JP2016004899A - Schottky barrier diode and manufacturing method of the same - Google Patents
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Description
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し、ショットキー電極およびフィールドプレート電極を含む逆方向耐電圧の高いショットキーバリアダイオード、およびかかるショットキーバリアダイオードを高い歩留まりで製造するショットキーバイアダイオードの製造方法に関する。 The present invention relates to a Schottky barrier diode and a manufacturing method thereof, and relates to a Schottky barrier diode having a high reverse withstand voltage including a Schottky electrode and a field plate electrode, and a Schottky via diode for manufacturing such a Schottky barrier diode with a high yield. It relates to the manufacturing method.
III族窒化物半導体の1種である窒化ガリウム(GaN)半導体は、ケイ素(Si)に比べて約3倍の大きなバンドギャップエネルギー、約10倍の高い絶縁破壊電界強度、さらに、大きな飽和電子速度などの様々な優れた特性を有している。このため、GaN半導体などのIII族窒化物半導体は、従来の半導体材料では困難な高耐圧化と、低損失化すなわち低オン抵抗化と、の両立が期待できるため、電力用デバイス(パワーデバイス)への応用が期待されている。 A gallium nitride (GaN) semiconductor, which is one of group III nitride semiconductors, has a bandgap energy that is about three times larger than silicon (Si), a breakdown electric field strength that is about ten times higher, and a higher saturation electron velocity. It has various excellent characteristics such as. For this reason, group III nitride semiconductors such as GaN semiconductors can be expected to achieve both high breakdown voltage, which is difficult with conventional semiconductor materials, and low loss, that is, low on-resistance. Application to is expected.
たとえば、特開2009−076874号公報(特許文献1)は、フィールドプレート構造により逆方向耐電圧を向上させる観点から、主表面を有する半導体層と、主表面上に形成され、開口部が形成されている窒化絶縁膜と、開口部の内部に、主表面に接触するように形成されたショットキー電極と、ショットキー電極に接続するとともに、窒化絶縁膜に重なるように形成されたフィールドプレート電極と、を備え、窒化絶縁膜中の水素濃度が3.8×1022cm-3未満であるショットキーバリアダイオードを開示する。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-077684 (Patent Document 1) has a semiconductor layer having a main surface and an opening formed on the main surface from the viewpoint of improving the reverse withstand voltage by the field plate structure. A nitride insulating film, a Schottky electrode formed in contact with the main surface inside the opening, and a field plate electrode connected to the Schottky electrode and formed to overlap the nitride insulating film And a Schottky barrier diode in which the hydrogen concentration in the nitride insulating film is less than 3.8 × 10 22 cm −3 .
また、特開2013−258251号公報(特許文献2)は、耐圧性能を一層向上させる観点から、III−V系半導体と金属電極とのショットキー接触を含むショットキーバリアダイオードであって、半導体の表面に接し、半導体が露出するように開口が開けられた下層絶縁膜と、下層絶縁膜に接し、半導体および下層絶縁膜の開口の周縁部が露出するように拡大開口があけられた上層絶縁膜と、下層絶縁膜の開口から露出する半導体と下層絶縁膜および上層絶縁膜とに接して位置する金属電極を含むフィールドプレート電極と、を備え、下層絶縁膜は、拡大開口において上層絶縁膜側から開口の端に向かって厚みが薄くなるように傾斜しているショットキーバリアダイオードを開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2013-258251 (Patent Document 2) is a Schottky barrier diode including a Schottky contact between a III-V semiconductor and a metal electrode from the viewpoint of further improving the breakdown voltage performance. A lower insulating film that is in contact with the surface and has an opening so that the semiconductor is exposed, and an upper insulating film that is in contact with the lower insulating film and has an enlarged opening so that the peripheral edge of the opening of the semiconductor and the lower insulating film is exposed And a field plate electrode including a metal electrode located in contact with the lower insulating film and the upper insulating film, and the lower insulating film from the upper insulating film side in the enlarged opening. Disclosed is a Schottky barrier diode that is inclined so that its thickness decreases toward the end of the opening.
特開2009−076874号公報(特許文献1)に開示されたショットキーバリアダイオードは、窒化絶縁膜へのレジストマスクの密着性を制御することによるサイドエッチングにより側面が傾斜している開口部を形成している。このため、レジストマスクの密着性の制御およびこれに伴うサイドエッチングの制御が容易でなく、開口部の側面の傾斜などがばらつくため、ショットキーバリアダイオードの歩留まりを高めることが難しいという問題点があった。 The Schottky barrier diode disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2009-077684 (Patent Document 1) forms an opening whose side surface is inclined by side etching by controlling the adhesion of the resist mask to the nitride insulating film. doing. For this reason, it is not easy to control the adhesion of the resist mask and the accompanying side etching, and the inclination of the side surface of the opening varies, which makes it difficult to increase the yield of the Schottky barrier diode. It was.
特開2013−258251号公報(特許文献2)に開示されたショットキーバリアダイオードは、下層絶縁膜および上層絶縁膜の種類の異なる2層の絶縁膜を形成することにより、開口部の側面の傾斜などのばらつきを低減することでき、ショットキーバリアダイオードの歩留まりを高めることが可能である。しかしながら、種類の異なる2層の絶縁膜を形成する必要があるため、製造効率が低下し、製造コストが増大するという問題点があった。 The Schottky barrier diode disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-258251 (Patent Document 2) is formed by tilting the side surface of the opening by forming two layers of insulating films having different types of lower insulating films and upper insulating films. And the like, and the yield of the Schottky barrier diode can be increased. However, since it is necessary to form two types of insulating films of different types, there is a problem that manufacturing efficiency is lowered and manufacturing cost is increased.
