JP2022053300A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ｐｎ接合およびショットキー接合の両方を有する構成において、サージ耐性を向上させることができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置としてのショットキーバリアダイオード１は、ｎ型（第１導電型）のエピタキシャル層７と、エピタキシャル層７の表面７ａと接してエピタキシャル層７との間にショットキー接合部ＳＪを形成するショットキーメタル１６と、ショットキーメタル１６と接するようにエピタキシャル層７の表層部に形成され、エピタキシャル層との間にｐｎ接合部ＰＪを形成するｐ型（第２導電型）の不純物領域４０と、ショットキーメタル１６と接するようにエピタキシャル層７の表層部に形成され、格子欠陥がエピタキシャル層７よりも多い格子欠陥領域５０とを含む。不純物領域４０が、格子欠陥領域５０と接するように格子欠陥領域５０の内側に配置された内側不純物領域６０を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ショットキーバリアダイオードを備える半導体装置に関する。

ショットキーバリアダイオードは、エピタキシャル層とショットキーメタルとによるショットキー接合を有する。エピタキシャル層は不純物濃度が低いため比較的大きな抵抗成分を持つ。そのため、順方向過電流印加時には、サージ破壊の原因となる熱が発生する。

特開２００２－２４６６１１号公報

そこで、特許文献１には、エピタキシャル層の表層部に不純物領域が設けられたショットキーバリアダイオード、すなわち、ｐｎ接合を有するショットキーバリアダイオードが開示されている。
順方向過電流印加時には、ｐｎ接合からエピタキシャル層に少数キャリアが注入される。これにより、エピタキシャル層の抵抗が低下するため、発熱量が抑制でき、サージ耐量が向上する。

しかしながら、ｐｎ接合を有するショットキーバリアダイオードでは、エピタキシャル層の厚さによっては、ｐｎ接合にかかる電位差が低減され、サージ耐量が充分に向上されないおそれがある。
そこで、本発明の１つの目的は、ｐｎ接合およびショットキー接合の両方を有する構成において、サージ耐性を向上させることができる半導体装置を提供することを目的とする。

本開示の半導体装置は、第１導電型の半導体層と、前記半導体層の表面と接して前記半導体層との間にショットキー接合部を形成するショットキー電極と、前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、前記半導体層との間にｐｎ接合部を形成する第２導電型の不純物領域と、前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、格子欠陥が前記半導体層よりも多い格子欠陥領域とを含み、前記不純物領域が、前記格子欠陥領域と接するように前記格子欠陥領域の内側に配置された内側不純物領域を含む、半導体装置を提供する。

この構成によれば、半導体層よりも格子欠陥が多い格子欠陥領域が設けられている。そのため、格子欠陥領域に流れる電流をショットキー接合部に流れる電流よりも小さくできる。格子欠陥領域の内側に内側不純物領域を設けられている。そのため、半導体層において格子欠陥領域の近傍に位置する部分の電圧降下は、エピタキシャル層においてショットキー接合部の近傍に位置する部分の電圧降下よりも小さくなる。格子欠陥領域の内側には、格子欠陥領域と接するように内側不純物領域が配置されているため、半導体層による電圧降下が内側不純物領域の周囲においても低減される。そのため、内側不純物領域と半導体層との間に形成されるｐｎ接合部にかかる電位差を充分に確保することができる。したがって、サージ耐性を向上させることができる。

図１は、第１実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図２に示すＩＩＩ領域の拡大図である。 図４は、参考例に係るショットキーバリアダイオードの要部の断面図である。 図５Ａは、内側不純物領域の周囲の電圧降下について説明するための回路図である。 図５Ｂは、内側不純物領域の周囲の電圧降下について説明するための断面図である。 図６は、前記ショットキーバリアダイオードの製造方法のフローチャートである。 図７Ａは、前記ショットキーバリアダイオードの製造方法において、不純物領域および格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図７Ｂは、前記不純物領域および前記格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図７Ｃは、前記不純物領域および前記格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図８は、第１変形例に係るショットキーバリアダイオードの断面の拡大図である。 図９は、第２変形例に係るショットキーバリアダイオードの断面の拡大図である。 図１０Ａは、第２変形例に係るショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記不純物領域および前記格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図１０Ｂは、第２変形例に係るショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記不純物領域および前記格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図１０Ｃは、第２変形例に係るショットキーバリアダイオードの製造方法において、前記不純物領域および前記格子欠陥領域が形成される様子を説明するための模式図である。 図１１は、第３変形例に係るショットキーバリアダイオードの断面図である。 図１２は、第３変形例に係るショットキーバリアダイオードの製造方法のフローチャートである。 図１３は、第２実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図１４は、第３実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図１５は、第４実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図１６は、第５実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図１７は、第６実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。 図１８は、第７実施形態に係るショットキーバリアダイオードの要部の平面図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る半導体装置としてのショットキーバリアダイオード１の要部の平面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図３に示すＩＩＩ領域の拡大図である。

