JP4942255B2 - Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化硅素半導体材料を用いた半導体装置(以下、「炭化珪素半導体装置」という。)およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
炭化硅素半導体装置の一例として、ショットキー障壁ダイオード(Schottky barrier diode)がある。ショットキー障壁ダイオードとは、ショットキー接合の整流作用を利用したダイオードである。従来のショットキー障壁ダイオードでは、ショットキー障壁電極の外周縁部における電界集中を緩和するために、ショットキー障壁電極の外周縁部領域の構造として、イオン注入により形成したp型領域や、高抵抗領域が利用されている。たとえば、Material Science Forum Vols.338-342(2000) pp.1167-1170に示されるように、従来のショットキー障壁ダイオードでは、ショットキー障壁電極の周辺にAl注入領域のガードリングを備えた構造を持っている。この構造では、電界が最大となる位置は、ガードリングとドリフト領域の境に形成されるpn接合面になり、ショットキー障壁電極の端での電界集中は緩和される。
【0003】
(従来例1)
(構成)
図9は、従来のショットキー障壁ダイオードの主要部分の断面図である。n型のSiC基板1の上面に、不純物濃度の低いn型の導電性を持つSiCのドリフト層2がエピタキシャル成長で形成されている。ドリフト層2の上面からドリフト層2の内部にかけて、イオン注入によりp型導電性ガードリング領域3が形成されている。ドリフト層2の上側には、ショットキー障壁電極4が形成されており、ショットキー障壁電極4の端5は、p型導電性ガードリング領域3の上面に位置する。一方、SiC基板1の裏側には、n側電極として裏面電極6が形成されている。p型導電性ガードリング領域3とドリフト層2との界面には、pn接合面7が形成されている。ショットキー障壁電極4に負電圧を印加した場合、ショットキー障壁電極4の下面に形成される電位障壁により、電子が遮断されることにより、ドリフト層2に形成される空乏層に負電圧が印加され、ダイオードとしての整流特性を示す。このとき、ショットキー障壁電極4の端5の下側には、ガードリングとしてp型導電性ガードリング領域3が形成されているため、ショットキー障壁電極の端5に電界集中は生じず、電界が最大となる位置はガードリングとドリフト領域の境に形成されるpn接合面7になり、電界集中は緩和される。
【0004】
(製造方法)
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。図9に示すような従来のショットキー障壁ダイオードは、たとえば、次のように作製される。SiC基板1上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)結晶成長法により、不純物濃度の低いn型の導電性を持つドリフト層2をたとえば厚み10μmだけエピタキシャル成長させる。次に、表面に選択イオン注入のマスクを作製し、アクセプタ不純物としてAlのイオン注入を行う。次にイオン注入による結晶損傷を修復し、不純物をアクセプタとして活性化させるため、たとえばAr雰囲気中で1700℃で1時間程度のアニールを行い、p型導電性ガードリング領域3を形成する。次に裏面電極6として、SiC基板1の裏面にニッケルをスパッタ成膜法により厚み0.5μmだけ形成したあと、オーミック電極化するため、たとえば真空中において950℃で1分間アニールする。続いて、良好なショットキー障壁形成のためにSiC表面の洗浄、処理を行った後、たとえばチタンをショットキー障壁電極4として成膜する。通常のパターニングによりショットキー障壁電極4を形成する。
【0005】
(従来例2)
(構成)
さらに、従来のショットキー障壁ダイオードの他の例として、イオン注入により形成されたいわゆる高抵抗SiC領域をガードリング領域とするショットキー障壁ダイオードを示す。図10は、このショットキー障壁ダイオードの主要部分の断面図である。SiC基板1、ドリフト層2、ショットキー障壁電極4、裏面電極6については、先の従来例と同様の構造である。この例では、ガードリングとして、p型導電性ガードリング領域3に代えて高抵抗ガードリング領域8が形成されている。高抵抗ガードリング領域8とは、たとえばArなどのイオン注入により結晶に損傷を与えることにより形成した領域である。ショットキー障壁電極4に負電圧を印加した場合、ショットキー障壁電極4の端5の下側には、高抵抗ガードリング領域8が形成されているため、電位が高抵抗ガードリング領域8の抵抗により分割される。このため、ショットキー障壁電極4の端5での電界集中は緩和される。
【0006】
(製造方法)
次に製造方法について説明する。図10に示すような従来のショットキー障壁ダイオードの作製工程はイオン注入のマスクの作製工程までは図9に示すものと同様である。イオン注入により、欠陥に損傷を与え、高抵抗な領域を形成する目的で、例えばArイオンを300keVのエネルギーでイオン注入する。この後に続く工程も図9に示したものと同様である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
炭化硅素半導体材料を用いた半導体装置において、従来のショットキー障壁電極の端における電界集中を緩和する構造としては、イオン注入により形成したガードリング領域が用いられてきた。しかし、イオン注入には高価な装置が必要であり、このことが半導体装置の製造原価を高くしていた。さらに、たとえばp型注入によるガードリング構造では、注入後の活性化アニールが1500℃から1800℃と高温であるため、ショットキー障壁が形成されるべきドリフト層の表面が、変質したり、形状が凸凹になったりすることにより、良好なショットキー障壁を得ることが困難になるという問題があった。また、低温のアニール条件の場合はもちろん、高温のアニール条件の場合でも、必ずしも、完全に注入損傷が修復されず、注入による損傷が残留し、pn接合面にリーク電流が生じ、その結果ショットキー障壁ダイオードの逆方向リーク電流特性を劣化させるという問題があった。また、pn接合面を有するガードリング領域では、ショットキー障壁電極の端の電界集中は緩和されるが、その一方で、イオン注入により形成されたpn接合面、特にpn接合面が凸形状になる部分で電界集中がおこり、その結果ショットキー障壁ダイオードの逆方向耐圧を低下させるという問題があった。
【0008】
また、たとえば、Arイオン注入などによる、高抵抗な領域をガードリング領域として用いた構造では、高抵抗領域は、欠陥損傷による、深い準位により実現されており、ガードリング領域での再結合によるリーク電流が大きくなりショットキー障壁ダイオードの逆方向リーク電流特性を劣化させるという問題があった。
【0009】
本発明は、これらの問題点を解決するために成されたもので、逆リーク電流の低い半導体装置を安価に提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく炭化珪素半導体装置は、炭化珪素半導体材料からなる基板と、上記基板の上面に形成された炭化珪素半導体材料からなるドリフト層と、上記ドリフト層に接して上記ドリフト層の上面の一部の領域を覆うように配置され、上記ドリフト層と接する界面をショットキー障壁として機能させるためのショットキー障壁電極とを備え、上記ショットキー障壁電極の外周縁部領域においては、上記ドリフト層と上記ショットキー障壁電極との間に、ガードリングを介在し、上記ショットキー障壁電極が上記ガードリングによって持ち上げられた形状となっている。この構成を採用することにより、ショットキー障壁電極への負電圧印加時には、ショットキー障壁電極の端の下には、ガードリングが形成されているため、ショットキー障壁電極の端での電界集中は緩和され、耐圧性が向上する。しかも、ガードリングは、ドリフト層と同じ層の中に設けられるのではなく、ショットキー障壁電極をガードリングによって持ち上げるように構成されているため、ガードリングをドリフト層の上側に積層して形成することができ、従来問題のあったイオン注入などの方法をとる必要がなくなった。
