JP2013115394A - ジャンクションバリアショットキーダイオード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 SiCジャンクションバリアショットキーダイオードにおいて、ショットキー接合界面にかかる電界強度を0.1MV/cm以下になるようにトレンチの深さと間隔を設定することで実現する。その結果として、リーク電流が低減し、アクティブ領域の大きなSiCショットキーダイオードを高い良品率で提供できる。
【選択図】 図1
Description
(DK:逆方向特性に異常をきたすキラー欠陥密度、AS:ショットキー接合領域の面積)
図20に、式1で示した良品率Yとショットキー接合領域の面積ASの関係を、欠陥密度Dに対してプロットしたものを示す。例えば、ショットキー接合領域の面積ASが0.1cm2のとき、DK=1個/cm2の場合、良品率Yは90%程度となるが、DK=10個/cm2の場合Yは40%以下と大幅に減少することが分かる。このため、高い良品率のショットキーバリアダイオードを作製するためには、基板欠陥密度に応じた小面積の素子寸法を選択する必要があった。
このため、80%以上の良品率を得るためには、以下の式3を満たす必要がある。
同様に、90%以上の良品率を得るためには、以下の式4を満たす必要がある。
を満たす必要がある。産業上の実用化を鑑みると、良品率80%は必須であるため、式3を満たすことが必須である。図15から、現状のキラー欠陥密度が1.5個/cm2程度であることから、現状のドリフト層上で以下の式5を満たす構造のときは80%以上の良品率で、式6を満たすときは90%以上の良品率で、ショットキーダイオードが得られる。
AS≦0.07・・・(式6)
このため、通電時に電流が流れるアクティブ領域の面積が0.3cm2のダイオードの場合、(p型半導体領域の面積)/(ショットキー接合領域の面積)=1程度の割合、例えばトレンチ7の開口幅Lpn=1μm、トレンチ7の間隔LSBD=1μmの縞状パターンでJBS構造を形成することで、式5を満たすことができる。また、(p型半導体領域の面積)/(ショットキー接合領域の面積)=3.5程度の割合、例えばトレンチ7の開口幅Lpn=3.5μm、トレンチ7の間隔LSBD=1μmの縞状パターンでJBS構造を形成することで、式6を満たすことができる。
このため、式3は式8へ、式4は式9へ変換することができる。
DEP×AS≦700・・・式9
すなわち、DEP×ASを1487以下となる割合のJBS構造にすることで良品率80%以上を、700以下にすることで良品率90%以上を得ることができる。この関係を図16に示す。
Claims (15)
- 第1導電型の炭化珪素基板上に、複数のトレンチを有する炭化珪素層と、前記複数のトレンチの間で前記炭化珪素層との間でショットキー接合された電極とを備え、
前記炭化珪素層は、
前記炭化珪素基板より不純物濃度が低い第1導電型の第1領域と、
前記第1導電型の半導体領域上に形成された第2導電型の第2領域とを有し、
前記電極は前記第1領域上に配置され、
前記複数のトレンチは、前記第2領域上に配置され、逆方向電圧保持時のショットキー接合界面での電界強度が0.1MV/cm以下となる深さと間隔を備えていることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項1において、
前記第1領域はドリフト層であることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記第2領域が前記トレンチの側壁の一部となっていることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記トレンチは順テーパな側壁を備えていることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記複数のトレンチは、アクティブ領域にある第1トレンチと、アクティブ領域を囲む終端領域にある第2トレンチとを有し、
前記第2トレンチは、前記1トレンチよりもドリフト層表面における開口幅が広いことを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記ドリフト層の表面の欠陥密度をDEP個/cm2とし、ショットキー接合領域の面積をAScm2とすると、DEP×AS≦1487を満たすことを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記ドリフト層の表面の欠陥密度をDEP個/cm2とし、ショットキー接合領域の面積をAScm2とすると、DEP×AS≦700を満たすことを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項6または7において、
前記欠陥密度DEPは、溶融KOHエッチングによって形成したエッチピットの個数で定義されることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項6または7において、
前記ショットキー接合領域の面積AScm2が、0.1cm2以上であることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項6において、
前記ショットキー接合領域の面積AScm2が、通電時に電流が流れるアクティブ領域の3分の1以下であることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項6または7において、
前記ショットキー接合領域の面積AScm2が、通電時に電流が流れるアクティブ領域の3分の1以下であることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 請求項2において、
前記第2領域のパターンは、ライン状、矩形状、ドット状、または六角形状であることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - n型の炭化珪素基板上に、複数の縞状トレンチを有する炭化珪素層と、前記複数のトレンチの間で前記炭化珪素層との間でショットキー接合されたアノード電極とを備え、
前記炭化珪素層は、
前記炭化珪素基板より不純物濃度が低いn型ドリフト領域と、
前記第1導電型の半導体領域上に形成されたp型領域とを有し、
前記アノード電極は前記第1領域上に配置され、
前記複数のトレンチは前記第2領域上に配置され、前記ショットキー接合領域の面積AScm2が0.1cm2以上、かつ前記ショットキー接合領域の面積AScm2が通電時に電流が流れるアクティブ領域の3分の1以下で、前記ドリフト層の表面の欠陥密度DEP個/cm2との関係がDEP×AS≦1487を満たし、逆方向電圧保持時のショットキー接合界面での電界強度が0.1MV/cm以下となる深さと間隔を備えていることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - n型の炭化珪素基板上に、複数の縞状トレンチを有する炭化珪素層と、前記複数のトレンチの間で前記炭化珪素層との間でショットキー接合されたアノード電極とを備え、
前記炭化珪素層は、
前記炭化珪素基板より不純物濃度が低いn型ドリフト領域と、
前記第1導電型の半導体領域上に形成されたp型領域とを有し、
前記アノード電極は前記第1領域上に配置され、
前記複数のトレンチは前記第2領域上に配置され、前記ショットキー接合領域の面積AScm2が0.1cm2以上、かつ前記ショットキー接合領域の面積AScm2が通電時に電流が流れるアクティブ領域の3分の1以下で、前記ドリフト層の表面の欠陥密度DEP個/cm2との関係がDEP×AS≦700を満たし、逆方向電圧保持時のショットキー接合界面での電界強度が0.1MV/cm以下となる深さと間隔を備えていることを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオード。 - 第1導電型の炭化珪素基板上に、複数のトレンチを有する炭化珪素層と、前記複数のトレンチの間で前記炭化珪素層との間でショットキー接合された電極とを備え、
前記炭化珪素層は、
前記炭化珪素基板より不純物濃度が低い第1導電型の第1領域と、
前記第1導電型の半導体領域上に形成された第2導電型の第2領域とを有し、
前記第1領域はドリフト層を構成し、
前記電極は前記第1領域上に配置され、
前記複数のトレンチは、前記第2領域上に配置され、逆方向電圧保持時のショットキー接合界面での電界強度が0.1MV/cm以下となる深さと間隔を備えたジャンクションバリアショットキーダイオードの製造方法において、
前記ドリフト層の表面に開口部のある酸化膜のマスクを形成し、
前記マスクで前記トレンチを形成した後、前記マスクで前記トレンチの内壁へ、第2導電型の不純物を基板表面に対して垂直にイオン注入して前記第2領域を形成することを特徴とするジャンクションバリアショットキーダイオードの製造方法。
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