図１では、後述するフィールド絶縁膜１５、ショットキーメタル１６、アノード電極１７、パッシベーション層２０が取り除かれている。以下は、図１～図３を参照して、ショットキーバリアダイオード１の構成について説明する。
ショットキーバリアダイオード１は、４Ｈ－ＳｉＣ（絶縁破壊電界が約２．８ＭＶ／ｃｍであり、バンドギャップの幅が約３．２６ｅＶのワイドバンドギャップ半導体）が採用されたショットキーバリアダイオードであり、たとえば、平面視正方形のチップ状である。チップ状のショットキーバリアダイオード１の各辺の長さは０．５ｍｍ～２０ｍｍである。すなわち、ショットキーバリアダイオード１のチップサイズは、たとえば、０．５ｍｍ／□～２０ｍｍ／□である。

ショットキーバリアダイオード１は、ｎ型（第１導電型）のＳｉＣからなる基板２を備えている。すなわち、基板２は、ＳｉＣ基板である。基板２の厚さは、たとえば、５０μｍ以上６００μｍ以下である。また、基板２のオフ角は、４°以下であることが好ましい。なお、ｎ型不純物としては、たとえば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ａｓ（ひ素）等が用いられる。

基板２は、一方側の第１主面３（図２を参照）、他方側の第２主面４（図２を参照）、ならびに、第１主面３および第２主面４を接続する側面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有している。第１主面３および第２主面４は、それらの法線方向Ｚから見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において四角形状（この形態では正方形状）に形成されている。
側面５ａおよび側面５ｃは、この形態では、第１方向Ｘに沿って延び、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに互いに対向している。側面５ｂおよび側面５ｄは、この形態では、第２方向Ｙに沿って延び、第１方向Ｘに互いに対向している。第２方向Ｙは、より具体的には第１方向Ｘに直交する方向である。

ショットキーバリアダイオード１は、基板２の第２主面４の全域を覆うように形成されたオーミック電極としてのカソード電極６をさらに備えている。カソード電極６は、ｎ型のＳｉＣとオーミック接する金属からなる。ｎ型ＳｉＣとオーミック接する金属としては、たとえば、Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｇやＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇが挙げられる。
ショットキーバリアダイオード１は、基板２の第１主面３に形成されたｎ型ＳｉＣからなるエピタキシャル層７をさらに備えている。エピタキシャル層７は、半導体層の一例である。

エピタキシャル層７のｎ型不純物濃度は、基板２のｎ型不純物濃度以下である。エピタキシャル層７のｎ型不純物濃度は、より具体的には、基板２のｎ型不純物濃度未満である。基板２のｎ型不純物濃度は、１．０ｘ１０^１８ｃｍ^－３以上１．０ｘ１０^２１ｃｍ^－３以下であってもよい。エピタキシャル層７のｎ型不純物濃度は、１．０ｘ１０^１５ｃｍ^－３以上１．０ｘ１０^１８ｃｍ^－３以下であってもよい。

基板２の厚さＴＳは、４０μｍ以上１５０μｍ以下であってもよい。厚さＴＳは、４０μｍ以上５０μｍ以下、５０μｍ以上６０μｍ以下、６０μｍ以上７０μｍ以下、７０μｍ以上８０μｍ以下、８０μｍ以上９０μｍ以下、９０μｍ以上１００μｍ以下、１００μｍ以上１１０μｍ以下、１１０μｍ以上１２０μｍ以下、１２０μｍ以上１３０μｍ以下、１３０μｍ以上１４０μｍ以下または１４０μｍ以上１５０μｍ以下であってもよい。厚さＴＳは、４０μｍ以上１３０μｍ以下であることが好ましい。

エピタキシャル層７の厚さＴＥは、１μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。厚さＴＥは、１μｍ以上５μｍ以下、５μｍ以上１０μｍ以下、１０μｍ以上１５μｍ以下、１５μｍ以上２０μｍ以下、２０μｍ以上２５μｍ以下、２５μｍ以上３０μｍ以下、３０μｍ以上３５μｍ以下、３５μｍ以上４０μｍ以下、４０μｍ以上４５μｍ以下または４５μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。厚さＴＥは、５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

エピタキシャル層７の表面７ａには、アクティブ領域８および非アクティブ領域９が設定されている。アクティブ領域８は、平面視において基板２の側面５ａ～５ｄから内方領域に間隔を空けてエピタキシャル層７の中央部に設定されている。アクティブ領域８は、平面視において、基板２の側面５ａ～５ｄに平行な４辺を有する四角形状に設定されている。

非アクティブ領域９は、基板２の側面５ａ～５ｄおよびアクティブ領域８の周縁の間に設定されている。非アクティブ領域９は、平面視においてアクティブ領域８を取り囲む無端状（この形態では四角環状）に設定されている。
ショットキーバリアダイオード１は、エピタキシャル層７の表面７ａに形成された環状のフィールド絶縁膜１５をさらに備える。フィールド絶縁膜１５は、非アクティブ領域９を覆っている。フィールド絶縁膜１５は、エピタキシャル層７の一部を露出させる開口１４を有する。アクティブ領域８のアクティブサイズは、たとえば、０．１ｍｍ^２以上４００ｍｍ^２以下である。フィールド絶縁膜１５は、たとえば、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）またはＳｉＮ（窒化シリコン）層からなる単層構造を有していてもよい。フィールド絶縁膜１５の厚さは、たとえば、０．５μｍ以上３μｍ以下である。

