JP2017112127A - Laminate, schottky barrier diode and electrical equipment - Google Patents

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JP2017112127A
JP2017112127A JP2015242896A JP2015242896A JP2017112127A JP 2017112127 A JP2017112127 A JP 2017112127A JP 2015242896 A JP2015242896 A JP 2015242896A JP 2015242896 A JP2015242896 A JP 2015242896A JP 2017112127 A JP2017112127 A JP 2017112127A
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井上 一吉
Kazuyoshi Inoue
一吉 井上
重和 笘井
Shigekazu Tomai
重和 笘井
紘美 早坂
Hiromi Hayasaka
紘美 早坂
美佐 砂川
Misa Sunagawa
美佐 砂川
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate and a Schottky barrier diode which enable a Schottky barrier diode which is excellent in mass productivity, exhibits a low defect density and exhibits an excellent breakdown electric field.SOLUTION: A multilayer body 1 includes an n-type oxide semiconductor layer 10 and a Schottky electrode layer 20. A terminal surface 11 of the n-type oxide semiconductor layer 10 has a monomolecular film 70. The monomolecular film 70 is composed of a compound molecule containing at least one selected from a carboxylic acid group, a phosphonic acid group and a phosphoric acid ester group, or an organic silane molecule.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ショットキー特性を有する電極層(ショットキー電極層)とn型酸化物半導体層を備えた積層体、その積層体を含むショットキーバリヤーダイオード及び電気機器に関する。   The present invention relates to a stacked body including an electrode layer having a Schottky characteristic (Schottky electrode layer) and an n-type oxide semiconductor layer, a Schottky barrier diode including the stacked body, and an electric device.

大電流、高消費電力を実現するショットキーバリアダイオードとして、安価なSiウェハー基板にSiCやGaNエピタキシャル成長させた例が開示されている(例えば特許文献1〜3)。
SiCに関しては、パワー半導体として好適な結晶構造は4H−SiCとされ、絶縁破壊電界として3MV/cm以上を実現している。しかしながら、格子の不整合が大きいため、Si上に欠陥の少ない単結晶を歩留まりよくエピタキシャル成長させるのは困難である。3C−SiCであれば、Siウェハーに微細加工を施すか、Si(211)面を使用することでエピタキシャル成長できるが、バンドギャップが狭くなるため、絶縁破壊電界は1.2MV/cmに留まっている。
As Schottky barrier diodes that realize large current and high power consumption, examples in which SiC or GaN is epitaxially grown on an inexpensive Si wafer substrate are disclosed (for example, Patent Documents 1 to 3).
Regarding SiC, the crystal structure suitable as a power semiconductor is 4H—SiC, and a dielectric breakdown electric field of 3 MV / cm or more is realized. However, since the lattice mismatch is large, it is difficult to epitaxially grow a single crystal with few defects on Si with a high yield. If it is 3C-SiC, it can be epitaxially grown by performing microfabrication on the Si wafer or using the Si (211) surface, but since the band gap becomes narrow, the dielectric breakdown electric field remains at 1.2 MV / cm. .

一方、GaNも4H−SiCと同様に絶縁破壊電界が3MV/cm以上であり、量産のためSi上に結晶成長する試みがなされている。しかし、Siと格子の不整合の点ではSiCほどではないものの、AlN等のバッファ層を介さないと結晶成長が困難であり、量産性に課題があった。   On the other hand, GaN also has a dielectric breakdown electric field of 3 MV / cm or more like 4H-SiC, and attempts have been made to grow crystals on Si for mass production. However, although it is not as high as SiC in terms of mismatch between Si and lattice, crystal growth is difficult without passing through a buffer layer such as AlN, and there is a problem in mass productivity.

特開2009−164638号公報JP 2009-164638 A 特開2010−40972号公報JP 2010-40972 A 特開2013−227198号公報JP 2013-227198 A

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、量産性に優れ、欠陥密度が少なく優れた絶縁破壊電界を示すショットキーバリアダイオードを可能とする積層体、及びショットキーバリアダイオードを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a multilayer body and a Schottky barrier diode that enable a Schottky barrier diode that is excellent in mass production, has a low defect density, and exhibits an excellent breakdown electric field. The purpose is to do.

