(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に第１のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第１のエピタキシャル層表面の中央部に前記第１のエピタキシャル層と同じ導電型を有する不純物を蒸着または塗布する工程と、前記不純物を拡散し、前記第１のエピタキシャル層内に前記エピタキシャル層よりも大きな不純物濃度を有する高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含む前記第１のエピタキシャル層上に第２のエピタキシャル層を形成する工程を含むことを特徴とするショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記不純物の拡散は、前記第１のエピタキシャル層表面から前記第１のエピタキシャル層と前記半導体基板との界面を超える深さまで行う請求項１記載のショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項３】
Ｎ++型のシリコン基板上にＮ型の第１のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第１のエピタキシャル層表面の中央部にＮ型不純物を蒸着または塗布する工程と、前記Ｎ型不純物を拡散し、前記第１のエピタキシャル層内にＮ+型の高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含む前記第１のエピタキシャル層上にＮ型の第２のエピタキシャル層を形成する工程を含む請求項１記載のショットキバリアダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆方向電流ＩＲを増大させることなく、順方向電圧ＶＦを低くすることができるショットキバリアダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は一般的なショットキバリアダイオードのチップ断面図である。Ｎ++型のシリコン基板１上にＮ型のエピタキシャル層２が形成され、このエピタキシャル層２表面には環状にＰ型のガードリング層４が設けられている。エピタキシャル層２上には環状の酸化膜５が形成され、ガードリング層４の内側にできた開口部（図示せず）にショットキメタルであるチタン６がエピタキシャル層２と接合するように形成されている。なお、７はニッケル、８はアルミニウムからなる電極である。
【０００３】
ショットキバリアダイオードは金属と半導体とを面接触させて整流作用をもたせたダイオードであり、ＰＮ接合のダイオードと比べると、スイッチング速度が速い、順方向電圧ＶＦが低いなどの利点がある反面、逆方向電流ＩＲが一般的に大きい、耐圧が低いなどの欠点がある。
【０００４】
近年、消費電力の削減のため、順方向電圧ＶＦをさらに低くしたショットキバリアダイオードが要望されている。
【０００５】
ショットキバリアダイオードの順方向電圧ＶＦを低くするには、例えばショットキメタル−半導体界面のバリアハイトΦＢが低くなるようなメタル材料を選択するといった手段や、エピタキシャル層を薄型化したり、エピタキシャル層の不純物濃度を大きくするなどしてエピタキシャル層の抵抗値を下げるといった手段により行うことができる。
【０００６】
ところが、上記のような手段では順方向電圧ＶＦを低くできる反面、逆方向電流ＩＲが大きくなってしまうという不都合が起こる。このため、逆方向電流ＩＲが大きくなることなく順方向電圧ＶＦを低くすることができる理想的なショットキバリアダイオードの開発が強く望まれている。
【０００７】
これを実現するショトキバリアダイオードが、例えば特開平８−６４８４５号公報に開示されている。すなわち図５に示すように、Ｎ++型のシリコン基板１上に形成されたＮ型のエピタキシャル層２内に、このエピタキシャル層２よりも大きな不純物濃度を有するＮ+型の高濃度領域３が埋め込まれている。比抵抗の低い高濃度領域３を設けることにより、ショットキ接合部の直下のみシリーズ抵抗を下げることができ、順方向電圧ＶＦを低くすることができる。ただし、高濃度領域３はエピタキシャル層２の表面にまで達していないため、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は、初期のままで維持できるため、逆方向電流ＩＲが大きくなることがない。なお、高濃度領域３はエピタキシャル層２の表面から不純物をイオン注入することにより形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エピタキシャル層の表面からイオン注入によりエピタキシャル層の内部に高濃度領域を形成するには非常に大きな出力が必要となる。このため、高濃度領域を形成する際にエピタキシャル層の表面に結晶欠陥が生じ、ショットキ接合面に単結晶でない部分ができる。この部分のショットキ接合がくずれ、そこからリーク電流が発生し、結果的にショットキ接合面の逆方向電流ＩＲが大きくなってしまう。