そこで、上記問題点を解決して、逆方向耐電圧の高いショットキーバリアダイオードおよびかかるショットキーバリアダイオードを効率よくかつ歩留まりよく製造するショットキーバリアダイオードの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a Schottky barrier diode having a high reverse withstand voltage and a Schottky barrier diode manufacturing method for efficiently manufacturing such a Schottky barrier diode with a high yield by solving the above problems.
本発明のある態様にかかるショットキーバリアダイオードは、半導体層と、半導体層上に配置され開口部を有する窒化ケイ素絶縁膜と、開口部の内部で半導体層上に配置され半導体層にショットキー接触するショットキー電極と、ショットキー電極に接続するとともに窒化ケイ素絶縁膜の一部上に配置されたフィールドプレート電極と、を含む。ここで、窒化ケイ素絶縁膜は、半導体層側よりもフィールドプレート電極側の方で窒素原子濃度が高い。窒化ケイ素絶縁膜の開口部の側面は、開口部の中心から近い部分と遠い部分とを有し、近い部分が窒化ケイ素絶縁膜の半導体層側に位置し遠い部分が窒化ケイ素絶縁膜のフィールドプレート電極側に位置し、近い部分における窒化ケイ素絶縁膜の厚さより遠い部分における窒化ケイ素絶縁膜の厚さが大きくなるように形成されている。 A Schottky barrier diode according to an aspect of the present invention includes a semiconductor layer, a silicon nitride insulating film disposed on the semiconductor layer and having an opening, and a Schottky contact with the semiconductor layer disposed on the semiconductor layer inside the opening. And a field plate electrode connected to the Schottky electrode and disposed on a part of the silicon nitride insulating film. Here, the silicon nitride insulating film has a higher nitrogen atom concentration on the field plate electrode side than on the semiconductor layer side. The side surface of the opening of the silicon nitride insulating film has a portion near and far from the center of the opening, and the near portion is located on the semiconductor layer side of the silicon nitride insulating film and the far portion is a field plate of the silicon nitride insulating film. The silicon nitride insulating film is formed on the electrode side so that the thickness of the silicon nitride insulating film in the portion far from the thickness of the silicon nitride insulating film in the near portion is larger.
本発明の別の態様にかかるショットキーバリアダイオードの製造方法は、半導体層を形成する工程と、半導体層上に、半導体層側よりも半導体層側の反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜を形成する工程と、窒化ケイ素絶縁膜に、窒化ケイ素絶縁膜の開口部の側面が、開口部の中心から近い部分と遠い部分とを有し、近い部分が窒化ケイ素絶縁膜の半導体層側に位置し遠い部分が窒化ケイ素絶縁膜の半導体層側の反対側に位置し、近い部分における窒化ケイ素絶縁膜の厚さより遠い部分における窒化ケイ素絶縁膜の厚さが大きくなるように、開口部を形成する工程と、開口部の内部で半導体層上に半導体層にショットキー接触するショットキー電極を形成するとともに、窒化ケイ素絶縁膜の一部上にショットキー電極に接続するフィールドプレート電極を形成する工程と、を含む。 A method for manufacturing a Schottky barrier diode according to another aspect of the present invention includes a step of forming a semiconductor layer, and nitridation having a higher nitrogen atom concentration on the semiconductor layer on the opposite side of the semiconductor layer than on the semiconductor layer A step of forming a silicon insulating film, and a side surface of the opening of the silicon nitride insulating film on the silicon nitride insulating film has a portion near and far from the center of the opening, and the close portion is a semiconductor of the silicon nitride insulating film The portion located on the layer side and far away is located on the opposite side of the semiconductor layer side of the silicon nitride insulating film, so that the thickness of the silicon nitride insulating film in the portion far from the thickness of the silicon nitride insulating film in the near portion is larger. Forming a portion, and forming a Schottky electrode in Schottky contact with the semiconductor layer on the semiconductor layer inside the opening, and connecting to the Schottky electrode on a part of the silicon nitride insulating film And forming a I over field plate electrode.
上記態様によれば、、逆方向耐電圧の高いショットキーバリアダイオードおよびかかるショットキーバリアダイオードを効率よくかつ歩留まりよく製造するショットキーバリアダイオードの製造方法を提供できる。 According to the above aspect, it is possible to provide a Schottky barrier diode having a high reverse withstand voltage and a Schottky barrier diode manufacturing method for manufacturing such a Schottky barrier diode efficiently and with a high yield.