フィールド絶縁膜１５は、フィールド絶縁膜１５の内側に向かうに従ってエピタキシャル層７側に向かうようにエピタキシャル層７の表面７ａに対して傾斜した内側面１５ａと、フィールド絶縁膜１５の外側に向かうに従ってエピタキシャル層７側に向かうようにエピタキシャル層７の表面７ａに対して傾斜した外側面１５ｂと、内側面１５ａおよび外側面１５ｂを連結しエピタキシャル層７の表面７ａと平行に延びる第１連結面１５ｃおよび第２連結面１５ｄとを有する。第１連結面１５ｃは、エピタキシャル層７の表面７ａと接している。第２連結面１５ｄは、第１連結面１５ｃに対してエピタキシャル層７とは反対側に位置している。

ショットキーバリアダイオード１は、エピタキシャル層７との間でショットキー接合部ＳＪを形成するショットキー電極としてのショットキーメタル１６と、ショットキーメタル１６上に形成されたアノード電極１７とを含む。ショットキー接合部ＳＪは、ショットキーメタル１６とエピタキシャル層７との接触界面付近に形成される。
ショットキーメタル１６としては、たとえば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ等を用いることができる。ショットキーメタル１６は、エピタキシャル層７の表面７ａを被覆する第１被覆部１８と、フィールド絶縁膜１５を被覆する第２被覆部１９とを含む。第２被覆部１９は、フィールド絶縁膜１５の内側面１５ａの全体と、第２連結面１５ｄの一部とを覆っている。第２連結面１５ｄにおいて第２被覆部１９によって被覆されている部分は、第２連結面１５ｄにおいて第２被覆部１９よりも外側に位置する部分よりも、平面視において小さい。

アノード電極１７は、たとえば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ、導電性ポリシリコンのうちの少なくとも１つの種を含んでいてもよい。
ショットキーバリアダイオード１は、アノード電極１７の上に形成されたパッシベーション層２０をさらに備える。パッシベーション層２０は、絶縁層である。パッシベーション層２０は、酸化シリコン層または窒化シリコン層からなる単層構造を有していてもよいし、酸化シリコン層および窒化シリコン層を含む積層構造を有していてもよい。パッシベーション層２０が積層構造を有している場合、酸化シリコン層が、窒化シリコン層の上に形成されていてもよいし、窒化シリコン層が、酸化シリコン層の上に形成されていてもよい。パッシベーション層２０は、この形態では、窒化シリコン層からなる単層構造を有している。

パッシベーション層２０は、平面視において基板２の側面５ａ～５ｄから内方領域に間隔を空けて形成されている。パッシベーション層２０は、平面視において基板２の第１主面３の周縁部を露出させている。
パッシベーション層２０には、アノード電極１７の一部をパッド領域として露出させるサブパッド開口２０ａが形成されている。

ショットキーバリアダイオード１は、非アクティブ領域９においてエピタキシャル層７の表層部に形成されたｐ^＋型（第２導電型）のガード領域３０をさらに備える。ガード領域３０は、平面視においてアクティブ領域８を取り囲む無端状（たとえば四角環状、角を面取りした四角環状または円環状）に形成されている。これにより、ガード領域３０は、ガードリング領域として形成されている。アクティブ領域８は、この形態では、ガード領域３０の内方端によって画定されている。

ガード領域３０は、幅広の第１ガード領域３１と、第１ガード領域３１を取り囲み第１ガード領域３１よりも幅狭である複数（図１の例では２つ）の第２ガード領域３２とを含む。
第２ガード領域３２は、第１ガード領域３１の外方端から等間隔を隔てて設けられている。最も内側の第２ガード領域３２は、エピタキシャル層７を介して、第１ガード領域３１と対向している。隣接する第２ガード領域３２同士は、エピタキシャル層７を介して、互いに対向している。

第１ガード領域３１は、ショットキーメタル１６およびフィールド絶縁膜１５に対向しており、複数の第２ガード領域３２は、フィールド絶縁膜１５と対向している。
ショットキーバリアダイオード１は、ショットキーメタル１６と接するようにアクティブ領域８においてエピタキシャル層７の表層部に形成されたｐ^＋型の不純物領域４０と、ショットキーメタル１６と接するようにエピタキシャル層７の表層部に形成され、格子欠陥がエピタキシャル層７よりも多い格子欠陥領域５０とをさらに備える。不純物領域４０は、エピタキシャル層７との間にｐｎ接合部ＰＪを形成する。ｐｎ接合部ＰＪは、不純物領域４０とエピタキシャル層７との接触界面付近に形成される。

不純物領域４０は、ストライプ状に配置された複数の直線状不純物領域４１を含む。不純物領域４０のｐ型不純物濃度は、たとえば、１０×１０^１６ｃｍ^－３以上１０×１０^２１ｃｍ^－３以下である。
複数の直線状不純物領域４１は、第２方向Ｙに等間隔に配置されており、各直線状不純物領域４１は、第１方向Ｘに延びている。複数の直線状不純物領域４１は、第１ガード領域３１と一体を成している。詳しくは、第１方向Ｘにおける直線状不純物領域４１の両端部は、第１ガード領域３１の内方端部に接続されている。

