JP2015115585A - Schottky diode and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ショットキーダイオードとその製造方法に係り、特に、シリコンカーバイド・ショットキーダイオードとその製造方法に関する。 The present invention relates to a Schottky diode and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a silicon carbide Schottky diode and a manufacturing method thereof.
シリコンカーバイド(炭化珪素、SiC)は、その禁制体幅がシリコンに比べて約3倍、絶縁破壊電界が約10倍、熱伝導率が約3倍大きいため、種々の半導体装置の材料として期待されている。さらに、シリコンカーバイドは、熱酸化によりシリコン酸化膜を形成することが可能で、不純物ドーピングによるn型、p型の導電型制御も可能なため、従来のシリコンデバイスで実現されている種々の構造を有するデバイスを作製できるという、他の化合物半導体材料と大きく異なる特徴を備えている。 Silicon carbide (silicon carbide, SiC) is expected to be a material for various semiconductor devices because its forbidden body width is about 3 times that of silicon, dielectric breakdown electric field is about 10 times, and thermal conductivity is about 3 times larger. ing. Furthermore, since silicon carbide can form a silicon oxide film by thermal oxidation and can control n-type and p-type conductivity by impurity doping, various structures realized in conventional silicon devices can be obtained. It has a feature that is significantly different from other compound semiconductor materials, such that a device having the above can be manufactured.
このようなことから、シリコンカーバイドとシリコンの両方を組み合わせて、シリコンカーバイドとシリコンの間にヘテロ接合を有する半導体装置が提案され、研究及び開発がなされている、シリコンカーバイドとシリコンの間にヘテロ接合を有する半導体装置として、例えば、高耐圧高速スイッチングpnダイオードや、ショットキーダイオード、バイポーラトランジスタ、及び高耐圧低オン抵抗の金属−酸化膜−半導体接合電界効果トランジスタ(MOSFET)を含む種々の電界効果トランジスタ(FET)などがある。 For this reason, a semiconductor device having a heterojunction between silicon carbide and silicon using a combination of both silicon carbide and silicon has been proposed, and researched and developed, a heterojunction between silicon carbide and silicon. Various field effect transistors including, for example, high breakdown voltage fast switching pn diodes, Schottky diodes, bipolar transistors, and high breakdown voltage low on-resistance metal-oxide-semiconductor junction field effect transistors (MOSFETs) (FET).
シリコンカーバイドを用いた半導体装置の性能を向上するためには、シリコンカーバイドとシリコンの間のヘテロ接合界面を制御することが重要である。このため、シリコンカーバイドとシリコンの間のヘテロ接合界面とこのようなヘテロ接合を備える半導体装置について、研究及び開発が行われている。
例えば、非特許文献1と非特許文献2では、シリコンカーバイドとシリコンの間にヘテロ接合を有する半導体装置について検討が行われている。
また、最近の研究としては、非特許文献3では、シリコンカーバイドとシリコン界面を備えるショットキーダイオードの特性について研究が行われている。
In order to improve the performance of a semiconductor device using silicon carbide, it is important to control the heterojunction interface between silicon carbide and silicon. For this reason, research and development have been conducted on a heterojunction interface between silicon carbide and silicon and a semiconductor device including such a heterojunction.
For example, in Non-Patent
As recent research, Non-Patent
しかしながら、シリコンカーバイドとシリコンの間には大きな格子不整合が存在する。このため、シリコンカーバイドとシリコン界面に発生する結晶欠陥により、破壊電圧が低下したり、再結合電流や逆方向のリーク電流が増大するという半導体装置の性能を低下させる問題が生じていた。 However, there is a large lattice mismatch between silicon carbide and silicon. For this reason, crystal defects generated at the silicon carbide / silicon interface have caused problems that the breakdown voltage is lowered, and the performance of the semiconductor device is lowered such that the recombination current and the reverse leakage current are increased.
