(57)【要約】【課題】製造上の制御が容易で、逆方向のリークを増大することなく、逆回復時間Ｔｒｒを短縮できるショットキバリアダイオードを提供する。【解決手段】電子線を透さない金属薄膜を付けたマスクを用い、ガードリング領域と基板が形成するＰＮ接合部のみに局部的に欠陥領域を形成する事により、逆方向のリーク電流が増大することなく、逆回復時間Ｔｒｒを短縮できる。さらに、欠陥領域を形成するために新にパターニングし保護膜等を形成する必要がないため、工程を増やすことなく、電子線照射の工程のみで対応が可能という製造上の利点もある。【選択図】図１
2006228772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型半導体基板の第一主面上に第一導電型低濃度層が形成され、前記第一導電型低濃度層の表面側に第二導電型領域のガードリングが環状に形成され、前記第二導電型領域の表面側と前記第二導電型領域の外周部に隣接した前記第一導電型低濃度層の表面側とに絶縁層が形成され、前記第一導電型低濃度層と前記第二導電型領域とに接するショットキバリアを形成する金属層が形成され、前記金属層に電極が形成され、前記第二導電型領域真下部に局部的に欠陥領域が形成されたことを特徴とするショットキバリアダイオード。
【請求項２】
前記欠陥領域幅ｄは、前記第二導電型領域のガードリングの領域幅Ｄと略同一に形成されたことを特徴とする請求項１記載のショットキバリアダイオード。
【請求項３】
第一導電型半導体基板上に第一導電型低濃度層を形成する第一導電型低濃度層形成工程と、
前記第一導電型低濃度層の表面側に第二導電型領域のガードリングを環状に形成する第二導電型領域形成工程と、
前記第二導電型領域の表面側と前記第二導電型領域の外周部に隣接した前記第一導電型低濃度層の表面側とに絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記第一導電型低濃度層と前記第二導電型領域とに接するショットキバリアを形成する金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層にオーミック接続する電極を形成する電極形成工程と、
前記第二導電型領域真下部に局部的に電子線を照射して欠陥領域を形成する欠陥領域形成工程とを備えた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４】
前記欠陥領域形成工程は前記第一導電型半導体基板の第二主面と電子線を照射する照射源との間に選択的に電子線の照射を遮断する金属マスクを備え、前記金属マスクを介して電子線を照射することを特徴とする請求項３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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットキバリアダイオードとその製造方法に関し、特に順方向電圧の低減、逆回復時間（Ｔｒｒ）の短縮などの素子特性の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のショットキバリアダイオード（以下、ＳＢＤという）は、ＰＮ接合構造を用いた高速リカバリーダイオードよりも順方向電圧降下が低く、損失が少ないため整流用回路に広く使用されており、順方向電圧の低減、逆回復時間（Ｔｒｒ）の短縮を図るために半導体基板の選択された領域に白金、金、鉄などの重金属からなるライフタイムキラー物質を半導体基板に導入しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、前記特許文献１に記載された従来のＳＢＤを示した断面図である。
【０００４】
図３において、１０１はたとえばシリコンなどからなるＮ型半導体基板で、１０６はモリブデンなどからなるショットキバリアを形成する金属層、１０７は金属層１０６上に形成された電極、１０３は金属層１０６の外周近傍のＮ型半導体基板１０１の表面側にＰ型ドーパントが拡散されて形成されたガードリング、１０４はＮ型半導体基板１０１の表面に熱酸化またはＣＶＤ法などにより形成された、ＳｉＯ2 などからなる絶縁膜であり、ガードリング１０３とＮ型半導体基板１０１とが形成するＰＮ接合の近傍に選択的にイオン注入又は蒸着により白金、金、鉄などの重金属から成るライフタイムキラー物質１１０が導入されていた。
