(57)【要約】【課題】ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減し、ソフトリカバリー特性を向上させる。【解決手段】ショットキー接合とＰＮ接合とが並存したＪＢＳにおいて、ガードリング部１０５の内側のＮ−層１０３中に所定の間隔をあけて複数のＰ層１０４を配列し、ガードリング部１０５の表面および複数のＰ層１０４の表面のうちの一部から重金属を拡散させ、Ｎ−層１０３の表面からは重金属を拡散させない。詳細には、例えばガードリング部１０５の表面から重金属を拡散させ、ガードリング部１０５の内側のＰ層１０４の表面からは重金属を拡散させない。あるいは、例えばガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面の一部から重金属を拡散させ、ガードリング部１０５の表面からは重金属を拡散させない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットキー接合とＰＮ接合とが並存したＪＢＳにおいて、ガードリング部の内側のＮ−層中に所定の間隔をあけて複数のＰ層を配列し、前記ガードリング部の表面および前記複数のＰ層の表面のうちの一部から重金属を拡散させ、前記Ｎ−層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とするＪＢＳ。
【請求項２】
前記ガードリング部の表面から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の内側の前記Ｐ層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項３】
前記ガードリング部の内側に配列された前記Ｐ層の表面の一部から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項４】
要求されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に応じて、前記ガードリング部の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、前記Ｐ層の表面から重金属を拡散させるかを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＪＢＳの製造方法。
【請求項５】
前記ガードリング部の内側に配列されるそれぞれのＰ層の形状をストライプ状またはドット状とすることを特徴とする請求項４に記載のＪＢＳの製造方法。
【請求項６】
複数のＰ層からなるＰ層群を複数設け、連結部を介して複数のＰ層群を連結して前記ガードリング部の内側に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＪＢＳ。
【請求項７】
前記Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、前記Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層を前記Ｐ層中に形成し、前記Ｐ＋＋層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１又は３に記載のＪＢＳ。
【請求項８】
前記ガードリング部の表面および前記複数のＰ層の表面のうちの一部から９３０〜９５０℃の拡散温度で白金を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項９】
ＪＢＳのウエファ比抵抗を３．５〜４．８５Ω・ｃｍに設定し、前記Ｎ−層の厚さを約１５μｍに設定したことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項１０】
逆回復時間ｔｒｒの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられる前記Ｐ層の表面の面積を増加させ、順電圧降下ＶＦの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられる前記Ｐ層の表面の面積を減少させることを特徴とする請求項４に記載のＪＢＳの製造方法。
【請求項１１】
前記ガードリング部の内側に配列された複数のＰ層の表面のうちの複数箇所から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１０に記載のＪＢＳの製造方法。
【請求項１２】
前記ガードリング部の内側に間隔をあけて複数のＰ層を配列し、複数のＰ層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項３に記載のＪＢＳ。
【請求項１３】
前記Ｐ層の外縁部よりも、重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部を内側に配置したことを特徴とする請求項３に記載のＪＢＳ。
【請求項１４】
前記Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、前記Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層を前記Ｐ層中に形成し、前記Ｐ＋＋層の外縁部と前記重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部とがほぼ一致するように前記Ｐ＋＋層の表面の寸法と前記重金属拡散用マスクパターンの開口の寸法とを設定し、前記Ｐ＋＋層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１３に記載のＪＢＳ。
【請求項１５】
前記ガードリング部の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項１６】
前記ガードリング部の内側の前記Ｎ−層中に間隔をあけて配列された複数のＰ層のうちの２つ以上のＰ層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項１７】
表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を間に挟むように、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層を前記ガードリング部の内側に配列することを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳ。
【請求項１８】
表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間に、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を配置し、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積よりも、重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積を小さく設定したことを特徴とする請求項１７に記載のＪＢＳ。
【請求項１９】
ショットキー接合を有するショットキーバリアダイオードにおいて、ガードリング部の表面から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とするショットキーバリアダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットキー接合とＰＮ接合とが並存したＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）およびその製造方法に関し、特には、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ソフトリカバリー特性を向上させることができるＪＢＳおよびその製造方法に関する。
【０００２】
更に、本発明は、ショットキー接合を有するショットキーバリアダイオードに関し、特には、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ソフトリカバリー特性を向上させることができるショットキーバリアダイオードに関する。
【０００３】
詳細には、本発明は、スイッチング速度を高速化し、性能を改善することができるＪＢＳおよびその製造方法ならびにショットキーバリアダイオードに関する。更に詳細には、本発明は、ライフタイムキラーとしての例えばＰｔ、Ａｕなどのような重金属をデバイス内部に導入するにあたり、ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）界面特性に悪影響をおよぼすことなく、しかも、デバイス全体特性の逆回復時間ｔｒｒを短縮することができ、ソフトリカバリー性を維持しつつ、順電圧降下ＶＦ特性を損なうことのないＪＢＳおよびその製造方法ならびにショットキーバリアダイオードに関する。
【背景技術】
【０００４】
ＪＢＳの基本構造に関する記述は古くからあり、例えば非特許文献１（Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ氏の著書”Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”）の中の第８章の４節（８．４  ＪＢＳ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ）中に、ほぼそのすべてがまとめられている。更に詳細には、その８章末に紹介されている文献２６（Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，”Ｔｈｅ  ｐｉｎｃｈ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ：Ａ  ｌｏｗ  ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｒｏｐ，ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｄｉｏｄｅ，”ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．ＥＤＬ−５，１９４−１９６（１９８４））（以下、「非特許文献２」と称する。）および文献２７（Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，”Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，”Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，２８，１０８９−１０９３（１９８５））（以下、「非特許文献３」と称する。）中にも同じ内容が述べられている。
【０００５】
図３８は非特許文献１のＦｉｇ．８．２６．に相当する図である。図３８（ａ）は順バイアス状態モードを示しており、図３８（ｂ）は逆バイアス状態モードを示している。Ｂａｌｉｇａ氏は非特許文献１および非特許文献２中で、ＪＢＳ整流器の特徴について説明している。
【０００６】
ＪＢＳ整流器は、非特許文献２において、”ｐｉｎｃｈ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ”（ピンチ型整流器）と呼ばれており、低ＶＦ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｒｏｐ）特性のＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）と（グリッド状の）ＰＮ接合をＪＢＳ整流器のドリフト領域中に集積したものであると定義されている。
【０００７】
Ｂａｌｉｇａ氏は更に、０．７ｅＶ以下のバリアーハイトをもって製作されたＳＢＤはデバイスの運転失敗に至りがちなソフトブレイクダウン特性を極度に示すので、ゼロボルトの順方向バイアス状態では決してその空乏層がピンチオフすることのないような配慮をもってＰＮ接合グリッドを設計し、ＪＢＳ構造中に併設すれば、ＳＢＤ界面下には複数（多数）の伝導チャネルを含むようになり、このチャネルを通じて順バイアス状態での順方向電流通路が確保されると言及している。
【０００８】
また、Ｂａｌｉｇａ氏は、Ｎ＋基板側に正のバイアスがかけられた時、つまり、ＪＢＳ素子にとっては逆バイアスがかけられた時には、ＰＮ接合およびＳＢ面が逆バイアスとなっているので、空乏層が上記のチャネル中に広がることとなり、この空乏層がＳＢ界面下を塞ぐようにＪＢＳ整流器のＰＮ接合グリッド構造をうまく設計すれば、わずか２〜３（Ｖ）の逆バイアスでも、空乏層相互間にピンチオフを起こすことができると言及している。更に、Ｂａｌｉｇａ氏は、ピンチオフが達成された後には、空乏層がチャネル中にポテンシャルバリアーを形成することとなり、さらなる逆バイアス電圧の印加に対しても、空乏層がＮ＋基板側にさらに延びて、より高い印加逆電圧を支えるようになると言及している。
【０００９】
更に、Ｂａｌｉｇａ氏は、このポテンシャルバリアーのシールド効果によって、ＪＢＳ整流器は、従来のＪＢＳでは問題となっていたＳＢＤバリアハイトΦＢの低下現象や、（高温・高逆バイアス時の）リーク電流の増大の問題をより改善でき、熱暴走（サーマルランナウェイ）を起こすこともなく、正規のアバランシェブレイクダウン電圧まで運転可能となると言及している。
【００１０】
更に、Ｂａｌｉｇａ氏は、その結果として、従来は使用不可能であった、より低ΦＢ（イクオールより大きいリーク電流）のバリア材もまた使用できるようになるであろうと言及している。
【００１１】
日本国内においても、ＪＢＳ構造は古くから着目され、例えば特許文献１（特公昭５９−３５１８３号公報）にその内容が開示されている。特許文献１においても、逆電流を低減させ、かつ、逆方向の最大電圧を高めることが可能なＳＢＤを提供することが目的とされている。特許文献１の請求項には、ＰＮ接合を逆バイアスした時にＳＢ界面とＰＮ接合を通って流れる逆電流をＰＮ接合面に生じる空乏層によって抑制するようＰＮ接合領域を配置した旨が記載されているため、特許文献１に記載されたＪＢＳ整流器は、非特許文献１、非特許文献２に記載されたＪＢＳ整流器と同様・類似の構造を有すると考えられる。
【００１２】
図３９は特許文献１の第１図に相当する図、図４０は特許文献１の第２図に相当する図である。図３９および図４０において、１はＮ＋形シリコン層、２はＮ形シリコン領域、３はシリコン基板、４はＰ＋形シリコン領域、４ａは帯状部分、４ｂ，４ｃは結合部、５は酸化膜、６は開口、７は金属層、８は金属電極である。
【００１３】
更に、ＪＢＳの従来技術の他の例として、例えば特許文献２（特公昭５９−４９７１４号公報）に記載されたものがある。図４１は特許文献２の第４図に相当する図である。図４１において、１１はｎ形領域、１２はｎ形半導体領域、１２’は直下領域、１３はｐ形領域、１４，１５は電極、１６は絶縁層である。特許文献２には、逆方向回復特性のゆるやかな整流素子（いわゆるソフトリカバリー特性を有する整流素子）を実現するための構造が記載されている。特許文献２に記載されたものでは、Ｎ−層中での正孔（少数キャリア）拡散長の２倍以内の間隔をもって、Ｐ型層が複数個配置されている。詳細には、図４１に示すように、絶縁層１６の直下領域（Ｎ−領域）１２’が、主電流の通らないキャリア蓄積領域として動作せしめられている。つまり、この部分がゆるやかな逆電流の回復に寄与するため、ソフトリカバリー特性が得られている。
【００１４】
以上のように、ＪＢＳ構造のデバイスにおいては、ユニポーラデバイス部分であるＳＢＤ領域と、バイポーラデバイス部分であるＰＮ接合とが混在している。本来であれば、少数キャリアの蓄積時間を有さないＳＢＤは超高速素子であって、低損失（低ＶＦ）でかつ超高速（短いｔｒｒ）の両特性を併せ持つはずである。
【００１５】
ところが、より高耐圧化のＳＢＤを得るためには、より低濃度で、かつ、より厚いＮ−層が用いられる必要があり、また、このようなＮ−層を有するＳＢＤでは、より高ΦＢのバリア材を用いる必要があることに加え、ＳＢＤ界面そのものからも、バイポーラ動作を伴う少数キャリアの注入が、より増大してくることが知られている。
【００１６】
そして、何よりも、このようなＪＢＳ構造であれば、必然的にＰＮ接合を形成するＰ型層からの少数キャリアの注入を伴うので、これらのＳＢＤ領域およびＰＮ接合領域からＮ−層中にと（順方向バイアス中に）注入された少数キャリアのライフタイムの値が最適化されなければならなくなってくる。
【００１７】
つまり、この最適化とは、整流器（ダイオード）の極性がオンモードからオフモードに切り換えられた瞬間から、完全にオフするまでの間の時間ｔｒｒと、上記Ｎ−層中に注入後、残留する正孔のライフタイムの値とを、より短い値にしたうえで、ソフトリカバリー特性が維持されるように、Ｎ−層中に注入された正孔がコントロールされなければならないという最適化を意味する。
【００１８】
この高速で、かつ、ソフトなリカバリー動作についての従来技術としては、例えば非特許文献４（「ＮＩ（日本インター）ＮＥＷＳ」  Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２  ｐｐ．１０〜１１（２０００年２月２０日日本インター株式会社発行））に記載されたものが知られている。この非特許文献４を参照することにより、周辺の回路要素を含めたデバイスに求められるニーズがより良く理解できる。
【００１９】
図４２は非特許文献４の図３に相当する図である。図４２は逆回復動作でのダイオード内部のキャリア状態解析例を示している。図４２において、横軸は深さ（相対値）を示しており、縦軸は濃度（相対値）を示している。
【００２０】
上述した非特許文献１の第２章第３節第３項には、再結合レベルの最適化について、最良のデバイスを得るうえでは、深いレベルの最適な位置と、その捕獲断面積を選択するための基準を開発することの必要性が記載されている。
【００２１】
非特許文献１の式２．６８には、
Ｉｓｃ（空間電荷層中でのリーク電流）＝ｑ（電荷素量）×Ａ（面積）×Ｗｉ（空乏層幅）／τｓｃ（ライフタイム）
の関係が記載されており、ユニポーラデバイスの場合には、空間電荷層中でのリーク電流Ｉｓｃを小さくするためには、空間電荷生成（つまり、空乏層内部のこと）のライフタイムτｓｃが大きい必要があると言える。このことは、デバイスの活性領域中に深いレベルの不純物が導入されるのを防ぐよう維持することによって達成されると考えられる。つまり、ライフタイムキラーを導入しないほうが良いと考えられる。
【００２２】
一方、バイポーラデバイスの場合、なんらかの低いレベルの少数キャリアの注入が発生しているデバイスにおいては、デバイスをスピードアップするか、あるいは、コントロールするために、深いレベルの再結合中心を導入することが必要になってくる。高速なスイッチングスピードを達成するためには、小さな低いレベルでの（つまり、ｔｏｆｆが完了寸前の残留ホールが少しだけ残っている時の）ライフタイムが大いに望ましいと考えられる。また、高速なスイッチングスピードを達成するためには、ギャップ（エネルギーギャップ、ハンドギャップ）の中間に近いところに、再結合レベルが位置すべきであると考えられる。つまり、ライフタイムキラーの導入が不可欠であると考えられる。
【００２３】
また、ユニポーラデバイスの場合における要求、および、バイポーラデバイスの場合における要求は、再結合特性についての相反する要望となっているため、これらの矛盾を解決するためには、様々なライフタイムに対する理論的考察と検討が必要であると非特許文献１には記載されている。
【００２４】
換言すれば、（１）本来、より高性能なＳＢＤを得るためには、この領域にはライフタイムキラーは用いられないほうが良いと言える。（２）より高性能なＰＮ接合整流器を得るためには、特にｔｏｆｆ寸前の低レベルに正孔（少数キャリア）が残留する時におけるこの領域には、（高速スイッチング達成のために）ライフタイムキラーの使用が不可欠であると言える。（３）デバイス内部を縦方向に見た時、図４２の破線で示したｔ＝ｔ１での正孔の存在が不可欠であって、これがソフトリカバリーに大きく寄与すると言える。（４）より速やかにスイッチングを完了するほど適切に残留正孔（少数キャリア）のライフタイムがコントロールされる必要があると言える。
【００２５】
非特許文献１には、パワーデバイスに用いられるライフタイムコントロール方法に、シリコンのエネルギーギャップ中で深いレベルを示す不純物の熱拡散を含む第１の方法と、高エネルギー粒子とシリコンウエファとの衝突によって、空孔とか格子間原子の形で格子欠陥を作ることに基づく第２の方法との２つの基本的なプロセスがあると記載されている。
【００２６】
第１の方法は、Ａｕ、Ｐｔ等の重金属を用いる方法である。パワーデバイスにおいては、Ａｕ、Ｐｔ以外のキラーが用いられることはまず無いと考えられる。非特許文献１には、Ａｕの総合的に最も優れた性質（低ＶＦであって、より高速なスイッチングタイム）が得られると記載されている。詳細には、非特許文献１のＦｉｇ．２．３６には、空間電荷生成ライフタイム／ハイレベルライフタイムの比（Ｓｐａｃｅ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｌｉｆｅ−ｔｉｍｅ／Ｈｉ−ｌｅｖｅｌ  Ｌｉｆｅ−ｔｉｍｅ  ｒａｔｉｏ）が、Ｐｔ（白金）に比べて２〜３桁も低い旨が記載されている。換言すれば、常温から高温使用時（２４０〜５００°Ｋ全域）にいつもＡｕはリーク電流が多い、つまり、ＡｕはＰｔより常温では２〜３桁、高温では１桁以上リーク電流が大きいと言える。そのため、特にＳＢＤを含むデバイスのように高リーク電流を伴う場合には、Ａｕが用いられることはなくなったと考えられる。
