JP2017050398A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、ショットキー電極を有する半導体装置およびショットキー電極を有する半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a Schottky electrode and a method for manufacturing a semiconductor device having a Schottky electrode.
たとえば特開2008−282972号公報によれば、n型ドリフト層およびp型層の各々に接するショットキー電極を有するジャンクションバリアショットキーダイオードが開示されている。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は、逆バイアス時、言い換えればオフ状態時、にp型層から拡がる空乏層が、ショットキー電極とn型ドリフト層とによるショットキー接合部を覆う。これにより、ショットキー接合部に印加される電界が緩和される。よってオフ状態時のリーク電流が抑制される。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-282972 discloses a junction barrier Schottky diode having a Schottky electrode in contact with each of an n-type drift layer and a p-type layer. In the junction barrier Schottky diode, a depletion layer extending from the p-type layer at the time of reverse bias, that is, in the off state, covers the Schottky junction portion formed by the Schottky electrode and the n-type drift layer. Thereby, the electric field applied to the Schottky junction is relaxed. Therefore, the leakage current in the off state is suppressed.
上述したように、上記p型層、より一般的にいえばドリフト層の導電型と異なる導電型を有する層、が設けられることにより、リーク電流が抑制される。一方で、このような層が設けられる場合、ショットキーダイオードとして機能し得る部分の面積が小さくなることから、ある程度のオン抵抗の増大は避けられない。そこで、オン抵抗の増大をなるべく抑制しつつリーク電流を抑制する方法が望まれる。しかしながらそのような方法はこれまで十分に検討されてきていなかった。 As described above, the leakage current is suppressed by providing the p-type layer, more generally, a layer having a conductivity type different from that of the drift layer. On the other hand, when such a layer is provided, the area of a portion that can function as a Schottky diode is reduced, and thus an increase in on-resistance to a certain extent is unavoidable. Therefore, a method for suppressing leakage current while suppressing increase in on-resistance as much as possible is desired. However, such a method has not been sufficiently studied so far.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その一の目的は、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる半導体装置を提供することである。また他の目的は、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することである。またさらに他の目的は、半導体装置の簡素化された製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing an increase in on-resistance while suppressing leakage current. . Another object is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of suppressing an increase in on-resistance while suppressing a leakage current. Still another object is to provide a simplified manufacturing method of a semiconductor device.
本発明の一の局面に従う半導体装置は半導体層およびショットキー電極を有している。半導体層は、底面および側壁を有するトレンチ領域と、トレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含んでいる。半導体層は、第1の導電型を有する第1の部分と、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、トレンチ領域および非トレンチ領域の各々に配置された第2の部分と、を含んでいる。ショットキー電極は、半導体層の一の面上に設けられており、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含んでいる。半導体層の第1の部分は、側壁のうち底面へとつながる端部をなしている。 A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor layer and a Schottky electrode. The semiconductor layer includes a surface having a trench region having a bottom surface and a sidewall and a non-trench region outside the trench region. The semiconductor layer includes a first portion having a first conductivity type, a second portion having a second conductivity type different from the first conductivity type, and being disposed in each of the trench region and the non-trench region, , Including. The Schottky electrode is provided on one surface of the semiconductor layer, and includes a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion. The first portion of the semiconductor layer forms an end portion connected to the bottom surface of the side wall.
本発明の他の局面に従う半導体装置は半導体層およびショットキー電極を有している。半導体層は、底面および側壁を有するトレンチ領域と、トレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含んでいる。半導体層は、第1の導電型を有する第1の部分と、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、トレンチ領域に配置された第2の部分と、を含んでいる。ショットキー電極は、半導体層の一の面上に設けられており、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含んでいる。半導体層の第1の部分および第2の部分の各々は底面を部分的になしている。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a semiconductor layer and a Schottky electrode. The semiconductor layer includes a surface having a trench region having a bottom surface and a sidewall and a non-trench region outside the trench region. The semiconductor layer includes a first portion having a first conductivity type and a second portion having a second conductivity type different from the first conductivity type and disposed in the trench region. The Schottky electrode is provided on one surface of the semiconductor layer, and includes a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion. Each of the first portion and the second portion of the semiconductor layer partially forms a bottom surface.
本発明のさらに他の局面に従う半導体装置は半導体層およびショットキー電極を有している。半導体層は、底面および側壁を有するトレンチ領域と、トレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含んでいる。半導体層は、第1の導電型を有する第1の部分と、第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、一の面の一部に配置された第2の部分と、を含んでいる。ショットキー電極は、半導体層の一の面上に設けられており、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含んでいる。半導体層の第1の部分は側壁の全体をなしている。 A semiconductor device according to still another aspect of the present invention includes a semiconductor layer and a Schottky electrode. The semiconductor layer includes a surface having a trench region having a bottom surface and a sidewall and a non-trench region outside the trench region. The semiconductor layer includes: a first portion having a first conductivity type; and a second portion having a second conductivity type different from the first conductivity type and disposed on a part of one surface. Contains. The Schottky electrode is provided on one surface of the semiconductor layer, and includes a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion. The first portion of the semiconductor layer forms the entire side wall.
本発明の一の局面に従う半導体装置の製造方法は次の工程を有している。一の面を有し、第1の導電型を有する半導体層が準備される。半導体層の一の面に、底面および側壁を有するトレンチ領域と、トレンチ領域の外の非トレンチ領域とが設けられる。半導体層の一の面を部分的に覆い、側壁の全体を覆う注入マスクが形成される。注入マスクを用いた選択的なイオン注入により半導体層の一の面の一部の導電型を第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、半導体層に、第1の導電型を有する第1の部分と、第2の導電型を有する第2の部分とが設けられる。半導体層の一の面上に、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極が形成される。 A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the following steps. A semiconductor layer having one surface and having a first conductivity type is prepared. A trench region having a bottom surface and a sidewall and a non-trench region outside the trench region are provided on one surface of the semiconductor layer. An implantation mask is formed that partially covers one surface of the semiconductor layer and covers the entire sidewall. By changing the conductivity type of a part of one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using an implantation mask, the first conductivity is transferred to the semiconductor layer. A first portion having a mold and a second portion having a second conductivity type are provided. A Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion is formed on one surface of the semiconductor layer.
