(57)【要約】【課題】シリコン以外の半導体で形成される半導体素子で使用可能なＴＥＧを有する半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】ＳＢＤ部２ａと、ＳＢＤ部２ａの電気特性を測定するためのＴＥＧ部３ａと、を備えた半導体装置１ａであって、ＳＢＤ部２ａは、ｎ型のＳｉＣドリフト層８と、ＳｉＣドリフト層８上に、ＳｉＣドリフト層８の表面９と接触して形成された第１のショットキー電極１３と、を有し、ＴＥＧ部３ａは、ＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所に形成されたｐ型のイオン注入層１８ａと、ＳｉＣドリフト層８上に、ＳｉＣドリフト層８の表面９と接触して形成された第２のショットキー電極２１ａと、第２のショットキー電極２１ａと電気的に接続され、ＳｉＣドリフト層８とは接触しないようにイオン注入層１８ａ上に形成された電極パッド２２と、を有する【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置であって、
前記半導体素子は、
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第１の電極と、を有し、
前記モニター用パターンは、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に形成された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第２の電極と、
前記第２の電極と電気的に接続され、前記第１導電型の半導体層とは接触しないように前記第２導電型の半導体層上に形成された電極パッドと、
を有する半導体装置。
【請求項２】
第２の電極は、第２導電型の半導体層上にも形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体素子と、
前記半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置であって、
前記半導体素子は、
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第１の電極と、を有し、
前記モニター用パターンは、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に形成された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上および前記第２導電型の半導体層上に形成され、前記第１導電型の半導体層の表面と接触する第２の電極と、
を有する半導体装置。
【請求項４】
第１導電型の半導体層および第２導電型の半導体層は、炭化珪素で形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
第２導電型の半導体層は、開口部を有し、
第２の電極は、前記開口部で第１導電型の半導体層と接触することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
第２導電型の半導体層は、第１導電型の半導体層に形成されたイオン注入層であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
第１の電極の周りを取り囲むように、第１導電型の半導体層の表面を含む箇所にイオン注入によって形成された第２導電型のガードリングを備え、
第２導電型の半導体層は、前記ガードリングと同じイオン注入条件でイオン注入されて形成されることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
電極パッドは、第２の電極上に形成されたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項９】
半導体素子は、ショットキーバリアダイオードであって、
第１の電極および第２の電極は、ショットキー電極であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
半導体素子と、
前記半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置の製造方法であって、
第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触するように第１の電極を形成する工程を備え、
前記モニター用パターンを形成するために、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に第２導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触するように第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極と電気的に接続された電極パッドを、前記第１導電型の半導体層とは接触しないように前記第２導電型の半導体層上に形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
第２の電極を形成する工程では、第２導電型の半導体層上にも前記第２の電極を形成することを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体素子と、
前記半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置の製造方法であって、
第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触するように第１の電極を形成する工程を備え、
前記モニター用パターンを形成するために、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に第２導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型の半導体層上および前記第２導電型の半導体層上に位置し、前記第１導電型の半導体層の表面と接触するように第２の電極を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