【００２７】
従って、高リーク電流を伴う場合に用いられるのはＰｔのみになると考えられる。Ｐｔをパワーデバイスに用いた従来技術としては、例えば非特許文献５（電気学会研究会資料  ＥＤＤ−００−１２８（ＳＰＣ−００−１０７）ＰＰ．５３〜５７、富士電機  根本ほか）、特許文献３（特開平８−４６２２１号公報）などに記載されたものがある。これらの従来技術について説明する前に、Ｐｔを用いる根拠となっている「シリコン中に熱拡散されたＰｔのＵ型分布」について説明する。
【００２８】
ＰｔのＵ型分布については、例えば非特許文献６（Ｙ．Ｋ．Ｋｗｏｎ，Ｔ．Ｉｓｈｉｋａｗａ，ａｎｄ  Ｈ．Ｋｕｗａｎｏ，”Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ−ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌｓ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，６１，３，ｐｐ．１０５５−１０５８，１９８７）に詳しく記載されている。
【００２９】
図４３は非特許文献６のＦｉｇ．２に相当する図である。詳細には、図４３はＰｔのＵ型分布を示した図である。更に詳細には、図４３は２００ÅのＰｔが裏面のみに堆積せしめられ、９００℃で１時間拡散された後のＰｔのＵ型分布を示した図である。
【００３０】
図４４は非特許文献６のＦｉｇ．３に相当する図である。詳細には、図４４は長時間拡散後分布を示した図である。更に詳細には、上述した図４３のうち、Ｅｃ−０．２３（ｅＶ）レベルでのＰｔ９００℃拡散１時間後、５時間後、５０時間後分布を示した図である。
【００３１】
図４５は非特許文献１のＦｉｇ．２．３４に対して図４３の結果をかき加えた図である。非特許文献１には、Ｐｔの準位は図４５に示すように、Ｅｃ−０．１９（ｅＶ）／ＰｔＩ、Ｅｃ−０．３２（ｅＶ）／ＰｔＩＩＩ、Ｅｖ＋０．４２（ｅＶ）／ＰｔＩＩ、Ｅｖ＋０．２６（ｅＶ）／ＰｔＩと記載されている。その一方で、非特許文献６には、図４５に示すように、Ｅｃ−０．２３（ｅＶ）、Ｅｃ−０．５２（ｅＶ）、Ｅｖ＋０．３６（ｅＶ）の３つの再結合レベルが記載されている。つまり、再結合中心レベル（深いレベル）についても、どれが正しい値であるかの判断が研究者の間で異なっており、また、測定方法などにも依存して異なった結果になっていると考えられる。
【００３２】
いずれの文献においても、バント端から深い０．２〜０．５（ｅＶ）の準位にＰｔが再結合中心を有すると考えられている。
【００３３】
非特許文献５および特許文献３においては、これらの中のどのレベルが有効に用いられているかについて記載されておらず、Ｕ型分布が示す結果のみが用いられている。
【００３４】
非特許文献１におけるＰｔの支配的レベルＥｖ＋０．４２（ｅＶ）は、非特許文献６におけるＥｖ＋０．３６（ｅＶ）に近いものと考えられ、非特許文献６によれば、アクセプタレベルである、すなわち、Ｎ型Ｓｉを用いた時に得られる深い準位のレベルであると考えられる。一方で、非特許文献６では、このＥｖ＋０．３６（ｅＶ）は格子間型であろうと予測されている。
【００３５】
Ｐｔ（とＡｕの重金属）の拡散は、格子間型は速いが低濃度となること、また置換型は拡散速度が遅いが高濃度拡散となること、そして、格子間型として導入されたＰｔが置換型となる、すなわち、アニールなどの過程で位置交換型となり、置換型となった時のみが再結合の中心になり得る、つまり、ライフタイムコントロールに有効的となり得るとの通説もあり、まだ良く解明されていない点がある。
【００３６】
しかしながら、特許文献３においては、なべ底型（Ｕ型）分布が積極的に利用されているから、結論として、Ｅｖ＋０．３６〜０．４２（ｅＶ）の準位にある、アクセプタレベルとして働く格子間型のＰｔ原子がドーピング拡散導入され、最終的には置換型となって、ライフタイム短縮に有効な再結合中心をデバイス中に形成していると考えられる。
【００３７】
Ｐｔ拡散を用い、Ｓｉのエネルギーギャップ中に深い準位を示す（Ｐｔ）不純物の熱拡散を含む方法は未だに不明点も多いが、非特許文献５および特許文献３においては、実際にデバイスが試作され、良い結果が得られたとの実験的論証がなされているため、現実のデバイス設計・政策において、今なおＰｔの使用が有効であることは疑う余地もないと考えられる。
【００３８】
非特許文献５においては、ソフトリカバリーおよび高速・低損失のＦＷＤ、１２００Ｖ／５０Ａ型のＭＰＳダイオード（Ｍｅｒｇｅｄ  ＰｉＮ／Ｓｃｈｏｔｔｋｙダイオード）に白金拡散を行い、従来品に比べてソフトリカバリーと低損失特性間のトレードオフが改善されたという報告がなされている。
【００３９】
その報告によれば、ソフトリカバリー特性を得る上では、（１）逆回復動作中に高濃度のキャリア（正孔）がドリフト層（Ｎ−層）のカソード側に残る必要があり、（２）逆回復ピーク電流（Ｉｒｐ）を小さくするために、アノード側の蓄積キャリアは少なくする必要があり、（３）白金拡散におけるウエファ表面での偏析効果（非特許文献６参照）を積極的に利用し、アノード側のみに集中的に白金を分布させるようにした結果、図４６に示すようなキャリア分布が得られたと記載されている。
【００４０】
図４６は非特許文献５の図２に相当する図である。詳細には、図４６は順方向状態でのＭＰＳダイオードのキャリア分布などを示した図である。
【００４１】
ＭＰＳダイオードの基本構造とＪＢＳダイオードの基本構造は類似しているが、ＭＰＳダイオードは高耐圧・高電流用途であるのに対し、ＪＢＳダイオードは中耐圧・中電流用途を主としていると考えられる。
【００４２】
【表６】
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【００４３】
表６は非特許文献１に記載されたＭＰＳダイオードの表面パターンを示した表である。表６に示すように、ＭＰＳダイオードでは、比較的大きめの表面パターンが用いられている。
【００４４】
図４７は非特許文献５の図５に相当する図である。詳細には、図４７はＭＰＳダイオードの逆回復測定波形を示した図である。図４７に示すように、ｔｒｒ波形でのｔｒｒ時間は約５００（ｎｓ）オーダーであって、高速というよりはむしろ中速のダイオードであると考えられる。図４６および図４７には、Ｐｔとの比較用に、電子線（ＥＩ）が用いられた時とのキャリア分布の比較が示されており、また、ｔｒｒ波形の比較が示されている。
【００４５】
非特許文献５には、ＥＩを用いた時よりも、Ｐｔを用いた時の方が、より低注入効率であることが記載されており、また、カソード側の蓄積キャリア濃度も、より高くなる分、テイル電流が大きくなり、よりソフトリカバリーで、かつ、よりトレードオフが改善されたことが記載されている。
【００４６】
しかしながら、非特許文献５には、Ｐｔのプロセス処理条件が詳細に記載されておらず、また、後述する本発明とデバイスの範疇が異なり、従って、本発明とｔｒｒの範疇が異なる。
【００４７】
図４８は特許文献３の図１に相当する図である。詳細には、図４８（Ａ）は不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導体領域２１とこの第１の半導体領域２１に隣接する不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域２２とからなる第１の導電型の半導体層と、第１の半導体領域２１にＰ導電型不純物を大量に注入して形成された不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層２３と、半導体領域２１と半導体層２３との間に形成されたｐｎ接合２４とを備えたダイオードチップを示している。図４８（Ｂ）は、図４８（Ａ）に示したようなダイオードチップを備えたダイオードの逆回復電流について説明するための図であって、逆回復電流Ｉｒのピーク値に達するまでの時間をｔ１とし、その時刻から逆回復電流Ｉｒがゼロになるまでの時間をｔ２とする。また、時間ｔ１の少数キャリア量をＱ１とし、時間ｔ２の少数キャリア量をＱ２とする。図４８（Ｃ）は白金のドープについて説明するための図である。図４８において、２５はカソード電極、２６はアノード電極である。
【００４８】
特許文献３には、Ｐｔがドープされた高速リカバリー半導体装置において、図４８（Ｃ）に示すような深さ方向のＰｔの不純物濃度分布（Ｕ型、あるいは、なべ底型分布）を積極的に利用した結果、ＰＮ接合付近でのライフタイムが、Ｎ−層内部のライフタイムよりも短くなって、ソフトリカバリー特性が得られたことが記載されている。
【００４９】
更に、特許文献３には、ＰＮ接合の深さを、Ｐｔの濃度がより高くなっている範囲の１〜１５μｍ程度にすると良いと記載されている。
【００５０】
更に、特許文献３に関連する特許文献４（特許第３０７２７５３号公報）の請求項４には、Ｐｔが不純物濃度の高い（Ｐ＋）層の半導体領域の表面の一部面域からドープされることが記載されている。
【００５１】
しかしながら、特許文献３および特許文献４には、Ｐｔの拡散処理プロセスに関して、８５０℃〜９００℃程度の温度でＰｔの熱拡散が行われる旨が記載されているものの、その詳細については記載されていない。
【００５２】
次に、上述した第２の方法、つまり、高エネルギー粒子とシリコンウエファとの衝突によって、空孔とか格子間原子の形で格子欠陥を作ることに基づく第２の方法について考えてみる。
【００５３】
非特許文献５において引用されている非特許文献７（Ｎ．Ｋａｍｉｎｓｋｉ，Ｎ．Ｇａｓｌｓｔｅｒ，Ｓ．Ｌｉｎｄｅｒ，Ｃ．Ｎｇ，ａｎｄ  Ｒ．Ｆｒａｎｃｉｓ，”１２００Ｖ  Ｍｅｒｇｅｄ  ＰＩＮ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｄｉｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｆｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ａｎｄ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＥＰＥ’９９  Ｌａｕｓａｎｎｅ，１９９９）には、ＭＰＳ構造とＨｅ照射の組み合わせに関する技術が記載されており、このことについて、非特許文献５では、このような軽イオン照射技術は、Ｐｔ等の熱拡散法に比べて、まだ製造コストが高くなる旨が記載されている。
【００５４】
特許文献５（特開平５−１０２１６１号公報）には、３Ｈｅ２＋イオンを加速エネルギー１ＭｅＶ〜４０ＭｅＶ、照射量１×１０９（１／ｃｍ２）〜５×１０１３（１／ｃｍ２）で照射した後、３００〜４００℃で熱処理することにより、より狭い半値幅の低ライフタイム層を局在化させることで、従来のプロトン（１Ｈ＋）照射よりも照射量を低減でき、プロトンで問題となっていた耐圧劣化の問題も軽減できたこと、また、照射後のアニール温度を下げることにも効果を得たことが記載されている。
【００５５】
しかしながら、基本的にこのような軽イオンを照射する場合には、上述したように、重金属に比べて装置が高価になり、製造コストが高騰してしまう。また、（ウエファのある所望の深さの位置に）局在化させる時のウエファ（厚）のばらつきや、加速エネルギーのコントロールのばらつきに起因するデバイス特性のコントロールに、多くの問題があると考えられる。
【００５６】
上述したような理由から、ＳＢＤ領域とＰｉＮダイオード領域とを１つのデバイス中に有するＪＢＳダイオードにおいては、スイッチングスピードコントロール（短縮化およびソフトリカバリー化）を行ううえで、Ｐｔの拡散が不可欠であると考えられる。
【００５７】
また、従来から、半導体装置の重金属拡散において、製造工程を減らし、かつ、特性のばらつきを抑えるために、Ｐ＋型アノード領域のみを、例えばフォトレジスト膜などを用いて選択的にエッチング開口した後に、Ｐｔを全面蒸着し、開口部以外にあるフォトレジスト膜を除去し、開口部に残ったＰｔを半導体のＮ−型半導体基板中に熱拡散させる方法が知られている。この種の方法の例としては、例えば特許文献６（特開平６−３４２７９９号公報）に記載されたものがある。
【００５８】
図４９は特許文献６の図３に相当する図である。詳細には、図４９は特許文献６における白金拡散工程を詳細に説明する図である。図４９において、３１はＮ−型半導体基板、３２はＮ＋型半導体領域、３６はＰ＋型アノード領域、４３はシリコン酸化膜、４５はフォトレジスト膜、４６は白金である。
【００５９】
特許文献６には、図４９に示したようなプロセスをとることにより、従来行われていたＰｔのシンタリング工程という２回の熱処理回数を１回に減らすことができ、結果的にプロセスのばらつきを抑えることができる旨が記載されており、更に、シリコン酸化膜４３上で、Ｐｔとシリコン酸化膜とが反応してしまうという問題点を回避できるようになる旨が記載されている。
【００６０】
しかしながら、特許文献６に記載された技術および特許文献３に記載された技術においては、対象のデバイスがＰｉＮダイオードであり、Ｐｔの導入方法が、全面ベタのアノード領域を開口し、この開口部からＰｔが導入されるというものである。従って、ＳＢＤ領域を有しているＪＢＳ構造に、特許文献６および特許文献３に記載された技術をそのまま適用することはできない。
【００６１】
ＳＢＤ領域表面を有するＪＢＳなどのＮ−型基板内にＰｔ、Ａｕなどの重金属が導入される場合には、ＰＮ接合形成のための温度（１０００〜１２００℃）、Ｐｔ等の重金属拡散温度（８００〜９５０℃）、ＳＢＤ接合形成温度（３００〜５００℃）のプロセス温度差の関係から、重金属拡散を行った後にＳＢＤ接合を形成せざるを得ないという問題がある。この時にＮ−型基板表面の清浄を確保するのが困難である旨が特許文献７（特開２００４−５５５８６号公報）の段落〔０００７〕に記載されている。
【００６２】
上述したように、本来であれば、ＳＢＤ領域表面にはＰｔ等の重金属拡散は用いられない方が良く、一方で、ＰＮ接合整流器領域には重金属拡散が不可欠であると考えられる。にもかかわらず、特許文献７に記載されたような問題点があるため、ＪＢＳデバイスでのＳＢＤ表面においてはＰｔの使用が差し控えられてきたという経緯がある。
【００６３】
このような問題を解決するためには、表面素子の一部に、Ｐｔが導入される部分と、Ｐｔが導入されない部分とを設ける必要があると考えられる。その場合には、特許文献６に記載されたようなＰｔをブロックするためのマスク材が必要になると考えられる。このマスク材としては、一般的にシリコン熱酸化膜が用いられると考えられる。
【００６４】
シリコン熱酸化膜を用いる場合には、所望のＰｔ拡散温度に対してシリコン熱酸化膜にマスク（ブロック）効果があるか否かを確認する必要があると考えられる。また、非特許文献５および特許文献３中の技術においては、非特許文献６中の技術結果が正しいものとして、その応用が行われているが、ＰｔのＵ型分布の詳細について確認する必要があると考えられる。
【００６５】
これらについて、本発明者らは下記の確認を行ってみた。
【００６６】
【表７】
2006196775.tif 000004
【００６７】
【表８】
2006196775.tif 000005
【００６８】
図５０はシリコン中およびＳｉＯ２膜中での拡散係数を示した図、図５１はシリコン中へのＰｔのＵ型分布を示した図である。表７は重金属（Ａｕ、Ｐｔ）のＳｉ中およびＳｉＯ２中での拡散係数を示した表、表８はシリコン中のＰｔのＵ型分布を示した表である。ほう素などのＤｏおよびＥの値については、例えば非特許文献８（Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ，ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔｕｄｅｎｔ  Ｅｄｉｔｉｏｎ）の日本語版の表４などに記載されている。
【００６９】
表９は非特許文献８の日本語版の表４に相当する表である。詳細には、表９はＳｉＯ２中の拡散係数を示した表である。表１０は非特許文献８の日本語版の表５に相当する表である。詳細には、表１０はシリコン中の速い拡散不純物の拡散係数、固溶度、融点での分配係数を示した表である。
【００７０】
【表９】
2006196775.tif 000006
【００７１】
【表１０】
2006196775.tif 000007
【００７２】
つまり、表９には、ほう素、金１、金２、白金のＤｏおよびＥの値が記載されており、表１０にはＡｕ、（Ａｕ）ｉ、（Ａｕ）ｓ、ＰｔのＤｏおよびＥの値が記載されている。表７および図５０では、これらの値を、拡散温度の範囲（７００〜１０００℃、つまり、重金属拡散が行われる一般的な温度範囲）で求めてみた。なお、拡散係数Ｄ＝Ｄｏ・ｅｘｐ（−Ｅ・ｑ／ｋＴ）として与えられることが知られている。
【００７３】
表７中のＮｏ．１〜Ｎｏ．６はシリコン中の拡散係数である。また、表７中のＮｏ．７〜Ｎｏ．１０はＳｉＯ２膜中の拡散係数である。Ｐｔに関するＮｏ．４およびＮｏ．５は、ＰｔのＥが２．２２（ｅＶ）〜２．１５（ｅＶ）の範囲にあるため、そのｍｉｎ〜ｍａｘの範囲を求めた。
【００７４】
図５０において、シリコン中のＡｕのうち、（Ａｕ）ｉは格子間型（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）を意味し、（Ａｕ）ｓは置換型（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ）を意味し、ＡｕはＡｕ全体を意味している。また、Ｎｏ．７の（Ａｕ１）ＳｉＯ２およびＮｏ．８の（Ａｕ２）ＳｉＯ２については、微妙に値が異なる種々
の報告があるため、２つの値を挙げておいた。
【００７５】
図５０に示すように、シリコン中の重金属拡散温度付近の温度では、（Ａｕ）ｉの拡散係数は速く、（Ａｕ）ｓの拡散係数は遅めであり、Ａｕ（全体）の拡散係数としては、Ｐｔの拡散係数に近い値であると言える。ほう素（Ｂ）の拡散係数は、シリコン中およびＳｉＯ２膜中で、ほとんど同程度の値になっていると言える。つまり、Ｐ＋層領域をシリコン中に形成する時の拡散係数（の速さ）と、ＳｉＯ２膜中を拡散する時、すなわち、ＳｉＯ２膜がボロンをブロックするための必要膜厚になる時の速さが、ほぼ同程度であると言える。
【００７６】
更に図５０に示すように、シリコン酸化膜中においては、（Ａｕ１）ＳｉＯ２の拡散係数は比較的大きめ（速め）の値になっているが、（Ａｕ２）ＳｉＯ２の拡散係数は（Ｐｔ）ＳｉＯ２の拡散係数とほぼ同程度の値になっていると言える。また、（Ｐｔ）ＳｉＯ２の拡散係数の値は、少なくとも（Ｂ）ＳｉＯ２の拡散係数の値よりも小さいと言える。つまり、使い慣れたＰ型不純物源のほう素（Ｂ）をブロックすることのできるＳｉＯ２膜の厚さがあれば、それよりも拡散係数の値の小さいＳｉＯ２膜中の（Ｐｔ）ＳｉＯ２、すなわち、Ｐｔもまた必ずブロックすることができると言える。
【００７７】
続いて、シリコン中へのＰｔのＵ型分布について考えてみる。表８は、図４３中の○点（Ｅｃ−０．２３ｅＶ（アクセプタレベル／Ｎ型Ｓｉ））および△点（Ｅｖ＋０．３６ｅＶ（ドナーレベル／Ｐ型Ｓｉ））の２種類の各データの座標（Ｘ軸：ｄｅｐｔｈ（μｍ）、Ｙ軸：Ｌｏｇ軸のｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（１／ｃｍ３））を読み取って入力したものである。
【００７８】
続いて、表８中の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を通る実験式（近似式）を求めてみた。その結果、表７および図５０中のＰｔの拡散係数を用いて、通常の不純物の拡散方程式（ｅｒｆｃ；補誤差関数（デポジション用）またはｇａｕｓｓ関数（ｅの−ｘ２乗）（ドライブイン用）を用いてでは、全く近似できないことがわかった。その理由としては、図５２に示すように、これらの関数は、Ｘ軸（リニア）、Ｙ軸（Ｌｏｇ軸）として表示した場合に必ず上に凸の丸みを帯びた分布となるのに対し、図４３および図５１に示すように、シリコン中のＰｔのＵ型分布（なべ底型分布）は必ず下に凸になっているからである。図５２は近似式を検討するための図である。
【００７９】
つまり、表８中の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の各点を近似するには、（拡散方程式に用いられている関数型とは）全く別の関数型を定義する必要があると考えられる。検討した結果、図５１に示すように、３０μｍ付近で大きく曲がっており、０＜ｘ≦３０μｍの範囲はほぼ直線に近いため、ｙ＝ｂ−ａｘα型を基本とし、さらにそれに若干下側に凹みをもたせるためにｙ＝ｂ−ａｘα＋ｃ型とした。ここで、ａ：表面温度、α：凹みの曲がり度、ｃ：なべ底のまがり上昇分で図５１中の０＜ｘ≦３０μｍの範囲の破線カーブ相当分である。その結果、０＜ｘ≦３０μｍの範囲内において、
Ｆ１（ｘ）≒２．９１Ｅ１４−（４．５１Ｅ１３）・ｘ０．５２＋（３Ｅ９）（１５０−ｘ）２・・・式１
と定義できた。
【００８０】
一方、ｘ＞３０μｍの範囲では、ｙ＝ａ（１５０−ｘ）２＋ｂ型、すなわち、ｘ＝１５０μｍにｍｉｎ点を有する２次関数のグラフで近似可能であると考えられる。ｘ＞３０μｍの範囲で係数ａ，ｂを検討した結果、ｘ＞３０μｍの範囲内において、
