JP2018137394A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 耐圧性に優れた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法は、オーミック接触層とドリフト層と高比抵抗層とを有する半導体基板を用意する工程と、ドリフト層及び高比抵抗層の各上面に接触するとともにその接触範囲の外周縁が高比抵抗層上に位置し、少なくとも前記ドリフト層にショットキー接触する上面電極を形成する工程と、オーミック接触層の下面にオーミック接触する下面電極を形成する工程とを備える。半導体基板では、オーミック接触層の上面の第１範囲上にドリフト層が位置し、オーミック接触層の上面の第１範囲を取り囲む第２範囲上に高比抵抗層が位置する。
【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。
特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体基板と上面電極と下面電極とを備える。半導体基板は、オーミック接触層と、オーミック接触層上に位置するドリフト層と、ドリフト層の表層に形成された高比抵抗層とを有する。上面電極は、ドリフト層にショットキー接触しており、下面電極は、オーミック接触層の下面にオーミック接触している。上面電極は、ドリフト層及び高比抵抗層の各上面に接触しており、その接触範囲の外周縁は、高比抵抗層上に位置している。このような構造によると、上面電極と半導体基板との間の接触範囲の外周縁において空乏層が伸びやすく、その近傍における電界集中が緩和されことによって、半導体装置の耐圧性が改善される。
特開２０１３−１０２０８１号公報
上記した半導体装置では、高比抵抗層がドリフト層の表層にのみ設けられている。このような構造によると、オーミック接触層と高比抵抗層との間に介在するドリフト層において電界分布が不規則となり、例えば高比抵抗層とドリフト層との境界付近において強い電界が局所的に生じ得る。本明細書は、この問題を解決して、半導体装置の耐圧性をさらに向上し得る新規な構造とその製造方法を提供する。
本明細書が開示する半導体装置の構造では、半導体基板が、ｎ型のオーミック接触層と、オーミック接触層の上面の第１範囲上に位置するとともにオーミック接触層よりもキャリア濃度の低いｎ型のドリフト層と、オーミック接触層の上面の第１範囲を取り囲む第２範囲上に位置するとともにドリフト層よりもキャリア濃度の低いｎ型の高比抵抗層とを有する。上面電極は、ドリフト層及び高比抵抗層の各上面に接触し、その接触範囲の外周縁は高比抵抗層上に位置しているとともに、少なくともドリフト層にショットキー接触している。下面電極は、オーミック接触層の下面にオーミック接触している。
上記の構造では、高比抵抗層が、ドリフト層の表層に存在するだけでなく、オーミック接触層まで延びている。このような構造によると、高比抵抗層の周辺において電界分布が不規則となり難く、強い電界が局所的に生じることが抑制される。これにより、半導体装置の耐圧性がさらに向上する。
本明細書は、上記した半導体装置の製造方法をさらに開示する。この製造方法は、ｎ型のオーミック接触層とオーミック接触層の上面の第１範囲上に位置するとともにオーミック接触層よりもキャリア濃度の低いｎ型のドリフト層とオーミック接触層の上面の第１範囲を取り囲む第２範囲上に位置するとともにドリフト層よりもキャリア濃度の低いｎ型の高比抵抗層とを有する半導体基板を用意する工程と、ドリフト層及び高比抵抗層の各上面に接触するとともにその接触範囲の外周縁が高比抵抗層上に位置し、少なくともドリフト層にショットキー接触する上面電極を形成する工程と、オーミック接触層の下面にオーミック接触する下面電極を形成する工程とを備える。この製造方法によると、上述した耐圧性に優れた半導体装置を製造することができる。