格子欠陥領域５０は、エピタキシャル層７にアルゴン（Ａｒ）等の希ガス原子が注入されることによって形成された領域である。そのため、格子欠陥領域５０は、希ガス含有領域ともいう。格子欠陥領域５０の不純物濃度は、たとえば、１０×１０^１９ｃｍ^－３以上１０×１０^２１ｃｍ^－３以下である。
希ガス原子がエピタキシャル層７に注入されることによって、エピタキシャル層７を構成するＳｉＣの結晶格子が破壊され、格子欠陥が発生する。そのため、格子欠陥領域５０は、ショットキーメタル１６との間にショットキー接合部を形成せず、ショットキーメタル１６からエピタキシャル層７へ電流が流れることを阻害する。言い換えると、格子欠陥領域５０は、エピタキシャル層７と比較して格子欠陥が多いため、エピタキシャル層７と比較して抵抗が高い高抵抗層である。

格子欠陥領域５０は、第１方向Ｘに延びており、互いに隣接する直線状不純物領域４１の間に位置している。格子欠陥領域５０は、複数の直線状不純物領域４１のうちの１つの直線状不純物領域４１の周囲に設けられている。
詳しくは、不純物領域４０は、格子欠陥領域５０と接するように格子欠陥領域５０の内側に配置される内側不純物領域６０と、格子欠陥領域５０の外側に配置される外側不純物領域７０とを含む。そして、複数の直線状不純物領域４１のうち、格子欠陥領域５０の内側に位置する直線状不純物領域４１が内側不純物領域６０として機能し、複数の直線状不純物領域４１のうち、格子欠陥領域５０の外側に位置する直線状不純物領域４１が外側不純物領域７０として機能する。内側不純物領域６０は、格子欠陥領域５０によって第２方向Ｙの両側から挟まれている。

外側不純物領域７０は、格子欠陥領域５０と接するように、格子欠陥領域５０を挟んで内側不純物領域６０とは反対側に配置された一対の外側接触不純物領域７１と、格子欠陥領域５０から離間するように、格子欠陥領域５０を挟んで内側不純物領域６０とは反対側に配置された外側離間不純物領域７２とを含む。
格子欠陥領域５０は、第２方向Ｙの両側から内側不純物領域６０に接している。第１方向Ｘにおける格子欠陥領域５０の両端部は、第１ガード領域３１に内方端部に接している。格子欠陥領域５０は、第１方向Ｘに直線状に延び第２方向Ｙの一方側から内側不純物領域６０に接する第１格子欠陥領域５１と、第１方向Ｘに直線状に延び第２方向Ｙの他方側から内側不純物領域６０に接する第２格子欠陥領域５２とを含む。

各直線状不純物領域４１の底部（不純物領域４０の底部４０ａ）は、エピタキシャル層７と接している。各直線状不純物領域４１の底部は、エピタキシャル層７の裏面に向かう一対の湾曲部と、湾曲部同士を連結する平坦部とを含む。
格子欠陥領域５０の底部５０ａは、エピタキシャル層７と接している。格子欠陥領域５０の底部５０ａは、エピタキシャル層７の裏面に向かう一対の湾曲部と、湾曲部同士を連結する平坦部とを含む。

図３に示す例では、格子欠陥領域５０の底部５０ａの平坦部は、内側不純物領域６０の底部６０ａの平坦部、および、外側接触不純物領域７１の底部７１ａの平坦部と面一に形成されている。
以上のように、ショットキーバリアダイオード１では、ショットキー接合部ＳＪおよびｐｎ接合部ＰＪの両方が設けられている。そのため、順方向過電流印加時には、ｐｎ接合部ＰＪからエピタキシャル層７に少数キャリアが注入される。これにより、エピタキシャル層７の抵抗が低下するため、発熱量が抑制でき、サージ耐量が向上する。

ここで、図４の構成のように、格子欠陥領域が設けられていない参考例のショットキーバリアダイオードであっても、順方向電流の印加時のサージ耐量が向上する。しかしながら、エピタキシャル層の厚みが大きい場合には、エピタキシャル層による電圧降下が大きくなり、ｐｎ接合部にかかる電圧が小さくなる。
そこで、第１実施形態のように格子欠陥領域５０を設けることで、格子欠陥領域５０に流れる電流Ｉ１を抑制し、電流Ｉ１を、ショットキー接合部ＳＪに流れる電流Ｉ２よりも小さくすることができる。これにより、図５Ａに示すように、エピタキシャル層７において格子欠陥領域５０の近傍に位置する第１近傍部分７５による電圧降下Ｖ１は、低減されて、エピタキシャル層７においてショットキー接合部ＳＪの近傍に位置する第２近傍部分７６による電圧降下Ｖ２よりも小さくなる。

そのため、第１実施形態のように格子欠陥領域５０の内側に内側不純物領域６０が設けられた構成であれば、エピタキシャル層７において内側不純物領域６０の近傍に位置する部分の電圧降下も、第１近傍部分７５による電圧降下Ｖ１と同様に小さくなる。そのため、内側不純物領域６０とエピタキシャル層７との間に形成されるｐｎ接合部ＰＪ１にかかる電位差ＶＰを、ショットキー接合部ＳＪにかかる電位差ＶＳよりも大きくすることができる。したがって、内側不純物領域６０とエピタキシャル層７との間に形成されるｐｎ接合部ＰＪ１にかかる電位差ＶＰを充分に確保することができる。したがって、サージ耐性を向上させることができる。

