(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にショットキー電極が接合されてなるショットキーダイオードにおいて、
前記ショットキー電極と接する前記ＳｉＣ半導体の面方位が、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面であることを特徴とするショットキーダイオード。
【請求項２】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｎ接合を形成してなるｐｎ接合ダイオードにおいて、
ｐ層とｎ層との主たる接合面が、前記ＳｉＣ半導体の｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に形成されていることを特徴とするｐｎ接合ダイオード。
【請求項３】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合を形成してなるｐｉｎ接合ダイオードにおいて、
ｐ層とｉ層との主たる接合面およびｉ層とｎ層の主たる接合面が、前記ＳｉＣ半導体の｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に形成されていることを特徴とするｐｉｎ接合ダイオード。
【請求項４】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にショットキー電極が接合されてなるショットキーダイオードの製造方法において、
｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、
前記成長させた４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ショットキー電極を形成するステップと、
を含むことを特徴とするショットキーダイオードの製造方法。
【請求項５】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｎ接合を形成してなるｐｎ接合ダイオードの製造方法において、
｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、
前記成長させた前記４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ｐ層とｎ層の主たる接合面が位置するようにｐｎ接合を形成するステップと、
を含むことを特徴とするｐｎ接合ダイオードの製造方法。
【請求項６】
４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合を形成してなるｐｉｎ接合ダイオードの製造方法において、
｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、
前記成長させた前記４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ｐ層とｉ層との主たる接合面およびｉ層とｎ層の主たる接合面が位置するようにｐｉｎ接合を形成するステップと、
を含むことを特徴とするｐｉｎ接合ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）を用いた高耐圧、低損失ダイオードおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の珪素を用いたダイオードでは、例えば 1700V以上の耐圧を持たせるためには、n型活性層の濃度を 2×1014cm-3 以下とし、かつその厚さを 170μm 以上とする必要があるが、このようなダイオードでは順方向電圧降下が大きくなるため、実用上問題がある。そこで、材質的に耐圧特性に優れている炭化珪素（ＳｉＣ）をダイオードの構成材料として用いることが試みられている。
【０００３】
一方、従来の珪素を用いたpn接合ダイオードでは、高耐圧、低オン抵抗を得ることは比較的容易であるが、スイッチング速度が遅いという欠点を有することから、高速スイッチング動作を必要とするような場合にはショットキーダイオードが好ましい。例えば、600V程度の電圧では珪素のpn接合ダイオードでも対応可能であるが、応答速度が遅いため、蓄積電荷によるノイズの問題があった。
【０００４】
上述したような点から、炭化珪素を用いたダイオードが検討されている。しかしながら、炭化珪素を用いたダイオードには以下に示すような設計・製造上の難点が存在している。すなわち、ダイオードに逆方向バイアスをかけていくと、半導体接合界面の乱れや結晶欠陥に起因する金属との界面の不均一な部分に電流のパスができて、リーク電流が増加するという欠点がある。これを防ぐためには、均質な界面を形成する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、耐圧特性に優れ、かつ高速スイッチングが可能なダイオードとして、炭化珪素を用いた高耐圧ダイオードが期待されているものの、接合の界面の乱れや結晶欠陥により、従来の炭化珪素ダイオードは、リーク電流が増加するという問題があった。特に、多くの電流を流すためには接合面積を広くする必要があるが、面積を広くすると界面の乱れや結晶欠陥がある箇所が接合面内に含まれる確率が増えるため、リーク電流が多くなった。
【０００６】
そこで、例えば、100A/cm2 以上の順方向電流密度において、600V以上の耐圧を有し、数十A以上の電流を流すことができる炭化珪素ダイオードを確実に得ることを可能にする技術の出現が強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に対処するためになされたものであり、リーク電流の増加を招くことがなく、安定した動作を確実に実現することを可能にするとともに、大面積化においても歩留まりが高い、炭化珪素を用いた高耐圧ダイオードを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは、まず、ＳｉＣ単結晶基板中の結晶欠陥であるマイクロパイプと積層欠陥（スタッキングフォールト）に着目した。マイクロパイプは、＜０００１＞軸方向に延びる欠陥であり、面方位が[０００１]であるＳｉＣ単結晶基板にＳｉＣ単結晶をエピタキシャル成長させると、マイクロパイプが単結晶の表面に到達するため、これがリーク電流の増加を招いていた。このマイクロパイプに関する問題を解消するための技術として、例えば特許第２８０４８６０号公報に掲載されたＳｉＣ単結晶の成長方法が知られている。この方法は、種結晶として｛０００１｝面より６０゜〜１２０゜の角度αだけずれた結晶面を露出させたＳｉＣ単結晶を使用するものであり、より好ましくは、｛１−１００｝面や｛１１−２０｝面を露出させたＳｉＣ単結晶を使用するものである。このような種結晶を使用すれば、単結晶の表面に到達するマイクロパイプを減少させることができる。