第１導電型の半導体層および第２導電型の半導体層を炭化珪素で形成することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
第２導電型の半導体層を形成する工程では、開口部を有するように前記第２導電型の半導体層を形成し、
第２の電極を形成する工程では、前記開口部で第１導電型の半導体層と接触するように前記第２の電極を形成することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
第２導電型の半導体層を形成する工程では、第１導電型の半導体層にイオン注入層を形成することによって前記第２導電型の半導体層を形成することを特徴とする請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
第１の電極が形成される箇所の周りを取り囲むように、第１導電型の半導体層の表面を含む箇所にイオン注入によって第２導電型のガードリングを形成する工程を備え、
第２導電型の半導体層を形成する工程では、前記ガードリングと同じイオン注入条件でイオン注入して前記第２導電型の半導体層を形成し、
前記ガードリングを形成する工程と前記第２導電型の半導体層を形成する工程を同時に行うことを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
電極パッドを形成する工程では、第２の電極上に前記電極パッドを形成することを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
半導体素子は、ショットキーバリアダイオードであって、
第１の電極を形成する工程および第２の電極形成する工程では、それぞれショットキー電極を形成することを特徴とする請求項１０ないし請求項１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第１の電極と、
を備えた半導体素子の電気特性を、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に形成された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第２の電極と、
前記第２の電極と電気的に接続され、前記第１導電型の半導体層とは接触しないように前記第２導電型の半導体層上に形成された電極パッドと、
を有するモニター用パターンを用いて測定する工程と、
前記半導体素子の電気特性を前記モニター用パターンを用いて測定する工程で得られた測定結果に基づいて良品か不良品かを判定する工程と、
良品か不良品かを判定する工程で良品と判定されたものを実装する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上に、前記第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第１の電極と、
を備えた半導体素子の電気特性を、
前記第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に形成された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層上および前記第２導電型の半導体層上に形成され、前記第１導電型の半導体層の表面と接触する第２の電極と、
を有するモニター用パターンを用いて測定する工程と、
前記半導体素子の電気特性を前記モニター用パターンを用いて測定する工程で得られた測定結果に基づいて良品か不良品かを判定する工程と、
良品か不良品かを判定する工程で良品と判定されたものを実装する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンを備えた半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力用の半導体素子の良品、不良品の検査を行うために電気特性を測定するには、一般に数ｋＶ以上の高電圧、数十Ａ以上の大電流での測定となる。このため、大電流を流すことができる電源に接続する必要があり、実装前のチップ状態で、またはチップに分割する前のウエハ状態でプローブ等を用いて電気特性を測定して良品、不良品の検査をすることは困難である。
【０００３】
従来の半導体装置では、シリコンウエハ上に形成されたショットキーバリアダイオード（以下「ＳＢＤ」という）の電極周辺の空きスペースに、ＳＢＤの電極よりも面積が小さい電極を有するモニター用パターンであるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）を設けていた。ＴＥＧを用いてＳＢＤの電気特性を測定する場合、ＳＢＤの電極とＴＥＧの電極とで面積換算した電流値で測定すればよいため、より小さい電流での測定が可能である。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１６６６３２号公報（第５〜７頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリコン以外の半導体で形成される半導体素子で使用可能なＴＥＧを形成する技術がなかったという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、シリコン以外の半導体で形成される半導体素子で使用可能なＴＥＧを有する半導体装置およびその製造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】
【０００７】
この発明に係る半導体装置は、半導体素子と、半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置であって、半導体素子は、第１導電型の半導体層と、第１導電型の半導体層上に、第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第１の電極と、を有し、モニター用パターンは、第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に形成された第２導電型の半導体層と、第１導電型の半導体層上に、第１導電型の半導体層の表面と接触して形成された第２の電極と、第２の電極と電気的に接続され、第１導電型の半導体層とは接触しないように第２導電型の半導体層上に形成された電極パッドと、を有するものである。