Ｆ２（ｘ）≒（２Ｅ９）（１５０−ｘ）２＋（３．８Ｅ１３）・・・式２
と定義できた。
【００８１】
式１および式２により、各ｘ点に対応するＦ（ｘ）の値を求め、表８に示し、図５１中に◇点でプロットした。図４３中のソースデータ数が少ないため、ｘ＝３０μｍ付近でデータとＦ（ｘ）とのずれが大きいものの、ほぼＵ型（なべ底型）の分布を式１および式２により近似できていると考えられる。
【００８２】
図４３に示した比抵抗Ｐ型ｗａｆｅｒ１３〜１５（Ω・ｃｍ）→１４（Ω・ｃｍ）／９．３４Ｅ１４（１／ｃｍ２）、Ｎ型ｗａｆｅｒ１〜２（Ω・ｃｍ）→１（Ω・ｃｍ）／４．８Ｅ１５、２（Ω・ｃｍ）→２．３５Ｅ１５（１／ｃｍ２）の値を参照すると、以下のことがわかった。（１）シリコン表面では、Ｐｔ濃度はＮ−基板の約１桁少ない。（２）なべ底の表面から深い部分では約２桁少ない。（３）Ｐｔ濃度の高い部分は、表面からおよそ３０μｍ（９００℃／１ｈ拡散時）近辺までである。
【００８３】
次に、図５１に示したＵ型分布濃度と、非特許文献１の２．３．３節の記載内容とを照合・比較・確認してみる。非特許文献１の２．３．３節には、深い準位の不純物（Ｐｔ）が素材ウエファのＮ−濃度に近づく時に問題となる補償効果について記載されている。この効果により、伝導体中の自由電子濃度に変化が生じ、その結果、Ｎ−層の比抵抗が上昇し、深刻なブレークダウン電圧および電流伝導に関する影響を有するようになる旨が記載されている。ただし、非特許文献１の２．３．３節には、素材ウエファのＮ−濃度（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）に近づくとだけ記載されており、どの程度の値・比になるかについては記載されていない。
【００８４】
そこで、念のため、非特許文献６中で用いられているＮ型１〜２（Ω・ｃｍ）の実験ウエファでの濃度とＶＢＯの変化について確認した。表１１は非特許文献６中のＮ型１〜２（Ω・ｃｍ）のＮ−層濃度によるＶＢＯの変化を示した表である。図５３は表１１中のρ（Ω・ｃｍ）とＶＢＯ（Ｖ）との関係を示した図である。
【００８５】
【表１１】
2006196775.tif 000008
【００８６】
図５３に示すように、ρの値が約１．０（Ω・ｃｍ）程度である場合には、ρの値が２０％変化するとＶＢＯの値が約１５％変化し、ρの値が約２．０（Ω・ｃｍ）程度である場合には、ρの値が１０％変化するとＶＢＯの値が１０％弱変化している。全体的には、ρの値が１０％変化するとＶＢＯの値が約１０％変化していると言える。
【００８７】
以上より、非特許文献１に記載されている「深刻な影響（ｓｅｒｉｏｕｓ  ｅｆｆｅｃｔ）」とは、少なくともρの値に約１０％程度の変化がある場合と考えられる。この場合には、ＶＢＯの値に１０％弱の変化があると考えられる。
【００８８】
図４３および図５１に示すように、４．８０×１０１５（１／ｃｍ３）〜２．３５×１０１５（１／ｃｍ３）のＮ−層基板濃度に対して、深い準位の不純物（Ｐｔ）の補償効果の影響が出るのは、少なくともその濃度の約１割程度の４．８０×１０１４（１／ｃｍ３）〜２．３５×１０１４（１／ｃｍ３）の濃度になる。そのため、不純物（Ｐｔ）の補償効果の影響が出る深さは、シリコン表面から約１０μｍの範囲に相当していると考えられる。
【００８９】
非特許文献６には、例えば図５１に示したようなＵ型分布の捕獲濃度（ｔｒａｐ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）が、ＤＬＴＳおよび（ショットキーバリアコンタクト形成、Ｎ型／Ａｕ、Ｐ型／Ａｌを蒸着により形成し、逆バイアスを両電極間に印加してＣ（容量）−Ｖ（電圧）の関係から求められる）Ｃ−Ｖ測定によって決定されたと記載されている。
【００９０】
非特許文献５および特許文献３には明確に記載されていなかったが、上述した考察により、ＰｔのＵ型分布がデバイスの特性に影響を与える、つまり、有効なライフタイムキラーを与えるのは、表面からの深さがせいぜい１０μｍの範囲であり、その時の深い不純物の濃度（ｔｒａｐ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）がＮ−型基板の１０％程度以上の濃度であり、表面からの深さが１０μｍの範囲以外の領域では、つまり、Ｕ型分布のなべ底の部分では、Ｎ−基板濃度とは約２桁もの濃度差があるので、さほど影響を与えることはなさそうであると考えられる。
【００９１】
つまり、非特許文献５および特許文献３に記載されている、逆回復動作中のキャリア分布として、アノード側の蓄積キャリアは少なく、しかも、Ｎ−ドリフト層のカソード側に蓄積キャリアがより多く残る必要がある、との分布が得られたと考えられる。
【００９２】
図５４は不純物濃度分布とＰｔ分布を想定した図である。図５４に示すように、アノード側でのＰ＋層の深さ（Ｘｊｐ）は、Ｘｊｐ＝１〜２０（μｍ）程度であると考えられる。一方、カソード側のＮ＋基板の厚さは５０〜４００（μｍ）程度であると考えられる。従って、ＰｔのＵ型分布は、結果的に、アノード側に影響を与えることはあっても、カソード側に顕著な影響を与えることはないと考えられる。
【００９３】
Ｐｔの実効的な影響深さＸｐｔがＰ＋層よりも深い、つまり、Ｘｐｔ＞Ｘｊｐとなるか、あるいは、Ｐｔの実効的な影響深さＸｐｔがＰ＋層よりも浅い、つまり、Ｘｐｔ＜Ｘｊｐとなるかによって、ＰＮ接合の位置がＸｐｔの先になるか、あるいは、手前になるかが決定されることになり、アノード側のＰＮ接合付近のＮ−層中での蓄積キャリア（正孔）のライフタイムも大きく異なることになると考えられる。
【００９４】
例えば特許文献３の段落〔００２２〕には、図５４に示したように、Ｕ型分布の底が始まる深さが約５０（μｍ）とされ、ＰＮ接合深さＸｐｊが１５μｍ前後で蓄積キャリアのＰ＋層付近と深い部分の内部キャリアとの濃度差に変化が現れると記載されており、Ｘｊｐ＜１５μｍの場合にソフトリカバリー特性が得られると記載されている。
【００９５】
上述したように、特許文献７には、Ｎ−層表面にＰｔ拡散を行うと不都合を伴う旨が記載されている。そのため、特許文献７に記載された発明では、Ｐｔの使用が断念され、電子線が用いられてＪＢＳの高速化が行われている。更に、特許文献７の図３０には、２００Ｖ系ＦＲＤ（≒Ｇ２ＦＲＤ）、１８０Ｖ系ＪＢＳ、および１８０Ｖ系ＳＢＤの３つのデバイスのＳＷ波形が比較して記載されている。
【００９６】
図５５は２００Ｖ系ＦＲＤ、１８０Ｖ系ＪＢＳ、および１８０Ｖ系ＳＢＤの３つのデバイスを概略的に示した図である。図５５に示したような３つのデバイスの高速性を示すｔｒｒ特性として、Ｔｊ＝２５℃、１００℃ともにｔｒｒ−ＦＲＤ、ｔｒｒ−ＪＢＳ、ｔｒｒ−ＳＢＤの順番に速い（ｔｒｒが短い）という結果が特許文献７には記載されている。１８０Ｖ系ＪＢＳのｔｒｒを更に短縮化するための方法として、不都合を覚悟の上でＰｔを併用するなどの方法があったと考えられるが、従来におけるベストチョイスとしては、ｔｒｒ−ＦＲＤ≒２８（ｎｓ）に対して、ｔｒｒ−ＪＢＳ≒４８（ｎｓ）程度（室温）とするのが精一杯であったと考えられる。
【００９７】
ＳＢＤ素子は、本来であれば超高速動作のユニポーラ素子（例えばＶＲ≦６０（Ｖ））である。しかしながら、非特許文献９（Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ  ａｎｄ  Ｈ．Ｍｉｙａｎａｇａ：”Ａｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ＆  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｈｉｇｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｄｉｏｄｅ，”ＩＥＥＥ  ＥＤ  Ｖｏｌ．ＥＤ−３７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ，ｐｐ．１３６４−１３７２（１９９０））には、特に高電流の導電領域において、ＳＢ界面からＮ−エピ層に向かう少数キャリア（正孔）の注入が盛んに起きるようになるため、Ｎ−エピ層中の伝導度変調（つまり、Ｎ−→Ｎ，Ｎ＋化すること）が起こり、不思議な（ｃｕｒｉｏｕｓ）電流−電圧特性を示すようになる旨が記載されている。
【００９８】
つまり、本来はＳＢＤではあるが、１８０Ｖ系ともなれば、かなり低濃度のＮ−エピ層が用いられているため、Ｎ−エピ層中での少数キャリア（正孔）のライフタイムが相当に長い値を示すことに加えて、（Ｐ＋層領域を有していない場合でさえ）図５６に示すようなＳＢＤ界面からの少数キャリア（正孔）の注入が加わるため、もはや純粋なＳＢＤ素子であるとは言えなくなってくる。図５６はＳＢＤ界面からの少数キャリア（正孔）の注入の様子を概略的に示した図である。
【００９９】
従って、キラー処理を伴わないｔｒｒ−ＳＢＤは、ｔｒｒ−ＦＲＤ、（キラー処理を伴う）ｔｒｒ−ＪＢＳよりも、より長くなると考えられる。
【０１００】
特許文献７の図３０に記載されているように、ｔｒｒ−ＳＢＤの値は比較的大きくなるものの、ソフトリカバリー性においては、ｔｒｒ−ＳＢＤ波形、ｔｒｒ−ＪＢＳ波形、ｔｒｒ−ＦＲＤ波形の順に、ソフト性が優れている。
【０１０１】
そうしてみると、特許文献７に記載された電子線照射処理を伴うＪＢＳデバイスは、ＦＲＤデバイスの良い点と、ＳＢＤデバイスの良い点とをとった中間的な特性を有するデバイスであると考えられる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、ｔｒｒ−ＪＢＳがｔｒｒ−ＦＲＤよりも短くなるということはなかった。
【０１０２】
ダイオードのＯＮ→ＯＦＦ切り換え時の波形については、例えば特許文献８（特開２００３−８４０２９号公報）の図１８に記載されている。図５７は特許文献８の図１８に相当する図である。ダイオードは、ＯＮ→ＯＦＦ切り換え時に、図５７に示すような波形を示すことが知られている。実際のダイオードでは、特に高速のダイオードのほとんどでは、ＯＮ→ＯＦＦ切り換えが完了するまでに、減衰振動を繰り返し、その後に、ＯＮ→ＯＦＦ切り換えが完了する。
【０１０３】
特許文献８の図１９には、ダイオードのＳＷ波形がオーバーシュートすることなく、ＩＦ＝０（Ａ）のライン（図５７参照）に収束すると仮定して、ｔｒｒ波形の各要素を定義したものが記載されている。図５８は特許文献８の図１９に相当する図である。
【０１０４】
図５９はＯＮ→ＯＦＦ切り換え時の一般的な（ＪＢＳ）デバイスの内部を示した図である。詳細には、図５９（Ａ）はＯＮ期間中のデバイスの内部を示しており、図５９（Ｂ）はＯＮ→ＯＦＦ切り換え開始時のデバイスの内部を示しており、図５９（Ｃ）はＯＮ→ＯＦＦ切り換え完了時のデバイスの内部を示している。
【０１０５】
図５９（Ａ）に示すように、ＯＮ期間中には、電子（−）が基板（Ｎ＋）の全面からＮ−表面の露出されたＳＢＤ界面に流れていると考えられる。一方、正孔（＋）はＰ層の各部から基板（Ｎ＋）側の全面に向かって流れていると考えられる。空乏層はわずかに広がっていると考えられる。
【０１０６】
図５９（Ｂ）に示すように、ＯＮ→ＯＦＦ切り換え開始時には、空乏層が拡がりはじめ、電子（−）がカソード側の正電位に引かれ、正孔（＋）はアノードの負電位に引かれ、各電極に吸い寄せられて消滅する。この時、厳密には、Ｘｊｐの深さの差が考えられるため、空乏層から掃き出され、行き場を失った正孔（＋）は図５９（Ｂ）中の電荷の山にあると考えられる。
【０１０７】
ＯＮ→ＯＦＦ切り換え完了時には、残留している電子（−）および正孔（＋）は、図５９（Ｃ）に示す位置にあると考えられ、電子（−）の移動度に比べて正孔（＋）の移動度が遅い分、最後に残された正孔（＋）が、アノードに戻る速度をもって、ｔｒｒ２（図５８参照）の回復波形を決定しながら、完全なＯＦＦに落ち着くと考えられる。
【０１０８】
図６０は通常のガードリングを説明するための図である。通常、ガードリング領域とは、図６０に示すように、主接合の周辺を囲む同心円状のリングを指す。ガードリングは、多くの占有面積をチップ上に要するので、低耐圧（ＶＲ≦２００Ｖ）素子では、しばしば省かれる場合がある。ガードリングが省略される場合には、より深いＸｊｐ（図６０参照）が必要になり、主接合の端部領域（図６０中のハッチング部分）がガードリングとしての役目を担うことになる。
【０１０９】
図５９に示した例では、ガードリング領域が、チップサイズよりも内側に形成されており、また、基板側のカソード電極がチップ全面に渡って形成されている。そのため、図５９（Ａ）に示したＯＮ期間中においては、ガードリングの外側コーナー付近で正孔（＋）の流れが集中しやくすなっている。一方、図５９（Ｃ）に示したＯＮ→ＯＦＦ切り換え完了時においては、ガードリングの外側コーナー付近（図５９（Ｃ）中のハッチング部分）は、等電界ラインの集中が起こりやすくなっている。つまり、電界強度が大きくなっている。
【０１１０】
この様子は、例えば特許文献７の図１２に記載されている。図６１は特許文献７の図１２に相当する図である。詳細には、図６１（ａ）はＳＢＤ構造を示しており、図６１（ｂ）はＪＢＳ構造を示している。デバイスの活性領域周辺のガードリング領域は、ＯＮ／ＯＦＦ切り換えに伴って厳しい運転条件にさらされると考えられる。
【０１１１】
また、ＯＮ→ＯＦＦ切り換え時における内部キャリアの動きを詳しく説明した他の例として、例えば特許文献９（特開２０００−３１２０１１号公報）に記載されたものがある。特許文献９には、多数個のＰ＋型の半導体領域の配置形状を適切化することにより、従来よりも少ない重金属（Ａｕ）を導入するのみで、速いＳＷスピードが得られる旨が記載されている。
【０１１２】
図６２は特許文献９の図５に相当する図である。図６２において、５２はｎ−形の半導体層、５６はｐ＋形の半導体領域である。特許文献９には、動作がＯＦＦになると、電子がＳＢＤに集結した状態で静止し、この電子がＰＮ接合から注入されＯＦＦ時に行き場を失った正孔側に直ちに流れて結合・捕獲する旨が記載されている。
【０１１３】
ところが、特許文献９には、電子がＳＢＤ（部）に集結した状態でＯＦＦモード開始に入るために、実際にどのような条件が必要になるかの理由が十分に説明されていない。Ｐ＋型半導体領域を理想的に配置した後であっても、重金属（Ａｕ）の使用が皆無になるとは考えられない。更に、現実にデバイスを試作してみると、Ｐｔをはじめとする重金属をある程度の高温処理を伴ってＳｉバルク（Ｎ−層）中にドープしない限りは、デバイスのｔｒｒ特性をどうしても短縮することができないと考えられる。
【０１１４】
図６３は特許文献７の図３に相当する図、図６４は特許文献７の図４に相当する図である。図６３および図６４において、６１はＮ＋型の半導体基板、６２はＮ−型の半導体層、６３はＮ−型領域、６４はＰ型活性領域、６５はＰ型のガードリング、６６はＮ＋型又はＰ＋型のチャネルストップ領域、６７はバリアメタル、６８は半導体酸化膜、６９は第一電極メタル、７０は第二電極メタル、７１は等電位リング電極メタル、８１ａは半導体酸化膜（ＳｉＯ２膜）、８１ｂは酸化膜マスクパターン、８１ｃは半導体酸化膜、８１ｄは半導体酸化膜、８２は半導体酸化膜である。８３ａはＰＳＧ膜、８３ｂはＰＳＧ膜、８４は最終絶縁保護膜である。
【０１１５】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、まず、図６３（１）に示すように、Ｎ＋型の半導体基板６１上にエピタキシャル成長させたＮ−型の半導体層６２を有するウエファが酸化せしめられ、その表裏に半導体酸化膜８１ａ，８２が形成される。例えば、半導体基板６１及び半導体層６２にシリコンが用られる。その場合、例えば、１０００℃で９０分の湿式酸化法により半導体酸化膜８１ａ，８２として約０．５μｍのシリコン酸化膜が形成される。
【０１１６】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、次に、図６３（２）に示すように、半導体層６２表面の半導体酸化膜８１ａが周知のリソグラフィ・エッチング技術を用いて開口せしめられ、酸化膜マスクパターン８１ｂとされる。さらに、酸化膜マスクパターン８１ｂをマスクとしてＰ型不純物が半導体層６２に導入される。それは、例えばボロンをイオン注入することにより行われる。Ｐ型不純物導入後、熱拡散せしめられ、Ｐ型不純物が活性化せしめられる。これによりＰ型活性領域６４及びガードリング６５が形成される。
【０１１７】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、図６３（３）に示すように、Ｐ型不純物導入後の熱拡散工程において半導体酸化膜８１ｂの開口部を含めて、ウエファ表面を酸化させ、新たな半導体酸化膜８１ｃが形成される。半導体酸化膜８１ｂ及び半導体酸化膜８１ｃの周縁部が周知のフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングして開口せしめられる。これにより開口した開口部を介してＮ＋型不純物が導入され、Ｎ＋型のチャネルストップ層６６が形成される。それは、例えばリンをイオン注入することにより行われる。その深さＸｊｎ＋は例えば、１．２〜１．３μｍとされる。Ｎ＋型不純物導入後、熱拡散しＮ＋型不純物が活性化せしめられる。
【０１１８】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、次に、図６４（４）に示すように、ＰＳＧ（リン・珪酸・ガラス）膜８３ａが形成される。次に、周知のリソグラフィ・エッチング・金属成膜技術を用いて、ＰＳＧ膜８３ａ及び半導体酸化膜８１ｄが開口せしめられ、図６４（５）に示すようにＰＳＧ膜８３ｂ及び半導体酸化膜６８とされる。ＰＳＧ膜８３ｂ及び半導体酸化膜６８の開口部を介してバリアメタル６７が図６４（５）に示すようにガードリング６５、Ｐ型活性領域６４及びその間のＮ−型領域６３上に形成される。
【０１１９】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、さらにその後、周知のリソグラフィ・エッチング・金属成膜技術を用いて、第一電極メタル６９と、等電位リング電極メタル７１が形成される。図６４（５）に示すように第一電極メタル６９によりバリアメタル６７が完全に覆われる。半導体酸化膜６８上にはＰＳＧ膜８３ｂが形成される。一方、ウエファ裏面は研削される。これにより、裏面の半導体酸化膜８２が除去される。
【０１２０】
特許文献７に記載されたＪＢＳの製造工程では、その後、図６４（６）に示すようにウエファ裏面に第二電極メタル７０が形成される。さらに、図６４（６）に示すように最終絶縁保護膜８４が周辺領域に形成される。中央の第一電極メタル６９は露出せしめられる。
【０１２１】
本発明者らの研究によれば、図６３（３）〜図６４（４）のプロセスにかけて、（少なくとも）１回のＰｔマスク処理およびＰｔ蒸着・熱処理の工程が追加されなければならないと考えられる。
【０１２２】
上述したように、ＪＢＳ構造そのものには多くの形態があるが、結果として、いまだに、より速いｔｒｒ特性を有し、かつ、低ＶＦなデバイス特性を満足するものが市場に出回っていないと考えられる。また、ライフタイムキラーとして、Ｐｔを用いるもの、あるいは、電子線や軽イオン照射によるものも提案されてはいるが、これをＪＢＳに応用した場合、ＰｔではＳＢＤ界面を損ねてしまうという問題がいまだに解決されておらず、電子線を用いたものではｔｒｒ短縮が十分でないという問題が解決されておらず、軽イオン照射においてもコスト的な問題および局所コントロール性の問題が解決されておらず、市場のニーズに十分応えられておらず、商業的に量産可能なデバイスを供給できる体制が確立されていないと考えられる。
【０１２３】
【特許文献１】特公昭５９−３５１８３号公報
【特許文献２】特公昭５９−４９７１４号公報
【特許文献３】特開平８−４６２２１号公報
【特許文献４】特許第３０７２７５３号公報
【特許文献５】特開平５−１０２１６１号公報
【特許文献６】特開平６−３４２７９９号公報
【特許文献７】特開２００４−５５５８６号公報
【特許文献８】特開２００３−８４０２９号公報
【特許文献９】特開２０００−３１２０１１号公報
【非特許文献１】Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，”Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”
【非特許文献２】Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，”Ｔｈｅ  ｐｉｎｃｈ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ：Ａ  ｌｏｗ  ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｒｏｐ，ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｄｉｏｄｅ，”ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．ＥＤＬ−５，１９４−１９６（１９８４）
【非特許文献３】Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，”Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，”Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，２８，１０８９−１０９３（１９８５）