【０００９】
しかしながら、特許第２８０４８６０号公報に掲載されたＳｉＣ単結晶の成長方法には、次のような問題があった。すなわち、同公報に記載された発明の発明者らがフィジカステイタスソリッド（ｂ）（２０２号１６３頁〜１７５頁１９９７年）において述べているように、｛１−１００｝面あるいは｛１１−２０｝面が露出したＳｉＣ単結晶を種結晶として使用する場合は、結晶多形の制御ができ、マイクロパイプの表面への到達を抑制できるものの、高密度の積層欠陥（スタッキングフォールト）がＳｉＣ単結晶の表面に露出するという問題があった。この積層欠陥は、結晶を成長させる際に面状に広がるものであり、かかる積層欠陥が表面に露出したＳｉＣ単結晶を用いてダイオードを作製すると、マイクロパイプが表面に露出したＳｉＣ単結晶を用いる場合と同様に、リーク電流が発生してしまう。
【００１０】
そこで、本発明者らは、これらマイクロパイプおよび積層欠陥を減少させることでダイオードのリーク電流を低減できることに着目し、本発明を完成させた。
【００１１】
（１）本発明は、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にショットキー電極が接合されてなるショットキーダイオードにおいて、前記ショットキー電極と接する前記ＳｉＣ半導体の面方位が、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面であることを特徴とする。
【００１２】
本発明のショットキーダイオードでは、ショットキー電極と接するＳｉＣ半導体の面方位を、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面としている。ここで、｛０３−３８｝面を露出面とするＳｉＣ半導体について説明する。このようなＳｉＣ半導体を作製する場合、｛０３−３８｝面を露出させた４Ｈ型ＳｉＣからなる種結晶を用い、これにＳｉＣ単結晶を成長させて柱状のＳｉＣ半導体を形成する。この際、種結晶の露出面はマイクロパイプが延びる＜０００１＞方向に対して約３５゜傾いているため、このような種結晶上に４Ｈ型のＳｉＣ単結晶を成長させれば、マイクロパイプは当該ＳｉＣ単結晶の側面に到達し、表面にマイクロパイプが到達する事態が抑制される。また、種結晶の露出面（｛０３−３８｝面）は、積層欠陥が広がる面、すなわち＜０００１＞方向と垂直な面に対して約５５゜の傾きを有するため、このような種結晶上に４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させれば、積層欠陥は当該ＳｉＣ単結晶の側面に到達し、表面に積層欠陥が到達する事態が抑制される。
【００１３】
そして、このようにマイクロパイプおよび積層欠陥が低減された４Ｈ型ＳｉＣ半導体にショットキー電極を形成することで、ショットキーダイオードのリーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００１４】
また、本発明においてリーク電流が低減される理由として、以下のことも考えられる。すなわち、4H型ＳｉＣ[03-38]面は[0001]面と異なり、4H型の周期構造が界面に現れている。それゆえ界面原子に乱れが生じる影響が働いても、表面に現れた周期構造のポテンシャルでその乱れが最小限に抑えられ、また、結晶欠陥の発生も抑制される。一方、[0001]面では、表面に現れているのは珪素原子、あるいは炭素原子のみであり、ＳｉＣがもつ周期構造のポテンシャル力が働かないため、界面が乱れやすい。最密面からずれた面のなかでも特に4H型ＳｉＣ[03-38]面を用いると高性能な界面が得られることは、本発明者らが様々な面方位を検討した結果である。4H型ＳｉＣ[03-38]で特に良い結果が得られた理由としては、最密面から離れた面でありながら原子の結合手が、比較的周期的に表面に現れているためと考えられる。
【００１５】
また、ＳｉＣ半導体の露出面を｛０３−３８｝面とせず、この｛０３−３８｝面に対して約１０゜以内のオフ角だけ傾けた面としても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
（２）本発明のｐｎ接合ダイオードは、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｎ接合を形成してなるｐｎ接合ダイオードにおいて、ｐ層とｎ層との主たる接合面が、前記ＳｉＣ半導体の｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明のｐｎ接合ダイオードでは、上記のように欠陥の少ない４Ｈ型ＳｉＣ半導体にｐｎ接合が形成されているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてｐ層とｎ層が接合されているため、リーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００１８】
（３）本発明のｐｉｎ接合ダイオードは、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合を形成してなるｐｉｎ接合ダイオードにおいて、ｐ層とｉ層との主たる接合面およびｉ層とｎ層の主たる接合面が、前記ＳｉＣ半導体の｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明のｐｉｎ接合ダイオードでは、上記のように欠陥の少ない４Ｈ型ＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合が形成されているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてｐ層とｉ層、およびｉ層とｎ層がそれぞれ接合されているため、リーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００２０】