図５Ｂに示すように、ショットキー接合部ＳＪと内側不純物領域６０と間の距離Ｌが、エピタキシャル層７の厚さＴＥよりも大きければ、エピタキシャル層７において、内側不純物領域６０と基板２との間に位置する部分に電流が流れることを一層抑制できる。
ショットキー接合部ＳＪと内側不純物領域６０と間の距離Ｌは、外側接触不純物領域７１の幅Ｗ１と第１格子欠陥領域５１の幅Ｗ２（第２格子欠陥領域５２の幅）との和に相当する。

ショットキー接合部ＳＪとｐｎ接合部ＰＪ２との境界７７から、エピタキシャル層７の厚さＴＥと同じ幅だけ内側不純物領域６０側に移動した位置よりも内側を内側領域ＩＲといい、内側領域ＩＲよりも外側を外側領域ＯＲという。内側領域ＩＲでは、エピタキシャル層７に流れる電流が格子欠陥領域５０によって効果的に抑制される。ショットキー接合部ＳＪと内側不純物領域６０と間の距離Ｌがエピタキシャル層７の厚さＴＥよりも大きければ、エピタキシャル層７に内側領域ＩＲが設定される。言い換えると、ショットキー接合部ＳＪと内側不純物領域６０と間の距離Ｌがエピタキシャル層７の厚さＴＥよりも大きければ、第１近傍部分７５が内側領域ＩＲ内に位置する。

次に、ショットキーバリアダイオード１の製造方法について説明する。図６は、図１に示すショットキーバリアダイオード１の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
ショットキーバリアダイオード１を製造するにあたり、まず、基板２が準備される（ステップＳ１）。次に、基板２の第１主面３からｎ型のエピタキシャル層７が成長される（ステップＳ２）。次に、たとえばイオン注入マスクを介するｐ型不純物の注入によって、不純物領域４０が形成される（ステップＳ３）。不純物領域４０と同時に、ガード領域３０も形成される。

次に、たとえばイオン注入マスクを介するアルゴン等の希ガスの注入によって、エピタキシャル層７の表層部のＳｉＣの結晶構造が破壊される。これにより、格子欠陥領域５０が形成される（ステップＳ４）。そして、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法により、フィールド絶縁膜１５がエピタキシャル層７上に形成される（ステップＳ５）。次に、たとえばスパッタ法により、ショットキーメタル１６がフィールド絶縁膜１５上に形成される（ステップＳ６）。次に、たとえばスパッタ法により、アルミニウム等がアノード電極１７上に形成される（ステップＳ７）。次に、たとえばＣＶＤ法により、パッシベーション層２０がアノード電極１７上に形成される（ステップＳ８）。そして、最後に、たとえば、スパッタ法により、基板２の第２主面４の全域にカソード電極６が形成される（ステップＳ９）。

次に、不純物領域４０および格子欠陥領域５０が形成される様子について詳しく説明する。図７Ａ～図７Ｃは、不純物領域４０および格子欠陥領域５０が形成される様子を説明するための模式図である。
図７Ａに示すように、基板２の第１主面３にエピタキシャル層７が形成された後、所定パターンを有するレジストマスク８０がエピタキシャル層７上に形成される。イオン注入法によって、エピタキシャル層７の表層部においてレジストマスク８０によって被覆されていない部分にｐ型不純物を導入することによって、不純物領域４０（複数の直線状不純物領域４１）が形成される（ステップＳ３）。その後、レジストマスク８０が除去される。

レジストマスク８０が除去された後、図７Ｂに示すように、格子欠陥領域５０が形成されるべき領域を露出させそれ以外の領域を被覆するパターンを有するレジストマスク８１が、エピタキシャル層７上に形成される。
具体的には、レジストマスク８１は、内側不純物領域６０のベースとなる直線状不純物領域４１の両側方においてエピタキシャル層７を露出させる。次に、図７Ｃに示すように、イオン注入法によって、エピタキシャル層７の表層部においてレジストマスク８１によって被覆されていない部分に希ガス原子を導入することによって、内側不純物領域６０のベースとなる直線状不純物領域４１の両側方に格子欠陥領域５０が形成される（ステップＳ４）。格子欠陥領域５０の形成によって、内側不純物領域６０が形成される。

その後、レジストマスク８１が除去され、フィールド絶縁膜１５がエピタキシャル層７上に形成される（ステップＳ５）。
次に、図８～図１２Ｃを参照して、ショットキーバリアダイオード１の第１変形例～第３変形例について説明する。図８は、第１変形例に係るショットキーバリアダイオード１の断面の拡大図である。図８において、前述の図１～図７Ｃに示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第１変形例に係るショットキーバリアダイオード１では、格子欠陥領域５０の底部５０ａが、不純物領域４０の底部４０ａよりもエピタキシャル層７の表面７ａ側に位置している。格子欠陥領域５０の底部５０ａが、エピタキシャル層７と接している。第１変形例に係るショットキーバリアダイオード１は、前述した製造方法（図６～図７Ｃを参照）と同様の製造方法で製造可能である。

図９は、第２変形例に係るショットキーバリアダイオード１の断面の拡大図である。図９において、前述の図１～図８に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する（後述する図１０Ａ～図１０Ｃにおいても同様）。
図９に示すように、第２変形例に係るショットキーバリアダイオード１において、格子欠陥領域５０の底部５０ａは、不純物領域４０の底部４０ａよりもエピタキシャル層７の表面側に位置しており、格子欠陥領域５０の底部５０ａには、不純物領域４０が接している。言い換えると、不純物領域４０は、格子欠陥領域５０の底部５０ａに接する底側不純物領域４３を含む。底側不純物領域４３の底部は、エピタキシャル層７と接している。

