(57)【要約】  ショットキーダイオードは、基板（１）の上に形成されたＧａＮ層（４ｂ）及び該ＧａＮ層の上に形成され且つＧａＮ層と比べてバンドギャップが大きいＡｌＧａＮ層（４ａ）を含む半導体層積層体と、該半導体層積層体の上に互いに間隔をおいて形成されたアノード電極（６）及びカソード電極（７）と、それらの間の領域に、ＡｌＧａＮ層と接するように形成されたブロック層（５）とを有している。アノード電極の一部は、ＡｌＧａＮ層の表面と接しないように、ブロック層の上に形成されている。アノード電極とブロック層との障壁高さは、アノード電極とＡｌＧａＮ層との障壁高さよりも大きい。
2012160757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成された第１の窒化物半導体層、及び該第１の窒化物半導体層の上に形成され且つ前記第１の窒化物半導体層と比べてバンドギャップが大きい第２の窒化物半導体層を含む半導体層積層体と、
前記半導体層積層体の上に互いに間隔をおいて形成されたアノード電極及びカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間の領域に、前記第２の窒化物半導体層と接するように形成されたブロック層とを備え、
前記アノード電極の一部は、前記第２の窒化物半導体層の表面と接しないように、前記ブロック層の上に形成されており、
前記アノード電極と前記ブロック層との障壁高さは、前記アノード電極と前記第２の窒化物半導体層との障壁高さよりも大きいショットキーダイオード。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体層積層体は、前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層とを複数層含み、
前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層とは交互に積層されているショットキーダイオード。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記半導体層積層体は、前記第２の窒化物半導体層の一部が除去されて前記第１の窒化物半導体層を露出する段差部を有し、
前記アノード電極は、前記段差部を覆うと共に前記ブロック層と接するように形成されているショットキーダイオード。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記ブロック層は、絶縁体からなるショットキーダイオード。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記ブロック層は、半導体からなるショットキーダイオード。
【請求項６】
基板と、
前記基板の上に形成された第１の窒化物半導体層、及び該第１の窒化物半導体層の上に形成され且つ前記第１の窒化物半導体層と比べてバンドギャップが大きい第２の窒化物半導体層を含む半導体層積層体と、
前記半導体層積層体の上に互いに間隔をおいて形成されたアノード電極及びカソード電極とを備え、
前記半導体層積層体は、前記第２の窒化物半導体層の一部が除去されて前記第１の窒化物半導体層を露出する第１の段差部及び第２の段差部を有し、
前記アノード電極及びカソード電極は、前記第１の段差部及び第２の段差部をそれぞれ覆うように形成され、
前記アノード電極における前記第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長は、前記カソード電極における前記第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長よりも短いショットキーダイオード。
【請求項７】
請求項６において、
前記半導体層積層体は、前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層とを複数層含み、
前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層とは交互に積層されているショットキーダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばパワーデバイスに適用可能なショットキーダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるIII族窒化物半導体は、ＧａＮ及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のバンドギャップがそれぞれ室温で３．４ｅＶ、及び６．２ｅＶと大きいワイドギャップ半導体である。このため、絶縁破壊電界が大きく、電子の飽和ドリフト速度がヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等の化合物半導体又はシリコン（Ｓｉ）半導体等と比べて大きいという特徴を有している。【０００３】
また、ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるへテロ構造において、結晶面が（０００１）面のヘテロ界面において自発分極及びピエゾ分極による電荷が生じ、アンドープであっても１×１０１３ｃｍ−２以上のシートキャリア濃度が得られる。これにより、ヘテロ界面での２次元電子ガス（２ＤＥＧ：2 Dimensional Electron Gas）を利用して、より電流密度が大きいダイオード又はヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ：Hetero-junction Field Effect Transistor）を実現することができる。このため、高出力化及び高耐圧化に有利な窒化物半導体を用いたパワーデバイスの研究及び開発が現在も活発に行われている。【０００４】
