(57)【要約】【課題】高い耐圧を有するショットキーバリアダイオードを提供する。【解決手段】窒化ガリウム系半導体から作られ、第１および第２の面Ｐ１、Ｐ２を有する半導体層２２が準備される。第１の面Ｐ１の一部に接する底面ＢＴと、表面ＵＤと、側面ＳＤとを有するショットキー電極４０が形成される。ショットキー電極４０を形成する工程は、表面ＵＤをなすＰｄ膜４２を形成する工程を含む。第１の面Ｐ１に、底面ＢＴと対向する頂面ＴＰと、側壁面ＳＷとを有するメサ構造ＭＳが形成される。メサ構造ＭＳを形成する工程は、ショットキー電極４０をマスクとして半導体層２２を部分的に除去するドライエッチングを行う工程を含む。半導体層２２の第２の面Ｐ２上に対向電極７２が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系半導体から作られ、第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する半導体層を準備する工程と、
前記第１の面の一部に接する底面と、前記底面と反対の表面と、前記底面と前記表面とをつなぐ側面とを有するショットキー電極を形成する工程とを備え、前記ショットキー電極を形成する工程は、前記表面をなすＰｄ膜を形成する工程を含み、さらに
前記第１の面に、前記底面と対向する頂面と、前記頂面から延びる側壁面とを有するメサ構造を形成する工程を備え、前記メサ構造を形成する工程は、前記ショットキー電極をマスクとして前記半導体層を部分的に除去するドライエッチングを行う工程を含み、さらに
前記半導体層の前記第２の面上に対向電極を形成する工程を備える、ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記ドライエッチングを行う工程は、エッチングガスとして塩素系ガスを用いて行われる、請求項１に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記メサ構造を形成する工程は、前記ドライエッチングを行う工程の後に、前記半導体層を部分的に除去するウェットエッチングを行う工程を含む、請求項１または請求項２に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記ショットキー電極を形成する工程は、前記底面をなしかつＰｄとは異なる材料から作られた金属膜を形成する工程を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記金属膜を形成する工程は、Ｎｉ膜を形成することによって行われる、請求項４に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項６】
前記Ｐｄ膜を形成する工程は、前記第１の面上に直接行われる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項７】
窒化ガリウム系半導体から作られ、第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する半導体層と、
前記第１の面の一部に接する底面と、前記底面と反対の表面と、前記底面と前記表面とをつなぐ側面とを有するショットキー電極とを備え、前記ショットキー電極は、前記表面をなすＰｄ膜を含み、前記半導体層の前記第１の面には、前記底面と対向する頂面と、前記頂面から延びる側壁面とを有するメサ構造が設けられており、前記側面と前記側壁面とは連続面をなしており、さらに
前記半導体層の前記第２の面上に設けられた対向電極を備える、ショットキーバリアダイオード。
【請求項８】
前記ショットキー電極は、前記底面をなしかつＰｄとは異なる材料から作られた金属膜を含む、請求項７に記載のショットキーバリアダイオード。
【請求項９】
前記金属膜はＮｉ膜である、請求項８に記載のショットキーバリアダイオード。
【請求項１０】
前記Ｐｄ膜は前記第１の面上に直接設けられている、請求項７に記載の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、ショットキーバリアダイオードの製造方法およびショットキーバリアダイオードに関し、特に窒化ガリウム系半導体を用いたショットキーバリアダイオードの製造方法およびショットキーバリアダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−４０６９７号公報（特許文献１）によれば、耐圧を高めるためのメサ構造が設けられたＧａＮ（窒化ガリウム）層を有するショットキーバリアダイオードが開示されている。その第１の製法例によれば、予め形成されたメサ構造上にショットキー電極が形成される。第２の製法例によれば、Ａｕからなるショットキー電極をエッチングマスクとしてプラズマエッチングを行うことでメサ構造が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４０６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