本発明によれば、以下の積層体等が提供される。
1.n型酸化物半導体層と、ショットキー電極層を備え、
前記n型酸化物半導体層の終端表面が単分子膜を有することを特徴とする積層体。
2.前記単分子膜が、カルボン酸基、ホスホン酸基及びリン酸エステル基から選択される1種以上を含む化合物分子、又は有機シラン分子から構成されることを特徴とする1に記載の積層体。
3.前記単分子膜が、自己集積化分子膜であることを特徴とする1又は2に記載の積層体。
4.前記n型酸化物半導体層が、酸化インジウム及び酸化ガリウムから選択される1種以上を含むことを特徴とする1〜3のいずれかに記載の積層体。
5.1〜4のいずれかに記載の積層体を有するショットキーバリアダイオード。
6.5に記載のショットキーバリアダイオードを有する電気機器。
According to the present invention, the following laminates and the like are provided.
1. an n-type oxide semiconductor layer and a Schottky electrode layer;
A stacked body, wherein a termination surface of the n-type oxide semiconductor layer has a monomolecular film.
2. 2. The laminate according to 1, wherein the monomolecular film is composed of a compound molecule containing one or more selected from a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, and a phosphate ester group, or an organic silane molecule.
3. 3. The laminate according to 1 or 2, wherein the monomolecular film is a self-assembled molecular film.
4). The laminated body according to any one of 1 to 3, wherein the n-type oxide semiconductor layer includes one or more selected from indium oxide and gallium oxide.
5. A Schottky barrier diode having the laminate according to any one of 1 to 4.
An electric apparatus having the Schottky barrier diode described in 6.5.

本発明によれば、量産性に優れ、欠陥密度が少なく優れた絶縁破壊電界を示すショットキーバリアダイオードを可能とする積層体、及びショットキーバリアダイオードを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated body which enables the Schottky barrier diode which is excellent in mass-productivity, has the defect density, and shows the outstanding dielectric breakdown electric field, and a Schottky barrier diode can be provided.

本発明の一実施形態に係る積層体を含むショットキーバリヤダイオードの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the Schottky barrier diode containing the laminated body which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すショットキーバリヤダイオードの半導体部分及び裏面電極部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor part and back surface electrode part of the Schottky barrier diode shown in FIG.

本発明の積層体は、n型酸化物半導体層と、ショットキー電極層を備え、n型酸化物半導体の終端表面が単分子膜を有する。   The laminate of the present invention includes an n-type oxide semiconductor layer and a Schottky electrode layer, and the termination surface of the n-type oxide semiconductor has a monomolecular film.

n型酸化物半導体の終端部とは、ウエハから個別に切り分けられたショットキーバリヤダイオードのn型酸化物半導体層が外気と触れる部分である。この終端部を単分子膜で覆うと、水分、酸素、空気中の炭酸ガス、硫化物、窒素酸化物、炭化水素成分、ハロゲン、アルカリ金属成分等が終端部表面に吸着したり、n型酸化物半導体層内部へ拡散することによりショットキーバリヤダイオードの特性に影響を与えることを抑制できる。特に、長時間使用する際に、特性の変化を抑制できる。   The terminal portion of the n-type oxide semiconductor is a portion where the n-type oxide semiconductor layer of the Schottky barrier diode individually cut from the wafer comes into contact with the outside air. When this terminal part is covered with a monomolecular film, moisture, oxygen, carbon dioxide in the air, sulfides, nitrogen oxides, hydrocarbon components, halogens, alkali metal components, etc. are adsorbed on the surface of the terminal part, or n-type oxidation It is possible to suppress the influence on the characteristics of the Schottky barrier diode by diffusing into the physical semiconductor layer. In particular, changes in characteristics can be suppressed when used for a long time.

また、n型酸化物半導体層とショットキー電極層との間の一部に、絶縁膜を介在させることが好ましい。n型酸化物半導体とショットキー電極層との間の一部に絶縁層が介在することにより、ショットキー電極層への電力の集中を緩和させ、耐電圧性を向上させられる。   In addition, an insulating film is preferably interposed between part of the n-type oxide semiconductor layer and the Schottky electrode layer. When an insulating layer is interposed between the n-type oxide semiconductor and the Schottky electrode layer, power concentration on the Schottky electrode layer can be reduced, and the voltage resistance can be improved.

