(57)【要約】【課題】ショットキーダイオードの逆耐圧特性の低下を抑制することが目的とされる。【解決手段】当該半導体装置は、ショットキーダイオードであって、半導体基板１１、半導体層１２、電極５１及び領域２１，２２を備える。半導体基板１１は、Ｎ型の半導体からなる。半導体層１２は、Ｎ型の半導体からなり、半導体基板１１の表面上に積層されている。電極５１は、金属からなり、半導体層１２の半導体基板１１とは反対側の表面１２ａに接触して設けられている。領域２１，２２は、Ｐ型の不純物を含む。領域２１，２２は、表面１２ａに露出して半導体層１２内に設けられている。領域２１は、電極５１の端部に接触して設けられている。領域２２は、少なくとも領域２１に対して電極５１とは反対側の位置に、領域２１に接触して設けられている。領域２１に含まれるＰ型の不純物の濃度は、領域２２に含まれるＰ型の不純物の濃度の１．５〜２．５倍である。【選択図】図１
2007141986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型及びＰ型のいずれか一方である第１の伝導型を有する半導体層と、
金属からなり、前記半導体層の表面上に接触して設けられる電極と、
前記第１の伝導型とは種類が異なる第２の伝導型の不純物を含み、同じ前記表面に露出して前記半導体層内に設けられる第１及び第２の領域と
を備え、
前記第１の領域の一部が、前記電極の端部に覆われて接触し、
前記第２の領域は、少なくとも前記第１の領域に対して前記電極とは反対側の位置で前記第１の領域に接触し、
前記第１の領域に含まれる前記不純物の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記不純物の濃度の１．５〜２．５倍である、半導体装置。
【請求項２】
前記第１の領域に含まれる前記不純物の前記濃度は、前記第２の領域に含まれる前記不純物の前記濃度の２倍である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の領域の前記電極側の端が前記第２の領域の前記電極側の端と同じになる位置で、前記第１の領域が設けられる、請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の領域の前記表面からの深さは、前記第２の領域の前記表面からの深さより浅い、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
（ａ）Ｎ型及びＰ型のいずれか一方である第１の伝導型を有する半導体層の第１の領域に、第１の伝導型とは異なる種類の第２の伝導型の不純物を前記半導体層の表面の一方から注入する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記第１の領域のうち前記表面に沿った所定の方向側にある部分に、少なくとも一部が重なる前記半導体層の第２の領域へと、前記第２の伝導型の不純物を、前記工程（ａ）での前記不純物の注入量の０．５〜１．５倍の量だけ前記表面の前記一方から注入する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、金属からなる電極を、その端部が前記第２の領域の一部に接触し、前記端部から前記所定の方向へと延在する位置で、前記半導体層の前記表面の前記一方に接触して設ける工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）では前記不純物を、前記工程（ａ）での前記不純物の前記注入量と同じ量だけ前記表面から注入する、請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）では、前記第２の領域の前記所定の方向側の端が前記第１の領域の前記所定の方向側の端と同じになる位置で、前記第１の領域が形成される、請求項５または請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）で形成される前記第２の領域の前記表面からの深さは、前記工程（ａ）で形成される前記第１の領域の前記表面からの深さより浅い、請求項５乃至請求項７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、例えば炭化珪素ショットキーバリアダイオード及びその製造方法に適用できる。
【背景技術】
【０００２】
ショットキーダイオードは、半導体層と、これに接触して設けられるショットキー電極とを備える。
【０００３】
ショットキー電極の端部では電界集中が生じやすく、これを緩和するために、当該端部に接触する位置で半導体層に不純物領域（以下、ＧＲ（Guard Ring）という。）が形成させる。さらには、ＧＲに接触して、ショットキー電極とは反対側にも不純物領域（以下、ＪＴＥ（Junction Termination Extension）という。）が形成される。ＪＴＥの不純物濃度は、ＧＲの不純物濃度より薄い。
【０００４】
例えば、半導体層がＮ型である場合にはＰ型のＧＲ及びＪＴＥが形成される。ＳｉＣショットキーダイオードでは、Ｐ型の不純物としてアルミやボロンが採用される。
【０００５】
なお、Ｐ型のＧＲ及びＪＴＥを設けたショットキーダイオードが、例えば特許文献１に紹介されている。その他、本発明に関連する技術が特許文献２，３に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３５９７２号公報
【特許文献２】特許第３６３５９５６号公報