【特許文献１】実開平０４−２５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、ガードリング１０３はショットキバリアを形成する金属層１０６の周辺での逆方向特性である耐圧が中心部のそれに比して小さくなる現象があり、周辺での耐圧を向上させる効果を奏する反面、Ｎ型半導体基板１０１とガードリング１０３との間で構成されるＰＮ接合のために少数キャリアの注入が起こり、本来多数キャリア素子であるＳＢＤでは考えられないような逆回復時間（Ｔｒｒ）が劣化する。また、逆回復時間（Ｔｒｒ）の劣化を防ぐためにガードリングと基板とが形成するＰＮ接合の近傍の基板に、選択的に白金、金、鉄などの重金属から成るライフタイムキラー物質１１０をイオン注入又は被着と熱処理によって導入することになるが、Ｎ型基板１０１内に選択的に形成されたライフタイムキラー物質である重金属例えば白金を導入するＳＢＤでは、ライフタイムキラーとなる重金属は拡散係数が大きいため、拡散の進行が早い。そのため、ライフタイムキラー物質１１０の制御が難しく、ライフタイムキラー物質１１０を導入する際には、ライフタイムキラー物質１１０が選択した部分以外の領域に拡散することになり、ショットキ接合部分にも拡散することになり、逆方向のリーク電流の増大を招き易いという問題が生じる。また、熱処理等の条件によっては、ガードリングの拡散条件が変わる事も考えられるため、耐圧等の特性を悪化させるという問題も生じる。
【０００６】
そのため本発明は上記問題に対し、逆方向のリーク電流の増大を防ぎつつ、形成したい部分のみに局部的に欠陥領域を形成する製造上の制御が容易である、従来よりも逆回復時間Ｔｒｒを短縮することが出来るＳＢＤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のＳＢＤは第一導電型半導体基板の第一主面上に第一導電型低濃度層が形成され、第一導電型低濃度層の表面側に第二導電型領域のガードリングが環状に形成され、前記第二導電型領域の表面側と前記第二導電型領域の外周部に隣接した前記第一導電型低濃度層の表面側とに絶縁層が形成され、前記第一導電型低濃度層と前記第二導電型領域とに接するショットキバリアを形成する金属層が形成され、前記金属層に電極が形成され、前記第二導電型領域真下部に局部的に欠陥領域が形成されたものである。
【０００８】
また、ＳＢＤの製造方法は、第一導電型半導体基板上に第一導電型低濃度層を形成する第一導電型低濃度層形成工程と、第一導電型低濃度層の表面側に第二導電型領域を環状に３を形成する第二導電型領域形成工程と、第二導電型領域の表面側と第二導電型領域の外周部に隣接した前記第一導電型低濃度層の表面側とに絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、第一導電型低濃度層と第二導電型領域とに接するショットキバリアを形成する金属層を形成する金属層形成工程と、金属層にオーミック接続する電極を形成する電極形成工程と、第二導電型領域真下部に局部的に電子線を照射して欠陥領域を形成する欠陥領域形成工程とを備えたものである。
【０００９】
本構成によれば、局部的に欠陥領域を設けた事により支配的になるＰＮ接合部での逆回復時間Ｔｒｒを短縮する事を特徴とするＳＢＤを提供する事が出来る。また、欠陥領域は、電子線を透さない金属薄膜を付けたマスクを用いる事により欠陥領域を容易に形成することができ、さらに欠陥領域の制御が容易にできるＳＢＤの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＳＢＤによれば、電子線を透さない金属薄膜を付けたマスクを用い、局部的にガードリング領域と基板が形成するＰＮ接合部のみに容易に電子線を照射し欠陥領域を設けるため、従来技術よりも製造上制御が容易であり、リーク電流の増加を防ぎつつ、ガードリングと基板とが作るＰＮ接合での少数キャリアのライフタイムの短縮を図る事により、ＰＮ接合部での逆回復時間Ｔｒｒを短縮でき、結果的に全体の逆回復時間Ｔｒｒを短縮する事ができる。
【００１１】
さらに、欠陥領域を形成するために新にパターニングし保護膜等を形成する必要がないため、工程を増やすことなく、電子線照射の工程のみで対応が可能という製造上の利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１におけるＳＢＤを示した断面図である。
【００１４】
図１において、Ｎ型半導体基板１上にエピタキシャル成長によりＮ-型半導体層２が形成され、Ｎ-型半導体層２の表面側にボロンなどをイオン注入拡散等でＰ型半導体領域のガードリング３が環状に形成され、ガードリング３の外周部近傍のＮ-型半導体層２表面にＳｉＯ2などからなる酸化膜４が開口部５を備え形成されている。開口部５にはＮ-型半導体層２表面と接触するモリブデンやチタンなどからなるショットキバリアを形成する金属層６が蒸着により形成され、金属層６と酸化膜４の一部を覆うアルミニウムからなる電極７が形成されている。Ｎ-型半導体層２とガードリング３との間で形成されたＰＮ接合部の直下に局部的に欠陥領域８が形成されている。
【００１５】
このとき、欠陥領域８は後述する電子線を選択的に照射する方法を用いて局部的に形成されている。これによれば、欠陥領域８を形成する事により少数キャリアの再結合中心となり、キャリアが消滅するので逆方向のリーク電流の増大を防ぎながら、逆回復時間（Ｔｒｒ）を短縮することができる。