本発明の他の局面に従う半導体装置の製造方法は次の工程を有している。一の面を含み、第1の導電型を有する半導体層が準備される。半導体層の一の面を部分的に覆うエッチングマスクが形成される。エッチングマスクを用いた選択的なエッチングにより半導体層の一の面に凹部を形成することによって、凹部に含まれるアライメントマーク領域と、凹部に含まれる、底面および側壁を有するトレンチ領域と、凹部の外の非トレンチ領域と、が設けられる。アライメントマーク領域によるアライメントを用いて、半導体層の一の面を部分的に覆う注入マスクが形成される。注入マスクを用いた選択的なイオン注入により半導体層の一の面の一部の導電型を第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、半導体層に、第1の導電型を有する第1の部分と、第2の導電型を有する第2の部分とが設けられる。半導体層の一の面上に、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極が形成される。 A method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes the following steps. A semiconductor layer including a first surface and having a first conductivity type is prepared. An etching mask that partially covers one surface of the semiconductor layer is formed. By forming a recess in one surface of the semiconductor layer by selective etching using an etching mask, an alignment mark region included in the recess, a trench region including a bottom surface and a side wall included in the recess, and the outside of the recess Non-trench regions. An implantation mask that partially covers one surface of the semiconductor layer is formed using alignment by the alignment mark region. By changing the conductivity type of a part of one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using an implantation mask, the first conductivity is transferred to the semiconductor layer. A first portion having a mold and a second portion having a second conductivity type are provided. A Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion is formed on one surface of the semiconductor layer.
本発明のさらに他の局面に従う半導体装置の製造方法は次の工程を有している。素子領域と、素子領域を囲む終端領域と、を有する一の面を含み、第1の導電型を有する半導体層が準備される。半導体層の一の面に、底面および側壁を有し一の面の素子領域に配置されたトレンチ領域と、トレンチ領域の外の非トレンチ領域とが設けられる。半導体層の一の面の素子領域および終端領域の各々を部分的に覆う注入マスクが形成される。注入マスクを用いた選択的なイオン注入により半導体層の一の面の一部の導電型を第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、半導体層に、第1の導電型を有する第1の部分と、第2の導電型を有し一の面の素子領域に配置された第2の部分と、第2の導電型を有し一の面の終端領域に配置された第3の部分とが設けられる。半導体層の一の面上に、第1の部分にショットキー接合された部分と第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極が形成される。 A method for manufacturing a semiconductor device according to still another aspect of the present invention includes the following steps. A semiconductor layer having a first conductivity type including one surface having an element region and a termination region surrounding the element region is prepared. One surface of the semiconductor layer is provided with a trench region having a bottom surface and a side wall and disposed in the element region of the one surface, and a non-trench region outside the trench region. An implantation mask that partially covers each of the element region and the termination region on one surface of the semiconductor layer is formed. By changing the conductivity type of a part of one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using an implantation mask, the first conductivity is transferred to the semiconductor layer. A first portion having a mold, a second portion having a second conductivity type and disposed in an element region on one surface, and a second portion having a second conductivity type and disposed in a termination region on one surface. A third portion. A Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion is formed on one surface of the semiconductor layer.
本発明の一の局面に従う半導体装置によれば、半導体層の第1の部分は、側壁のうち底面へとつながる端部をなしている。これにより、半導体層の一の面のうちショットキー電極の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁のより多くの部分を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。 According to the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the first portion of the semiconductor layer forms an end portion connected to the bottom surface of the side wall. As a result, a larger portion of the side wall, which is a portion that is less likely to be damaged during the formation of the Schottky electrode, on one surface of the semiconductor layer can be used for the Schottky junction. Therefore, an increase in on-resistance can be suppressed while suppressing a leakage current due to damage.
本発明の他の局面に従う半導体装置によれば、半導体層の第1の部分および第2の部分の各々は底面を部分的になしている。第1の部分が底面をなすことにより、底面にショットキー接合を設けることができる。これにより、底面にショットキー接合が設けられない場合に比して、オン抵抗を低減することができる。一方で、第2の部分が底面をなすことにより、オフ状態において底面に印加される電界を緩和する空乏層を生成することができる。これにより、底面に設けられたショットキー接合のリーク電流が抑制される。以上から、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。 According to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, each of the first portion and the second portion of the semiconductor layer partially forms a bottom surface. Since the first portion forms a bottom surface, a Schottky junction can be provided on the bottom surface. Thereby, the on-resistance can be reduced as compared with a case where no Schottky junction is provided on the bottom surface. On the other hand, when the second portion forms the bottom surface, a depletion layer that relaxes the electric field applied to the bottom surface in the off state can be generated. Thereby, the leakage current of the Schottky junction provided on the bottom surface is suppressed. From the above, it is possible to suppress an increase in on-resistance while suppressing leakage current.
本発明のさらに他の局面に従う半導体装置によれば、半導体層の第1の部分は側壁の全体をなしている。これにより、半導体層の一の面のうちショットキー電極の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁の全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。 According to the semiconductor device according to still another aspect of the present invention, the first portion of the semiconductor layer forms the entire side wall. As a result, the entire side wall, which is a portion that is not easily damaged during the formation of the Schottky electrode, on one surface of the semiconductor layer can be used for the Schottky junction. Therefore, an increase in on-resistance can be suppressed while suppressing a leakage current due to damage.
本発明の一の局面に従う半導体装置の製造方法によれば、注入マスクは側壁の全体を覆う。これにより、イオン注入後においても半導体層の第1の部分が側壁の全体をなす。よって、半導体層の一の面のうちショットキー電極の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁の全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the implantation mask covers the entire side wall. Thereby, even after ion implantation, the first portion of the semiconductor layer forms the entire side wall. Therefore, the entire side wall, which is a portion that is not easily damaged when forming the Schottky electrode, on one surface of the semiconductor layer can be used for the Schottky junction. Therefore, an increase in on-resistance can be suppressed while suppressing a leakage current due to damage.
本発明の他の局面に従う半導体装置の製造方法によれば、エッチングマスクを用いた選択的なエッチングによりアライメントマーク領域およびトレンチ領域とが形成される。これにより、アライメントマーク領域およびトレンチ領域の両方を一括して形成することができる。よって製造方法を簡素化することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the alignment mark region and the trench region are formed by selective etching using an etching mask. Thereby, both the alignment mark region and the trench region can be formed collectively. Therefore, the manufacturing method can be simplified.