半導体装置１０の平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図であり、半導体装置１０の耐圧性に係る構造を模式的に示す。 実施例１の半導体装置１０の製造方法の流れを示すフローチャート。 半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、半導体基板１２の最初の状態を示す。 半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、ドリフト層３４が形成された半導体基板１２を示す。 半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、第２範囲Ｙ上のドリフト層が除去された半導体基板１２を示す。 半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、高比抵抗層３６がエピタキシャル成長によって形成された半導体基板１２を示す。 半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、余分な高比抵抗層３６が除去された半導体基板１２を示す。 絶縁膜２０を形成する工程（Ｓ１４）の一手順を説明する図であって、上面１２ａの全域に絶縁膜２０が形成された半導体基板１２を示す。 絶縁膜２０を形成する工程（Ｓ１４）の一手順を説明する図であって、絶縁膜２０がパターニングされた半導体基板１２を示す。 上面電極１４を形成する工程（Ｓ１６）の一手順を説明する図であって、上面１２ａの全域に上面電極１４が形成された半導体基板１２を示す。 上面電極１４を形成する工程（Ｓ１６）の一手順を説明する図であって、上面電極１４がパターニングされた半導体基板１２を示す。 保護膜２２を形成する工程（Ｓ１８）の一手順を説明する図であって、上面１２ａの全域に保護膜２２が形成された半導体基板１２を示す。 保護膜２２を形成する工程（Ｓ２２）の一手順を説明する図であって、保護膜２２がパターニングされた半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、ドリフト層３４が形成された半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、第２範囲Ｙ上のドリフト層３４に不純物がイオン注入される半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、新たなドリフト層３４が形成された半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、第２範囲Ｙ上のドリフト層３４に不純物がイオン注入される半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、さらに別のドリフト層３４が形成された半導体基板１２を示す。 実施例２における半導体基板１２を用意する工程（Ｓ１２）の一手順を説明する図であって、第２範囲Ｙ上のドリフト層３４に不純物がイオン注入される半導体基板１２を示す。
本開示の構造及びその製造方法は、ｐ型領域の形成が難しい半導体を用いた半導体装置に適用することができる。一般に、半導体装置の耐圧性を向上する一つの構造として、ｐ型のガードリング領域を有するガードリング構造が知られている。しかしながら、ｐ型領域を形成することが難しい半導体では、ガードリング構造を採用することも難しい。この点に関して、本開示の構造及び製造方法は、ｐ型領域の形成を必要としないことから、ｐ型領域の形成が難しい半導体において有効といえる。ｐ型領域の形成が難しい半導体としては、例えば酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）といった酸化物半導体が挙げられる。特に、真空準位を基準として、伝導帯の最低部が−４．０ｅＶよりも低く、かつ、価電子帯の最上部が−６．０ｅＶよりも低い酸化物半導体は、ｐ型領域の形成が難しい。しかしながら、本開示の構造及びその製造方法は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）といった他の半導体を用いた半導体装置にも適用することができる。
一実施形態において、半導体装置の製造方法は、半導体基板を用意する工程と上面電極を形成する工程との間に、高比抵抗層の上面のうちの接触範囲を取り囲む範囲上に絶縁膜を形成する工程をさらに備えてもよい。この場合、上面電極を形成する工程では、上面電極の一部を絶縁膜上に形成するとよい。このような構成によると、上面電極の一部が、絶縁膜を介して高比抵抗層に対向し、フィールドプレート効果によって電界集中がさらに緩和される。即ち、上面電極の一部が、フィールドプレート電極として機能することができる。