【０００９】
また、「電子材料  １９８５年８月Ｐ１２１〜１２８  高耐圧ショットキバリアダイオード」に記載があるように、エピタキシャル層表面にできた結晶欠陥が原因となり、エピタキシャル層中およびエピタキシャル層と酸化膜界面に再結合センターが発生し、逆方向電流ＩＲが理論値より高い値を示すことがある。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためのものであり、逆方向電流ＩＲを増大させることなく順方向電圧ＶＦを低くすることができるショットキバリアダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、半導体基板の表面に第１のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第１のエピタキシャル層内に前記半導体基板と同じ導電型を有し、かつ前記エピタキシャル層よりも大きな不純物濃度を有する高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域を含むエピタキシャル層の表面に第２のエピタキシャル層を形成する工程を含むショットキバリアダイオードの製造方法である。高濃度領域は、第１のエピタキシャル層表面の中央部に前記半導体基板と同じ導電型を有する不純物を蒸着または塗布した後、第１のエピタキシャル層表面から第１のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深さまで拡散すればよい。
【００１２】
ショットキ接合面の直下のエピタキシャル層に比抵抗が小さい高濃度領域を設けることにより、シリーズ抵抗が下がり、この結果、順方向電圧ＶＦを低くすることができる。
【００１３】
また、高濃度領域は第２のエピタキシャル層で覆われ、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は、初期のままで維持できるため、逆方向電流ＩＲが大きくなることがない。
【００１４】
高濃度領域は拡散により形成するため、エピタキシャル層表面に結晶欠陥が生じることがなく良好なショットキ接合を保つことができ、逆方向電流ＩＲが増大することがない。
【００１５】
高濃度領域の形成は、第１のエピタキシャル層の表面に不純物を蒸着または塗布し、第１のエピタキシャル層表面から第１のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深さまで拡散する。この方法によれば、不純物の濃度を大きくすることにより、第１のエピタキシャル層表面から第１のエピタキシャル層と半導体基板との界面を超える深い部分でも高濃度領域を容易に形成することができると同時に、半導体基板を越える深さでも不純物濃度を高濃度に保つことができる。
【００１６】
また、高濃度領域を形成した後、この上に第２のエピタキシャル層を形成して高濃度領域を埋め込むため、高濃度領域と第２のエピタキシャル層表面との距離を容易に制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるショットキバリアダイオードのチップ断面図である。Ｎ++型のシリコン基板１上にはＮ型の第１のエピタキシャル層２ａが形成され、第１のエピタキシャル層２ａ内にはＮ+型の高濃度領域３が設けられている。高濃度領域３は、第１のエピタキシャル層２ａ表面から第１のエピタキシャル層２ａとシリコン基板１との界面を超える深さまで拡散されている。高濃度領域３を含む第１のエピタキシャル層２ａ上にはＮ型の第２のエピタキシャル層２ｂが形成され、高濃度領域３がショットキ接合面に露出しないように形成されている。第２のエピタキシャル層２ｂ表面から第１のエピタキシャル層２ａにかけて環状にＰ型のガードリング層４が形成されている。第２のエピタキシャル層２ｂ表面には環状の酸化膜５が形成され、その開口部（図示せず）には第２のエピタキシャル層２ｂと接合するようにチタンからなるショットキメタル６が形成されている。
【００１８】