（４）本発明のショットキーダイオードの製造方法は、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にショットキー電極が接合されてなるショットキーダイオードの製造方法において、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、前記成長させた４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ショットキー電極を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明のショットキーダイオードの製造方法では、上記のように欠陥の少ない４Ｈ型ＳｉＣ半導体にショットキー電極を形成してショットキーダイオードを作製しているため、リーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００２２】
（５）本発明のｐｎ接合ダイオードの製造方法は、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｎ接合を形成してなるｐｎ接合ダイオードの製造方法において、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、前記成長させた前記４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ｐ層とｎ層の主たる接合面が位置するようにｐｎ接合を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明のｐｎ接合ダイオードの製造方法では、上記のように欠陥の少ない４Ｈ型ＳｉＣ半導体にｐｎ接合を形成してｐｎ接合ダイオードを作製しているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてｐ層とｎ層が接合されているため、リーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００２４】
（６）本発明のｐｉｎ接合ダイオードの製造方法は、４Ｈ型のＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合を形成してなるｐｉｎ接合ダイオードの製造方法において、｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面を露出させたＳｉＣ単結晶からなる種結晶上に、４Ｈ型ＳｉＣ単結晶を成長させるステップと、前記成長させた前記４Ｈ型ＳｉＣ単結晶の前記｛０３−３８｝面、またはこの面から１０°以内のオフ角を有する面に、ｐ層とｉ層との主たる接合面およびｉ層とｎ層の主たる接合面が位置するようにｐｉｎ接合を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明のｐｉｎ接合ダイオードの製造方法では、上記のように欠陥の少ない４Ｈ型ＳｉＣ半導体にｐｉｎ接合を形成してｐｉｎ接合ダイオードを作製しているため、特に、欠陥が少なく平滑な面を界面としてｐ層とｉ層、およびｉ層とｎ層がそれぞれ接合されているため、リーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るショットキーダイオード、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、および製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。また、本実施形態では、実験結果を合わせて説明する。以下の説明で結晶の格子方向および格子面を使用する場合があるが、ここで格子方向及び格子面の記号の説明をしておく。個別方位は［ ］、集合方位は＜ ＞、個別面は（ ）、集合面は｛ ｝でそれぞれ示すことにする。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、明細書作成の都合上、数字の前に負号を付けることにする。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態のショットキーダイオード１０を示す断面図である。n型の4H型SiC（以下、SiCと記す。）｛03-38｝面を用いた基板上、及び面方位が｛0001｝面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上にn型の4H型SiCエピタキシャル成長層を形成してショットキーダイオード１０を作製した。尚、４Ｈ型の“Ｈ”は六方晶系、“４”は原子積層が４層で一周期となる結晶構造を意味する。
【００２８】
デバイス作製に用いた基板１１は、改良レーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡面研磨することによって作製した。基板１１は全てn型で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ濃度は8〜9x1018cm-3、厚さは160〜210μmである。このデバイスでは縦方向に電流を流すため、基板の抵抗を下げ、かつ薄い基板を用いるのが有効である。この上に、化学気相堆積(以下、CVDと記す。)法によって窒素をドーパントとしたn型SiC層をエピタキシャル成長させた。成長層はバッファ層１２とドリフト層１３からなり、バッファ層１２はドナー濃度1〜5x1017cm-3、膜厚は2μm、ドリフト層１３はドナー濃度6〜8x1015cm-3、膜厚は12μmである。また、バッファ層１２とドリフト層１３のいずれも、その表面が｛03-38｝面となっている。主な成長条件は下記の通りである。尚、以下において流量をsccmで示しているが、１ｓｃｃｍをＳＩ単位系に換算すると、標準状態で１×１０-3ｌ／ｍｉｎとなる。
【００２９】
0004872158.tif 000002
【００３０】
0004872158.tif 000003
【００３１】