上記した実施形態では、絶縁膜の形成がミストＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって行われてもよい。ミストＣＶＤでは、絶縁膜の材料（例えば酸化アルミニウム）がミストの状態で運ばれるので、絶縁膜を比較的に短時間で形成することができる。
一実施形態において、半導体基板を用意する工程は、オーミック接触層の上面の第１範囲及び第２範囲上にドリフト層をエピタキシャル成長によって形成する工程、ドリフト層のうちの第２範囲上に形成された部分をエッチングによって除去する工程、及び、ドリフト層が除去された後のオーミック接触層の上面の第２範囲上に高比抵抗層をエピタキシャル成長によって形成する工程を備えてもよい。この場合、特に限定されないが、高比抵抗層のエピタキシャル成長は、ミストＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって行われてもよい。ミストＣＶＤによると、エッチング後の隅角部を有する非平坦な表面にも、空洞のないエピタキシャル成長層を形成することできる。
あるいは、他の一実施形態では、半導体基板を用意する工程が、オーミック接触層の上面の第１範囲及び第２範囲上にドリフト層をエピタキシャル成長によって形成する工程、及び、ドリフト層のうちの第２範囲上に形成された部分にキャリア濃度を減少させる不純物をイオン注入する工程を備えてもよい。これにより、ドリフト層のうちの第２範囲上に形成された部分が高比抵抗層に変更される。ドリフト層と高比抵抗層とが同じエピタキシャル成長層によって構成されることから、例えばドリフト層と高比抵抗層との間に異物が混入することを避けることができる。
上記した実施形態では、半導体基板を用意する工程において、ドリフト層を形成する工程と不純物をイオン注入する工程とが繰り返されてもよい。これにより、ドリフト層と高比抵抗層とを比較的に厚く形成することができ、半導体装置の耐圧性を高めることができる。
（実施例１） 図面を参照して、実施例１の半導体装置１０及びその製造方法について説明する。半導体装置１０は、パワー半導体装置の一種であり、例えば電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車といった電動車両において、車輪を駆動するモータへ電力を供給する回路に採用することができる。なお、本実施例で説明する技術要素は、ここで開示する半導体装置１０やその製造方法に限定されず、他の様々な半導体装置やその製造方法にも適用することができる。以下では、先ず半導体装置１０の構成について説明し、次いで半導体装置１０の製造方法について説明する。
図１、図２に示すように、半導体装置１０は、半導体基板１２と、上面電極１４と、絶縁膜２０と、保護膜２２と、下面電極２４とを備える。上面電極１４、絶縁膜２０及び保護膜２２は、半導体基板１２の上面１２ａ上に設けられており、下面電極２４は半導体基板１２の下面１２ｂ上に設けられている。上面電極１４の外周部分１４ｆは、絶縁膜２０を介して半導体基板１２に対向しており、フィールドプレート電極として機能する。
半導体基板１２は、ｎ型の半導体基板である。本実施例の半導体基板１２は、特に限定されないが、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の基板である。半導体基板１２は、ｎ型のオーミック接触層３２と、オーミック接触層３２よりもキャリア濃度が低いドリフト層３４と、ドリフト層３４よりもキャリア濃度が低い高比抵抗層３６とを備える。オーミック接触層３２は、半導体基板１２の下層に位置しており、半導体基板１２の下面１２ｂに露出している。ドリフト層３４及び高比抵抗層３６は、オーミック接触層３２上に設けられており、半導体基板１２の上面１２ａに露出している。