本発明のさらに他の局面に従う半導体装置の製造方法によれば、注入マスクを用いた選択的なイオン注入により、半導体層に、第2の導電型を有し一の面の素子領域に配置された第2の部分と、第2の導電型を有し一の面の終端領域に配置された第3の部分とが設けられる。これにより、第2の部分および第3の部分の両方を一括して形成することができる。よって製造方法を簡素化することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to still another aspect of the present invention, the semiconductor layer is disposed in the element region on the one surface having the second conductivity type by selective ion implantation using an implantation mask. A second portion and a third portion having a second conductivity type and disposed in a termination region on one surface. Thereby, both the 2nd part and the 3rd part can be formed collectively. Therefore, the manufacturing method can be simplified.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<実施の形態1>
(構成)
図1は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード91(半導体装置)の構成を概略的に示す断面図である。図2は、図1の部分拡大図である。
<
(Constitution)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a Schottky barrier diode 91 (semiconductor device) of the present embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
ショットキーバリアダイオード91は、ダイオードとしての機能を得るための素子領域QEと、耐電圧を確保するための終端領域QTとを有している。終端領域QTは、平面レイアウトにおいて素子領域QEの外側に設けられており、好ましくは素子領域QEを囲んでいる。ショットキーバリアダイオード91は、半導体基板1と、エピタキシャル層10(半導体層)と、ショットキー電極20と、アノード電極21と、カソード電極22と、終端保護膜30とを有している。
The
半導体基板1は、n型(第1の導電型)を有している。エピタキシャル層10は半導体基板1上にエピタキシャル成長によって形成された層である。半導体基板1およびエピタキシャル層10はエピタキシャル基板を構成している。エピタキシャル層10は、半導体基板1に接する下面と、この下面と反対の上面SF(一の面)とを有している。上面SFは、底面BSおよび側壁SWを有するトレンチ領域RTと、トレンチ領域RTの外の非トレンチ領域RNとを有している。非トレンチ領域RNは、トレンチ領域RTよりも高い位置で平坦な面をなしている。底面BSは、非トレンチ領域RNにおおよそ平行な面である。側壁SWは、非トレンチ領域RNに対しておおよそ垂直な面である。トレンチ領域RTは、典型的には上面SF上に周期的に配列されており、たとえば0.5〜10μm程度の深さを有している。
The
エピタキシャル層10は、n-ドリフト層11(第1の部分)と、ダメージ不活性層12(第2の部分)と、終端構造13(第3の部分)とを含んでいる。n-ドリフト層11(第1の部分)は、n型を有しており、好ましくは半導体基板1の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有している。ダメージ不活性層12は、p型(第1の導電型と異なる第2の導電型)を有しおり、素子領域QEに配置されている。終端構造13は、p型を有しており、終端領域QTに配置されている。終端構造13は、たとえばFLR(Field Limiting Ring)構造を有している。
本実施の形態においては、エピタキシャル層10のダメージ不活性層12はトレンチ領域RTおよび非トレンチ領域RNの各々に配置されている。具体的には、ダメージ不活性層12は素子領域QEにおいて、上面SFのうち側壁SW以外の部分のすべてをなしている。言い換えれば、ダメージ不活性層12は素子領域QEにおいて、上面SFのうち半導体基板1の表面(図中、上面)におおよそ平行な部分のすべてをなしている。側壁SWは、非トレンチ領域RNへとつながる端部EAと、底面BSへとつながる端部EBとを有している。端部EAをダメージ不活性層12がなしている。端部EBをn-ドリフト層11がなしている。
In the present embodiment, damage
ショットキー電極20は、エピタキシャル層10の上面SF上に設けられている。具体的には、ショットキー電極20は、トレンチ領域RTの底面BSと、トレンチ領域RTの側壁SWと、非トレンチ領域RNとの各々を覆っている。これによりショットキー電極20は、n-ドリフト層11にショットキー接合された部分と、ダメージ不活性層12に接合された部分とを含んでいる。ショットキー電極20は、たとえばTi(チタン)から作られている。アノード電極21はショットキー電極20上に直接設けられている。カソード電極22は、半導体基板1の下面上に直接設けられている。カソード電極22は半導体基板1を介してエピタキシャル層10のn-ドリフト層11に電気的に接続されている。
終端保護膜30は、エピタキシャル層10の上面SFを終端領域QTにおいて覆っている。終端保護膜30は、絶縁体から作られており、たとえばポリイミドから作られている。
Termination
(製造方法)
図3〜図11は、ショットキーバリアダイオード91の製造方法の工程を概略的に示す部分断面図である。なお各図の左側は、最終的にショットキーバリアダイオード91(図1)となる装置領域を示す。また各図の右側は、最終的にはショットキーバリアダイオード91を構成しない無効領域を示す。無効領域は、たとえば、アライメントマークの配置およびダイシングのために利用される。
(Production method)
3 to 11 are partial cross-sectional views schematically showing the steps of the method for manufacturing the
図3を参照して、半導体基板1上にエピタキシャル成長によってエピタキシャル層10が形成される。これにより、上面SFを有し、n型を有するエピタキシャル層10が準備される。言い換えれば、半導体基板1およびエピタキシャル層10を有するエピタキシャル基板が準備される。エピタキシャル層10は、そのままn-ドリフト層11(図1)となる部分を含んでおり、この時点ではダメージ不活性層12および終端構造13(図1)は設けられていない。
Referring to FIG. 3,
図4を参照して、エピタキシャル層10の上面SF上に、無効領域において開口部を有するエッチングマスク41が形成される。エッチングマスク41を用いたエッチングにより、無効領域においてエピタキシャル層10の上面SF上にアライメントマーク領域RAとしての凹部が形成される。アライメントマーク領域RAは、さらなる写真製版が行われる際における重ね合わせ用のマークとして使用し得るものである。次にエッチングマスク41が除去される。
Referring to FIG. 4, etching mask 41 having an opening in the invalid region is formed on upper surface SF of
図5を参照して、エピタキシャル層10の上面SF上に、写真製版を用いて、開口部を有する注入マスク42が形成される。注入マスク42を用いたイオン注入によりエピタキシャル層10に終端構造13が設けられる。次に注入マスク42が除去される。
Referring to FIG. 5,
図6を参照して、エピタキシャル層10の上面SF上に、写真製版を用いて、開口部を有するエッチングマスク43が形成される。図7を参照して、エッチングマスク43を用いたエッチングにより、装置領域においてトレンチ領域RTとしての凹部が形成される。エッチングされないことにより平坦なまま保たれた領域は非トレンチ領域RNとなる。言い換えれば、エピタキシャル層10の上面SFに、底面BSおよび側壁SWを有するトレンチ領域RTと、トレンチ領域RTの外の非トレンチ領域RNとが設けられる。エッチング方法としては、たとえばRIE(Reactive Ion Etching)を用い得る。さらに図8を参照して、上記エッチングマスク43が除去される。
Referring to FIG. 6,
