(57)【要約】ショットキーバリアダイオードおよびその製造プロセスが開示される。このプロセスは炭化ケイ素ウェーハ上のマスクされた領域に金属接触パターンを形成する。好ましい実施形態は絶縁層を含み、その絶縁層はマスクの窓からエッチングされる。信頼性を改善するために、不活性エッジターミネーションが酸化物層の下において、かつ、金属接触の近くにおいて、ウェーハに埋め込まれる。物理的損傷に対する耐久性を改善するために、さらなる酸化物層が付加されてもよい。
2004531093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法であって、
（ａ）窓を有するマスクを前記ＳｉＣウェーハの表面に配置する工程と、
（ｂ）前記マスク上および前記ウェーハ表面の露出した部分上に導電性材料を成膜する工程と、
（ｃ）前記マスクを取り去り、それによって、前記ウェーハ表面のいくつかの部分に成膜された前記導電性材料をそのまま残しておく工程と、
（ｄ）前記ウェーハ表面の下ではあるが前記導電性材料の下ではない所において、エッジターミネーション層を前記ウェーハに埋め込む工程とを備えた、方法。
【請求項２】
請求項１記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
（ａ）前記マスクを配置する前に、前記ウェーハ表面に絶縁層を形成する工程と、
（ｂ）前記絶縁層に前記マスクを配置する工程と、
（ｃ）前記導電性材料を成膜する前に、前記窓の範囲内にある前記絶縁層の部分をエッチングによって取り去り、その下にある前記ＳｉＣウェーハを露出させる工程と、
をさらに備えた方法。
【請求項３】
請求項２記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
前記ＳｉＣウェーハ表面の前記露出した部分に処理を施す工程をさらに備えた方法。
【請求項４】
請求項２または３記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
絶縁層を形成する工程が、酸化物層を形成することからなる方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
エッジターミネーション層を埋め込む工程が、不活性イオンを注入することを含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
前記不活性イオンが、アルゴンイオンを含む方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
前記導電性材料および前記ウェーハの上にパッシベーション層を成膜し、そして、前記導電性材料を覆う前記パッシベーション層の部分を取り除く工程をさらに備えた方法。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載のＳｉＣウェーハ上にショットキーバリアダイオードを製造する方法において、
前記導電性材料が、金属である方法。
【請求項９】
ショットキーバリアダイオードであって、
（ａ）第１の表面を有するＳｉＣウェーハと、
（ｂ）前記第１の表面の一部分に形成された導電層と、
（ｃ）前記導電層の下ではない前記第１の表面の一部分の下に存在するように前記ウェーハ内に埋め込まれたエッジターミネーション層と、
を備えたショットキーバリアダイオード。
【請求項１０】
請求項９に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記導電層の下ではない前記第１の表面のいくつかの部分に形成された絶縁層をさらに備えたショットキーバリアダイオード。
【請求項１１】
請求項１０に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記絶縁層が、低温酸化物であるショットキーバリアダイオード。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記絶縁層が、熱成長酸化物であるショットキーバリアダイオード。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記絶縁層（２２）が、二酸化ケイ素であるショットキーバリアダイオード。
【請求項１４】
前記導電層が、金属を含む、請求項９から１３の何れかに記載のショットキーバリアダイオード。
【請求項１５】
請求項１４に記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記金属が、チタンであるショットキーバリアダイオード。
【請求項１６】
請求項１０から１５の何れかに記載のショットキーバリアダイオードにおいて、