なお、例えば、一般式ＡｌＧａＮとは、３元混晶ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは、０≦ｘ≦１である。）を表す。これと同様に、多元混晶は各構成元素の元素記号の配列、例えばＡｌＩｎＮ又はＧａＩｎＮ等でもって略記する。例えば、窒化物半導体ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（但し、ｘ，ｙは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１である。）は、ＡｌＧａＩｎＮと略記する。【０００５】
パワーデバイスとして用いられるダイオードの１つに、ショットキーダイオードがある。ＧａＮ系のダイオードにおいては、ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるへテロ構造を用いたショットキーダイオードが開発されている。ＧａＮ系のショットキーダイオードは、アンドープＡｌＧａＮ層とアンドープＧａＮ層との界面に発生する２次元電子ガス層をチャネルとして用いるため、大電流で且つ低抵抗な動作が可能である。【０００６】
一般に、ショットキーダイオードは、ｐｎダイオードと比べてスイッチング特性が優れるという長所がある一方、逆方向のリーク電流が大きいという短所がある。また、通常、デバイスの表面には、表面保護膜としてパッシベーション膜が形成される。パッシベーション膜は、表面準位の形成を抑制し、電流コラプスと呼ばれる順方向電流の低下を低減するという効果を有する。さらに、信頼性の点においても、不純物のデバイスへの侵入を防ぐという機能を有するため、デバイスの表面にパッシベーション膜を形成することは不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０７６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本願発明者らは、ＧａＮ系のショットキーダイオードにパッシベーション膜を形成すると、該ショットキーダイオードにおける逆方向のリーク電流が大幅に増加するという現象を見出した。この現象は、パッシベーション膜とアンドープのアルミニウムガリウム（ｉ−ＡｌＧａＮ）との界面にリークパスが形成されることによると考えられる。【０００９】
このように、ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるヘテロ構造を有するショットキーダイオードにおいては、逆方向のリーク電流を低減することが課題であり、特にパッシベーション膜を形成した後のリーク電流の低減が大きな問題である。【００１０】
本発明は、前記の問題に鑑み、窒化物半導体からなるショットキーダイオードにおいて、立ち上がり電圧を上昇させることなく、逆方向のリーク電流を低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体からなるショットキーダイオードを、アノードとｉ−ＡｌＧａＮ層の表面との間にブロック層を介在させる構成とする。【００１２】
具体的に、本発明に係る第１のショットキーダイオードは、基板と、基板の上に形成された第１の窒化物半導体層、及び該第１の窒化物半導体層の上に形成され且つ第１の窒化物半導体層と比べてバンドギャップが大きい第２の窒化物半導体層を含む半導体層積層体と、半導体層積層体の上に互いに間隔をおいて形成されたアノード電極及びカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間の領域に、第２の窒化物半導体層と接するように形成されたブロック層とを備え、アノード電極の一部は、第２の窒化物半導体層の表面と接しないようにブロック層の上に形成されており、アノード電極とブロック層との障壁高さ（ポテンシャル障壁の高さ、以下同じ）は、アノード電極と第２の窒化物半導体層との障壁高さよりも大きい。【００１３】
本発明の第１のショットキーダイオードによると、アノード電極とカソード電極との間の領域に、第２の窒化物半導体層と接するように形成されたブロック層を備え、且つ、アノード電極の一部は、第２の窒化物半導体層の表面と接しないようにブロック層の上に形成される。さらに、アノード電極とブロック層との障壁高さは、アノード電極と第２の窒化物半導体層との障壁高さよりも大きい。この構成により、ブロック層が界面リーク電流のブロック層として働くため、パッシベーション膜を半導体層積層体及び各電極の上に形成した場合であっても、逆方向のリーク電流を抑制することができる。【００１４】
本発明の第１のショットキーダイオードにおいて、半導体層積層体は、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とを複数層含み、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とは交互に積層されていてもよい。【００１５】
このようにすると、それぞれが複数の第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とからマルチチャネル構造が形成されるため、順方向電流を増加することができる。従って、低抵抗で且つ逆方向のリーク電流が大幅に低減されたショットキーダイオードを実現することができる。【００１６】
本発明の第１のショットキーダイオードにおいて、半導体層積層体は、第２の窒化物半導体層の一部が除去されて第１の窒化物半導体層を露出する段差部を有し、アノード電極は、段差部を覆うと共にブロック層と接するように形成されていてもよい。【００１７】