図1は、本発明の一実施形態に係る積層体を含むショットキーバリヤダイオードの概略断面図である。図2は、図1に示すショットキーバリヤダイオードの半導体部分及び裏面電極部の概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a Schottky barrier diode including a multilayer body according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor portion and a back electrode portion of the Schottky barrier diode shown in FIG.

図1の積層体1は、n型酸化物半導体層10と、その上にショットキー電極層20を備え、n型酸化物半導体層10とショットキー電極層20との間の一部に、絶縁膜30が形成されている。n型酸化物半導体10の終端表面11には単分子膜70が形成されている。
図示するように、絶縁膜介在領域Aと絶縁膜非介在領域Bがある。絶縁膜非介在領域Bでは、n型酸化物半導体層10とショットキー電極層20は接触している。絶縁膜30は、絶縁膜非介在領域Bに向かって薄くなり、角度θ(30度)でテーパーしている。
ショットキー電極層20の上には、アルミニウム層40が形成されている。
The stack 1 in FIG. 1 includes an n-type oxide semiconductor layer 10 and a Schottky electrode layer 20 on the n-type oxide semiconductor layer 10, and an insulating layer is formed between the n-type oxide semiconductor layer 10 and the Schottky electrode layer 20. A film 30 is formed. A monomolecular film 70 is formed on the termination surface 11 of the n-type oxide semiconductor 10.
As shown in the figure, there are an insulating film intervening region A and an insulating film non-intervening region B. In the insulating film non-intervening region B, the n-type oxide semiconductor layer 10 and the Schottky electrode layer 20 are in contact with each other. The insulating film 30 becomes thinner toward the insulating film non-intervening region B, and is tapered at an angle θ (30 degrees).
An aluminum layer 40 is formed on the Schottky electrode layer 20.

この実施形態では、ショットキー電極層20は、ショットキー特性を有する金属からなる第1の層21と、ショットキー特性を有する金属からなる第2の層22の積層体である。第1の層21と第2の層22はそれぞれ別の金属層とすることが望ましい。第1の層21は、n型酸化物半導体層10と接触(作用)しショットキー特性を発揮する層である。第2の層22は、この層自身もショットキー特性を有し、且つ、上部に積層されるアルミニウム層からアルミニウム原子が第1の層21に侵入し、ショットキー特性を低下させたり、電気的な抵抗層になることを防ぐ役割を担っている。第1の層21を厚くしても、アルミニウムの拡散や反応を抑制し難いため、第2の層22を設け材質の違う積層構造とするのが好ましい。このように機能分離することにより、より安定的に、ショットキー特性を保つことができるようになる。   In this embodiment, the Schottky electrode layer 20 is a stacked body of a first layer 21 made of a metal having Schottky characteristics and a second layer 22 made of a metal having Schottky characteristics. The first layer 21 and the second layer 22 are preferably separate metal layers. The first layer 21 is a layer that contacts (acts) with the n-type oxide semiconductor layer 10 and exhibits Schottky characteristics. The second layer 22 itself has Schottky characteristics, and aluminum atoms enter the first layer 21 from the aluminum layer stacked on the second layer 22 to reduce the Schottky characteristics, It plays a role to prevent becoming a new resistance layer. Even if the thickness of the first layer 21 is increased, it is difficult to suppress the diffusion and reaction of aluminum. Therefore, it is preferable to provide the second layer 22 and have a laminated structure of different materials. By separating the functions in this way, the Schottky characteristics can be maintained more stably.

n型酸化物半導体層10のショットキー電極層20が設けられた面と対向する面に、オーミック電極層50がある。このオーミック電極層50の詳細を図2に示す。図2において、符号10はn型酸化物半導体層を示し、符号50はオーミック電極層であり、オーミック電極層は支持基板を含む場合もある。   There is an ohmic electrode layer 50 on the surface of the n-type oxide semiconductor layer 10 facing the surface on which the Schottky electrode layer 20 is provided. Details of the ohmic electrode layer 50 are shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an n-type oxide semiconductor layer, reference numeral 50 denotes an ohmic electrode layer, and the ohmic electrode layer may include a support substrate.