前記導電層が、前記絶縁層の厚さよりも大きな厚さを有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、本願で参照される１９９９年１２月７日出願の米国特許出願第０９／４５５，６６３号に関連する。
【０００２】
本発明は、半導体の分野に関し、より詳細には炭化ケイ素基板上に形成されたショットキーバリアダイオードに関する。
【背景技術】
【０００３】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、ショットキーバリア整流器およびショットキーバリアＭＯＳＦＥＴのようなデバイスを製造するための優れた基板材料であることが知られている。ＳｉＣの特性は、小さなオン抵抗、および凡そ（＜２ｎｓ）の小さな逆方向回復時間をもたらすので、一般的には高い電圧を用いる用途に都合のよいものであると考えられる。‘６２７号出願に説明されるように、本願発明の発明者による最近の研究は、エッジターミネーションおよび表面成膜が半導体デバイスの耐久性を改善することを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
‘６２７号出願に開示される製造方法およびその他の良く知られている方法は、信頼性のあるデバイスを生成するためにフォトリソグラフィーおよび正確なマスクアライメントを何度も行わなければならない。‘６２７号特許出願に開示される発明は、３つの工程のフォトリソグラフィーおよび２つの工程のアライメントを含み、それによって、改善された製品を生成するが、コストのかかるプロセスを必要とする。さらに、アライメント工程は、最先端の装置で実行されなければならず、そのような装置は多くの場合、より古い製造施設においては利用することができない。本発明は、あまり複雑でない製造プロセスを提供し、その製造プロセスは、同程度またはより良好な性能特性を備えたそれほど最新式ではない装置においてもうまく実行することができるものである。
【０００５】
このように、本発明の目的は、ショットキーバリアダイオードとそれを最低限のプロセスステップで製造する方法とを提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、いくつものフォトリソグラフィー工程またはマスクアライメントを必要としないショットキーバリアダイオードの製造方法を提供することである。
【０００７】
これらの目的およびその他の目的が、以下の本発明の説明からより明白となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＳｉＣショットキーダイオードを製造するための改善されたより効率的な方法を提供する。この製造方法は、ＳｉＣウェーハの表面に１つのマスクを配置することを含む。典型的には、ウェーハ表面は酸化物層によって成膜され、その酸化物層は金属を成膜する前に、マスクの開口からエッチングによって除去されなければならない。金属層または金属層のスタックがウェーハ表面に成膜され、そして、マスクが取り除かれ、金属がマスクとともに取り去られ、金属接触が酸化物のエッチングされたウェーハの空き領域に残される。ダイオード特性を改善するために、金属接触の近くにおいて、不活性イオンのイオン注入を用いたエッジターミネーションがウェーハ表面に生成される。オプションとして、第２の酸化物層が成膜され、そして、金属接触の高さにまで下に向かってエッチングされてもよい。
【０００９】
ここで、添付図面を参照して、従来のショットキーバリアダイオードおよび本発明の実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ショットキーバリアダイオードが、図１に示され、このショットキーバリアダイオードは、本願で参照される先に出願された米国特許出願第０９／７００，６２７号のプロセスに基づいて形成される。例えば、金属接触を有し、かつ好ましくはチタンから形成されたオーミック接触層１８がＳｉＣウェーハ１０上に成膜され、また、ショットキー整流性接触１４がＳｉＣウェーハ１０に形成される。ショットキー接触１４のエッジの近くには、好ましくは、不活性ガスイオン、例えばアルゴンを使用してイオン注入エッジターミネーション領域１６がＳｉＣウェーハ１０内に生成される。そして、ショットキー接触１４の近くには、低温酸化物成膜層１２がウェーハ１０上に成膜される。このようにして製造されたショットキーバリアダイオードは、要求通りに動作するのに必要な特性を有すると考えられるが、製造プロセスは、接触１４、酸化物層１２、およびエッジターミネーション１６を形成するために、３つのリソグラフィックマスキング工程を必要とし、最先端の装置を使用しなければならない。第２および第３のマスクの使用は２つのアライメント工程を必要とし、したがって、この方法は時間およびコストがかかる。
【００１１】