【０００８】
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子と、半導体素子の電気特性を測定するためのモニター用パターンと、を備えた半導体装置の製造方法であって、第１導電型の半導体層上に、第１導電型の半導体層の表面と接触するように第１の電極を形成する工程を備え、モニター用パターンを形成するために、第１導電型の半導体層の表面を含む箇所に第２導電型の半導体層を形成する工程と、第１導電型の半導体層上に、第１導電型の半導体層の表面と接触するように第２の電極を形成する工程と、第２の電極と電気的に接続された電極パッドを、第１導電型の半導体層とは接触しないように第２導電型の半導体層上に形成する工程と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る半導体装置によれば、シリコン以外の半導体で形成される半導体素子で使用可能なＴＥＧを有する半導体装置を得ることができる。
【００１０】
また、この発明に係る半導体装置の製造方法によれば、シリコン以外の半導体で形成される半導体素子で使用可能なＴＥＧを有する半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるＴＥＧ部を示す上面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるイオン注入層を示す上面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２におけるＴＥＧ部を示す上面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における半導体装置を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３におけるイオン注入層を示す上面図である。
【図１７】この発明の実施の形態４における半導体装置を示す上面図である。
【図１８】この発明の実施の形態５における半導体装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａの構成を説明する。図１は、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａを示す上面図である。ここでは、半導体装置１ａの一例として、炭化珪素（ＳｉＣ）で形成したＳＢＤについて説明する。
【００１３】
図１において、半導体装置１ａは、チップの中央部にＳＢＤ部２ａが形成され、ＳＢＤ部２ａの周辺の空きスペースには、ＳＢＤ部２ａの電気特性を測定するためのモニター用パターンであるＴＥＧ部３ａが形成されている。ＴＥＧ部３ａはＳＢＤ部２ａの電気特性にできるだけ影響を与えない領域に形成されることが好ましく、図１では、ＴＥＧ部３ａがチップの端部に形成された場合を示している。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１における図１のＡ−Ａ断面図である。図２では、ＴＥＧ部３ａの周辺を拡大して示しており、ＳＢＤ部２ａについては一部のみ示している。図２において、ｎ型（第１導電型）のＳｉＣ基板６の一方の面７には、ｎ型（第１導電型）のＳｉＣドリフト層８が形成されている。
【００１５】
まず、ＳｉＣドリフト層８のＳＢＤ部２ａに相当する箇所に形成される構成について説明する。ＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所には、ｐ型（第２導電型）の第１のガードリング１１がイオン注入によって形成され、第１のガードリング１１の外側に隣接してｐ型（第２導電型）の第２のガードリング１２がイオン注入によって形成されている。また、ＳｉＣドリフト層８上には、ＳｉＣドリフト層８の表面９と接触して第１のショットキー電極１３が形成されている。第１のショットキー電極１３と第１のガードリング１１とは一部接しており、第１のガードリング１１は、第１のショットキー電極１３の周りを取り囲むようにリング状に設けられている。そして、第２のガードリング１２は、第１のガードリング１１の周りを取り囲むようにリング状に設けられている。第１のショットキー電極１３上には、第１のショットキー電極１３と接触してＳＢＤ部２ａの外部出力電極１６が形成されている。外部出力電極１６の外周部から、第１のショットキー電極１３の外周部、第１のガードリング１１の表面、第２のガードリング１２の表面、ＳｉＣドリフト層８の表面９の一部を覆うように、即ち、ＳＢＤ部２ａの外周部を覆うように保護膜１７がリング状に形成されている。
【００１６】
次に、ＳｉＣドリフト層８のＴＥＧ部３ａに相当する箇所に形成される構成について説明する。ＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所には、イオン注入によってｐ型（第２導電型）のイオン注入層１８ａが形成されている。イオン注入層１８ａ上にはイオン注入層１８ａと接触して第２のショットキー電極２１ａが形成され、第２のショットキー電極２１ａ上には、第２のショットキー電極２１ａと接触して電極パッド２２が形成されている。尚、電極パッド２２は、ＳｉＣドリフト層８とは接触しないように形成されている。
【００１７】
ここで、イオン注入層１８ａについて説明する。図３は、この発明の実施の形態１におけるＴＥＧ部３ａを示す上面図である。図２および図３に示すように、イオン注入層１８ａは開口部２３を有している。第２のショットキー電極２１ａは、開口部２３を塞ぐようにイオン注入層１８ａと接触して形成され、この開口部２３でＳｉＣドリフト層８の表面９と接触している。
【００１８】
そして、図２に示すように、ＳｉＣ基板６の他方の面２６にはオーミック電極２７が形成され、オーミック電極２７の表面には裏面電極２８が形成されている。
【００１９】
次に、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａの製造方法について説明する。図４〜図５および図７〜図１２は、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａの製造方法の一部を示す断面図である。図６は、この発明の実施の形態１におけるイオン注入層１８ａを示す上面図である。