このようにして作製したSiCエピタキシャルウェハを用いて、図１に示す構造のショットキーダイオード１０を作製した。まず、ショットキー電極端部での電界集中、絶縁破壊を抑制するために、ショットキー電極の周囲に幅150μｍ、深さ0.5μｍのp型ガードリング１４を設けた。ガードリング１４はホウ素(以下、Bと記す。)のイオン注入により形成した。Bイオン注入のエネルギーは30〜280keVでトータルドーズ量は1.1x1013cm-2である。イオン注入のマスクには、厚さ4μｍのアルミニウム(以下、Alと記す。)膜、あるいはCVD法により形成した厚さ5μｍの酸化硅素(SiO2)膜を用いた。注入イオン活性化のための熱処理はArガス雰囲気中で1500℃、30分の条件で行った。熱処理後、1150℃、2時間のウェット酸化により熱酸化膜１９を形成し、さらにCVD法によって厚さ800nmの窒化硅素(SiN)膜１８を堆積した。次に、裏面にニッケル(厚さ200nm。以下、Niと記す。)を蒸着し、1000℃、20分間の熱処理を行ってオーミック電極１８を形成した。次いで、表面側にチタン/アルミニウム(チタン: 200nm/アルミニウム: 850nm。以下、チタンをTiと記す。)を蒸着してショットキー電極１５を形成した。ショットキー電極１５は、Ti層１５ａとAl層１５ｂからなる。ショットキー電極１５は500℃、30分間の熱処理を行って安定化させた。ダイオードの表面はポリイミド１７を塗布して保護した。ショットキー電極１５とガードリング領域１４の重なりは20μｍであり、ショットキー電極直径を300μmφ〜3mmφの間で変化させて多数のダイオードを作製した。
【００３２】
ここで、図２を参照して、ＳｉＣ単結晶の（０３−３８）面について説明する。同図に示すように、（０３−３８）面は、［０００１］方向に対して約３５゜（３５．２６゜）の傾きを有し、［０００１］方向と垂直な面に対して約５５゜（５４．７４゜）の傾いている。
【００３３】
次に、図３を参照して、基板１１の作製過程を説明する。通常、ＳｉＣ単結晶を成長させるに際して、＜０００１＞方向に延びるマイクロパイプや、＜０００１＞方向と垂直な面に広がる積層欠陥がＳｉＣ単結晶の内部に含まれることが多い。そして、多数のマイクロパイプや積層欠陥が表面に露出したＳｉＣ単結晶を用いて素子を作製すると、リーク電流等が発生するおそれがある。
【００３４】
本実施形態では、基板１１の作製にあたって、｛０３−３８｝面を露出させた種結晶３０を用いている。すると、種結晶３０の表面３０ｕは、マイクロパイプ４２（図中一点鎖線で示す）が延びる＜０００１＞方向に対して約３５゜の傾きを有することになる。このため、ある程度ＳｉＣ単結晶４０を成長させると、マイクロパイプ４２はＳｉＣ単結晶４０の側面４０ｓに到達し、マイクロパイプ４２が表面４０ｕに到達する事態を抑制することができる。また、種結晶３０の表面３０ｕは、積層欠陥４４（図中破線で示す）が広がる面、すなわち＜０００１＞方向と垂直な面に対して約５５゜の傾きを有する。このため、ある程度ＳｉＣ単結晶４０を成長させると、積層欠陥４４はＳｉＣ単結晶４０の側面４０ｓに到達し、積層欠陥４４が表面４０ｕに到達する事態を抑制することができる。
【００３５】
そして、このようにマイクロパイプ４２および積層欠陥４４が殆ど存在しないＳｉＣ単結晶４０をスライスして、上記基板１１が得られている。また、基板１１の表面は、種結晶３０に倣って｛０３−３８｝面となっている。そして、基板１１上に成長させたバッファ層１２とドリフト層１３は、基板１１に倣っていずれも結晶欠陥が極めて少ないものとなっている。
【００３６】
また、図４に示すように、種結晶３０の表面３０ｕを本実施形態のように｛０３−３８｝面とせず、この｛０３−３８｝面に対して約１０゜以内のオフ角αだけ傾けた面としても、同様に、成長させられたＳｉＣ単結晶４０の表面４０ｕにマイクロパイプ４２および積層欠陥４４が到達する事態を抑制することができる。さらに、オフ角αは５゜以内であることが好ましく、より好適には、３゜以内であることが好ましい。すなわち、種結晶の表面が｛０３−３８｝面に近くなるほど、ＳｉＣ単結晶４０の表面４０ｕにマイクロパイプ４２および積層欠陥４４が到達する事態を確実に抑制することができる。また、このように種結晶３０の表面３０ｕを｛０３−３８｝面に対して約１０゜以内のオフ角αだけ傾けた面とした場合は、基板１１に成長させるバッファ層１２とドリフト層１３についても、表面が｛０３−３８｝面に対してオフ角α傾いた面となる。
【００３７】
次に、図５を参照して、作製したショットキーダイオード（1mmφ）の典型的な電流−電圧特性を示す。順方向特性は、結晶の面方位依存性は小さく、オン抵抗3〜4mΩ・cm2という良好な値が得られた。順方向特性の片対数プロットから求めた理想因子n値は1.02〜1.05であり、障壁高さは4H型SiC｛0001｝面で1.08eV、4H型SiC｛03-38｝面で1.16eVとなった。逆方向特性では1500V以上の耐圧を達成し、しかも1000V印加時のリーク電流も10-4A/cm-2程度と小さかった。
【００３８】
ショットキー電極が300μmφ〜1mmφ程度の小さいダイオードでは面方位が｛0001｝面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上でも同様のダイオード特性が得られたが、電極面積の大きいダイオードでは両者の間に大きな差が見られた。
【００３９】
図６は、4H型SiC｛03-38｝基板上及び面方位が｛0001｝面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上の成長層を用いて作製したショットキーダイオードの耐圧(平均値)の電極面積依存性を示すグラフである。各電極面積について、少なくとも20個のダイオードを測定して耐圧の平均値を求めた。面方位が｛0001｝面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上の成長層を用いて作製したショットキーダイオードでは、電極面積が7.9x10-3cm2（1mmφ）を超えると急激に耐圧が低下する。これに対して、4H型SiC｛03-38｝基板上に作製したダイオードは、7x10-2cm2（3mmφ）の電極面積でも高い耐圧を維持している。この3mmφのダイオードで耐圧1200Vを基準にして歩留まりを求めると、4H型SiC｛0001｝ダイオードで13％、4H型SiC｛03-38｝ダイオードでは72％となった。
【００４０】
また、耐圧だけでなく、逆方向1000V印加時のリーク電流密度の平均値を電極直径3mmφのダイオードで比較すると、面方位が｛0001｝面から8度のオフ角をもつ4H型SiC基板上に作製したダイオードでは9x10-2A/cm-2、｛03-38｝面上のダイオードでは3x10-4A/cm2となり、二桁以上の差が認められた。これは、4H型SiC｛03-38｝面を用いることによって、基板からのマイクロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶が得られたからであると考えられる。また、4H型SiC｛03-38｝面を用いることによって成長表面、及びイオン注入により形成したガードリング部の表面の平坦性が良くなり、ショットキー電極/SiC界面での電界集中が低減されるという効果も寄与していると思われる。この実施例ではBイオン注入によってガードリングを形成したが、Alイオン注入を用いた場合でも同様の効果があった。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、ショットキーダイオードのリーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、ショットキーダイオードに関するものである。実施例として、中間層としてn--型層を積層した面方位が｛03-38｝面および｛0001｝面の４Ｈ型SiCショットキーダイオードを作製した。