図9を参照して、エピタキシャル層10の上面SF上に、写真製版を用いて、素子領域QEを露出しかつ終端領域QTを覆う注入マスク44が形成される。注入マスク44を用いたイオン注入によりエピタキシャル層10にp型のダメージ不活性層12が設けられる。注入されるイオンは、アクセプタとなるものであり、たとえばAl(アルミニウム)イオンである。ここで、トレンチ領域RTの側壁SWは、非トレンチ領域RNに対しておおよそ垂直であることから、イオン注入を受けにくい。このため側壁SWは、注入マスク44によって覆われていなくても、p型に変化させられることなくn型のまま維持され得る。次に注入マスク42が除去される。
Referring to FIG. 9,
図10を参照して、金属膜の成膜と、それに続くパターニングとにより、ショットキー電極20が形成される。本実施の形態においては、金属膜の成膜にスパッタリング法が用いられる。
Referring to FIG. 10,
図11を参照して、ショットキー電極20上にアノード電極21が形成される。終端保護膜30が形成される。カソード電極22が形成される。次に、無効領域を利用して装置領域を切り出すダイシングが行われる。以上により、ショットキーバリアダイオード91(図1)が得られる。
Referring to FIG. 11,
(比較例)
図12は、第1の比較例のショットキーバリアダイオード90aの構成を示す断面図である。ショットキーバリアダイオード90aは、ショットキーバリアダイオード91(図1)と異なり、エピタキシャル層10の上面SFにトレンチ領域RTおよびダメージ不活性層12が設けられていない。
(Comparative example)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the
図13〜図15は、ショットキーバリアダイオード90aの製造方法の工程を示す部分断面図である。図13を参照して、まず前述したショットキーバリアダイオード91の製造方法における図5の工程までとほぼ同様の方法により、アライメントマーク領域RAおよび終端構造13が設けられたエピタキシャル基板が準備される。図14を参照して、金属膜の成膜と、それに続くパターニングとにより、ショットキー電極20が形成される。金属膜の成膜にはスパッタリング法が用いられる。次に、ショットキー電極20上にアノード電極21が形成される。終端保護膜30が形成される。カソード電極22が形成される。次に、無効領域を利用して装置領域を切り出すダイシングが行われる。以上により、ショットキーバリアダイオード90a(図12)が得られる。
13 to 15 are partial cross-sectional views showing the steps of the method for manufacturing the
図16は、ショットキーバリアダイオード90aの製造方法における、ショットキー電極20となる金属膜を形成するためのスパッタリング法による成膜の初期段階の様子を示す部分断面図である。図17は、図16の工程によってショットキー電極20が形成された様子を示す部分断面図である。スパッタリング法においては、スパッタターゲット50から飛散した金属粒子51がエピタキシャル層10の表面へと入射することで成膜が進行する。成膜の初期段階においては、金属粒子51の運動エネルギーによってエピタキシャル層10の表面にダメージDGが加わりやすい。この結果、エピタキシャル層10とショットキー電極20との界面にダメージDGが存在し得る。ダメージDGは、ショットキーバリアダイオード90aに高い逆バイアス電圧が印加された場合、すなわちオフ状態の場合、に発生するリーク電流の増加の要因となり得る。
FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing an initial stage of film formation by a sputtering method for forming a metal film to be the
ダメージDGを低減する単純な方法としては、金属粒子51の運動エネルギーを低減することが考えられる。このためには、スパッタリング法においてプラズマに印加されるエネルギーを低減することが考えられる。たとえば、プラズマに印加されるエネルギーを1/10に低減することにより、リーク電流を1/10に低減することができた事例もあった。しかしながら、スパッタリング法においてはプラズマを励起する必要があり、そのためには、ある程度以上の印加エネルギー量が必要である。よって、金属粒子51の運動エネルギーの低減のみによってリーク電流を十分に低減することは困難である。
As a simple method for reducing the damage DG, it is conceivable to reduce the kinetic energy of the
図18は、第2の比較例のショットキーバリアダイオード90bの構成を示す断面図である。ショットキーバリアダイオード90bは、逆バイアスが印加された際、すなわちオフ状態の際、のリーク電流が抑制される構造を有するジャンクションバリアショットキーダイオードである。具体的にはショットキーバリアダイオード90bのエピタキシャル層10は、終端構造13よりも内側において、ショットキー電極20にショットキー接合されるn-ドリフト層に加えて、このn-ドリフト層とpn接合をなすp層14を有している。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of the
図19は、ショットキーバリアダイオード90bがオフ状態にある際に、p層14からn-ドリフト層中へ空乏層DLが伸展する様子を示す部分断面図である。空乏層DLにより覆われることで、ダメージDGが存在し得るショットキー接合箇所に印加される電界が緩和される。その結果、リーク電流が抑制される。しかしながら、ショットキー接合箇所の全体を空乏層DLによって覆うためには、エピタキシャル層10の上面SFの多くの割合にp層14が設けられなければならない。このため実効的なショットキー接合の面積が小さくなるので、オン抵抗が高くなってしまう。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing how the depletion layer DL extends from the
以上のように、比較例のショットキーバリアダイオード90aおよび90bでは、リーク電流を抑制しつつオン抵抗の増大を抑制することは困難である。
As described above, in the
(効果)
図20は、本実施の形態における、ショットキー電極20(図10)となる金属膜を形成するためのスパッタリング法による成膜の初期段階の様子を示す部分断面図である。図中、金属粒子51a〜51cのそれぞれは、非トレンチ領域RN、底面BSおよび側壁SWに入射する金属粒子を表している。図21は、金属粒子51cの周辺の拡大図である。
(effect)
FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing an initial stage of film formation by a sputtering method for forming a metal film to be the Schottky electrode 20 (FIG. 10) in the present embodiment. In the figure, each of the
本実施の形態においても、金属粒子51aおよび51bによって、比較例(図16)の場合と同様、エピタキシャル層10の表面にダメージが生じ得る。すなわち非トレンチ領域RNおよび底面BSにダメージが生じ得る。一方で、金属粒子51cによる側壁SWへのダメージは比較的小さい。この理由は、金属粒子51cの速度Vcのうち、側壁SWに沿った速度成分Vvが比較的大きく、側壁SWに垂直な速度成分Vhが比較的小さいためである。
Also in the present embodiment, the
ショットキーバリアダイオード91(図1)においては、ダメージ不活性層12が設けられることによって非トレンチ領域RNおよび底面BSにはショットキー障壁が現れない。すなわち非トレンチ領域RNおよび底面BSにはショットキーバリアダイオード構造が設けられない。このため、上述したように非トレンチ領域RNおよび底面BSにダメージが存在しても、それに起因したリーク電流の増大が避けられる。一方で、側壁SWは、端部EB(図2)も含めその広い範囲が、ダメージ不活性層12ではなくn-ドリフト層11によって構成されている。よって側壁SWには、オン抵抗の低いショットキーバリアダイオード構造が設けられる。また、上述したように側壁SWにはダメージが生じにくいことから、このショットキーバリアダイオード構造のリーク電流は十分に小さい。
In the Schottky barrier diode 91 (FIG. 1), the Schottky barrier does not appear in the non-trench region RN and the bottom surface BS by providing the damage
次にショットキーバリアダイオード91(図1)の動作について、以下に説明する。 Next, the operation of the Schottky barrier diode 91 (FIG. 1) will be described below.