【0011】
上記発明において好ましくは、上記ガードリングは、上記ショットキー障壁電極の外側から内側に向かうにつれて膜厚の薄くなる形状である。この構成を採用することにより、ショットキー障壁電極が直接ドリフト層に接する領域とガードリングが介在する領域との境界において、構造が不連続に変化することがなく、徐々にガードリングの厚みが増す構造となっている。したがって、この境界における電界集中が生じない。このため、逆方向耐圧が低下するという問題が生じない。
【0012】
上記発明において好ましくは、上記ガードリングは、上記ドリフト層とは異なる材質であって、上記ドリフト層の順方向電圧印加時の抵抗値より高く、上記ドリフト層の逆方向電圧印加時の抵抗値より低い抵抗値を有する材質を含む。この構成を採用することにより、電位が高抵抗ガードリング18の抵抗により分割される。このため、ショットキー障壁電極の端での電界集中は緩和され、耐圧性が向上する。
【0013】
上記発明において好ましくは、上記ガードリングは、上記ショットキー障壁電極の外側端部を酸化して形成された酸化金属層である。この構成を採用することにより、ガードリングが、ショットキー障壁電極の酸化により形成された酸化金属層であるため、ショットキー障壁電極とガードリングとの間に構造的に不連続な変化がなく電界集中が生じない。また、ガードリングが電極の酸化で形成されるため、ショットキー障壁電極と高抵抗層の界面における欠陥などの問題も低減される。また、ガードリングを別工程を用いて成膜する必要がない。
【0014】
上記発明において好ましくは、上記ショットキー障壁電極はチタンを含み、上記酸化金属層は、酸化チタンを含む。この構成を採用することにより、低損失なショットキー障壁ダイオードを実現できる。チタンは、4H−SiCに対するショットキー障壁が1eV程度と1kV程度の整流素子として適しているからである。また、酸化チタンは、高抵抗層となり、ガードリングとして機能する。
【0015】
上記発明において好ましくは、上記ガードリングは、上記ドリフト層上に成長させた半絶縁炭化珪素半導体層を含む。この構成を採用することにより、ガードリングを成長によって得ることができ、この場合、注入による損傷およびアニールによる表面の劣化がないため、良好なショットキー障壁ダイオードを実現できる。
【0016】
上記発明において好ましくは、上記ガードリングと、上記ドリフト層とは、互いに異なる導電形を有し、上記ガードリングは、上記ドリフト層との界面にpn接合面を形成する。この構成を採用することにより、ショットキー障壁電極はガードリングによって持ち上げられた形状であってガードリング形成にイオン注入が不要でありながら、ガードリングとドリフト層との間にはpn接合が形成されていることから、イオン注入で形成したガードリングの場合に比べ、逆リーク電流が低減できるという効果がある。
【0017】
上記発明において好ましくは、上記ドリフト層は、凹状の斜面を有し、上記ガードリングは、上記斜面を覆うように形成されている。この構成を採用することにより、pn接合面が凸形状になる部分での曲率半径を大きくすることができるため、pn接合面における電界集中が低減される。このように、電界集中を緩和でき、ショットキー障壁ダイオードの逆方向耐圧を向上させることができる。
【0018】
上記目的を達成するため、本発明に基づく炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素半導体材料からなる基板の上面に、炭化珪素半導体材料からなるドリフト層を形成するドリフト層形成工程と、上記ドリフト層と接する界面をショットキー障壁として機能させるためのショットキー障壁電極の材料からなる電極材料膜を上記ドリフト層に接して上記ドリフト層の上面を覆うように形成する電極材料膜形成工程と、上記電極材料膜から所望の部分を残して他を除去するエッチング工程と、上記電極材料膜の一部を酸化させて酸化金属層からなるガードリングを形成する酸化工程とを含み、上記エッチング工程と、上記酸化工程とは、並行して行なわれる。この方法を採用することにより、エッチングによってショットキー障壁電極を形成すると同時にガードリングも得ることができ、工程数を減らすことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
(構成)
図1を参照して、本発明に基づく実施の形態1における炭化珪素半導体装置について説明する。図1は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。n型のSiC基板1の上面に、不純物濃度の低いn型の導電性を持つSiCのドリフト層2がエピタキシャル成長で形成されている。ドリフト層2の上面の一部の領域を直接覆うように、ショットキー障壁電極4が形成されている。ドリフト層2の上面のショットキー障壁電極4に直接覆われた領域を取り囲むように、ドリフト層2の上側に高抵抗ガードリング18が形成されている。ショットキー障壁電極4は、たとえばチタンからなる。ただし、高抵抗ガードリング18の「高抵抗」とは、ドリフト層2の順方向電圧印加時の抵抗値より高く、ドリフト層2の逆方向電圧印加時の抵抗値より低い抵抗値を有することを意味するものとする。ここでは、高抵抗ガードリング18は、たとえば酸化チタンからなる。ショットキー障壁電極4の外周縁部領域においては、ショットキー障壁電極4は高抵抗ガードリング18の上側に延在している。ショットキー障壁電極4の端5は、高抵抗ガードリング18の上側に位置する。結果的に、図1に示すように、ショットキー障壁電極4の外周縁部領域においては、ショットキー障壁電極4の端5を含む部分が高抵抗ガードリング18によって持ち上げられた形状となっている。すなわち、ドリフト層2とショットキー障壁電極4との間に、高抵抗ガードリング18が介在する形となっている。一方、SiC基板1の裏側には、n側電極として裏面電極6が形成されている。
【0020】
ショットキー障壁電極4に負電圧を印加した場合、ショットキー障壁電極4の下面に形成される電位障壁により、電子が遮断されることにより、ドリフト層2に形成される空乏層に負電圧が印加され、ダイオードとしての整流特性を示す。
【0021】
(製造方法)
本実施の形態に示したショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。SiC基板1上に、CVD結晶成長法により、不純物濃度の低いn型の導電性を持つドリフト層2をたとえば厚み10μmだけエピタキシャル成長させる。裏面電極6として、SiC基板1の裏面にニッケルをスパッタ成膜法により厚み0.5μmだけ形成したあと、オーミック電極化するため、たとえば真空中950℃で1分間アニールする。
【0022】