【非特許文献４】ＮＩ（日本インター）ＮＥＷＳ  Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２  ｐｐ．１０〜１１（２０００年２月２０日日本インター株式会社発行）
【非特許文献５】電気学会研究会資料  ＥＤＤ−００−１２８（ＳＰＣ−００−１０７）ＰＰ．５３〜５７、富士電機  根本ほか
【非特許文献６】Ｙ．Ｋ．Ｋｗｏｎ，Ｔ．Ｉｓｈｉｋａｗａ，ａｎｄ  Ｈ．Ｋｕｗａｎｏ，”Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ−ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌｓ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，６１，３，ｐｐ．１０５５−１０５８，１９８７
【非特許文献７】Ｎ．Ｋａｍｉｎｓｋｉ，Ｎ．Ｇａｓｌｓｔｅｒ，Ｓ．Ｌｉｎｄｅｒ，Ｃ．Ｎｇ，ａｎｄ  Ｒ．Ｆｒａｎｃｉｓ，”１２００Ｖ  Ｍｅｒｇｅｄ  ＰＩＮ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｄｉｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｆｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ａｎｄ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＥＰＥ’９９  Ｌａｕｓａｎｎｅ，１９９９
【非特許文献８】Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ，ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔｕｄｅｎｔ  Ｅｄｉｔｉｏｎ
【非特許文献９】Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ  ａｎｄ  Ｈ．Ｍｉｙａｎａｇａ：”Ａｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ＆  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｈｉｇｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｄｉｏｄｅ，”ＩＥＥＥ  ＥＤ  Ｖｏｌ．ＥＤ−３７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ，ｐｐ．１３６４−１３７２（１９９０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０１２４】
前記問題点に鑑み、本発明は、従来技術の問題点を解消し、市場のニーズに応えることができるＪＢＳ構造のみならず、他のＦＲＤ、ＳＢＤにも応用可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【０１２５】
詳細には、本発明は、超高速パワーデバイスにも導入および適用可能な半導体装置であって、ライフタイムキラーとしての重金属（Ｐｔ）処理が行われている半導体装置を提供することを目的とする。
【０１２６】
更に、本発明は、従来のＪＢＳを上回るような高速性および低損失性（ｔｒｒ−ＶＦ）のトレードオフ特性を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【０１２７】
換言すれば、本発明はショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ソフトリカバリー特性を向上させることができるＪＢＳおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０１２８】
更に、本発明はショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ソフトリカバリー特性を向上させることができるショットキーバリアダイオード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】
【０１２９】
請求項１に記載の発明によれば、ショットキー接合とＰＮ接合とが並存したＪＢＳにおいて、ガードリング部の内側のＮ−層中に所定の間隔をあけて複数のＰ層を配列し、前記ガードリング部の表面および前記複数のＰ層の表面のうちの一部から重金属を拡散させ、前記Ｎ−層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とするＪＢＳが提供される。
【０１３０】
請求項２に記載の発明によれば、前記ガードリング部の表面から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の内側の前記Ｐ層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３１】
請求項３に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側に配列された前記Ｐ層の表面の一部から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３２】
請求項４に記載の発明によれば、要求されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に応じて、前記ガードリング部の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、前記Ｐ層の表面から重金属を拡散させるかを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＪＢＳの製造方法が提供される。
【０１３３】
請求項５に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側に配列されるそれぞれのＰ層の形状をストライプ状またはドット状とすることを特徴とする請求項４に記載のＪＢＳの製造方法が提供される。
【０１３４】
請求項６に記載の発明によれば、複数のＰ層からなるＰ層群を複数設け、連結部を介して複数のＰ層群を連結して前記ガードリング部の内側に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３５】
請求項７に記載の発明によれば、前記Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、前記Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層を前記Ｐ層中に形成し、前記Ｐ＋＋層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１又は３に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３６】
請求項８に記載の発明によれば、前記ガードリング部の表面および前記複数のＰ層の表面のうちの一部から９３０〜９５０℃の拡散温度で白金を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３７】
請求項９に記載の発明によれば、ＪＢＳのウエファ比抵抗を３．５〜４．８５Ω・ｃｍに設定し、前記Ｎ−層の厚さを約１５μｍに設定したことを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１３８】
請求項１０に記載の発明によれば、逆回復時間ｔｒｒの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられる前記Ｐ層の表面の面積を増加させ、順電圧降下ＶＦの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられる前記Ｐ層の表面の面積を減少させることを特徴とする請求項４に記載のＪＢＳの製造方法が提供される。
【０１３９】
請求項１１に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側に配列された複数のＰ層の表面のうちの複数箇所から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１０に記載のＪＢＳの製造方法が提供される。
【０１４０】
請求項１２に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側に間隔をあけて複数のＰ層を配列し、複数のＰ層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項３に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４１】
請求項１３に記載の発明によれば、前記Ｐ層の外縁部よりも、重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部を内側に配置したことを特徴とする請求項３に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４２】
請求項１４に記載の発明によれば、前記Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、前記Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層を前記Ｐ層中に形成し、前記Ｐ＋＋層の外縁部と前記重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部とがほぼ一致するように前記Ｐ＋＋層の表面の寸法と前記重金属拡散用マスクパターンの開口の寸法とを設定し、前記Ｐ＋＋層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１３に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４３】
請求項１５に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４４】
請求項１６に記載の発明によれば、前記ガードリング部の内側の前記Ｎ−層中に間隔をあけて配列された複数のＰ層のうちの２つ以上のＰ層の表面から重金属を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４５】
請求項１７に記載の発明によれば、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を間に挟むように、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層を前記ガードリング部の内側に配列することを特徴とする請求項１に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４６】
請求項１８に記載の発明によれば、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間に、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を配置し、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積よりも、重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積を小さく設定したことを特徴とする請求項１７に記載のＪＢＳが提供される。
【０１４７】
請求項１９に記載の発明によれば、ショットキー接合を有するショットキーバリアダイオードにおいて、ガードリング部の表面から重金属を拡散させ、前記ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属を拡散させないことを特徴とするショットキーバリアダイオードが提供される。
【発明の効果】
【０１４８】
請求項１に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の表面およびガードリング部の内側に間隔をあけて配列された複数のＰ層の表面のうちの一部から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。更に、ＰＮ接合付近でのライフタイムをＮ−層内部のライフタイムよりも短くすることができ、ソフトリカバリー特性を得ることができる。その結果、特開２００４−５５５８６号公報に記載されたＪＢＳよりも、ソフトリカバリー特性を向上させることができる。つまり、特開２００４−５５５８６号公報に記載されたＪＢＳよりも、最大逆回復電流値ＩＲＭを小さくすることができる。
【０１４９】
請求項２に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部の内側のＰ層の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部の表面、Ｐ層の表面、および、Ｎ−層の表面のうち、ガードリング部の表面のみから重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部以外の部分の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも逆回復時間ｔｒｒを短くすることができる。つまり、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも逆回復時間ｔｒｒを短くすることができる。この理由としては、ＪＢＳのＯＮ→ＯＦＦ切り換え時のガードリング部の外側コーナーの正孔の流れの集中を抑制することができ、等電位ラインの集中を抑制することができるためと考えられる。
【０１５０】
換言すれば、請求項２に記載のＪＢＳでは、Ｎ−層から遠いガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられ、Ｎ−層から近いＰ層の表面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、拡散せしめられた重金属がＮ−層の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、拡散せしめられた重金属がショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０１５１】
請求項３に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面の一部から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部の表面からは重金属が拡散せしめられず、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からも重金属が拡散せしめられず、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面の一部のみから重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも順電圧降下ＶＦを低く抑えることができる。
【０１５２】
請求項４に記載のＪＢＳの製造方法では、例えばユーザーによって要求されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に応じて、ガードリング部の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面から重金属を拡散させるかが選択される。詳細には、例えば実験によって予めＪＢＳのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線が作成され、次いで、求める逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性がそのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線上から選択され、次いで、求める逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性が得られるように、ガードリング部の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面から重金属を拡散させるかが選択され、次いで、ガードリング部の表面またはＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる。そのため、所望の逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を有するＪＢＳを製造することができる。
【０１５３】
換言すれば、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面から重金属が拡散せしめられてしまうと、ＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性および順電圧降下ＶＦ特性が上述したｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線上から外れてしまい、所望の逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を有するＪＢＳを製造することが困難になってしまうため、請求項４に記載のＪＢＳの製造方法では、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属が拡散せしめられない。
【０１５４】
請求項５のＪＢＳの製造方法では、ガードリング部の内側に配列されるそれぞれのＰ層の形状がストライプ状またはドット状とされる。そのため、ガードリング部の内側に配列されるそれぞれのＰ層の形状が複雑な形状とされる場合よりも、ＪＢＳのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線を作成する負荷を軽減することができる。
【０１５５】
請求項６に記載のＪＢＳでは、複数のＰ層からなるＰ層群が複数設けられ、連結部を介して複数のＰ層群が連結され、ガードリング部の内側に配置されている。そのため、大型のＪＢＳのソフトリカバリー特性を向上させることができる。
【０１５６】
請求項７に記載のＪＢＳでは、Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層がＰ層中に形成され、Ｐ＋＋層の表面から重金属が拡散せしめられる。そのため、Ｐ＋＋層が形成されない場合よりも、オーミック抵抗を低減することができ、ＰＩＮ領域（Ｐ層）からのホールの注入量を抑制することができる。詳細には、Ｐ＋＋層が形成される以前のＰ層の表面の面積よりもＰ＋＋層の表面の面積が小さくなるように、Ｐ＋＋層がＰ層中に形成される。
【０１５７】
請求項８及び９に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の表面およびガードリング部の内側に配列された複数のＰ層の表面のうちの一部から９３０〜９５０℃の拡散温度で白金が拡散せしめられる。詳細には、ＪＢＳのウエファ比抵抗が３．５〜４．８５Ω・ｃｍに設定され、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の厚さが約１５μｍに設定されている。そのため、従来のＪＢＳよりもソフトリカバリー特性を向上させることができる。
【０１５８】
請求項１０に記載のＪＢＳの製造方法では、逆回復時間ｔｒｒの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積が増加せしめられ、順電圧降下ＶＦの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積が減少せしめられる。そのため、ＪＢＳの製造装置を大幅に設計変更する必要なく、製造されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を所望の逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に近づけることができる。
【０１５９】
請求項１１に記載のＪＢＳの製造方法では、ガードリング部の内側に配列された複数のＰ層の表面のうちの複数箇所から重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面の１箇所のみから重金属が拡散せしめられる従来の場合よりも、逆回復時間ｔｒｒを低減させることができる。
【０１６０】
