JP2014204087A - 炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。 - Google Patents
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(1)単結晶炭化ケイ素基板上に形成したp型又はn型の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル層上にショットキー金属層を設けた炭化ケイ素ショットキーバリアダイオードにおいて、前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥を含んだ部位を前記炭化珪素エピタキシャル層と逆の極性としたことを特徴とする炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
(2)前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥がピット状欠陥であることを特徴とする(1)に記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
(3)前記表面欠陥を含んだ部位は、表面欠陥の幅方向と深さ方向とに対して三次元的に取り囲む領域であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
(4)不純物のイオン注入により、前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥を含んだ部位を前記炭化珪素エピタキシャル層と逆の極性としたことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
SiCエピタキシャル層の表面欠陥(エピ表面欠陥)がSBDの逆バイアス時における電流リークの原因となる理由は、界面の幾何学的凹(ピット形状)で生じるショットキー金属との界面での接合異常や電界集中が主たる原因と推定される。そこで、本発明では、エピ表面欠陥に対して、エピ層とは逆極性の部位を形成することで、本SBDに逆バイアス電圧を印加した場合に、欠陥部位周辺にあるpn接合の空乏層が広がることで欠陥部位の電界を緩和し、逆リーク電流を防止できることを見出した。
1は窒素を不純物とするn型SiC基板(n+)であり、厚さは約350μmで、(0001)Si面から<11-20>方向に4°微傾斜させた基板である。2は窒素を不純物とするn型エピ層(n-)であり、厚さは10μm、不純物濃度は1×1016cm-3のもので、1のベア基板のシリコン面上に形成した。
先ず、単結晶SiC基板(4H-SiC)に対して、図4(a)に示すような所定の不純物濃度、厚さにSiCのエピ層2を形成したエピ基板を用意する。本エピ基板に対して、エピ表面にあるエピ欠陥の位置座標を測定する。欠陥の検出には、コンフォーカル・レーザー顕微鏡を検出して行なった。具体的にはレーザーテック社製SICA6X装置を使用した。本測定により得られた欠陥の幾何学的位置情報は電子データとしてハードディスクなどの電子媒体へ記録した。
21は窒素を不純物とするn型SiC基板(n+)であり、厚さは約250μmで、(0001)Si面から<11-20>方向に8°微傾斜させた基板(4H-SiC)である。22は窒素を不純物とするn型エピ層(n-)であり、厚さは15μm、不純物濃度は5×1015cm-3のもので、21のベア基板のシリコン面上に形成した。
先ず、単結晶SiC基板(4H-SiC)に対して、図8(a)に示すような所定の不純物濃度、厚さにエピ層2を形成したエピ基板を用意する。本エピ基板に対して、エピ表面にあるエピ表面欠陥の位置座標をレーザーテック社製SICA6X装置を使用し測定した。本測定により得られた欠陥の幾何学的位置情報は電子データとしてハードディスクなどの電子媒体へ記録した。
2 エピ層
3 ショットキー金属層
4 アルミニウム電極
5 裏面電極(カソード電極)
6 ガードリング
7-1、7-2 p型逆極性部位
8-1、8-2 エピ表面欠陥
9-1、9-2 空乏層
10 マスク材
11 開口部
12-1、12-2 開口部
13 電流電圧曲線
14 電流電圧曲線
15-1、15-2 p型逆極性部位
16-1、16-2 エピ表面欠陥
21 SiC基板
22 エピ層
23 ショットキー金属層
24 アルミニウム電極
25 裏面電極(カソード電極)
26 ガードリング
27 p型逆極性部位
28 エピ表面欠陥
30 マスク(マスク材)
31 開口部
32 開口部
Claims (4)
- 単結晶炭化ケイ素基板上に形成したp型又はn型の単結晶炭化ケイ素エピタキシャル層上にショットキー金属層を設けた炭化ケイ素ショットキーバリアダイオードにおいて、前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥を含んだ部位を前記炭化珪素エピタキシャル層と逆の極性としたことを特徴とする炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
- 前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥がピット状欠陥であることを特徴とする請求項1に記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
- 前記表面欠陥を含んだ部位は、表面欠陥の幅方向と深さ方向とに対して三次元的に取り囲む領域であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
- 不純物のイオン注入により、前記炭化ケイ素エピタキシャル層の表面欠陥を含んだ部位を前記炭化珪素エピタキシャル層と逆の極性としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化ケイ素ショットキーバリアダイオード。
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