JP2014060376A - ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法に関する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオードは、ｎ＋型炭化ケイ素基板の第１面に位置するｎ−型エピ層、ｎ−型エピ層内に位置する第１ｐ＋領域、ｎ−型エピ層および第１ｐ＋領域上に位置するｎ型エピ層、ｎ型エピ層内に位置する第２ｐ＋領域、ｎ型エピ層および第２ｐ＋領域上に位置するショットキー電極、およびｎ＋型炭化ケイ素基板の第２面に位置するオーミック電極を含み、第１ｐ＋領域と第２ｐ＋領域は互いに接触している。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化ケイ素（ＳｉＣ、シリコンカーバイド）を含むショットキーバリアダイオードおよびその製造方法に関する。
ショットキーバリアダイオード（ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｏｄｅ、ＳＢＤ）は、一般的なＰＮダイオードとは異なり、ＰＮ接合を利用せず、金属と半導体が接合したショットキー接合を利用することにより、迅速なスイッチング特性を示し、ＰＮダイオードよりも低いターンオン電圧特性を有する。
一般的なショットキーバリアダイオードは、漏洩電流の低減特性を向上させるために、ショットキー接合部の下端にｐ＋領域が形成された接合バリアショットキー（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ ｓｃｈｏｔｔｋｙ、ＪＢＳ）の構造を適用することにより、逆電圧印加時に拡散するＰＮダイオード空乏層の重畳によって漏洩電流が遮断され、降伏電圧が向上するという効果を得ている。
しかし、ショットキー接合部にｐ＋領域が存在することにより、順方向の電流経路となるショットキー電極とｎ−ドリフト層との接触面積が狭くなって抵抗値が増加し、ショットキーバリアダイオードのオン（ｏｎ）抵抗が増加するという問題がある。さらに、ｐ＋領域がフローティングされているため漏洩電流を遮断させる空乏層の幅が広くなく、ｐ＋領域間の間隔を小さくするという工程上の困難がある。
本発明が解決しようとする課題は、ショットキーバリアダイオードで、ショットキー接合面積を極大化し、順方向電圧印加時にオン抵抗を低めることである。
本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオードは、ｎ＋型炭化ケイ素基板の第１面に位置するｎ−型エピ層、ｎ−型エピ層内に位置する第１ｐ＋領域、ｎ−型エピ層および第１ｐ＋領域の上に位置するｎ型エピ層、ｎ型エピ層内に位置する第２ｐ＋領域、ｎ型エピ層および第２ｐ＋領域上に位置するショットキー電極、およびｎ＋型炭化ケイ素基板の第２面に位置するオーミック電極を含み、第１ｐ＋領域と第２ｐ＋領域は互いに接触している。
第１ｐ＋領域は、ｎ−型エピ層の表面に格子形状で形成されていてもよい。
第２ｐ＋領域は、ｎ型エピ層の周縁を囲む四角形状で形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法は、ｎ＋型炭化ケイ素基板の第１面にｎ−型エピ層を形成する段階、ｎ−型エピ層の表面にｐ＋イオンを注入して第１ｐ＋領域を形成する段階、ｎ−型エピ層および第１ｐ＋領域上にｎ型エピ層を形成する段階、ｎ型エピ層の表面にｐ＋イオンを注入して第２ｐ＋領域を形成する段階、ｎ型エピ層および第２ｐ＋領域上にショットキー電極を形成する段階、およびｎ＋型炭化ケイ素基板の第２面にオーミック電極を形成する段階を含み、第１ｐ＋領域と第２ｐ＋領域は、互いに接触するように形成される。
このように、本発明の一実施形態によれば、ショットキー接合面積が極大化し、順方向電圧印加時にオン抵抗を低めることができる。
本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの断面図である。 図１のｎ−型エピ層の平面図である。 図１のｎ型エピ層の平面図である。 本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を順に示す図である。 本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を順に示す図である。 本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を順に示す図である。 本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を順に示す図である。
添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されるものではなく、他の形態で具体化してもよい。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底かつ完全になるように、または当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。
図面において、層および領域の厚さは、明確性を期するために誇張して示した。また、層が他の層または基板「上」にあると言及される場合には、他の層または基板上に直接形成されることもあり、またはその間に第３の層が介在することもある。明細書全体に渡って同一する参照番号で表示された部分は、同じ構成要素を意味する。