底側不純物領域４３は、外側接触不純物領域７１および内側不純物領域６０と一体を成している。より詳しくは、底側不純物領域４３は、第２方向Ｙにおいて、内側不純物領域６０の両側に設けられている。底側不純物領域４３は、内側不純物領域６０の一方側に位置する外側接触不純物領域７１と内側不純物領域６０との間で延び、第１格子欠陥領域５１の底部に接する第１底側不純物領域４３Ａと、内側不純物領域６０の他方側に位置する外側接触不純物領域７１と内側不純物領域６０との間で延び、第２格子欠陥領域５２の底部に接する第２底側不純物領域４３Ｂとを含む。

第２変形例に係るショットキーバリアダイオード１の製造方法は、前述した製造方法（図６～図７Ｃ）と多少異なる。図１０Ａ～図１０Ｃは、第２変形例に係るショットキーバリアダイオード１の製造方法において、不純物領域４０および格子欠陥領域５０が形成される様子を説明するための模式図である。
図１０Ａに示すように、基板２の第１主面３にエピタキシャル層７が形成された後、所定パターンを有するレジストマスク８２がエピタキシャル層７上に形成される。イオン注入法によって、エピタキシャル層７の表層部においてレジストマスク８２によって被覆されていない部分にｐ型不純物を導入することによって、不純物領域４０が形成される。詳しくは、複数の外側離間不純物領域７２と、内側不純物領域６０および一対の外側接触不純物領域７１のベースとなる第１ベース不純物領域８３とが形成される。

その後、レジストマスク８２が除去される。レジストマスク８２が除去された後、図１０Ｂに示すように、格子欠陥領域５０が形成されるべき領域を露出させそれ以外の領域を被覆するパターンを有するレジストマスク８４が、エピタキシャル層７上に形成される。具体的には、レジストマスク８４は、第２方向Ｙにおいて、第１ベース不純物領域８３の中央部と、第１ベース不純物領域８３の両端部とを被覆している。

次に、図１０Ｃに示すように、イオン注入法によって、エピタキシャル層７の表層部においてレジストマスク８４によって被覆されていない部分に希ガス原子を導入することによって、第１ベース不純物領域８３において内側不純物領域６０のベースとなる部分の両側方に格子欠陥領域５０が形成される（ステップＳ４）。これにより、内側不純物領域６０、外側接触不純物領域７１および底側不純物領域４３が形成される。

その後、レジストマスク８４が除去され、フィールド絶縁膜１５がエピタキシャル層７上に形成される（ステップＳ５）。
図１１は、第３変形例に係るショットキーバリアダイオード１の断面の拡大図である。図１１において、前述の図１～図１０Ｃに示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する（後述する図１２においても同様）。第３変形例に係るショットキーバリアダイオード１のエピタキシャル層７は、低濃度層７Ａと、ショットキーメタル１６との間でショットキー接合部ＳＪを形成するように低濃度層７Ａ上に形成され、低濃度層７Ａよりも不純物濃度が高い第１導電型の高濃度層７Ｂとを含む。高濃度層７Ｂの底部が、不純物領域４０の底部４０ａよりも、エピタキシャル層７の表面７ａ側に位置する
低濃度層７Ａのｎ型不純物濃度は、たとえば、１．０ｘ１０^１５ｃｍ^－３以上１．０ｘ１０^１８ｃｍ^－３以下であってもよい。高濃度層７Ｂのｎ型不純物濃度は、たとえば、１．０ｘ１０^１７ｃｍ^－３以上であり、１．０ｘ１０^２０ｃｍ^－３以下である。ｎ型不純物としては、たとえば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ａｓ（ひ素）等が用いられる。

ショットキー接合部ＳＪは、低濃度層７Ａよりも不純物濃度が高い高濃度層７Ｂとショットキーメタル１６との間に形成されている。そのため、低濃度層７Ａとショットキーメタル１６との間にショットキー接合部ＳＪが形成される構成と比較して、順方向電圧が印加されたときの障壁（ショットキー障壁）のバリアハイトを低減できる。
次に、ショットキーバリアダイオード１の製造方法について説明する。図１２は、第３変形例に係るショットキーバリアダイオード１の製造方法のフローチャートである。

第３変形例に係るショットキーバリアダイオード１の製造方法が、図６に示すショットキーバリアダイオード１の製造方法と主に異なる点は、エピタキシャル層７に高濃度層７Ｂおよび低濃度層７Ａが形成される点である。
詳しくは、第３変形例に係るショットキーバリアダイオード１の製造方法において、ｎ型のエピタキシャル層７が形成された後（ステップＳ２）、たとえばイオン注入マスクを介するｎ型不純物の注入によって、高濃度層７Ｂおよび低濃度層７Ａが形成される（ステップＳ１０）。その後、たとえばイオン注入マスクを介するｐ型不純物の注入によって、不純物領域４０が形成される（ステップＳ３）。

