(57)【要約】【課題】耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを提供する。【解決手段】ショットキバリアダイオード１１では、一導電型半導体領域１３は、第１の領域１３ａ、第２の領域１３ｂ、第３の領域１３ｃ有する。第２の領域１３ｂは、第１の領域１３ａを囲む。第３の領域１３ｃは、第１の領域１３ａと第２の領域１３ｂとの間に設けられている。導電体１５は、半導体領域１３の第２の領域１３ｂにショットキ接合を成す。絶縁層１７は、半導体領域１３の第３の領域１３ｃおよび導電体１５上に設けられている。ショットキ電極１９は、第１の部分１９ａと第２の部分１９ｂを含む。第１の部分１９ａは、半導体領域１３の第１の領域１３ａにショットキ接合を成す。第２の部分１９ｂは、半導体領域１３の第２および第３の領域１３ｂ、１３ｃの絶縁層１７上に位置する。導電体１５とショットキ電極１９との間には絶縁層が位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型の半導体領域と、
前記半導体領域の前記第２の領域にショットキ接合を成す導電体と、
前記半導体領域の前記第３の領域および前記導電体上に設けられた絶縁層と、
前記半導体領域の前記第１の領域にショットキ接合を成す第１の部分と前記半導体領域の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含むショットキ電極と
を備え、
前記導電体と前記ショットキ電極との間には前記絶縁層が位置している、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】
第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型半導体領域と、
前記半導体領域の前記第２の領域にショットキ接合を成す導電体と、
前記半導体領域の前記第３の領域および前記導電体上に設けられた絶縁層と、
前記半導体領域の前記第１の領域にショットキ接合を成す第１の部分と前記半導体領域の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含むショットキ電極と
を備え、
前記導電体と前記ショットキ電極との間には前記絶縁層が位置しており、
前記半導体領域の前記第１および第３の領域はメサ形状を成し、
前記半導体領域は、前記第２の領域と前記第３の領域との間に位置する段差を有し、
前記絶縁層は、前記段差の側面上に設けられている、ことを特徴とするショットキバリアダイオード。
【請求項３】
主面を有する半導体基板を更に備え、
前記半導体領域は前記半導体基板上に設けられており、
前記半導体領域はIII族窒化物からなる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたショットキバリアダイオード。
【請求項４】
前記半導体基板は窒化ガリウムからなる、ことを特徴とする請求項３に記載されたショットキバリアダイオード。
【請求項５】
主面を有するIII族窒化物基板を更に備え、
前記半導体領域は前記III族窒化物基板上に設けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたショットキバリアダイオード。
【請求項６】
前記半導体領域は窒化ガリウムからなり、
前記III族窒化物基板は窒化ガリウムからなる、ことを特徴とする請求項５に記載されたショットキバリアダイオード。
【請求項７】
ショットキバリアダイオードを作製する方法であって、
第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型の半導体膜を成長する工程と、
逆メサ形状のマスクを前記半導体膜の前記第１の領域上に形成する工程と、
前記半導体膜および前記マスク上に導体膜を形成する工程と、
前記マスクおよび該マスク上の前記導体膜を除去して、前記半導体膜の前記第２の領域にショットキ接合を形成するための導電体を形成する工程と、
前記半導体膜の前記第３の領域および前記導電体を覆っており前記半導体膜の前記第１の領域内に位置する開口を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体膜の前記第１の領域に位置する第１の部分と前記半導体膜の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含んでいるショットキ電極を形成する工程と
を備え、
前記導電体と前記ショットキ電極のエッジとの間には前記絶縁層が位置している、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記導体膜を形成するに先立って、前記マスクを用いて前記半導体膜をエッチングする工程を更に備える、ことを特徴とする請求項７に記載された方法。