耐圧に悪影響を及ぼす電界集中をできるだけ避けるには、メサ構造の頂面の端部と、ショットキー電極の側面とを精度よく揃えることが好ましい。上記第１の方法の場合、パターニングの誤差の存在によりこの精度に限界があった。一方、上記第２の方法を用いた場合、エッチングされた面に異常な突起が残存するなどのエッチング異常が生じることがあった。このようなエッチング異常もショットキーバリアダイオードの耐圧に悪影響を及ぼし得る。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、高い耐圧を有するショットキーバリアダイオードの製造方法および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】
【０００６】
本発明のショットキーバリアダイオードの製造方法は、以下の工程を有する。
窒化ガリウム系半導体から作られ、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する半導体層が準備される。
【０００７】
第１の面の一部に接する底面と、底面と反対の表面と、底面と表面とをつなぐ側面とを有するショットキー電極が形成される。ショットキー電極を形成する工程は、表面をなすＰｄ膜を形成する工程を含む。
【０００８】
第１の面に、底面と対向する頂面と、頂面から延びる側壁面とを有するメサ構造が形成される。メサ構造を形成する工程は、ショットキー電極をマスクとして半導体層を部分的に除去するドライエッチングを行う工程を含む。
【０００９】
半導体層の第２の面上に対向電極が形成される。
本発明のショットキーバリアダイオードは、半導体層と、ショットキー電極と、対向電極とを有する。半導体層は、窒化ガリウム系半導体から作られており、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する。ショットキー電極は、第１の面の一部に接する底面と、底面と反対の表面と、底面と表面とをつなぐ側面とを有する。ショットキー電極は、表面をなすＰｄ膜を含む。半導体層の第１の面には、底面と対向する頂面と、頂面から延びる側壁面とを有するメサ構造が設けられている。側面と側壁面とは連続面をなしている。対向電極は半導体層の第２の面上に設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば耐圧を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるショットキーバリアダイオードの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図５】第１の比較例のショットキーバリアダイオードの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図６】第２の比較例のショットキーバリアダイオードの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるショットキーバリアダイオードの構成を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるショットキーバリアダイオードの構成を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第４工程を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第５工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第６工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第７工程を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の変形例におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の変形例におけるショットキーバリアダイオードの製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１３】
はじめに概要について、以下の(i)〜(x)において説明する。
(i)  ショットキーバリアダイオード１０１〜１０４の製造方法は、以下の工程を有する。
【００１４】
窒化ガリウム系半導体から作られ、第１の面Ｐ１と第１の面Ｐ１と反対の第２の面Ｐ２とを有する半導体層２２が準備される。
【００１５】