請求項１２に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の内側に複数のＰ層が間隔をあけて配列され、かつ、それらの複数のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる。つまり、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられるのではなく、ガードリング部の内側に間隔をあけて配列された複数のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる。それにより、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも短い２０〜４０ｎｓの逆回復時間ｔｒｒを達成することができる。
【０１６１】
請求項１３に記載のＪＢＳでは、Ｐ層の外縁部よりも、重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部が内側に配置されている。つまり、Ｐ層の表面よりも、重金属拡散用マスクパターンの開口が小さく設定されている。すなわち、Ｐ層とＮ−層との境界線と重金属拡散用マスクパターンの外縁部との間に隙間が設けられている。そのため、Ｐ層の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ層に隣接するショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、Ｐ層の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ層の表面に隣接するＮ−層の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０１６２】
請求項１４に記載のＪＢＳでは、Ｐ層の深さよりも浅く、かつ、Ｐ層の濃度よりも濃いＰ＋＋層がＰ層中に形成され、Ｐ＋＋層の外縁部と重金属拡散用マスクパターンの開口の外縁部とがほぼ一致するようにＰ＋＋層の表面の寸法と重金属拡散用マスクパターンの開口の寸法とが設定され、Ｐ＋＋層の表面から重金属が拡散せしめられる。詳細には、Ｐ＋＋層が形成される以前のＰ層の表面の面積よりもＰ＋＋層の表面の面積が小さくなるように、Ｐ＋＋層がＰ層中に形成される。そのため、Ｐ＋＋層が形成されない場合よりも、オーミック抵抗を低減することができ、ＰＩＮ領域（Ｐ層）からのホールの注入量を抑制することができる。更に、Ｐ＋＋層の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ＋＋層の外側のＰ層に隣接するショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、Ｐ＋＋層の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ＋＋層の外側のＰ層に隣接するＮ−層の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０１６３】
請求項１５に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部の内側領域の中央部をソフトリカバリー特性に寄与させることができる。
【０１６４】
請求項１６に記載のＪＢＳでは、ガードリング部の内側のＮ−層中に間隔をあけて配列された複数のＰ層のうちの２つ以上のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる。つまり、間隔をあけて配列された２つ以上のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる。すなわち、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間に所定の隙間が設けられている。そのため、非常に近接して配置された２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、２つのＰ層の間のＮ−層の重金属濃度が高くなるのに伴って、そのＮ−層の表面（ショットキー接合界面）に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０１６５】
請求項１７に記載のＪＢＳでは、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を間に挟むように、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層がガードリング部の内側に配列される。そのため、隣接する２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、２つのＰ層を互いに近接させて配列することができ、それにより、ピンチオフ効果を増大させることができる。つまり、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層と表面から重金属が拡散せしめられるＰ層とを近接して配列し、それにより、ピンチオフ効果を増大させることができる。
【０１６６】
請求項１８に記載のＪＢＳでは、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間に、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層が配置され、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積よりも、重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積が小さく設定されている。そのため、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積と重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積とが等しく設定されている場合よりも、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間のＮ−層の表面の面積を増大させることができ、それにより、順電圧降下ＶＦを低減することができる。例えば、Ｐ層の表面がストライプ状に構成される場合には、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の幅よりも、それらの間に配置された表面から重金属が拡散せしめられないＰ層の幅が小さく設定される。また、例えば、Ｐ層の表面が例えば円形、矩形などのドット状に構成される場合には、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の径よりも、それらの間に配置された表面から重金属が拡散せしめられないＰ層の径が小さく設定される。
【０１６７】
ショットキーバリアダイオードのガードリング部は、図５９および図６１に示したようなＪＢＳのガードリング部に生じる効果と同様の効果にさらされていると考えられる。つまり、ショットキーバリアダイオードにおいても、順・逆（ＯＮ／ＯＦＦ）バイアスともに正孔がガードリング部に集まりやすく問題となると考えられる。この点に鑑み、請求項１９に記載のショットキーバリアダイオードでは、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられない場合よりもソフトリカバリー特性を向上させることができる。詳細には、ガードリング部周辺の正孔（ホール）のライフタイムが短縮され、その結果、高速なショットキーバリアダイオードが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１６８】
以下、本発明のＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）の第１の実施形態について説明する。図１〜図３は第１の実施形態のＪＢＳの製造工程を示した図である。第１の実施形態のＪＢＳの製造工程では、まず、図１（Ａ）に示すように、Ｎ＋型の半導体基板１０１上にエピタキシャル成長させたＮ−層１０２を有するウエファが酸化せしめられ、そのウエファの表面（図１（Ａ）の上面）に半導体酸化膜１２１ａが形成され、ウエファの裏面（図１（Ａ）の下面）に半導体酸化膜１２２が形成される。第１の実施形態のＪＢＳでは、半導体基板１０１およびＮ−層１０２として、シリコンが用いられる。その場合、例えば１０００℃で９０分の湿式酸化法により、半導体酸化膜１２１ａ，１２２として約０．５μｍのシリコン酸化膜が形成される。つまり、本発明のＪＢＳにおいて、「半導体酸化膜」とは、「シリコン酸化膜」のことを意味する。
【０１６９】
次いで、Ｎ−層１０２の表面（図１（Ａ）の上面）の半導体酸化膜１２１ａがリソグラフィ・エッチング技術を用いて開口せしめられ、図１（Ｂ）に示すように、酸化膜マスクパターン１２１ｂが形成される。次いで、酸化膜マスクパターン１２１ｂをマスクとして、Ｐ型不純物がＮ−層１０２中に導入される。それは、例えばボロンをイオン注入することにより行われる。Ｐ型不純物導入後、熱拡散せしめられ、Ｐ型不純物が活性化せしめられる。これにより、図１（Ｂ）に示すように、複数のＰ層（Ｐ型活性領域）１０４およびガードリング部１０５が形成される。つまり、Ｎ−層１０２のうち、Ｐ層１０４およびガードリング部１０５を除いた部分がＮ−層１０３になる。
【０１７０】
次いで、Ｐ型不純物導入後の熱拡散工程において半導体酸化膜１２１ｂの開口部を含めてウエファの表面（図１（Ｂ）の上面）が酸化せしめられ、図１（Ｃ）に示すように、新たな半導体酸化膜１２１ｃが形成される。次いで、半導体酸化膜１２１ｂおよび半導体酸化膜１２１ｃの周縁部（図１（Ｃ）の左縁部および右縁部）が、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングして開口せしめられる。これにより開口した開口部を介してＮ＋型不純物が導入され、図１（Ｃ）に示すように、Ｎ＋型のチャネルストップ層１０６が形成される。それは、例えばリンをイオン注入することにより行われる。第１の実施形態のＪＢＳでは、Ｎ＋型のチャネルストップ層１０６が設けられるが、第２の実施形態のＪＢＳでは、Ｎ＋型のチャネルストップ層を設けないことも可能である。
【０１７１】
次いで、図２（Ａ）に示すように、半導体酸化膜１２１ｂ，１２１ｃに開口部１３０が形成され、それらの開口部１３０を介して濃度の高いＰ型不純物が複数のＰ層１０４中およびガードリング部１０５中に導入される。Ｐ型不純物導入後、熱拡散せしめられ、Ｐ型不純物が活性化せしめられる。これにより、図２（Ａ）に示すように、Ｐ層１０４中にＰ＋＋層１０４’（図２（Ｂ）参照）が形成され、ガードリング部１０５中にＰ＋＋層１０５’が形成される。
【０１７２】
Ｐ＋＋層１０４’の表面の面積は、Ｐ＋＋層１０４’が形成される以前におけるＰ層１０４（図１（Ｃ）参照）の表面の面積よりも小さくされる。詳細には、図２（Ａ）に示すように、Ｐ＋＋層１０４’の表面の外縁部は、Ｐ＋＋層１０４’が形成される以前におけるＰ層１０４の表面の外縁部よりも内側に配置される。更に、Ｐ＋＋層１０４’の深さＸｊｐ’はＰ層１０４の深さＸｊｐよりも浅くされる。また、Ｐ＋＋層１０４’の濃度はＰ層１０４の濃度よりも高く設定される。これにより、Ｐ層（ＰＩＮ領域）１０４のオーミックの向上を図ることができ、Ｐ層（ＰＩＮ領域）１０４からのホールの注入量を抑えることができる。その結果、逆回復時間ｔｒｒが長くなってしまうのを抑制することができる。
【０１７３】
第１の実施形態のＪＢＳでは、Ｐ＋＋層１０４’，１０５’が形成されるが、第３の実施形態のＪＢＳでは、Ｐ＋＋層１０４’，１０５’の両方、あるいは、それらのいずれか一方を設けないことも可能である。第１の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５中にＰ＋＋層１０５’を設ける場合には、ガードリング部１０５のオーミック性を重視することができ、一方、第３の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５中にＰ＋＋層１０５’を設けない場合には、正孔注入量を重視することができる。
【０１７４】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、ガードリング部１０５の外側の半導体酸化膜１２１ｂ，１２１ｃを残して、ガードリング部１０５の内側の半導体酸化膜１２１ｂ，１２１ｃがエッチング除去される。次いで、開口部１４１を有する重金属拡散用マスクパターン１４０が、フォトレジスト膜を用いて形成される。次いで、フォトレジストのリフトオフ工程において、重金属拡散用マスクパターン１４０の表面（図２（Ｂ）の上面）に付着した重金属が、重金属拡散用マスクパターン１４０と共に除去される。
【０１７５】
次いで、開口部１４１内に位置していたためにフォトレジストのリフトオフ工程で除去されなかった重金属が、ガードリング部１０５の表面から、詳細には、ガードリング部１０５中のＰ＋＋層１０５’の表面（図２（Ｂ）の上面）から拡散せしめられる。第１の実施形態のＪＢＳでは、重金属として白金が拡散せしめられるが、第４の実施形態のＪＢＳでは、代わりにＡｕなどの重金属を拡散させることも可能である。
【０１７６】
次いで、図３（Ａ）に示すように、ＰＳＧ（リン・珪酸・ガラス）膜１２３ａが形成される。なお図１（Ｃ）に示した半導体酸化膜１２１ｂおよび１２１ｃをまとめて半導体酸化膜１２１ｄとして図３（Ａ）中に示す。
【０１７７】
次いで、リソグラフィ・エッチング・金属成膜技術を用いて、ＰＳＧ膜１２３ａおよび半導体酸化膜１２１ｄが開口せしめられ、図３（Ｂ）に示すように、ＰＳＧ膜１２３ｂおよび半導体酸化膜１０８とされる。次いで、バリアメタル１０７が、ガードリング部１０５、Ｐ層（Ｐ型活性領域）１０４、および、その間のＮ−層１０３上に形成される。
【０１７８】
次いで、リソグラフィ・エッチング・金属成膜技術を用いて、第一電極メタル１０９と、等電位リング電極メタル１１１とが形成される。第一電極メタル１０９により、バリアメタル１０７が完全に覆われる。次いで、ウエファの裏面（図３（Ｂ）の下面）が研削される。これにより、裏面の半導体酸化膜１２２が除去される。第１の実施形態のＪＢＳでは、等電位リング電極メタル１１１が設けられるが、第５の実施形態のＪＢＳでは、等電位リング電極メタルを設けないことも可能である。
【０１７９】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、ウエファの裏面（図３（Ｃ）の下面）に第二電極メタル１１０が形成される。次いで、最終絶縁保護膜１２４が周辺領域に形成される。
【０１８０】
図４は図１〜図３に示したＮ−層１０３、Ｐ層１０４、および、ガードリング部１０５を図１〜図３の上側から見た図である。図４に示すように、第１の実施形態のＪＢＳでは、ガードリング部１０５の内側にＮ−層１０３が配置され、そのＮ−層１０３中に所定の間隔をあけて複数のストライプ状のＰ層１０４が配列されている。つまり、第１の実施形態のＪＢＳでは、図４に示したＮ−層１０３の表面にショットキー接合界面が形成され、Ｐ層１０４とそのまわりのＮ−層１０３との境界面にＰＮ接合界面が形成されている。
【０１８１】
図５は図２（Ｂ）に示した重金属拡散用マスクパターン１４０およびその開口部１４１を図２（Ｂ）の上側から見た図である。図２（Ｂ）、図４、および、図５に示すように、第１の実施形態のＪＢＳでは、ガードリング部１０５の表面から、詳細には、ガードリング部１０５中のＰ＋＋層１０５’の表面から重金属が拡散せしめられるように、重金属拡散用マスクパターン１４０の開口部１４１が形成されている。
【０１８２】
つまり、第１の実施形態のＪＢＳでは、図２（Ｂ）、図４および図５に示したように、ガードリング部１０５の表面、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面、および、Ｎ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面のうち、ガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）のみから重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。更に、ＰＮ接合付近でのライフタイムをＮ−層１０３の内部のライフタイムよりも短くすることができ、それにより、後で実験データと共に説明するように、ソフトリカバリー特性を得ることができる。その結果、特開２００４−５５５８６号公報に記載されたＪＢＳのように構成された従来のＪＢＳよりも、ソフトリカバリー特性を向上させることができる。つまり、特開２００４−５５５８６号公報に記載されたＪＢＳのように構成された従来のＪＢＳよりも、最大逆回復電流値ＩＲＭを小さくすることができる。
【０１８３】
詳細には、第１の実施形態のＪＢＳでは、図２（Ｂ）、図４および図５に示したように、ガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の内側のＰ層１０４の表面およびＰ＋＋層１０４’の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の表面（ならびにＰ＋＋層１０５’の表面）、Ｐ層１０４の表面（ならびにＰ＋＋層１０４’の表面）、および、Ｎ−層１０３の表面のうち、ガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）のみから重金属が拡散せしめられる。そのため、後で実験データと共に説明するように、ガードリング部１０５以外の部分の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも逆回復時間ｔｒｒを短くすることができる。つまり、ガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（ならびにＰ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる場合よりも逆回復時間ｔｒｒを短くすることができる。この理由としては、ＪＢＳのＯＮ→ＯＦＦ切り換え時のガードリング部１０５の外側コーナーの正孔の流れの集中を抑制することができ、等電位ラインの集中を抑制することができるためと考えられる。
【０１８４】
換言すれば、第１の実施形態のＪＢＳでは、図２（Ｂ）、図４および図５に示したように、Ｎ−層１０３から遠いガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から重金属が拡散せしめられ、Ｎ−層１０３から近いＰ層１０４の表面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、拡散せしめられた重金属がＮ−層１０３の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、拡散せしめられた重金属がショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０１８５】
第１の実施形態のＪＢＳでは、ガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から９３０〜９５０℃の拡散温度で重金属としての白金が拡散せしめられる。第６の実施形態のＪＢＳでは、代わりに、上述した温度以外の拡散温度で重金属を拡散させることも可能である。
【０１８６】
更に、第１の実施形態のＪＢＳでは、ＪＢＳのウエファ比抵抗が例えば３．５〜４．８５Ω・ｃｍに設定され、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の厚さが例えば約１５μｍに設定されている。
【０１８７】
以下、本発明のＪＢＳの第７の実施形態について説明する。第７の実施形態のＪＢＳは、後述する点を除き、上述した第１から第６の実施形態のＪＢＳの製造工程と同一の製造工程により製造される。
【０１８８】
図６は第７の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。上述したように、第１の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図２（Ｂ）に示したように、開口部１４１を有する重金属拡散用マスクパターン１４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部１４１を介してガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から重金属が拡散せしめられるが、第７の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図６に示すように、開口部２４１を有する重金属拡散用マスクパターン２４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部２４１を介して一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。
【０１８９】