【００４３】
高不純物濃度のｎ型SiC基板３４上に低不純物濃度のn-型エピタキシャル層３６を成長させ、さらに低不純物濃度のn--型エピタキシャル層３８を成長させた。そして、この積層体の上下に、Ti/Alのショットキー電極３７、Niのオーミック電極３５を形成して、ダイオードを完成させた。SiC基板３４の不純物濃度は1×1019cm-3、厚さ３３０μm、n--型エピタキシャル層３８の不純物濃度は3×1015cm-3とし、厚さを５nmおよび10nmとした。また、比較のためn--型層を形成しないダイオードも作製した。
【００４４】
上記のようなn--型層を形成することでリーク電流を抑制できることが知られているが、n--型層を形成するとｏｎ抵抗が増加する。本実施形態においては、ショットキー電極を形成した面方位が｛03-38｝のダイオードでは、n--型層の厚みを5nmとした場合でも、ショットキー電極を形成した面方位が｛0001｝のダイオードにおいてn--型層の厚みを10nmとした場合と同等のリーク電流の抑制効果が得られた。この理由としては、4H型｛03-38｝面を用いることによって、基板からのマイクロパイプやらせん転移の貫通が抑制され、n-型エピタキシャル層とn--型エピタキシャル層およびショットキー界面の平坦性が向上したことが考えられる。
【００４５】
［第３実施形態］
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態は、ｐｎ接合ダイオードに関するものである。実施例および比較例として、それぞれn型の4H型SiC(03-38)基板２１、及び4H型SiC(0001)8°オフ基板（比較例）上に形成したn型の4H型SiCエピタキシャル成長層２２にAlイオンを注入することによってプレーナ型のpn接合ダイオード２０を作製した。ｐ型ＳｉＣ層とｎ型ＳｉＣ層の主たる接合面（図中水平方向に広がる面）は、｛03-38｝面となっている。
【００４６】
デバイス作製に用いた基板２１は、改良レーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡面研磨することによって作製した。基板２１は全てn型で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ濃度は8〜9x1018cm-3、厚さは160〜210μmである。この上に、CVD法によって窒素ドープn型SiC層２２をエピタキシャル成長した。成長層２２はバッファ層２２ａとドリフト層２２ｂからなり、バッファ層２２ａはドナー濃度1〜5x1017cm-3、膜厚は4μm、ドリフト層２２ｂはドナー濃度1〜2x1015cm-3、膜厚は75μmである。主な成長条件は下記の通りである。
【００４７】
0004872158.tif 000004
【００４８】
0004872158.tif 000005
【００４９】
この実験では、高い耐圧を得るために高純度・厚膜成長層を短時間で成膜できるように、高温での高速成長を行った。このようにして作製したSiCエピタキシャルウェハを用いて、図８に示す構造のプレーナ型pn接合ダイオードを作製した。まず、p型アノード２４を形成するために、Alイオンを720keV、400keV、280keV、160keV、80keV、40keV、20keVの7段階で注入した。総ドーズ量は4x1015cm-2である。各注入エネルギーのドーズ量を2.7x1013cm-2 (720keV)、1.8x1013cm-2 (400keV)、1.2x1013cm-2 (280keV)、1.0x1013cm-2 (160keV)、7.2x1014cm-2 (80keV)、4.2x1014cm-2 (40keV)、1.3x1014cm-2 (20keV)とすることによって、深さ約0.7μmのp型層の内、表面約0.2μmが1020cm-3以上の高濃度層２５となるドーピングプロファイルを形成した。
【００５０】
次に、p型アノード領域端部での電界集中、絶縁破壊を抑制するために、この周囲に幅300μm、深さ0.7μmのp型ガードリング２３を設けた。ガードリング２３もAlのイオン注入により形成した。Alイオン注入のエネルギーは同じく20〜720keVの7段階でトータルドーズ量は1.0x1013cm-2である。ガードリング形成時には、注入層がボックスプロファイルとなるよう設計した。イオン注入は全て室温で行い、イオン注入のマスクにはAl(厚さ5μm)、あるいはCVDにより形成したSiO2膜(厚さ6μm)を用いた。注入イオン活性化のための熱処理はArガス雰囲気中で1500℃、30分の条件で行った。熱処理後、1150℃、2時間のウェット酸化により熱酸化膜を形成し、さらにCVDによって厚さ800nmのSiO2膜３１を堆積した。次に、裏面にNi(厚さ200nm)、表面にNi/Al(Ni: 200nm/Al: 1200nm)を蒸着し、Ar雰囲気中で1000℃、20分間の熱処理を行ってオーミック電極２６，２７を形成した。ダイオードの表面はポリイミド２８を塗布して保護した。p型アノードのサイズは3mm角（面積0.09cm2）とした。
【００５１】
図９に、作製したプレーナ型pnダイオード（3mm角）の典型的な電流−電圧特性を示す。順方向、逆方向特性とも、明らかな面方位依存性が見られた。
【００５２】
まず、順方向特性に着目すると、4H型SiC｛0001｝面上に作製したダイオードは比較的電流が流れにくく、5A程度以上では約12mΩ・cm2の直列抵抗（オン抵抗）によって電気伝導が支配される。一方、4H型SiC｛03-38｝面上に作製したダイオードでは、オン抵抗は2〜3mΩ・cm2と非常に小さく、約2.8Vの立ち上がり電圧より高い領域では急激に電流が増大する。4H型SiC｛03-38｝面上に作製したダイオードでは30A(333A/cm2)という高い電流を3.9Vの電圧降下で達成することができた。これは、4H型SiC｛0001｝面を用いた場合には、p型アノードの表面部に形成した高濃度p型層の電気的活性化率が低いために抵抗が高いこと、及びこのp型層への電極の接触抵抗が高いことが原因と考えられる。4H型SiC｛03-38｝面を用いると、室温注入でも低抵抗・高濃度ｐ型層が形成できるので、この部分の抵抗と接触抵抗を大幅に低減できる。