第１の面Ｐ１の一部に接する底面ＢＴと、底面ＢＴと反対の表面ＵＤと、底面ＢＴと表面ＵＤとをつなぐ側面ＳＤとを有するショットキー電極４０が形成される。ショットキー電極４０を形成する工程は、表面ＵＤをなすＰｄ膜４２を形成する工程を含む。
【００１６】
第１の面Ｐ１に、底面ＢＴと対向する頂面ＴＰと、頂面ＴＰから延びる側壁面ＳＷとを有するメサ構造ＭＳが形成される。メサ構造ＭＳを形成する工程は、ショットキー電極４０をマスクとして半導体層２２を部分的に除去するドライエッチングを行う工程を含む。
【００１７】
半導体層２２の第２の面Ｐ２上に対向電極７２が形成される。
この製造方法によれば、メサ構造ＭＳの形成のためのドライエッチングのマスクとしてショットキー電極４０が用いられる。これにより、ショットキー電極４０の側面ＳＤと、メサ構造ＭＳの側壁面ＳＷとが連続面をなす。すなわち、メサ構造ＭＳの頂面ＴＰの端部と、ショットキー電極４０の側面ＳＤとが精度よく揃う。これにより、耐圧に悪影響を及ぼす電界集中を抑えることができる。さらにこの製造方法によれば、窒化ガリウム系半導体から作られた半導体層２２のドライエッチングが、Ｐｄ膜４２をマスクとして行われる。これにより、耐圧に悪影響を及ぼし得るエッチング異常の発生を抑制することができる。以上により、ショットキーバリアダイオード１０１〜１０４の耐圧を高めることができる。
【００１８】
(ii)  上記(i)において、ドライエッチングを行う工程は、エッチングガスとして塩素系ガスを用いて行われてもよい。これにより、Ｐｄ膜４２の塩素系ガスに対する高い耐性を利用しつつ、窒化ガリウム系半導体から作られた半導体層２２を効率よくエッチングすることができる。
【００１９】
(iii)  上記(i)または(ii)において、メサ構造ＭＳを形成する工程は、ドライエッチングを行う工程の後に、半導体層２２を部分的に除去するウェットエッチングを行う工程を含んでもよい。これにより、ドライエッチングにより生じたダメージ層を除去することができる。
【００２０】
(iv)  上記(i)〜(iii)において、ショットキー電極４０を形成する工程は、底面ＢＴをなしかつＰｄとは異なる材料から作られた金属膜（４１）を形成する工程を含んでもよい。これにより、Ｐｄ以外の材料を利用したショットキー接合が必要な場合においても、マスクとしてＰｄ膜４２を用いることができる。
【００２１】
(v)  上記(iv)において、金属膜を形成する工程は、Ｎｉ膜（４１）を形成することによって行われてもよい。これにより、ショットキー接合部の耐熱性を高めることができる。
【００２２】
(vi)  上記(i)〜(iii)において、Ｐｄ膜４２を形成する工程は、第１の面Ｐ１上に直接行われてもよい。これにより、ショットキー接合の順方向電圧を低くすることができる。
【００２３】
(vii)  ショットキーバリアダイオード１０１〜１０４は、半導体層２２と、ショットキー電極４０と、対向電極７２とを有する。半導体層２２は、窒化ガリウム系半導体から作られており、第１の面Ｐ１と第１の面Ｐ１と反対の第２の面Ｐ２とを有する。ショットキー電極４０は、第１の面Ｐ１の一部に接する底面ＢＴと、底面ＢＴと反対の表面ＵＤと、底面ＢＴと表面ＵＤとをつなぐ側面ＳＤとを有する。ショットキー電極４０は、表面ＵＤをなすＰｄ膜４２を含む。半導体層２２の第１の面Ｐ１には、底面ＢＴと対向する頂面ＴＰと、頂面ＴＰから延びる側壁面ＳＷとを有するメサ構造ＭＳが設けられている。側面ＳＤと側壁面ＳＷとは連続面をなしている。対向電極７２は半導体層２２の第２の面Ｐ２上に設けられている。
【００２４】
このショットキーバリアダイオード１０１〜１０４によれば、ショットキー電極４０の側面ＳＤと、メサ構造ＭＳの側壁面ＳＷとが連続面をなす。すなわち、メサ構造ＭＳの頂面ＴＰの端部と、ショットキー電極４０の側面ＳＤとが精度よく揃う。これにより、耐圧に悪影響を及ぼす電界集中を抑えることができる。また窒化ガリウム系半導体の半導体層２２にメサ構造ＭＳを形成するために、ドライエッチングを、ショットキー電極４０の表面ＵＤをなしているＰｄ膜をマスクとして用いて行うことができる。これにより、耐圧に悪影響を及ぼし得るエッチング異常の発生を抑制することができる。以上により、ショットキーバリアダイオード１０１〜１０４の耐圧を高めることができる。
【００２５】
(viii)  上記(vii)において、ショットキー電極４０は、底面ＢＴをなしかつＰｄとは異なる材料から作られた金属膜を含んでもよい。これにより、Ｐｄ以外の材料を利用したショットキー接合が必要な場合においても、マスクとしてＰｄ膜４２を用いることができる。
【００２６】
(ix)  上記(viii)において、金属膜はＮｉ膜であってもよい。これにより、ショットキー接合部の耐熱性を高めることができる。
【００２７】