このようにすると、アノード電極を第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とから生じる２次元電子ガスと直接に接触させることができるため、ダイオードの立ち上り電圧を低減することが可能となる。これにより、立ち上り電圧が低く且つ逆方向のリーク電流が大幅に低減されたショットキーダイオードを実現することができる。【００１８】
本発明の第１のショットキーダイオードにおいて、ブロック層は絶縁体からなっていてもよい。絶縁体には、窒化シリコン若しくは酸化シリコン等の無機材料、又はポリイミド若しくはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）等の有機材料を用いることができる。【００１９】
また、本発明の第１のショットキーダイオードにおいて、ブロック層は半導体からなっていてもよい。半導体には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることができる。【００２０】
本発明に係る第２のショットキーダイオードは、基板と、基板の上に形成された第１の窒化物半導体層、及び該第１の窒化物半導体層の上に形成され且つ第１の窒化物半導体層と比べてバンドギャップが大きい第２の窒化物半導体層を含む半導体層積層体と、半導体層積層体の上に互いに間隔をおいて形成されたアノード電極及びカソード電極とを備え、半導体層積層体は、第２の窒化物半導体層の一部が除去されて第１の窒化物半導体層を露出する第１の段差部及び第２の段差部を有し、アノード電極及びカソード電極は、第１の段差部及び第２の段差部をそれぞれ覆うように形成され、アノード電極における第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長は、カソード電極における第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長よりも短い。【００２１】
本発明の第２のショットキーダイオードによると、アノード電極及びカソード電極は、第１の段差部及び第２の段差部をそれぞれ覆うように形成され、且つ、アノード電極における第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長は、カソード電極における第２の窒化物半導体層の表面とのオーバラップ長よりも短い。このため、アノード電極の第２の窒化物半導体層の表面を介したリーク電流を低減することができる。従って、逆方向のリーク電流が大幅に低減され、且つ、立ち上り電圧が低いショットキーダイオードを実現することができる。【００２２】
本発明の第２のショットキーダイオードにおいて、半導体層積層体は、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とを複数層含み、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とは交互に積層されていてもよい。【００２３】
このようにすると、それぞれが複数の第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とからマルチチャネル構造が形成されるため、順方向電流を増加することができる。従って、低抵抗で且つ逆方向のリーク電流が大幅に低減されたショットキーダイオードを実現できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るショットキーダイオードによると、立ち上がり電圧を上昇させることなく、逆方向のリーク電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係るショットキーダイオードにおける逆方向のリーク電流と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施形態の第４変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態の第５変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【図９】図９は本発明の第２の実施形態に係るショットキーダイオードにおける逆方向のリーク電流のアノード電極とＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長依存性を示すグラフである。
【図１０】図１０は本発明の第２の実施形態の一変形例に係るショットキーダイオードを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
図１に示すように、第１の実施形態に係る、窒化物半導体デバイスであるショットキーダイオードは、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる基板１の上に順次形成された、厚さが２００ｎｍのアンドープのＡｌＮからなるバッファ層２と、厚さが２μｍのアンドープのＧａＮ層３と、マルチチャネル構造を持つチャネル層４とから構成される半導体層積層体を有している。なお、基板１には、シリコンに代えて、サファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）、炭化シリコン（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等を用いることができる。
【００２８】
本明細書においては、アンドープの窒化物半導体とは、該窒化物半導体に導電型を決定する不純物が意図的に導入されていない半導体をいう。
【００２９】
チャネル層４は、厚さが２５ｎｍのアンドープのＡｌＧａＮ層４ａと、厚さが２２０ｎｍ程度のアンドープのＧａＮ層４ｂとを交互に積層して形成されている。ＡｌＧａＮ層４ａにおけるＡｌ組成は、０．２５である。また、ＧａＮ層４ｂの層厚は、５００ｎｍ程度としてもよい。
【００３０】