【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、およびショットキバリアダイオードを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、縦型ＧａＮショットキバリアダイオードが記載されている。このショットキバリアダイオードは、フローティングメタルリング（FMR：Floating Metal Ring）を有する。このフローティングメタルリング用いと、ショットキバリアダイオードの逆方向の耐圧が向上する。
【０００３】
非特許文献２には、窒化ガリウムバルク整流器が記載されている。誘電体パッシベーション材料の種類、その厚さ、電極との重なりの程度等を変化させたシュミュレーションにより、逆方向耐圧が計算された。計算結果によれば、誘電体パッシベーション材料の厚さ毎に最適な重なり幅がある。
【０００４】
非特許文献３には、ＧａＮまたはＡｌＧａＮからなるショットキバリアダイオードが記載されている。このショットキバリアダイオードのリークの原因は表面のドナー性欠陥による。
【０００５】
非特許文献４には、ＧａＮ上に絶縁膜を形成すると、界面に比較的大きな界面準位が形成されることが記載されている。
【非特許文献１】Proc. ISPSD 2004, p.319
【非特許文献２】J. Vac. Sci. Technol. B20(5), p.2169-2172
【非特許文献３】APPLIED PHYSICS LETTERS vol.84, p.4884-4886
【非特許文献４】APPLIED PHYSICS LETTERS vol.73, p.809-811
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献３によれば、ＧａＮまたはＡｌＧａＮからなるショットキバリアダイオードのリークの原因は表面のドナー性欠陥による。また、非特許文献４によれば、ＧａＮ上に絶縁膜を形成すると、界面に比較的大きな界面準位が形成される。これ故に、窒化ガリウム基板上のショットキバリアダイオードのリーク電流は大きい。
【０００７】
非特許文献２によれば、誘電体パッシベーションにより耐圧が改善される。電極からの電界を低減するためのフィールドプレートが用いられる。フィールドプレート効果を大きくするために絶縁膜の膜厚を薄くすると、フィールドプレートが存在しても、電極下に位置するエピタキシャル膜の表面の電界が強くなる。また、電極端部直下の電界は特に大きくなり、そこでブレークダウンする。
【０００８】
非特許文献１によれば、ＦＭＲを用いると電界の集中が緩和できる。ＦＭＲは、リーク電流の減少、および、耐圧の向上に効果を示すが、さらなる耐圧向上がショットキバリアダイオードに求められる。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを提供することを目的とし、またこのショットキバリアダイオードを作製する方法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】
【００１０】
本発明の一側面に係るショットキバリアダイオードは、（ａ）第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型半導体領域と、（ｂ）前記半導体領域の前記第２の領域にショットキ接合を成す導電体と、（ｃ）前記半導体領域の前記第３の領域および前記導電体上に設けられた絶縁層と、（ｄ）前記半導体領域の前記第１の領域にショットキ接合を成す第１の部分と前記半導体領域の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含むショットキ電極とを備え、前記導電体と前記ショットキ電極との間には前記絶縁層が位置している。
【００１１】
このショットキバリアダイオードによれば、導電体は、半導体領域の第２の領域に空乏層を形成することができるので、この空乏層がショットキ電極による空乏層とつながり、電界が分散される。また、ショットキ電極のエッジが絶縁層上に位置しているので、ショットキ電極のエッジによる電界強度が弱められ、表面誘起ブレークダウンの発生が抑制される。さらに、絶縁層が導電体とショットキ電極との間に位置しているので、導電体がショットキ電極と容量的に結合される。導電体の電位に応じて、半導体領域の第２の領域に空乏層が形成される。絶縁膜と一導電型半導体領域との界面準位により、フィールドプレートによる電圧緩和の利益を低減する。しかしながら、一導電型半導体領域の表面の全体を絶縁膜で覆うのではなく、絶縁膜と一導電型半導体領域との接合の外側に導電体と一導電型半導体領域とのショットキ接合を設けるので、フィールドプレートの利益の減少が小さくできる。
