JP6545047B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(構成)
図1は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード91(半導体装置)の構成を概略的に示す断面図である。図2は、図1の部分拡大図である。
図3〜図11は、ショットキーバリアダイオード91の製造方法の工程を概略的に示す部分断面図である。なお各図の左側は、最終的にショットキーバリアダイオード91(図1)となる装置領域を示す。また各図の右側は、最終的にはショットキーバリアダイオード91を構成しない無効領域を示す。無効領域は、たとえば、アライメントマークの配置およびダイシングのために利用される。
図12は、第1の比較例のショットキーバリアダイオード90aの構成を示す断面図である。ショットキーバリアダイオード90aは、ショットキーバリアダイオード91(図1)と異なり、エピタキシャル層10の上面SFにトレンチ領域RTおよびダメージ不活性層12が設けられていない。
図20は、本実施の形態における、ショットキー電極20(図10)となる金属膜を形成するためのスパッタリング法による成膜の初期段階の様子を示す部分断面図である。図中、金属粒子51a〜51cのそれぞれは、非トレンチ領域RN、底面BSおよび側壁SWに入射する金属粒子を表している。図21は、金属粒子51cの周辺の拡大図である。
(構成)
図22は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード92(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード92とショットキーバリアダイオード91(図2:実施の形態1)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード92において、ショットキーバリアダイオード91と同様に、ダメージ不活性層12は上面SFの一部に配置されている。一方で、ショットキーバリアダイオード92においては、ダメージ不活性層12が側壁SWの外にのみ設けられている。すなわちダメージ不活性層12は側壁SWには設けられていない。これにより、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。よって側壁SWの端部EAおよび端部EBの両方をダメージ不活性層12ではなくn-ドリフト層11がなしている。また底面BSの両端(図中、右端および左端)の両方をダメージ不活性層12ではなくn-ドリフト層11がなしている。また非トレンチ領域RNのうちトレンチ領域RTへとつながる端部をn-ドリフト層11がなしている。
まず、実施の形態1における図3〜図8の工程と同様の工程が行われる。次に、ダメージ不活性層12(図22)を形成する工程が行われる。具体的には、以下の工程が行われる。
本実施の形態のショットキーバリアダイオード92によれば、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。これにより、エピタキシャル層10の上面SFのうちショットキー電極20の形成時にダメージを受けにくい箇所である側壁SWの全体を、ショットキー接合に利用することができる。よって、ダメージに起因したリーク電流を抑制しつつ、オン抵抗の増大を抑制することができる。
図25は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード93(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード93とショットキーバリアダイオード91(図2:実施の形態1)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード93において、ショットキーバリアダイオード91と同様に、ダメージ不活性層12は上面SFの一部に配置されている。一方で、ショットキーバリアダイオード93においては、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々はトレンチ領域RTの底面BSを部分的になしている。またエピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は非トレンチ領域RNを部分的になしている。言い換えれば、底面BSおよび非トレンチ領域RNの各々の表面に、2つ以上のダメージ不活性層12が、断面視(図25の視野)において互いに離れて配置されている。なおダメージ不活性層12の間の間隔は一定である必要はない。
図26は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード94(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード94と、ショットキーバリアダイオード92または93(図22または図25:実施の形態2または3)との間では、ダメージ不活性層12の配置が異なっている。ショットキーバリアダイオード94において、ショットキーバリアダイオード92またはショットキーバリアダイオード93と同様に、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11およびダメージ不活性層12の各々は底面BSを部分的になしている。一方で、ショットキーバリアダイオード94においては、ショットキーバリアダイオード93(図25)と異なり、エピタキシャル層10のn-ドリフト層11は側壁SWの全体をなしている。また、ショットキーバリアダイオード94においては、ダメージ不活性層12はトレンチ領域RTに配置されており、非トレンチ領域RNには配置されていない。
図27は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード95(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。本実施の形態においては、トレンチ領域RTの側壁SWは、非トレンチ領域RNに対して、垂直ではなく斜めになっている。言い換えれば、トレンチ領域RTは深さ方向(図中、下方向)に向かってテーパー形状を有している。
図28は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード96(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード96においては、エピタキシャル層10のダメージ不活性層12はコンタクト部12Cおよび低濃度部12Lを有している。コンタクト部12Cはショットキー電極20に接している。低濃度部12Lは、コンタクト部12Cの不純物濃度よりも低い不純物濃度を有している。好ましくは、コンタクト部12Cは、平面レイアウトにおいてダメージ不活性層12の各々の中心に配置されている。
本実施の形態においては、ショットキーバリアダイオード91(図1)が、実施の形態1の製造方法と部分的に異なる方法によって製造される。まず実施の形態1と同様にエピタキシャル層10(図3)が形成される。
(構成)