【特許文献３】特開２００３−６９０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＧＲ及びＪＴＥを設けることで逆耐圧特性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みて成されたものであり、ショットキーダイオードの逆耐圧特性の低下を抑制することが目的とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明にかかる半導体装置は、半導体層、電極、第１及び第２の領域を備える。前記半導体層は、Ｎ型及びＰ型のいずれか一方である第１の伝導型を有する。前記電極は、金属からなり、前記半導体層の表面上に接触して設けられる。前記第１及び前記第２の電極は、前記第１の伝導型とは種類が異なる第２の伝導型の不純物を含み、同じ前記表面に露出して前記半導体層内に設けられる。前記第１の領域の一部は、前記電極の端部に覆われて接触する。前記第２の領域は、少なくとも前記第１の領域に対して前記電極とは反対側の位置で前記第１の領域に接触する。前記第１の領域に含まれる前記不純物の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記不純物の濃度の１．５〜２．５倍である。
【００１０】
この発明にかかる半導体装置の製造方法は、工程（ａ）〜（ｃ）を備える。前記工程（ａ）は、Ｎ型及びＰ型のいずれか一方である第１の伝導型を有する半導体層の第１の領域に、第１の伝導型とは異なる種類の第２の伝導型の不純物を前記半導体層の表面の一方から注入する。前記工程（ｂ）は、前記工程（ａ）の後、前記第１の領域のうち前記表面に沿った所定の方向側にある部分に、少なくとも一部が重なる前記半導体層の第２の領域へと、前記第２の伝導型の不純物を、前記工程（ａ）での前記不純物の注入量の０．５〜１．５倍の量だけ前記表面の前記一方から注入する。前記工程（ｃ）は、前記工程（ｂ）の後、金属からなる電極を、その端部が前記第２の領域の一部に接触し、前記端部から前記所定の方向へと延在する位置で、前記半導体層の前記表面の前記一方に接触して設ける。
【発明の効果】
【００１１】
この発明にかかる半導体装置によれば、逆耐圧特性の低下が抑制される。
【００１２】
この発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、当該製造方法によって製造された半導体装置において逆耐圧特性の低下が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる半導体装置を概念的に示す断面図である。図２は、図１で示される半導体装置のうち破線の部分を拡大して示している。後述する図６〜８についても同様である。当該半導体装置は、ショットキーダイオードであって、半導体基板１１、半導体層１２、電極５１，５２及び領域２１，２２を備える。
【００１４】
半導体基板１１は、Ｐ型及びＮ型のいずれか一方の伝導型の半導体からなる。以下では、半導体基板１１が、Ｎ型の半導体からなる場合について説明する。Ｎ型の半導体には、例えば４Ｈ−ＳｉＣが採用でき、抵抗率は０．０２Ω・ｃｍ程度である。
【００１５】
半導体層１２は、Ｎ型の半導体からなり、半導体基板１１の表面上に積層されている。
【００１６】
電極５１は、金属からなるショットキー電極であり、半導体層１２の半導体基板１１とは反対側の表面１２ａに接触して設けられている。
【００１７】
電極５２は、半導体基板１１の半導体層１２とは反対側の表面に接触して設けられている。
【００１８】
領域２１，２２は、Ｐ型の不純物を含む。Ｐ型の不純物には例えばアルミやボロンが採用できる。領域２１，２２は、表面１２ａに露出して半導体層１２内に設けられている。領域２１は、その一部が電極５１の端部に覆われて接触し、ＧＲとして機能する。領域２２は、少なくとも領域２１に対して電極５１とは反対側の位置で、領域２１に接触し、ＪＴＥとして機能する。図１及び図２では、領域２２が、領域２１の表面１２ａとは反対側及び電極５１側にも、領域２１に接触して設けられている。
【００１９】
領域２１に含まれるＰ型の不純物の濃度は、領域２２に含まれるＰ型の不純物の濃度の１．５〜２．５倍である。具体的には、領域２１での濃度が５×１０17（／ｃｍ3）の場合には、領域２２での濃度は２×１０17〜３．２×１０17（／ｃｍ3）の範囲にある。
【００２０】
領域２１，２２は、例えば図１で示されるように電極５１の両端に設けられても良い。
【００２１】
上述した半導体装置によれば、逆耐圧特性の低下が抑制される。そして、特に領域２１に含まれるＰ型の不純物の濃度が、領域２２に含まれるＰ型の不純物の濃度の２倍である場合に顕著である。
【００２２】
実施の形態２．
図３〜５は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を工程順に示す。また、図１も、ここでは工程を示す図として用いる。なお以下では、図１において電極５１の端部から中央部に向かう方向を所定の方向９とし、図３〜５においても当該所定の方向９を採用する。
【００２３】
第１の工程（図３）では、半導体基板１１の表面上に半導体層１２を積層する。具体的には、所定の濃度の不純物を含んだＮ型の半導体を、半導体基板１１の表面にエピタキシャル成長させることで、半導体層１２が形成される。所定の濃度には、例えば５×１０15（／ｃｍ3）が採用される。
【００２４】
半導体層１２を積層した後、半導体層１２の表面１２ａに犠牲酸化膜を形成することが望ましい。なぜなら、犠牲酸化膜がプロセス保護膜として機能するからである。