詳しくは、ドリフト層３４は、オーミック接触層３２の上面３２ａの第１範囲Ｘ上に設けられており、半導体基板１２の上面１２ａまで延びている。高比抵抗層３６は、オーミック接触層３２の上面３２ａの第２範囲Ｙ上に設けられており、半導体基板１２の上面１２ａまで延びている。平面視したときに、第１範囲Ｘは半導体基板１２の中央部に位置するとともに、第２範囲Ｙは半導体基板１２の周辺部に位置しており、第１範囲Ｘは第２範囲Ｙによって取り囲まれている。即ち、ドリフト層３４は、高比抵抗層３６によって取り囲まれている。なお、本実施例では、オーミック接触層３２の上面３２ａが、第１範囲Ｘと第２範囲Ｙとの境界において段差を有するが、このような段差は必ずしも必要とされない。
上面電極１４は、半導体基板１２の上面１２ａにおいて、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６の両者に接触しており、その接触範囲Ｓの外周縁は高比抵抗層３６上に位置している。即ち、上面電極１４と半導体基板１２との間の接触範囲Ｓには、ドリフト層３４の上面３４ａと高比抵抗層３６の上面３６ａが含まれており、ドリフト層３４の上面３４ａが高比抵抗層３６の上面３６ａによって取り囲まれている。上面電極１４は、少なくともドリフト層３４の上面３４ａにショットキー接触している。一例ではあるが、上面電極１４は、ショットキー電極１６とコンタクト電極１８とを有する。コンタクト電極１８は、ショットキー電極１６上に設けられており、ショットキー電極１６と電気的に接続されている。ショットキー電極１６の材料は、ドリフト層３４とショットキー接触し得る導電性材料であればよく、特に限定されないが、例えば白金（Ｐｔ）であってよい。一方。例えばコンタクト電極１８の材料は、導電性材料であればよく、特に限定されないが、例えば金（Ａｕ）とすることができる。あるいは、コンタクト電極１８は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金の各層を含む積層構造を有してもよい。
絶縁膜２０は、高比抵抗層３６上に設けられており、半導体基板１２の周縁に沿って環状に延びている。詳しくは、高比抵抗層３６の上面３６ａのうち、上記した接触範囲Ｓを取り囲む範囲Ｔ上に、絶縁膜２０が設けられている。即ち、絶縁膜２０の内周縁２０ｃは、半導体基板１２と上面電極１４との間の接触範囲Ｓの外周縁でもある。前述したように、上面電極１４の外周部分であるフィールドプレート電極１４ｆが、絶縁膜２０上に位置しており、絶縁膜２０を介して半導体基板１２に対向している。詳しくは、フィールドプレート電極１４ｆは、絶縁膜２０を介して高比抵抗層３６に対向している。絶縁膜２０の材料は、所望の絶縁性を有する材料であればよく、特に限定されないが、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）であってよい。
保護膜２２は、半導体基板１２の周縁に沿って環状に延びており、フィールドプレート電極１４ｆを含む上面電極１４の外周部分や絶縁膜２０を覆っている。保護膜２２の内周縁２２ｃは、上面電極１４を露出する開口を画定している。保護膜２２の材料は、絶縁性材料であればよく、特に限定されないが、例えばポリイミドといった高分子材料であってよい。
下面電極２４は、半導体基板１２の下面１２ｂにおいて、オーミック接触層３２の下面３２ｂにオーミック接触している。下面電極２４の材料は、オーミック接触層３２にオーミック接触し得るものであればよく、特に限定されない。本実施例の下面電極２４は、半導体基板１２の下面１２ｂの全域に接しているが、他の実施形態として、下面電極２４は半導体基板１２の下面１２ｂの一部に接するだけでもよい。
上述した構造により、本実施例の半導体装置１０は、上面電極１４をアノードとし、下面電極カソードとする、ショットキーバリアダイオード（以下、単にダイオードとする）を内蔵する。このダイオードでは、半導体基板１２と上面電極１４との間の接触範囲Ｓの外周縁が、高比抵抗層３６上に位置している。高比抵抗層３６は、ドリフト層３４よりもキャリア濃度が低いことから、半導体基板１２と上面電極１４との間に逆バイアス電圧が印加された時に、高比抵抗層３６では空乏層が伸びやすい。加えて、高比抵抗層３６は、オーミック接触層３２まで延びている。このような構造によると、高比抵抗層３６とオーミック接触層３２との間にドリフト層３４が介在する構造と比較して、高比抵抗層３６の近傍で電界分布が不規則となり難く、強い電界が局所的に生じることが抑制される。これにより、半導体装置１０の耐圧性がさらに向上する。