カソード電極22よりアノード電極21の方が電圧が高い状態、すなわちオン状態の時、ダイオード電流がアノード電極21からカソード電極22に流れる。ここで、ショットキー接合構造(ショットキー電極20とトレンチ側壁SWとによる接合構造)の閾値電圧(電流が流れ始める電圧)は1.0V程度であり、pn接合構造(ショットキー電極20と底面BSおよび非トレンチ領域RNの各々との接合構造)の閾値電圧は2.0V以上である。このため、両閾値電圧の間の電圧、たとえば1.5V程度、が実際に使用される電圧とされる限り、pn接合構造には電流が流れずショットキー接合構造にのみ電流が流れる。
When the voltage of the
カソード電極22よりアノード電極21の方が電圧が低い状態、すなわちオン状態の時、ショットキー接合構造およびpn接合構造から伸びる空乏層によって電圧が保持される。この時、上述したように、ショットキー電極20の形成時にダメージを受けやすい非トレンチ領域RNおよび底面BSには、ダメージ不活性層12が配置されていることによって電界が印加されない。このため、ダメージに起因したリーク電流が生じない。つまり、エピタキシャル層10の表面のうちダメージを受けやすい箇所が、ダメージ不活性層12により不活性化される。これにより、ショットキーバリアダイオード91に高電圧が印加されたオフ状態において、エピタキシャル層10のダメージに起因したリーク電流を抑制することができる。
When the voltage of the
特に、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は、側壁SWのうち底面BSへとつながる端部EB(図2)をなしている。これにより、エピタキシャル層10の上面SFのうちショットキー電極20の形成時、特に成膜の初期、にダメージを受けにくい箇所である側壁SWのより多くの部分を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
In particular, the n − drift layer 11 of the
<実施の形態2>
(構成)
図22は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード92(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード92とショットキーバリアダイオード91(図2:実施の形態1)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード92において、ショットキーバリアダイオード91と同様に、ダメージ不活性層12は上面SFの一部に配置されている。一方で、ショットキーバリアダイオード92においては、ダメージ不活性層12が側壁SWの外にのみ設けられている。すなわちダメージ不活性層12は側壁SWには設けられていない。これにより、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。よって側壁SWの端部EAおよび端部EBの両方をダメージ不活性層12ではなくn-ドリフト層11がなしている。また底面BSの両端(図中、右端および左端)の両方をダメージ不活性層12ではなくn-ドリフト層11がなしている。また非トレンチ領域RNのうちトレンチ領域RTへとつながる端部をn-ドリフト層11がなしている。
<
(Constitution)
FIG. 22 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the Schottky barrier diode 92 (semiconductor device) of the present embodiment. The arrangement of the damage
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.
(製造方法)
まず、実施の形態1における図3〜図8の工程と同様の工程が行われる。次に、ダメージ不活性層12(図22)を形成する工程が行われる。具体的には、以下の工程が行われる。
(Production method)
First, steps similar to those in FIGS. 3 to 8 in the first embodiment are performed. Next, a step of forming the damage inactive layer 12 (FIG. 22) is performed. Specifically, the following steps are performed.
図23を参照して、エピタキシャル層10の上面SFを部分的に覆い、側壁SWの全体を覆う注入マスク44aが形成される。注入マスク44aを用いた選択的なイオン注入によりエピタキシャル層10の上面SFの一部の導電型をp型へ変化させることによって、エピタキシャル層10の一部が非トレンチ領域RNにおけるダメージ不活性層12(図22)とされ、その残りがn-ドリフト層11とされる。言い換えれば、エピタキシャル層10に、n-ドリフト層11と、非トレンチ領域RNにおけるダメージ不活性層12とが設けられる。次に注入マスク44aが除去される。
Referring to FIG. 23, an
図24を参照して、エピタキシャル層10の上面SFを部分的に覆い、側壁SWの全体を覆う注入マスク44bが形成される。注入マスク44aを用いた選択的なイオン注入によりエピタキシャル層10の上面SFの一部の導電型をp型へ変化させることによって、エピタキシャル層10の一部がトレンチ領域RTにおけるダメージ不活性層12(図22)とされ、その残りがn-ドリフト層11とされる。言い換えれば、エピタキシャル層10に、n-ドリフト層11と、トレンチ領域RTにおけるダメージ不活性層12とが設けられる。
Referring to FIG. 24, an
なお注入マスク44a(図23)の開口部と、注入マスク44b(図24)の開口部との両方に対応する開口部を有する注入マスクを用いたイオン注入により、図23および図24の工程が一括して行われてもよい。すなわち非トレンチ領域RN上のダメージ不活性層12と、底面BS上のダメージ不活性層12との両方が一括して形成されてもよい。特に、写真製版において非トレンチ領域RNの位置と底面BSの位置との両方でフォトレジストの同時露光が可能な場合は、写真製版によりそのような注入マスクを容易に形成することができる。よってイオン注入工程を簡素化することができる。
The steps of FIGS. 23 and 24 are performed by ion implantation using an implantation mask having openings corresponding to both the opening of the
(効果)
本実施の形態のショットキーバリアダイオード92によれば、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。これにより、エピタキシャル層10の上面SFのうちショットキー電極20の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁SWの全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
(effect)
According to the
また本実施の形態によれば、トレンチ領域RTの底面BSの端は、ダメージ不活性層12ではなく、n-ドリフト層11がなしている。仮に底面BSの端をダメージ不活性層12がなしている場合、そこから延びる空乏層に起因したJFET(Junction Field Effect Transistor)抵抗により、オン抵抗が大きく増大し得る。本実施の形態によれば、このようなオン抵抗の増大を避けることができる。
Further, according to the present embodiment, the end of the bottom surface BS of the trench region RT is not the damage
本実施の形態の製造方法によれば、注入マスク44aおよび注入マスク44bの各々は側壁SWの全体を覆う。これにより、イオン注入後においてもエピタキシャル層10のn-ドリフト層11が側壁SWの全体をなす。よって、エピタキシャル層10の上面SFのうちショットキー電極20の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁SWの全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, each of
なお仮に注入マスクが側壁SWの全体を覆わないとすると、注入量条件などのイオン注入条件によっては、側壁SWに不要なp型層が形成されることがあり得る。この場合、p型層が形成された箇所はショットキーダイオードとして動作しないため、ショットキーダイオードの実効的な面積が小さくなってしまう。側壁SW上の不要なp型層は犠牲酸化法などにより除去することができる場合もあるが、工程の負担が増大する。 If the implantation mask does not cover the entire sidewall SW, an unnecessary p-type layer may be formed on the sidewall SW depending on ion implantation conditions such as the implantation amount condition. In this case, since the portion where the p-type layer is formed does not operate as a Schottky diode, the effective area of the Schottky diode is reduced. Although an unnecessary p-type layer on the sidewall SW can be removed by a sacrificial oxidation method or the like, the burden on the process increases.