第７の実施形態のＪＢＳでは、図６に示すように、Ｐ＋＋層１０４’が形成されるが、第８の実施形態のＪＢＳでは、Ｐ＋＋層１０４’を設けないことも可能である。第８の実施形態のＪＢＳでは、表面から重金属が拡散せしめられる、Ｐ層１０４（図６参照）の外縁部よりも、重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１（図６参照）の外縁部が内側に配置されている。つまり、Ｐ層１０４（図６参照）の表面よりも、重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１（図６参照）が小さく設定されている。すなわち、Ｐ層１０４とＮ−層１０３との境界線と、重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１の外縁部との間に隙間が設けられている。そのため、Ｐ層１０４の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ層１０４に隣接するショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、Ｐ層１０４の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ層１０４の表面に隣接するＮ−層１０３の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０１９０】
第７の実施形態のＪＢＳの説明に戻り、図７は図１〜図３および図６に示したＮ−層１０３、Ｐ層１０４、および、ガードリング部１０５を図１〜図３および図６の上側から見た図である。図７に示すように、ガードリング部１０５の内側のＮ−層１０３中に所定の間隔をあけて配列された複数のストライプ状のＰ層１０４は、第１領域１０４−１に含まれているものと、第２領域１０４−２に含まれているものと、第３領域１０４−３に含まれているものと、第４領域１０４−４に含まれているものと、第５領域１０４−５に含まれているものと、第６領域１０４−６に含まれているものと、第７領域１０４−７に含まれているものとに分類することができる。
【０１９１】
図８は図６に示した第７の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン２４０およびその開口部２４１を図６の上側から見た図である。図６〜図８に示すように、第７の実施形態のＪＢＳでは、第２領域１０４−２、第４領域１０４−４および第６領域１０４−６に含まれている複数のＰ層１０４の表面から、詳細には、Ｐ層１０４中のＰ＋＋層１０４’の表面から重金属が拡散せしめられるように、重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１が、第２領域２４１−２と、第４領域２４１−４と、第６領域２４１−６とに形成されている。
【０１９２】
つまり、第７の実施形態のＪＢＳでは、図６〜図８に示したように、ガードリング部１０５の表面、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面、および、Ｎ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面のうち、一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）のみから重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０１９３】
第７の実施形態のＪＢＳでは、図７に示したように、ガードリング部１０５内に７つの領域（１０４−１〜１０４−７）からなる１個のＰ層群が設けられているが、第９の実施形態では、代わりに、大きいガードリング部を設け、７つの領域からなるＰ層群を例えば４個設けることも可能である。詳細には、第９の実施形態のＪＢＳでは、７つの領域からなるＰ層群が４個設けられ、連結部を介して４個のＰ層群が連結され、大きいガードリング部の内側に配置されている。そのため、大型のＪＢＳのソフトリカバリー特性を向上させることができる。
【０１９４】
更に、第７の実施形態のＪＢＳでは、図６に示すように、Ｐ層１０４の深さよりも浅く、かつ、Ｐ層１０４の濃度よりも濃いＰ＋＋層１０４’がＰ層１０４中に形成され、Ｐ＋＋層１０４’の表面から重金属が拡散せしめられる。そのため、Ｐ＋＋層１０４’が形成されない場合よりも、オーミック抵抗を低減することができ、ＰＩＮ領域（Ｐ層）からのホールの注入量を抑制することができる。
【０１９５】
詳細には、第７の実施形態のＪＢＳでは、図６に示すように、Ｐ＋＋層１０４’が形成される以前のＰ層１０４（図１（Ｃ）参照）の表面の面積よりもＰ＋＋層１０４’の表面の面積が小さくなるように、Ｐ＋＋層１０４’がＰ層１０４中に形成される。
【０１９６】
第７の実施形態のＪＢＳでは、Ｐ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から９３０〜９５０℃の拡散温度で重金属としての白金が拡散せしめられる。第１０の実施形態のＪＢＳでは、代わりに、上述した温度以外の拡散温度で重金属を拡散させることも可能である。
【０１９７】
更に、第７の実施形態のＪＢＳでは、ＪＢＳのウエファ比抵抗が例えば３．５〜４．８５Ω・ｃｍに設定され、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の厚さが例えば約１５μｍに設定されている。
【０１９８】
また、第７の実施形態のＪＢＳでは、図７に示すように、ガードリング部１０５の内側に配列された複数のＰ層１０４の表面のうちの複数箇所から、詳細には、第２領域１０４−２、第４領域１０４−４および第６領域１０４−６に含まれているＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面の１箇所のみから重金属が拡散せしめられる場合よりも、後で実験データと共に説明するように、逆回復時間ｔｒｒを低減させることができる。
【０１９９】
換言すれば、第７の実施形態のＪＢＳでは、図７に示すように、ガードリング部１０５の内側の第２領域１０４−２、第４領域１０４−４および第６領域１０４−６内に複数のＰ層１０４が間隔をあけて配列され、かつ、それらの複数のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。つまり、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられるのではなく、ガードリング部１０５の内側に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。それにより、後で実験データと共に説明するように、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも短い２０〜４０ｎｓの逆回復時間ｔｒｒを達成することができる。
【０２００】
第７の実施形態のＪＢＳでは、図６に示すように、Ｐ＋＋層１０４’の外縁部よりも、重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１の外縁部が内側に配置されているが、第１１の実施形態のＪＢＳでは、代わりに、Ｐ＋＋層１０４’（図６参照）の外縁部と重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１（図６参照）の外縁部とがほぼ一致するようにＰ＋＋層１０４’の表面の寸法と重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１の寸法とを設定することも可能である。
【０２０１】
詳細には、第１１の実施形態のＪＢＳでは、Ｐ層１０４（図６参照）の深さよりも浅く、かつ、Ｐ層１０４（図６参照）の濃度よりも濃いＰ＋＋層１０４’（図６参照）がＰ層１０４中に形成され、Ｐ＋＋層１０４’の外縁部と重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１の外縁部とがほぼ一致するようにＰ＋＋層１０４’の表面の寸法と重金属拡散用マスクパターン２４０の開口部２４１の寸法とが設定され、Ｐ＋＋層１０４’の表面から重金属が拡散せしめられる。つまり、第１１の実施形態のＪＢＳでは、図６に示す第７の実施形態のＪＢＳと同様に、Ｐ＋＋層１０４’が形成される以前のＰ層１０４の表面の面積よりもＰ＋＋層１０４’の表面の面積が小さくなるように、Ｐ＋＋層１０４’がＰ層１０４中に形成される。そのため、Ｐ＋＋層１０４’が形成されない場合よりも、オーミック抵抗を低減することができ、ＰＩＮ領域（Ｐ層）からのホールの注入量を抑制することができる。更に、Ｐ＋＋層１０４’の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ＋＋層１０４’の外側のＰ層１０４に隣接するショットキー接合界面に到達してしまうおそれを低減することができる。つまり、Ｐ＋＋層１０４’の表面から拡散せしめられた重金属が、そのＰ＋＋層１０４’の外側のＰ層１０４に隣接するＮ−層１０３の表面に到達してしまうおそれを低減することができる。
【０２０２】
第７の実施形態のＪＢＳの説明に戻り、第７の実施形態のＪＢＳでは、ガードリング部１０５の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部１０５の内側領域の中央部をソフトリカバリー特性に寄与させることができる。
【０２０３】
更に、第７の実施形態のＪＢＳでは、図６〜図８に示すように、ガードリング部１０５の内側のＮ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４のうちの２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。つまり、間隔をあけて配列された２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。すなわち、図７に示すように、表面から重金属が拡散せしめられる隣接した２つのＰ層１０４の間に、Ｐ層１０４の幅よりも広い隙間が設けられている。そのため、非常に近接して配置された２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、２つのＰ層の間のＮ−層の重金属濃度が高くなるのに伴って、そのＮ−層の表面（ショットキー接合界面）に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０２０４】
また、第７の実施形態のＪＢＳでは、図６〜図８に示すように、例えば表面から重金属が拡散せしめられない第３領域１０４−３内のＰ層１０４を間に挟むように、表面から重金属が拡散せしめられる第２領域１０４−２内のＰ層１０４と第４領域１０４−４内のＰ層１０４とがガードリング部１０５の内側に配列される。そのため、隣接する２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、例えば第３領域１０４−３に最も近い第２領域１０４−２内のＰ層１０４と、第２領域１０４−２に最も近い第３領域１０４−３内のＰ層１０４とを互いに近接させて配列することができ、それにより、ピンチオフ効果を増大させることができる。つまり、例えば表面から重金属が拡散せしめられない第３領域１０４−３内のＰ層１０４と表面から重金属が拡散せしめられる第２領域１０４−２内のＰ層１０４とを近接して配列し、それにより、ピンチオフ効果を増大させることができる。
【０２０５】
第１２の実施形態のＪＢＳでは、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間に、表面から重金属が拡散せしめられないＰ層を配置し、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積よりも、重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積を小さく設定することも可能である。第１２の実施形態のＪＢＳによれば、重金属が拡散せしめられるＰ層の表面の面積と重金属が拡散せしめられないＰ層の表面の面積とが等しく設定されている場合よりも、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の間のＮ−層の表面の面積を増大させることができ、それにより、順電圧降下ＶＦを低減することができる。例えば、Ｐ層の表面がストライプ状に構成される場合には、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の幅よりも、それらの間に配置された表面から重金属が拡散せしめられないＰ層の幅が小さく設定される。また、例えば、Ｐ層の表面が例えば円形、矩形などのドット状に構成される場合には、表面から重金属が拡散せしめられる２つのＰ層の径よりも、それらの間に配置された表面から重金属が拡散せしめられないＰ層の径が小さく設定される。
【０２０６】
以下、本発明のＪＢＳの第１３の実施形態について説明する。第１３の実施形態のＪＢＳは、後述する点を除き、上述した第１から第１２の実施形態のＪＢＳの製造工程と同一の製造工程により製造される。
【０２０７】
図９は第１３の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。上述したように、第１の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図２（Ｂ）に示したように、開口部１４１を有する重金属拡散用マスクパターン１４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部１４１を介してガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から重金属が拡散せしめられるが、第１３の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図９に示すように、開口部３４１を有する重金属拡散用マスクパターン３４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部３４１を介して一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。
【０２０８】
図１０は図９に示した第１３の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン３４０およびその開口部３４１を図９の上側から見た図である。図９および図１０に示すように、第１３の実施形態のＪＢＳでは、第２領域１０４−２および第６領域１０４−６（図７参照）に含まれている複数のＰ層１０４の表面から、詳細には、Ｐ層１０４中のＰ＋＋層１０４’の表面から重金属が拡散せしめられるように、重金属拡散用マスクパターン３４０の開口部３４１が、第２領域３４１−２と、第６領域３４１−６とに形成されている。
【０２０９】
つまり、第１３の実施形態のＪＢＳでは、図９および図１０に示したように、ガードリング部１０５の表面、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面、および、Ｎ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面のうち、一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）のみから重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０２１０】
また、第１３の実施形態のＪＢＳでは、図７および図９に示すように、ガードリング部１０５の内側に配列された複数のＰ層１０４の表面のうちの複数箇所から、詳細には、第２領域１０４−２および第６領域１０４−６（図７参照）に含まれているＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部の内側に配列されたＰ層の表面の１箇所のみから重金属が拡散せしめられる場合よりも、後で実験データと共に説明するように、逆回復時間ｔｒｒを低減させることができる。
【０２１１】
換言すれば、第１３の実施形態のＪＢＳでは、図７および図９に示すように、ガードリング部１０５の内側の第２領域１０４−２および第６領域１０４−６内に複数のＰ層１０４が間隔をあけて配列され、かつ、それらの複数のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。つまり、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられるのではなく、ガードリング部１０５の内側に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。それにより、後で実験データと共に説明するように、ガードリング部の内側に配置された単一のＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも短い２０〜４０ｎｓの逆回復時間ｔｒｒを達成することができる。
【０２１２】
第１３の実施形態のＪＢＳでは、第７の実施形態のＪＢＳと同様に、ガードリング部１０５の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部１０５の内側領域の中央部をソフトリカバリー特性に寄与させることができる。
【０２１３】
更に、第１３の実施形態のＪＢＳでは、図９および図１０に示すように、ガードリング部１０５の内側のＮ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４のうちの２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。つまり、間隔をあけて配列された２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。すなわち、図７に示すように、表面から重金属が拡散せしめられる隣接した２つのＰ層１０４の間に、Ｐ層１０４の幅よりも広い隙間が設けられている。そのため、非常に近接して配置された２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、２つのＰ層の間のＮ−層の重金属濃度が高くなるのに伴って、そのＮ−層の表面（ショットキー接合界面）に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０２１４】
以下、本発明のＪＢＳの第１４の実施形態について説明する。第１４の実施形態のＪＢＳは、後述する点を除き、上述した第１から第１３の実施形態のＪＢＳの製造工程と同一の製造工程により製造される。
【０２１５】
図１１は第１４の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。上述したように、第１の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図２（Ｂ）に示したように、開口部１４１を有する重金属拡散用マスクパターン１４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部１４１を介してガードリング部１０５の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０５’の表面）から重金属が拡散せしめられるが、第１４の実施形態のＪＢＳの製造工程では、図１１に示すように、開口部４４１を有する重金属拡散用マスクパターン４４０が、フォトレジスト膜を用いて形成され、次いで、開口部４４１を介して一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。
【０２１６】
図１２は図１１に示した第１４の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン４４０およびその開口部４４１を図１１の上側から見た図である。図１１および図１２に示すように、第１４の実施形態のＪＢＳでは、第４領域１０４−４に含まれている複数のＰ層１０４の表面から、詳細には、Ｐ層１０４中のＰ＋＋層１０４’の表面から重金属が拡散せしめられるように、重金属拡散用マスクパターン４４０の開口部４４１が第４領域４４１−４に形成されている。
【０２１７】
つまり、第１４の実施形態のＪＢＳでは、図１１および図１２に示したように、ガードリング部１０５の表面、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面、および、Ｎ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４の表面のうち、一部のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）のみから重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０２１８】
更に、第１４の実施形態のＪＢＳでは、図１１および図１２に示すように、ガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部１０５の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部１０５の表面からは重金属が拡散せしめられず、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からも重金属が拡散せしめられず、ガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部のみから重金属が拡散せしめられる。そのため、後で実験データと共に説明するように、ガードリング部１０５の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも順電圧降下ＶＦを低く抑えることができる。