第１の実施形態の特徴として、半導体層積層体、すなわちチャネル層４の表面上には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）若しくは酸化チタン（ＴｉＯ２）等の半導体、又は窒化シリコン（ＳｉＮ）若しくは酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の絶縁体からなり、厚さが２００ｎｍのブロック層５が形成されている。
【００３１】
半導体層積層体における一方の端部にはアノード電極６が形成されている。また、他方の端部には、カソード電極７が半導体層積層体のＧａＮ層３に達するリセス領域（段差部）８の一側面を覆うように形成されている。
【００３２】
アノード電極６は、半導体層積層体の上のブロック層５をエッチングして、最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面と接するように形成されている。ここで、アノード電極６は、例えば、厚さが２００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）又はパラジウム（Ｐｄ）からなり、電子に対してショットキー接触する金属を用いている。
【００３３】
さらに、アノード電極６は、カソード電極７と対向する側の端部が、ブロック層５の端部の上に重なるように形成されている。
【００３４】
一方、カソード電極７は、例えば、厚さが２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と厚さが２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）との積層構造（Ｔｉ／Ａｌ）からなり、２次元電子ガス層に対してオーミック接触するように形成されている。これにより、コンタクト抵抗を低減することができる。なお、リセス領域８は必ずしも設けなくても構わない。
【００３５】
なお、アノード電極６とカソード電極７との互いの対向面同士の間隔は、例えば１０μｍ〜１５μｍである。
【００３６】
ここで、半導体層積層体におけるアノード電極６とカソード電極７との間に、ブロック層５を設ける際の重要な点は、該ブロック層５とアノード電極６と間の障壁高さを、アノード電極６とＡｌＧａＮ／ＧａＮとの障壁高さよりも大きくすることにある。
【００３７】
なお、ブロック層５は、上述した半導体又は絶縁体に限られず、ｎ型ＡｌＧａＮ、アンドープのＡｌＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ、酸化ニッケル（ＮｉＯ）若しくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の半導体材料、又はポリイミド若しくはＰＢＯ等の有機絶縁材料を用いてもよい。これにより、パッシベーション膜と半導体層積層体の最表面のＡｌＧａＮ層４ａとの界面に発生するリークパスをブロック層５によって遮断することができるため、逆方向のリーク電流を低減することができる。
【００３８】
図２に第１の実施形態に係るショットキーダイオードにおける逆方向のリーク電流の測定結果を示す。ここで、図２の横軸は印加電圧（逆方向電圧、単位はＶ）を表し、縦軸は単位長さ当たりの電流量（単位はＡ／ｍｍ）を表す。また、図２において、グラフＡは、本発明に係るショットキーダイオードのリーク電流量を表し、グラフＢは、比較例であって、ブロック層を設けないショットキーダイオードのリーク電流量を表す。なお、本発明のショットキーダイオードと比較例のショットキーダイオードとの、いずれにも窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなるパッシベーション膜が形成された状態で測定している。
【００３９】
図２に示すように、本発明に係るショットキーダイオードのリーク電流は、比較例に係るショットキーダイオードのリーク電流よりも小さく、印加電圧が大きくなるにつれてその差が顕著となる。印加電圧が１００Ｖ以上では、本発明に係るショットキーダイオードのリーク電流は、比較例に係るショットキーダイオードのリーク電流の約１００分の１となっている。この結果より、本発明に係るショットキーダイオードは、逆方向のリーク電流を低減できることが分かる。
【００４０】
（第１の実施形態の第１変形例）
図３に第１の実施形態の第１変形例を示す。
【００４１】
図１に示す第１の実施形態においては、チャネル層４として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるヘテロ構造を複数積層したマルチチャネル構造の場合を説明した。
【００４２】
図３に示す第１変形例においては、アンドープのＡｌＧａＮ層４ａを単層とし、アンドープのＧａＮ層３との界面の近傍に２次元電子ガス層（図示せず）を形成し、それをチャネル層４として用いたショットキーダイオードである。
【００４３】
第１変形例に係るショットキーダイオードにおいても、図１に示すショットキーダイオードと同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（第１の実施形態の第２変形例）
図４に第１の実施形態の第２変形例を示す。
【００４５】
図４に示すように、第２変形例においては、アノード電極６を、カソード電極７と同様にブロック層５及びチャネル層４を貫通し、アンドープのＧａＮ層３にまで達するように形成されたリセス領域８の一側面を覆うように形成されている。
【００４６】
第２変形例に係るショットキーダイオードは、図１に示すショットキーダイオードと同様の効果を有するだけでなく、さらに、アノード電極６がチャネル層４と直接に接触するため、順方向の立ち上り電圧を低減することができる。
【００４７】