ドリフト層2の表面に高抵抗ガードリング18を形成するための材料の層として、酸化チタンを、スパッタ成膜法により厚み0.5μmだけ形成する。通常のパターニング法と、エッチング法により、高抵抗ガードリング18を、上方から見て環状の形状になるように形成する。ショットキー障壁電極4の材料となる電極材料膜として、チタンをスパッタ成膜法により厚み0.5μmだけ形成した後、通常のパターニング法と、エッチング法によりショットキー障壁電極4を形成する。
【0023】
(作用・効果)
本実施の形態における炭化珪素半導体装置では、ショットキー障壁電極4への負電圧印加時には、ショットキー障壁電極の端5の下には、高抵抗ガードリング18が形成されているため、電位が高抵抗ガードリング18の抵抗により分割される。このため、ショットキー障壁電極4の端5での電界集中は緩和され、耐圧性が向上する。
【0024】
なお、ここでは、高抵抗ガードリング18の材質として、酸化チタンを用いた例を挙げたが、上述の高抵抗の定義を満たす材質であれば、他の材質であってもよい。
【0025】
(実施の形態2)
(構成)
図2を参照して、本発明に基づく実施の形態2における炭化珪素半導体装置について説明する。図2は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。SiC基板1、ドリフト層2、ショットキー障壁電極4および裏面電極6の特徴については、実施の形態1と同様である。高抵抗ガードリング18の材質も実施の形態1と同様である。ただし、本実施の形態では、高抵抗ガードリング18は、ショットキー障壁電極4の外側から内側に向かうにつれて膜厚が薄くなっている。ダイオードの整流機能およびガードリングの機能については、実施の形態1と同様である。
【0026】
(製造方法)
本実施の形態におけるショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。裏面電極6の形成およびアニールまでの工程は、実施の形態1で既に説明したものと同様である。
【0027】
次に、ドリフト層2の表面にガードリング領域18のための材料の層として、酸化チタンを、スパッタ成膜法により0.5μm形成する。通常のパターニング法と、エッチング法により、高抵抗ガードリング18を、上方から見て環状の形状になるように形成する。この高抵抗ガードリング18の形成の際には、エッチング膜の後退を利用した緩斜面形成プロセスにより、ショットキー障壁電極4の外周縁部領域において、図2に示すように、外側から内側に向かうにつれて膜厚が薄くなるように形成する。
【0028】
この緩斜面形成プロセスについて、図3(a)〜(d)を参照して説明する。まず、図3(a)に示すように、高抵抗ガードリング18となるべき材料膜38の上において、レジストマスク31を、斜面を有する形状に形成する。このような形状の実現は、レジストマスク31の露光、現像条件を操作することにより可能である。ドライエッチングでは、レジストマスク31もある割合の速度で膜厚が減少するため、レジストマスク31の端の薄い部分からレジストマスク31はなくなり、下に隠れていた材料膜38が徐々に露出してくる。ドライエッチングの進行していく様子を図3(b),(c)に示す。最終的には、図3(d)に示すように、レジストマスク31を完全に除去した後に、材料膜38の一部が斜面を有する形で残る。これが高抵抗ガードリング18となる。
【0029】
このようにして高抵抗ガードリング18を形成した後は、ショットキー障壁電極4を形成する。ショットキー障壁電極4を形成するための工程は実施の形態1におけるものと同様である。こうして、図2に示す構造を得る。
【0030】
(作用・効果)
本実施の形態における炭化珪素半導体装置では、ショットキー障壁電極4が直接ドリフト層2に接する領域とガードリングが介在する領域との境界において、構造が不連続に変化することがなく、徐々にガードリングの厚みが増す構造となっている。したがって、この境界における電界集中が生じない。このため、逆方向耐圧が低下するという問題が生じない。その結果、炭化珪素半導体の材料物性が限定する理想的な逆方向耐圧を持つショットキー障壁ダイオードを含む炭化珪素半導体装置を実現できる。
【0031】
なお、本実施の形態における製造方法の説明では、ガードリングの緩斜面形成プロセスとして、エッチングマスクの後退を利用した例をしめしたが、緩斜面を形成できる方法であれば、等方性エッチングによるマスク下へのアンダーカットを利用した方法など、他の方法を利用してもよい。
【0032】
(実施の形態3)
(構成)
図4を参照して、本発明に基づく実施の形態3における炭化珪素半導体装置について説明する。図4は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。SiC基板1、ドリフト層2、ショットキー障壁電極4および裏面電極6の特徴については、実施の形態1と同様である。高抵抗ガードリング18の材質も実施の形態1と同様である。ただし、本実施の形態では、高抵抗ガードリング18は、チタンからなるショットキー障壁電極4の外周部分の部分的な酸化により形成された酸化金属層から構成される。ダイオードの整流機能およびガードリングの機能については、実施の形態1および2と同様である。
【0033】
(製造方法)
本実施の形態におけるショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。裏面電極6の形成およびアニールまでの工程は、実施の形態1で既に説明したものと同様である。
【0034】
次に、ドリフト層2の表面にショットキー障壁電極4の材料となる電極材料層として、チタンを、スパッタ成膜法により厚み0.5μmだけ形成する。次に、通常のパタニング法により、ショットキー障壁電極4のためのエッチングマスクを形成する。次にたとえば、希釈フッ酸によるエッチングにより、ショットキー障壁電極4を形成する。このとき同時に、ショットキー障壁電極4の周辺の部分の一部を酸化することにより、酸化チタンからなる高抵抗ガードリング18を、上方から見て環状の形状となるように形成する。この場合、酸化の反応は、SiCとチタンとの界面で速く進む傾向があるため、図4に示すように、高抵抗ガードリング18の膜厚がショットキー障壁電極4の外側から内側に向かうにつれて薄くなる形状を得ることもできる。
【0035】
(作用・効果)
本実施の形態における炭化珪素半導体装置では、高抵抗ガードリング18が、ショットキー障壁電極4の酸化により形成された酸化金属層であるため、ショットキー障壁電極4と高抵抗ガードリング18との間に構造的に不連続な変化がなく電界集中が生じない。また、高抵抗ガードリング18が電極の酸化で形成されるため、ショットキー障壁電極と高抵抗層の界面における欠陥などの問題も低減される。また、ガードリングを別工程を用いて成膜する必要がない。このように、逆方向耐圧に優れたショットキー障壁ダイオードを含む炭化珪素半導体装置を、容易に実現できる。
【0036】
上記実施の形態1〜3では、ショットキー障壁電極4として、チタンを用いる例を示したが、順方向電圧と逆方向リーク電流の仕様に応じて、仕事関数の異なる、金、ニッケル、白金、銅などをショットキー障壁を形成する金属として用いることができる。また、上記実施の形態では、高抵抗ガードリングとして、酸化チタンを用いる例を示したが、他の高抵抗を示す金属酸化膜はもちろん他の窒化物など他の金属化合物や、他の高抵抗性を示す材料を用いることもできる。
【0037】
上記実施の形態3では、ショットキー障壁電極4の外周部分の一部を酸化するエッチング液として、希釈フッ酸を用いる例をしめしたが、他のエッチング液はもちろん、ドライエッチングによっても同様に製造可能である。
【0038】
(実施の形態4)
(構成)
