これにより、ダイオードＤ２ａがオフ状態の際において、空乏層ＤＬが形成された表面ＰＭを流れる漏れ電流が低減される。この効果は、ダイオードＤ２ａの表面ＰＭにおける界面準位密度が小さいことによると考えられる。なぜならば、実施の形態１において説明したように、この界面準位密度が小さいことで、オフ状態のダイオードＤ２ａの表面ＰＭを経由する漏れ電流のうち、界面準位を介して生成される電流が抑制されるからである。

なお図１０においては一方向（図中の縦方向）に沿って長い六角形の形状をメサ構造の台地部７２Ｎｔが有する場合が示されているが、メサ構造の台地部の形状はこれに限定されるものではない。この台地部の形状はたとえば正六角形でもよく、この場合、より対称性の高い形状を有するダイオードが得られる。あるいはこの台地部は、台地部７２Ｃｔ（図１５）のように、六角形の形状を有する複数の台地部７２Ｃ１〜７２Ｃ４が組み合わされて構成されていてもよい。このように一の六角形または複数の六角形からなる形状が用いられることで、メサ構造の側部７１Ｎｓ、７２Ｎｓの全体が、六方晶系における面方位{０−３３−８}またはそれに近い面方位を有し得る。

（実施の形態４）
図１６を参照して、本実施の形態のダイオードＤ２ｂ（半導体装置）は、ダイオードＤ２ａ（図９）と異なり横型のダイオードであり、カソード電極６２ａの代わりにカソード電極６２ｂを有する。カソード電極６２ｂはｎ^-層７１Ｎ上に設けられている。本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果を横型のダイオードＤ２ｂにおいて得ることができる。

なおカソード電極６２ｂの接触抵抗を小さくするために、ｎ^-層７１Ｎのうちカソード電極６２ｂに接する部分に、不純物濃度が高い領域（図示せず）が設けられてもよい。このような領域は、たとえばイオン注入によって形成することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 層群、１１〜１９ 高品質層（第１の層）、２１，２１Ｎ 保護膜、３０ ベース層（第２の層）、６１ アノード電極、６２ａ，６２ｂ カソード電極、７０，７０Ｎ 炭化珪素層、７１，７１Ｎ ｎ^-層、７２，７２Ｎ ｐ層、８１，８２ 基板、Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ ダイオード（半導体装置）、ＤＬ 空乏層、ＯＰＮ 開口部、ＰＦ，ＰＭ 表面。

Claims (8)

1. 空乏層による整流作用を有する半導体装置であって、
   炭化珪素から作られた基板と、
   前記基板上に設けられ、かつ六方晶の単結晶構造を有し、かつ前記空乏層が形成される表面を有する炭化珪素層と、
   前記表面を直接覆うように前記炭化珪素層上に設けられた絶縁性の保護膜とを備え、前記保護膜によって直接覆われた前記表面は、前記炭化珪素層の{０−３３−８}面に対して１０°以内のオフ角を有する部分を含む、半導体装置。
2. 前記炭化珪素層は、前記空乏層を形成するためのｐｎ接合を有する、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記炭化珪素層の前記部分と前記保護膜との界面の界面準位密度は５×１０¹²ｃｍ^-2ｅＶ^-1以下である、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記界面は窒素原子を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記炭化珪素層はプレーナ構造を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 前記基板は、前記炭化珪素層に面する第１の層と、前記第１の層を支持する第２の層とを含み、前記第２の層の不純物濃度は前記第１の層の不純物濃度よりも大きい、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第１の層の貫通転位密度は前記第２の層の貫通転位密度よりも小さい、請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記炭化珪素層はメサ構造を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。

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