<本発明の実施形態の説明>
本発明のある実施形態であるショットキーバリアダイオード1は、半導体層20と、半導体層20上に配置され開口部30wを有する窒化ケイ素絶縁膜30と、開口部30wの内部で半導体層20上に配置され半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sと、ショットキー電極40sに接続するとともに窒化ケイ素絶縁膜30の一部上に配置されたフィールドプレート電極40fと、を含む。ここで、窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pよりもフィールドプレート電極側30qの方で窒素原子濃度が高い。窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、開口部30wの中心から近い部分30snと遠い部分30sfとを有し、近い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに位置し遠い部分30sfが窒化ケイ素絶縁膜30のフィールドプレート電極側30qに位置し、近い部分30snにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さより遠い部分30sfにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さが大きくなるように形成されている。
<Description of Embodiment of the Present Invention>
A Schottky
本実施形態のショットキーバリアダイオード1は、ばらつきの小さいフィールドプレート構造を有しているため、逆方向耐電圧が高く、歩留まりも高い。
Since the Schottky
本実施形態のショットキーバリアダイオード1において、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、2以上の複数の階段状面および斜面の少なくとも1つの面を含むことができる。これにより、逆方向耐電圧がより高く、歩留まりがより高いショットキーバリアダイオードとなる。
In the Schottky
本実施形態のショットキーバリアダイオード1において、半導体層20は、III族窒化物半導体層とすることができる。これにより、逆方向耐電圧が極めて高いショットキーバリアダイオードとなる。
In the Schottky
本発明の別の実施形態であるショットキーバリアダイオード1の製造方法は、半導体層20を形成する工程と、半導体層20上に、半導体層側30pよりも半導体層側30pの反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜30を形成する工程と、窒化ケイ素絶縁膜30に、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sが、開口部30wの中心から近い部分30snと遠い部分30sfとを有し、近い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに位置し遠い部分30sfが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pの反対側に位置し、近い部分30snにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さより遠い部分30sfにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さが大きくなるように、開口部30wを形成する工程と、開口部30wの内部で半導体層20上に半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sを形成するとともに、窒化ケイ素絶縁膜30の一部上にショットキー電極40sに接続するフィールドプレート電極40fを形成する工程と、を含む。
The manufacturing method of the Schottky
本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、ばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成できるため、逆方向耐電圧が高いショットキーバリアダイオード1が効率よくかつ歩留まりよく得られる。
Since the manufacturing method of the Schottky
本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法においては、窒化ケイ素絶縁膜30を形成する工程において、電子サイクロン共鳴スパッタ法により、原料窒素ガス流量を2以上の段階的または連続的に増大させながら窒化ケイ素絶縁膜30を形成することができる。これにより、ばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成できるため、逆方向耐電圧が高いショットキーバリアダイオード1が効率よくかつ歩留まりよく得られる。
In the method for manufacturing the Schottky
<本発明の実施形態の詳細>
[実施形態1:ショットキーバリアダイオード]
図1〜図3を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1は、半導体層20と、半導体層20上に配置され開口部30wを有する窒化ケイ素絶縁膜30と、開口部30wの内部で半導体層20上に配置され半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sと、ショットキー電極40sに接続するとともに窒化ケイ素絶縁膜30の一部上に配置されたフィールドプレート電極40fと、を含む。このように、本実施形態のショットキーバリアダイオード1は、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの内部で半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sに接続するフィールドプレート電極40fが窒化ケイ素絶縁膜30の一部(開口部30wおよびその近傍)上に配置されているフィールドプレート構造を有するため、逆方向耐電圧が高い。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
[Embodiment 1: Schottky barrier diode]
1 to 3, a Schottky
ここで、窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pよりもフィールドプレート電極側30qの方で窒素原子濃度が高い。かかる窒化ケイ素絶縁膜30は、特に制限がないが、逆方向耐電圧が高くばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成する観点から、窒素原子濃度が互いに異なる2以上の層が半導体層側30pからフィールドプレート電極側30qに窒素原子濃度の低い層から窒素原子濃度のより高い層となるように配置されて構成されていることが好ましく、また、半導体層側30pからフィールドプレート電極側30qに窒素原子濃度が連続的に高くなるように構成されていることが好ましい。
Here, the silicon
たとえば、図1に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pからフィールドプレート電極側30qに順に配置された窒素原子濃度が低い第1層30aおよび第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bで構成されている。第2に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pからフィールドプレート電極側30qに順に配置された窒素原子濃度が低い第1層30a、第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bおよび第2層30bより窒素原子濃度が高い第3層30cで構成されている。図3に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pからフィールドプレート電極側30qに窒素原子濃度が連続的に高くなるように構成されている。
For example, the silicon
ここで、窒化ケイ素絶縁膜中の窒素原子の濃度は、二次イオン質量分析(SIMS)法などにより測定する。 Here, the concentration of nitrogen atoms in the silicon nitride insulating film is measured by a secondary ion mass spectrometry (SIMS) method or the like.
このような窒化ケイ素絶縁膜30は、半導体層側30pよりもフィールドプレート電極側30qの方で窒素原子濃度が高く、また、窒素原子濃度が高いほどエッチングされやすいため、エッチングにより半導体層側30pよりもフィールドプレート電極側30qの方に広がった(すなわち、半導体層側30pよりフィールドプレート電極側30qの方が主面に平行な面の面積が大きい)開口部30wが形成される。
Such a silicon
すなわち、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、開口部30wの中心から近い部分30snと遠い部分30sfとを有し、近い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに位置し遠い部分30sfが窒化ケイ素絶縁膜30のフィールドプレート電極側30qに位置し、近い部分30snにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さより遠い部分30sfにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さが大きくなるように形成されている。このようなフィールドプレート構造は、ショットキー電極40sの端部における電界集中をよく緩和しかつエッチングの際の構造のばらつきが小さいため、逆方向耐電圧が高くかつ歩留まりも高い。
That is, the