【００１２】
本発明に係るショットキバリアダイオードは、（ａ）第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型半導体領域と、（ｂ）前記半導体領域の前記第２の領域にショットキ接合を成す導電体と、（ｃ）前記半導体領域の前記第３の領域および前記導電体上に設けられた絶縁層と、（ｄ）前記半導体領域の前記第１の領域にショットキ接合を成す第１の部分と前記半導体領域の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含むショットキ電極とを備え、前記導電体と前記ショットキ電極との間には前記絶縁層が位置しており、前記半導体領域の前記第１および第３の領域はメサ形状を成し、前記半導体領域は、前記第２の領域と前記第３の領域との間に位置する段差を有し、前記絶縁層は、前記段差の側面上に設けられている。
【００１３】
このショットキバリアダイオードによれば、導電体は、半導体領域の第２の領域に空乏層を形成することができるので、この空乏層がショットキ電極による空乏層とつながり、電界が分散される。また、ショットキ電極のエッジが絶縁層上に位置しているので、ショットキ電極のエッジによる電界強度が弱められ、表面誘起ブレークダウンの発生が抑制される。さらに、絶縁層が導電体とショットキ電極との間に位置しているので、導電体がショットキ電極と容量的に結合される。導電体の電位に応じて、半導体領域の第２の領域に空乏層が形成される。絶縁膜と一導電型半導体領域との界面により、フィールドプレートによる電圧緩和の利益を低減する。しかしながら、一導電型半導体領域の表面の全体を絶縁膜で覆うのではなく、絶縁膜と一導電型半導体領域との接合の外側に導電体と一導電型半導体領域とのショットキ接合を設けるので、フィールドプレートの利益の減少が小さくできる。加えて、半導体領域の第１および第３の領域がメサ形状を成すので、第２の領域と第３の領域との間に位置する段差の側面からのフリンジ電界によっても、半導体領域の第３の領域に空乏層が形成される。
【００１４】
本発明のショットキバリアダイオードは、主面を有する半導体基板を更に備え、前記半導体領域は前記半導体基板上に設けられており、前記半導体領域はIII族窒化物からなることが好ましい。III族窒化物からなるショットキバリアダイオードの耐圧が向上される。また、本発明のショットキバリアダイオードでは、前記半導体基板は窒化ガリウムからなることが好ましい。このショットキバリアダイオードによれば、低転位密度の窒化ガリウム基板を用いて、良質なIII族窒化物からなるIII族窒化物を窒化ガリウム基板上に成長できる。
【００１５】
本発明のショットキバリアダイオードは、主面を有するIII族窒化物基板を更に備え、前記半導体領域は前記III族窒化物基板上に設けられていることが好ましい。このショットキバリアダイオードによれば、III族窒化物基板を用いて、良質なIII族窒化物からなる半導体領域を成長できる。また、本発明のショットキバリアダイオードは、前記半導体領域は窒化ガリウムからなり、前記III族窒化物基板は窒化ガリウムからなることが好ましい。低転位密度の窒化ガリウム基板を用いて、良質なIII族窒化物からなるIII族窒化物を窒化ガリウム基板上に成長できる。
【００１６】
本発明に係る別の側面は、ショットキバリアダイオードを作製する方法であって、当該方法は、（ａ）第１の領域、前記第１の領域を囲む第２の領域、および前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域を有する一導電型の半導体膜を成長する工程と、（ｂ）逆メサ形状のマスクを前記半導体膜の前記第１の領域上に形成する工程と、（ｃ）前記半導体膜および前記マスク上に導体膜を形成する工程と、（ｄ）前記マスクおよび該マスク上の前記導体膜を除去して、前記半導体膜の前記第２の領域にショットキ接合を形成するための導電体を形成する工程と、（ｅ）前記半導体膜の前記第３の領域および前記導電体を覆っており前記半導体膜の前記第１の領域に位置する開口を有する絶縁膜を形成する工程と、（ｆ）前記半導体膜の前記第１の領域に位置する第１の部分と前記半導体膜の前記第２および第３の領域の前記絶縁層上に位置する第２の部分とを含んでいるショットキ電極を形成する工程とを備え、前記導電体と前記ショットキ電極のエッジとの間には前記絶縁層が位置している。
【００１７】
この方法によれば、絶縁膜が半導体膜の第３の領域上に設けられるので、第２の領域上の導電体からショットキ電極を絶縁することができる。ショットキ電極のエッジが導電体および絶縁層上に位置しているので、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを作製できる。
【００１８】
