【手続補正書】
【提出日】平成15年7月11日(2003.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の表面ドーピングレベルを有する炭化ケイ素電圧ブロッキング層と、
前記炭化ケイ素電圧ブロッキング層上のショットキーコンタクトと、
前記炭化ケイ素電圧ブロッキング層上にあって前記ショットキーコンタクトに隣接する炭化ケイ素エピタキシャル終端領域と、を備え、
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域は、前記ブロッキング層の前記表面ドーピングに対して所定の関係を有する前記炭化ケイ素エピタキシャル領域内の所定の電荷を与える厚みおよびドーピングレベルを有していることを特徴とする炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項２】
前記ブロッキング層の前記表面ドーピングに対する前記所定の関係が、前記ブロッキング層の前記表面ドーピングに対するブロッキング電圧対接合終端エクステンション電荷曲線における最大点の電荷値の５０％を上回る接合終端エクステンション電荷を与えることを特徴とする請求項１に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項３】
前記接合終端エクステンション電荷が、前記最大点の前記電荷値以下であることを特徴とする請求項２に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項４】
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域の厚みとドーピング濃度との積が、
【数１】
2004515080.tif 000001
（ここでεrはＳｉＣの比誘電率であり、ε0は空気の誘電率であり、ＥcはＳｉＣの臨界電界であり、ｑは電子電荷である）の約５０％を上回ることを特徴とする請求項１に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項５】
前記厚みとドーピング濃度との積は、
【数２】
2004515080.tif 000002
の約１００％を越えないことを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項６】
前記厚みとドーピング濃度との積は、
【数３】
2004515080.tif 000003
の約７５％以上であることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項７】
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域が、前記ショットキーコンタクトから、前記ブロッキング層の厚みの約１．５倍から約５倍の距離だけ延在していることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項８】
非オーミックコンタクトが、前記炭化ケイ素エピタキシャル領域と前記ショットキーコンタクトとの間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項９】
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域が第１導電型を有し、前記電圧ブロッキング層が前記第１導電型とは逆の第２導電型を有し、前記炭化ケイ素ショットキー整流器がさらに、前記電圧ブロッキング層内に、キャリア濃度が前記電圧ブロッキング層のキャリア濃度よりも高く、前記ショットキーコンタクトの反対側で前記炭化ケイ素エピタキシャル領域の外縁に隣接する、第１導電型炭化ケイ素の領域を備えていることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項１０】
前記ブロッキング層の導電型と同じ第１導電型であって、前記ブロッキング層と炭化ケイ素基板との間に配置され、キャリア濃度が前記ブロッキング層よりも高い第１の炭化ケイ素層と、
前記第１の炭化ケイ素層と反対側の前記基板上の前記第１導電型の第２の炭化ケイ素層であって、前記基板のキャリア濃度に匹敵するキャリア濃度を有する第２の炭化ケイ素層と、
前記第２の炭化ケイ素層上のオーミックコンタクトと、をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項１１】
前記第２の層が、第１導電型炭化ケイ素の注入層であることを特徴とする請求項１０に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項１２】
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域が、前記第１導電型とは逆の第２導電型であることを特徴とする請求項１０に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項１３】
前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型であることを特徴とする請求項１２に記載の炭化ケイ素ショットキー整流器。
【請求項１４】