【００２５】
第２の工程（図４）では、半導体層１２の表面１２ａがマスク３１で覆われる。マスク３１には、例えばフォトレジストが採用される。マスク３１は、所望の範囲Ｒ１で開口し、その範囲Ｒ１で半導体層１２の表面１２ａを露出させる。
【００２６】
半導体層１２に対して、マスク３１側からＰ型の不純物を注入する。図４では、当該不純物の注入が矢印によって示されている。これにより、半導体層１２の範囲Ｒ１において、Ｐ型の不純物を含む領域２２が形成される。
【００２７】
第３の工程（図５）では、マスク３１を除去した後、半導体層１２の表面１２ａが新たにマスク３２で覆われる。マスク３２には、例えばフォトレジストが採用される。マスク３２は、所望の範囲Ｒ２で開口し、領域２２のうち所定の方向９側にある部分を少なくとも露出させる。例えば、領域２２でない半導体層１２の表面１２ａを一部露出させても良いが、図５では領域２２だけを露出させた場合が示されている。
【００２８】
半導体層１２に対して、マスク３２側からＰ型の不純物を注入する。図５では、当該不純物の注入が矢印によって示されている。これにより、半導体層１２の範囲Ｒ２において、Ｐ型の不純物を含む領域２１が形成される。領域２１には、領域２２に含まれるＰ型の不純物と、本工程で新たに注入されたＰ型の不純物とが含まれる。
【００２９】
第３の工程では、第２の工程でのＰ型の不純物の注入量の０．５〜１．５倍の量のＰ型の不純物が領域２１に注入される。例えば、第２の工程でのＰ型の不純物の注入量が２×１０17（／ｃｍ3）の場合には、第３の工程ではＰ型の不純物が３×１０17（／ｃｍ3）だけ注入され（第２の工程の注入量の１．５倍）、第２の工程でのＰ型の不純物の注入量が３．２×１０17（／ｃｍ3）の場合には、第３の工程ではＰ型の不純物が１．６×１０17（／ｃｍ3）だけ注入される（第２の工程の注入量の０．５倍）。いずれの場合にも、領域２１には約５×１０17（／ｃｍ3）のＰ型の不純物が含まれる。
【００３０】
第３の工程は次のように把握することができる。すなわち、第２の工程の後、領域２２のうち所定の方向９側にある部分に少なくとも一部が重なる領域２１へと、Ｐ型の不純物を、第２の工程での不純物の注入量の０．５〜１．５倍の量だけ表面１２ａから注入する。
【００３１】
第３の工程で形成される領域２１の表面１２ａからの深さは、例えば図６に示されるように、第２の工程で形成される領域２２の表面１２ａと同じである。しかし、領域２１の深さを領域２２の深さより浅くすることが、領域２１のエッジでの電界集中を緩和できる点で望ましい。
【００３２】
第４の工程（図１）では、電極５１の端部が領域２１の一部に接触し、当該端部から所定の方向９へと延在する位置で、電極５１が半導体層１２の表面１２ａに接触して設けられる。電極５２は、半導体基板１１の半導体層１２とは反対側の表面に接触して設けられる。
【００３３】
第１の工程で半導体層１２の表面１２ａに犠牲酸化膜を形成した場合には、電極５１を設ける直前に犠牲酸化膜を除去する。これにより、半導体層１２と電極５１とでショットキー接合面が形成される。
【００３４】
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、第１の実施の形態で説明した半導体装置を得ることができ、当該半導体装置のおいて逆耐圧特性の低下が抑制される。しかも、特に第３の工程でのＰ型の不純物の注入量を、第２の工程でのＰ型の不純物の注入量と同じにすれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
領域２１の所定の方向９側の端は、領域２２の所定の方向９側の端と同じ位置にあることが望ましい。なぜなら、電極５１が領域２１，２２の二つ領域と接合してショットキー接合面を形成するよりも、Ｐ型の不純物の濃度が高い領域２１とだけ接合してショットキー接合面を形成した方が、半導体装置の特性が向上するからである。このような構造を有する半導体装置が図７に示されている。
【００３６】
このような構造を得るためには、第３の工程において、マスク３２の開口部の所定の方向９側の端を、領域２２の所定の方向９側の端と同じ位置に合わせる必要がある。しかし、位置を合わせるためには高い精度が必要とされるので、第３の工程で用いられる製造装置の制御が煩雑になり、またコストが向上するのであまり望ましくない。そこでまず、第３の工程においてマスク３２が所定の方向９に沿ってずれた場合について検討する。
【００３７】
図８は、マスク３２が所定の方向９側にずれて第３の工程を行った場合に得られる半導体装置の断面を示す。領域２２からはみ出た部分２１１には、第３の工程で注入されたＰ型の不純物しか含まれない。
【００３８】
一方、第３の工程でマスク３２が所定の方向９とは反対側にずれた場合には、領域２１の所定の方向９側には、第２の工程で注入されたＰ型の不純物しか含まない領域２２が接触する（図２）。
【００３９】
第２の工程と第３の工程とでＰ型の不純物の注入量が異なると、マスク３２がずれる方向によって領域２１の所定の方向９側に接触する領域２１１，２２１でのＰ型の不純物の濃度が異なる。具体的には、第２及び第３の工程でのＰ型の不純物の注入量がそれぞれ２×１０17、３×１０17（／ｃｍ3）である場合に、マスク３２が所定の方向９側にずれた場合には領域２１１での濃度は第３の工程での注入量（３×１０17（／ｃｍ3））となり、マスク３２が所定の方向９とは反対側にずれた場合には領域２２１での濃度は第２の工程での注入量（２×１０17（／ｃｍ3））となる。そうすると、半導体装置の製造ごとに電極５１と接触してショットキー接合面を形成する領域２１，２２の濃度が異なり、半導体装置の特性がばらつく。