本発明に係るショットキバリアダイオードを作製する方法は、前記導体膜を形成するに先立って、前記マスクを用いて前記半導体膜をエッチングする工程を更に備えることができる。この方法によれば、半導体領域のメサ部と導電体とを自己整合的に形成できる。
【００１９】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードが提供される。また、本発明によれば、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを作製する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のショットキバリアダイオード、およびショットキバリアダイオードを作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードを示す図面である。図１において、ショットキバリアダイオードの内部構造を示すために、ショットキバリアダイオードは部分的に破断して示されている。これにより、電極直下の領域の構造が理解される。ショットキバリアダイオード１１は、一導電型半導体領域１３と、導電体１５と、絶縁層１７と、ショットキ電極１９とを含む。一導電型半導体領域１３は、第１の領域１３ａ、第２の領域１３ｂ、第３の領域１３ｃ有する。第２の領域１３ｂは、第１の領域１３ａを囲む。第３の領域１３ｃは、第１の領域１３ａと第２の領域１３ｂとの間に設けられている。導電体１５は、半導体領域１３の第２の領域１３ｂにショットキ接合を成す。絶縁層１７は、半導体領域１３の第３の領域１３ｃおよび導電体１５上に設けられている。ショットキ電極１９は、第１の部分１９ａと第２の部分１９ｂを含む。第１の部分１９ａは、半導体領域１３の第１の領域１３ａにショットキ接合を成す。第２の部分１９ｂは、半導体領域１３の第２および第３の領域１３ｂ、１３ｃの絶縁層１７上に位置する。導電体１５とショットキ電極１９との間には絶縁層１７が位置している。
【００２３】
このショットキバリアダイオード１１によれば、導電体１５は、半導体領域１３の第２の領域１３ｂに空乏層Ｄ１を形成するので、この空乏層Ｄ１がショットキ電極による空乏層Ｄ２とつながり、電界の分布が分散される。また、ショットキ電極１９のエッジ１９ｃが絶縁層１７上に位置しているので、ショットキ電極１９のエッジ１９ｃによる電界強度が弱められ、表面誘起ブレークダウンの発生が抑制される。さらに、絶縁層１７が導電体１５とショットキ電極１９との間に位置しているので、導電体１５がショットキ電極１９と容量的に結合される。半導体領域１３の第２の領域１３ｂに空乏層Ｄ１は、導電体１５の電位に応じて形成される。絶縁膜１７と一導電型半導体領域１３との界面に準位が形成されると、フィールドプレートによる電圧緩和の利益を低減する。しかしながら、一導電型半導体領域１３の表面の全体を絶縁膜１７で覆うのではなく、絶縁膜１７と一導電型半導体領域１３との接合２１ａの外側に、当該ショットキバリアダイオード１１のためのショットキ接合２１ｂに加えて、導電体１５と一導電型半導体領域１３とのショットキ接合２１ｃを設けるので、フィールドプレートの利益の減少が小さくできる。
【００２４】
ショットキバリアダイオード１１は、主面２３ａを有する半導体基板２３を更に備えることができる。半導体領域１３は半導体基板２３の主面２３ａ上に設けられている。基板２３はIII族窒化物からなることが好ましい。III族窒化物としては、例えば窒化ガリウム系半導体等を用いることができる。III族窒化物からなるショットキバリアダイオード１１の耐圧が向上される。また、一実施例のショットキバリアダイオードでは、半導体基板２３はIII族窒化物からなることが好ましい。このショットキバリアダイオード１１によれば、III族窒化物基板を用いて、良質なIII族窒化物からなるIII族窒化物を成長できる。
【００２５】
ショットキバリアダイオード１１では、半導体領域１３は窒化ガリウム系半導体からなることが好ましい。窒化ガリウム系半導体としては、例えばＧａＮまたはＡｌＧａＮ等がある。また、半導体基板２３は窒化ガリウム系半導体からなることが好ましい。窒化ガリウム系半導体としては、例えばＧａＮまたはＡｌＧａＮ等がある。また、半導体基板２３と半導体領域１３との接合２５はホモ接合であることが好ましい。これにより、半導体領域１３と半導体基板２３との間の格子定数の差に起因する転位の発生が抑制される。
【００２６】
半導体基板２３の裏面２３ｂには、オーミック電極２７が設けられている。好適な実施例では、半導体基板２３はｎ型窒化ガリウムからなり、半導体領域１３は、ｎ−型窒化ガリウムからなる。
【００２７】
以上説明したように、ショットキ電極１９から絶縁された導電体１５を用いることにより、導電体１５の直下の半導体内のポテンシャルの変動が緩和される。このため、ショットキ電極のエッジで起こるブレークダウンが発生電圧が上昇する。