【００２０】
まず、４Ｈのポリタイプを有する高濃度のｎ型（第１導電型）のＳｉＣ基板６を準備する。そして、図４に示すように、ＳｉＣ基板６の一方の面７に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、低濃度のｎ型（第１導電型）のＳｉＣドリフト層８をエピタキシャル成長して形成する。
【００２１】
次に、図５に示すように、ＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にｐ型（第２導電型）の不純物をイオン注入することによって、ｐ型（第２導電型）の第１のガードリング１１とｐ型（第２導電型）のイオン注入層１８ａを形成する。第１のガードリング１１は、後の工程で第１のショットキー電極１３が形成される予定である箇所の周りを取り囲むようにリング状に形成される。イオン注入層１８ａは、図５および図６に示すように、開口部２３を有するように形成される。
【００２２】
第１のガードリング１１とイオン注入層１８ａは同じイオン注入条件で形成され、一度のイオン注入工程で同時に形成される。イオン注入は、ＳｉＣドリフト層８の表面９にレジストによってマスクを形成し、ＳｉＣドリフト層８の表面９側からｐ型（第２導電型）の不純物を注入することにより行う。イオン注入後、レジストは除去される。イオン注入するｐ型（第２導電型）の不純物としては、例えばアルミニウムやホウ素、ガリウムを用いる。
【００２３】
次に、図７に示すように、ＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にｐ型（第２導電型）の不純物をイオン注入することによって、第１のガードリング１１の外側に隣接してｐ型（第２導電型）の第２のガードリング１２を形成する。第２のガードリング１２は、第１のガードリング１１の周りを取り囲むようにリング状に形成される。第１のガードリング１１と第２のガードリング１２とは、イオン注入条件が異なり、第１のガードリング１１よりも第２のガードリング１２の方が不純物のイオン注入量を少なく設定される。
【００２４】
ここで、イオン注入は、ＳｉＣドリフト層８の表面９にレジストによってマスクを形成し、ＳｉＣドリフト層８の表面９側からｐ型（第２導電型）の不純物を注入することにより行う。イオン注入後、レジストは除去される。イオン注入するｐ型（第２導電型）の不純物としては、例えばアルミニウムやホウ素、ガリウムを用いる。
【００２５】
次に、ＳｉＣ基板６を１５００℃以上の、例えば１７００℃程度でアニール処理する。このアニール処理により、第１のガードリング１１およびイオン注入層１８ａを形成する工程と第２のガードリング１２を形成する工程でイオン注入されたアルミニウム等の不純物イオンが電気的に活性化される。
【００２６】
次に、図８に示すように、ＳｉＣ基板６の他方の面２６側を研削し、ＳｉＣ基板６を所望の厚さにする。
【００２７】
次に、図９に示すように、ＳｉＣ基板６の他方の面２６にオーミック電極２７を形成する。このオーミック電極２７は、例えばスパッタ法によりニッケルを１００ｎｍ程度の膜厚で成膜し、さらに、例えばランプアニール法により１０００℃程度でアニール処理することによりニッケルシリサイドを形成することによって形成される。
【００２８】
次に、第１のショットキー電極１３および第２のショットキー電極２１ａとなる例えばチタンやモリブデン、ニッケルなどの金属をスパッタ法により、ＳｉＣドリフト層８の表面９側から全面に成膜する。そして、レジストによってマスクを形成して、例えば成膜した金属がチタンの場合はフッ酸を希釈した溶液でエッチングすることにより、第１のショットキー電極１３および第２のショットキー電極２１ａを形成する。第１のショットキー電極１３と第２のショットキー電極２１ａは、この工程により同時に形成される。第１のショットキー電極１３および第２のショットキー電極２１ａを形成した後の断面図を図１０に示す。
【００２９】
図１０に示すように、第１のショットキー電極１３は、ＳｉＣドリフト層８の表面９と接触し、その外周部が第１のガードリング１１の表面と一部接触するようにパターニングされる。これにより、第１のショットキー電極１３は、第１のガードリング１１によって周りを取り囲まれるようになる。第２のショットキー電極２１ａは、イオン注入層１８ａの外側にはみ出さないようにパターニングされる。つまり、第２のショットキー電極２１ａは、イオン注入層１８ａの開口部２３を上から塞ぐようにイオン注入層１８ａと接触し、ＳｉＣドリフト層８とは開口部２３だけで接触するようになっている。
【００３０】
次に、例えばアルミニウムなどの金属をスパッタ法により、第１のショットキー電極１３および第２のショットキー電極２１ａの表面側から全面に成膜する。そして、レジストによってマスクを形成して、例えばリン酸を含む溶液でエッチングすることにより、外部出力電極１６および電極パッド２２を形成する。外部出力電極１６と電極パッド２２は、この工程により同時に形成される。外部出力電極１６および電極パッド２２を形成した後の断面図を図１１に示す。
【００３１】
図１１に示すように、外部出力電極１６は、第１のショットキー電極１３上に第１のショットキー電極１３と接触して形成される。また、電極パッド２２は、第２のショットキー電極２１ａ上に第２のショットキー電極２１ａと接触して形成され、ＳｉＣドリフト層８とは接触しないようになっている。
【００３２】
次に、外部出力電極１６および電極パッド２２の表面側の全面に、例えばポリイミド膜をスピンコートにより塗布する。そして、レジストによってマスクを形成し、ポリイミド膜をエッチングする。その後、３００〜４００℃程度で熱処理することにより、保護膜１７を形成する。保護膜１７を形成した後の断面図を図１２に示す。
【００３３】
図１２に示すように、保護膜１７は、外部出力電極１６の外周部から、第１のショットキー電極１３の外周部、第１のガードリング１１の表面、第２のガードリング１２の表面、ＳｉＣドリフト層８の表面９の一部を覆うようにリング状にパターニングされる。
【００３４】