＜第２実施形態＞
図１３は、第２実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｐの要部の平面図である。図１３において、前述の図１～図１２に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第２実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｐが、第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と主に異なる点は、格子欠陥領域５０が複数設けられており、内側不純物領域６０が複数（図１３の例では２つ）設けられている点である。第２実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｐでは、格子欠陥領域５０同士が、複数（図１３の例では５つ）の直線状不純物領域４１を介して対向している。

＜第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｑの要部の平面図である。図１４において、前述の図１～図１３に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第３実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｑが第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と主に異なる点は、格子欠陥領域５０の内側に複数（図１４の例では３つ）の直線状不純物領域４１が位置している点である。

詳しくは、第３実施形態に係る格子欠陥領域５０は、複数（図１４の例では４つ）の直線状格子欠陥領域５３を含む。直線状格子欠陥領域５３同士の間に位置する複数（図１４の例では３つ）の直線状不純物領域４１が、内側不純物領域６０として機能する。直線状格子欠陥領域５３に挟まれていない複数の直線状不純物領域４１が、外側不純物領域７０として機能する。より詳しくは、最も外側に位置する直線状格子欠陥領域５３に接する外側不純物領域７０が外側接触不純物領域７１である。

＜第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｒの要部の平面図である。図１５において、前述の図１～図１４に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第４実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｒが第３実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｑと主に異なる点は、外側接触不純物領域７１（図１４を参照）が設けられていない点である。
第４実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｒでは、格子欠陥領域５０に最も近い外側離間不純物領域７２は、エピタキシャル層７を介して最も外側の直線状格子欠陥領域５３と対向している。

＜第５実施形態＞
図１６は、第５実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｓの要部の平面図である。図１６において、前述の図１～図１５に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第５実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｓが第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と主に異なる点は、格子欠陥領域５０がガード領域３０と接しておらず、格子欠陥領域５０がエピタキシャル層７を介してガード領域３０の第１ガード領域３１と対向する点である。
第５実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｓにおいても、第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と同様に、不純物領域４０が、第１方向Ｘにおける両端がガード領域３０に接続された複数の直線状不純物領域４１を含む。

そのため、格子欠陥領域５０（第１格子欠陥領域５１および第２格子欠陥領域５２）に挟まれた直線状不純物領域４１において、格子欠陥領域５０に接する部分が内側不純物領域６０として機能する。格子欠陥領域５０に挟まれた直線状不純物領域４１において、内側不純物領域６０から第１方向Ｘの両側に延びる部分を延伸不純物領域６４という。
各延伸不純物領域６４は、ガード領域３０と内側不純物領域６０との両方に接するように第１方向Ｘに延びる。第２方向Ｙにおける延伸不純物領域６４の両端部は、エピタキシャル層７と接する。内側不純物領域６０とは反対側から格子欠陥領域５０に接する直線状不純物領域４１が外側接触不純物領域７１として機能する。

＜第６実施形態＞
図１７は、第６実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｔの要部の平面図である。図１７において、前述の図１～図１６に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第６実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｔが第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と主に異なる点は、不純物領域４０が、格子欠陥領域５０を行列状に区画するように網目状に形成されている点である。

詳しくは、格子欠陥領域５０は、不純物領域４０によって取り囲まれた行列状に配置された複数の単位格子欠陥領域５５によって構成されている。不純物領域４０が、第１方向Ｘに延びる複数の第１延設不純物領域４６と、第２方向Ｙに延びる複数の第２延設不純物領域４７とによって構成されている。
第１延設不純物領域４６および第２延設不純物領域４７の交差部分４８のうち、格子欠陥領域５０の内側に位置する交差部分４８Ａが内側不純物領域６０として機能し、格子欠陥領域５０の外側に位置する交差部分４８Ｂが外側不純物領域７０として機能する。

第１延設不純物領域４６において交差部分４８Ａを構成する部分は、第２方向Ｙの両側から単位格子欠陥領域５５によって挟まれている。第２延設不純物領域４７において交差部分４８Ａを構成する部分は、第１方向Ｘの両側から単位格子欠陥領域５５によって挟まれている。交差部分４８Ｂは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙのいずれからも、単位格子欠陥領域５５によって挟まれていない。

＜第７実施形態＞
図１８は、第７実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｕの要部の平面図である。図１８において、前述の図１～図１７に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
第７実施形態に係るショットキーバリアダイオード１Ｕが第１実施形態に係るショットキーバリアダイオード１と主に異なる点は、不純物領域４０が、千鳥状に配置された複数の点状不純物領域４９によって構成されており、複数の点状不純物領域４９の一部が内側不純物領域６０として機能する点である。

詳しくは、格子欠陥領域５０が、第１方向Ｘに延び、第１方向Ｘにおける両端部がガード領域３０の内方端部に接する直線状格子欠陥領域５６を含んでおり、直線状格子欠陥領域５６の内側に位置する点状不純物領域４９が内側不純物領域６０として機能する。内側不純物領域６０として機能する点状不純物領域４９は、格子欠陥領域５０によって取り囲まれている。直線状格子欠陥領域５６の外側に配置された複数の点状不純物領域４９は、外側不純物領域７０として機能する。
この実施形態では、点状不純物領域４９は、平面視において円形状である。点状不純物領域４９は、平面視において多角形状であってもよい。