本発明によるプロセスが、図２Ａから図２Ｈに順々に示される。オーミック二次接触は示されていないが、この技術分野に精通する者には、そのような接触がウェーハ１０の裏面に提供されることは明らかである。このプロセスは、以下で詳細に説明するように、電力伝送制御機能のための簡潔な電気的接触領域を半導体ウェーハの表面に提供する。さらに、本発明のプロセスは表面成膜およびエッジターミネーションをデバイスに提供する。化学的活性を規定するために、マスク材料を表面に配置する基本操作はこの技術分野においては良く知られている。しかしながら、表面が成膜されかつエッジがターミネーションされたショットキーバリアダイオードを只１つのマスキング工程によって生成することは従来の方法に比べて大きな改善である。
【００１２】
図２ＡはＳｉＣウェーハ２０を示し、そのＳｉＣウェーハ２０の上面に形成された絶縁層、例えば、低温酸化物層２２を備える。酸化物層２２は、典型的には、４５０℃以下の温度において、好ましい実施形態においては、約４１０℃において成膜された二酸化ケイ素からなる。本発明によれば、層２２は比較的に薄く、約５００オングストロームの厚さＴを有する。あるいは、この技術分野において良く知られている様々な熱酸化技術によって、ＳｉＣウェーハ２０上に酸化物層２２を成長させてもよい。酸化物層２２は表面成膜絶縁膜として提供され、その表面成膜絶縁膜はやがてエッチングされ、選択されたパターンが形成される。本発明のさらなる変形として、いかなる絶縁表面層をも形成することなく、ＳｉＣウェーハ２０からショットキーバリアダイオードを形成してもよく、この場合には図２Ｃに関連して説明するエッチング工程は実施されない。
【００１３】
順々に示される図２Ｂから図２Ｈのそれぞれは、本発明のプロセスにおいて、前の工程に続く次の工程を示す。ここで、図２Ｂを参照すると、マスク２６が酸化物層２２上に配置される。マスク２６は、図面においては、マスク部分２６ａ、２６ｂ、および２６ｃとして示され、窓２４が、開口を規定し、所望の材料が、基板表面の選択された部分に堆積するのを可能にすることを示す。典型的な窓２４は、約１００μｍよりも大きな幅Ｗを有する。マスクは、パターン化された粘着テープ、フォトリソグラフィー、または好ましいフォトリソグラフィーを用いた金属マスキングのような技術によって形成されてもよい。
【００１４】
ここで、図２Ｃを参照すると、酸化物を取り除き、ＳｉＣウェーハ２０の表面の選択された部分を露出させるために、酸化物層２２がマスク窓２４の領域においてエッチングされる。マスク２６は、この工程およびそれに続く工程を通じて所定の位置に残されたままである。ここでは、酸化物層２２は分離した部分２２ａ、２２ｂ、および２２ｃとして示される。成膜されるべき金属の性質に応じて、ＳｉＣウェーハ２０のエッチングされた表面には、ここで、さらなる処理、例えば溶剤、酸、または、アルカリ化合物を用いた清浄、あるいは表面エッチングまたはイオン注入が施されてもよい。しかしながら、酸化物層のないＳｉＣウェーハ２０が使用される場合には、この工程は省かれる。
【００１５】
図２Ｄは、典型的には蒸着手段によって金属が１つまたは複数の層として成膜され、金属堆積物３０が形成された後のＳｉＣウェーハ２０を示す。スタックと呼ばれる金属堆積物のいくつかの層は、例えば、チタン、ニッケル、銀などの同じまたは異なる金属から形成されてもよい。しかしながら、金属堆積物３０は、マスク２６よりも薄いので、結果として、金属堆積物２６は、３０ａから３０ｅとして示されるいくつかの不連続な部分となる。マスク窓２４の範囲内に存在する金属堆積部分３０ｂおよび３０ｄだけがＳｉＣウェーハ２０の表面に接触する。
【００１６】
その後、図２Ｅに示されるプロセスステップにおいては、マスク２６は金属堆積部分３０ａ、３０ｃ、および３０ｅ（図２Ｄ参照）とともにすでに取り除かれている。残された金属堆積部分３０ｂおよび３０ｄは、酸化物層２２の厚さＴよりも大きな高さＨを有する。この段階において、すでに酸化物層２２に１つのマスク２６を配置する工程が実行され、酸化物層２２がエッチングされ、金属堆積物３０が形成され、そして、マスク２６が上に横たわる金属とともに取り除かれて、ショットキーバリアダイオードが実質的に完成している。只１つのマスクを使用することによって、従来の方法においてなされていたその後のマスクアライメントが必要でなくなる。さらに、いくつかのマスクをただ単に準備し、配置し、そして、取り除くだけの工程が省略されている。
【００１７】