ｎ型炭化ケイ素基板と、前記炭化ケイ素基板上のｎ型炭化ケイ素ブロッキング層と、前記炭化ケイ素ブロッキング層上のショットキーコンタクトと、を備えているショットキー整流器であって、
前記ショットキー整流器は、
前記炭化ケイ素ブロッキング層上のｐ型炭化ケイ素のエピタキシャル領域であって、前記炭化ケイ素ブロッキング層上に配置され前記ショットキーコンタクトに隣接して位置する表面を有し、当該ｐ型エピタキシャル領域と前記ショットキーコンタクトとの間に非オーミックコンタクトを形成するｐ型炭化ケイ素のエピタキシャル領域と、
前記ブロッキング層と反対側の前記基板上のオーミックコンタクトと、をさらに備えていることを特徴とするショットキー整流器。
【請求項１５】
前記ブロッキング層上の複数のｐ型炭化ケイ素アイランドをさらに備え、前記ショットキーコンタクトが、前記複数のｐ型アイランドにオーバーラップしていることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項１６】
前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル領域が、前記ショットキーコンタクトから、前記ブロッキング層の厚みの約１．５から約５倍の距離だけ延在していることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項１７】
前記電圧ブロッキング層内に、キャリア濃度が前記電圧ブロッキング層のキャリア濃度よりも高く、前記ショットキーコンタクトの反対側で前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル領域の外縁に隣接する、ｎ型炭化ケイ素の領域をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項１８】
前記ブロッキング層と炭化ケイ素基板との間に配置された第１のｎ型炭化ケイ素層をさらに備え、当該第１の炭化ケイ素層は、前記ブロッキング層のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有していることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項１９】
前記第１の炭化ケイ素層と反対側の前記基板上の第２のｎ型炭化ケイ素層であってキャリア濃度が前記基板のキャリア濃度よりも高い第２の炭化ケイ素層と、当該第２の炭化ケイ素層上のオーミックコンタクトと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項２０】
前記第２の層が、第１導電型炭化ケイ素の注入層であることを特徴とする請求項１９に記載のショットキー整流器。
【請求項２１】
前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル領域は、前記ショットキーコンタクトから、前記ブロッキング層の厚みの約１．５から約５倍の距離だけ延在していることを特徴とする請求項１４に記載のショットキー整流器。
【請求項２２】
前記ブロッキング層上の複数のｐ型炭化ケイ素アイランドをさらに備え、前記ショットキーコンタクトが、前記複数のｐ型アイランドにオーバーラップしていることを特徴とする請求項２１に記載のショットキー整流器。
【請求項２３】
前記電圧ブロッキング層内に、キャリア濃度が前記電圧ブロッキング層のキャリア濃度よりも高く、前記ショットキーコンタクトの反対側で前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル領域の外縁に隣接する、ｎ型炭化ケイ素の領域をさらに備えていることを特徴とする請求項２１に記載のショットキー整流器。
【請求項２４】
前記ブロッキング層と炭化ケイ素基板との間に配置された第１のｎ型炭化ケイ素層をさらに備え、当該第１の炭化ケイ素層はキャリア濃度が前記ブロッキング層よりも高いことを特徴とする請求項２１に記載のショットキー整流器。
【請求項２５】
炭化ケイ素ショットキー整流器の終端領域を作製する方法であって、
前記ショットキー整流器の炭化ケイ素ブロッキング層の表面ドーピングに基づいて、前記ショットキー整流器のショットキーコンタクトに隣接するｐ型炭化ケイ素領域内の電荷を与えるように選択された厚みおよびドーピングレベルを有するｐ型炭化ケイ素のエピタキシャル層を形成すること、および、
前記ｐ型炭化ケイ素のエピタキシャル層をパターニングして、前記ショットキー整流器のショットキーコンタクトに隣接する前記ｐ型炭化ケイ素の領域を与えること、を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
ｐ型炭化ケイ素のエピタキシャル層をパターニングする前記ステップが、
前記炭化ケイ素のｐ型エピタキシャル層上に酸化物層を形成するステップと、
前記酸化物層をパターニングして、前記ショットキーコンタクトに対応する前記ｐ型エピタキシャル層部分を露出させるステップと、
前記ｐ型エピタキシャル層の露出部分を、前記ｐ型エピタキシャル層の露出部分を全て消費するのに充分な温度および時間で熱酸化するステップと、