この実施形態では、オーミック電極層50は、酸化されても導電性を有する金属又は導電性金属酸化物からなる層51、酸素の拡散を防ぐ拡散防止層52、シリコンとの接触抵抗を減らすためのシリサイドを形成する金属層53、及びシリコンウエハ54から構成される。さらに、好ましくは、電極を取り出すための裏面コンタクト層60を形成する。オーミック電極層50を、n型に高濃度ドープされたβ―Ga基板、α―Ga基板、InGaO基板に用いることもできる。酸化物基板を用いる場合、オーミック電極層を介しても、介さなくてもよく、電極を取り出すための裏面コンタクト層60を形成してもよい。エピタキシャル成長を行う場合、酸化物基板の表面を酸素プラズマにて処理した後に、酸化物をエピタキシャル成長させると欠陥の少ないエピタキシャル膜が得られやすくなる。 In this embodiment, the ohmic electrode layer 50 includes a layer 51 made of a metal or conductive metal oxide that is conductive even when oxidized, a diffusion prevention layer 52 that prevents diffusion of oxygen, and a contact resistance with silicon. It consists of a metal layer 53 for forming silicide and a silicon wafer 54. Further, preferably, a back contact layer 60 for taking out the electrode is formed. The ohmic electrode layer 50 can also be used for a β-Ga 2 O 3 substrate, α-Ga 2 O 3 substrate, and InGaO 3 substrate that are highly doped n-type. When an oxide substrate is used, the back contact layer 60 for taking out an electrode may be formed through or without an ohmic electrode layer. In the case of performing epitaxial growth, an epitaxial film with few defects can be easily obtained by epitaxially growing the oxide after treating the surface of the oxide substrate with oxygen plasma.

n型酸化物半導体層としては、n型にドーピングされたβ―Ga層や、n型にドーピングされたα―Ga層等を使用できる。 As the n-type oxide semiconductor layer, an n-type doped β-Ga 2 O 3 layer, an n-type doped α-Ga 2 O 3 layer, or the like can be used.

性能を発揮しやすい点から好ましい基板は、バンドギャップが大きいn型にドーピングされたβ―Gaやα―Gaからなるn型酸化物半導体層を含む基板である。これらの基板は、結晶性の良い欠陥の少ないn型酸化物半導体層を形成するのに有利である。さらに好ましい基板としては、n型にドーピングされたシリコンウエハ上に形成されたn型酸化物半導体である。一般的にシリコンウエハは大量生産されており、容易に入手でき、さらにオーミックコンタクト層を介して、n型酸化物半導体層を形成することにより好適に使用される。 A substrate that is preferable in terms of easy performance is a substrate including an n-type oxide semiconductor layer made of β-Ga 2 O 3 or α-Ga 2 O 3 doped with n-type having a large band gap. These substrates are advantageous for forming an n-type oxide semiconductor layer with good crystallinity and few defects. A more preferred substrate is an n-type oxide semiconductor formed on an n-type doped silicon wafer. In general, silicon wafers are mass-produced, are easily available, and are preferably used by forming an n-type oxide semiconductor layer via an ohmic contact layer.

絶縁膜の厚みは、高電圧に耐えるために、好ましくは0.1μmから30μmである。0.1μm未満では、ショットキーバリヤダイオード素子の耐電圧が低下する場合があり、30μm超では、形成するのに時間が掛かりすぎ、高価になる場合がある。より好ましくは、0.5μmから15μmであり、さらに好ましくは、1μmから10μmである。   The thickness of the insulating film is preferably 0.1 μm to 30 μm in order to withstand a high voltage. If the thickness is less than 0.1 μm, the withstand voltage of the Schottky barrier diode element may decrease, and if it exceeds 30 μm, it takes too much time to form and may be expensive. More preferably, it is 0.5 μm to 15 μm, and further preferably 1 μm to 10 μm.

絶縁膜介在領域と絶縁膜非介在領域の境界領域では、絶縁膜をテーパー加工することが好ましい。テーパー加工することにより、境界領域での膜厚の急激な変動を抑えることができ、素子の耐電圧性を低下させない。テーパー角は、好ましくは15度から70度である。15度未満では境界領域が広くなりすぎ、素子の取り数が低下することがある。70度超では、急激な膜厚変動により耐電圧性が低下する場合がある。より好ましくは、20度から60度であり、さらに好ましくは、25度から50度である。
テーパー加工された絶縁膜のエッチングには、通常用いられているドライエッチング、ウエットエッチング等の方法が用いることができる。
In the boundary region between the insulating film intervening region and the insulating film non-intervening region, the insulating film is preferably tapered. By taper processing, rapid fluctuations in the film thickness in the boundary region can be suppressed, and the withstand voltage of the element is not lowered. The taper angle is preferably 15 to 70 degrees. If it is less than 15 degrees, the boundary region becomes too wide, and the number of elements may be reduced. If it exceeds 70 degrees, the withstand voltage may decrease due to a sudden film thickness fluctuation. More preferably, it is 20 to 60 degrees, and further preferably 25 to 50 degrees.
For etching the tapered insulating film, a commonly used method such as dry etching or wet etching can be used.

絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び窒化珪素から選択される1種又は2種以上の単一膜又は積層膜とすることが好ましい。n型酸化物半導体層と接触する絶縁膜は、酸化物が望ましい。窒化物を成膜する場合に、n型酸化物半導体層を還元し、キャリヤーを発生する恐れがあるためである。酸化ケイ素と酸化アルミニウムを比べた場合、酸化アルミニウムの方が酸素不導体としての作用があるので、絶縁膜として好ましい。   The insulating film is preferably a single film or a stacked film of one or more selected from silicon oxide, aluminum oxide, and silicon nitride. The insulating film in contact with the n-type oxide semiconductor layer is preferably an oxide. This is because when forming a nitride film, the n-type oxide semiconductor layer may be reduced to generate carriers. When silicon oxide and aluminum oxide are compared, aluminum oxide is preferable as an insulating film because it has an action as an oxygen nonconductor.

n型酸化物半導体層は、酸化インジウム及び酸化ガリウムから選択される1種以上を含むことが好ましい。   The n-type oxide semiconductor layer preferably contains one or more selected from indium oxide and gallium oxide.

具体的には、β―Ga相、α―Ga相又はInGaO相の単一結晶相からなることが好ましい。
単一結晶相を形成する組成は、Ga/(In+Ga)=90〜100原子%、又はGa/(In+Ga)=45〜55原子%である。Ga/(In+Ga)=90〜100原子%の場合は、Inがドーピングされるか、もしくはドーピングされていないβ―Ga、α−Gaを形成することができる。基板の選定、成膜の条件、結晶化させる温度等によりβ―Ga、α−Gaを形成することができる。β―Gaを形成する場合は、n型ドーピングされたβ―Ga基板を使用できる。一方、α−Gaを形成する場合は、サファイヤ上に製膜しその後剥離して製造できる。具体的には、サファイヤ基板上に、ミストCVD、イオンプレーティング、スパッタリング等によりn型にドーピングしたGa膜を加熱下で形成したり、形成後加熱により結晶化して形成することができ、サファイヤ基板から剥離して基板として使用することができる。
組成がGa/(In+Ga)=45〜55原子%である場合は、InGaO相を形成することができる。
Specifically, it preferably comprises a single crystal phase of β-Ga 2 O 3 phase, α-Ga 2 O 3 phase or InGaO 3 phase.
The composition forming the single crystal phase is Ga / (In + Ga) = 90 to 100 atomic% or Ga / (In + Ga) = 45 to 55 atomic%. In the case of Ga / (In + Ga) = 90 to 100 atomic%, β-Ga 2 O 3 or α-Ga 2 O 3 doped with In or not doped can be formed. Β-Ga 2 O 3 and α-Ga 2 O 3 can be formed depending on the selection of the substrate, film formation conditions, the crystallization temperature, and the like. In the case of forming β-Ga 2 O 3 , an n-type doped β-Ga 2 O 3 substrate can be used. On the other hand, when α-Ga 2 O 3 is formed, the film can be formed on sapphire and then peeled off. Specifically, a Ga 2 O 3 film doped n-type by mist CVD, ion plating, sputtering, etc. can be formed under heating on a sapphire substrate, or can be formed by crystallization by heating after formation. It can be peeled from the sapphire substrate and used as a substrate.
When the composition is Ga / (In + Ga) = 45 to 55 atomic%, an InGaO 3 phase can be formed.

n型酸化物半導体層の厚みは特に限定されないが、通常、0.1μm以上100μm以下であり、好ましくは0.5μm以上50μm以下である。   The thickness of the n-type oxide semiconductor layer is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more and 100 μm or less, and preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less.