加えて、半導体装置１０は、フィールドプレート電極１４ｆを有する。フィールドプレート電極１４ｆは、絶縁膜２０を介して半導体基板１２の高比抵抗層３６に対向する。このような構造によると、フィールドプレート効果によって空乏層が延びやすくなり、接触範囲Ｓの外周縁における電界集中がより緩和される。
次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。図３は、本実施例の製造方法の流れを示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１２において、半導体基板１２が用意される。このステップでは、特に限定されないが、図４−図８に示す手順に沿って、図８に示すようなオーミック接触層３２、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６を有する半導体基板１２が用意される。この半導体基板１２では、オーミック接触層３２の上面３２ａの第１範囲Ｘ上にドリフト層３４が位置し、オーミック接触層３２の上面３２ａの第１範囲Ｘを取り囲む第２範囲Ｙ上に高比抵抗層３６が位置する。ドリフト層３４及び高比抵抗層３６は、オーミック接触層３２の上面３２ａにそれぞれ直接的に接しており、オーミック接触層３２と高比抵抗層３６との間にドリフト層３４は介在していない。
先ず、図４に示すように、オーミック接触層３２のみを有する半導体基板１２が用意される。前述したように、半導体基板１２は、酸化ガリウムの基板であってよい。半導体基板１２には、必要に応じて洗浄やその他の処理が実施される。次に、図５に示すように、オーミック接触層３２上にドリフト層３４が形成される。ドリフト層３４は、オーミック接触層３２上の全域に亘って形成される。即ち、ドリフト層３４は、第１範囲Ｘ上だけでなく、第２範囲Ｙ上にも形成される。このドリフト層３４は、特に限定されないが、酸化ガリウムのエピタキシャル成長によって形成することができる。また、このエピタキシャル成長は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）又はＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）によって行うことができる。あるいは、ドリフト層３４のエピタキシャル成長は、ミストＣＶＤによって行われてもよい。
次に、図６に示すように、ドリフト層３４のうち、第２範囲Ｙ上に形成された部分がエッチングによって除去される。これにより、第２範囲Ｙではオーミック接触層３２の上面３２ａが露出する。次に、図７に示すように、オーミック接触層３２の上面３２ａの第２範囲Ｙ上に、高比抵抗層３６が形成される。この段階では、ドリフト層３４上も含む半導体基板１２の上面１２ａの全域に亘って、高比抵抗層３６が形成されてもよい。高比抵抗層３６の形成は、酸化ガリウムのエピタキシャル成長によって形成することができる。このエピタキシャル成長は、特に限定されないが、ミストＣＶＤによって行われてもよい。ミストＣＶＤによると、原料（ここでは酸化ガリウム）がミストの状態で運ばれるので、先のエッチングによって段差を有する半導体基板１２上にも、空洞のないエピタキシャル成長層を短時間で形成することできる。
高比抵抗層３６のエピタキシャル成長では、ドリフト層３４のエピタキシャル成長と比較して、例えば鉄（Ｆｅ）又はマグネシウム（Ｍｇ）を不純物として加えるとよい。これらの不純物を加えることで、高比抵抗層３６のキャリア濃度はドリフト層３４よりも低くなり、その比抵抗が上昇する。なお、不純物は、特定の物質に限定されるものではなく、ｎ型のドリフト層３４のキャリア濃度を低下させ得る物質であればよい。あるいは、添加するｎ型不純物の濃度を単に低下させてもよい。次に、図８に示すように、余分な高比抵抗層３６を除去して、半導体基板１２の上面１２ａを平坦化する。この平坦化は、特に限定されないが、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって行うことができる。半導体基板１２の平坦な上面１２ａには、ドリフト層３４と高比抵抗層３６とが露出し、高比抵抗層３６がドリフト層３４を取り囲んでいる。以上により、オーミック接触層３２、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６を有する半導体基板１２が用意される。