次に、オーミック電極２７の表面に、裏面電極２８として例えばチタン、ニッケル、モリブデン、銅、金などの金属の単層膜またはこれらの積層膜を、例えばスパッタ法や蒸着で形成する。以上で、図２に示すこの発明の実施の形態１における半導体装置１ａであるＳｉＣで形成したＳＢＤが完成する。
【００３５】
ＴＥＧ部３ａを備えた半導体装置１ａが完成すると、次は、ＳＢＤ部２ａの電気特性を、ＴＥＧ部３ａを用いて測定する。ＳＢＤの電気特性を示す重要なパラメータとして順方向電圧がある。これは、ＳＢＤの順方向に定格電流を流したときの順方向電圧が低いほど順方向の抵抗が低くなるからである。よって、ここでは、ＴＥＧ部３ａを用いて順方向電圧を測定する。
【００３６】
まず、チップ状態の半導体装置１ａをステージ上に載置し、自動でアライメントを行ってＴＥＧ部３ａの電極パッド２２にプローブを接続する。順方向電圧を正確に測定するために、ここでは、電流を流すプローブと電圧を測定するプローブの２本のプローブを電極パッド２２に接続する。電極パッド２２は、２本のプローブを接続するために充分な面積を有するものとする。
【００３７】
次に、ＴＥＧ部３ａに順方向の電流を流し、このときの順方向電圧を測定する。ＴＥＧ部３ａに流す電流の大きさは、ＳＢＤ部２ａに形成されたＳＢＤの定格電流密度とＴＥＧ部３ａに形成されたＳＢＤに流れる電流密度が同じになるように設定する。ＴＥＧ部３ａに形成されたＳＢＤの面積は、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８とが接触している面積、即ち、イオン注入層１８ａの開口部２３の面積によって決まるので、定格電流密度と開口部２３の面積から計算した電流値で測定を行う。
【００３８】
次に、ＴＥＧ部３ａを用いて測定した順方向電圧の測定結果に基づいて半導体装置１ａが良品か不良品かを判定する。例えば、順方向電圧の測定が正常に行えなかった場合や、測定で得られた順方向電圧の大きさに閾値を設定しておき、順方向電圧の値が閾値を超える場合に不良品と判定する。
【００３９】
最後に、良品と判定された半導体装置１ａだけを選別し、パッケージに実装する。
【００４０】
この発明の実施の形態１では、以上のような構成としたことにより、ＳｉＣドリフト層８とイオン注入層１８ａとの間でｐｎ接合が形成される。ポリタイプが４ＨのＳｉＣのｐｎ接合のビルトイン電位は２．４Ｖであるのに対し、ＴＥＧ部３ａの順方向電圧がビルトイン電位よりも低ければ、ｐｎ接合が形成された箇所には電流は流れず実効的に絶縁されているのと同じ効果がある。よって、ＳｉＣドリフト層８と接触しないようにイオン注入層１８ａの上に電極パッド２２を形成すれば、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積、即ち、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積と、電極パッド２２の面積とを独立して変えることができる。これにより、プローブを接続するために充分な電極パッド２２の面積を確保したままで、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を小さくすることができるため、プローブを用いて小さい電流で電気特性を測定することができる。つまり、シリコン以外の半導体で形成されるＳＢＤにおいて使用可能なＴＥＧを得ることができる。
【００４１】
電気特性の測定時の電流が大きくなると、電極パッド２２とプローブとの接触抵抗のばらつきにより測定誤差が大きくなり、プローブでの測定が困難になる。しかし、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａでは、ＴＥＧ部３ａによって小さい電流で測定が可能であるため、電極パッド２２とプローブとの接触抵抗のばらつきによる測定誤差を抑えることができる。
【００４２】
さらに、チップに分割した状態では、ウエハ状態でのアライメントと比べてアライメント精度が落ちるため、電極パッド２２の面積をより大きくする必要があるが、この発明の実施の形態１の半導体装置１ａによれば、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を大きくすることなく、電極パッド２２の大きさをチップ状態でプローブを接続するために充分大きな面積とすることができる。
【００４３】
また、ＳｉＣで半導体装置１ａを形成したことにより、シリコンでは実現できない高速のスイッチングが可能で、スイッチング損失が小さいＳＢＤを得ることができる。さらに、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、より大電力用のＳＢＤを作ることができる。
【００４４】
ＳｉＣの特性を生かしてＳＢＤ部２ａに形成されたＳＢＤの定格電流密度をより大きく設計した場合でも、プローブを接続するために充分な電極パッド２２の面積を確保したままで、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を小さくすることができるため、プローブを用いて小さい電流で電気特性を測定することができる。
【００４５】
この発明の実施の形態１では、ｎ型（第１導電型）のＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にｐ型（第２導電型）のイオン注入層１８ａを形成し、ｐｎ接合によって実効的に絶縁されているのと同じ効果を得た。イオン注入層１８ａの代わりに、ＳｉＣドリフト層８上に二酸化珪素膜などの絶縁膜を形成することが考えられるが、熱酸化によって二酸化珪素膜を形成して絶縁膜として使用しようとしても、ＳｉＣはシリコンと比べて酸化速度が桁違いに遅いため、絶縁膜として使用できる膜厚の二酸化珪素膜を熱酸化によって形成するには時間がかかり過ぎ、生産性が高いとは言えない。これに対して、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａでは、イオン注入層１８ａを用いたことにより、製造に要する時間を短縮することができ、生産性が上がる。
【００４６】