本発明は、シリコンカーバイドとシリコン界面に発生する結晶欠陥により生じる半導体装置の性能の低下を抑制し、シリコンカーバイドとシリコンを用いる性能に優れたショットキーダイオードとその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a Schottky diode excellent in performance using silicon carbide and silicon, and a method for manufacturing the same, by suppressing a decrease in performance of a semiconductor device caused by crystal defects generated at a silicon carbide / silicon interface. To do.
上記課題を解決するために、本発明のショットキーダイオードの製造方法は、第1導電型のシリコンカーバイド基板の第1の主面に第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜を形成したエピタキシャル基板の前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と第1導電型と反対極性の第2導電型のシリコン基板の表面とを真空装置で対向して配置し、対向して配置される前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記シリコン基板の表面にプラズマを照射して活性化させ、対向して配置される前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記シリコン基板の表面を接触させ、前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を加圧することにより前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を接合し、接合された前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板をアニールすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a Schottky diode according to the present invention includes an epitaxial substrate having a first conductivity type silicon carbide epitaxial film formed on a first main surface of a first conductivity type silicon carbide substrate. The surface of the silicon carbide epitaxial film and the surface of the silicon substrate of the second conductivity type opposite in polarity to the first conductivity type are arranged to face each other by a vacuum apparatus, and the silicon carbide epitaxial film of the silicon carbide epitaxial film arranged to face is arranged. The surface and the surface of the silicon substrate are activated by irradiating with plasma, the surface of the silicon carbide epitaxial film disposed opposite to the surface of the silicon substrate is brought into contact, and the epitaxial substrate and the silicon substrate are added. The epitaxial substrate and the silicon substrate are bonded by pressing, and bonded Wherein the annealing serial epitaxial substrate and the silicon substrate.
本発明のショットキーダイオードの製造方法は、前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を接合した後に前記シリコンカーバイド基板の第2の主面に第1の電極を形成する際に、接合された前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板をアニールすることを特徴としても良い。 The method for manufacturing a Schottky diode according to the present invention includes the step of bonding the epitaxial substrate and the silicon substrate, and forming the first electrode on the second main surface of the silicon carbide substrate, The silicon substrate may be annealed.
本発明のショットキーダイオードの製造方法は、前記シリコンカーバイド基板の第2の主面に第1の電極を形成し、アニールした後に、前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を接合することを特徴としても良い。 The Schottky diode manufacturing method of the present invention may be characterized in that after the first electrode is formed on the second main surface of the silicon carbide substrate and annealed, the epitaxial substrate and the silicon substrate are joined. .
本発明のショットキーダイオードは、第1導電型のシリコンカーバイド基板と、前記シリコンカーバイド基板の第1の主面に形成される第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜と、第1の主面と第2の主面を有する前記第1導電型と極性の異なる第2導電型のシリコン基板であって、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と共に前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜と接合する第1の主面にプラズマが照射して活性化した後に、該第1の主面が前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と加圧接合された前記シリコン基板から形成され、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜と共にアニール処理をされた第2導電型のシリコン層を備えることを特徴とする。 A Schottky diode of the present invention includes a first conductivity type silicon carbide substrate, a first conductivity type silicon carbide epitaxial film formed on a first main surface of the silicon carbide substrate, a first main surface, A second conductivity type silicon substrate having a second main surface and having a polarity different from that of the first conductivity type, wherein the first main surface joins the silicon carbide epitaxial film together with the surface of the silicon carbide epitaxial film. After the plasma is irradiated and activated, the first main surface is formed from the silicon substrate pressure-bonded to the surface of the silicon carbide epitaxial film, and is annealed together with the silicon carbide epitaxial film. And a second conductivity type silicon layer.
本発明のショットキーダイオードは、前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面であって、前記第2導電型のシリコン層と対応する位置に設けられた第2導電型のガードリングリング領域を備えることを特徴としても良い。 The Schottky diode of the present invention is a second conductivity type guard ring ring region provided on the surface of the first conductivity type silicon carbide epitaxial film and at a position corresponding to the second conductivity type silicon layer. It is good also as providing.