【００４０】
ところが、第３の工程でのＰ型の不純物の注入量を、第２の工程でのＰ型の不純物の注入量と同じにすれば、マスク３２が所定の方向９側及びそれとは反対側のいずれにずれたとしても、領域２１の所定の方向９側に接触する領域２１１，２２１でのＰ型の不純物の濃度は同じになる。よって、半導体装置の特性のバラツキが低減できる。
【実施例】
【００４１】
図９及び図１０は、上記第２の工程（図４）や第３の工程（図５）でＰ型の不純物を注入する際に採用されるプロファイルを示す。なお、図９及び図１０では、Ｐ型の不純物としてアルミニウム（Ａｌ）イオンが採用されている。
【００４２】
図９で示されるプロファイルには、Ｐ型の不純物を６段階で注入する多段注入が採用される。当該プロファイルによれば、注入後のＰ型の不純物の濃度が５×１０17（／ｃｍ3）となる。
【００４３】
具体的には、１段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが４０（ｋｅＶ）、注入量が２．１７×１０12（／ｃｍ2）に設定される。２段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが１００（ｋｅＶ）、注入量が４．３８×１０12（／ｃｍ2）に設定される。３段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが２００（ｋｅＶ）、注入量が７．０５×１０12（／ｃｍ2）に設定される。４段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが３５０（ｋｅＶ）、注入量が９．１３×１０12（／ｃｍ2）に設定される。５段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが５００（ｋｅＶ）、注入量が１．０９×１０13（／ｃｍ2）に設定される。６段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが７００（ｋｅＶ）、注入量が１．２５×１０13（／ｃｍ2）に設定される。
【００４４】
図１０で示されるプロファイルには、Ｐ型の不純物を６段階で注入する多段注入が採用される。当該プロファイルによれば、注入後のＰ型の不純物の濃度が２×１０17（／ｃｍ3）となる。
【００４５】
具体的には、１段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが４０（ｋｅＶ）、注入量が８．６６×１０11（／ｃｍ2）に設定される。２段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが１００（ｋｅＶ）、注入量が１．７５×１０12（／ｃｍ2）に設定される。３段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが２００（ｋｅＶ）、注入量が２．８２×１０12（／ｃｍ2）に設定される。４段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが３５０（ｋｅＶ）、注入量が３．６４×１０12（／ｃｍ2）に設定される。５段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが５００（ｋｅＶ）、注入量が４．３５×１０12（／ｃｍ2）に設定される。６段階目では、Ａｌイオンのエネルギーが７００（ｋｅＶ）、注入量が５．００×１０12（／ｃｍ2）に設定される。
【００４６】
上述したいずれの実施の形態においても、半導体基板１１及び半導体層１２がＮ型の半導体からなり、領域２１，２２にＰ型の不純物が含まれる場合を説明したが、半導体基板１１及び半導体層１２がＰ型の半導体からなり、領域２１，２２にＮ型の不純物が含まれる場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１で説明される、半導体装置を概念的に示す断面図である。
【図２】半導体装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】実施の形態２で説明される、半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】実施の形態２で説明される、半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】実施の形態２で説明される、半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】半導体装置を概念的に示す断面図である。
【図７】半導体装置を概念的に示す断面図である。
【図８】半導体装置を概念的に示す断面図である。
【図９】実施の形態３で説明される、不純物注入のプロファイルを示す図である。
【図１０】実施の形態３で説明される、不純物注入のプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
９  所定の方向、１２  半導体層、１２ａ  表面、５１  電極、２１，２２  領域。
【図１】
2007141986.tif 000003
【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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