前記ｐ型エピタキシャル層の熱酸化部分をエッチングして、前記ショットキーコンタクトが形成される前記ブロッキング層部分を露出させるステップと、を備えていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ｐ型エピタキシャル層を熱酸化する前記ステップを乾燥周囲環境中で行なうことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ｐ型エピタキシャル層を熱酸化する前記ステップは、前記ｐ型エピタキシャル層を約１３００℃を下回る温度で酸化するステップを備えていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記ｐ型エピタキシャル層の前記熱酸化部分をエッチングする前記ステップの前に、
前記ブロッキング層と反対側の炭化ケイ素基板の表面上に、オーミック金属を形成するステップと、
前記オーミック金属をアニーリングして、前記炭化ケイ素基板に対するオーミックコンタクトを形成するステップと、が実行されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
オーミック金属を堆積する前記ステップの前に、前記基板にｎ型ドーパントを注入して、キャリア濃度が前記基板のキャリア濃度よりも高いｎ型炭化ケイ素の領域を形成するステップを実行し、
オーミック金属を形成する前記ステップが、前記基板の注入領域上にオーミック金属を堆積するステップを備えていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ｎ型ドーパントを注入する前記ステップを、前記ｐ型エピタキシャル層の前記露出部分を熱酸化する前記ステップの前に実行し、前記ｐ型エピタキシャル層の前記露出部分を熱酸化する前記ステップは、前記ｎ型ドーパントの活性化をも行なうものであることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ｐ型エピタキシャル層の前記熱酸化部分をエッチングする前記ステップの後に、前記ブロッキング層の前記露出部分上にショットキー金属を堆積するステップを実行することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記酸化物層をパターニングして、前記ショットキーコンタクトに対応する前記ｐ型エピタキシャル層部分を露出させる前記ステップは、
前記酸化物層をパターニングして、前記ショットキーコンタクトに対応する前記ｐ型エピタキシャル層部分を露出させて、前記ｐ型エピタキシャル層の露出部分からなる複数の領域を与えるステップと、
前記複数の領域を含むｐ型エピタキシャル層の前記露出部分を、前記ｐ型エピタキシャル層の露出部分を全て消費するのに充分な温度および時間で熱酸化するステップと、
前記ｐ型エピタキシャル層の熱酸化部分をエッチングして、前記ショットキーコンタクトが形成される前記ブロッキング層部分を露出させることで、ｐ型炭化ケイ素のアイランドによって間隔が設けられた前記ブロッキング層の複数の露出部分を与えるステップと、をさらに備えていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記酸化物層をパターニングして、前記ショットキーコンタクトに対応する前記ｐ型エピタキシャル層部分を露出させる前記ステップの前に、
前記酸化物層と前記ｐ型エピタキシャル層とをパターニングして、前記ショットキー整流器の外縁の前記ブロッキング層部分を露出させるステップと、
前記ｎ型ブロッキング層の露出部分にｎ型ドーパントを注入して、前記ｐ型エピタキシャル層の外縁に隣接する注入されたｎ型ドーパントの領域を与えるステップと、を実行することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記炭化ケイ素エピタキシャル領域の厚みおよびドーピングレベルは、前記ショットキー整流器のショットキーコンタクトに隣接するｐ型炭化ケイ素の領域内の電荷が、
【数４】
2004515080.tif 000004
（εrはＳｉＣの比誘電率であり、ε0は空気の誘電率であり、ＥcはＳｉＣの臨界電界であり、ｑは電子電荷である）の約５０％から約１００％となるように選択されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記厚みおよびドーピングレベルは、
【数５】
2004515080.tif 000005
の約７５％の電荷を与えることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
炭化ケイ素ショットキー整流器の製造方法であって、
ｎ型炭化ケイ素基板上に、当該炭化ケイ素基板のキャリア濃度を下回るキャリア濃度の第１のｎ型炭化ケイ素エピタキシャル層を形成するステップと、
前記第１のｎ型エピタキシャル層上にｐ型炭化ケイ素エピタキシャル層を形成するステップと、
前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル層上に、パターニングされた保護酸化物を形成して、前記ショットキー整流器のショットキーコンタクトに対応する前記ｐ型炭化ケイ素部分を露出させるステップと、
前記ｐ型炭化ケイ素の前記露出部分を熱酸化して、前記ｐ型炭化ケイ素を、前記第１のｎ型エピタキシャル層まで酸化するステップと、