本発明のショットキーダイオードは、測定される内蔵電位が1.3V以下の値であることを特徴としても良い。 The Schottky diode of the present invention may be characterized in that the measured built-in potential is a value of 1.3 V or less.
本発明のショットキーダイオードは、測定されるターンオン電圧値が0.9V以下の値であることを特徴としても良い。 The Schottky diode of the present invention may be characterized in that the measured turn-on voltage value is 0.9 V or less.
本発明の製造方法により、シリコンエピタキシャル基板のn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面とp型シリコン基板の第1の主面に、プラズマを照射し、活性化した後に、n型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面とシリコン基板の第1の主面が、室温で加圧接合して、アニールすることにより、本発明の拡散ポテンシャルの値が小さく優れた電圧電流特性を有するショットキーダイオードが製造される。 After the surface of the n-type silicon carbide epitaxial film of the silicon epitaxial substrate and the first main surface of the p-type silicon substrate are irradiated and activated by the manufacturing method of the present invention, the n-type silicon carbide epitaxial film is activated. The surface of the silicon substrate and the first main surface of the silicon substrate are pressure-bonded at room temperature and annealed to produce a Schottky diode having a small diffusion potential value and excellent voltage-current characteristics according to the present invention.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードを示す図である。
本発明の実施形態に係るショットキーダイオード1は、第1導電型のシリコンカーバイド基板3と、第1導電型のシリコンカーバイド基板3の第1の主面に形成される第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜5と、第1導電型にドーピングされたシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面に形成され、第1導電型と極性の異なる第2導電型のシリコン層9を有する。
本発明の実施形態に係るショットキーダイオード1が使用される用途の必要に応じて、第1導電型のシリコンカーバイド基板3の第2の主面に第1の電極10が設けられ、第2導電型のシリコン層9の最上面に第2の電極11が設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a Schottky diode according to an embodiment of the present invention.
A Schottky
The
第2導電型のシリコン層9は、第2導電型のシリコン基板8から形成される。第2導電型のシリコン基板は、第1の主面と第2の主面を有する。本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの製造過程において、第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面と第2導電型のシリコン基板8の第1の主面が共にアルゴン・プラズマ照射により活性化された後に加圧接合される。そして、第2導電型のシリコン層9は、この加圧接合されたシリコン基板8から形成される。なお、本発明の実施形態に係るショットキーダイオード1において、第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜と第2導電型のシリコン層の界面をアニールすることによりショットキーダイオードの所望の特性が実現される。
本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの製造方法の詳細と所望の特性については以下に記載する。
The second conductivity
Details of the manufacturing method and desired characteristics of the Schottky diode according to the embodiment of the present invention will be described below.
以下、本発明の実施形態について、第1導電型がn型で第2導電型がp型の場合を例として説明する。第1導電型がn型で第2導電型がp型の場合には、第1の電極がカソードとなり、第2の電極がアノードとなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking as an example a case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. When the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
図2は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの製造方法の第1の実施例を示す図である。
n+型シリコンカーバイド基板3の結晶軸<0001>を有する第1の主面に不純物濃度が1×1014〜1×1017cm−3のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5を成長したシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を用意する。(図2(a))
FIG. 2 is a diagram showing a first example of a method for manufacturing a Schottky diode according to an embodiment of the present invention.