その上、アノード電極６と、最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面との接触を排除できるため、逆方向のリーク電流のさらなる低減が可能となる。
【００４８】
（第１の実施形態の第３変形例）
図５に第１の実施形態の第３変形例を示す。
【００４９】
図５に示すように、第３変形例においては、図３に示す第１変形例に係る単層のＡｌＧａＮ層４ａを有するショットキーダイオードにおいて、アノード電極６をリセス領域８の一側面を覆う構成としている。
【００５０】
第３変形例に係るショットキーダイオードは、図３に示すショットキーダイオードと同様の効果を有するだけでなく、さらに、アノード電極６がチャネル層４と直接に接触するため、順方向の立ち上り電圧を低減することができる。
【００５１】
その上、アノード電極６と、ＡｌＧａＮ層４ａの表面との接触を排除できるため、逆方向のリーク電流のさらなる低減が可能となる。
【００５２】
（第１の実施形態の第４変形例）
図６に第１の実施形態の第４変形例を示す。
【００５３】
図６に示すように、第４変形例においては、ブロック層５が最上層のＡｌＧａＮ層４ａの一部を覆う構成としている。この場合にも、アノード電極６と最上層のＡｌＧａＮ層４ａとの接触がブロック層５によって阻止されている必要がある。
【００５４】
第４変形例に係るショットキーダイオードにおいても、図１に示すショットキーダイオードと同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、リセス領域８は、アノード電極６及びカソード電極７のいずれにおいても、必ずしも設ける必要はない。
【００５６】
（第１の実施形態の第５変形例）
図７に第１の実施形態の第５変形例を示す。
【００５７】
図７に示すように、第５変形例においては、図５に示す第３変形例において、ブロック層５がＡｌＧａＮ層４ａの一部を覆う構成としている。この場合にも、アノード電極６とＡｌＧａＮ層４ａとの接触がブロック層５によって阻止されている必要がある。
【００５８】
第５変形例に係るショットキーダイオードにおいても、図５に示すショットキーダイオードと同様の効果を得ることができる。
【００５９】
第４変形例及び第５変形例においては、逆バイアス時にはブロック層５によってパッシベーション膜と最上層のＡｌＧａＮ層４ａとの界面リークを遮断することができるため、順方向特性を悪化させることなく、逆方向のリーク電流を低減することができる。従って、低損失で且つ逆方向のリーク電流が少ない優れた窒化物半導体からなるショットキーダイオードを実現することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図８を参照しながら説明する。
【００６１】
図８に示すように、第２の実施形態に係る、窒化物半導体デバイスであるショットキーダイオードは、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる基板１の上に順次形成された、厚さが２００ｎｍのアンドープのＡｌＮからなるバッファ層２と、厚さが２μｍのアンドープのＧａＮ層３と、マルチチャネル構造を持つチャネル層４とから構成される半導体層積層体を有している。なお、基板１には、シリコンに代えて、サファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）、炭化シリコン（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等を用いることができる。
【００６２】
チャネル層４は、厚さが２５ｎｍのアンドープのＡｌＧａＮ層４ａと、厚さが２２０ｎｍ程度のアンドープのＧａＮ層４ｂとを交互に複数層を積層して形成されている。ＡｌＧａＮ層４ａにおけるＡｌ組成は、０．２５である。
【００６３】
半導体層積層体における両端部には、アノード電極６及びカソード電極７が、それぞれ半導体層積層体のＧａＮ層３に達するリセス領域（段差部）８の一側面を覆うように形成されている。
【００６４】
アノード電極６は、例えば、厚さが２００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）又はパラジウム（Ｐｄ）からなり、電子に対してショットキー接触する金属を用いている。これにより、２次元電子ガスとアノード電極６とが直接に接触できるため、順方向の立ち上り電圧を低くすることができる。
【００６５】
一方、カソード電極７は、例えば、厚さが２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と厚さが２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）との積層構造（Ｔｉ／Ａｌ）からなり、２次元電子ガス層に対してオーミック接触するように形成されている。これにより、コンタクト抵抗を低減することができる。ここで、アノード電極６とカソード電極７との互いの対向面同士の間隔は、例えば１０μｍ〜１５μｍである。なお、カソード電極７においては、リセス領域８は必ずしも設けなくてもよい。
【００６６】
第２の実施形態に係るショットキーダイオードにおける重要な点は、アノード電極６と最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面との接触面積が、カソード電極７と最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面との接触面積よりも小さいことにある。
【００６７】