図5を参照して、本発明に基づく実施の形態4における炭化珪素半導体装置について説明する。図5は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。SiC基板1、ドリフト層2、ショットキー障壁電極4および裏面電極6の特徴については、実施の形態1と同様である。このショットキー障壁ダイオードは、ガードリングとして、これまでの実施の形態のような高抵抗ガードリング18の代わりに、結晶成長により形成した半絶縁性SiCからなる半絶縁性ガードリング28を備える。半絶縁性ガードリング28の内側の端は、ショットキー障壁の端15となっている。
【0039】
この例では、半絶縁性ガードリング28は、ショットキー障壁電極4の外周縁部領域において、図5に示すように、外側から内側に向かうにつれて膜厚が薄くなるように形成しているが、図1、図4に示した高抵抗ガードリング18のような形状に形成してもよい。
【0040】
ダイオードの整流機能およびガードリングの機能については、実施の形態1と同様である。
【0041】
(製造方法)
本実施の形態に示したショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。SiC基板1に、CVD結晶成長法により、不純物濃度の低いn型の導電性を持つドリフト層2をたとえば厚み10μmだけエピタキシャル成長させる。
【0042】
次に同じく、不純物として、たとえば有機バナジウムを成長室に導入し、半絶縁性導電性を持つSiCからなる半絶縁性ガードリング28の材料となる層を成長する。次に、実施の形態1における方法と同様の方法で裏面電極6を形成する。
【0043】
次に、上面において、通常のパターニング法と、エッチング法により、上方から見て環状の形状になるように、半絶縁性ガードリング28を形成する。この形成の際、実施の形態2で説明したように、エッチングマスクの後退を利用したドライエッチングによる緩斜面形成プロセスを用いれば、ショットキー障壁電極4の外周部分において、図5に示すように、半絶縁性ガードリング28の膜厚が外側から内側に向かうにつれて薄くなる形状を形成することもできる。この後のショットキー障壁電極4の形成工程は、実施の形態1と同様である。
【0044】
(作用・効果)
本実施の形態では、高抵抗なSiC層を得るための工程として、高価な装置を必要とし、結晶に欠陥損傷を与えるイオン注入工程に代えて、結晶成長の工程を用いている。ドリフト層の作製に用いる結晶成長装置を併用することにより、安価に成長層による半絶縁性炭化硅素半導体層を得ることができる。成長層による半絶縁炭化硅素半導体層は、注入による損傷およびアニールによる表面の劣化がないため、良好なショットキー障壁ダイオードを実現できる。またドリフト層とガードリングとが同一の材料であり、境界での不連続がないことから、電界集中や、リーク電流の増加がないという効果がある。
【0045】
また、本実施の形態で例示したように、半絶縁性ガードリング28の膜厚が外側から内側に向かうにつれて薄くなる形状にした場合は、ショットキー障壁の端15となるショットキー障壁電極4と半絶縁性ガードリング28の境界において構造的に不連続がなく、この点における電界集中が生じない。このため、逆方向耐圧が低下するという問題が生じない。したがって、炭化珪素半導体の材料物性が限定する理想的な逆方向耐圧を持つショットキー障壁ダイオードを含む炭化珪素半導体装置を実現できる。
【0046】
(実施の形態5)
(構成)
図6を参照して、本発明に基づく実施の形態5における炭化珪素半導体装置について説明する。図6は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。SiC基板1、ドリフト層2、ショットキー障壁電極4および裏面電極6の特徴については、実施の形態1と同様である。このショットキー障壁ダイオードは、ガードリングとして、これまでの実施の形態のような高抵抗ガードリング18や半絶縁性ガードリング28の代わりに、結晶成長より形成したp型導電性ガードリング23を備える。p型導電性ガードリング23の内側の端は、ショットキー障壁の端15となっている。
【0047】
この例では、p型導電性ガードリング23は、ショットキー障壁電極4の外周縁部領域において、図6に示すように、外側から内側に向かうにつれて膜厚が薄くなるように形成しているが、図1、図4に示した高抵抗ガードリング18のような形状に形成してもよい。
【0048】
ダイオードの整流機能およびガードリングの機能については、実施の形態1と同様である。
【0049】
(製造方法)
本実施の形態に示したショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。ドリフト層2をエピタキシャル成長させる工程までは、実施の形態4で説明したものと同様である。
【0050】
次に同じく、不純物として、たとえば有機アルミニウムを成長室に導入し、p型の導電性を持つp型導電性ガードリング23の材料となる層を成長する。次に、実施の形態1における方法と同様の方法で裏面電極6を形成する。
【0051】
次に、上面において、通常のパターニング法と、エッチング法により、上方から見て環状の形状になるように、p型導電性ガードリング23を形成する。この時、実施の形態4と同様に、ショットキー障壁電極4の外周部分において、図6に示すように、p型導電性ガードリング23の膜厚が外側から内側に向かうにつれて薄くなる形状を形成することもできる。この後のショットキー障壁電極4の形成工程は、実施の形態1と同様である。
【0052】
(作用・効果)
本実施例では、ガードリングとして、成長によるSiC層を用いているので、実施の形態4と同様な効果を有するのに加え、pn接合が結晶成長により形成されていることから、イオン注入で形成したガードリングの場合に比べ、逆リーク電流が低減できるという効果がある。
【0053】
(実施の形態6)
(構成)
図7を参照して、本発明に基づく実施の形態6における炭化珪素半導体装置について説明する。図7は、炭化珪素半導体装置の一例としてのショットキー障壁ダイオードの断面図である。n型のSiC基板1の上面に、不純物濃度の低いn型の導電性を持つSiCのドリフト層2がエピタキシャル成長で形成されている。ドリフト層2の上面には凹状のなだらかな斜面19が設けられており、ガードリングは、この斜面19を覆うように形成されている。このガードリングは、結晶成長により形成されたp型導電性ガードリング23である。pn接合面27は、斜面19上に形成される。ショットキー障壁電極4は、ショットキー障壁の端15よりも外側ではドリフト層2から離れてp型導電性ガードリング23の上に乗り上がるようにして延在している。ショットキー障壁電極4の端5は、p型導電性ガードリング23の上側に位置している。
【0054】
ダイオードの整流機能およびガードリングの機能については、実施の形態5と同様である。
【0055】
(製造方法)
本実施の形態に示したショットキー障壁ダイオードは、たとえば次のように作製できる。ドリフト層2をエピタキシャル成長させる工程までは、実施の形態4で説明したものと同様である。
【0056】
図8(a)〜(d)を参照して、p型導電性ガードリング23の形成のための工程を説明する。まず、通常のパターニング法と、エッチング法により、図8(a)に示すように、SiCのドリフト層2にショットキー障壁電極4の形状に対応する形状の凹部を形成する。ただし、この凹部形成に当たっては、実施の形態2で説明したように、エッチングマスクの後退を利用したドライエッチングによる緩斜面形成プロセスを用いることにより、凹部の内面がなだらかな斜面19となるようにする。この凹部の深さは、たとえば0.55μmとする。以下、凹部の深さが0.55μmである例を前提に説明する。