【０２１９】
第１４の実施形態のＪＢＳでは、第７の実施形態のＪＢＳと同様に、ガードリング部１０５の内側領域の中央部のライフタイムに比べ、その内側領域の周辺部のライフタイムが短くなるように、重金属が拡散せしめられる。そのため、ガードリング部１０５の内側領域の中央部をソフトリカバリー特性に寄与させることができる。
【０２２０】
更に、第１４の実施形態のＪＢＳでは、図１１および図１２に示すように、ガードリング部１０５の内側のＮ−層１０３中に間隔をあけて配列された複数のＰ層１０４のうちの２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。つまり、第４領域１０４−４（図７参照）内に間隔をあけて配列された２つ以上のＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）から重金属が拡散せしめられる。すなわち、図７に示すように、表面から重金属が拡散せしめられる隣接した２つのＰ層１０４の間に、Ｐ層１０４の幅よりも広い隙間が設けられている。そのため、非常に近接して配置された２つのＰ層の表面から重金属が拡散せしめられる場合よりも、２つのＰ層の間のＮ−層の重金属濃度が高くなるのに伴って、そのＮ−層の表面（ショットキー接合界面）に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができる。
【０２２１】
第１５の実施形態のＪＢＳでは、上述した第１から第１４の実施形態のＪＢＳを適宜組み合わせることも可能である。
【０２２２】
本発明のＪＢＳの製造方法では、例えばユーザーによって要求されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に応じて、第１の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、第７の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるか、あるいは、第１３の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるか、あるいは、第１４の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるかが選択される。詳細には、後で詳細に説明するＪＢＳのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線が例えば実験によって予め作成され、次いで、例えばユーザーによって要求される逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性がそのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線上から選択され、次いで、例えばユーザーによって要求される逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性が得られるように、第１の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の表面から重金属を拡散させるか、あるいは、第７の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるか、あるいは、第１３の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるか、あるいは、第１４の実施形態のＪＢＳのようにガードリング部１０５の内側に配列されたＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属を拡散させるかが選択され、次いで、ガードリング部１０５の表面またはＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の一部から重金属が拡散せしめられる。それにより、例えばユーザーにより要求される逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を有するＪＢＳを製造することができる。
【０２２３】
換言すれば、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層の表面から重金属が拡散せしめられてしまうと、ＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性および順電圧降下ＶＦ特性が上述したｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線上から外れてしまい、所望の逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を有するＪＢＳを製造することが困難になってしまうため、本発明のＪＢＳの製造方法では、ガードリング部１０５の内側に配置されたＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられない。
【０２２４】
更に、本発明のＪＢＳの製造方法では、ガードリング部１０５の内側に配列されるそれぞれのＰ層１０４の形状が、例えば図７に示すようにストライプ状とされるか、あるいは、例えば円形、矩形などのドット状とされる。そのため、ガードリング部１０５の内側に配列されるそれぞれのＰ層１０４の形状が複雑な形状とされる場合よりも、上述したＪＢＳのｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線を作成する負荷を軽減することができる。
【０２２５】
詳細には、本発明のＪＢＳの製造方法では、逆回復時間ｔｒｒの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられるＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の面積が増加せしめられ、順電圧降下ＶＦの低減が要求される時に、重金属が拡散せしめられるＰ層１０４の表面（詳細には、Ｐ＋＋層１０４’の表面）の面積が減少せしめられる。そのため、ＪＢＳの製造装置を大幅に設計変更する必要なく、製造されるＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性を所望の逆回復時間ｔｒｒ特性または順電圧降下ＶＦ特性に近づけることができる。
【０２２６】
以下、本発明のショットキーバリアダイオードの第１の実施形態について説明する。第１の実施形態のショットキーバリアダイオードは、ガードリング部の内側にＰ層およびＰ＋＋層が設けられない点を除き、上述した第１の実施形態のＪＢＳとほぼ同様に構成されている。
【０２２７】
詳細には、ショットキーバリアダイオードのガードリング部は、図５９および図６１に示したようなＪＢＳのガードリング部に生じる効果と同様の効果にさらされていると考えられる。つまり、ショットキーバリアダイオードにおいても、順・逆（ＯＮ／ＯＦＦ）バイアスともに正孔がガードリング部に集まりやすく問題となると考えられる。この点に鑑み、第１の実施形態のショットキーバリアダイオードでは、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられ、ガードリング部の内側に配置されたＮ−層の表面からは重金属が拡散せしめられない。つまり、ガードリング部の内側に配置されたショットキー接合界面からは重金属が拡散せしめられない。そのため、ショットキー接合界面に欠陥が生じてしまうおそれを低減することができ、ガードリング部の表面から重金属が拡散せしめられない場合よりもソフトリカバリー特性を向上させることができる。詳細には、ガードリング部周辺の正孔（ホール）のライフタイムが短縮され、その結果、高速なショットキーバリアダイオードが得られる。換言すれば、ショットキー接合界面下の正孔のライフタイムがＰｔの拡散によって短縮されることがないので、その部分では長いままであって、これがソフトリカバリー性に寄与(維持)する(ショットキーバリアダイオードが本来有しているソフトリカバリー性が失われること無く)こととなり、その一方で、ガードリング部の下の正孔のライフタイムはＰｔの拡散により短縮されているので短縮化されているという、デバイス内部のライフタイム分布が出来上がっており、その結果、デバイス全体としては、従来のＰｔ拡散無しのショットキーバリアダイオードに比べて、ソフトリカバリーを維持しつつ、かつより高速性のショットキーバリアダイオードが得られているものと思われる。
【実施例】
【０２２８】
上述した実施形態のＪＢＳを用いて実験を行った。実験では、２．６６ｍｍ×２．６６ｍｍの正方形のＪＢＳが用いられた。つまり、例えば図４に示した正方形のＪＢＳの一辺の長さが２．６６ｍｍとされた。
【０２２９】
本発明のＪＢＳは「ＭＰＳ（Ｍｅｒｇｅｄ  ＰＩＮ  ｗｉｔｈ  ＳＢＤ」とも呼ばれる。詳細には、本発明のＪＢＳは、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤにＳＢＤを合体させて取り込んだものである。従って、本発明のＪＢＳは、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤの高速性を失うことなく、ＳＢＤのソフトリカバリー性などの有利な特性を有している。
【０２３０】
実験では、図７に示した各領域１０１−１〜１０１−７中のＰ層１０４の本数およびＰ層１０４とそのまわりのＮ−層１０３との面積比率などを変更して、逆回復時間ｔｒｒ、順電圧降下ＶＦなどの測定を行った。また、Ｐ層１０４の形状としては、図７に示したようなストライプ状以外にも、例えば円形、矩形などのドット状も考えられるが、実験では、Ｐ層１０４の形状としてストライプ状を採用した。隣接する２つのＰ層１０４の間のＮ−層１０３の表面の幅は、ボロン拡散後で１０．０５μｍになるように設定した。Ｐ層１０４の深さＸｊｐは３μｍに設定した。図１（Ｂ）に示した工程において、半導体酸化膜１２１ａの外縁部からボロンが横方向にガードリング部１０５およびＰ層１０４の深さの０．７倍（＝２．１μｍ）分だけ拡散すると想定した。
【０２３１】
図１３および図１４は第１の実施形態のＪＢＳのスイッチング波形を示した図である。詳細には、図１３および図１４に示したスイッチングデータを取得するために用いられたＪＢＳは、上述した第１の実施形態のＪＢＳと同様に構成されている。つまり、図１３および図１４に示したスイッチングデータを取得するために用いられたＪＢＳでは、ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられており、Ｐ層１０４およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられていない。また、図１３および図１４に示したスイッチングデータを取得するために用いられたＪＢＳでは、ガードリング部１０５の外縁部よりも内側の領域の面積に占めるガードリング部１０５およびＰ層１０４の表面の面積の割合Ｋが５０％に設定されている。図１３および図１４において、「Ｇ２  ＦＲＤ」は日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤのスイッチング波形を示しており、「従来のＪＢＳ」は特開２００４−５５５８６号公報に記載されたＪＢＳのように構成された従来のＪＢＳのスイッチング波形を示している。また、図１３はＴｊ＝２５℃におけるスイッチング波形を示しており、図１４はＴｊ＝１００℃におけるスイッチング波形を示している。
【０２３２】
図１３および図１４に示すように、第１の実施形態のＪＢＳでは、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤおよび従来のＪＢＳよりも、最大逆回復電流値ＩＲＭを小さくすることができた。つまり、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤおよび従来のＪＢＳよりも、ソフトリカバリー特性を向上させることができた。更に、図１４に示すように、Ｔｊ＝１００℃においては、第１の実施形態のＪＢＳの逆回復電流の収束を、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤおよび従来のＪＢＳの逆回復電流の収束よりも速めることができた。つまり、第１の実施形態のＪＢＳは高温特性に優れていると考えることができた。
【０２３３】
図１３および図１４に示した第１の実施形態のＪＢＳのスイッチング波形と、特開２００４−５５５８６号の図３０に記載された従来のＪＢＳのスイッチング波形とを比較することにより、本発明の第１の実施形態のＪＢＳによって画期的なソフトリカバリー特性を得ることができたことが確認できた。つまり、特開２００４−５５５８６号の図３０に記載された従来のＪＢＳでは、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも短い逆回復時間ｔｒｒ特性を得ることができず、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも最大逆回復電流値ＩＲＭが大きくなっていたが、図１４に示すように、第１の実施形態のＪＢＳでは、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも短い逆回復時間ｔｒｒ特性を得ることができ、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも最大逆回復電流値ＩＲＭを小さくすることができた。
【０２３４】
【表１】
2006196775.tif 000009
【０２３５】
表１は各Ｐｔ拡散パターンでのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を示した表、図１５は表１に示した各Ｐｔ拡散パターンでのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を表した図である。表１および図１５において、「Ｋ＝５０」とは、ガードリング部１０５の外縁部よりも内側の領域の面積に占めるガードリング部１０５およびＰ層１０４の表面の面積の割合Ｋが５０％に設定されていることを示しており、「Ｋ＝６５」とは、割合Ｋが６５％に設定されていることを示している。また、「ＧＲ部のみ」とは、ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられており、Ｐ層１０４およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられていない第１の実施形態のＪＢＳのデータを示している。
【０２３６】
「Ｐ層３本」とは、ガードリング部１０５およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられておらず、複数のＰ層１０４のうち、第２領域１０４−２、第４領域１０４−４および第６領域１０４−６の３つの領域内のＰ層１０４の表面から重金属が拡散せしめられている第７の実施形態のＪＢＳのデータを示している。「Ｐ層２本」とは、ガードリング部１０５およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられておらず、複数のＰ層１０４のうち、第２領域１０４−２および第６領域１０４−６の２つの領域内のＰ層１０４の表面から重金属が拡散せしめられている第１３の実施形態のＪＢＳのデータを示している。「Ｐ層１本」とは、ガードリング部１０５およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられておらず、複数のＰ層１０４のうち、第４領域１０４−４内のＰ層１０４の表面から重金属が拡散せしめられている第１４の実施形態のＪＢＳのデータを示している。
【０２３７】
図１５に示すように、本発明のＪＢＳでは、Ｋ＝６５％での各Ｐｔパターンのものが常温（Ｔｊ＝２５℃）側で優れたｔｒｒ−ＶＦトレードオフ特性を示し、また、高温（Ｔｊ＝１００℃）側においても良好な値を示した。高温側では、表面から重金属が拡散せしめられるＰ層１０４の本数が少なくなると、逆回復時間ｔｒｒが増大した。ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられたもので、Ｋ＝５０％のものでは、常温（Ｔｊ＝２５℃）で、順電圧降下ＶＦが、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤの順電圧降下ＶＦと同程度に高くなったものの、非常に短い逆回復時間ｔｒｒを得ることができた。また、ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられたもので、Ｋ＝５０％のものでは、高温（Ｔｊ＝１００℃）においても非常に短い逆回復時間ｔｒｒを得ることができた。図１３および図１４に示したスイッチング波形は、このサンプル、つまり、Ｋ＝５０％でガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられたサンプルのスイッチング波形を示している。ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられたもので、Ｋ＝５０％のもののうち、常温（Ｔｊ＝２５℃）のサンプルは、後述する実験因子表（表２〜表４）の「通し番号１０３」に対応しており、高温（Ｔｊ＝１００℃）のサンプルは、後述する実験因子表の「通し番号１０４」に対応している。
【０２３８】
また、図１５に示すように、本発明のＪＢＳによれば、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも、逆回復時間ｔｒｒが短く、かつ、順電圧降下ＶＦが低い良好なｔｒｒ−ＶＦトレードオフ曲線が得られた。
【０２３９】
更に、図１５に示すように、「ＧＲ部のみ」、「Ｐ層３本」、「Ｐ層２本」および「Ｐ層１本」の４つのサンプルが同一のトレードオフ曲線上に位置した。つまり、ユーザーによって高速の逆回復時間ｔｒｒが要求される場合には、「ＧＲ部のみ」が選択されればよく、逆回復時間ｔｒｒが多少低速側でも低い順電圧降下ＶＦが要求される場合には、「Ｐ層３本」、「Ｐ層２本」および「Ｐ層１本」のうちのいずれかが選択されればよいことが確認できた。
【０２４０】
また、「ＧＲ部のみ」、「Ｐ層３本」、「Ｐ層２本」および「Ｐ層１本」の４つのサンプルのいずれにおいても、Ｎ−層１０３の表面とＰｔとが接触することを避けることができるため、「ＧＲ部のみ」、「Ｐ層３本」、「Ｐ層２本」および「Ｐ層１本」の４つのサンプルを適宜組み合わせたものも、図１５に示したトレードオフ曲線上に位置するものと考えられる。
【０２４１】
【表２】
2006196775.tif 000010
【０２４２】
【表３】
2006196775.tif 000011
【０２４３】
【表４】
2006196775.tif 000012
【０２４４】
表２〜表４は、実験に用いられたサンプルを示した実験因子表である。表２〜表４中の「Ｐｔ拡散領域」を示した欄のうち、「ＧＲ部のみ」は上述した第１の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層３本」は上述した第７の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層２本」は上述した第１３の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層１本」は上述した第１４の実施形態のＪＢＳに対応している。一方、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」は、本発明の実施形態には対応しておらず、本発明の構成が採用されていない比較例に対応している。
【０２４５】
【表５】
2006196775.tif 000013
【０２４６】
表５はＫ値と順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した表、図１６は表５に示した順電圧降下ＶＦ特性との関係を表した図である。図１６において、横軸は上述した割合Ｋの値を示しており、縦軸は順電圧降下ＶＦを示している。用いたサンプルは、第１の実施形態のＪＢＳに相当するもの（「ＧＲ部のみ」）であり、３．５Ω・ｃｍの比抵抗が選択され、Ｎ−層１０３の厚さとして１５μｍが選択され、Ｐｔの拡散温度として９５０℃が選択され、測定温度がＴｊ＝２５℃とＴｊ＝１００℃とで比較した。比較例として、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤおよびＰｔ９３０℃（Ｋ＝６５％）のＪＢＳサンプルを用いた。
【０２４７】