また、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、特に制限はないが、逆方向耐電圧が高くばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成する観点から、2以上の複数の階段状面および斜面の少なくとも1つの面を含むこと好ましい。
Further, the
たとえば、図1に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、2段の階段状の面(2つのステップ面とそれらを繋ぐ1つのテラス面)を含む。図2に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、3段の階段状の面(3つのステップ面とそれらをつなぐ2つのテラス面)を含む。図3に示すショットキーバリアダイオード1の窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、斜面を含む。
For example, the
また、半導体層20は、特に制限はないが、ショットキーバリアダイオード1の逆方向耐電圧を高くする観点から、絶縁破壊電界強度が高いIII族窒化物半導体層であることが好ましい。
The
また、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fで構成される半導体層側電極40は、半導体層20とショットキー接触する電極であれば特に制限はないが、III族窒化物半導体に対するバリアハイトを大きくする観点から、ニッケル(Ni)、金(Au)、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、銅(Cu)、銀(Ag)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)およびチタンタングステン(TiW)からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を含むことが好ましく、たとえば、Ni電極、Au電極、Pd電極、Pt電極、Ni/Au電極、Ni/W/Au電極などが好ましい。
The semiconductor
本実施形態のショットキーバリアダイオード1は、特に制限はないが、機械的強度を高くする観点から、基板10を含むことができる。基板10は、縦型構造のショットキーバリアダイオード1を構成する観点から、導電性基板であることが好ましく、たとえば、導電性III族窒化物半導体基板、導電性III族窒化物層を含む金属基板、導電性III族窒化物層を含む導電性半導体基板などが好ましい。
The
本実施形態のショットキーバリアダイオード1は、基板10として導電性基板を含む場合、縦型構造が高耐圧性および大電流密度が得られる観点から、基板10上に基板側電極50を含むことができる。基板側電極50は、接触抵抗を小さくすることによりオン抵抗が低減できる観点から、基板10とオーミック接触するオーミック電極であることが好ましく、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、プラチナ(Pt)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)およびチタンタングステン(TiW)からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を含むことが好ましく、たとえば、Ti電極、Al電極、Ti/Al電極、Al/Mo/Au電極、Ti/Al/Ti/Au電極、Ti/Al/Mo/Au電極などであることが好ましい。
When the
[実施形態2:ショットキーバリアダイオードの製造方法]
図1〜図4を参照して、実施形態1のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、半導体層20を形成する工程S20と、半導体層20上に、半導体層側30pよりも半導体層側30pの反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜30を形成する工程S30と、窒化ケイ素絶縁膜30に、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sが、開口部の中心から近い部分30snと遠い部分30sfとを有し、近い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに位置し遠い部分30sfが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pの反対側に位置し、近い部分30snにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さより遠い部分30sfにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さが大きくなるように、開口部30wを形成する工程S50と、開口部30wの内部で半導体層20上に半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sを形成するとともに、窒化ケイ素絶縁膜30の一部上にショットキー電極40sに接続するフィールドプレート電極40fを形成する工程S60と、を含む。
[Embodiment 2: Manufacturing Method of Schottky Barrier Diode]
1 to 4, in the manufacturing method of the
本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、ばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成できるため、逆方向耐電圧が高いショットキーバリアダイオード1が効率よくかつ歩留まりよく得られる。
Since the manufacturing method of the
本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、特に制限はないが、効率的にかつ歩留まりよく製造する観点から、以下の工程を含むことが好ましい。
Although the manufacturing method of the
(基板を準備する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、基板10を準備する工程S10を含むことが好ましい。これにより、機械的強度の高いショットキーバリアダイオード1が得られる。
(Process for preparing the substrate)
1 to 4, the method for manufacturing the
基板10を準備する方法は、基板10として導電性III族窒化物半導体基板を準備する場合は、特に制限はないが、品質の高い導電性III族窒化物半導体基板が得られる観点から、HVPE(ハイドライド気相成長)法、MBE(分子線気相成長)法、MOVPE(有機金属気相成長)法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好ましい。
The method for preparing the
(半導体層を形成する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、基板10上に半導体層20を形成する工程S20を含む。これにより、ショットキーバリアダイオード1が得られる。半導体層20は、逆方向耐電圧を高くする観点から、III族窒化物半導体層であることが好ましい。半導体層20の形成方法は、III族窒化物半導体層を形成する場合は、品質の高いIII族窒化物半導体層を形成する観点から、MOVPE法、MBE法、HVPE法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好ましい。
(Process for forming a semiconductor layer)
1 to 4, the method for manufacturing the
(窒化ケイ素絶縁膜を形成する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、半導体層20上に、半導体層側30pよりも半導体層側30pの反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜30を形成する工程S30を含む。これにより、逆方向耐電圧が高くばらつきの小さいフィールドプレート構造を形成することができる。
(Process of forming a silicon nitride insulating film)
1 to 4, in the manufacturing method of the
半導体層側30pよりも半導体層側30pの反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜30を形成する方法は、特に制限はないが、窒素原子濃度の調整が容易で高品質な膜を形成できる観点から、電子サイクロン共鳴スパッタ法が好ましい。
The method for forming the silicon
電子サイクロン共鳴(ECR)スパッタ法とは、ECRにより発生させたプラズマ(ECRプラズマ)を利用し、そのプラズマの周囲に配置したターゲットに電圧を印加して、プラズマをターゲットに加速入射させることでスパッタリング現象を生ぜしめ、放出したターゲット粒子を近傍に設置した基板上に付着させることにより薄膜を形成する方法をいう。ECRプラズマは、真空容器内にガスを導入して、圧力を0.01Paから0.2Pa程度に保持し、50mTから100mT程度の磁界と1GHzから5GHz程度のマイクロ波を印加することにより発生させることができる。一般のプラズマよりも1〜2桁低い圧力での放電が可能であり、10〜30eV程度の低エネルギーかつ高密度のイオン照射下で基板上に薄膜を形成できる。かかるイオン照射によって、低温かつ低損傷で緻密平滑な高品質薄膜を形成できる他、酸素ガスおよび窒素ガスの反応性を利用して、無加熱のままで酸化物および窒化物をそれぞれ形成できる。