<実施の形態3>
図25は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード93(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード93とショットキーバリアダイオード91(図2:実施の形態1)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード93において、ショットキーバリアダイオード91と同様に、ダメージ不活性層12は上面SFの一部に配置されている。一方で、ショットキーバリアダイオード93においては、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々はトレンチ領域RTの底面BSを部分的になしている。またエピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は非トレンチ領域RNを部分的になしている。言い換えれば、底面BSおよび非トレンチ領域RNの各々の表面に、2つ以上のダメージ不活性層12が、断面視(図25の視野)において互いに離れて配置されている。なおダメージ不活性層12の間の間隔は一定である必要はない。
<Embodiment 3>
FIG. 25 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of the Schottky barrier diode 93 (semiconductor device) of the present embodiment. The arrangement of the damage
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.
本実施の形態によれば、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は底面BSを部分的になしている。n-ドリフト層11が底面BSをなすことにより、底面BSにもショットキー接合を設けることができる。これによりオン抵抗をより低減することができる。一方で、ダメージ不活性層12が底面BSをなすことにより、オフ状態において底面BSに印加される電界を緩和する空乏層を生成することができる。これにより、底面BSに設けられたショットキー接合のリーク電流が抑制される。以上から、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大をより抑制することができる。
According to the present embodiment, each of n − drift layer 11 and damage
またエピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は非トレンチ領域RNを部分的になしている。n-ドリフト層11が非トレンチ領域RNをなすことにより、非トレンチ領域RNにもショットキー接合を設けることができる。これによりオン抵抗をより低減することができる。一方で、ダメージ不活性層12が非トレンチ領域RNをなすことにより、オフ状態において非トレンチ領域RNに印加される電界を緩和する空乏層を生成することができる。これにより、非トレンチ領域RNに設けられたショットキー接合のリーク電流が抑制される。以上から、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大をより抑制することができる。
Each of n − drift layer 11 and damage
<実施の形態4>
図26は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード94(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード94と、ショットキーバリアダイオード92または93(図22または図25:実施の形態2または3)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード94において、ショットキーバリアダイオード92またはショットキーバリアダイオード93と同様に、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は底面BSを部分的になしている。一方で、ショットキーバリアダイオード94においては、ショットキーバリアダイオード93(図25)と異なり、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。また、ショットキーバリアダイオード94においては、ダメージ不活性層12はトレンチ領域RTに配置されており、非トレンチ領域RNには配置されていない。
<Embodiment 4>
FIG. 26 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the Schottky barrier diode 94 (semiconductor device) of the present embodiment. The arrangement of the damage
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態2または3の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the above-described second or third embodiment, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
本実施の形態によれば、実施の形態3と同様、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は底面BSを部分的になしている。n-ドリフト層11が底面BSをなすことにより、底面BSにショットキー接合を設けることができる。これにより、底面BSにショットキー接合が設けられない場合に比して、オン抵抗を低減することができる。一方で、ダメージ不活性層12が底面BSをなすことにより、オフ状態において底面BSに印加される電界を緩和する空乏層を生成することができる。これにより、底面BSに設けられたショットキー接合のリーク電流が抑制される。以上から、リーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
According to the present embodiment, as in the third embodiment, each of n − drift layer 11 and damage
また実施の形態2と同様、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。これにより、エピタキシャル層10の上面SFのうちショットキー電極20の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁SWの全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
As in the second embodiment, the n − drift layer 11 of the
<実施の形態5>
図27は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード95(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。本実施の形態においては、トレンチ領域RTの側壁SWは、非トレンチ領域RNに対して、垂直ではなく斜めになっている。言い換えれば、トレンチ領域RTは深さ方向(図中、下方向)に向かってテーパー形状を有している。
<
FIG. 27 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the Schottky barrier diode 95 (semiconductor device) of the present embodiment. In the present embodiment, the sidewall SW of the trench region RT is not perpendicular to the non-trench region RN but is inclined. In other words, the trench region RT has a taper shape in the depth direction (downward in the drawing).
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態4の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the fourth embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.
本実施の形態によれば、側壁SWは非トレンチ領域RNに対して斜めになっている。これにより側壁SWの面積が大きくなる。よって、側壁SWを利用したショットキー接合の面積を大きくすることにより、オン抵抗を低減することができる。 According to the present embodiment, sidewall SW is inclined with respect to non-trench region RN. This increases the area of the sidewall SW. Thus, the on-resistance can be reduced by increasing the area of the Schottky junction using the sidewall SW.
なお図27においては、ショットキーバリアダイオード94(図24:実施の形態4)に斜めの側壁SWが適用された構成が示されているが、ショットキーバリアダイオード91〜93(図2、図22および図25:実施の形態3)に斜めの側壁SWが適用されてもよい。
27 shows a configuration in which the oblique side wall SW is applied to the Schottky barrier diode 94 (FIG. 24: Embodiment 4). However, the
<実施の形態6>
図28は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード96(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード96においては、エピタキシャル層10のダメージ不活性層12はコンタクト部12Cおよび低濃度部12Lを有している。コンタクト部12Cはショットキー電極20に接している。低濃度部12Lは、コンタクト部12Cの不純物濃度よりも低い不純物濃度を有している。好ましくは、コンタクト部12Cは、平面レイアウトにおいてダメージ不活性層12の各々の中心に配置されている。
<Embodiment 6>
FIG. 28 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the Schottky barrier diode 96 (semiconductor device) of the present embodiment. In the
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態4の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the fourth embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.
本実施の形態によれば、ダメージ不活性層12は、ショットキー電極20に接するコンタクト部12Cを有している。これによりショットキー電極20とダメージ不活性層12との間のコンタクト抵抗が低減される。よって、ショットキーバリアダイオード96にサージ電流が印加されることでn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12によるpn接合ダイオード構造に順方向電流が流れる場合に、そのオン抵抗が低減される。よって、サージ電流に対する耐性を向上させることができる。
According to the present embodiment, the damage
なおショットキーバリアダイオード96(図28)は、ショットキーバリアダイオード94(図24:実施の形態4)のダメージ不活性層12がコンタクト部12Cおよび低濃度部12Lを有する構成に対応するが、ショットキーバリアダイオード91〜93または95(図2、図22、図25または図27:実施の形態1〜3または5)においてダメージ不活性層12がコンタクト部および低濃度部を有してもよい。
The Schottky barrier diode 96 (FIG. 28) corresponds to a configuration in which the damage
<実施の形態7>
本実施の形態においては、ショットキーバリアダイオード91(図1)が、実施の形態1の製造方法と部分的に異なる方法によって製造される。まず実施の形態1と同様にエピタキシャル層10(図3)が形成される。
<Embodiment 7>
In the present embodiment, Schottky barrier diode 91 (FIG. 1) is manufactured by a method partially different from the manufacturing method of the first embodiment. First, epitaxial layer 10 (FIG. 3) is formed as in the first embodiment.
