(57)【要約】【課題】リーク電流を抑制することが可能な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。【解決手段】主面２０Ｓを有する炭化珪素基板２０が準備される。第１の温度で炭化珪素基板２０の主面２０Ｓを熱酸化することで、主面２０Ｓの上に酸化膜３０が形成される。酸化膜３０が形成された後に、第１の温度よりも高い第２の温度で炭化珪素基板２０が熱処理される。酸化膜３０に主面２０Ｓの一部を露出する開口部ＯＰが形成される。開口部ＯＰにより露出された主面２０Ｓの上にショットキー電極４０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】
主面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、
第１の温度で前記炭化珪素基板の前記主面を熱酸化することで、前記主面の上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を形成する工程の後に、第１の温度よりも高い第２の温度で前記炭化珪素基板を熱処理する工程と、
前記酸化膜に前記主面の一部を露出する開口部を形成する工程と、
前記開口部により露出された前記主面の上にショットキー電極を形成する工程とを備える、ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記開口部を形成する工程は、前記炭化珪素基板を熱処理する工程の後に行われる、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】
前記炭化珪素基板を熱処理する工程は、不活性ガス雰囲気中で行われる、請求項１または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】
前記第２の温度は前記第１の温度よりも５０℃以上高い、請求項１〜３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】
前記炭化珪素基板の前記主面と反対の面の上にオーミック電極を形成する工程をさらに備える、請求項１〜４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。
【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に関し、より特定的には、炭化珪素基板を有するショットキーバリアダイオードの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特開２０１１−１８７７６７号公報によれば、ショットキーバリアダイオードは、ＳｉＣ半導体基板上にエピタキシャル成長されたＳｉＣ半導体層に形成されている。ＳｉＣ半導体層の上面は、開口部が設けられたシリコン酸化膜で覆われている。この開口部においてＳｉＣ半導体層上にショットキー電極が形成されている。ショットキー電極上にアノード電極が形成されている。ＳｉＣ半導体基板の裏面にカソード電極が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ショットキーバリアダイオードが工業的に製造される場合、通常、リーク電流が規格値以下であることが検査される。従来の製造方法によると、この検査における歩留まりが十分に高くなかった。
【０００５】
本発明はこのような問題に対応するためになされたものであって、その目的は、リーク電流を抑制することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のショットキーアリアダイオードの製造方法は、次の工程を有する。主面を有する炭化珪素基板が準備される。第１の温度で炭化珪素基板の主面を熱酸化することで、主面の上に酸化膜が形成される。酸化膜が形成された後に、第１の温度よりも高い第２の温度で炭化珪素基板が熱処理される。酸化膜に主面の一部を露出する開口部が形成される。開口部により露出された主面の上にショットキー電極が形成される。
【０００７】
この製造方法によれば、第１の温度よりも高い第２の温度で炭化珪素基板が熱処理されることで、ショットキーバリアダイオードのリーク電流を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、酸化膜の開口部は、炭化珪素基板が熱処理された後に形成される。これにより、炭化珪素基板の主面のうち開口部に対応する部分、すなわちショットキー電極と接触することになる部分が、熱処理中は酸化膜によって覆われていることで保護される。よってこの部分が熱処理時にダメージを受けることが避けられるので、開口部の形成後、この部分の上に、より理想的なショットキー接合が形成される。よってショットキーバリアが不十分であることに起因したリーク電流を抑制することができる。これによりショットキーバリアダイオードのリーク電流をより抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、炭化珪素基板は不活性ガス雰囲気中で熱処理される。これによりショットキーバリアダイオードのリーク電流をより抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、第２の温度は第１の温度よりも５０℃以上高い。これによりショットキーバリアダイオードのリーク電流を、より十分に抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、炭化珪素基板の主面と反対の面の上にオーミック電極が形成される。これにより、オーミック電極を炭化珪素基板の主面から離れた位置に設けることができる。