図３に戻り、ステップＳ１４では、半導体基板１２の上面１２ａに絶縁膜２０が形成される。絶縁膜２０の形成は、特に限定されないが、図９、図１０に示す手順によって行われる。先ず、図９に示すように、半導体基板１２の上面１２ａの全域に亘って、絶縁膜２０が形成される。即ち、絶縁膜２０は、先に説明した接触範囲Ｓとそれを取り囲む範囲Ｔ（図２参照）の両者に亘って形成される。絶縁膜２０の形成は、例えばミストＣＶＤによって行うことができる。ミストＣＶＤによると、絶縁膜２０の材料（例えば酸化アルミニウム）がミストの状態で運ばれるので、空洞のない絶縁膜２０を短時間で形成することができる。次に、図１０に示すように、接触範囲Ｓに位置する絶縁膜２０の中央部分をエッチングにより除去して、絶縁膜２０を環状にパターニングする。これにより、絶縁膜２０には、半導体基板１２のドリフト層３４及び高比抵抗層３６を露出する開口が形成される。
図３のステップＳ１６では、半導体基板１２の上面１２ａに上面電極１４が形成される。上面電極１４の形成は、特に限定されないが、図１１、図１２に示す手順によって行われる。先ず、図１１に示すように、半導体基板１２の上面１２ａの全域に亘って、上面電極１４が形成される。即ち、上面電極１４は、ドリフト層３４、高比抵抗層３６及び絶縁膜２０に接触する。前述したように、本実施例の上面電極１４は、ショットキー電極１６とコンタクト電極１８とを有する。この場合、先ずショットキー電極１６が形成され、その上にコンタクト電極１８が形成される。一例ではあるが、ショットキー電極１６の材料は白金であってよく、コンタクト電極１８の材料は金であってよい。次に、図１２に示すように、上面電極１４の外周部分をエッチングによって除去し、上面電極１４を所望の形状にパターニングする。上面電極１４の一部は絶縁膜２０上に位置し、フィールドプレート電極１４ｆとなる。
図３のステップＳ１８では、半導体基板１２の上面１２ａに保護膜２２が形成される。保護膜２２の形成は、特に限定されないが、図１３、図１４に示す手順によって行われる。先ず、図１３に示すように、半導体基板１２の上面１２ａの全域に亘って、保護膜２２が形成される。前述したように、保護膜２２の材料は、絶縁性材料であって、例えばポリイミドであってよい。次に、図１６に示すように、保護膜２２の中央部分をエッチングにより除去する。これにより、保護膜２２が環状にパターニングされ、保護膜２２の内周縁２２ｃが、上面電極１４を露出する開口を画定する。
図３のステップＳ２０では、半導体基板１２の下面１２ｂに下面電極２４が形成される。これにより、図１、図２に示す半導体装置１０の構造が完成する。通常は、一枚の半導体ウエハに複数の半導体装置１０が同時に製造され、半導体ウエハを複数の半導体装置１０に分割するダイシングが行われる。
本実施例で説明した半導体装置１０の構造及びその製造方法は、酸化ガリウムに限られず、他の種類の半導体材料を用いた半導体装置にも、好適に採用することができる。但し、酸化ガリウムは、ｐ型領域の形成が難しいとされており、酸化ガリウムの半導体基板１２を有する半導体装置１０では、ｐ型のガードリング領域を必要とするガードリング構造を採用することが難しい。この点に関して、本実施例の構造及びその製造方法によると、ｐ型領域の形成を必要とすることなく、半導体装置１０の耐圧性を向上させることができる。従って、本実施例の構造及びその製造方法は、特に、ｐ型領域の形成が難しい半導体材料を用いた半導体装置に対して、好適に採用することができる。このような半導体材料としては、酸化物半導体であって、真空準位を基準として、伝導帯の最低部（Conduction Band Minimum: CBM）が−４．０ｅＶよりも低く、かつ、価電子帯の最上部（Valence Band Maximum: VBM）が−６．０ｅＶよりも低いものが挙げられる。
（実施例２） 図面を参照して、半導体装置１０の製造方法の他の実施例について説明する。本実施例の製造方法は、実施例１で説明した製造方法と比較して、半導体基板１２を用意する工程（図３のＳ１２）の手順が異なる。即ち、本実施例では、図５−図８に示す手順に代わり、図１５−図２０の手順によって、オーミック接触層３２、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６を有する半導体基板１２が用意される。その他の工程については、実施例１と同様であるので、ここでは再度の説明を省略する。