＜その他の実施形態＞
たとえば、第１実施形態に記載した第１変形例～第３変形例は、各実施形態（第２実施形態～第７実施形態）に適用することが可能である。また、各実施形態（第１実施形態～第７実施形態）は、適宜組み合わせることができる。

上述の各実施形態のショットキーバリアダイオード１，１Ｐ，１Ｑ，１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ１Ｕでは、基板２およびエピタキシャル層７がｎ型のＳｉＣからなっており、不純物領域４０がｐ型不純物領域である。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、基板２およびエピタキシャル層７がｐ型のＳｉＣからなっており、不純物領域４０がｎ型不純物領域である。

１ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｐ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｑ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｒ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｓ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｔ ：ショットキーバリアダイオード
１Ｕ ：ショットキーバリアダイオード
７ ：エピタキシャル層（半導体層）
７ａ ：表面
７Ａ ：低濃度層
７Ｂ ：高濃度層
１６ ：ショットキーメタル（ショットキー電極）
４０ ：不純物領域
４１ ：直線状不純物領域
４３ ：底側不純物領域
４６ ：第１延設不純物領域
４７ ：第２延設不純物領域
４９ ：点状不純物領域
５０ ：格子欠陥領域
６０ ：内側不純物領域
６４ ：延伸不純物領域
７０ ：外側不純物領域
７１ ：外側接触不純物領域
７２ ：外側離間不純物領域
Ｌ ：距離（ショットキー接合部と内側不純物領域との間の距離）
ＰＪ ：ｐｎ接合部
ＰＪ１ ：ｐｎ接合部
ＰＪ２ ：ｐｎ接合部
ＳＪ ：ショットキー接合部
ＴＥ ：厚さ（半導体層の厚さ）
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向

Claims (18)

1. 第１導電型の半導体層と、
   前記半導体層の表面と接して前記半導体層との間にショットキー接合部を形成するショットキー電極と、
   前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、前記半導体層との間にｐｎ接合部を形成する第２導電型の不純物領域と、
   前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、格子欠陥が前記半導体層よりも多い格子欠陥領域とを含み、
   前記不純物領域が、前記格子欠陥領域と接するように前記格子欠陥領域の内側に配置された内側不純物領域を含む、半導体装置。
2. 前記ショットキー接合部と前記内側不純物領域と間の距離が、前記半導体層の厚さよりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記内側不純物領域が、前記半導体層の前記表面に沿う第１方向に延びており、
   前記格子欠陥領域が、前記第１方向に対して交差する第２方向の両側から前記内側不純物領域に接している、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記不純物領域が、前記内側不純物領域から前記第１方向に延びる延伸不純物領域を含み、
   前記第２方向における前記延伸不純物領域の両端部が前記半導体層と接する、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記不純物領域が、前記格子欠陥領域の外側に配置された外側不純物領域を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 前記外側不純物領域が、前記格子欠陥領域に接するように、前記格子欠陥領域を挟んで前記内側不純物領域とは反対側に配置された外側接触不純物領域を含む、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記外側不純物領域が、前記格子欠陥領域から離間するように、前記格子欠陥領域を挟んで内側不純物領域とは反対側に配置された外側離間不純物領域を含む、請求項５または６に記載の半導体装置。
8. 前記不純物領域が、ストライプ状に配置された複数の直線状不純物領域を含み、
   複数の前記直線状不純物領域の少なくとも一部が、前記内側不純物領域として機能する、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 前記不純物領域が、千鳥状に配置された複数の点状不純物領域を含み、
   複数の前記点状不純物領域の少なくとも一部が、前記内側不純物領域として機能する、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 前記不純物領域が、前記半導体層の前記表面に沿って延びる第１延設不純物領域と、前記半導体層の前記表面に沿って前記第１延設不純物領域と直交して延びる第２延設不純物領域とを含み、
    前記第１延設不純物領域および前記第２延設不純物領域の交差部分が、前記内側不純物領域として機能する、請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体装置。
11. 前記格子欠陥領域の底部と前記内側不純物領域の底部とが面一に形成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
12. 前記格子欠陥領域の底部が前記半導体層と接している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
13. 前記不純物領域が、前記格子欠陥領域の底部に接する底側不純物領域を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
14. 前記半導体層が、第１導電型の低濃度層と、前記ショットキー電極との間で前記ショットキー接合部を形成するように前記低濃度層上に形成され、前記低濃度層よりも不純物濃度が高い第１導電型の高濃度層とを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
15. 前記高濃度層の底部が、前記不純物領域の底部よりも、前記半導体層の前記表面側に位置する、請求項１４に記載の半導体装置。
16. 前記格子欠陥領域の抵抗が、前記半導体層の抵抗よりも高い、請求項１～１５のいずれか一項に記載の半導体装置。
17. 前記第１導電型がｎ型であり、前記第２導電型がｐ型である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の半導体装置。
18. 第１導電型の半導体層と、
    前記半導体層の表面と接して前記半導体層との間にショットキー接合部を形成するショットキー電極と、
    前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、前記半導体層との間にｐｎ接合部を形成する第２導電型の不純物領域と、
    前記ショットキー電極と接するように前記半導体層の表層部に形成され、希ガス原子を含有する希ガス含有領域とを含み、
    前記不純物領域が、前記希ガス含有領域と接するように前記希ガス含有領域の内側に配置される内側不純物領域を含む、半導体装置。
    

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