【0057】
次に、図8(b)に示すように、このドリフト層2の凹部を含む全面に、実施の形態5と同様に、p型導電性ガードリング23の材料となる材料膜33を厚み0.5μmだけ成長する。これは、ドリフト層2を成長させた続きの再成長として行なうことができる。次に、図8(c)に示すようにレジストマスク32を形成する。図8(d)に示すように、レジストマスク32を利用して、再度、通常のパターニング法と、エッチング法により、深さ0.6μmだけ掘り下げるようにSiC層のエッチングを行い、上方から見て環状の形状になるように、p型導電性ガードリング23を形成する。このときもエッチングマスクの後退を利用したドライエッチングによる緩斜面形成プロセスを用いる。残ったレジストマスク32を除去する。次に実施の形態1におけるものと同様の方法で、裏面電極6とショットキー障壁電極4の形成を行う。こうして、図7に示す構造を得る。
【0058】
(作用・効果)
本実施の形態では、実施の形態5で説明した効果に加え、pn接合面27が凸形状になる部分での曲率半径が大きくなるため、pn接合面27における電界集中が低減される。このように、電界集中を緩和でき、ショットキー障壁ダイオードの逆方向耐圧を向上させることができる。
【0059】
上記実施の形態5および6では、p型導電性の結晶成長のための不純物としてアルミニウムを用いる例を示したが、ボロンなど他のアクセプタになる不純物を用いてもよい。また、上記実施の形態4では、半絶縁性の結晶成長のための不純物としてバナジウムを用いる例を示したが、他の深い準位を形成する不純物を用いることも当然できる。
【0060】
上記各実施の形態では、ショットキー障壁ダイオード単体から形成される炭化珪素半導体装置の例を示したが、本発明は、pnダイオードとショットキー障壁ダイオードとを組み合わせた半導体装置や、スイッチ素子とショットキー障壁ダイオードを組み合わせた炭化珪素半導体装置にも適用可能である。
【0061】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、ショットキー障壁電極への負電圧印加時には、ショットキー障壁電極の端の下には、高抵抗ガードリングが形成されているため、電位が高抵抗ガードリングの抵抗により分割されることにより、ショットキー障壁電極の端での電界集中は緩和され、耐圧性が向上する。しかも、ガードリングは、ドリフト層と同じ層の中に設けられるのではなく、ショットキー障壁電極をガードリングによって持ち上げるように構成されているため、ガードリングをドリフト層の上側に積層して形成することができ、従来問題のあったイオン注入などの方法をとる必要がなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく実施の形態1における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図2】 本発明に基づく実施の形態2における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図3】 (a)〜(d)は、本発明に基づく実施の形態2における緩斜面形成プロセスの説明図である。
【図4】 本発明に基づく実施の形態3における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図5】 本発明に基づく実施の形態4における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図6】 本発明に基づく実施の形態5における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図7】 本発明に基づく実施の形態6における炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図8】 (a)〜(d)は、本発明に基づく実施の形態6におけるp型導電性ガードリング形成工程の説明図である。
【図9】 従来技術に基づく炭化珪素半導体装置の断面図である。
【図10】 従来技術に基づく炭化珪素半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1 SiC基板、2 ドリフト層、3 p型導電性ガードリング領域、4 ショットキー障壁電極、5 (ショットキー障壁電極の)端、6 裏面電極、7,27 pn接合面、8 高抵抗ガードリング領域、15 (ショットキー障壁の)端、18 高抵抗ガードリング、19 斜面、23 p型導電性ガードリング、28 半絶縁性ガードリング、31,32 レジストマスク、33 (p型導電性ガードリングの)材料膜、38 (高抵抗ガードリングの)材料膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device using a silicon carbide semiconductor material (hereinafter referred to as “silicon carbide semiconductor device”) and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
An example of a silicon carbide semiconductor device is a Schottky barrier diode. A Schottky barrier diode is a diode that uses the rectifying action of a Schottky junction. In the conventional Schottky barrier diode, in order to alleviate electric field concentration at the outer peripheral edge of the Schottky barrier electrode, the structure of the outer peripheral edge region of the Schottky barrier electrode is a p-type region formed by ion implantation, or a high resistance. Area is being used. For example, as shown in Material Science Forum Vols. 338-342 (2000) pp. 1167-1170, a conventional Schottky barrier diode has a structure with a guard ring of an Al injection region around the Schottky barrier electrode. have. In this structure, the position where the electric field is maximized is the pn junction surface formed at the boundary between the guard ring and the drift region, and the electric field concentration at the end of the Schottky barrier electrode is alleviated.