前記第１のｎ型エピタキシャル層と反対側の前記基板上にオーミックコンタクト金属を堆積してアニーリングし、前記基板に対するオーミックコンタクトを形成するステップと、
酸化したｐ型炭化ケイ素を除去して、前記ショットキーコンタクトに対応する前記第１のｎ型エピタキシャル層部分を露出させるステップと、
前記第１のｎ型エピタキシャル層の露出部分上にショットキー金属を形成して、前記第１のｎ型エピタキシャル層に対するショットキーコンタクトを与えるステップと、を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記ｐ型炭化ケイ素エピタキシャル層は、前記ショットキー整流器のショットキーコンタクトに隣接するｐ型炭化ケイ素領域内の電荷を、前記第１のｎ型エピタキシャル層の表面ドーピングに基づいて与えるように選択された厚みおよびドーピングレベルを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記炭化ケイ素基板と前記第１のｎ型エピタキシャル層との間に配置され、前記炭化ケイ素基板のキャリア濃度に匹敵するキャリア濃度を有する第２のｎ型炭化ケイ素層を形成するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記ｐ型エピタキシャル層をパターニングして、前記ショットキー整流器の外縁に隣接する前記第１のｎ型エピタキシャル層部分を露出させるステップと、
前記第１のｎ型エピタキシャル層の露出部分にｎ型ドーパントを注入するステップと、
注入ドーパントを熱アニールしてｎ型ドーパントを活性化するステップと、をさらに備え、
保護酸化物を堆積する前記ステップは、前記ｐ型エピタキシャル層と前記第１のｎ型エピタキシャル層の注入領域との上に保護酸化物を堆積することを含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
注入ドーパントの熱アニールを、約１３００℃を下回る温度で実行することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１のｎ型エピタキシャル層と反対側の前記炭化ケイ素基板にｎ型ドーパントを注入して、キャリア濃度が前記炭化ケイ素基板のキャリア濃度に匹敵するｎ型炭化ケイ素の領域を与えるステップをさらに備えていることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
ｎ型ドーパントを注入する前記ステップの後に、前記炭化ケイ素基板の注入領域上に酸化物を堆積するステップを実行し、
熱酸化する前記ステップの後に、前記炭化ケイ素基板の注入領域から前記熱酸化物を除去するステップを実行することを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ＳｉＣショットキーダイオードの従来の他の終端が、「Planar Terminations in 4H-SiC Schottky Diodes With Low Leakage And High Yields」（Singhら、ISPSD’97、ページ157〜160）に記載されている。ＳｉＣショットキー障壁ダイオードのためのｐ型エピタキシガードリング終端が、「The Guard-Ring Termination for High-Voltage SiC Schottky Barrier Diodes」（Uenoら、IEEE Electron Device Letters、第16巻、第7号、1995年7月、ページ331〜332）に記載されている。また他の終端技術が、公開されたＰＣＴ出願ＷＯ９７／０８７５４、発明の名称「SiC Semiconductor Device Comprising A PN Junction With A Voltage Absorbing Edge」に記載されている。米国特許第５，７８９，３１１号明細書には、Ａｌ−Ｔｉ合金を用いるかまたはＡｌ膜とＴｉ膜とを交互に重ねることによる、ｎ型ＳｉＣベース部材上に形成されたショットキー電極が記載され、結果として生じる構造に６００℃から１２００℃の熱処理が施されている。ｐ型ＳｉＣ層をショットキー接合の周囲に形成して、ｎ型ＳｉＣベース部材を有するｐ−ｎ接合を形成することができる。米国特許第５，９１４，５００号明細書には、ショットキー接合を有するダイオード構造が記載されている。ここでは、金属コンタクトと第１導電型の炭化ケイ素半導体層とが接合を形成し、接合の縁は、徐々に増加する全電荷または有効シート電荷密度を有する、金属コンタクトに近接する遷移帯と、遷移帯の外側の接合終端エクステンション（ＪＴＥ）とに分割された接合終端を示している。ＪＴＥは、電荷プロファイルが、ＪＴＥの中心部分から終端の最外縁に向かう径方向に沿って、初期値から終端の最外縁におけるゼロまたは殆どゼロの全電荷まで段階的にまたは一様に減少する全電荷または有効シート電荷密度を有する。米国特許第５，７１２，５０２号明細書には、ｎまたはｐ型にドープされた半導体領域であって、印加されたブロッキング電圧に依存する垂直方向のエクステンションを有する半導体コンポーネントの活性領域の空乏域を収容する、半導体領域が記載されている。ＥＰ出願第ＥＰ１１１１６８８Ａ１明細書には、炭化ケイ素基板上のショットキーダイオードが記載されている。