The electron cyclone resonance (ECR) sputtering method uses a plasma (ECR plasma) generated by ECR, applies a voltage to a target arranged around the plasma, and causes the plasma to be accelerated and incident on the target. It refers to a method of forming a thin film by causing a phenomenon and depositing released target particles on a nearby substrate. The ECR plasma is generated by introducing a gas into the vacuum vessel, maintaining the pressure at about 0.01 Pa to 0.2 Pa, and applying a magnetic field of about 50 mT to 100 mT and a microwave of about 1 GHz to 5 GHz. Can do. Discharge at a
ECRスパッタ法により半導体層20上に窒化ケイ素絶縁膜30を形成する方法は、ECRにより原料窒素ガス中に発生させた窒素プラズマを、固体ケイ素ターゲットに加速入射させることにより放出した窒化ケイ素粒子を半導体層20上に付着させる方法である。
In the method of forming the silicon
半導体層側30pよりも半導体層側30pの反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜30を形成する工程は、特に制限はないが、効率よく品質のよい窒化ケイ素絶縁膜を形成する観点から、原料窒素ガス流量を2以上の段階的または連続的に増大させながら窒化ケイ素絶縁膜30を形成することが好ましい。
The process of forming the silicon
たとえば、図1を参照して、原料窒素ガス流量を2段階で段階的に増大させることにより、半導体層側30pからその反対側に配置された、窒素原子濃度が低い第1層30aと、第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30が得られる。図2を参照して、原料窒素ガス流量を3段階で段階的に増大させることにより、半導体層側30pからその反対側に配置された、窒素原子濃度が低い第1層30aと、第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bと、第2層よりも窒素原子濃度が高い第3層30cと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30が得られる。図3を参照して、原料窒素ガス流量を連続的に増大させることにより、半導体層側30pからその反対側にかけて厚さ方向に窒素原子濃度が連続的に高くなる窒化ケイ素絶縁膜30が得られる。
For example, referring to FIG. 1, by increasing the raw material nitrogen gas flow rate stepwise in two steps, the
(基板側電極を形成する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、基板10が導電性基板である場合、基板10上に基板側電極50を形成する工程S40を含むことが好ましい。これにより、縦型のショットキーバリアダイオード1を構成することができる。
(Process of forming substrate side electrode)
1 to 4, the manufacturing method of the
基板側電極50を形成する方法は、特に制限はなく、電子線(EB)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。
The method for forming the substrate-
(窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、窒化ケイ素絶縁膜30に開口部30wを形成する工程S50を含む。ここで、開口部30wは、ショットキーバリアダイオード1の逆方向耐電圧を高くする観点から、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sが開口部30wの中心から近い部分30snと遠い部分30sfとを有し、近い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに位置し、遠い部分30snが窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pの反対側に位置し、近い部分30snにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さより遠い部分30sfにおける窒化ケイ素絶縁膜30の厚さが大きくなるように形成する。
(Process for forming an opening in a silicon nitride insulating film)
1 to 4, the method for manufacturing the
窒化ケイ素絶縁膜30に開口部30wを形成する方法は、特に制限はないが、上記の所望の形態に開口部30wを形成する観点から、フォトリソグラフィーにより窒化ケイ素絶縁膜30上にレジストパターンを形成し、エッチングした後、レジストパターンを除去する方法が好ましい。エッチングは、特に制限はないが、上記の所望の形態に開口部30wを形成する観点から、フッ化水素酸、バッファードフッ酸などによるウェットエッチングが好ましい。
The method for forming the
たとえば、図1を参照して、窒素原子濃度が低い第1層30aと、第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30をウェットエッチングすると、第1層30aに比べて第2層30bはエッチング速度が高いため、第1層30aの開口部より第2層30bの開口部が広くなり、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、2段の階段状の面(2つのステップ面とそれらを繋ぐ1つのテラス面)を含む。
For example, referring to FIG. 1, when silicon
図2を参照して、窒素原子濃度が低い第1層30aと、第1層30aよりも窒素原子濃度が高い第2層30bと、第2層よりも窒素原子濃度が高い第3層30cと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30をウェットエッチングすると、第1層30aに比べて第2層30bはエッチング速度が高く、第2層30bに比べて第3層30cはエッチング速度が高いため、第1層30aの開口部より第2層30bの開口部が広くまた第2層30bの開口部より第3層30cの開口部が広くなり、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、3段の階段状の面(3つのステップ面とそれらをつなぐ2つのテラス面)を含む。
Referring to FIG. 2, a
図3を参照して、半導体層側30pからその反対側にかけて厚さ方向に窒素原子濃度が連続的に高くなる窒化ケイ素絶縁膜30をウェットエッチングすると、窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pに比べて半導体層側30pの反対側のエッチング速度が高いため、窒化ケイ素絶縁膜30の半導体層側30pの開口部より半導体層側30pの反対側の開口部が広くなり、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sは、斜面を含む。
Referring to FIG. 3, when the silicon
(ショットキー電極およびフィールドプレート電極を形成する工程)
図1〜図4を参照して、本実施形態のショットキーバリアダイオード1の製造方法は、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する工程S60、詳細には、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの内部で半導体層20上に半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sを形成するとともに、窒化ケイ素絶縁膜30の一部上にショットキー電極40sに接続するフィールドプレート電極40fを形成する工程S60を含む。かかる工程により、逆方向耐電圧の高いショットキーバリアダイオード1が得られる。
(Step of forming Schottky electrode and field plate electrode)
1 to 4, the manufacturing method of the
ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する方法としては、特に制限はないが、効率よく品質の高い電極を形成する観点から、フォトリソグラフィーにより窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wおよびその近傍上に開口部を有するレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部内の半導体層20上および窒化ケイ素絶縁膜30上に、EB蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などにより、半導体層側電極40を形成した後、レジストパターンをリフトオフするリフトオフ方法が挙げられる。
The method for forming the
また、同じ観点から、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wを含む主面全体に、EB蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などにより半導体層側電極40を形成し、開口部30wおよびその近傍のショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する領域を保護するレジストパターンを形成した後、保護した領域以外の半導体層側電極をウェットエッチングにより除去し、さらにレジストを除去するエッチング法が挙げられる。