[0003]
(Conventional example 1)
(Constitution)
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a conventional Schottky barrier diode. On the upper surface of the n-
[0004]
(Production method)
Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be described. A conventional Schottky barrier diode as shown in FIG. 9 is manufactured as follows, for example. On the
[0005]
(Conventional example 2)
(Constitution)
Furthermore, as another example of a conventional Schottky barrier diode, a Schottky barrier diode using a so-called high resistance SiC region formed by ion implantation as a guard ring region is shown. FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the Schottky barrier diode. The
[0006]
(Production method)
Next, a manufacturing method will be described. The manufacturing process of the conventional Schottky barrier diode as shown in FIG. 10 is the same as that shown in FIG. 9 until the manufacturing process of the mask for ion implantation. For example, Ar ions are ion-implanted with an energy of 300 keV for the purpose of damaging defects and forming a high-resistance region by ion implantation. The subsequent steps are the same as those shown in FIG.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In a semiconductor device using a silicon carbide semiconductor material, a guard ring region formed by ion implantation has been used as a structure for relaxing electric field concentration at the end of a conventional Schottky barrier electrode. However, expensive equipment is required for ion implantation, which increases the manufacturing cost of the semiconductor device. Further, for example, in a guard ring structure by p-type implantation, activation annealing after implantation is performed at a high temperature of 1500 ° C. to 1800 ° C., so that the surface of the drift layer where the Schottky barrier should be formed is altered or shaped. There is a problem that it becomes difficult to obtain a good Schottky barrier due to unevenness. Further, not only in the case of low-temperature annealing conditions, but also in the case of high-temperature annealing conditions, the implantation damage is not necessarily completely repaired, and the damage due to the implantation remains, and a leakage current is generated at the pn junction surface, resulting in Schottky. There has been a problem that the reverse leakage current characteristic of the barrier diode is deteriorated. In the guard ring region having a pn junction surface, the electric field concentration at the end of the Schottky barrier electrode is alleviated. On the other hand, the pn junction surface formed by ion implantation, particularly the pn junction surface, has a convex shape. There is a problem that electric field concentration occurs in the portion, and as a result, the reverse breakdown voltage of the Schottky barrier diode is lowered.
[0008]
Further, for example, in a structure using a high resistance region as a guard ring region by Ar ion implantation or the like, the high resistance region is realized by a deep level due to defect damage, and by recombination in the guard ring region. There is a problem that the leakage current becomes large and the reverse leakage current characteristics of the Schottky barrier diode are deteriorated.
[0009]
The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device having a low reverse leakage current at low cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a substrate made of a silicon carbide semiconductor material, a drift layer made of a silicon carbide semiconductor material formed on an upper surface of the substrate, and a contact with the drift layer. A Schottky barrier electrode disposed so as to cover a partial region of the upper surface of the drift layer and functioning as an Schottky barrier at an interface in contact with the drift layer, and an outer peripheral edge region of the Schottky barrier electrode , A guard ring is interposed between the drift layer and the Schottky barrier electrode, and the Schottky barrier electrode is lifted by the guard ring. By adopting this configuration, when a negative voltage is applied to the Schottky barrier electrode, a guard ring is formed under the end of the Schottky barrier electrode, so the electric field concentration at the end of the Schottky barrier electrode is The pressure resistance is improved. Moreover, the guard ring is not provided in the same layer as the drift layer, but is configured so that the Schottky barrier electrode is lifted by the guard ring. This eliminates the need for ion implantation and other methods that have been problematic in the past.
[0011]
Preferably, in the above invention, the guard ring has a shape in which the film thickness becomes thinner from the outside to the inside of the Schottky barrier electrode. By adopting this configuration, the structure does not change discontinuously at the boundary between the region where the Schottky barrier electrode directly contacts the drift layer and the region where the guard ring is interposed, and the thickness of the guard ring gradually increases. It has a structure. Therefore, electric field concentration at this boundary does not occur. For this reason, the problem that a reverse breakdown voltage falls does not arise.
[0012]
Preferably, in the above invention, the guard ring is made of a material different from that of the drift layer, and is higher than a resistance value when the forward voltage is applied to the drift layer and higher than a resistance value when the reverse voltage is applied to the drift layer. Includes materials with low resistance. By adopting this configuration, the potential is divided by the resistance of the high
[0013]
Preferably, in the above invention, the guard ring is a metal oxide layer formed by oxidizing the outer end of the Schottky barrier electrode. By adopting this configuration, since the guard ring is a metal oxide layer formed by oxidation of the Schottky barrier electrode, there is no structurally discontinuous change between the Schottky barrier electrode and the guard ring. Concentration does not occur. Further, since the guard ring is formed by oxidation of the electrode, problems such as defects at the interface between the Schottky barrier electrode and the high resistance layer are reduced. Further, it is not necessary to form the guard ring using a separate process.