(x)  上記(vii)において、Ｐｄ膜４２は第１の面Ｐ１上に直接設けられていてもよい。これにより、ショットキー接合の順方向電圧を低くすることができる。
【００２８】
次に、より詳細な内容について、以下の実施の形態１〜４において説明する。
（実施の形態１）
図１に示すように、ショットキーバリアダイオード１０１は、単結晶基板２０と、ドリフト層２２（半導体層）と、ショットキー電極４０と、オーミック電極７２（対向電極）とを有する。
【００２９】
単結晶基板２０は、自立基板であることが好ましく、たとえば４００μｍ程度の厚さを有する。単結晶基板２０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）から作られていることが好ましい。単結晶基板２０はｎ型を有する。単結晶基板２０は、ドリフト層２２のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有することが好ましく、たとえば５×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を有する。
【００３０】
ドリフト層２２は、窒化ガリウム系半導体から作られており、ＧａＮから作られていることが好ましい。窒化ガリウム系半導体はＩｎx1Ａｌy1Ｇａz1Ｎ（ｘ１＋ｙ１＋Ｚ１＝１）によって表される材料である。ドリフト層２２はｎ型半導体から作られている。ドリフト層２２のキャリア濃度は、耐圧およびオン抵抗などのデバイス特性を考慮して定められる。具体的にはこのキャリア濃度は、１×１０15ｃｍ-3程度以上が好ましく、５×１０15ｃｍ-3程度以上がより好ましい。またこのキャリア濃度は、１×１０17ｃｍ-3程度以下が好ましく、１×１０16ｃｍ-3程度以下がより好ましい。
【００３１】
ドリフト層２２は、上面Ｐ１（第１の面）と下面Ｐ２（第１の面と反対の第２の面）とを有する。上面Ｐ１には、テラス面ＴＲと、テラス面ＴＲから突出したメサ構造ＭＳとが設けられている。メサ構造ＭＳは、頂面ＴＰと、頂面ＴＰからテラス面ＴＲへ延びる側壁面ＳＷとを有する。メサ構造ＭＳの高さは、耐圧およびオン抵抗などのデバイス特性を考慮して定められる。具体的にはこの高さは、１μｍ程度以上が好ましく、３μｍ程度以上がより好ましく、たとえば４μｍ程度である。ドリフト層２２の厚さ（下面Ｐ２と頂面ＴＰとの間の寸法）は１μｍ程度以上１０μｍ程度以下が好ましい。
【００３２】
ショットキー電極４０は、底面ＢＴと、底面ＢＴと反対の表面ＵＤと、底面ＢＴと表面ＵＤとをつなぐ側面ＳＤとを有する。底面ＢＴは、ドリフト層２２の上面Ｐ１の一部、すなわちメサ構造ＭＳの頂面ＴＰ、に接している。表面ＵＤは、図示されているように露出されていてもよい。あるいは表面ＵＤは露出されていなくてもよく、たとえば、表面ＵＤ上に、電極パッド層または配線層としての導体層（図示せず）が設けられていてもよい。ショットキー電極４０の平面形状は、たとえば、直径２００μｍ程度の円形、１ｍｍ四方の正方形、または六角形である。平面形状が角部を有する場合、この角部は、所定の曲率を有する円弧状であることが好ましい。平面形状が六角形の場合、この六角形の辺がドリフト層２２の結晶のＭ面またはａ面にそって配置されてもよい。
【００３３】
ショットキー電極４０は、表面ＵＤをなすＰｄ膜４２を含む。Ｐｄ膜４２の厚さは、１００ｎｍ程度以上３００ｎｍ程度以下が好ましい。ショットキー電極４０の底面ＢＴは、メサ構造ＭＳの頂面ＴＰと対向している。ショットキー電極４０の側面ＳＤと、メサ構造ＭＳの側壁面ＳＷとは連続面をなしている。ショットキー電極４０は、底面ＢＴをなしかつＰｄとは異なる材料から作られた金属膜４１を含み、より具体的に言えば、Ｎｉ膜４１を含む。言い換えれば、金属膜４１の厚さは１０ｎｍ程度以上１００ｎｍ程度以下が好ましい。なおショットキー電極４０の底面ＢＴをなす金属膜はＮｉ膜でなくてもよく、たとえばＴｉ膜であってもよい。
【００３４】
オーミック電極７２はドリフト層２２の下面Ｐ２上に単結晶基板２０を介して設けられている。オーミック電極７２は、たとえば、ドリフト層２２に近い順にＡｌ／Ｔｉ／Ａｕが積層された構造を有する。
【００３５】
なおドリフト層２２のテラス面ＴＲおよび側壁面ＳＷを覆うパッシベーション膜（図示せず）が設けられてもよい。パッシベーション膜の材料は、たとえば、プラズマＣＶＤによるＳｉ3Ｎ4（窒化珪素）、またはＳＯＧ（スピンオングラス）によるＳｉＯ2（酸化珪素）である。パッシベーション膜の厚さは２００ｎｍ程度以上５００ｎｍ程度以下が好ましい。厚さが大き過ぎると、膜応力が増大することでショットキー電極４０のバリアハイトが低下し得る。
【００３６】
次にショットキーバリアダイオード１０１の製造方法について、以下に説明する。