【００２８】
また、導電体１５だけでなく、絶縁膜１７も用いることにより、絶縁膜１７の下の半導体においても大きく空乏層が伸びる。導電体１５だけを用いるショットキバリアダイオードに比べて、ショットキ電極１９と接触する半導体膜１３の部分における電界がより低減される。
【００２９】
さらに、ショットキ電極１９と導電体１５との間に絶縁膜１７が設けられるので、ショットキ電極１９のエッジが導電体１５上に位置する。絶縁膜１７だけを用いるショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のエッジ直下の電界強度が大きくなるけれども、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードによれば、この電界強度が大きくなることを抑制される。このため、必要に応じて、絶縁膜１７の厚みを薄くできる。
【００３０】
またさらに、導電体１５を用いるので、特に窒化ガリウム系半導体デバイスで顕著な界面準位に対するパッシベーションの効果が得られ、この結果、導電体１５上に設けられた絶縁膜１７により電圧緩和の効果が大きく得られる。
【００３１】
つまり、フィールドプレートのための絶縁膜１５とショットキ電極１９から絶縁された導電体１５を併せて用いることにより、ショットキ電極１９における電界の集中が緩和され、逆方向リーク電流が低減され、耐圧が向上される。特に、フィールドプレート効果の出にくい窒化物系半導体素子に対して、ショットキ電極１９から絶縁された導電体１５を併用する効果は大きい。また、フィールドプレートのための絶縁膜１７がショットキ電極１９と導電体１５との間に設けられているので、ショットキ電極１９のエッジの直下に半導体領域１３の表面電界が強くならず、絶縁膜１７が薄くなっても、ブレークダウンが生じにくい。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、第１の実施の形態に係るショットキバリアダイオードを作製する方法を示す図面である。基板３１の主面３１ａ上に一導電型の半導体膜３３を成長する。半導体膜３３は、第１のエリア３３ａ、第１のエリア３３ａを囲む第２のエリア３３ｂ、および第１のエリア３３ａと第２のエリア３３ｂとの間に設けられた第３のエリア３３ｃを有する。
【００３３】
図２（Ａ）に示されるように、逆メサ形状のマスク３５を半導体膜３３の第１の領域３３ａ上に形成する。マスク３５の材料は、例えばフォトレジスト等からなる。マスク３５は、第１のエリア３３ａ上に位置する第１の部分３５ａと、第１の部分３５ａの周囲に設けられた第２の部分３５ｂとを含む。第２の部分３５ｂは、半導体膜３３に接触することなく、第３のエリア３３ｃ上にせり出している。このせり出しにより、例えば逆メサがマスク３５に提供される。
【００３４】
図２（Ｂ）に示されるように、半導体膜３３およびマスク３５上に導体膜３７を形成する。導体膜３７として、例えば金（Ａｕ）を抵抗加熱法で蒸着することができる。導体膜３７は、例えばマスク３５上に蒸着された第１の部分３７ａと、半導体膜３３の第２のエリア３３ｂ上に設けられた第２の部分３７ｂとを有する。半導体膜３３の第３のエリア３３ｃ上には導体膜３７は実質的に堆積されない。
【００３５】
図２（Ｃ）に示されるように、マスク３５および該マスク３５上の導体膜３７ａを除去する。この結果、半導体膜３３の第２のエリア３３ｂに導電体３９が形成される。導電体３９は、半導体膜３３の第２のエリア３３ｂにショットキ接合を成すように設けられる
【００３６】
図２（Ｄ）に示されるように、絶縁膜４１を形成する。絶縁膜４１の材料としては、例えばシリコン無機化合物等を用いることができる。絶縁膜４１は、半導体膜３３の第１の領域３３ｄ内に位置する開口４１ａを有する。絶縁膜４１は、半導体膜３３の第２の領域３３ｅ上の導電体３９および半導体膜３３の第３の領域３３ｆを覆っている。
【００３７】
図２（Ｅ）に示されるように、ショットキ電極４３を形成する。ショットキ電極４３は、半導体膜３３の第１の領域３３ｄに位置する第１の部分４３ａと、半導体膜３３の第２および第３の領域３３ｅ、３３ｆの絶縁層４１上に位置する第２の部分４３ｂとを含んでいる。導電体３９とショットキ電極４３のエッジ４３ｃとの間には、絶縁膜４１が位置している。第２の領域３３ｅは、第１の領域３３ｄを囲んでおり、第３の領域３３ｆは、第１の領域３３ｄと第２の領域３３ｅとの間に設けられている。
【００３８】