先ず、図１５に示すように、オーミック接触層３２のみを有する半導体基板１２が用意され、オーミック接触層３２の上面３２ａ上にドリフト層３４が形成される。ドリフト層３４は、オーミック接触層３２上の全域に亘って形成される。即ち、オーミック接触層３２の上面３２ａの第１範囲Ｘだけでなく、第２範囲Ｙ上にもドリフト層３４が形成される。後述するように、本実施例の製造方法では、ドリフト層３４の形成が複数回に分けて実施される。従って、この段階におけるドリフト層３４の厚みは、最終的に必要とされるドリフト層３４の厚みよりも薄い。このドリフト層３４は、特に限定されないが、酸化ガリウムのエピタキシャル成長によって形成することができる。また、このエピタキシャル成長は、実施例１と同じく、例えばＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、又はミストＣＶＤによって行われてもよい。
次に、図１６に示すように、ドリフト層３４のうちの第２範囲Ｙ上に形成された部分に、キャリア濃度を減少させる不純物がイオン注入される。図中の複数の矢印ＩＯＮは、不純物のイオン注入を模式的に示す。注入される不純物は、ｎ型のドリフト層３４のキャリア濃度を減少させる不純物であり、実施例１で説明したように、例えば鉄又はマグネシウムである。このイオン注入では、第１範囲Ｘ上のドリフト層３４に不純物が導入されないよう、第１範囲Ｘに位置するドリフト層３４の上面３４ａに、レジストマスク４０を一時的に形成するとよい。これにより、オーミック接触層３２の上面３２ａには、第１範囲Ｘに位置するドリフト層３４と、第２範囲Ｙに位置する高比抵抗層３６とが形成される。
次に、図１７に示すように、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６上に、新たなドリフト層３４が形成される。このドリフト層３４も、第１範囲Ｘと第２範囲Ｙの両者に亘って形成される。そして、図１８に示すように、ドリフト層３４のうちの第２範囲Ｙ上に形成された部分に、キャリア濃度を減少させる不純物がイオン注入される。このイオン注入でも、第１範囲Ｘ上のドリフト層３４に不純物が導入されないよう、第１範囲Ｘに位置するドリフト層３４の上面３４ａに、レジストマスク４２を一時的に形成するとよい。これにより、第１範囲Ｘ上にはドリフト層３４がより厚く形成され、第２範囲Ｙ上には高比抵抗層３６がより厚く形成される。
次に、図１９に示すように、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６上に、さらに別のドリフト層３４が形成される。このドリフト層３４も、第１範囲Ｘと第２範囲Ｙの両者に亘って形成される。そして、図２０に示すように、ドリフト層３４のうちの第２範囲Ｙ上に形成された部分に、キャリア濃度を減少させる不純物がイオン注入される。このイオン注入でも、第１範囲Ｘ上のドリフト層３４に不純物が導入されないよう、第１範囲Ｘに位置するドリフト層３４の上面３４ａに、レジストマスク４４を一時的に形成するとよい。これにより、第１範囲Ｘ上にはドリフト層３４がさらに厚く形成され、第２範囲Ｙ上には高比抵抗層３６がさらに厚く形成される。第１範囲Ｘ上にはドリフト層３４がより厚く形成され、第２範囲Ｙ上には高比抵抗層３６がより厚く形成される。以上の手順により、オーミック接触層３２、ドリフト層３４及び高比抵抗層３６を有する半導体基板１２が用意される。
本実施例の製造方法では、ドリフト層３４の形成と不純物のイオン注入が繰り返されることによって、半導体基板１２が用意される。これにより、ドリフト層３４と高比抵抗層３６をそれぞれ厚くすることができ、半導体装置１０の耐圧性を向上することができる。なお、ドリフト層３４の形成と不純物のイオン注入のサイクルを繰り返す回数は、特に限定されない。例えば、ドリフト層３４と高比抵抗層３６とに必要とされる厚みに応じて、繰り返し実施するサイクル数を決定するとよい。なお、他の実施形態では、ドリフト層３４の形成と不純物のイオン注入が、それぞれ一度ずつだけ実施されてもよく、そのサイクルが繰り返されなくてもよい。