言い換えれば、アノード電極６と最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面とのオーバラップ長が、カソード電極７と最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面とのオーバラップ長よりも小さいことが重要である。このようにすると、アノード電極６の最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面を介したリーク電流を低減できるため、逆方向のリーク電流を低減することができる。
【００６８】
図９に第２の実施形態に係るショットキーダイオードにおけるアノード電極６と最上層のＡｌＧａＮ層４ａの表面とのオーバラップ長との関係を示す。
【００６９】
図９において、横軸は最上層のＡｌＧａＮ層の端部を原点として最上層のＡｌＧａＮ層の表面に沿う方向を正としたときのアノード電極のオーバラップ長（単位はμｍ）を表す。また、縦軸は単位長さ当たりの逆方向のリーク電流量（単位はＡ／ｍｍ）を表す。なお、ショットキーダイオードに印加される電圧（逆方向電圧）は、２００Ｖとしている。図９に示すように、アノード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長が小さい程、逆方向リーク電流量が小さくなることが分かる。これは、アノード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長が小さくなることにより、アノード電極の最上層のＡｌＧａＮ層の表面を介したリーク電流が低減されると考えられる。
【００７０】
図９から分かるように、アノード電極のＡｌＧａＮ層とのオーバラップ量は、リーク電流の低減にとって、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、アノード電極において最適なオーバラップ量は２００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下である。但し、マスクの合わせずれ等のプロセス上の理由により、オーバラップ長を０とすることは実現が困難であるため、アノード電極のＡｌＧａＮ層とのオーバラップ量は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。すなわち、アノード電極において最適なオーバラップ量は、２０ｎｍ以上且つ２００ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下である。
【００７１】
これに対し、カソード電極の最上層のＡｌＧａＮ層とのオーバラップ量は、０．５μｍ以上且つ１μｍ以下である。すなわち、アノード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長が、カソード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長よりも小さい場合に、リーク電流の低減が可能となる。
【００７２】
なお、アノード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長が、カソード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面とのオーバラップ長よりも小さい場合に限らず、アノード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面との接触面積が、カソード電極と最上層のＡｌＧａＮ層の表面との接触面積よりも小さい場合にも、リーク電流の低減が可能である。
【００７３】
（第２の実施形態の一変形例）
図１０に第２の実施形態の一変形例を示す。
【００７４】
図８に示す第２の実施形態においては、チャネル層４として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるヘテロ構造を複数積層したマルチチャネル構造の場合を説明した。
【００７５】
図１０に示す一変形例においては、アンドープのＡｌＧａＮ層４ａを単層とし、アンドープのＧａＮ層３との界面の近傍に２次元電子ガス層（図示せず）を形成し、それをチャネル層４として用いたショットキーダイオードである。
【００７６】
本変形例に係るショットキーダイオードにおいても、図８に示すショットキーダイオードと同様の効果を得ることができる。
【００７７】
ところで、アノード電極６を構成するショットキーメタルには、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）及び金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００７８】
第２の実施形態及びその変形例によると、アノード電極のＡｌＧａＮ層の表面を介したリーク電流を低減でき、その結果、順方向特性を悪化させることなく逆方向のリーク電流を低減することができる。従って、低損失で且つ逆方向のリーク電流が少ない優れた窒化物半導体からなるショットキーダイオードを実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るショットキーダイオードは、立ち上がり電圧を上昇させることなく、逆方向のリーク電流の低減を実現することができ、テレビ等の民生機器の電源回路等で用いられるパワーデバイス等として有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１    基板
２    バッファ層
３    ＧａＮ層
４    チャネル層
４ａ  ＡｌＧａＮ層
４ｂ  ＧａＮ層
５    ブロック層
６    アノード電極
７    カソード電極
８    リセス領域（段差部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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