ショットキー電極層として、仕事関数の大きな金属からなる金属層の2種以上を積層した積層体、又は仕事関数の大きな金属からなる金属層と仕事関数の大きな金属の酸化物からなる金属酸化物層の積層体を用いることかできる。仕事関数は、通常4.4eV以上であり、好ましくは4.5eV以上である。仕事関数の上限は、通常6.5eVである。具体的な金属は、Au、Pt、Pd、Ni、Ru、Mo及びTi等であり、Ni、Ru、Mo、Ti等が好適に使用される。
仕事関数の大きな金属が高価な金属である場合、その金属はn型酸化物半導体と接するごく薄い層として使用し、他の金属からなる層を積層するとよい。
仕事関数は、光電子分光法により測定することができる。
As a Schottky electrode layer, a laminate in which two or more metal layers made of a metal having a high work function are stacked, or a metal oxide layer made of a metal layer made of a metal having a high work function and an oxide of a metal having a high work function Can be used. The work function is usually 4.4 eV or more, preferably 4.5 eV or more. The upper limit of the work function is usually 6.5 eV. Specific metals include Au, Pt, Pd, Ni, Ru, Mo, Ti, and the like, and Ni, Ru, Mo, Ti, and the like are preferably used.
When the metal having a high work function is an expensive metal, the metal is used as a very thin layer in contact with the n-type oxide semiconductor, and a layer made of another metal is preferably stacked.
The work function can be measured by photoelectron spectroscopy.

ショットキー電極層を、ショットキー特性を有する金属層と、n型酸化物半導体層側に、金属層の金属の酸化物を含むショットキー特性を有する金属酸化物層とを含む積層体とすることができる。ショットキー電極層として、金属層と金属酸化物層の積層体を用いるとき、仕事関数の大きな金属層を成膜した後に、熱処理等によりn型酸化物半導体層と接触している金属層の部分を酸化させて金属酸化物層とし、酸化されていない金属層の部分を金属層とすることもできる。   The Schottky electrode layer is a stacked body including a metal layer having a Schottky characteristic and a metal oxide layer having a Schottky characteristic including a metal oxide of the metal layer on the n-type oxide semiconductor layer side. Can do. When using a laminate of a metal layer and a metal oxide layer as the Schottky electrode layer, after forming a metal layer having a large work function, the portion of the metal layer that is in contact with the n-type oxide semiconductor layer by heat treatment or the like Can be oxidized to form a metal oxide layer, and an unoxidized portion of the metal layer can also be used as a metal layer.

ショットキー電極層の厚みは特に限定されないが、通常、0.02μm以上10μm以下であり、好ましくは0.05μm以上5μm以下である。図1において、第1のショットキー層21は、通常、0.02μm以上1μm以下であり、好ましくは0.03μm以上0.5μm以下である。第2のショットキー層22は、通常、0.02μm以上1μm以下であり、好ましくは0.03μm以上0.5μm以下である。   The thickness of the Schottky electrode layer is not particularly limited, but is usually 0.02 μm or more and 10 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less. In FIG. 1, the first Schottky layer 21 is usually 0.02 μm or more and 1 μm or less, preferably 0.03 μm or more and 0.5 μm or less. The second Schottky layer 22 is usually 0.02 μm or more and 1 μm or less, preferably 0.03 μm or more and 0.5 μm or less.

単分子膜は、カルボン酸基、ホスホン酸基及びリン酸エステル基から選択される1種以上を含む化合物分子、又は有機シラン分子から構成することができる。
カルボン酸基を含む化合物として、R−COOHと表される化合物等が挙げられる。Rは、例えば、アルキル基、アリール基等の炭化水素基を示す。
ホスホン酸基を含む化合物として、R−POと表される化合物等が挙げられる。Rは、例えば、アルキル基、アリール基等の炭化水素基を示す。
リン酸エステル基を含む化合物として、RO−POと表される化合物等が挙げられる。Rは、例えば、アルキル基、アリール基等の炭化水素基を示す。
The monomolecular film can be composed of a compound molecule containing one or more selected from a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, and a phosphate ester group, or an organic silane molecule.
Examples of the compound containing a carboxylic acid group include a compound represented by R-COOH. R represents a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group.
As compounds containing phosphonic acid groups, compounds represented the R-PO 3 H 2 and the like. R represents a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group.
Examples of the compound containing a phosphate group include a compound represented by RO-PO 3 H 2 . R represents a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group.