図１は、本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの断面図である。図２は、図１のｎ−型エピ層の平面図である。図３は、図１のｎ型エピ層の平面図である。
図１〜図３を参照すると、本実施形態に係るショットキーバリアダイオードは、ｎ＋型炭化ケイ素基板１００の第１面にｎ−型エピ層（ｎ−型エピタキシャル層）２００、ｎ型エピ層（ｎ型エピタキシャル層）３００、およびショットキー電極４００が順に積層されており、ｎ＋型炭化ケイ素基板１００の第２面にオーミック電極５００が積層されている。
ｎ−型エピ層２００にはｐ＋イオンが注入された第１ｐ＋領域２１０が形成されており、ｎ型エピ層３００にはｐ＋イオンが注入された第２ｐ＋領域３１０が形成されている。
第１ｐ＋領域２１０は、ｎ−型エピ層２００の表面に格子形状で形成されている。第２ｐ＋領域３１０は、ｎ型エピ層３００の周縁を囲む（周縁に沿った）四角形状で形成されており、第１ｐ＋領域２１０と接触している。
このように、第１ｐ＋領域２１０と第２ｐ＋領域３１０が接触して電気的に連結しているため、逆バイアス印加時に第１ｐ＋領域２１０とｎ−型エピ層２００の接合領域に逆バイアスが印加されて従来よりもさらに広い空乏層が形成され、漏洩電流が著しく減少する。
また、第１ｐ＋領域２１０をｎ−型エピ層２００の表面に形成し、第１ｐ＋領域２１０と接触と接触する第２ｐ＋領域３１０をｎ型エピ層３００の周縁に形成することにより、ショットキー接合面積が増加し、順方向電圧印加時にオン抵抗を低めることができる。
以下、図４〜図７および図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法について詳細に説明する。
図４〜図７は、本発明の実施形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を順に示す図である。
図４に示すように、ｎ＋型炭化ケイ素基板１００を準備し、ｎ＋型炭化ケイ素基板１００の第１面にエピタキシャル成長によってｎ−型エピ層２００を形成する。
次に、図５に示すように、ｎ−型エピ層２００の一部表面にｐ＋イオンを注入して第１ｐ＋領域２１０を形成する。第１ｐ＋領域２１０は、ｎ−型エピ層２００の表面上に格子形で形成される。
次に、図６に示すように、ｎ−型エピ層２００および第１ｐ＋領域２１０上にエピタキシャル成長によってｎ型エピ層３００を形成する。
次に、図７に示すように、ｎ型エピ層３００の一部表面にｐ＋イオンを注入して第２ｐ＋領域３１０を形成する。第２ｐ＋領域３１０は、ｎ型エピ層３００の周縁を囲む四角形状で形成される。第２ｐ＋領域３１０は、第１ｐ＋領域２１０に接触するように形成される。
次に、図１に示すように、ｎ型エピ層３００および第２ｐ＋領域３１０上にショットキー電極４００を形成し、ｎ＋型炭化ケイ素基板１００の第２面にオーミック電極５００を形成する。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１００：ｎ＋型炭化ケイ素基板
２００：ｎ−型エピ層
２１０：第１ｐ＋領域
３００：ｎ型エピ層
３１０：第２ｐ＋領域
４００：ショットキー電極
５００：オーミック電極

Claims (6)

  1. ｎ＋型炭化ケイ素基板の第１面に位置するｎ−型エピ層、
    前記ｎ−型エピ層内に位置する第１ｐ＋領域、
    前記ｎ−型エピ層および前記第１ｐ＋領域上に位置するｎ型エピ層、
    前記ｎ型エピ層内に位置する第２ｐ＋領域、
    前記ｎ型エピ層および前記第２ｐ＋領域上に位置するショットキー電極、および
    前記ｎ＋型炭化ケイ素基板の第２面に位置するオーミック電極を含み、
    前記第１ｐ＋領域と前記第２ｐ＋領域は互いに接触している、ショットキーバリアダイオード。
  2. 前記第１ｐ＋領域は、前記ｎ−型エピ層の表面に格子形状で形成されている、請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。
  3. 前記第２ｐ＋領域は、前記ｎ型エピ層の周縁を囲む四角形状で形成されている、請求項２に記載のショットキーバリアダイオード。
  4. ｎ＋型炭化ケイ素基板の第１面にｎ−型エピ層を形成する段階、
    前記ｎ−型エピ層の表面にｐ＋イオンを注入して第１ｐ＋領域を形成する段階、
    前記ｎ−型エピ層および前記第１ｐ＋領域上にｎ型エピ層を形成する段階、
    前記ｎ型エピ層の表面にｐ＋イオンを注入して第２ｐ＋領域を形成する段階、
    前記ｎ型エピ層および前記第２ｐ＋領域上にショットキー電極を形成する段階、および
    前記ｎ＋型炭化ケイ素基板の第２面にオーミック電極を形成する段階を含み、
    前記第１ｐ＋領域と前記第２ｐ＋領域は、互いに接触するように形成される、ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  5. 前記第１ｐ＋領域は、前記ｎ−型エピ層の表面に格子形状で形成される、請求項４に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
  6. 前記第２ｐ＋領域は、前記ｎ型エピ層の周縁を囲む四角形状で形成される、請求項５に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
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