図29を参照して、次に、エピタキシャル層10の上面SFを部分的に覆うエッチングマスク48が形成される。エッチングマスク48を用いた選択的なエッチングによりエピタキシャル層10の上面SFに凹部が形成される。これによって、凹部に含まれるアライメントマーク領域RAと、凹部に含まれるトレンチ領域RTと、凹部の外の非トレンチ領域RNと、が設けられる。次にエッチングマスク48が除去される。
Referring to FIG. 29, an
アライメントマーク領域RAによるアライメントを用いて、エピタキシャル層10の上面SFを部分的に覆う注入マスク42(図5)が形成される。注入マスク42を用いた選択的なイオン注入によりエピタキシャル層10の上面SFの一部の導電型をp型へ変化させることによって、エピタキシャル層10に、p型を有する終端構造13が設けられる。
An implantation mask 42 (FIG. 5) that partially covers the upper surface SF of the
アライメントマーク領域RAによるアライメントを用いて、エピタキシャル層10の上面SFを部分的に覆う注入マスク44(図9)が形成される。注入マスク44を用いた選択的なイオン注入によりエピタキシャル層10の上面SFの一部の導電型をp型へ変化させることによって、エピタキシャル層10に、n型を有するn-ドリフト層11と、p型を有するダメージ不活性層12とが設けられる。
An implantation mask 44 (FIG. 9) that partially covers the upper surface SF of the
この後、実施の形態1とほぼ同様の工程(図10および図11)が行われる。これによりショットキーバリアダイオード91(図1)が得られる。 Thereafter, substantially the same steps (FIGS. 10 and 11) as in the first embodiment are performed. As a result, a Schottky barrier diode 91 (FIG. 1) is obtained.
本実施の形態の製造方法によれば、エッチングマスク48(図29)を用いた選択的なエッチングによりアライメントマーク領域RAおよびトレンチ領域RTとが形成される。これにより、アライメントマーク領域RAおよびトレンチ領域RTの両方を一括して形成することができる。よって製造方法を簡素化することができる。 According to the manufacturing method of the present embodiment, alignment mark region RA and trench region RT are formed by selective etching using etching mask 48 (FIG. 29). Thereby, both the alignment mark region RA and the trench region RT can be formed collectively. Therefore, the manufacturing method can be simplified.
なお上記においては実施の形態1のショットキーバリアダイオード91の製造方法の簡素化について説明したが、実施の形態2〜6のショットキーバリアダイオード91〜96の製造方法も同様に簡素化され得る。
In the above, the simplification of the manufacturing method of the
<実施の形態8>
(構成)
図30は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード97(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード97は、ショットキーバリアダイオード91のダメージ不活性層12および終端構造13のそれぞれの代わりに、ダメージ不活性層12S(第2の部分)および終端構造13S(第3の部分)を有している。ダメージ不活性層12Sおよび終端構造13Sは、互いにほぼ同じ厚さを有している。厚さ以外の特徴については、ダメージ不活性層12Sおよび終端構造13Sのそれぞれは、ダメージ不活性層12および終端構造13とおおよそ同様である。
<Eighth embodiment>
(Constitution)
FIG. 30 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the Schottky barrier diode 97 (semiconductor device) of the present embodiment. The
(製造方法)
図31を参照して、まず実施の形態1と同様の方法(図3)により、エピタキシャル層10が準備される。エピタキシャル層10は、素子領域QEと、素子領域QEを囲む終端領域QTと、を有する上面SFを含んでいる。次にエピタキシャル層10の上面SFにトレンチ領域RTが形成される。すなわち、上面SFに、素子領域QEに配置されたトレンチ領域RTと、トレンチ領域RTの外の非トレンチ領域RNとが設けられる。
(Production method)
Referring to FIG. 31, first,
図32を参照して、上面SFの素子領域QEおよび終端領域QTの各々を部分的に覆う注入マスク42Sが形成される。注入マスク42Sを用いた選択的なイオン注入によりエピタキシャル層10の上面SFの一部の導電型をp型へ変化させることによって、エピタキシャル層10に、n型を有するn-ドリフト層11と、p型を有し上面SFの素子領域QEに配置されたダメージ不活性層12Sと、p型を有し上面SFの終端領域QTに配置された終端構造13Sとが設けられる。次に注入マスク42Sが除去される。
Referring to FIG. 32, an implantation mask 42S partially covering each of element region QE and termination region QT on upper surface SF is formed. By changing the conductivity type of a part of the upper surface SF of the
次に、図33および図34のそれぞれに示す工程が、実施の形態1の図10および図11とほぼ同様の方法により行われる。これによりショットキーバリアダイオード97(図30)が得られる。 Next, the steps shown in FIGS. 33 and 34 are performed by a method substantially similar to FIGS. 10 and 11 of the first embodiment. Thereby, Schottky barrier diode 97 (FIG. 30) is obtained.
本実施の形態の製造方法によれば、注入マスク42Sを用いた選択的なイオン注入により、エピタキシャル層10に、p型を有し上面SFの素子領域QEに配置されたダメージ不活性層12と、p型を有し上面SFの終端領域QTに配置された終端構造13Sとが設けられる。これにより、ダメージ不活性層12Sおよび終端構造13Sの両方を一括して形成することができる。よって製造方法が簡素化される。
According to the manufacturing method of the present embodiment, by the selective ion implantation using the implantation mask 42S, the damage
なお上記各実施の形態においては半導体装置として電力用半導体装置であるショットキーバリアダイオードについて説明したが、半導体装置は、ショットキーバリアダイオードの機能のみを有するものに限定されるわけではない。すなわち、半導体装置は、上記において説明されたショットキーバリアダイオード構造を含むものであればよい。 In each of the above embodiments, the Schottky barrier diode, which is a power semiconductor device, has been described as the semiconductor device. However, the semiconductor device is not limited to the one having only the function of the Schottky barrier diode. That is, the semiconductor device only needs to include the Schottky barrier diode structure described above.
またショットキー電極のための成膜の方法はスパッタリング法に限定されるものではない。成膜される材料の粒子がエピタキシャル層の表面に対しておおよそ垂直に入射する傾向があり、かつその粒子の運動エネルギーによってエピタキシャル層の表面に対してダメージが生じ得る方法が用いられる限り、スパッタリング法が用いられる場合と同様の効果が得られる。 Further, the film forming method for the Schottky electrode is not limited to the sputtering method. As long as a method is used in which particles of the material to be deposited tend to be incident on the surface of the epitaxial layer approximately perpendicularly and the kinetic energy of the particles can cause damage to the surface of the epitaxial layer, a sputtering method is used. The same effect as when using is obtained.