From the same point of view, the semiconductor
このようにして、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの内部で半導体層20上に半導体層20にショットキー接触するショットキー電極40sが形成され、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wの側面30sおよびその近傍上にフィールドプレート電極40fとが形成される。ここで、半導体層側電極40は、上記のショットキー電極40sおよびそれに接続する上記のフィールドプレート電極40fで構成される。
In this manner, the
(実施例1)
1.基板の準備
図1および図4を参照して、基板10として、HVPE法により作製した直径が50mmで厚さが400μmでキャリア濃度が1×1018cm-3のn型GaN自立基板を準備した。
(Example 1)
1. Preparation of Substrate With reference to FIGS. 1 and 4, an n-type GaN free-standing substrate having a diameter of 50 mm, a thickness of 400 μm, and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 prepared by HVPE was prepared as a
2.半導体層の形成
次に、上記の基板10上に、MOVPE法により、半導体層20として、厚さが5μmでキャリア濃度が1×1016cm-3のn型GaN層を形成した。
2. Formation of Semiconductor Layer Next, an n-type GaN layer having a thickness of 5 μm and a carrier concentration of 1 × 10 16 cm −3 was formed as the
3.窒化ケイ素絶縁膜の形成
次に、上記の半導体層20上に、ECRスパッタ法により、厚さが500nmの窒化ケイ素絶縁膜30を形成した。窒化ケイ素絶縁膜30の形成の際、原料窒素ガスの流量を、最初は10sccmとし、次に50sccmとした。こうして、厚さが250nmで窒素原子濃度が10原子%である第1層30aと、厚さが250nmで窒素原子濃度が50原子%である第2層30bと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30が得られた。ここで、窒化ケイ素絶縁膜30中の窒素原子濃度は、SIMS(2次イオン質量分析)法により測定した。
3. Formation of Silicon Nitride Insulating Film Next, a silicon
4.基板側電極の形成
次に、上記の基板10上に、EB蒸着法により、基板側電極50として、厚さが10nmのTi層と厚さが200nmのAl層とで構成されるオーミック電極を形成した。
4). Next, an ohmic electrode composed of a Ti layer having a thickness of 10 nm and an Al layer having a thickness of 200 nm is formed as the
5.窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程
次に、フォトリソグラフィーにより窒化ケイ素絶縁膜30上にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸(ダイキン社製BHF110)によりエッチングした後、レジストパターンを除去することにより、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wを形成した。得られた開口部30wの広さは、半導体層20が露出した第1層30a部分で800μm×800μm角であり、第2層30b部分で820μm×820μm角であった。
5. Step of forming an opening in the silicon nitride insulating film Next, a resist pattern is formed on the silicon
6.ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成
次に、フォトリソグラフィーにより窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wおよび開口部30wの周縁から50μmまでの850μm×850μm角の領域に開口部を有するレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部内の半導体層20上および窒化ケイ素絶縁膜30上に、EB蒸着法により、厚さが50nmのNi層と厚さが300nmのAu層とで構成される半導体層側電極40を形成した後、レジストパターンをリフトオフするリフトオフ方法により、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成した。
6). Formation of Schottky Electrode and Field Plate Electrode Next, a resist pattern having an opening in an area of 850 μm × 850 μm square from the periphery of the
7.特性評価
同様の手順により、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
7). Characteristic Evaluation 100 Schottky barrier diodes having the same structure were manufactured by the same procedure. The yield rate was 90% when the reverse breakdown voltage was 600 V or higher. Moreover, the average reverse withstand voltage in non-defective products was 650V.
(実施例2)
1.基板の準備
図2および図4を参照して、基板10として、実施例1と同様のn型GaN自立基板を準備した。
(Example 2)
1. Preparation of Substrate With reference to FIGS. 2 and 4, an n-type GaN free-standing substrate similar to that of Example 1 was prepared as the
2.半導体層の形成
次に、上記の基板10上に、半導体層20として、実施例1と同様のn型GaN層を形成した。
2. Formation of Semiconductor Layer Next, the same n-type GaN layer as in Example 1 was formed on the
3.窒化ケイ素絶縁膜の形成
次に、上記の半導体層20上に、ECRスパッタ法により、厚さが500nmの窒化ケイ素絶縁膜30を形成した。窒化ケイ素絶縁膜30の形成の際、原料窒素ガスの流量を、最初は10sccmとし、次に25sccmとし、さらに50sccmとした。こうして、厚さが167nmで窒素原子濃度が10原子%である第1層30aと、厚さ166nmで窒素原子濃度が25原子%である第2層30bと、厚さ167nmで窒素原子濃度が50原子%である第3層30cと、で構成される窒化ケイ素絶縁膜30が得られた。
3. Formation of Silicon Nitride Insulating Film Next, a silicon
4.基板側電極の形成
次に、上記の基板10上に、基板側電極50として、実施例1と同様のオーミック電極を形成した。
4). Formation of Substrate Side Electrode Next, the same ohmic electrode as in Example 1 was formed on the
5.窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程
次に、実施例1と同様にして窒化ケイ素絶縁膜30に開口部30wを形成した。得られた開口部30wの広さは、半導体層20が露出した第1層30a部分で800μm×800μm角であり、第2層30b部分で810μm×810μm角であり、第3層30c部分で820μm×820μm角であった。
5. Step of Forming Opening in Silicon Nitride Insulating Film Next, the
6.ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成
次に、実施例1と同様にしてショットキー電極お40sおよびフィールドプレート電極40fを形成した。
6). Formation of Schottky Electrode and Field Plate Electrode Next, a
7.特性評価
同様の手順により、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
7). Characteristic Evaluation 100 Schottky barrier diodes having the same structure were manufactured by the same procedure. The yield rate was 90% when the reverse breakdown voltage was 600 V or higher. Moreover, the average reverse withstand voltage in non-defective products was 650V.
