JP5680457B2 - ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
(第1特徴) 本願明細書で開示される技術は、PINダイオード、ショットキーダイオード、ジャンクションバリアショットキーダイオードに有用である。
(第2特徴) 半導体基板は、その上に形成される半導体層と同一の半導体材料であるのが望ましい。例えば、炭化珪素の半導体基板上に炭化珪素の半導体層をエピタキシャル成長させるのが望ましい。
(第3特徴) 製造される半導体装置が縦型の場合、半導体基板はドーパントを含んでいるのが望ましい。
(第4特徴) 半導体層の表面部に形成される第2導電型領域は、ダイオードに必要な領域を構成する。例えば、第2導電型領域は、終端領域に形成される耐圧構造であってもよい。耐圧構造には、ガードリング、リサーフ層等が含まれる。また、第2導電型領域は、素子領域に形成されるアノード領域であってもよい。
(第5特徴) キャップ層は、1800℃のアニール工程において、融解及び昇華しない安定した材料であり、且つ半導体層内に拡散しない材料であるのが望ましい。典型的には、キャップ層には、炭素を原料とするカーボン膜が用いられてもよく、例えば、ダイヤモンドライクカーボン膜(DLC)、有機レジストを炭化したカーボン膜が用いられてもよい。あるいは、キャップ層には、炭化遷移金属が用いられてもよく、例えば、炭化タンタル、炭化チタンが用いられてもよい。
(第6特徴) キャップ層の除去には、様々な手法を採用することできる。キャップ層が炭素を含むカーボン膜の場合、キャップ層を酸素と反応させて一酸化炭素又は二酸化炭素として除去するのが望ましい。典型的には、キャップ層の除去には、酸素プラズマを用いたプラズマエッチング処理、酸素雰囲気下での犠牲酸化処理を採用するのが望ましい。また、キャップ層が炭化遷移金属の場合、キャップ層を酸化した後に酸溶液でエッチング除去するのが望ましい。例えば、キャップ層が炭化タンタルの場合、酸素雰囲気下で酸化した後に燐酸を含んだ溶液でエッチングしてもよい。キャップ層が炭化チタンの場合、酸素雰囲気下で酸化した後に塩酸と過酸化水素水の混合液でエッチングしてもよい。
(第7特徴)エッチピットの底部を平滑化させる底部平滑化工程には、半導体層の表面をマイグレーション(原子拡散)させる様々な手法を採用することができる。典型的には、底部平滑化工程には、減圧水素雰囲気下での熱処理、シランとアルゴン混合雰囲気下での熱処理と水素雰囲気下での熱処理の組合わせを採用するのが望ましい。
図3に、第1実施例のショットキーバリアダイオードを製造する工程の概略を示す。以下、図4〜図10を参照して、第1実施例のショットキーバリアダイオードの製造方法を説明する。まず、図4に示されるように、n+型の半導体基板20を用意する。半導体基板20は、4H−SiC(0001)Si面の1〜8°オフ基板であり、ドーピング濃度が約1×1018〜1×1020cm−3であり、厚みが約350μmである。
図12に、第2実施例のショットキーバリアダイオードの製造工程の概略を示す。第2実施例のショットキーバリアダイオードの製造方法は、第1実施例のステップS6とS7の間に、エッチピットを充填するための工程が付加されていることを特徴としている。以下、図13〜図15を参照して、第2実施例のショットキーバリアダイオードの製造方法を説明する。エッチピット42の底部を平滑化させる工程までは第1実施例と共通である。
図16〜図21を参照して、第3実施例のジャンクションバリアショットキーダイオードの製造方法を説明する。エピタキシャル層30を成長させる工程までは第1実施例と共通である。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、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、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数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。
30:エピタキシャル層(半導体層の一例)
32:第2エピタキシャル層
40:貫通転位
42,42a,42b,42c:エッチピット
60:ガードリング
62:p型拡散領域
70:キャップ層
84:ショットキー電極部
85:アノード電極
86:配線電極部
Claims (6)
- ダイオードの製造方法であって、
半導体基板上に第1導電型の半導体層を結晶成長させる結晶成長工程と、
前記結晶成長工程の後に、前記半導体層の表面部の一部にドーパントを導入し、第2導電型領域を形成するドーパント導入工程と、
前記ドーパント導入工程の後に、前記半導体層の表面にキャップ層を形成するキャップ層形成工程と、
前記キャップ層形成工程の後に、前記ドーパントを活性化させるアニール工程と、
前記アニール工程の後に、前記キャップ層を除去するキャップ層除去工程と、
前記キャップ層除去工程の後に、エッチング技術を利用して前記半導体層の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記半導体層の表面部を研磨する工程を経ないで、前記半導体層の表面部に形成されているエッチピットの底部を平滑化させる底部平滑化工程と、を備えている製造方法。 - 前記キャップ層は、前記アニール工程において、前記半導体層の表面から前記半導体層を構成する原子が昇華するのを抑制する請求項1に記載の製造方法。
- 前記底部平滑化工程は、水素を含む雰囲気下で熱処理を実施する請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記底部平滑化工程の後に、前記半導体層の表面にアノード電極を形成する工程をさらに備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記アノード電極が前記半導体層の表面にショットキー接触する請求項4に記載の製造方法。
- 前記半導体層の材料が炭化珪素である請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
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