また、第２のショットキー電極２１ａがＳｉＣドリフト層８上とイオン注入層１８ａ上の両方に跨るように形成したことにより、イオン注入層１８ａによって第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積を制限することができる。つまり、イオン注入層１８ａを形成する面積を変えることで、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積、即ち、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を調整できる。これにより、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を調整する制御性が高くなる。
【００４７】
さらに、イオン注入層１８ａが開口部２３を有し、この開口部２３で第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８とが接触するようにしたことにより、開口部２３の面積を調整することで、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積、即ち、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を調整できる。これにより、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を調整する制御性がさらに高くなる。
【００４８】
イオン注入の制御性は高いため、イオン注入層１８ａを形成してＳｉＣドリフト層８との間でｐｎ接合を形成したことにより、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積を高い精度で調整することができる。
【００４９】
また、熱酸化ではなくＣＶＤ法によって絶縁膜を形成することによってイオン注入層１８ａの代わりとすることも考えられるが、この場合はＣＶＤ法によって絶縁膜を形成するための工程が必要となり、工程数が増える。これに対して、この発明の実施の形態１における半導体装置１ａでは、イオン注入層１８ａを用い、このイオン注入層１８ａをＳＢＤ部２ａの第１のガードリング１１と同じイオン注入条件で形成することにより、第１のガードリング１１とイオン注入層１８ａを１つの工程で同時に形成することができる。これにより、工程数を増やすことなくイオン注入層１８ａを形成することができ、ＣＶＤ法によって絶縁膜を形成する場合よりも生産性が高い。
【００５０】
また、電極パッド２２がイオン注入層１８ａ上、かつ、第２のショットキー電極２１ａ上になるように形成したことにより、第２のショットキー電極２１ａと電極パッド２２とが干渉しないため、電極パッド２２の面積をより大きくすることができる。これにより、プローブのアライメント精度を低くすることができるため、アライメント用の装置のコストを下げることができる。
【００５１】
また、ＳＢＤ部２ａの電気特性をＴＥＧ部３ａを用いて測定し、この測定結果に基づいて良品か不良品かを判定し、良品と判定されたものを実装することにより、不良品を実装してしまって実装後に不良品が発覚することを防ぐことができる。例えば、インバータ回路などで複数個のＳＢＤを使用する場合やＳＢＤを並列に接続して使用する場合には、不良品が１つでも混在していると動作できなくなることがあり、実装した全てのチップが無駄になってしまう。この発明の実施の形態１における半導体装置１ａでは、これを防ぐことができる。
【００５２】
尚、この発明の実施の形態１では、イオン注入層１８ａが開口部２３を有し、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８とが開口部２３だけで接触するようにした。しかし、開口部２３に加えて開口部２３以外の箇所で、例えば第２のショットキー電極２１ａがイオン注入層１８ａの外側にはみ出すようにしてＳｉＣドリフト層８と接触していてもよい。
【００５３】
また、この発明の実施の形態１では、第２のショットキー電極２１ａが、ＳｉＣドリフト層８上とイオン注入層１８ａ上の両方に跨り、ＳｉＣドリフト層８とイオン注入層１８ａの両方の表面と接触するように形成した。しかし、例えばイオン注入層１８ａと第２のショットキー電極２１ａとの間に何らかの構造体を挟むことにより、第２のショットキー電極２１ａが、ＳｉＣドリフト層８上とイオン注入層１８ａ上の両方に跨りつつも、イオン注入層１８ａとは接触せずにＳｉＣドリフト層８のみと接触するように形成してもよい。
【００５４】
さらに、第２のショットキー電極２１ａがＳｉＣドリフト層８上とイオン注入層１８ａ上の両方に跨らないように、即ち、第２のショットキー電極２１ａがＳｉＣドリフト層８上のみにあるように形成してもよい。この場合は、第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積、即ち、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積は、第２のショットキー電極２１ａの面積によって決まる。
【００５５】
この発明の実施の形態１では、電極パッド２２を第２のショットキー電極２１ａ上に第２のショットキー電極２１ａと接触するように形成した。しかし、電極パッド２２はＳｉＣドリフト層８に接触しないようにイオン注入層１８ａ上に形成されていればよく、電極パッド２２が第２のショットキー電極２１ａとイオン注入層１８ａの両方と接触するように形成してもよい。また、電極パッド２２を、第２のショットキー電極２１ａ上に形成せずにイオン注入層１８ａのみと直接接触するように形成してもよい。尚、電極パッド２２と第２のショットキー電極２１ａとは、接触していなくても電気的に接続されていればよい。
【００５６】
さらに、この発明の実施の形態１では、第２のショットキー電極２１ａと電気的に接続された電極パッド２２を形成し、この電極パッド２２にプローブを接続してＳＢＤ部２ａの電気特性を測定した。しかし、電極パッド２２を形成せずに第２のショットキー電極２１ａに直接プローブを接続してもよい。この場合は、第２のショットキー電極２１ａの大きさを、プローブを接続するために充分大きい面積とすることが望ましい。よって、第２のショットキー電極２１ａの面積を充分大きくしておき、イオン注入層１８ａによって第２のショットキー電極２１ａとＳｉＣドリフト層８との接触面積を制限することにより、ＴＥＧ部３ａに形成されるＳＢＤの面積を小さくしておくとよい。