Silicon carbide obtained by growing an n − type silicon carbide
上述のシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6のn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とp+型シリコン基板8の第1の主面を真空装置内に対向して配置する。そして、対向するp+型シリコン基板の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面にアルゴン・プラズマを照射し、活性化する。ここで、シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6とp+型シリコン基板は、共に単結晶基板である。(図2(b))
The surface of the n-type silicon carbide
p+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を室温で接触させて、p+型シリコン基板8とシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6に力を加えて、p+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を加圧接合する。(図2(c))
The first main surface of the p + -
その後、p+型シリコン基板8とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜4の界面をアニールする。アニール温度は、600〜1000℃とする。なお、後述する図2(e)においてn+型シリコンカーバイド基板3の第2の主面(裏面)にカソード電極12を形成する際のアニールと兼ねることも可能である。(図2(d))
Thereafter, the interface between the p +
フォトリソグラフィーにより、p+型シリコン基板8の第2の主面の一部の領域をレジスト膜で被覆する。そして、p+型シリコン基板8のうちレジスト膜で被覆されていない領域をエッチングにより除去して、n−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を部分的に露出させる。これにより、p型シリコン基板8からp型シリコン層9が形成され、このp型シリコン層9がアノードパッド9aとなる。
次に、n+型シリコンカーバイド基板3の第2の主面(裏面)に、ニッケル(Ni)を堆積してカソード電極12を形成し、約1000℃でアニールする。この際に、p型シリコン層9とn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の界面をアニールされるようにしても良い。(図2(e))
A part of the second main surface of the p +
Next, nickel (Ni) is deposited on the second main surface (back surface) of the n + type
部分的に露出したn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とアノードパッド9aの表面にアルミニウム(Al)を堆積する。次に、アノードパッド9aの表面を被覆するレジストマスクを形成する。そして、レジストマスクで被覆されていない領域のアルミニウムを除去して、アノードパッドの9a表面にアノード電極14を形成する。(図2(f)
Aluminum (Al) is deposited on the partially exposed surface of the n-type silicon
図3は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの製造方法の第2の実施例を示す図である。
n+型シリコンカーバイド基板3の結晶軸<0001>を有する第1の主面に不純物濃度が1×1014〜3×1017cm−3のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5を成長したシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を用意する。(図3(a))
FIG. 3 is a diagram showing a second example of the manufacturing method of the Schottky diode according to the embodiment of the present invention.
Silicon carbide in which an n − type silicon
シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6の裏面(シリコンカーバイド基板の第2の主面)に、ニッケル(Ni)を堆積してカソード電極22を形成し、約1000℃でアニールする。(図3(b))
Nickel (Ni) is deposited on the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 6 (second main surface of the silicon carbide substrate) to form the
上述のシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とp+型シリコン基板8の第1の主面を真空装置内に対向して配置する。そして、対向するp+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面にアルゴン・プラズマを照射し、活性化する。ここで、シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6とp+型シリコン基板は、共に単結晶基板である。(図3(c))
The surface of the n − type silicon
p+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を接触させて、p+型シリコン基板8とシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6に力を加えて、p+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を加圧接合する。(図3(d))
The first main surface of the p +
フォトリソグラフィーにより、p+型シリコン基板8の第2の主面の一部の領域をレジスト膜で被覆する。そして、p+型シリコン基板8のうちレジスト膜で被覆されていない領域をエッチングにより除去して、シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を部分的に露出させる。これにより、p+型シリコン基板8からp+型シリコン層9が形成され、このp+型シリコン層9がアノードパッド9aとなる。(図3(e))
A part of the second main surface of the p +
次に、貼り合わせにより接合されたアノードパッド9aを備えるシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を600〜1000℃でアニールする。これにより、p+型シリコン基板8から形成されたアノードパッド9aとn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の界面がアニールされ、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの特性を実現することが可能になる。(図3(e))
Next, the silicon
部分的に露出したシリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とアノードパッド9aの表面にアルミニウム(Al)を堆積する。次に、アノードパッドの表面を被覆するレジストマスクを形成する。そして、レジストマスクで被覆されていない領域のアルミニウムを除去して、アノードパッド9aの表面にアノード電極24を形成する。(図3(f))