この方法によれば、絶縁膜４１が半導体膜３３の第３の領域３３ｆ上に設けられるので、第２の領域３３ｅ上の導電体３９からショットキ電極４３を絶縁することができる。ショットキ電極４３のエッジ４３ｃが導電体３９および絶縁膜４１上に位置しているので、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを作製できる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図３は、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードを示す図面である。図１において、ショットキバリアダイオードの内部構造を示すために、ショットキバリアダイオードは部分的に破断して示されている。これにより、電極直下の領域の構造が理解される。ショットキバリアダイオード５１は、ショットキ電極１９に加えて、一導電型半導体領域５３と、導電体５５と、絶縁層５７とを含む。一導電型半導体領域５３は、第１の領域５３ａ、第２の領域５３ｂ、第３の領域５３ｃ有する。第２の領域５３ｂは、第１の領域５３ａを囲む。第３の領域５３ｃは、第１の領域５３ａと第２の領域５３ｂとの間に設けられている。半導体領域５３の第１および第３の領域５３ａ、５３ｃはメサ形状を成する。半導体領域５３は、第２の領域５３ｂと第３の領域５３ｃとの間に位置する段差５９を有する。導電体５５は、半導体領域５３の第２の領域５３ｂにショットキ接合を成す。絶縁層５７は、半導体領域５３の第３の領域５３ｃおよび導電体５５上に設けられている。ショットキ電極１９の第１の部分１９ａは、半導体領域５３の第１の領域５３ａにショットキ接合を成す。ショットキ電極１９の第２の部分１９ｂは、半導体領域５３の第２および第３の領域５３ｂ、５３ｃの絶縁層５７上に位置する。絶縁層５７は、段差５９の側面５９ａ上にも設けられている。導電体１５とショットキ電極１９との間には絶縁層５７が位置している。ショットキ電極１９の第２の部分１９ｂは、半導体領域５３の第２の領域５３ｂ上に位置する部分１９ｄと、半導体領域５３の第第３の領域５３ｃ上に位置する部分１９ｅとを含む。半導体領域５３は基板２３の主面２３ａ上に設けられている。
【００４０】
このショットキバリアダイオード５１によれば、導電体５５は、半導体領域５３の第２の領域５３ｂに空乏層Ｄ３を形成することができる。また、半導体領域５３の第１および第３の領域５３ａ、５３ｃがメサ形状を成す。これ故に、第２の領域５３ｂと第３の領域５３ｃとの間に位置する段差５９の側面５９ａおよびショットキ電極１９の第１の部分１９ａの側面からのフリンジ電界によって、半導体領域５３の第３の領域５３ｃに空乏層Ｄ４が形成されるので、この空乏層Ｄ４が空乏層Ｄ３がとつながり、半導体領域内のおいて電界が分散される。ショットキ電極１９のエッジ１９ｃが絶縁層５７上に位置しているので、ショットキ電極５９のエッジ５９ｃによる電界強度が弱められ、表面誘起ブレークダウンの発生が抑制される。絶縁層５７が導電体５５とショットキ電極１９との間に位置しているので、導電体５５がショットキ電極１９と容量的に結合される。導電体５５の電位に応じて、半導体領域５３の第２の領域５３ｂに空乏層が形成される。全体として、ショットキ電極１９による空乏層がつながり、電界が分散される。
【００４１】
（実施例）
低転位導電性自立ＧａＮ基板を準備する。ＧａＮ基板上に、ｎ＋ＧａＮ膜（キャリア濃度：１×１０１８ｃｍ−３、厚さ：２μｍ）を形成する。次に、ｎ−ＧａＮ膜（キャリア濃度：３×１０１６ｃｍ−３、厚さ：７μｍ）を形成する。このエピタキシャル基板上に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）に示される４種類のショットキバリアダイオードを作製する。ショットキ電極の材料としてＡｕ（金）を使用する。ショットキ電極の形成には、抵抗過熱を用いて真空蒸着を行う。絶縁膜ＦＰは、プラズマＣＶＤ法によって成長されたＳｉＮからなる。図４（Ａ）は、平坦な窒化ガリウム膜上に設けられたショットキ電極を有するショットキバリアダイオードＡを示す。図４（Ｂ）は、ＳｉＮからなるフィールドプレート（ＦＰ）を用いるショットキバリアダイオードＢを示す。図４（Ｃ）は、フローティングメタルリング（ＦＭＲ）を用いるショットキバリアダイオードＣを示す。図４（Ｄ）は、フィールドプレート（ＦＰ）およびフローティングメタルリング（ＦＭＲ）を併用したショットキバリアダイオードＤを示す。
【００４２】
これらのショットキバリアダイオードの逆方向特性を測定した。
デバイス名                  耐圧      リーク電流
Ａ．（ＳＢＤ）                ２４１Ｖ、１．１×１０−７Ａ／ｃｍ２ 
Ｂ．（ＦＰ−ＳＢＤ）          ２５０Ｖ、１．０×１０−７Ａ／ｃｍ２ 
Ｃ.（ＦＭＲ）                ３２０Ｖ、７．０×１０−８Ａ／ｃｍ２ 
Ｄ．（ＦＭＲ＋ＦＰ−ＳＢＤ）  ４００Ｖ、３．０×１０−８Ａ／ｃｍ２ 
逆方向特性（耐圧ＶＢ）は逆方向電流密度１ｍＡ／ｃｍ２で規定される。また、リーク電流は逆方向電圧１００Ｖにおける電流値で規定される。