(実施例3)
1.基板の準備
図3および図4を参照して、基板10として、実施例1と同様のn型GaN自立基板を準備した。
(Example 3)
1. Preparation of Substrate With reference to FIGS. 3 and 4, an n-type GaN free-standing substrate similar to that of Example 1 was prepared as the
2.半導体層の形成
次に、上記の基板10上に、半導体層20として、実施例1と同様のn型GaN層を形成した。
2. Formation of Semiconductor Layer Next, the same n-type GaN layer as in Example 1 was formed on the
3.窒化ケイ素絶縁膜の形成
次に、上記の半導体層20上に、ECRスパッタ法により、厚さが500nmの窒化ケイ素絶縁膜30を形成した。窒化ケイ素絶縁膜30の形成の際、原料窒素ガスの流量を、最初の10sccmから最後の50sccmまで、連続的に変化させた。こうして、半導体層側30pから半導体層側30pの反対側にかけて厚さ方向に窒素原子濃度が10原子%から50原子%に増大した窒化ケイ素絶縁膜30が得られた。
3. Formation of Silicon Nitride Insulating Film Next, a silicon
4.基板側電極の形成
次に、上記の基板10上に、基板側電極50として、実施例1と同様のオーミック電極を形成した。
4). Formation of Substrate Side Electrode Next, the same ohmic electrode as in Example 1 was formed on the
5.窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程
次に、実施例1と同様にして窒化ケイ素絶縁膜30に開口部30wを形成した。得られた開口部30wの広さは、半導体層20が露出した半導体層側30pで800μm×800μm角であり、半導体層側30pの反対側で820μm×820μm角であった。
5. Step of Forming Opening in Silicon Nitride Insulating Film Next, the
6.ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成
次に、実施例1と同様にしてショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成した。
6). Formation of Schottky Electrode and Field Plate Electrode Next, a
7.特性評価
同様の手順により、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
7). Characteristic Evaluation 100 Schottky barrier diodes having the same structure were manufactured by the same procedure. The yield rate was 90% when the reverse breakdown voltage was 600 V or higher. Moreover, the average reverse withstand voltage in non-defective products was 650V.
(実施例4)
ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成において、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wを含む主面全体に、EB蒸着法により、厚さが50nmのNi層と厚さが300nmのAu層とで構成される半導体層側電極40を形成し、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wおよび開口部30wの周縁から50μmまでの850μm×850μm角のショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する領域を保護するレジストパターンを形成した後、保護した領域以外の半導体層側電極をウェットエッチングにより除去し、さらにレジストを除去するエッチング法により、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成したこと以外は、実施例1と同様にして、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
Example 4
In the formation of the Schottky electrode and the field plate electrode, the entire main surface including the
(実施例5)
ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成において、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wを含む主面全体に、EB蒸着法により、厚さが50nmのNi層と厚さが300nmのAu層とで構成される半導体層側電極40を形成し、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wおよび開口部30wの周縁から50μmまでの850μm×850μm角のショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する領域を保護するレジストパターンを形成した後、保護した領域以外の半導体層側電極をウェットエッチングにより除去し、さらにレジストを除去するエッチング法により、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成したこと以外は、実施例2と同様にして、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
(Example 5)
In the formation of the Schottky electrode and the field plate electrode, the entire main surface including the
(実施例6)
ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成において、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wを含む主面全体に、EB蒸着法により、厚さが50nmのNi層と厚さが300nmのAu層とで構成される半導体層側電極40を形成し、窒化ケイ素絶縁膜30の開口部30wおよび開口部30wの周縁から50μmまでの850μm×850μm角のショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成する領域を保護するレジストパターンを形成した後、保護した領域以外の半導体層側電極をウェットエッチングにより除去し、さらにレジストを除去するエッチング法により、ショットキー電極40sおよびフィールドプレート電極40fを形成したこと以外は、実施例3と同様にして、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は90%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
(Example 6)
In the formation of the Schottky electrode and the field plate electrode, the entire main surface including the
(比較例1)
1.基板の準備
基板として、実施例1と同様のn型GaN自立基板を準備した。
(Comparative Example 1)
1. Preparation of substrate As a substrate, an n-type GaN free-standing substrate similar to that of Example 1 was prepared.
2.半導体層の形成
次に、上記の基板上に、半導体層として、実施例1と同様のn型GaN層を形成した。
2. Formation of Semiconductor Layer Next, an n-type GaN layer similar to that of Example 1 was formed as a semiconductor layer on the substrate.
3.窒化ケイ素絶縁膜の形成
次に、上記の半導体層上に、ECRスパッタ法により、厚さが500nmの窒化ケイ素絶縁膜を形成した。窒化ケイ素絶縁膜の形成の際、原料窒素ガスの流量を、10sccmと一定にした。こうして、半導体層側から半導体層側の反対側にかけて厚さ方向に窒素原子濃度が10原子%で一定の窒化ケイ素絶縁膜が得られた。
3. Formation of Silicon Nitride Insulating Film Next, a silicon nitride insulating film having a thickness of 500 nm was formed on the semiconductor layer by ECR sputtering. When forming the silicon nitride insulating film, the flow rate of the raw material nitrogen gas was kept constant at 10 sccm. Thus, a silicon nitride insulating film having a constant nitrogen atom concentration of 10 atomic% in the thickness direction from the semiconductor layer side to the opposite side of the semiconductor layer side was obtained.
4.基板側電極の形成
次に、上記の基板上に、基板側電極として、実施例1と同様のオーミック電極を形成した。
4). Formation of Substrate Side Electrode Next, the same ohmic electrode as in Example 1 was formed on the above substrate as the substrate side electrode.