Aluminum (Al) is deposited on the partially exposed surface of the silicon
図4は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの製造方法の第3の実施例を示す図である。
n+型シリコンカーバイド基板3の結晶軸<0001>を有する第1の主面に不純物濃度が1×1014〜1×1017cm−3のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5を形成したシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を用意する。(図4(a))
FIG. 4 is a diagram showing a third example of the Schottky diode manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
Silicon carbide in which an n − type silicon
シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を構成するn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面に、後にアノード電極を形成する領域の周辺に整合するようにp型の不純物を選択的にイオン注入して、後にガードリング層となるp型領域18を形成する。(図4(b))
A p-type impurity is selectively ion-implanted into the surface of the n − -type silicon
シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6の裏面(シリコンカーバイド基板3の第2の主面)に、ニッケル(Ni)を堆積してカソード電極32を形成し、約1000℃でアニールする。(図4(c))
Nickel (Ni) is deposited on the back surface of the silicon carbide epitaxial substrate 6 (second main surface of the silicon carbide substrate 3) to form a
上述のシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とp+型シリコン基板8の第1の主面を真空装置内に対向して配置する。そして、対向するp+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面にアルゴン・プラズマを照射し、活性化する。ここで、シリコンカーバイド・エピタキシャル基板6とp+型シリコン基板は、共に単結晶基板である。(図4(d))
The surface of the n − type silicon
p+型シリコン基板8の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を接触させて、シリコン基板8とシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6に力を加えて、p+型シリコン基板の第1の主面とn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を加圧接合する。(図4(e))
The first main surface of the p + -
フォトリソグラフィーにより、p+型シリコン基板8の第2の主面の一部の領域をレジスト膜で被覆する。そして、p+型シリコン基板8のうちレジスト膜で被覆されていない領域をエッチングにより除去して、シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面を部分的に露出させる。これにより、p+型シリコン層9が、p型ガードリング領域18と対応する位置に、p+型シリコン基板8から形成される。このp+型シリコン層9がアノードパッド9aとなる。(図4(f))
A part of the second main surface of the p +
次に、貼り合わせにより接合されたアノードパッド9aを備えるシリコンカーバイド・エピタキシャル基板6を600〜1000℃でアニールする。これにより、p+型シリコン基板8から形成されたアノードパッド9aとn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の界面がアニールされ、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの特性を実現することが可能になる。(図4(f))
Next, the silicon
部分的に露出したシリコンカーバイド・エピタキシャル膜5の表面とアノードパッド9aの表面にアルミニウム(Al)を堆積する。次に、アノードパッド9aの表面を被覆するレジストマスクを形成する。そして、レジストマスクで被覆されていない領域のアルミニウムを除去して、アノードパッド9aの表面にアノード電極34を形成する。(図4(g))
Aluminum (Al) is deposited on the partially exposed surface of the silicon
本発明の実施形態のショットキーダイオードの製造法の第3の実施例により、p型シリコン基板8から形成されるアノードパッド9aと対応する位置に、p型ガードリング領域18が形成される。これにより、耐電圧性に優れたショットキーダイオードが作成される。
According to the third example of the manufacturing method of the Schottky diode of the embodiment of the present invention, the p-type
本発明の実施形態と各実施例において、シリコンカーバイド・エピタキシャル基板のn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面とp型シリコン基板の第1の主面にアルゴン・プラズマを照射する場合について説明したが、アルゴン・プラズマの代わりにキセノン・プラズマを照射しても良い。 In the embodiment and each example of the present invention, the case where the surface of the n-type silicon carbide epitaxial film of the silicon carbide epitaxial substrate and the first main surface of the p-type silicon substrate are irradiated with argon plasma has been described. Xenon plasma may be irradiated instead of argon plasma.
本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの測定結果について以下に記載する。
測定は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと本発明の実施形態に到る過程で作成された試作ショットキーダイオードについて行った。
The measurement results of the Schottky diode according to the embodiment of the present invention will be described below.
The measurement was performed on a Schottky diode according to an embodiment of the present invention and a prototype Schottky diode created in the process of reaching the embodiment of the present invention.