[0014]
Preferably, in the above invention, the Schottky barrier electrode includes titanium, and the metal oxide layer includes titanium oxide. By adopting this configuration, a low-loss Schottky barrier diode can be realized. This is because titanium is suitable as a rectifying element having a Schottky barrier with respect to 4H—SiC of about 1 eV and about 1 kV. Titanium oxide serves as a high resistance layer and functions as a guard ring.
[0015]
Preferably in the above invention, the guard ring includes a semi-insulating silicon carbide semiconductor layer grown on the drift layer. By adopting this configuration, a guard ring can be obtained by growth. In this case, since there is no damage due to implantation and no deterioration of the surface due to annealing, a good Schottky barrier diode can be realized.
[0016]
In the above invention, preferably, the guard ring and the drift layer have different conductivity types, and the guard ring forms a pn junction surface at the interface with the drift layer. By adopting this configuration, the Schottky barrier electrode is lifted by the guard ring and does not require ion implantation to form the guard ring, but a pn junction is formed between the guard ring and the drift layer. Therefore, there is an effect that the reverse leakage current can be reduced as compared with a guard ring formed by ion implantation.
[0017]
Preferably, in the above invention, the drift layer has a concave slope, and the guard ring is formed to cover the slope. By adopting this configuration, it is possible to increase the radius of curvature at the portion where the pn junction surface is convex, so that the electric field concentration on the pn junction surface is reduced. In this way, electric field concentration can be alleviated and the reverse breakdown voltage of the Schottky barrier diode can be improved.
[0018]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a drift layer forming step of forming a drift layer made of a silicon carbide semiconductor material on an upper surface of a substrate made of a silicon carbide semiconductor material, and the drift An electrode material film forming step of forming an electrode material film made of a Schottky barrier electrode material for causing the interface in contact with the layer to function as a Schottky barrier so as to contact the drift layer and cover the upper surface of the drift layer; and An etching process that removes other parts from the electrode material film while leaving a desired part, and an oxidation process that oxidizes a part of the electrode material film to form a guard ring made of a metal oxide layer, and the etching process, The oxidation step is performed in parallel. By employing this method, a Schottky barrier electrode can be formed by etching, and at the same time a guard ring can be obtained, and the number of steps can be reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIG. 1, the silicon carbide semiconductor device in
[0020]
When a negative voltage is applied to the
[0021]
(Production method)
The Schottky barrier diode shown in this embodiment can be manufactured as follows, for example. On the
[0022]
As a material layer for forming the high
[0023]
(Action / Effect)
In the silicon carbide semiconductor device in the present embodiment, when a negative voltage is applied to
[0024]
Here, an example in which titanium oxide is used as the material of the high
[0025]
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 2, the silicon carbide semiconductor device in
[0026]
(Production method)
The Schottky barrier diode in the present embodiment can be manufactured as follows, for example. The processes up to the formation of the
[0027]
Next, 0.5 μm of titanium oxide is formed as a material layer for the
[0028]
This gentle slope forming process will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, a resist
[0029]
After the high
[0030]
(Action / Effect)
In the silicon carbide semiconductor device in the present embodiment, the structure does not change discontinuously at the boundary between the region where
[0031]
In the description of the manufacturing method according to the present embodiment, an example in which the recess of the etching mask is used as the gentle slope forming process of the guard ring is shown. However, if the method can form the gentle slope, isotropic etching is used. Other methods such as a method using undercut under the mask may be used.
[0032]
(Embodiment 3)
(Constitution)
With reference to FIG. 4, the silicon carbide semiconductor device in
[0033]
(Production method)
The Schottky barrier diode in the present embodiment can be manufactured as follows, for example. The processes up to the formation of the
[0034]
Next, titanium is formed to a thickness of 0.5 μm on the surface of the
[0035]
(Action / Effect)
In the silicon carbide semiconductor device in the present embodiment, high
[0036]
In the first to third embodiments, the example in which titanium is used as the
[0037]
In the third embodiment, an example in which diluted hydrofluoric acid is used as an etchant that oxidizes a part of the outer peripheral portion of the
[0038]
(Embodiment 4)
(Constitution)
With reference to FIG. 5, the silicon carbide semiconductor device in
[0039]
In this example, the
[0040]
The rectifying function of the diode and the function of the guard ring are the same as in the first embodiment.
[0041]
(Production method)
The Schottky barrier diode shown in this embodiment can be manufactured as follows, for example. A
[0042]
Next, similarly, as an impurity, for example, organic vanadium is introduced into the growth chamber, and a layer serving as a material of the
[0043]
Next, the
[0044]
(Action / Effect)
In the present embodiment, an expensive apparatus is required as a process for obtaining a high-resistance SiC layer, and a crystal growth process is used instead of an ion implantation process that causes defect damage to the crystal. By using a crystal growth apparatus used for producing the drift layer in combination, a semi-insulating silicon carbide semiconductor layer made of the growth layer can be obtained at a low cost. The semi-insulating silicon carbide semiconductor layer formed by the growth layer is free from damage due to implantation and surface deterioration due to annealing, so that a good Schottky barrier diode can be realized. Further, since the drift layer and the guard ring are made of the same material and there is no discontinuity at the boundary, there is an effect that there is no electric field concentration and no increase in leakage current.
[0045]
Further, as exemplified in the present embodiment, when the thickness of the
[0046]
(Embodiment 5)
(Constitution)
With reference to FIG. 6, the silicon carbide semiconductor device in
[0047]
In this example, the p-type
[0048]
The rectifying function of the diode and the function of the guard ring are the same as in the first embodiment.
[0049]
(Production method)
The Schottky barrier diode shown in this embodiment can be manufactured as follows, for example. The process up to the epitaxial growth of the
[0050]
Next, similarly, for example, organic aluminum is introduced into the growth chamber as an impurity, and a layer serving as a material of the p-type
[0051]
Next, the p-type
[0052]
(Action / Effect)
In this example, since the grown SiC layer is used as the guard ring, in addition to having the same effect as in the fourth embodiment, the pn junction is formed by crystal growth, so that it is formed by ion implantation. Compared to the guard ring, the reverse leakage current can be reduced.