有機シラン化合物としては、R−SiXと表される化合物等が挙げられる。Xは、例えば、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、−OCH、−OC等のアルコキシ基を示す。Rは、例えば、アルキル基、アリール機等の炭化水素基を示す。
また、ヘキサメチルジシラザン:[(CHSi]NH等のシラザン化合物を用いることができる。
Examples of the organic silane compound include a compound represented by R-SiX 3 . X represents, for example, a halogen atom such as chlorine, bromine or iodine, or an alkoxy group such as —OCH 3 or —OC 2 H 5 . R represents, for example, a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl machine.
Further, a silazane compound such as hexamethyldisilazane: [(CH 3 ) 3 Si] 2 NH can be used.

単分子膜は、好ましくは自己集積化分子膜である。自己集積化分子膜とは、自己集積化/自己組織化によって、形成される単分子膜である。これらは、有機分子の化学吸着過程で固体表面に形成される分子会合体である。吸着分子同士の相互作用によって会合体構成分子が密に集合し、分子配向と配列が高度に規則的な構造が自動的に形成されていることが特徴である。これらの自動的に形成される自己集積化/自己組織化膜により、ウエハのダイシング工程で発生した終端部表面の亀裂やボイド、凹凸等微細な傷等の表面を覆うことが可能となる。   The monomolecular film is preferably a self-assembled molecular film. The self-assembled molecular film is a monomolecular film formed by self-assembly / self-assembly. These are molecular aggregates formed on the solid surface during the process of chemisorption of organic molecules. A feature of this is that aggregate-constituting molecules are densely assembled by the interaction between adsorbed molecules, and a highly regular structure in molecular orientation and arrangement is automatically formed. These automatically formed self-assembled / self-assembled films can cover the surface of the cracks, voids, irregularities such as irregularities, etc. on the surface of the end portion generated in the wafer dicing process.

樹脂でも封止できるが、自己集積化分子膜は、樹脂等が侵入できない微細な亀裂やボイド、凹凸等や傷等の表面を、自動的に自己集積化/自己組織化により覆うことができる。これにより、より安定的に作動する素子が得られる。   Although it can be sealed with resin, the self-assembled molecular film can automatically cover the surface of fine cracks, voids, irregularities, scratches and the like that cannot be penetrated by resin by self-assembly / self-assembly. Thereby, an element that operates more stably can be obtained.

単分子膜は、単分子形成材を含む液に浸漬したり、単分子膜を形成する分子の蒸気に接触させたりして形成できる。例えば、ダイシングにより個別に分けられたショットキーバリヤダイオード素子を、洗浄・乾燥後に、ヘキサメチルジシラザン蒸気に接触させたり、ヘキサメチルジシラザン溶液に接触させることにより、自発的に自己集積化膜/自己組織化膜が形成される。   The monomolecular film can be formed by immersing in a liquid containing a monomolecular forming material or by contacting with a vapor of molecules forming the monomolecular film. For example, a Schottky barrier diode element individually separated by dicing is washed and dried, and then brought into contact with a hexamethyldisilazane vapor or a hexamethyldisilazane solution. A self-assembled film is formed.