測定された本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと試作ショットキーダイオードは、共に、シリコンカーバイド・エピタキシャル基板とシリコン基板を貼り合わせて接合することにより作成された。シリコンカーバイド・エピタキシャル基板では、不純物濃度1×1019cm−3のn型シリコンカーバイド単結晶基板の第1の主面に、不純物濃度2×1018cm−3のn型シリコンカーバイドバッファー層を介して、不純物濃度1×1017cm−3のn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜が形成された。シリコン基板として、不純物濃度2×1019cm−3のp型シリコン単結晶基板が使用された。 The measured Schottky diode and prototype Schottky diode according to the embodiment of the present invention were both fabricated by bonding and bonding a silicon carbide epitaxial substrate and a silicon substrate. In the silicon carbide epitaxial substrate, an n-type silicon carbide buffer layer having an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 is interposed on the first main surface of an n-type silicon carbide single crystal substrate having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3. Thus, an n-type silicon carbide epitaxial film having an impurity concentration of 1 × 10 17 cm −3 was formed. A p-type silicon single crystal substrate having an impurity concentration of 2 × 10 19 cm −3 was used as the silicon substrate.
本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと試作ショットキーダイオードの作成する過程において、共に、シリコンエピタキシャル基板のn型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面とp型シリコン基板の第1の主面に、アルゴン・プラズマを照射し、活性化された後に、該第1の主面がシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面とシリコン基板の第1の主面が、室温で加圧接合されて、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと試作ショットキーダイオードが作成された。さらに、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードは、加圧接合された後にアニール処理された。他方、試作ショットキーダイオードは、加圧接合された後にアニール処理されなかった。
本発明の実施形態に係るショットキーダイオードの上述のアニール処理は、例えば、1000℃で1分間行われた。
In the process of creating the Schottky diode and the prototype Schottky diode according to the embodiment of the present invention, both the surface of the n-type silicon carbide epitaxial film of the silicon epitaxial substrate and the first main surface of the p-type silicon substrate are subjected to argon. After the plasma is irradiated and activated, the first main surface is pressure-bonded at room temperature to the surface of the silicon carbide epitaxial film and the first main surface of the silicon substrate. Schottky diodes and prototype Schottky diodes were prepared. Furthermore, the Schottky diode according to the embodiment of the present invention was annealed after being pressure bonded. On the other hand, the prototype Schottky diode was not annealed after being pressure bonded.
The above-described annealing treatment of the Schottky diode according to the embodiment of the present invention was performed at 1000 ° C. for 1 minute, for example.
図5は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと試作ショットキーダイオードのC−V特性の測定結果を示す。測定は、室温でC−V測定周波数100kHzにより行われた。
1000℃で1分間アニールした本発明の実施形態に係るショットキーダイオードでは、C−V特性の測定値に外挿して得られる拡散ポテンシャルVdの値は、1.0Vである。
他方、アニールが行われていない試作ショットキーダイオードでは、C−V特性の測定値に外挿して得られる拡散ポテンシャルVdの値は、1.6Vである。本発明の実施形態に係るショットキーダイオードでは、拡散ポテンシャルの値が低くなっていることを理解できる。
FIG. 5 shows measurement results of CV characteristics of the Schottky diode and the prototype Schottky diode according to the embodiment of the present invention. The measurement was performed at room temperature with a CV measurement frequency of 100 kHz.
In the Schottky diode according to the embodiment of the present invention annealed at 1000 ° C. for 1 minute, the value of the diffusion potential Vd obtained by extrapolating the measured value of the CV characteristic is 1.0V.
On the other hand, in a prototype Schottky diode that has not been annealed, the value of the diffusion potential Vd obtained by extrapolating the measured value of the CV characteristic is 1.6V. It can be understood that the value of the diffusion potential is low in the Schottky diode according to the embodiment of the present invention.