図30は、本実施の形態のショットキーバリアダイオード97(半導体装置)の構成を概略的に示す部分断面図である。ショットキーバリアダイオード97は、ショットキーバリアダイオード91のダメージ不活性層12および終端構造13のそれぞれの代わりに、ダメージ不活性層12S(第2の部分)および終端構造13S(第3の部分)を有している。ダメージ不活性層12Sおよび終端構造13Sは、互いにほぼ同じ厚さを有している。厚さ以外の特徴については、ダメージ不活性層12Sおよび終端構造13Sのそれぞれは、ダメージ不活性層12および終端構造13とおおよそ同様である。
図31を参照して、まず実施の形態1と同様の方法(図3)により、エピタキシャル層10が準備される。エピタキシャル層10は、素子領域QEと、素子領域QEを囲む終端領域QTと、を有する上面SFを含んでいる。次にエピタキシャル層10の上面SFにトレンチ領域RTが形成される。すなわち、上面SFに、素子領域QEに配置されたトレンチ領域RTと、トレンチ領域RTの外の非トレンチ領域RNとが設けられる。
Claims (9)
- 底面および側壁を有する複数のトレンチ領域と、前記複数のトレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含み、第1の導電型を有する第1の部分と、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、前記複数のトレンチ領域および前記非トレンチ領域の各々に配置された第2の部分と、を含む半導体層と、
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分は、前記側壁のうち前記底面へとつながる端部をなしており、前記半導体層の前記第2の部分は、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の前記底面で接する部分と、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の間で接する部分とを含む、半導体装置。 - 前記半導体層の前記第1の部分および前記第2の部分の各々は前記底面を部分的になしている、請求項1に記載の半導体装置。
- 底面および側壁を有する複数のトレンチ領域と、前記複数のトレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含み、第1の導電型を有する第1の部分と、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、前記複数のトレンチ領域に配置された第2の部分と、を含む半導体層と、
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分および前記第2の部分の各々は前記底面を部分的になしており、前記半導体層の前記第2の部分は、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の間で接する部分を含み、少なくとも一の断面視において、前記半導体層のうち、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の間で接する部分は、前記第1の部分および前記第2の部分の両方からなる、半導体装置。 - 底面および側壁を有する複数のトレンチ領域と、前記複数のトレンチ領域の外の非トレンチ領域と、を有する一の面を含み、第1の導電型を有する第1の部分と、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有し、前記一の面の一部に配置された第2の部分と、を含む半導体層と、
前記半導体層の前記一の面上に設けられ、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極と、
を備え、前記半導体層の前記第1の部分は前記側壁の全体をなしており、前記半導体層の前記第2の部分は、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の間で接する部分を含む半導体装置。 - 前記側壁は前記非トレンチ領域に対して斜めになっている、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体層の前記第2の部分は、前記ショットキー電極に接するコンタクト部と、前記コンタクト部の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する低濃度部とを含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 少なくとも一の断面視において、前記半導体層のうち、前記ショットキー電極に前記複数のトレンチ領域の間で接する部分は、前記第2の部分のみからなる、請求項1、2および4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 一の面を有し、第1の導電型を有する半導体層を準備する工程と、
前記半導体層の前記一の面に、底面および側壁を有する複数のトレンチ領域と、前記複数のトレンチ領域の外の非トレンチ領域とを設ける工程と、
前記複数のトレンチ領域を覆い、前記複数のトレンチ領域の間の前記非トレンチ領域の少なくとも一部を露出する第1の注入マスクを形成する工程と、
前記第1の注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させる第1のイオン注入工程と、
前記側壁の全体を覆い、前記底面の少なくとも一部を露出する第2の注入マスクを形成する工程と、
前記第2の注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させる第2のイオン注入工程と、
を備え、前記第1および第2のイオン注入工程によって、前記半導体層に、前記第1の導電型を有する第1の部分と、前記第2の導電型を有する第2の部分とが設けられ、さらに
前記半導体層の前記一の面上に、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。 - 素子領域と、前記素子領域を囲む終端領域と、を有する一の面を含み、第1の導電型を有する半導体層を準備する工程と、
前記半導体層の前記一の面に、底面および側壁を有し前記一の面の前記素子領域に配置された複数のトレンチ領域と、前記複数のトレンチ領域の外の非トレンチ領域とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面の前記素子領域の全部を露出し前記終端領域の少なくとも一部を覆う注入マスクを形成する工程と、
前記注入マスクを用いた選択的なイオン注入により前記半導体層の前記一の面の一部の導電型を前記第1の導電型と異なる第2の導電型へ変化させることによって、前記半導体層に、前記第1の導電型を有する第1の部分と、前記第2の導電型を有し前記一の面の前記素子領域に配置された第2の部分とを設ける工程と、
前記半導体層の前記一の面上に、前記第1の部分にショットキー接合された部分と前記第2の部分に接合された部分とを含むショットキー電極を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
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