(57)【要約】【課題】表面荒れを発生させることなく、逆方向のバイアス時にリーク電流の増加を抑制できるSiCショットキバリアダイオードの製造方法を得ることを目的とする。【解決手段】本発明におけるSiCショットキバリアダイオード２０の製造方法は、（a）第１導電型のSiC基体１２を準備する工程と、（b）SiC基体１２に選択的に第２導電型の不純物イオンを注入する工程と、（c）SiC基体１２に熱処理を行い、第２導電型の不純物を活性化して終端構造を形成する工程と、（d）SiC基体１２の表面を研磨８し、熱処理時にSiC基体１２の表面に発生した膜質劣化層７を除去する工程と、（e）工程（d）の後に、SiC基体１２の表面にドライエッチング９を行う工程と、（f）工程（e）の後に、SiC基体１２上にショットキ電極１０を形成する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）第１導電型のSiC基体を準備する工程と、
（b）前記SiC基体に選択的に第２導電型の不純物イオンを注入する工程と、
（c）前記SiC基体に熱処理を行い、前記第２導電型の不純物を活性化して終端構造を形成する工程と、
（d）前記SiC基体の表面を研磨し、前記熱処理時に前記SiC基体の表面に発生した膜質劣化層を除去する工程と、
（e）前記工程（d）の後に、前記SiC基体の表面にドライエッチングを行う工程と、
（f）前記工程（e）の後に、前記SiC基体上にショットキ電極を形成する工程と、を備える、SiCショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記工程（a）は、
（g）第１導電型のSiC基板を準備する工程と、
（h）前記SiC基板上にエピタキシャル層を形成する工程と、を備える、請求項１に記載のSiCショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記工程（g）は、４H-SiC（０００１）シリコン面から８°オフの基板を準備する工程である、請求項２に記載のSiCショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記工程（e）におけるドライエッチングは、プラズマエッチングまたはRIE（リアクティブ・イオンエッチング）を含む、請求項１から３のいずれかに記載のSiCショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記工程（e）と前記工程（f）の間に、前記SiC基体をウェット処理する工程をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載のSiCショットキバリアダイオードの製造方法。
【請求項６】
前記工程（e）は、前記SiC基体の表面を１００nm除去する、請求項１から５のいずれかに記載のSiCショットキ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、SiCショットキバリアダイオードの製造方法に関し、特に終端構造を有するSiCショットキ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】
SiCは、Siに比べて絶縁破壊耐圧において１桁高く、約２倍の電子飽和ドリフト速度という優れた物性を有しているため、SiCショットキバリアダイオードは、高周波でかつ大電力制御可能な素子として期待されている。しかしながら、大電力による高周波動作では、逆電圧の印加時にショットキー電極の周縁部に電界集中が発生し、本来見込まれている耐圧より低電圧で素子が破壊する場合がある。このような周縁部への電界集中を緩和して耐圧を確保するために、ガードリングなどの終端構造が必要となる。
【０００３】
SiCショットキバリアダイオードに終端構造を形成する一般的な方法は、n型のドリフト層上にレジストおよび酸化膜を形成してパターニングする工程、これをマスクとして、アルミニウムまたはホウ素などのp型不純物を選択的にイオン注入する工程、不純物注入後にマスクとしたレジスト膜および酸化膜を除去し、１５００℃以上の高温で熱処理を行う工程、により行われる。
【０００４】
しかし、このように高温で熱処理を行うと、SiC表面からのSi原子やC原子の離脱による組成の不均一が発生し、表面近傍の膜質が劣化した膜質劣化層が発生する。また、バンチングステップの発生による表面の凹凸により、表面モフォロジーの低下が発生する。この膜質が劣化した層の上に直接ショットキ電極を形成すると、表面の欠陥から局所的に大きなリーク電流が発生し、さらにバンチングステップの凹凸によりリーク電流が増加するため、素子特性の劣化が避けられなかった。そのため、下記特許文献１には、活性化熱処理後に、基板表面を研磨することによって、活性化熱処理時に基板表面に生じた物質劣化層を短時間で除去する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第６９６３１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された方法は、研磨を行うことにより、膜質劣化層を除去し、バンチングステップによる凹凸を平坦化することが可能になる。しかしながら、研磨を行うことによって表面に新たに欠陥や傷が発生し、そのためリーク電流の増加を抑制することができないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、表面荒れを発生させることなく、逆方向のバイアス時にリーク電流の増加を抑制できるSiCショットキバリアダイオードの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるSiCショットキバリアダイオードの製造方法は、（a）第１導電型のSiC基体を準備する工程と、（b）前記SiC基体に選択的に第２導電型の不純物イオンを注入する工程と、（c）前記SiC基体に熱処理を行い、前記第２導電型の不純物を活性化して終端構造を形成する工程と、（d）前記SiC基体の表面を研磨し、前記熱処理時に前記SiC基体の表面に発生した膜質劣化層を除去する工程と、（e）前記工程（d）の後に、前記SiC基体の表面にドライエッチングを行う工程と、（f）前記工程（e）の後に、前記SiC基体上にショットキ電極を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のSiCショットキバリアダイオードの製造方法によれば、研磨によって発生した表面の傷や欠陥を除去するため、リーク電流の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、本発明の実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオード２０の製造工程を示した断面図である。