本実施の形態では、シリコン基板１は不純物濃度が３〜４×１０19ｃｍ-3、比抵抗が３ｍΩｃｍ（好適範囲は１〜４ｍΩｃｍ）、第１および第２のエピタキシャル層２ａ、２ｂは不純物濃度が５×１０19ｃｍ-3で比抵抗が２Ωｃｍとなるように設定した。高濃度領域３の不純物濃度は、第１のエピタキシャル層２ａの不純物濃度よりも大きく、かつ第２のエピタキシャル層２ｂが単結晶として形成できる濃度範囲とすればよく、例えば１×１０19ｃｍ-3と設定した。
【００１９】
このように、第１のエピタキシャル層内に高濃度領域を形成したため、ショットキ接合部直下のエピタキシャル層のシリーズ抵抗が下がり、エピタキシャル層の厚さを薄くしたり、エピタキシャル層全体の比抵抗を下げることなく順方向電圧ＶＦを低くすることができる。高濃度領域は第２のエピタキシャル層で覆われ、ショットキ接合付近とガードリング接合まわりのエピタキシャル層の比抵抗は高いままで保たれるため、逆方向電流ＩＲが増大することがない。
【００２０】
次にこのショットキバリアダイオードの製造方法について図２（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、砒素をドーピングしたＮ++型のシリコン基板１を用意した。そしてこのシリコン基板１の全面に第１のエピタキシャル層２ａを４μｍ形成した。図２（ａ）にこの状態を示す。
【００２２】
次に第１のエピタキシャル層２ａの中央部に４２０〜４８０μｍ角の開口部（図示せず）を残して酸化膜５を形成し、開口部にＮ型不純物であるリン９を蒸着した。Ｎ型不純物にはアンチモン、砒素を用いてもよい。また、これらＮ型不純物を塗布してもよい。これを示したのが図２（ｂ）である。
【００２３】
次にリン９をシリコン基板１に到達する深さまで拡散し、第１のエピタキシャル層２ａ内に高濃度領域３を形成した。高濃度領域は、この上にエピタキシャル層が単結晶として成長できる表面濃度とする必要があり、１×１０20ｃｍ-3以下であることが望ましい。この状態を図２（ｃ）に示す。
【００２４】
次いで、高濃度領域３を含む第１のエピタキシャル層２ａ上に第２のエピタキシャル層２ｂを２μｍ形成し、高濃度領域３を内部に埋め込んだ。この状態を図２（ｄ）に示す。
【００２５】
次いで、第２のエピタキシャル層２ｂの表面からＰ型不純物であるボロンを拡散して、環状のガードリング層４を形成した。この後、ＣＶＤ、コンタクト窓エッチを行いチタンからなるショットキメタル６、ニッケル７、アルミニウム８の電極を順に形成し、ショットキバリアダイオードを完成した。この状態を図２（ｅ）に示す。
【００２６】
図３（ａ）は本発明によるショットキバリアダイオードの濃度プロファイル、（ｂ）はイオン注入により高濃度領域を形成したショットキバリアダイオードの濃度プロファイルである。本発明によるショットキバリアダイオードは、高濃度領域の不純物濃度が第１のエピタキシャル層から急激に大きくなり、シリコン基板に近づくに従っても、ほぼ同じ不純物濃度を保っているため、比抵抗を低く保つことができるのに対し、イオン注入による高濃度領域の形成では、シリコン基板に近づくに従って濃度が小さくなり、この部分の比抵抗が大きくなっているのがわかる。この結果、本発明によるショットキバリアダイオードにおいては、順方向電圧ＶＦを効果的に下げることができる。
【００２７】
本実施の形態では、Ｎ型シリコン基板を用いて説明したが、Ｐ型基板を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エピタキシャル層の表面に欠陥が生じることがなく高濃度領域が形成できるため、ショットキバリアダイオードの逆方向電流ＩＲを増加させることなく順方向電圧ＶＦを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のショットキバリアダイオードを示す断面図
【図２】本発明のショットキバリアダイオードの製造方法を説明する図
【図３】（ａ）本発明によるショットキバリアダイオードの濃度プロファイルを表す図（ｂ）イオン注入により高濃度領域を形成したショットキバリアダイオードの濃度プロファイルを表す図
【図４】従来のショットキバリアダイオードを示す断面図
【図５】特開平８−６４８４５号公報に開示されたショットキバリアダイオードを示す断面図
【符号の説明】
１  シリコン基板
２  エピタキシャル層
２ａ  第１のエピタキシャル層
２ｂ  第２のエピタキシャル層
３  高濃度領域
４  ガードリング層
５  酸化膜
６  ショットキメタル（チタン）
７  電極（ニッケル）
８  電極（アルミニウム）
９  リン
【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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