図6は、本発明の実施形態に係るショットキーダイオードと試作ショットキーダイオードの電圧電流特性を示す。アニールされていない試作ショットキーダイオードと比較して、アニールした本発明の実施形態に係るショットキーダイオードでは、n値が、1.5から1.1に低減し、ターンオン電圧が、1.6Vから0.7Vに低減している。ここで、ターンオン電圧は、100mA/cm2のときのVfをいう。本発明の実施形態に係るショットキーダイオードでは、ダイオード特性が向上している。逆方向のリーク電流も低減していることからヘテロ接合界面の欠陥も減少していることが分かる。このように、本願で提案する手法により良好なヘテロ界面が形成可能となる。 FIG. 6 shows voltage-current characteristics of the Schottky diode and the prototype Schottky diode according to the embodiment of the present invention. Compared to a prototype Schottky diode that has not been annealed, in an annealed Schottky diode according to an embodiment of the present invention, the n value is reduced from 1.5 to 1.1 and the turn-on voltage is from 1.6V. Reduced to 0.7V. Here, the turn-on voltage refers to Vf at 100 mA / cm 2 . The Schottky diode according to the embodiment of the present invention has improved diode characteristics. Since the reverse leakage current is also reduced, it can be seen that defects at the heterojunction interface are also reduced. Thus, a favorable hetero interface can be formed by the method proposed in the present application.
1:ショットキーダイオード
3:シリコンカーバイド基板
5:シリコンカーバイド・エピタキシャル膜
6:シリコンカーバイド・エピタキシャル基板
8:シリコン基板
9:シリコン層
9a:アノードパッド
10:第1の電極
11:第2の電極
12、22、32:カソード電極
14、24、34:アノード電極
18:ガードリング領域
1: Schottky diode 3: Silicon carbide substrate 5: Silicon carbide epitaxial film 6: Silicon carbide epitaxial substrate 8: Silicon substrate 9:
Claims (7)
対向して配置される前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記シリコン基板の表面にプラズマを照射して活性化させ、
対向して配置される前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記シリコン基板の表面を接触させ、前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を加圧することにより前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板を接合し、
接合された前記エピタキシャル基板と前記シリコン基板をアニールすることを特徴とするショットキーダイオードの製造方法。 The surface of the silicon carbide epitaxial film of the epitaxial substrate in which the first conductive type silicon carbide epitaxial film is formed on the first main surface of the first conductive type silicon carbide substrate and the second polarity opposite to the first conductive type. Place the surface of the conductive type silicon substrate opposite to the surface of the vacuum device,
The surface of the silicon carbide epitaxial film disposed opposite to the surface of the silicon substrate and the surface of the silicon substrate are activated by irradiation with plasma,
Contacting the surface of the silicon carbide epitaxial film and the surface of the silicon substrate that are arranged to face each other, and bonding the epitaxial substrate and the silicon substrate by pressurizing the epitaxial substrate and the silicon substrate,
A method for manufacturing a Schottky diode, comprising annealing the bonded epitaxial substrate and silicon substrate.
前記シリコンカーバイド基板の第1の主面に形成される第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜と、
第1の主面と第2の主面を有する前記第1導電型と極性の異なる第2導電型のシリコン基板であって、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と共に前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜と接合する第1の主面にプラズマが照射して活性化した後に、該第1の主面が前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と加圧接合された前記シリコン基板から形成され、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜と共にアニール処理をされた第2導電型のシリコン層を備えることを特徴とするショットキーダイオード。 A silicon carbide substrate of a first conductivity type;
A silicon carbide epitaxial film of a first conductivity type formed on a first main surface of the silicon carbide substrate;
A silicon substrate of a second conductivity type having a first main surface and a second main surface and having a polarity different from that of the first conductivity type, and bonded to the silicon carbide epitaxial film together with the surface of the silicon carbide epitaxial film After the first main surface is activated by irradiation with plasma, the first main surface is formed from the silicon substrate pressure bonded to the surface of the silicon carbide epitaxial film, and the silicon carbide epitaxial is formed. A Schottky diode comprising a silicon layer of a second conductivity type annealed with a film.
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