[0053]
(Embodiment 6)
(Constitution)
With reference to FIG. 7, the silicon carbide semiconductor device in
[0054]
The rectifying function of the diode and the function of the guard ring are the same as in the fifth embodiment.
[0055]
(Production method)
The Schottky barrier diode shown in this embodiment can be manufactured as follows, for example. The process up to the epitaxial growth of the
[0056]
With reference to FIGS. 8A to 8D, a process for forming the p-type
[0057]
Next, as shown in FIG. 8B, a
[0058]
(Action / Effect)
In the present embodiment, in addition to the effects described in the fifth embodiment, the radius of curvature at the portion where the
[0059]
In the fifth and sixth embodiments, aluminum is used as an impurity for crystal growth of p-type conductivity. However, an impurity that becomes another acceptor such as boron may be used. In the fourth embodiment, vanadium is used as an impurity for semi-insulating crystal growth. However, other deep level impurities can naturally be used.
[0060]
In each of the above-described embodiments, an example of a silicon carbide semiconductor device formed from a single Schottky barrier diode has been described. However, the present invention relates to a semiconductor device in which a pn diode and a Schottky barrier diode are combined, a switch element, and a Schottky barrier diode. The present invention can also be applied to a silicon carbide semiconductor device combined with a key barrier diode.
[0061]
In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0062]
【Effect of the invention】
According to the present invention, when a negative voltage is applied to the Schottky barrier electrode, since the high resistance guard ring is formed under the end of the Schottky barrier electrode, the potential is divided by the resistance of the high resistance guard ring. As a result, the electric field concentration at the end of the Schottky barrier electrode is relaxed, and the pressure resistance is improved. Moreover, the guard ring is not provided in the same layer as the drift layer, but is configured so that the Schottky barrier electrode is lifted by the guard ring. This eliminates the need for ion implantation and other methods that have been problematic in the past.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a first embodiment based on the present invention.
FIG. 2 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a second embodiment based on the present invention.
FIGS. 3A to 3D are explanatory views of a gentle slope forming process in
4 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a third embodiment based on the present invention. FIG.
FIG. 5 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a fourth embodiment based on the present invention.
FIG. 6 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a fifth embodiment based on the present invention.
FIG. 7 is a cross sectional view of a silicon carbide semiconductor device in a sixth embodiment based on the present invention.
FIGS. 8A to 8D are explanatory diagrams of a p-type conductive guard ring forming step according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a silicon carbide semiconductor device based on a conventional technique.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a silicon carbide semiconductor device based on a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 SiC substrate, 2 drift layer, 3 p-type conductive guard ring region, 4 Schottky barrier electrode, 5 edge (of Schottky barrier electrode), 6 back electrode, 7, 27 pn junction surface, 8 high resistance guard ring region , 15 (Schottky barrier) edge, 18 high resistance guard ring, 19 slope, 23 p-type conductive guard ring, 28 semi-insulating guard ring, 31, 32 resist mask, 33 (p-type conductive guard ring) Material film, 38 Material film (of high resistance guard ring).
Claims (3)
前記基板の上面に形成された炭化珪素半導体材料からなるドリフト層と、
前記ドリフト層に接して前記ドリフト層の上面の一部の領域を覆うように配置され、前記ドリフト層と接する界面をショットキー障壁として機能させるためのショットキー障壁電極とを備え、
前記ショットキー障壁電極の外周縁部領域においては、前記ドリフト層と前記ショットキー障壁電極との間に、ガードリングを介在し、前記ショットキー障壁電極が前記ガードリングによって持ち上げられた形状となっており、
前記ガードリングは、前記ショットキー障壁電極の外側から内側に向かうにつれて膜厚の薄くなる形状であり、
前記ガードリングは、前記ドリフト層とは異なる材質であって、前記ドリフト層の順方向電圧印加時の抵抗値より高く、前記ドリフト層の逆方向電圧印加時の抵抗値より低い抵抗値を有する材質を含み、
前記ガードリングは、前記ショットキー障壁電極の外側端部を酸化して形成された酸化金属層である、炭化珪素半導体装置。A substrate made of a silicon carbide semiconductor material;
A drift layer made of a silicon carbide semiconductor material formed on the upper surface of the substrate;
A Schottky barrier electrode disposed so as to be in contact with the drift layer and covering a partial region of the upper surface of the drift layer, and for causing the interface in contact with the drift layer to function as a Schottky barrier;
In the outer peripheral edge region of the Schottky barrier electrode, a guard ring is interposed between the drift layer and the Schottky barrier electrode, and the Schottky barrier electrode is lifted by the guard ring. And
The guard ring has a shape in which the film thickness becomes thinner from the outside to the inside of the Schottky barrier electrode,
The guard ring is made of a material different from that of the drift layer, and has a resistance value higher than a resistance value when a forward voltage is applied to the drift layer and lower than a resistance value when a reverse voltage is applied to the drift layer. Including
The silicon carbide semiconductor device, wherein the guard ring is a metal oxide layer formed by oxidizing an outer end portion of the Schottky barrier electrode.
前記ドリフト層と接する界面をショットキー障壁として機能させるためのショットキー障壁電極の材料からなる電極材料膜を前記ドリフト層に接して前記ドリフト層の上面を覆うように形成する電極材料膜形成工程と、
前記電極材料膜から所望の部分を残して他を除去するエッチング工程と、
前記電極材料膜の一部を酸化させて酸化金属層からなるガードリングを形成する酸化工程とを含み、
前記エッチング工程と、前記酸化工程とは、並行して行なわれる、
炭化珪素半導体装置の製造方法。A drift layer forming step of forming a drift layer made of a silicon carbide semiconductor material on an upper surface of a substrate made of a silicon carbide semiconductor material;
An electrode material film forming step for forming an electrode material film made of a Schottky barrier electrode material for causing the interface in contact with the drift layer to function as a Schottky barrier so as to be in contact with the drift layer and to cover the upper surface of the drift layer; ,
An etching step of removing other parts from the electrode material film while leaving a desired portion;
An oxidation step of oxidizing a part of the electrode material film to form a guard ring made of a metal oxide layer,
The etching step and the oxidation step are performed in parallel.
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
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