以上、本技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。本明細書又は図面に記載された技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載された組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示された技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
１０：半導体装置
１２：半導体基板
１２ａ：半導体基板の上面
１２ｂ：半導体基板の下面
１４：上面電極
１４ｆ：フィールドプレート電極
１６：ショットキー電極
１８：コンタクト電極
２０：絶縁膜
２０ｃ：内周縁
２２：保護膜
２２ｃ：内周縁
２４：下面電極
３２：オーミック接触層
３２ａ：オーミック接触層の上面
３２ｂ：オーミック接触層の下面
３４：ドリフト層
３６：高比抵抗層
Ｓ：接触範囲
Ｘ：第１範囲
Ｙ：第２範囲

Claims (9)

  1. 半導体装置の製造方法であって、
    ｎ型のオーミック接触層と、前記オーミック接触層の上面の第１範囲上に位置するとともに前記オーミック接触層よりもキャリア濃度の低いｎ型のドリフト層と、前記オーミック接触層の前記上面の前記第１範囲を取り囲む第２範囲上に位置するとともに前記ドリフト層よりもキャリア濃度の低いｎ型の高比抵抗層とを有する半導体基板を用意する工程と、
    前記ドリフト層及び前記高比抵抗層の各上面に接触するとともにその接触範囲の外周縁が前記高比抵抗層上に位置し、少なくとも前記ドリフト層にショットキー接触する上面電極を形成する工程と、
    前記オーミック接触層の下面にオーミック接触する下面電極を形成する工程と、
    を備える製造方法。
  2. 半導体基板は、酸化物半導体の基板であって、
    前記酸化物半導体は、真空準位を基準として、伝導帯の最低部が−４．０ｅＶよりも低く、かつ、価電子帯の最上部が−６．０ｅＶよりも低い、請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記半導体基板は、酸化ガリウムの基板である、請求項１又は２に記載の製造方法。
  4. 前記半導体基板を用意する工程と前記上面電極を形成する工程との間に、前記高比抵抗層の前記上面のうちの前記接触範囲を取り囲む範囲上に絶縁膜を形成する工程をさらに備え、
    前記上面電極を形成する工程では、前記上面電極の一部を前記絶縁膜上に形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
  5. 前記絶縁膜の形成は、ミストＣＶＤによって行われる、請求項４に記載の製造方法。
  6. 前記半導体基板を用意する工程は、
    前記オーミック接触層の前記上面の前記第１範囲及び前記第２範囲上に、前記ドリフト層をエピタキシャル成長によって形成する工程、
    前記ドリフト層のうちの前記第２範囲上に形成された部分をエッチングによって除去する工程、及び
    前記ドリフト層が除去された後の前記オーミック接触層の前記上面の前記第２範囲上に、前記高比抵抗層をエピタキシャル成長によって形成する工程、
    を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 前記高比抵抗層の前記エピタキシャル成長は、ミストＣＶＤによって行われる、請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記半導体基板を用意する工程は、
    前記オーミック接触層の前記上面の前記第１範囲及び前記第２範囲上に、前記ドリフト層をエピタキシャル成長によって形成する工程、及び
    前記ドリフト層のうちの前記第２範囲上に形成された部分に、キャリア濃度を減少させる不純物をイオン注入する工程、
    を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 前記半導体基板を用意する工程では、前記ドリフト層を形成する工程と、前記不純物をイオン注入する工程とが繰り返される、請求項８に記載の製造方法。
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