ショットキーダイオードの性能特性をさらに改善するためには、図２Ｆに示されるさらなる工程が、例えば不活性ガス、好ましくはアルゴンイオンをイオン注入することによって、エッジターミネーション層３２を生成しなければならない。エッジターミネーション層３２は空乏層を横方向へ拡張するために、それぞれの金属堆積物３０ｂおよび３０ｄの近くに形成され、それによって、電界クラウディングを効果的に減少させる。イオン注入は、好ましくは大きなドーズ量すなわち１×１０１５イオン／ｃｍ２、および小さなエネルギーすなわち約２０ｋｅＶで実施される。金属部分３０ｂおよび３０ｄとの鋭い境界を実現するために、注入は好ましくはＳｉＣウェーハ２０の表面に実質的に垂直に実施され、あるいは垂直線からわずかな角度だけずれて実施される。イオン注入のそのようなわずかな角度におけるイオンの最小限の横方向拡散が鋭い境界を維持することが知られている。エッジターミネーション３２は、この段階においてセグメント３２ａ、３２ｂ、および、３２ｃとして示されており、それらのセグメントは金属のない所に存在し、セルフアライメントイオン注入とも呼ばれる。
【００１８】
ある種の環境においては、また、ある種の動作条件においては、スクラッチまたはその他の種類の表面損傷から保護するように改善されたショットキーバリアダイオードのような半導体デバイスを提供することが望ましい。第２の成膜が実行されてもよく、そのために、図２Ｇに示されるように、さらなる酸化物層３６が生成され、金属堆積物３０および第１の酸化物層２２を覆う。図２Ｈに示される最後のプロセスステップは、酸化物層３６の表面をエッチングしあるいは取り除き、それによって、金属堆積物３０ｂおよび３０ｄの表面を露出させる。化学エッチングが使用される場合、図示されるように、酸化物層３６の中間部分は金属堆積物３０ｂおよび３０ｄの表面よりも幾分下までエッチングされる。この形状においては、金属部分３０ｂおよび３０ｄとの接触の信頼性は最適化される。この時点において、バリアダイオードは、只１つのマスクしか必要としない製造プロセスによって完成する。製造プロセスは、ＳｉＣウェーハからの分離およびパッケージングによって完了する。
【００１９】
本発明の特定の実施形態に基づいて本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲からより詳細に分る本発明の範囲および精神を逸脱せずに、それの様々な変更および変形をなすことができることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】関連する先行出願に基づいて形成されたショットキーバリアダイオードの概略図である。
【図２Ａ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｂ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｃ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｄ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｅ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｆ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｇ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図２Ｈ】本発明に基づいてＳｉＣウェーハがショットキーバリアダイオードに加工される連続した工程におけるＳｉＣウェーハの一連の概略図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
2004531093.tif 000011
【国際公開パンフレット】
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2004531093.tif 000013
2004531093.tif 000014
2004531093.tif 000015
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2004531093.tif 000017
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2004531093.tif 000019
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2004531093.tif 000021
2004531093.tif 000022
2004531093.tif 000023
2004531093.tif 000024
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【国際調査報告】
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2004531093.tif 000027
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