【００５７】
尚、この発明の実施の形態１では、イオン注入層１８ａをＳＢＤ部２ａの第１のガードリング１１と同じイオン注入条件で形成することとし、第１のガードリング１１とイオン注入層１８ａを１つの工程で同時に形成した。しかし、イオン注入層１８ａを第２のガードリング１２と同じイオン注入条件として、イオン注入層１８ａと第２のガードリング１２を１つの工程で同時に形成してもよい。また、イオン注入層１８ａを第１のガードリング１１および第２のガードリング１２とは異なるイオン注入条件として、第１のガードリング１１および第２のガードリング１２とは別の工程で形成してもよい。
【００５８】
この発明の実施の形態１では、ｎ型（第１導電型）のＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にイオン注入によってｐ型（第２導電型）のイオン注入層１８ａを形成して、ｐｎ接合を形成した。しかし、イオン注入層１８ａを形成する代わりに、ＳｉＣドリフト層８の表面９上にＳｉＣドリフト層８と接触してｐ型（第２導電型）のＳｉＣ層を例えばＣＶＤ法やＰＶＤ法などによって形成してもよい。
【００５９】
この発明の実施の形態１では、ＳｉＣで半導体装置１ａを形成した。しかし、ＳｉＣの代わりに例えば窒化ガリウムなどの他の半導体で形成してもよい。
【００６０】
また、この発明の実施の形態１では、ｎ型を第１導電型、ｐ型を第２導電型とした場合について説明した。しかし、ｐ型を第１導電型、ｎ型を第２導電型とした場合でも同様の効果が得られる。
【００６１】
この発明の実施の形態１では、４Ｈのポリタイプを有するＳｉＣ基板６を用いた。しかし、ポリタイプとしては４Ｈ以外の例えば６Ｈや３Ｃなどでもよい。
【００６２】
尚、この発明の実施の形態１では、第１のガードリング１１の外側に隣接して第２のガードリング１２を設けた。しかし、第１のガードリング１１と第２のガードリング１２とを接触しないように間隔を空けて設けてもよい。また、第２のガードリング１２を形成せずに第１のガードリング１１のみとしてもよいし、ガードリングを３個以上設けてもよい。さらに、第１のガードリング１１よりも第２のガードリング１２の方が不純物のイオン注入量を少なく設定したが、第２のガードリング１２の方がイオン注入量を多くしてもよいし、第１のガードリング１１と第２のガードリング１２とでイオン注入条件を同じにしてもよい。
【００６３】
この発明の実施の形態１では、第１のショットキー電極１３と第２のショットキー電極２１ａとを同時に形成し、外部出力電極１６と電極パッド２２とを同時に形成した。しかし、これらをそれぞれ別々の工程で形成してもよい。
【００６４】
また、この発明の実施の形態１では、第１のショットキー電極１３と接触して外部出力電極１６を形成した。しかし、外部出力電極１６と第１のショットキー電極１３とは、接触していなくても電気的に接続されていればよい。
【００６５】
尚、この発明の実施の形態１では、半導体装置１ａの一例としてＳＢＤについて説明した。しかし、ＳＢＤ以外であっても、半導体層上に電極を接触させて形成する半導体素子全般で使用するＴＥＧにも同様の構成を適用できる。例えば、ＳｉＣドリフト層８の表面９に、第１のショットキー電極１３の代わりに第１のポリシリコン層を形成したヘテロ接合ダイオードにおいても適用可能である。この場合、ＴＥＧ部３ａの第２のショットキー電極２１ａの代わりに第２のポリシリコン層を形成すればよい。尚、ポリシリコンは導電性を有するため、上述の第１および第２のポリシリコン層は、「電極」の概念に含まれるものである。また、素子の本体を構成するものであっても電極の機能を併せ持つものであれば「電極」の概念に含まれる。
【００６６】
実施の形態２．
図１３は、この発明の実施の形態２における半導体装置１ｂを示す断面図である。図１４は、この発明の実施の形態２におけるＴＥＧ部３ｂを示す上面図である。図１３において図２と、図１４において図３と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。この発明の実施の形態１とは、開口部２３を有さないイオン注入層１８ｂを形成し、第２のショットキー電極２１ｂがイオン注入層１８ｂ上からイオン注入層１８ｂの外側のＳｉＣドリフト層８上へはみ出すように跨って形成し、この外側へはみ出した部位がＳｉＣドリフト層８の表面９と接触するように形成した構成が相違している。
【００６７】
この発明の実施の形態２では、以上のような構成としたことにより、第２のショットキー電極２１ｂがイオン注入層１８ｂの外側にはみ出した面積を変えることによって、第２のショットキー電極２１ｂとＳｉＣドリフト層８との接触面積、即ち、ＴＥＧ部３ｂに形成されるＳＢＤの面積を調整できる。また、イオン注入層１８ｂの面積を調整しても、第２のショットキー電極２１ｂとＳｉＣドリフト層８との接触面積を調整できる。これにより、イオン注入層１８ｂに開口部２３を形成する必要がなくなる。
【００６８】
尚、この発明の実施の形態２では、第２のショットキー電極２１ｂがイオン注入層１８ｂ上から１箇所突出してＳｉＣドリフト層８へはみ出すよう形成した。しかし、突出してはみ出すのは１箇所に限ることはなく、突出した部位を複数箇所設けてもよい。また、第２のショットキー電極２１ｂの形状は、イオン注入層１８ｂ上からＳｉＣドリフト層８へはみ出すような形状であれば、図１４に示すような突出する形状でなくともよい。
【００６９】
尚、この発明の実施の形態２では、この発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。
【００７０】
実施の形態３．
図１５は、この発明の実施の形態３における半導体装置１ｃを示す断面図である。図１６は、この発明の実施の形態３におけるイオン注入層１８ａを示す上面図である。図１５において図２と、図１６において図６と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。この発明の実施の形態１とは、第１のガードリング１１の内側でＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にｐ型（第２導電型）のＳＢＤ部イオン注入層３１を形成し、イオン注入層１８ａの開口部２３の内側でＳｉＣドリフト層８の表面９を含む箇所にｐ型（第２導電型）のＴＥＧ部イオン注入層３２を形成した構成が相違している。