【００５３】
また、逆方向特性では4H型SiC｛0001｝面を用いたダイオードの耐圧が5210Vに留まっているのに対し、4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードでは8860Vもの高耐圧を得ることができた。逆方向バイアス時に4500Vを印加した場合のリーク電流は、4H型SiC｛0001｝面を用いたダイオードで3x10-5A/cm2、4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードで5x10-8A/cm2となり、やはり明確な差が見られた。
【００５４】
また、絶縁破壊時のアバランシェ電流に着目すると、4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードでは絶縁破壊時に5A(55A/cm2)まで電流を増してもダイオードの物理的破壊に至らない安定な特性が得られた。しかし、4H型SiC｛0001｝を用いたダイオードでは1A(11A/cm2)を超えると物理的破壊によって整流特性が著しく悪化するダイオードが大半を占めた。これは、4H型SiC｛03-38｝面を用いることによって、基板からのマイクロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶が得られたからであると考えられる。
【００５５】
このようにして作製したダイオードの+4Vと‐1000Vの間のスイッチング特性や高温(300℃)でのオフ特性（‐3000Ｖ）の長期信頼性には特に面方位依存性が見られなかったが、オン特性（200A/cm2）の長期信頼性には面方位による差が認められた。
【００５６】
図１０は、4H型SiC｛03-38｝面を用いた基板上、あるいは4H型SiC｛0001｝面から8度オフした基板上の成長層を用いて作製したpnダイオードに順方向電流18A(200A/cm2)を長時間流し続けたときの順方向電圧降下をプロットしたものである。4H型SiC｛0001｝面を用いたダイオードでは約3000secを超えた付近から電圧降下が増大し始め、10000sec後には初期の3.6Vから4.7Vまで増大した。しかしながら、4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードでは10000sec後も電圧降下は3.7Vであり、ほとんど劣化していない。この原因を調べるために、長期信頼性試験を行ったダイオードを透過電子顕微鏡(TEM)により観察したところ、劣化した4H型SiC｛0001｝面を用いたダイオードでは[0001]面に多数の積層欠陥が発生していること、及び4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードではこのような積層欠陥の発生が見られないことがわかった。
【００５７】
この積層欠陥の発生機構は現在のところ明らかでないが、III-V族半導体の発光ダイオードでは、順方向バイアス時にキャリヤ再結合によって放射されるエネルギーが結晶歪みの大きい部分に部分転位を発生させ、この部分転位が最密充填面内に伸びることによって積層欠陥が形成されることが知られている。4H型SiC｛0001｝面の場合も順方向バイアス時に同様の現象が起こり、最密充填面に相当する[0001]面に積層欠陥が発生したものと推測される。この積層欠陥の影響によって少数キャリヤ寿命が低下し、順方向電圧降下が増大したものと思われる。4H型SiC｛03-38｝面を用いたダイオードの場合にこのような積層欠陥の発生が抑制される理由は、この面ではSiとC原子が適度に混在するので、pn接合界面における歪みが非常に小さく、部分転位や積層欠陥などの欠陥が発生しにくいものと思われる。また、イオン注入後のアニーリング熱処理によって損傷がほぼ完全に除去できるので、欠陥発生の引き金になる歪みや点欠陥の集合体が非常に少ないことも寄与している。なお、この実施例ではAlイオン注入によってガードリングを形成したが、Bイオン注入を用いた場合でも同様の効果がある。
【００５８】
［第４実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態は、ショットキーダイオードの発展形である高耐圧JBS(Junction Barrier Schottky)ダイオードに関するものである。
【００５９】
実施例および比較例として、それぞれn型4H-SiC(03-38)、および4H-SiC(0001)8°オフ基板上に形成したｎ型4H-SiCエピタキシャル成長層を用いてJBSダイオードを作製した。デバイス作製に用いた基板５１は、改良レーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡面研磨することによって作製した。基板５１は全てn型で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ密度は8x1018cm-3、厚さは180μmである。この上に、CVD法によって窒素ドープn型SiC層５２，５３をエピタキシャル成長した。成長層はバッファ層５２とドリフト層５３からなり、バッファ層５２はドナー密度2~5x1017cm-3、膜厚は2μm、ドリフト層５３はドナー密度4x1015cm-3、膜厚は18μmである。主な成長条件は下記の通りである。
【００６０】
0004872158.tif 000006
【００６１】
0004872158.tif 000007
【００６２】
このようにして作製したSiCエピタキシャルウェーハを用いて、図１１に示す構造のJBSダイオード５０を作製した。通常のショットキーダイオードでは、逆バイアス時にショットキー障壁の界面近傍に高電界が印加されて漏れ電流が大きくなるという問題がある。しかしながら、JBSダイオードではストライプ状に形成されたp型領域５５とｎ型ドリフト層５３の間でｐｎ接合の空乏層が広がるために、適切に設計すればこの空乏層によってショットキー界面が遮蔽され、ショットキー障壁の界面における電界が大幅に低減され、結果として漏れ電流が小さくなるという効果がある。
【００６３】