図２に示すように、単結晶基板２０と、単結晶基板２０上に設けられたドリフト層２２とが準備される。ドリフト層２２は、単結晶基板２０に面する下面Ｐ２と、その反対の上面Ｐ１とを有する。ドリフト層２２は単結晶基板２０上における窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル成長により形成され得る。エピタキシャル成長は、たとえば有機金属気相成長法により行われる。
【００３７】
図３に示すように、ドリフト層２２の上面Ｐ１上に、底面ＢＴおよび表面ＵＤを有するショットキー電極４０が形成される。具体的には、底面ＢＴをなす金属膜４１が形成され、また表面ＵＤをなすＰｄ膜４２が形成される。たとえば、まず上面Ｐ１上において金属膜４１およびＰｄ膜４２が順に堆積され、次にこの積層膜がパターニングされる。膜の堆積は電子ビーム蒸着法により行われ得る。パターニングはフォトリソグラフィおよびウェットエッチングにより行われ得る。なおこのパターニングはリフトオフ法によって行われてもよい。
【００３８】
図４に示すように、ドリフト層２２を部分的に除去するドライエッチングによって、ドリフト層２２にメサ構造ＭＳが形成される。このドライエッチングはショットキー電極４０をマスクとして用いて行われる。エッチングガスとしては塩素系ガスが用いられることが好ましい。塩素系ガスとは、塩素原子を含むガスであり、たとえばＣｌ2ガス、ＢＣｌ3ガス、またはこれらの混合ガスである。たとえば、ドライエッチングとしてのＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching：反応性イオンエッチング）が、Ｃｌ2ガス１００ｓｃｃｍ、ＢＣｌ3ガス５ｓｃｃｍ、圧力１Ｐａ、アンテナパワー２００Ｗ、およびＲＦバイアス１００Ｗの条件で行なわれる。ＲＩＥとしては平行平板ＲＩＥが用いられてもよい。
【００３９】
このドライエッチング後に、ドリフト層２２をさらに部分的に除去するウェットエッチングが行われてもよい。具体的には、ドリフト層２２の表面においてナノメートルレベルの深さのウエットエッチングが行われてもよい。ウェットエッチングは、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いて行われ得る。  なおメサ構造ＭＳが形成された後に、パッシベーション膜が形成されてもよい。
【００４０】
再び図１を参照して、ドリフト層２２の下面Ｐ２上にオーミック電極７２が形成される。これにより、ショットキーバリアダイオード１０１が得られる。
【００４１】
次に第１および第２の比較例について説明する。
図５を参照して、第１の比較例においては、予め形成されたメサ構造ＭＳの頂面ＴＰ上にショットキー電極４９のパターンが形成される。この場合、パターニングの誤差の存在により、メサ構造ＭＳの頂面ＴＰの端部と、ショットキー電極４９の側面ＳＤとを揃える精度には限界がある。この結果、側面ＳＤと側壁面ＳＷとが不連続となる。言い換えれば、側面ＳＤが、側壁面ＳＷから離れた位置で頂面ＴＰに接触する箇所（図中ＥＣ）が形成される。この箇所には電界が集中しやすく、これにより耐圧が低下し得る。
【００４２】
図６を参照して、第２の比較例においては、Ｐｄと異なる材料（典型的にはＡｕ）から作られたショットキー電極４９をマスクとして用いたドライエッチングによりメサ構造ＭＳが形成される。この場合、エッチングされた面上に、異常な突起ＰＬが形成されやすい。この突起ＰＬは、エッチングされたショットキー電極４９の材料が被エッチング面に再付着して一種のマイクロマスク４９ｍとして作用することにより生じ得る。マイクロマスク４９ｍはドリフト層２２のエッチングを妨げることでピラー部２２ｒを残存させてしまう。この結果、ピラー部２２ｒを含む突起ＰＬが形成される。突起ＰＬは耐圧に悪影響を及ぼし得る。
【００４３】
これに対して本実施の形態によれば、上記第１の比較例と異なり、図４に示すように、メサ構造ＭＳの形成のためのドライエッチングのマスクとしてショットキー電極４０が用いられる。これにより、ショットキー電極４０の側面ＳＤと、メサ構造ＭＳの側壁面ＳＷとが連続面をなす。すなわち、メサ構造ＭＳの頂面ＴＰの端部と、ショットキー電極４０の側面ＳＤとが精度よく揃う。これにより、耐圧に悪影響を及ぼす電界集中を抑えることができる。
【００４４】
さらにこの製造方法によれば、上記第２の比較例と異なり、窒化ガリウム系半導体から作られたドリフト層２２のドライエッチングが、Ｐｄ膜４２をマスクとして用いて行われる。これにより、耐圧に悪影響を及ぼし得るエッチング異常（たとえば、図６の突起ＰＬ）の発生を抑制することができる。本発明者らの実験によれば、２００Ｖ印加の下でのリーク電流は、Ａｕ膜をマスクとして用いた場合（上記第２の比較例に対応）に１×１０-6ｃｍ-2であったのに対して、Ｐｄ膜４２を用いた場合（実施例）には１×１０-7ｃｍ-2であった。すなわちマスクとしてＰｄ膜４２を用いることでリーク電流を１／１０に低減することができた。またＰｄ膜４２をマスクとして用いた場合、３００〜４００Ｖ印加の下で破壊が発生する率を低減することができた。なおメサ構造ＭＳを形成しなかった場合のリーク電流は１×１０-3ｃｍ-2であった。