【００７１】
ＳＢＤ部イオン注入層３１は、例えば、幅が数μｍから数十μｍ、長さが第１のガードリング１１の内側の１辺の長さ程度の矩形で、間隔が数μｍから数十μｍで等間隔に配置されて形成される。このＳＢＤ部イオン注入層３１を形成することにより、第１のショットキー電極１３とＳｉＣドリフト層８との界面の電界強度を弱めることができ、逆方向電流を少なくすることができる。
【００７２】
ＴＥＧ部イオン注入層３２は、ＳＢＤ部イオン注入層３１と同じイオン注入条件で形成され、幅と間隔はＳＢＤ部イオン注入層３１と同じであって、長さは開口部２３の内側の１辺の長さ程度である。
【００７３】
次に、ＳＢＤ部イオン注入層３１およびＴＥＧ部イオン注入層３２を形成する工程について説明する。ＳＢＤ部イオン注入層３１とＴＥＧ部イオン注入層３２は一度のイオン注入工程によって同時に形成される。この工程は、第１のガードリング１１およびイオン注入層１８ａを形成する工程の直前または直後、もしくは第２のガードリング１２を形成する工程の直後に行われる。
【００７４】
ＳＢＤ部イオン注入層３１およびＴＥＧ部イオン注入層３２は、ＳｉＣドリフト層８の表面９にレジストによってマスクを形成し、ＳｉＣドリフト層８の表面９側からｐ型（第２導電型）の不純物を注入することにより形成する。イオン注入後、レジストは除去される。イオン注入するｐ型（第２導電型）の不純物としては、例えばアルミニウムやホウ素、ガリウムを用いる。
【００７５】
この発明の実施の形態３では、以上のような構成としたことにより、ＳＢＤ部２ｃに形成されるＳＢＤとＴＥＧ部３ｃに形成されるＳＢＤとが同じ構成になる。これにより、ＳＢＤ部イオン注入層３１が形成されている場合であっても、ＴＥＧ部３ｃで測定した順方向電圧とＳＢＤ部２ｃの順方向電圧の相関がよくなり、ＳＢＤ部２ｃの順方向電圧をより正確に測定することができる。
【００７６】
尚、この発明の実施の形態３では、ＳＢＤ部イオン注入層３１の形状を、長さが第１のガードリング１１の内側の１辺の長さ程度の矩形とした。しかし、これに限ることはなく、長さがより短い矩形のものや円形のものを等間隔に並べて配置したり、矩形のものを網目状になるように配置したりしてもよい。
【００７７】
尚、この発明の実施の形態３では、この発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。
【００７８】
実施の形態４．
図１７は、この発明の実施の形態４における半導体装置１ｄを示す上面図である。図１７において図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。この発明の実施の形態１とは、ＴＥＧ部３ａをチップのコーナー部に配置した構成が相違している。
【００７９】
一般に、チップの端部よりもコーナー部の方がＳＢＤ部２ａの電気特性に影響を与えにくい領域の面積が広いため、この発明の実施の形態４では、以上のような構成としたことにより、ＴＥＧ部２ａがＳＢＤ部２ａの電気特性に影響をより与えにくい半導体装置１ｄを得ることができる。
【００８０】
尚、この発明の実施の形態４では、チップのコーナー部にＴＥＧ部２ａを設けたが、ＴＥＧ部２ａは、できるだけＳＢＤ部２ａの電気特性に影響を与えない箇所を適宜選んで配置すればよい。また、ＴＥＧ部２ａを複数個設けてもよい。
【００８１】
尚、この発明の実施の形態４では、この発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。
【００８２】
実施の形態５．
図１８は、この発明の実施の形態５における半導体装置１ｅを示す上面図である。図１８において図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。この発明の実施の形態１とは、複数のＳＢＤ部２ａが形成されたウエハ状態の半導体装置１ｅがＴＥＧ部３ａを有する構成とした点が相違している。
【００８３】
ＴＥＧ部３ａは、ウエハをチップに分割するダイシングライン３３上に形成されており、複数のＳＢＤ部２ａに対して１つのＴＥＧ部３ａが配置されている。この場合は、ウエハ状態でＴＥＧ部３ａを用いてＳＢＤ部２ａの電気特性を測定し、測定後にダイシングライン３３でダイシングしてチップ状態へ分割する。
【００８４】
この発明の実施の形態５では、以上のような構成としたことにより、チップへ分割する前のウエハ状態でＳＢＤ部２ａの電気特性を測定することができる。
【００８５】
また、ダイシングライン３３上にＴＥＧ部３ａを配置したことにより、ウエハ内のチップの有効面積を大きくすることができ、製造コストを下げることができる。
【００８６】
尚、この発明の実施の形態５では、ダイシングライン３３上にＴＥＧ３ａを配置した。しかし、必ずしもダイシングライン３３上にＴＥＧ部３ａを配置しなければならない訳ではなく、ＴＥＧ部３ａはＳＢＤ部２ａの電気特性に影響を与えにくく、かつ、ＳＢＤ部２ａの電気特性をできるだけ正確に測定可能である箇所に適宜配置すればよい。
【００８７】
尚、この発明の実施の形態５では、この発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。
【００８８】
以上、この発明の実施の形態１〜５について説明した。これらの、この発明の実施の形態１〜５で説明した構成は互いに組合せることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１ａ〜１ｅ  半導体装置
２ａ、２ｃ  ショットキーバリアダイオード部
３ａ〜３ｃ  ＴＥＧ部
８  ｎ型の炭化珪素ドリフト層
９  炭化珪素ドリフト層の表面
１１  ｐ型の第１のガードリング
１３  第１のショットキー電極
１８ａ、１８ｂ  ｐ型のイオン注入層
２１ａ、２１ｂ  第２のショットキー電極
２２  電極パッド
２３  イオン注入層の開口部
【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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