以下、図１を参照して、本実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオード２０を製造する方法について説明する。はじめに、SiC基体１２を形成する工程を行う。まず４H-SiC（０００１）シリコン面から８°オフのn型基板１を準備する。なお、４H-SiCとは四周期六方晶（４H）の炭化珪素単結晶を意味する。このn型基板１上にドーピング濃度５×１０15／cm3、膜厚１０μmのn型エピタキシャル層２を成長させる。n型エピタキシャル層２上に、犠牲酸化により酸化膜３を形成する（図１（a））。
【００１１】
次に、p型終端構造を形成する工程を行う。酸化膜３上にレジスト４によるマスクパターンを形成する。このマスク上からアルミニウムを選択的にイオン注入５し、イオン注入層６を形成する（図１（b））。例えばイオン注入５条件は、注入量が５E１７／cm3、注入深さが０．８μmとなるようにAlイオンを室温で注入角度０°において、４０〜７００KeVのエネルギーで注入する。次に、レジスト４および酸化膜３を除去した後、注入したアルミニウムイオンを活性化させるためにAr雰囲気中で１７００℃、３０分間熱処理を行う。この熱処理工程により、p型終端構造が形成され、また、膜質劣化層７および高さ３０nm以上のバンチングステップによる凹凸が発生する（図１（c））。図２（a）は、この表面形状のAFM像を示した図であり、表面の凹凸の深さは３４．３０nmとなる。
【００１２】
次に、表面の膜質劣化層７の除去、および凹凸を平坦化するために、表面の研磨８を行う（図１（d））。例えば粒径１００nmのダイアモンドスラリーを用い、加重７００gで１０分間研磨８すると、表面は約１００nm研磨８され、膜質劣化層７は除去される（図１（e））。図２（b）は、この表面形状のAFM像を示した図であり、表面の凹凸の深さは２．２７nmとなる。図２（b）に示すように、研磨８により図２（a）で発生していた凹凸は平坦化されるが、同時に研磨８による傷も発生する。
【００１３】
次に、研磨８によって発生した傷を除去するためにSiC基体１２の表面にドライエッチング９を行う（図１（f））。本実施の形態ではRIE（リアクティブ・イオンエッチング）を用いて説明する。例えば、CF4：O2＝４：１の混合ガスを用い、１００mTorrの真空度、DCバイアス電圧３００V（電圧換算で３E５V／cm）の条件で５分間エッチングを行う。このRIEにより、表面は約１００nmエッチングされ、研磨８による傷が消滅し、平坦な表面形状が得られる。図２（c）は、この表面形状のAFM像を示した図であり、表面の凹凸の大きさは１．９２nmとなる。図２（C）に示すように、研磨８により図２（b）で発生していた傷が消滅する。本実施の形態ではRIEを用いて説明したが、等方性のプラズマエッチであってもよい。
【００１４】
次に、SiC基体１２に硫酸過水、アンモニア過水、フッ酸の順でウェット処理を行う。ウェット処理後、SiC基体１２の表面に例えばチタンによるショットキ電極１０、SiC基体１２の裏面にオーミック電極１１を形成する（図１（g））。
【００１５】
以上の工程により、図２に示すような、SiC基体１２の表面の凹凸を平坦化し、かつ傷が消滅したSiCショットキバリアダイオード２０を得ることができる。
【００１６】
上述した工程により製造されたSiCショットキバリアダイオード２０の効果を確認するために、研磨８を実施後SiCウエハを二つに分割して、一つはRIEを行わないSiCショットキバリアダイオード、１つはRIEを実施したSiCショットキバリアダイオード２０を製造し、互いの特性を比較する。
【００１７】
図３は、逆バイアス時のリーク電流特性を示した図である。図３（a）は、研磨８のみを実施した４個の電極面積０．５mmφのSiCショットキバリアダイオードの２００Vにおけるリーク電流特性を示した図である。図に示すように、１０-7〜１０-5Aであった。これに対し、図３（b）は、研磨８とリアクティブ・イオンエッチング９を実施した４個の電極面積０．５mmφのSiCショットキバリアダイオード２０の２００Vにおけるリーク電流特性を示した図である。図に示すように、１０-11〜１０-10Aであった。図３より、リーク電流は１００００倍程度減少していることがわかる。すなわち、研磨８後にリアクティブ・イオンエッチングを行うことにより、リーク電流は大幅に減少し、熱処理によるリーク電流発生を抑制することができる。
【００１８】
以上より、本実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオード２０の製造方法は、活性化のための熱処理によって発生した膜質劣化層７を除去するだけでなく、膜質劣化層７を除去するために実施した研磨８による傷や欠陥を除去するため、平坦で、かつリーク電流の少ないSiCショットキバリアダイオード２０を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオードの製造工程を示した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオードの表面形状を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるSiCショットキバリアダイオードの逆バイアス時のリーク電流特性を示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  n型基板、２  n型エピタキシャル層、３  酸化膜、４  レジスト、５  イオン注入、６  イオン注入層、７  膜質劣化層、８  研磨、９  ドライエッチング、１０  ショットキ電極、１１  オーミック電極、１２  SiC基体、２０  SiCショットキバリアダイオード。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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