図１６に示すように、やや小電流領域（ＩＦ＝１（Ａ））では、ＳＢＤの順電圧降下ＶＦ特性がＰＩＮダイオードに比べ一般的に低い立ち上がりを示すことから、Ｋ＝５０％側に位置するものの方が、Ｔｊ＝２５℃、１００℃共に、より低ＶＦとなる傾向を示し、かつ、Ｋ値の増大とともに順電圧降下ＶＦが上昇するという傾向を示した。定格電流（ＩＦ＝１０（Ａ））付近では、Ｋ＝５０％側でのＶＦ値が大きく、Ｋ＝８０％にかけて（Ｔｊ＝２５℃、１００℃共に）ＶＦ値が下がるという傾向を示した。日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤの順電圧降下ＶＦ（ＩＦ＝１０（Ａ）のみ）の値は、Ｔｊ＝２５℃ではＫ＝５０％のＪＢＳに、Ｔｊ＝１００℃でもＫ＝５０％のＪＢＳに最も近くなった。Ｐｔ９３０℃拡散品のＪＢＳは、同一Ｋ値のＪＢＳ（Ｋ＝６５％）に対して、より低いＶＦ値となった。
【０２４８】
図１７はＴｊ＝２５℃におけるＶＦ−ＩＦ特性を示した図、図１８はＴｊ＝１００℃におけるＶＦ−ＩＦ特性を示した図である。図１７および図１８に示すように、比較的低電流域側（ＶＦ≦０．６（ｈｏｔ）〜０．７（ｃｏｌｄ）Ｖ）においては、Ｋ値が低いほど低ＶＦでの立ち上がりが見られ、比較的高電流域側（ＶＦ≧０．６（ｈｏｔ）〜０．７（ｃｏｌｄ）Ｖ）においては、Ｋ値が高い順に低ＶＦとなるように逆転し、その逆転ポイントは、Ｔｊ＝２５℃ではＶＦ≒０．７４（Ｖ）、Ｔｊ＝１００℃ではＶＦ≒０．６（Ｖ）付近となった。
【０２４９】
図１９はＫ値と逆回復時間ｔｒｒ特性との関係を示した図である。図１９に示すように、逆回復時間ｔｒｒは、上述した割合Ｋの値が増大すると増加するという傾向を示した。つまり、Ｋ値の増大は少数キャリア（正孔）の増大を意味する。日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤの逆回復時間ｔｒｒは、Ｋ＝５０％の本発明のＪＢＳの逆回復時間ｔｒｒに近くなった。Ｐｔ９３０℃拡散のものの逆回復時間ｔｒｒは、より長くなった。
【０２５０】
図２０はＫ値と−ｄｉ／ｄｔとの関係を示した図である。図２０に示すように、より短い逆回復時間ｔｒｒ（Ｋ＝５０％）のものは、よりＳＢＤに近く、ソフトリカバリーであると考えられ、より長い逆回復時間ｔｒｒのものは、よりＰＩＮに近く、ハードリカバリーであると考えられる。
【０２５１】
図２１は各Ｋ値におけるＳＯＦ（ソフトネスファクター）を示した図である。図２１に示すように、より短い逆回復時間ｔｒｒ（Ｋ＝５０％）のものである、よりＳＢＤに近い素子は、より大きいソフトネスファクターを与える、つまり、ソフトリカバリーであり、一方、より長い逆回復時間ｔｒｒのものである、よりＰＩＮに近い素子は、より小さいソフトネスファクターを与える、つまり、ハードリカバリーであることがわかった。
【０２５２】
図２２は各Ｋ値におけるＱｒｒ（逆回復電荷）を示した図、図２３は各Ｋ値におけるＱｒｒ（逆回復電荷）の積分値を示した図である。
【０２５３】
図２４はＰｔ拡散領域パターンの差と逆回復時間ｔｒｒ特性との関係を示した図である。図２４および後述する図２５〜図２８において、「ＧＲ部のみ」は上述した第１の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層３本」は上述した第７の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層２本」は上述した第１３の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層１本」は上述した第１４の実施形態のＪＢＳに対応している。Ｐ層の全面からＰｔが拡散せしめられたサンプルと、ＳＢＤ面からＰｔが拡散せしめられたサンプルでは、いずれもＳＢＤ面となるＮ−層１０３の表面にＰｔがドープ・拡散処理されているため、耐圧ＶＲ特性を正常に得ることができなかった。
【０２５４】
図２４に示すように、「ＧＲ部のみ」、「Ｐ層３本」、「Ｐ層２本」、「Ｐ層１本」の順に、逆回復時間ｔｒｒが、Ｔｊ＝２５℃，１００℃のいずれにおいても、長くなった。Ｎ−層１０３に取り込まれるＰｔ（重金属キラー）量の差により、「Ｐ層３本」のサンプルと、「Ｐ層２本」のサンプルと、「Ｐ層１本」のサンプルとの間で違いが生じたと考えられる。
【０２５５】
図２５はＰｔ拡散パターン領域の差とｄｉｒ／ｄｔ特性との関係を示した図、図２６はＰｔ拡散領域パターンの差とＱｒｒ特性との関係を示した図、図２７はＰｔ拡散領域パターンの差と最大逆回復電流値ＩＲＭ特性との関係を示した図、図２８はＰｔ拡散パターン領域の差とＳＯＦ特性との関係を示した図である。
【０２５６】
図２９および図３０は常温（Ｔｊ＝２５℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。図２９および図３０において、「ＧＲ部のみ」は上述した第１の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層３本」は上述した第７の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層２本」は上述した第１３の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層１本」は上述した第１４の実施形態のＪＢＳに対応している。一方、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」は、本発明の実施形態には対応しておらず、本発明の構成が採用されていない比較例に対応している。
【０２５７】
図２９に示すように、「ＧＲ部のみ」とした場合は、順電圧降下ＶＦ＝０．３Ｖ辺りまで、リーク電流が流れなかった。図２９には示していないが、ガードリング部を２本設けたサンプルでは、「ＧＲ部のみ」のカーブと殆ど一致する結果が得られた。「ＧＲ部のみ」のサンプルでは、低電圧領域の電流が流れにくかった。順電圧降下ＶＦ≧０．６Ｖでは、「ＧＲ部のみ」＞「Ｐ層全面」≒「ＳＢＤ部のみ」の順に電流が流れやすかった。その原因として、正孔のライフタイムが「ＧＲ部のみ」、「Ｐ層全面」、「ＳＢＤ部のみ」の順に長くなっていると考えられる。
【０２５８】
また、図３０に示すように、順電圧降下ＶＦ≦０．８Ｖでは、ほとんど差が見られなかった。順電圧降下ＶＦ＞０．８Ｖでは、「Ｐ層１本」＞「Ｐ層２本」＞「Ｐ層３本」の順に電流が流れやすかった。
【０２５９】
図３１および図３２は高温（Ｔｊ＝１００℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。図３１および図３２において、「ＧＲ部のみ」は上述した第１の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層３本」は上述した第７の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層２本」は上述した第１３の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層１本」は上述した第１４の実施形態のＪＢＳに対応している。一方、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」は、本発明の実施形態には対応しておらず、本発明の構成が採用されていない比較例に対応している。
【０２６０】
図３１に示すように、高温（Ｔｊ＝１００℃）においても低電圧部に無効電流域が生じた。高電流域側では、「ＧＲ部のみ」＞「ＳＢＤ部のみ」＞「Ｐ層全面」の順に電流が流れやすいという傾向が見られた。また、図３２に示すように、高電流域（順電圧降下ＶＦ＞０．８Ｖ）側では、図３０に示した常温（Ｔｊ＝２５℃）の場合と同様に、「Ｐ層１本」＞「Ｐ層２本」＞「Ｐ層３本」の順に電流が流れやすいという傾向が見られた。
【０２６１】
図３３は小電流域（０．０１Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図、図３４は中電流域（１Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図、図３５は定格電流域（１０Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図である。図３３〜図３５において、「ＧＲ部のみ」は上述した第１の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層３本」は上述した第７の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層２本」は上述した第１３の実施形態のＪＢＳに対応しており、「Ｐ層１本」は上述した第１４の実施形態のＪＢＳに対応している。一方、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」は、本発明の実施形態には対応しておらず、本発明の構成が採用されていない比較例に対応している。
【０２６２】
図３３に示すように、小電流域（０．０１Ａ）においては、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」の２つの順電圧降下ＶＦが極端に低くなった。図３４に示すように、中電流域（１Ａ）においては、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」の２つの順電圧降下ＶＦがやや高くなった。図３５に示すように、定格電流域（１０Ａ）においては、０．３３（「Ｐ層全面」）〜０．６０（「ＳＢＤ部のみ）Ｖ程度、「ＧＲ部のみ」（８８１．４ｍＶ）よりも順電圧降下ＶＦが高くなった。「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」は、他の４つに比べて、正常なＳＢＤ界面（あるいは、ＰＮ接合界面）が得られていないと考えられる。
【０２６３】
図２９および図３１に示したように、「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」の２つのパターンに関しては、低電流域での順電圧降下ＶＦが極めて低く、Ｔｊ＝２５℃→Ｔｊ＝１００℃になると、殆ど０Ｖの立ち上がり電圧を示し、他の４つのパターンに比べて、極めて低い順電圧降下ＶＦとなった。
【０２６４】
「Ｐ層全面」および「ＳＢＤ部のみ」の２つのパターンに関し、低い順電圧降下ＶＦ自体は歓迎すべきことであるが、耐圧がＮＧになったことを考えると、正常なＳＢＤ界面が得られていないと考えられる。従って、これらは無効電流（あるいは短絡電流）となって消費されると考えられる。
【０２６５】
逆回復時間ｔｒｒを短縮する上では、より高温のＰｔ処理温度（９３０〜９５０℃）が求められることになり、この温度領域において、Ｎ−層１０３の表面がＰｔ原子と直接接触するような場合には、もはや正常なバリア金属特有のバリアーハイトが得られないばかりか、その界面にＰｔ−Ｐｄ−Ｍｏ−Ｓｉｌｉｃｉｄｅらしき金属間化合物が形成される可能性が考えられる。
【０２６６】
もちろん、敢えて、この金属間化合物（Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）の表面の不要部を取り去り、Ｓｉバルク中に残ったＳｉｌｉｃｉｄｅ部分を用いてＳＢＤを形成するという方法もあるにはある。しかしながら、その方法は、商業ベースに市場に製品を安定供給するのには適していないと考えられる。
【０２６７】
図３６は各Ｋ値でのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を示した図である。図３６において、「Ｋ＝５０」とは、ガードリング部１０５の外縁部よりも内側の領域の面積に占めるガードリング部１０５およびＰ層１０４の表面の面積の割合Ｋが５０％に設定されていることを示しており、「Ｋ＝６５」とは、割合Ｋが６５％に設定されていることを示しており、「Ｋ＝８０」とは、割合Ｋが８０％に設定されていることを示している。また、「ＧＲ部のみ」とは、ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられており、Ｐ層１０４およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられていない第１の実施形態のＪＢＳのデータを示している。つまり、図３６中の本発明のＪＢＳのデータは、すべて「ＧＲ部のみ」のデータとなっている。また、図３６中の本発明のＪＢＳでは、ウエファ比抵抗ρが３．５Ω・ｃｍに設定され、Ｎ−層１０３の厚さが１５μｍに設定されている。
【０２６８】
図３６に示すように、本発明のＪＢＳでは、常温（Ｔｊ＝２５℃）および高温（Ｔｊ＝１００℃）の両方において、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも低い順電圧降下ＶＦが得られた。特に、高温（Ｔｊ＝１００℃）において、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりもかなり低い順電圧降下ＶＦが得られた。
【０２６９】
図３７は各Ｋ値でのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を示した図である。図３７において、「Ｋ＝５０」とは、ガードリング部１０５の外縁部よりも内側の領域の面積に占めるガードリング部１０５およびＰ層１０４の表面の面積の割合Ｋが５０％に設定されていることを示しており、「Ｋ＝６５」とは、割合Ｋが６５％に設定されていることを示しており、「Ｋ＝８０」とは、割合Ｋが８０％に設定されていることを示している。また、「ＧＲ部のみ」とは、ガードリング部１０５の表面のみから重金属が拡散せしめられており、Ｐ層１０４およびＮ−層１０３の表面からは重金属が拡散せしめられていない第１の実施形態のＪＢＳのデータを示している。つまり、図３７中の本発明のＪＢＳのデータは、すべて「ＧＲ部のみ」のデータとなっている。また、図３７中の本発明のＪＢＳでは、ウエファ比抵抗ρが４．８５Ω・ｃｍに設定されている。図３７において、本発明のＪＢＳのデータのうち、「◆」および小さい「■」は９５０℃でＰｔが拡散せしめられたものを示しており、「○」は９３０℃でＰｔが拡散せしめられたものを示している。
【０２７０】
図３７に示すように、本発明のＪＢＳでは、常温（Ｔｊ＝２５℃）および高温（Ｔｊ＝１００℃）の両方において、日本インター株式会社製のＰＩＮ構造デバイスＧ２  ＦＲＤよりも低い順電圧降下ＶＦが得られた。９５０℃でＰｔが拡散せしめられたものよりも、９３０℃でＰｔが拡散せしめられたものものの方が、低い順電圧降下ＶＦが得られた。つまり、重金属の拡散温度を低くした方が、低い順電圧降下ＶＦが得られた。
【図面の簡単な説明】
【０２７１】
【図１】第１の実施形態のＪＢＳの製造工程を示した図である。
【図２】第１の実施形態のＪＢＳの製造工程を示した図である。
【図３】第１の実施形態のＪＢＳの製造工程を示した図である。
【図４】図１〜図３に示したＮ−層１０３、Ｐ層１０４、および、ガードリング部１０５を図１〜図３の上側から見た図である。
【図５】図２（Ｂ）に示した重金属拡散用マスクパターン１４０およびその開口部１４１を図２（Ｂ）の上側から見た図である。
【図６】第７の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。
【図７】図１〜図３および図６に示したＮ−層１０３、Ｐ層１０４、および、ガードリング部１０５を図１〜図３および図６の上側から見た図である。
【図８】図６に示した第７の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン２４０およびその開口部２４１を図６の上側から見た図である。
【図９】第１３の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。
【図１０】図９に示した第１３の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン３４０およびその開口部３４１を図９の上側から見た図である。
【図１１】第１４の実施形態のＪＢＳの製造工程の一部を示した図である。
【図１２】図１１に示した第１４の実施形態のＪＢＳの重金属拡散用マスクパターン４４０およびその開口部４４１を図１１の上側から見た図である。
【図１３】第１の実施形態のＪＢＳのスイッチング波形を示した図である。
【図１４】第１の実施形態のＪＢＳのスイッチング波形を示した図である。
【図１５】表１に示した各Ｐｔ拡散パターンでのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を表した図である。
【図１６】表５に示した順電圧降下ＶＦ特性との関係を表した図である。
【図１７】Ｔｊ＝２５℃におけるＶＦ−ＩＦ特性を示した図である。
【図１８】Ｔｊ＝１００℃におけるＶＦ−ＩＦ特性を示した図である。
【図１９】Ｋ値と逆回復時間ｔｒｒ特性との関係を示した図である。
【図２０】Ｋ値と−ｄｉ／ｄｔとの関係を示した図である。
【図２１】各Ｋ値におけるＳＯＦ（ソフトネスファクター）を示した図である。
【図２２】各Ｋ値におけるＱｒｒ（逆回復電荷）を示した図である。
【図２３】各Ｋ値におけるＱｒｒ（逆回復電荷）の積分値を示した図である。
【図２４】Ｐｔ拡散領域パターンの差と逆回復時間ｔｒｒ特性との関係を示した図である。
【図２５】Ｐｔ拡散パターン領域の差とｄｉｒ／ｄｔ特性との関係を示した図である。
【図２６】Ｐｔ拡散領域パターンの差とＱｒｒ特性との関係を示した図である。
【図２７】Ｐｔ拡散領域パターンの差と最大逆回復電流値ＩＲＭ特性との関係を示した図である。
【図２８】Ｐｔ拡散パターン領域の差とＳＯＦ特性との関係を示した図である。
【図２９】常温（Ｔｊ＝２５℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。
【図３０】常温（Ｔｊ＝２５℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。
【図３１】高温（Ｔｊ＝１００℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。
【図３２】高温（Ｔｊ＝１００℃）におけるＰｔ拡散領域パターンの差と順電圧降下ＶＦとの関係を示した図である。
【図３３】小電流域（０．０１Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図である。
【図３４】中電流域（１Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図である。
【図３５】定格電流域（１０Ａ）におけるＰｔ拡散パターンと順電圧降下ＶＦ特性との関係を示した図である。
【図３６】各Ｋ値でのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を示した図である。
【図３７】各Ｋ値でのＶＦ−ｔｒｒトレードオフ特性を示した図である。
【図３８】非特許文献１のＦｉｇ．８．２６．に相当する図である。
【図３９】特許文献１の第１図に相当する図である。
【図４０】特許文献１の第２図に相当する図である。
【図４１】特許文献２の第４図に相当する図である。
【図４２】非特許文献４の図３に相当する図である。
【図４３】非特許文献６のＦｉｇ．２に相当する図である。
【図４４】非特許文献６のＦｉｇ．３に相当する図である。
【図４５】非特許文献１のＦｉｇ．２．３４に対して図４３の結果をかき加えた図である。
【図４６】非特許文献５の図２に相当する図である。
【図４７】非特許文献５の図５に相当する図である。
【図４８】特許文献３の図１に相当する図である。
【図４９】特許文献６の図３に相当する図である。
【図５０】シリコン中およびＳｉＯ２膜中での拡散係数を示した図である。
【図５１】シリコン中へのＰｔのＵ型分布を示した図である。
【図５２】近似式を検討するための図である。
【図５３】表１１中のρ（Ω・ｃｍ）とＶＢＯ（Ｖ）との関係を示した図である。
【図５４】不純物濃度分布とＰｔ分布を想定した図である。
【図５５】２００Ｖ系ＦＲＤ、１８０Ｖ系ＪＢＳ、および１８０Ｖ系ＳＢＤの３つのデバイスを概略的に示した図である。
【図５６】ＳＢＤ界面からの少数キャリア（正孔）の注入の様子を概略的に示した図である。
【図５７】特許文献８の図１８に相当する図である。
【図５８】特許文献８の図１９に相当する図である。
【図５９】ＯＮ→ＯＦＦ切り換え時の一般的な（ＪＢＳ）デバイスの内部を示した図である。
【図６０】通常のガードリングを説明するための図である。
【図６１】特許文献７の図１２に相当する図である。
【図６２】特許文献９の図５に相当する図である。
【図６３】特許文献７の図３に相当する図である。
【図６４】特許文献７の図４に相当する図である。
【符号の説明】
【０２７２】
１０３        Ｎ−層
１０４        Ｐ層
１０５        ガードリング部
１４０        重金属拡散用マスクパターン
１４１        開口部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2006196775.tif 000033
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2006196775.tif 000039
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2006196775.tif 000049
【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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