【００１６】
（実施の形態２）
図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態２におけるＳＢＤの製造方法の工程フローに沿った断面図である。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｇ）において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｇ）において、Ｎ型半導体基板１にエピタキシャル成長法によりＮ-型半導体層２を形成する（図２（ａ））。
【００１９】
Ｎ-型半導体層２の表面側にボロンなどをイオン注入法または拡散法でＰ型半導体領域のガードリング３を環状に形成する（図２（ｂ））。
【００２０】
ガードリング３の外周部近傍のＮ-型半導体層２表面にＳｉＯ2などからなる酸化膜４を開口部５を設けて選択的に形成する（図２（ｃ））。
【００２１】
開口部５にＮ-型半導体層２表面と接触するモリブデンやチタンなどからなるショットキバリアを形成する金属層６を蒸着法またはスパッタリング法により形成する（図２（ｄ））。
【００２２】
金属層６と酸化膜４の一部を覆うアルミニウムからなる電極７を蒸着法により形成する（図２（ｅ））。
【００２３】
Ｎ-型半導体層２とガードリング３との間で形成されたＰＮ接合部の直下に局部的に電子線１０を照射して欠陥領域８を形成する（図２（ｆ））。
【００２４】
このとき、選択的に電子線１０の照射を遮断する鉛や金などの遮断材からなるマスク９を電子線１０の照射源とＮ型半導体基板１との間に設置し電子線１０を照射する。マスク９は原子番号が大きい元素で、且つ比重が大きい物質が好適である。
【００２５】
また、照射する電子線１０は例えば、加速電圧１０ＭｅＶ、照射量４００Ｋ Ｇｒｅｙの条件で照射を行う。
【００２６】
さらに、例えば３５０℃×１０分程度のアニール処理を施すとよい。
【００２７】
これによれば、Ｎ-型半導体層２とガードリング３との間で形成されるＰＮ接合部の真下に局部的に欠陥領域８を形成することができる。さらに、欠陥領域８形成の制御が容易であるため、逆方向のリーク電流の増大を防ぎながら、逆回復時間Ｔｒｒを短縮したＳＢＤの製造方法を提供することができる（図２（ｇ））。
【００２８】
また、図２（ｈ）に図２（ｇ）のＡ部拡大図で示す通り、電子線１０を照射し形成する欠陥領域８の領域は、ガードリング３の領域幅をＤとした場合、欠陥領域８の幅ｄとの関係はＤ≧ｄであることが好ましい。これはショットキバリアを形成する金属層６とショットキ接合するＮ-型半導体層２表面に欠陥領域８が形成されることに起因する逆方向のリーク電流増大を防ぐためである。
【００２９】
なお、マスク９は、ガードリング３を形成するパターンマスクに電子線１０を遮断する鉛や金などの金属薄膜を設けたものを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のＳＢＤによれば、電子線を透さない金属薄膜を付けたマスクを用い、局部的にガードリング領域と基板が形成するＰＮ接合部のみに容易に電子線を照射し欠陥領域を設けるため、従来技術よりも製造上制御が容易であり、リーク電流の増加を防ぎつつ、ガードリングと基板とが作るＰＮ接合での少数キャリアのライフタイムの短縮を図る事により、ＰＮ接合部での逆回復時間Ｔｒｒを短縮でき、結果的に全体の逆回復時間Ｔｒｒを短縮する事ができる。
【００３１】
さらに、欠陥領域を形成するために新にパターニングし保護膜等を形成する必要がないため、工程を増やすことなく、電子線照射の工程のみで対応が可能という製造上の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＳＢＤの断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるＳＢＤの製造工程フローに沿った断面図
【図３】従来のＳＢＤの断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  Ｎ型半導体基板
２  Ｎ-型半導体層
３  ガードリング
４  酸化膜
５  開口部
６  金属層
７  電極
８  欠陥領域
９  マスク
１０  電子線
１０１  Ｎ型半導体基板
１０３  ガードリング
１０４  絶縁膜
１０６  金属層
１０７  電極
１１０  ライフタイムキラー物質
【図１】
2006228772.tif 000003
【図２】
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【図３】
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