【００４３】
これらから理解されるように、デバイスＢをデバイスＡと比較すると、逆方向耐圧の実質的な向上は見られない。デバイスＤは、デバイスＣよりも逆方向耐圧が大幅に向上されている。これは、閉じた形状の導電体（フローティングメタルリング）と絶縁膜（フィールドプレート）を併用することによって、界面準位の効果が軽減され、電界緩和の効果が十分に得られる。この結果、逆方向耐圧が向上する。
【００４４】
以上説明したように、ショットキ電極１９から絶縁された導電体５５を用いることにより、導電体５５の直下の半導体内のポテンシャルの変動が緩和される。このため、ショットキ電極１９のエッジで起こるブレークダウンが発生電圧が上昇する。
【００４５】
また、導電体５５だけでなく、絶縁膜５７も用いることにより、絶縁膜５７の下の半導体においても大きく空乏層が伸びる。導電体５５だけを用いるショットキバリアダイオードに比べて、ショットキ電極１９と接触する半導体膜５３の部分における電界がより低減される。
【００４６】
さらに、ショットキ電極１９と導電体５５との間に絶縁膜５７が設けられるので、ショットキ電極１９のエッジが導電体５５上に位置する。絶縁膜５７だけを用いるショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のエッジ直下の電界強度が大きくなるけれども、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードによれば、この電界強度が大きくなることを抑制される。このため、必要に応じて、絶縁膜５７の厚みを薄くできる。
【００４７】
またさらに、導電体５５を用いるので、特に窒化ガリウム系半導体デバイスで顕著な界面準位に対するパッシベーションの効果が得られ、この結果、導電体５５上に設けられた絶縁膜５７により電圧緩和の効果が大きく得られる。
【００４８】
以上説明したような、第１の実施の形態に係るショットキバリアダイオードにより提供される利点に加えて、半導体膜がメサ構造を有するので、メサ構造により突出した半導体領域にも空乏層が伸びる。この空乏層により電界強度の緩和が可能になる。このため、フィールドプレートのための絶縁膜の端部においても、電位傾斜が小さく、半導体領域において電界強度を小さくできる。
【００４９】
つまり、フィールドプレートのための絶縁膜とショットキ電極から絶縁された導電体を併せて用いることにより、電極における電界の集中が緩和され、逆方向リーク電流が低減し、耐圧が向上する。特に、フィールドプレート効果の出にくい窒化物系半導体素子に対して、ショットキ電極から絶縁された導電体を併用する効果は大きい。また、フィールドプレートのための絶縁膜がショットキ電極と導電体との間に設けられているので、ショットキ電極のエッジの直下に半導体領域の表面電界が強くならず、絶縁膜が薄くなっても、ブレークダウンが生じにくい。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）および図５（Ｅ）は、第２の実施の形態に係るショットキバリアダイオードを作製する方法を示す図面である。基板３１の主面３１ａ上に一導電型の半導体膜６３を成長する。半導体膜６３は、第１のエリア６３ａ、第１のエリア６３ａを囲む第２のエリア６３ｂ、及び第１のエリア６３ａと第２のエリア６３ｂとの間に設けられた第３のエリア６３ｃを有する。
【００５１】
図５（Ａ）に示されるように、逆メサ形状のマスク３５を半導体膜６３の第１のエリア６３ａ上に形成する。マスク３５の材料は、例えばフォトレジスト等からなる。マスク３５は、第１のエリア３３ａ上に位置する第１の部分３５ａと、第１の部分３５ａの周囲に設けられた第２の部分３５ｂとを含む。第２の部分３５ｂは、半導体膜６３に接触することなく、第３のエリア６３ｃ上にせり出している。このせり出しにより、マスク３５の逆メサが提供される。
【００５２】
図５（Ｂ）に示されるように、マスク３５を用いて半導体膜６３をエッチングして、エッチングされた半導体膜６４を形成する。半導体膜６４は、第１の領域６４ａ〜第３の領域６４ｃとを有する。第１および第３の領域６４ａ、６４ｃは、メサ形状を成す。第１および第３の領域６４ａ、６４ｂと第２の領域６４ｃとの間には、段差６４ｄが形成される。段差６４ｄの部分には、側面６４ｅを設けられる。
【００５３】
図５（Ｃ）に示されるように、半導体膜６４およびマスク３５上に導体膜６７を形成する。導体膜６７として、例えば金（Ａｕ）を抵抗加熱法で蒸着することができる。導体膜６７は、例えばマスク３５上に蒸着された第１の部分６７ａと、半導体膜６４の第２の領域６４ｃ上に設けられた第２の部分６７ｂとを有する。半導体膜６４の第３の領域６４ｃ上には導体膜６７は実質的に堆積されない。エッチングに用いられたマスク３５を用いて導体膜６７を形成するので、導体膜６７の第２の部分６７ｂは、側面６４ｅに到達する。