本実施例では、JBS用のｐ型ストライプ領域５５と、ショットキー電極端部での電界集中を緩和するためのガードリング５４を同一プロセスのアルミ(Al)イオン注入によって形成した。JBS用のｐ型ストライプ領域５５は、幅８μｍ、間隔１２μｍであり、p型ガードリング５４の幅は150μｍである。深さは共に約0.5μｍである。ｐ型ストライプ５５、あるいはガードリング５４形成時のAlイオン注入のエネルギーは40~560keVでトータルドーズ量は1.0x1013cm-2である。イオン注入のマスクには、CVDにより形成したSiO2膜(厚さ5μｍ)を用いた。イオン注入は全て室温で行い、注入イオン活性化のための熱処理はアルゴンガス雰囲気中1500℃、30分の条件で行った。アニールの後、1150℃、2時間のウェット酸化により熱酸化膜５６を形成し、さらにCVDによって厚さ1μｍのSiN膜５７を堆積した。
【００６４】
次に裏面にNi(厚さ200nm)を蒸着し、1000℃、20分間の熱処理を行ってオーミック電極５８を形成した。次いで表面側にNi/Al(Ni: 200nm/Al: 900nm)を蒸着してショットキー電極５９を形成した。ショットキー電極５９は、Ni層５９ａとAl層５９ｂからなる。ショットキー電極は500℃、30分間の熱処理を行って安定化させた。ダイオードの表面はポリイミド６１を塗布して保護した。ショットキー電極５９とガードリング領域５４の重なりは20μｍであり、ショットキー電極直径は２〜５ｍｍφである。これらのガードリング、電極パターン形成には、フォトリソグラフィ技術を用いた。
【００６５】
図１２に、作製したJBSダイオード５０（２ｍｍφ）の典型的な電流―電圧特性を示す。順方向特性は、結晶の面方位依存性は小さく、オン抵抗８〜９mΩcm2という良好な値が得られた。順方向特性の片対数プロットから求めた理想因子ｎ値は1.02〜1.05であり、障壁高さは4H-SiC(0001)面で1.68eV、4H-SiC(03-38)面で1.76eVとなった。ダイオードの逆方向特性では、いずれのダイオードも−1000V印加時のリーク電流が10-7 A/cm2程度と非常に小さく、JBS構造にした効果が現れている。
【００６６】
また、100A/cm2の通電状態にあるダイオードのターンオフ特性を測定したところ、いずれも10ns以下の高速スイッチングと非常に小さい逆回復電流が観測され、少数キャリヤの注入がない理想的なスイッチング特性になっていることを確認した。しかしながら、４０個以上のダイオードを測定して求めた平均耐圧は、4H-SiC(03-38)基板上では2540V、4H-SiC(0001)  8度オフ基板上では2020Vとなり、明らかな差異が認められた。また、５ｍｍφの大きいダイオードでは、この差がより顕著になり、4H-SiC(03-38)ダイオードでは2310Vの平均耐圧を維持しているのに対し、4H-SiC(0001)8度オフ基板上では平均耐圧が1470Vまで低下した。これは、4H-SiC(03-38)面を用いることによって、基板からのマイクロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶が得られたからであると考えられる。また、4H-SiC(03-38)面を用いることによって成長表面、およびイオン注入により形成したp型ストライプやガードリング部の表面の平坦性がよくなり、ショットキー電極/SiC界面での電界集中が低減されるという効果も寄与していると思われる。この実施例ではAlイオン注入によってガードリングを形成したが、Bイオン注入を用いた場合でも同様の効果がある。
【００６７】
［第５実施形態］
次に、図１３を参照して、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態は、ショットキーダイオードの発展形であるｐｎ(pin)ダイオードに関するものである。実施例および比較例として、n型4H-SiC(03-38)、および4H-SiC(0001)8°オフ基板上にｎ型4H-SiC、p型4H-SiCを連続的にエピタキシャル成長させ、エピタキシャルｐｎ(pin)接合ダイオード７０を作製した。ｐ層とｉ層の主たる接合面、およびｉ層とｎ層の主たる接合面（図中水平方向に広がる面）は、｛03-38｝面となっている。
【００６８】
デバイス作製に用いた基板７１は、改良レーリー法によって成長したインゴットをスライスし、鏡面研磨することによって作製した。基板７１は全てn型で、ホール効果測定によって求めたキャリヤ密度は9x1018cm-3、厚さは200μmである。この上に、CVD法によって窒素ドープn型SiC層とアルミドープp型SiC層を連続的にエピタキシャル成長した。ｎ型成長層はバッファ層７２とドリフト層７３からなり、バッファ層７２はドナー密度3~10x1017cm-3、膜厚は4μm、ドリフト層７３はドナー密度約1x1015cm-3、膜厚は88μmである。また、ｐ型成長層はｐ型接合層７４とｐ+型コンタクト層７５からなり、ｐ型接合層７４はアクセプタ密度3x1018cm-3、膜厚は3μm、ｐ+型コンタクト層７５はアクセプタ密度約1x1020cm-3、膜厚は0.8μmである。主な成長条件は下記の通りである。
【００６９】
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【００７０】
0004872158.tif 000009
【００７１】
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【００７２】
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【００７３】
この実験では、高い耐圧を得るために高純度・厚膜成長層を短時間で成膜できるように、高温での高速成長を行った。このようにして作製したSiCエピタキシャルウェーハを用いて、図１３に示す構造のプレーナ型ｐｎダイオード７０を作製した。
【００７４】
まず、ダイオードの素子分離を行うために、反応性イオンエッチング(RIE)によりメサ構造に加工した。RIEのエッチングガスにはNF3とO2を用い、圧力0.05Torr、高周波電力260Wの条件で深さ約８μｍまでエッチングした。このときのマスク材料として、CVDによって堆積したSiO2膜(厚さ10μｍ)を用いた。
【００７５】