また典型的な場合として第1の導電型がn型であり第2の導電型がp型の場合について説明したが、これらの導電型が逆とされてもよい。 Further, as a typical case, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, these conductivity types may be reversed.
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 Within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with each other, or can be appropriately modified or omitted.
RA アライメントマーク領域、BS 底面、QE 素子領域、SF 上面(一の面)、RN 非トレンチ領域、QT 終端領域、RT トレンチ領域、SW 側壁、1 半導体基板、10 エピタキシャル層(半導体層)、11 n-ドリフト層(第1の部分)、12,12S ダメージ不活性層(第2の部分)、12C コンタクト部、12L 低濃度部、13,13S 終端構造(第3の部分)、14 p層、20 ショットキー電極、21 アノード電極、22 カソード電極、30 終端保護膜、41,43,48 エッチングマスク、42,42S,44,44a,44b 注入マスク、50 スパッタターゲット、51,51a〜51c 金属粒子、91〜97 ショットキーバリアダイオード(半導体装置)。 RA alignment mark region, BS bottom surface, QE element region, SF top surface (one surface), RN non-trench region, QT termination region, RT trench region, SW sidewall, 1 semiconductor substrate, 10 epitaxial layer (semiconductor layer), 11 n - drift layer (first portion), 12,12S damaged inert layer (second part), 12C contact portion, 12L low density portion, 13,13S termination structure (third part), 14 p layer, 20 Schottky electrode, 21 anode electrode, 22 cathode electrode, 30 termination protective film, 41, 43, 48 etching mask, 42, 42S, 44, 44a, 44b implantation mask, 50 sputter target, 51, 51a-51c metal particles, 91 ~ 97 Schottky barrier diode (semiconductor device).
Claims (9)
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分は、前記側壁のうち前記底面へとつながる端部をなしている、半導体装置。 A first portion having a first conductivity type, including a trench surface having a bottom surface and a sidewall, and a non-trench region outside the trench region; and a first portion having a first conductivity type and different from the first conductivity type A semiconductor layer having a conductivity type of 2 and including a second portion disposed in each of the trench region and the non-trench region;
A Schottky electrode provided on the one surface of the semiconductor layer, the Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion;
And the first portion of the semiconductor layer forms an end connected to the bottom surface of the side wall.
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分および前記第2の部分の各々は前記底面を部分的になしている、半導体装置。 A first portion having a first conductivity type, including a trench surface having a bottom surface and a sidewall, and a non-trench region outside the trench region; and a first portion having a first conductivity type and different from the first conductivity type A second portion having a conductivity type of 2 and disposed in the trench region, and a semiconductor layer,
A Schottky electrode provided on the one surface of the semiconductor layer, the Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion;
And each of the first portion and the second portion of the semiconductor layer partially forms the bottom surface.
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分は前記側壁の全体をなしている、半導体装置。 A first portion having a first conductivity type, including a trench surface having a bottom surface and a sidewall, and a non-trench region outside the trench region; and a first portion having a first conductivity type and different from the first conductivity type A second layer having a conductivity type of 2 and disposed on a portion of the one surface, and a semiconductor layer,
A Schottky electrode provided on the one surface of the semiconductor layer, the Schottky electrode including a portion joined to the first portion and a portion joined to the second portion;
And the first portion of the semiconductor layer forms the entire side wall.
前記半導体層の前記一の面に、底面および側壁を有するトレンチ領域と、前記トレンチ領域の外の非トレンチ領域とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面を部分的に覆い、前記側壁の全体を覆う注入マスクを形成する工程と、
前記注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、前記半導体層に、前記第1の導電型を有する第1の部分と、前記第2の導電型を有する第2の部分とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面上に、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。 Providing a semiconductor layer having one surface and having a first conductivity type;
Providing a trench region having a bottom surface and a sidewall on the one surface of the semiconductor layer, and a non-trench region outside the trench region;
Forming an implantation mask that partially covers the one surface of the semiconductor layer and covers the entire sidewall;
By changing the conductivity type of a part of the one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using the implantation mask, the semiconductor layer is formed. Providing a first portion having the first conductivity type and a second portion having the second conductivity type;
Forming a Schottky electrode including a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion on the one surface of the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記半導体層の前記一の面を部分的に覆うエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いた選択的なエッチングにより前記半導体層の前記一の面に凹部を形成することによって、前記凹部に含まれるアライメントマーク領域と、前記凹部に含まれる、底面および側壁を有するトレンチ領域と、前記凹部の外の非トレンチ領域と、を設ける工程と、
前記アライメントマーク領域によるアライメントを用いて、前記半導体層の前記一の面を部分的に覆う注入マスクを形成する工程と、
前記注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、前記半導体層に、前記第1の導電型を有する第1の部分と、前記第2の導電型を有する第2の部分とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面上に、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。 Providing a semiconductor layer including one surface and having a first conductivity type;
Forming an etching mask partially covering the one surface of the semiconductor layer;
By forming a recess in the one surface of the semiconductor layer by selective etching using the etching mask, an alignment mark region included in the recess, and a trench region including a bottom surface and a sidewall included in the recess. And a step of providing a non-trench region outside the recess;
Forming an implantation mask partially covering the one surface of the semiconductor layer using alignment by the alignment mark region;
By changing the conductivity type of a part of the one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using the implantation mask, the semiconductor layer is formed. Providing a first portion having the first conductivity type and a second portion having the second conductivity type;
Forming a Schottky electrode including a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion on the one surface of the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記半導体層の前記一の面に、底面および側壁を有し前記一の面の前記素子領域に配置されたトレンチ領域と、前記トレンチ領域の外の非トレンチ領域とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面の前記素子領域および前記終端領域の各々を部分的に覆う注入マスクを形成する工程と、
前記注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、前記半導体層に、前記第1の導電型を有する第1の部分と、前記第2の導電型を有し前記一の面の前記素子領域に配置された第2の部分と、前記第2の導電型を有し前記一の面の前記終端領域に配置された第3の部分とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面上に、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。 Providing a semiconductor layer having a first conductivity type, including one surface having an element region and a termination region surrounding the element region;
Providing, on the one surface of the semiconductor layer, a trench region having a bottom surface and a side wall and disposed in the element region of the one surface; and a non-trench region outside the trench region;
Forming an implantation mask partially covering each of the element region and the termination region of the one surface of the semiconductor layer;
By changing the conductivity type of a part of the one surface of the semiconductor layer to a second conductivity type different from the first conductivity type by selective ion implantation using the implantation mask, the semiconductor layer is formed. A first portion having the first conductivity type, a second portion having the second conductivity type and disposed in the element region of the one surface, and having the second conductivity type. And providing a third portion disposed in the termination region of the one surface;
Forming a Schottky electrode including a portion bonded to the first portion and a portion bonded to the second portion on the one surface of the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device.
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