【００５４】
マスク３５を除去すると、該マスク３５上の導体膜６７ａも除去される。この結果、半導体膜６４ａの第２の領域３３ｃに導電体６７ｂが残される。導電体６７ａは、半導体膜６４の第１の領域６４ａ（エリア６４ｇ）にショットキ接合を成すように設けられる。
【００５５】
図５（Ｄ）に示されるように、絶縁膜６９を形成する。絶縁膜６９の材料としては、例えばシリコン無機化合物等を用いることができる。絶縁膜６９は、半導体膜６４の第１の領域６４ａに位置する開口６９ａを有する。絶縁膜６９は、メサ形状のエリア６４ｆ、側面６４ｅおよび導電体６７ｂを覆っている。
【００５６】
図５（Ｅ）に示されるように、ショットキ電極７１を形成する。ショットキ電極７１は、半導体膜６４の第１の領域６４ａ上に位置する第１の部分７１ａと、絶縁層６９および半導体膜６４の第３の領域６４ｃ上に位置する第２の部分７１ｂと、導電体６７ｂおよび絶縁膜６９上に位置する第３の部分７１ｃとを含んでいる。導電体６７ｂとショットキ電極７１のエッジ７１ｄとの間には、絶縁膜６９が位置している。
【００５７】
この方法によれば、絶縁膜６９が半導体膜６４の領域６４ｃ上に設けられるので、半導体膜６４の領域６４ｂ上の導電体６７ｂからショットキ電極７１を絶縁することができる。ショットキ電極７１のエッジ７１ｄが導電体６７ｂおよび絶縁膜６９上に位置しているので、耐圧の向上が可能なショットキバリアダイオードを作製できる。また、メサ形成のためのエッチングと同じマスクを用いてＦＭＲ用ショットキ電極の形成を行うので、ＦＭＲ用ショットキ電極形成のためのマスク形成工程が必要ない。さらに、導電体６７ｂが側面６４ｅに必ず到達する形状を形成できるという利点がある。加えて、半導体領域がメサ形状を成すので、絶縁膜によるフィールドプレート端部でのポテンシャルの傾斜が小さく、耐圧向上の効果がより得られるという利点がある。
【００５８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本実施の形態では、ショットキバリアダイオードを説明したけれども、本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。また、本実施の形態では、例えばＧａＮといった窒化ガリウム系半導体について例示的に説明しているけれども、Ｓｉ、ＳｉＣ等であることもできる。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードを示す図面である。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、第１の実施の形態に係るショットキバリアダイオードを作製する方法を示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係るショットキバリアダイオードを示す図面である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）は、４種類のショットキバリアダイオードを示す図面である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）および図５（Ｅ）は、第２の実施の形態に係るショットキバリアダイオードを作製する方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００６０】
１１…ショットキバリアダイオード、１３…一導電型半導体領域、１５…導電体、１７…絶縁層、１９…ショットキ電極、２３…半導体基板、３１…基板、３３…半導体膜、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…半導体膜のエリア、３５…マスク、３７…導体膜、３９…導電体、４１…絶縁膜、３３ｄ…半導体膜の第１の領域、３３ｅ…半導体膜の第２の領域、３３ｆ…半導体膜の第３の領域、４３…ショットキ電極、４３ｃ…ショットキ電極のエッジ、５１…ショットキバリアダイオード、５３…一導電型半導体領域、５５…導電体、５７…絶縁層、６３…半導体膜、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ…半導体膜のエリア、６４…エッチングされた半導体膜、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…エッチングされた半導体膜の領域、６４ｄ…段差、６４ｅ…側面、６７…導体膜、７１…ショットキ電極  
【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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