【００４５】
ドライエッチングのエッチングガスとして塩素系ガスが用いられる場合、Ｐｄ膜４２の塩素系ガスに対する高い耐性を利用しつつ、窒化ガリウム系半導体から作られたドリフト層２２を比較的高速でエッチングすることができる。ドライエッチング後にウェットエッチングが行われる場合、ドライエッチングにより生じたダメージ層を除去することができる。
【００４６】
金属膜４１を設けることで、Ｐｄ以外の材料を利用したショットキー接合を設けつつ、マスクとしてＰｄ膜４２を用いることができる。金属膜４１として特にＮｉ膜４１が用いられる場合、ショットキー接合部の耐熱性が高められる。高い耐熱性は、たとえば、ショットキー電極４０上において、ショットキーバリアダイオード１０１の外部との電気的接続を取るためのはんだ付けがなされる場合に有用である。
【００４７】
Ｐｄ膜４２の厚さが１００ｎｍ程度以上とされることで、ショットキー電極４０を用いたドライエッチング中にＰｄ膜４２が消失することをより確実に避けることができる。Ｐｄ膜４２が消失してしまうと、それによって露出された金属膜４１が酸化され得る。金属膜４１がＮｉ膜４１である場合は、特に酸化されやすい。酸化された金属膜４１上においては、電極パッド層または配線層としての導体層の形成、またはワイヤボンディングなどのプロセスが行いにくくなる。またショットキー電極４０のＰｄ膜４２の厚さが３００ｎｍ程度以下とされることで、応力に起因したＰｄ膜４２の剥がれが生じにくくなる。
【００４８】
（実施の形態２）
図７に示すように、本実施の形態のショットキーバリアダイオード１０２は、ショットキーバリアダイオード１０１における金属膜４１が省略された構成を有する。すなわちＰｄ膜４２がドリフト層２２の上面Ｐ１上に直接設けられている。言い換えれば、Ｐｄ膜４２の形成が上面Ｐ１上に直接行われる。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態によれば、ショットキー接合がＰｄ膜４２によって構成されることで、ショットキー接合の順方向電圧を低くすることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図８に示すように、本実施の形態のショットキーバリアダイオード１０３においては、ドリフト層２２は、単結晶基板２０上に設けられた下層２２ａと、下層２２ａ上に設けられた上層２２ｂとを有する。上層２２ｂは、ドリフト層２２のメサ構造ＭＳのうち頂面ＴＰをなす部分を構成している。下層２２ａは、メサ構造のうち上層２２ｂ以外の部分を含む。下層２２ａの材料と上層２２ｂの材料とは互いに異なっている。たとえば、下層２２ａの材料はＧａＮであり、上層２２ｂの材料はＡｌxＧａyＮ（ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ＜１）である。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５０】
（実施の形態４）
図９に示すように、ショットキーバリアダイオード１０４は、単結晶基板２０（図１）の代わりにコンタクト層２１を有する。コンタクト層２１は、ｎ型を有し、ドリフト層２２のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有する。コンタクト層２１はＩＩＩ族窒化物から作られている。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜３のいずれかの構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５１】
次にショットキーバリアダイオード１０４の製造方法について、以下に説明する。
図１０に示すように、自立基板１１上に接合膜１２ａが形成される。自立基板１１の材料は、ドリフト層２２の熱膨張係数との差が２×１０-6Ｋ-1以下であることが好ましく、たとえば、モリブデン基板、ムライト（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ）、またはイットリア安定化ジルコニア−ムライトが好ましい。接合膜１２ａは酸化珪素または窒化珪素から作られ得る。
【００５２】