オーミック電極層は、n型基板とn型酸化物半導体層をオーミックコンタクトさせるための機能を有しており、オーミック電極層とn型酸化物半導体層の間に金属インジウム層及び/又は酸化インジウム層を積層する構成が好適に用いられる。
n型基板が、n型にドーピングされたシリコンウエハの場合、シリコンと接触するオーミック層はシリサイドを形成する金属が使用され、n型酸化物半導体層と接触する層に酸化されても導電性を有する金属又は導電性金属酸化物が使用される。シリサイドを形成する金属層と酸化されても導電性を有する金属又は導電性金属酸化物層の間には、酸素の拡散を防ぐ拡散防止層を挟むことができる。シリサイドを形成する金属としては、Mo、Ti、等が使用できる。酸化されても導電性を有する金属又は金属酸化物としては、Zn、In、Sn、InSn合金、Mo、Ti、ZnO、In、SnO、MoO、TiO、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等が使用できる。好ましくは、In、Sn、InSn合金、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物である。酸素の拡散を防ぐ拡散防止層は、Mo、Ti、Zn、In、Sn、InSn合金、Pt、Pd、Ru等が使用できる。
The ohmic electrode layer has a function for making ohmic contact between the n-type substrate and the n-type oxide semiconductor layer, and a metal indium layer and / or an indium oxide layer between the ohmic electrode layer and the n-type oxide semiconductor layer. The structure which laminates | stacks is used suitably.
In the case where the n-type substrate is an n-type doped silicon wafer, the ohmic layer in contact with the silicon uses a metal that forms a silicide, and even if it is oxidized to a layer in contact with the n-type oxide semiconductor layer, it has conductivity. The metal or conductive metal oxide is used. A diffusion prevention layer for preventing diffusion of oxygen can be sandwiched between the metal layer that forms silicide and the metal or conductive metal oxide layer that has conductivity even when oxidized. Mo, Ti, etc. can be used as the metal for forming silicide. Examples of metals or metal oxides that are conductive even when oxidized include Zn, In, Sn, InSn alloys, Mo, Ti, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , MoO 2 , TiO 2 , indium tin oxide, Indium zinc oxide or the like can be used. Of these, In, Sn, InSn alloy, indium tin oxide, and indium zinc oxide are preferable. As the diffusion preventing layer for preventing oxygen diffusion, Mo, Ti, Zn, In, Sn, InSn alloy, Pt, Pd, Ru, or the like can be used.

本発明のショットキーバリアダイオードは、交流電流を直流電流に変換するコンバーター等の電気機器に好適に使用できる。   The Schottky barrier diode of the present invention can be suitably used for electrical equipment such as a converter that converts alternating current into direct current.

上記に本発明の実施形態を説明したが、当業者は、本発明の特徴から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態に多くの変更を加えることが容易である。これらの変更は本発明の範囲に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art can easily make many changes to these illustrative embodiments without substantially departing from the features of the present invention. These modifications are included in the scope of the present invention.

1 積層体
10 n型酸化物半導体層
11 n型酸化物半導体層の終端表面
20 ショットキー電極層
21 第1のショットキー層
22 第2のショットキー層
30 絶縁膜
40 アルミニウム層
50 オーミック電極層
51 酸化されても導電性を有する金属又は導電性金属酸化物からなる層
52 拡散防止層
53 シリサイドを形成する金属層
54 シリコンウエハ
60 裏面コンタクト層
70 単分子膜
θ テーパー角
A 絶縁膜介在領域
B 絶縁膜非介在領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stacked body 10 N-type oxide semiconductor layer 11 Termination surface of n-type oxide semiconductor layer 20 Schottky electrode layer 21 First Schottky layer 22 Second Schottky layer 30 Insulating film 40 Aluminum layer 50 Ohmic electrode layer 51 Layer made of metal or conductive metal oxide that is conductive even if oxidized 52 Diffusion prevention layer 53 Metal layer forming silicide 54 Silicon wafer 60 Back contact layer 70 Monomolecular film θ Taper angle A Insulating film intervening region B Insulation Non-membrane region

Claims (6)

n型酸化物半導体層と、ショットキー電極層を備え、
前記n型酸化物半導体層の終端表面が単分子膜を有することを特徴とする積層体。
an n-type oxide semiconductor layer and a Schottky electrode layer;
A stacked body, wherein a termination surface of the n-type oxide semiconductor layer has a monomolecular film.
前記単分子膜が、カルボン酸基、ホスホン酸基及びリン酸エステル基から選択される1種以上を含む化合物分子、又は有機シラン分子から構成されることを特徴とする請求項1に記載の積層体。   The multilayer according to claim 1, wherein the monomolecular film is composed of a compound molecule containing one or more selected from a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, and a phosphate ester group, or an organic silane molecule. body. 前記単分子膜が、自己集積化分子膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層体。   The laminate according to claim 1, wherein the monomolecular film is a self-assembled molecular film. 前記n型酸化物半導体層が、酸化インジウム及び酸化ガリウムから選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。   The laminate according to any one of claims 1 to 3, wherein the n-type oxide semiconductor layer contains one or more selected from indium oxide and gallium oxide. 請求項1〜4のいずれかに記載の積層体を有するショットキーバリアダイオード。   The Schottky barrier diode which has a laminated body in any one of Claims 1-4. 請求項5に記載のショットキーバリアダイオードを有する電気機器。   An electric device having the Schottky barrier diode according to claim 5.
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