よって、縦方向に電流を流すことが可能となり、大電流化が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、リーク電流を抑制することが可能な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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態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】本発明の一実施の形態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】本発明の一実施の形態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】本発明の一実施の形態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】本発明の一実施の形態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６】本発明の一実施の形態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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１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９０は、エピタキシャル基板２０と、酸化膜３０と、ショットキー電極４０と、配線層５０と、オーミック電極６０とを有する。
【００１５】
エピタキシャル基板２０は、単結晶基板２１と、単結晶基板２１上に設けられたエピタキシャル層２２とを有する。単結晶基板２１は炭化珪素から作られている。単結晶基板２１の導電型はｎ型である。エピタキシャル層２２は炭化珪素から作られている。エピタキシャル層２２の導電型はｎ型である。エピタキシャル層２２に含まれる不純物は、たとえば窒素である。エピタキシャル層２２の不純物濃度は単結晶基板２１の不純物濃度よりも低い。エピタキシャル基板２０は、エピタキシャル層２２が設けられた側に主面２０Ｓを有する。
【００１６】
エピタキシャル基板２０の主面２０Ｓ上には、熱酸化膜である酸化膜３０が設けられている。酸化膜３０は開口部ＯＰを有する。
【００１７】
ショットキー電極４０は、その少なくとも一部が、開口部ＯＰによって露出された主面２０Ｓに接するように設けられている。本実施の形態においては、ショットキー電極４０は、平面視において開口部ＯＰを包含するように設けられている。このため、ショットキー電極４０のうちの一部が開口部ＯＰ内において主面２０Ｓ上に直接設けられており、ショットキー電極４０のうちの他部が酸化膜３０を介して主面２０Ｓ上に設けられている。その結果、ショットキー電極４０が主面２０Ｓに接する部分が、酸化膜３０の開口部ＯＰによって規定されている。ショットキー電極４０の材料は、たとえば、Ｔｉ、ＷまたはＮｉである。
【００１８】
配線層５０は、エピタキシャル基板２０と接触しないようにショットキー電極４０上に設けられている。配線層５０の材料は、たとえば、Ａｌである。
【００１９】
オーミック電極６０は、エピタキシャル基板２０の主面２０Ｓと反対の面の上、すなわち単結晶基板２１の上に設けられている。オーミック電極６０の材料は、たとえば、ＮｉＳｉである。
【００２０】
また本実施の形態においては、エピタキシャル基板２０には、主面２０Ｓ上への不純物の添加によって設けられたガードリング領域２３が設けられている。ガードリング領域２３の導電型は、エピタキシャル層２２の導電型と異なる導電型を有する。ガードリング領域２３は、平面視において、開口部ＯＰを取り囲むように配置されている。
【００２１】
次にショットキーバリアダイオード９０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２１上にエピタキシャル層２２が形成されることで、エピタキシャル基板２０が準備される。
【００２２】
図３に示すように、主面２０Ｓ上への不純物イオンの注入によって、ガードリング領域２３が形成される。
【００２３】
図４に示すように、エピタキシャル基板２０の主面２０Ｓを熱酸化することで、主面２０Ｓの上に酸化膜３０が形成される。この熱酸化は、酸素原子を含む雰囲気下においてエピタキシャル基板２０を第１の温度まで加熱することによって行われる。熱酸化の速度を十分高くする観点で、第１の温度は、好ましくは９００℃以上であり、より好ましくは１１００℃以上である。また後述する第２の温度の選択範囲を確保する観点で、第１の温度は好ましくは１２００℃未満である。たとえば、厚さ１００ｎｍの酸化膜３０を形成するために、エピタキシャル基板２０が酸素ガスを含む雰囲気下で１１００℃の温度で６時間保持される。
【００２４】
図５に示すように、酸化膜３０が設けられたエピタキシャル基板２０が熱処理炉８０内に収められる。次に熱処理炉８０を用いて、上記第１の温度よりも高い第２の温度でエピタキシャル基板２０が熱処理される。第２の温度は第１の温度に比して、好ましくは５０℃以上高く、より好ましくは１００℃以上高い。熱処理炉８０としてより簡易なものを用いることができるようにするためには、第２の温度は、好ましくは１３００℃以下であり、より好ましくは１２００℃以下である。たとえば石英を用いて作られた熱処理炉８０は、１２００℃程度以上の温度で使用されると、大きな劣化が生じやすい。
【００２５】
好ましくは、エピタキシャル基板２０の上記の熱処理は、不活性ガス雰囲気中で行われる。不活性ガスとしては、たとえばアルゴンガスまたは窒素ガスを用いることができる。熱処理は、たとえば１２００℃程度で１時間程度行われる。
【００２６】