図１１を参照して、高い品質のＩＩＩ族窒化物から作られたＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄが準備される。ＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄ上に接合膜１２ｂが形成される。接合膜１２ｂは、接合膜１２ａと同様の材料から作られ得る。またＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄの主面１３ｎから所定の深さの位置に、イオン注入（図中、矢印Ｉ）によって注入領域１３ｉが形成される。
【００５３】
図１２に示すように、接合膜１２ａ（図１０）と接合膜１２ｂ（図１１）とが貼り合わされることにより、接合膜１２が形成される。貼り合わせの方法としては、たとえば、直接接合法、表面活性化接合法、高圧接合法、または超高真空接合法を用い得る。
【００５４】
図１３に示すように、ＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄが注入領域１３ｉで分割される。これによりＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄの一部が、接合膜１２上に位置するＩＩＩ族窒化物膜１３となり、他部１３Ｅが除かれる。なお他部１３Ｅは、ＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄ（図１１）として再利用可能である。
【００５５】
図１４に示すように、ＩＩＩ族窒化物膜１３上に、コンタクト層２１と、ドリフト層２２とが順に形成される。この後、図１５および図１６のそれぞれに示す工程が、実施の形態１の図３および図４とほぼ同様に行われる。次に図１６の破線部、すなわち、自立基板１１、接合膜１２およびＩＩＩ族窒化物膜１３が除去される。自立基板１１の除去は、モリブデンの場合は硝酸エッチングが適しており、ムライトまたはイットリア安定化ジルコニア−ムライトの場合はフッ化水素酸エッチングが適している。接合膜１２の除去は、フッ化水素酸エッチングにより行い得る。ＩＩＩ族窒化物膜１３の除去は、塩素ガスを用いたＲＩＥが適している。
【００５６】
再び図９を参照して、コンタクト層２１上にオーミック電極７２が形成される。これによりショットキーバリアダイオード１０４が得られる。
【００５７】
次に変形例の製造方法について、以下に説明する。
図１７に示すように、自立基板１１とＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄとが接合膜１２によって接合された構造が準備される。この構造を得るには、図１０〜図１２と同様の工程が、イオン注入（図１１の矢印Ｉ）が省略されつつ行われればよい。
【００５８】
図１８に示すように、ＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄが、接合膜１２から所定の深さの一でスライスされる（図中、破線ＳＬ）。これによりＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄの一部が、接合膜１２上に位置するＩＩＩ族窒化物膜１３となり、他部１３Ｅが除かれる。なお他部１３Ｅは、ＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄ（図１１）として再利用可能である。これにより図１３とほぼ同様の構成が得られる。この後の工程は、前述した工程と同様である。
【００５９】
本実施の形態においても、他の実施の形態とほぼ同様の作用効果が得られる。またショットキーバリアダイオード１０４は基板を有しないので、その分だけ厚さを低減することができる。またＩＩＩ族窒化物基板１３Ｄを複数回使用することができるので、基板に要するコストを低減することができる。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の特許請求の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１１  自立基板
１２，１２ａ，１２ｂ  接合膜
１３  ＩＩＩ族窒化物膜
１３Ｄ  ＩＩＩ族窒化物基板
１３Ｅ  他部
１３ｉ  注入領域
１３ｎ  主面
２０  単結晶基板
２１  コンタクト層
２２  ドリフト層（半導体層）
２２ａ  下層
２２ｂ  上層
２２ｒ  ピラー部
４０，４９  ショットキー電極
４１  Ｎｉ膜（金属膜）
４９ｍ  マイクロマスク
７２  オーミック電極（対向電極）
１０１〜１０４  ショットキーバリアダイオード
ＢＴ  底面
ＭＳ  メサ構造
Ｐ１  上面（第１の面）
Ｐ２  下面（第２の面）
ＰＬ  突起
ＳＤ  側面
ＳＷ  側壁面
ＴＰ  頂面
ＴＲ  テラス面
ＵＤ  表面
【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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