次に、エッチングにより形成したメサ底部での電界集中を緩和させるために、メサ底部に幅300μｍ、深さ0.7μｍのp型ガードリング７６を設けた。ガードリング７６はAlイオン注入により形成した。Alイオン注入のエネルギーは20~720keVの７段階でトータルドーズ量は1.2x1013cm-2である。ガードリング形成時には、注入層がボックスプロファイルとなるよう設計した。イオン注入は全て室温で行い、イオン注入のマスクには、Al(厚さ5μｍ)を用いた。注入イオン活性化のための熱処理はアルゴンガス雰囲気中1500℃、30分の条件で行った。アニールの後、1150℃、2時間のウェット酸化により熱酸化膜を形成し、さらにCVDによって厚さ800nmのSiO2膜７７を堆積した。
【００７６】
次に、裏面にNi(厚さ200nm)、表面側にNi/Al(Ni: 200nm/Al: 2400nm)を蒸着し、1000℃、20分間の熱処理を行ってそれぞれオーミック電極７８，７９を形成した。オーミック電極７９は、Ni層７９ａとＡl層７９ｂから構成されている。ダイオードの表面はポリイミド８０を塗布して保護した。ｐｎ接合のサイズは3ｍｍ角（面積0.09cm2）である。なお、この実施例ではAlイオン注入によってガードリング７６を形成したが、Bイオン注入を用いた場合でも同様の効果がある。
【００７７】
また、ｐｎ(pin)接合ダイオード７０においては、各層７１〜７５の接合面（図中水平方向に広がる面）は、すべて｛03-38｝面となっている。
【００７８】
図１４に、作製したエピタキシャルｐｎダイオード（3ｍｍ角）の典型的な電流―電圧特性を示す。まず順方向特性に着目すると、4H-SiC(03-38)、(0001)面上に作製したダイオードはいずれも良好な特性が得られており、オン抵抗は2〜3mΩ・cm2と非常に小さく、約2.8Vの立ち上がり電圧より高い領域では急激に電流が増大する。30A(333A/cm2)という高い電流を3.78Vの電圧降下で達成することができた。
【００７９】
一方、逆方向特性では面方位による明確な差が見られた。4H-SiC(0001)ダイオードの耐圧が5840Vに留まっているのに対し、4H-SiC(03-38)ダイオードでは9820Vもの高耐圧を得ることができた。−5000V印加時のリーク電流は、4H-SiC(0001)ダイオードで6x10-5A/cm2、4H-SiC(03-38)ダイオードで3x10-8A/cm2となり、やはり大きな差が見られた。また、絶縁破壊時のアバランシェ電流に着目すると、4H-SiC(03-38)ダイオードでは絶縁破壊時に5A(55A/cm2)まで電流を増してもダイオードの物理的破壊に至らない安定な特性が得られた。しかし、4H-SiC(0001)ダイオードでは1A(11A/cm2)を超えると物理的破壊によって整流特性が著しく悪化するダイオードが大半を占めた。
【００８０】
図１５に、耐圧の温度依存性を０℃〜３００℃の間で評価した結果の一例を示す。4H-SiC(03-38)ダイオードでは８０％以上のダイオードが温度上昇と共に耐圧が増大する正の温度係数を示した。この特性は、ジュール熱による発熱が著しいパワーデバイスにおいて極めて重要であり、この特性が確保できない限り信頼性を保障できないと言っても過言ではない。したがって、4H-SiC(03-38)面上では高い歩留まりで優れたダイオードを作製できると言える。
【００８１】
一方、4H-SiC(0001)ダイオードでは耐圧が正の温度係数を示すものが全体の５０％に達せず、半数以上のダイオードでは温度が上昇すると耐圧が低下するという特性を示した。この耐圧の温度依存性を決定する本質的な要因はまだ明らかではないが、半導体固有の物性が発現されればアバランシェ破壊である限り正の温度係数を示すと考えられる。したがって、耐圧が負の温度係数を示すのは、結晶中に存在する構造欠陥（転位など）の影響と推測される。
【００８２】
以上のように、4H-SiC(03-38)面を用いることによって、大きい面積でも高い耐圧と耐圧の正の温度係数を有する優れたダイオードを作製することができるので、この面方位は大容量デバイスの作製に非常に有望であると言える。この主な理由は、基板からのマイクロパイプやらせん転位の貫通が抑制され、高品質SiC結晶が得られたからであると考えられる。
【００８３】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイオードのリーク電流を低減することができ、安定した動作を確実に実現できるとともに、大面積化においても歩留まりを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のショットキーダイオードを示す断面図である。
【図２】（０３−３８）面の説明図である。
【図３】面方位を｛０３−３８｝とする種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させた場合のマイクロパイプおよび積層欠陥の状態を示す断面図である。
【図４】｛０３−３８｝面からオフ角α傾いた面を示す図である。
【図５】第１実施形態のショットキーダイオードの典型的な電流−電圧特性を示す図である。
【図６】第１実施形態のショットキーダイオードの耐圧の電極面積依存性を示すグラフである。
【図７】第２実施形態のショットキーダイオードを示す断面図である。
【図８】第３実施形態のpn接合ダイオードを示す断面図である。
【図９】第３実施形態のpn接合ダイオードの典型的な電流−電圧特性を示す図である。
【図１０】第３実施形態のpn接合ダイオードに順方向電流18A(200A/cm2)を流し続けたときの順方向電圧降下を示す図である。
【図１１】第４実施形態のJBS(Junction Barrier Schottky)ダイオードを示す図である。
【図１２】第４実施形態のJBSダイオードの典型的な電流―電圧特性を示す図である。
【図１３】第５実施形態のpn(pin)ダイオードを示す断面図である。
【図１４】第５実施形態のpn(pin)ダイオードの典型的な電流―電圧特性を示す図である。
【図１５】第５実施形態のダイオードの耐圧の温度依存性を０℃〜３００℃の間で評価した結果を示す図である。
【符号の説明】
１０…ショットキーダイオード、１１…n+型基板、１２…n型バッファ層、１３…n型ドリフト層、１４…ガードリング領域、１５…ショットキー電極、１８…オーミック電極、２０…pn接合ダイオード、２１…n+型基板、２２ａ…n型バッファ層、２２ｂ…n型ドリフト層、２３…ｐ型ガードリング、２４…ｐ型アノード、２５…高濃度層、３０…種結晶、４２…マイクロパイプ、４４…積層欠陥、５０…JBSダイオード、７０…pn(pin)接合ダイオード。
【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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