図６に示すように、酸化膜３０に主面２０Ｓの一部を露出する開口部ＯＰが形成される。この形成は、たとえば、フォトリソグラフィおよびエッチングにより行い得る。
【００２７】
再び図１を参照して、開口部ＯＰにより露出された主面２０Ｓの上にショットキー電極４０が形成される。ショットキー電極４０の上に配線層５０が形成される。またエピタキシャル基板２０の主面２０Ｓと反対の面の上にオーミック電極６０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９０が得られる。
【００２８】
次にショットキーバリアダイオード９０の試験方法について説明する。配線層５０とオーミック電極６０との間に、所定の逆方向電圧（耐圧）が印加される。この電圧が印加された状態で配線層５０とオーミック電極６０との間を流れる電流が、リーク電流として測定される。このリーク電流を、ショットキー接続が形成されている面積で除した値が規定値を超える場合、ショットキーバリアダイオード９０は、規格外であると判定される。
【００２９】
次に上記の試験方法の結果の例について説明する。リーク電流に関する上記の規定値を１×１０-3（Ａ／ｃｍ2）としまた耐圧を６００Ｖとする条件の下、１５１個のショットキーバリアダイオード９０について試験したところ、７１個が規格外となった。よって歩留まりは、（１５１−７１）／１５１＝５３％であった。比較例として、上述した熱処理の工程を有しない製造方法で製造されたショットキーバリアダイオードについても同様の試験を行った。この比較例においては、１５１個のショットキーバリアダイオードのうち８０個が規格外となった。よって歩留まりは、（１５１−８０）／１５１＝４７％であった。
【００３０】
また耐圧５００Ｖの条件の下、１５１個のショットキーバリアダイオード９０について試験したところ、４９個が規格外となった。よって歩留まりは、（１５１−４９）／１５１＝６８％であった。比較例として、上述した熱処理の工程を有しない製造方法で製造されたショットキーバリアダイオードについても同様の試験を行った。この比較例においては１５１個のショットキーバリアダイオードのうち６４個が規格外となった。よって歩留まりは、（１５１−６４）／１５１＝５８％であった。
【００３１】
なおダイオードの製造工程における熱酸化の温度は１２００℃とされた。また実施例において、熱酸化後に行われた熱処理の温度は１２５０℃とされた。
【００３２】
上述した例からもわかるように本実施の形態によれば、酸化膜３０を形成するための熱酸化の温度よりも高い温度でエピタキシャル基板２０が熱処理されることで（図５）、ショットキーバリアダイオード９０（図１）のリーク電流を抑制することができる。このようにリーク電流が抑制される理由は、上記のような熱処理が行われない場合に比して、エピタキシャル基板２０と酸化膜３０との界面における電気抵抗が高くなるためと考えられる。この理由は、エピタキシャル基板２０と酸化膜３０との界面における界面準位密度が低下するためと考えられる。この理由は、酸化膜３０とエピタキシャル基板２０との界面（ＳｉＯ2／ＳｉＣ界面）に存在する、未結合手を形成している原子の数が、熱処理によって減少するためと考えられる。この理由は、未結合手を形成している原子が、第１の温度よりも高い第２の温度での熱処理によって拡散されるためと考えられる。なおこの拡散が生じた後は、未結合手を形成している原子からなる層、すなわち界面遷移層の厚さは、数原子層程度にまで低減されると考えられる。
【００３３】
またエピタキシャル基板２０が熱処理された後に開口部ＯＰが形成される。これにより、エピタキシャル基板２０の主面２０Ｓのうち開口部ＯＰに対応する部分、すなわちショットキー電極４０と接触することになる部分が、熱処理中は酸化膜３０によって覆われていることで保護される。よってこの部分が熱処理時にダメージを受けることが避けられるので、開口部ＯＰの形成後、この部分の上に、より理想的なショットキー接合が形成される。よってショットキーバリアが不十分であることに起因したリーク電流を抑制することができる。これによりショットキーバリアダイオード９０のリーク電流をより抑制することができる。
【００３４】
またエピタキシャル基板２０は不活性ガス雰囲気中で熱処理される。これによりショットキーバリアダイオード９０のリーク電流をより抑制することができる。このようにリーク電流がより抑制される理由は、不活性ガス雰囲気が用いられることで熱処理中に不純物準位が新たに生成されにくくなるためであると考えられる。
【００３５】
また、エピタキシャル基板２０の主面２０Ｓと反対の面の上にオーミック電極６０が形成される。これにより、オーミック電極６０をエピタキシャル基板２０の主面２０Ｓから離れた位置に設けることができる。よって、縦方向に電流を流すことが可能となり、大電流化が可能となる。
【００３６】
今回開示された実施の形態および実施例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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許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】
【００３７】
２０  エピタキシャル基板、２０Ｓ  主面、２１  単結晶基板、２２  エピタキシャル層、２３  ガードリング領域、３０  酸化膜、４０  ショットキー電極、５０  配線層、６０  オーミック電極、８０  熱処理炉、９０  ショットキーバリアダイオード、ＯＰ  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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