5.窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程
次に、実施例1と同様にして窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成した。得られた開口部の広さは、半導体層が露出した800μm×800μm角であった。
5. Step of forming openings in silicon nitride insulating film Next, openings were formed in the silicon nitride insulating film in the same manner as in Example 1. The width of the obtained opening was 800 μm × 800 μm square where the semiconductor layer was exposed.
6.ショットキー電極およびフィールドプレート電極の形成
次に、実施例1と同様にしてショットキー電極およびフィールドプレート電極を形成した。
6). Formation of Schottky Electrode and Field Plate Electrode Next, a Schottky electrode and a field plate electrode were formed in the same manner as in Example 1.
7.特性評価
同様の手順により、同様の構造を有するショットキーバリアダイオードを100個作製した。逆方向耐電圧が600V以上のものを良品とするときの歩留まり率は50%であった。また良品中の平均逆方向耐電圧は650Vであった。
7). Characteristic Evaluation 100 Schottky barrier diodes having the same structure were manufactured by the same procedure. The yield rate was 50% when the reverse breakdown voltage was 600 V or higher. Moreover, the average reverse withstand voltage in non-defective products was 650V.
比較例1および実施例1〜実施例3とを比較すると、従来のショットキーバリアダイオードに比べて、図1〜図3にそれぞれ示す実施例1〜実施例3ショットキーバリアダイオードは、歩留まり率が高くなるとともに、良品中の平均逆方向耐電圧も高くなった。 Comparing Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, compared with the conventional Schottky barrier diode, the yield rate of each of Examples 1 to 3 Schottky barrier diodes shown in FIGS. As the value increased, the average reverse withstand voltage in non-defective products also increased.
今回開示された実施形態および実施例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のすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ショットキーバリアダイオード
10 基板
20 半導体層
30 窒化ケイ素絶縁膜
30a 第1層
30b 第2層
30c 第3層
30p 半導体層側
30q フィールドプレート電極側
30s 側面
30sf 遠い部分
30sn 近い部分
30w 開口部
40 半導体層側電極
40f フィールドプレート電極
40s ショットキー電極
50 基板側電極
S10 基板を準備する工程
S20 半導体層を形成する工程
S30 窒化ケイ素絶縁膜を形成する工程
S40 基板側電極を形成する工程
S50 窒化ケイ素絶縁膜に開口部を形成する工程
S60 ショットキー電極およびフィールドプレート電極(半導体層側電極)を形成する工程
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記窒化ケイ素絶縁膜は、前記半導体層側よりも前記フィールドプレート電極側の方で窒素原子濃度が高く、
前記窒化ケイ素絶縁膜の前記開口部の側面は、前記開口部の中心から近い部分と遠い部分とを有し、前記近い部分が前記窒化ケイ素絶縁膜の前記半導体層側に位置し前記遠い部分が前記窒化ケイ素絶縁膜の前記フィールドプレート電極側に位置し、前記近い部分における前記窒化ケイ素絶縁膜の厚さより前記遠い部分における前記窒化ケイ素絶縁膜の厚さが大きくなるように形成されているショットキーバリアダイオード。 A semiconductor layer, a silicon nitride insulating film disposed on the semiconductor layer and having an opening, a Schottky electrode disposed on the semiconductor layer inside the opening and in Schottky contact with the semiconductor layer, and the Schottky A field plate electrode connected to the electrode and disposed on a part of the silicon nitride insulating film,
The silicon nitride insulating film has a higher nitrogen atom concentration on the field plate electrode side than on the semiconductor layer side,
The side surface of the opening of the silicon nitride insulating film has a portion near and far from the center of the opening, and the close portion is located on the semiconductor layer side of the silicon nitride insulating film and the far portion is The Schottky is located on the field plate electrode side of the silicon nitride insulating film and is formed such that the thickness of the silicon nitride insulating film in the far portion is larger than the thickness of the silicon nitride insulating film in the near portion. Barrier diode.
前記半導体層上に、前記半導体層側よりも前記半導体層側の反対側の方で窒素原子濃度が高い窒化ケイ素絶縁膜を形成する工程と、
前記窒化ケイ素絶縁膜に、前記窒化ケイ素絶縁膜の開口部の側面が、前記開口部の中心から近い部分と遠い部分とを有し、前記近い部分が前記窒化ケイ素絶縁膜の前記半導体層側に位置し前記遠い部分が前記窒化ケイ素絶縁膜の前記半導体層側の反対側に位置し、前記近い部分における前記窒化ケイ素絶縁膜の厚さより前記遠い部分における前記窒化ケイ素絶縁膜の厚さが大きくなるように、前記開口部を形成する工程と、
前記開口部の内部で前記半導体層上に前記半導体層にショットキー接触するショットキー電極を形成するとともに、前記窒化ケイ素絶縁膜の一部上に前記ショットキー電極に接続するフィールドプレート電極を形成する工程と、を含むショットキーバリアダイオードの製造方法。 Forming a semiconductor layer;
Forming a silicon nitride insulating film having a higher nitrogen atom concentration on the semiconductor layer on the opposite side of the semiconductor layer than on the semiconductor layer; and
The side surface of the opening of the silicon nitride insulating film has a portion near and far from the center of the opening in the silicon nitride insulating film, and the close portion is on the semiconductor layer side of the silicon nitride insulating film. The located and far portion is located on the opposite side of the silicon nitride insulating film to the semiconductor layer side, and the thickness of the silicon nitride insulating film in the far portion is larger than the thickness of the silicon nitride insulating film in the near portion. Forming the opening,
A Schottky electrode that is in Schottky contact with the semiconductor layer is formed on the semiconductor layer inside the opening, and a field plate electrode that is connected to the Schottky electrode is formed on a part of the silicon nitride insulating film. And a Schottky barrier diode manufacturing method.
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