特許 6673571 ショットキーバリアダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6673571

(24)【登録日】2020年3月9日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】ショットキーバリアダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/872 20060101AFI20200316BHJP

   H01L 29/47 20060101ALI20200316BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20200316BHJP

   H01L 21/329 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/86 301E

   H01L29/48 E

   H01L29/48 F

   H01L29/06 301G

   H01L29/06 301V

   H01L29/86 301F

   H01L29/86 301P

   H01L29/86 301M

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-65784(P2016-65784)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-183400(P2017-183400A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104709

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 誠剛

(72)【発明者】

【氏名】福井 達也

(72)【発明者】

【氏名】末本 竜二

【審査官】 柴垣 宙央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０３３２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１６６１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０６３３１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２７７８０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／８７２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２９

Ｈ０１Ｌ ２９／０６

Ｈ０１Ｌ ２９／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成され、前記第１半導体層よりも不純物濃度が低い第１導電型の第２半導体層と、
前記第２半導体層上の表面所定領域に形成されたバリアメタル層と、
平面的に見て前記バリアメタル層のうち前記第２半導体層の表面と接する部分の端部を包含するように前記第２半導体層の表面に形成された第２導電型のガードリングとを備え、
前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層において、能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも不純物濃度が高い高濃度領域が形成され、
前記高濃度領域は、平面的に見て少なくとも前記ガードリングが形成されている領域を含む領域に形成されており、
前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層においては、前記ガードリングの最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の全部に前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも不純物濃度が高い前記高濃度領域が形成されていることを特徴とするショットキーバリアダイオード。

【請求項2】

第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成され、前記第１半導体層よりも不純物濃度が低い第１導電型の第２半導体層と、
前記第２半導体層上の表面所定領域に形成されたバリアメタル層と、
平面的に見て前記バリアメタル層のうち前記第２半導体層の表面と接する部分の端部を包含するように前記第２半導体層の表面に形成された第２導電型のガードリングとを備え、
前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層において、能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも不純物濃度が高い高濃度領域が形成され、
前記高濃度領域は、平面的に見て少なくとも前記ガードリングが形成されている領域を含む領域に形成されており、
前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層においては、前記ガードリングの最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の一部のみに前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも不純物濃度が高い前記高濃度領域が形成されていることを特徴とするショットキーバリアダイオード。

【請求項3】

前記高濃度領域の不純物濃度が、前記第１半導体層の不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載のショットキーバリアダイオード。

【請求項4】

前記高濃度領域の不純物濃度が、７×１０^１４ｃｍ^−３〜７×１０^１６ｃｍ^−３の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のショットキーバリアダイオード。

【請求項5】

前記ガードリングが形成されている領域よりも外周側の領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のショットキーバリアダイオード。

【請求項6】

前記第２半導体層上に前記能動領域を取り囲むように形成された絶縁層をさらに備え、
平面的に見て前記絶縁層の内周端は前記ガードリングに包含されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のショットキーバリアダイオード。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、第２半導体層の表面にガードリングを備えるショットキーバリアダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

従来のショットキーバリアダイオード９００は、図９に示すように、ｎ^＋型の第１半導体層９１０と、第１半導体層９１０上に形成され、第１半導体層９１０よりも不純物濃度が低いｎ⁻型の第２半導体層９２０と、第２半導体層９２０上の表面所定領域に形成されたバリアメタル層９３０と、平面的に見てバリアメタル層９３０のうち第２半導体層９２０の表面と接する部分の端部を包含するように第２半導体層９２０の表面に形成されたｐ^＋型のガードリング９４０とを備える。

【0004】

従来のショットキーバリアダイオード９００によれば、平面的に見てバリアメタル層９３０のうち第２半導体層９２０の表面と接する部分の端部を包含するように第２半導体層９２０の表面に形成されたｐ^＋型のガードリング９４０を備えるため、ショットキー接触（バリアメタル層９３０と第２半導体層９２０との接触）から第１半導体層９１０に向けて伸びる空乏層を第２半導体層９２０の外周まで広げることができる。その結果、バリアメタル層９３０のうち第２半導体層９２０の表面と接する部分の端部における電界集中を緩和することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−５８８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のショットキーバリアダイオード９００においては、逆サージが入ると、ショットキー接触（バリアメタル層９３０と第２半導体層９２０との接触）及びｐｎ接合（ガードリング９４０と第２半導体層９２０との接合）から第１半導体層９１０に向けて空乏層が伸びて当該第１半導体層９１０に達する状態、すなわち、リーチスルー状態となる（図７（ｂ）参照。）。そして、この状態で大きな逆サージが入ると、ショットキーバリアダイオードは破壊される。

【0007】

そこで、第２半導体層９２０の厚さを厚くすることにより、リーチスルー状態になり難いショットキーバリアダイオードにすることが考えられる。しかしながら、このようにした場合には、第２半導体層９２０の抵抗が高くなるため、順方向電圧Ｖ_Ｆが高くなり、好ましくない（後述する図８における試料５（比較例２）参照。）。

【0008】

そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、順方向電圧Ｖ_Ｆを高くすることなく、逆サージ耐量を高くすることができるショットキーバリアダイオード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】

【0009】

［１］本発明のショットキーバリアダイオードは、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に形成され、前記第１半導体層よりも不純物濃度が低い第１導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層上の表面所定領域に形成されたバリアメタル層と、平面的に見て前記バリアメタル層のうち前記第２半導体層の表面と接する部分の端部を包含するように前記第２半導体層の表面に形成された第２導電型のガードリングとを備え、前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことを特徴とする。

【0010】

なお、本明細書中、「表面所定領域」とは、能動領域及びその近傍の領域（ガードリングとバリアメタル層が接触する領域）を含む領域である。また、本明細書中、「能動領域」とは、バリアメタル層と第２半導体層とでショットキー障壁が形成され、実質的にショットキーバリアダイオードとして機能する領域のことをいう。

【0011】

［２］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、前記第１半導体層の不純物濃度よりも低いことが好ましい。

【0012】

［３］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、７×１０^１４ｃｍ^−３〜７×１０^１６ｃｍ^−３の範囲内にあることが好ましい。

【0013】

［４］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングの周囲の領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことが好ましい。

【0014】

［５］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングが形成されている領域よりも外周側の領域における前記第２半導体層の不純物濃度が、前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことが好ましい。

【0015】

［６］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層においては、前記ガードリングの最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の全部で前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことが好ましい。

【0016】

［７］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記ガードリングが形成されている領域における前記第２半導体層においては、前記ガードリングの最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の一部のみで前記能動領域における前記第２半導体層の不純物濃度よりも高いことが好ましい。

【0017】

［８］本発明のショットキーバリアダイオードにおいては、前記第２半導体層上に前記能動領域を取り囲むように形成された絶縁層をさらに備え、平面的に見て前記絶縁層の内周端は前記ガードリングに包含されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明のショットキーバリアダイオードによれば、ガードリングが形成されている領域における第２半導体層の不純物濃度が能動領域における第２半導体層の不純物濃度よりも高いことから、逆サージが入った場合でも、ショットキー接触（バリアメタル層と第２半導体層との接触）及びｐｎ接合（ガードリングと第２半導体層との接合）から第１半導体層に向けて伸びる空乏層の伸びを抑制することができる。従って、当該空乏層が第１半導体層１１０に達する状態になり難くなり（図７（ａ）参照。）、その結果、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができる。

【0019】

また、本発明のショットキーバリアダイオードによれば、ガードリングが形成されている領域における第２半導体層の不純物濃度が能動領域における第２半導体層の不純物濃度よりも高いことから、逆サージ耐量を高くすることを目的として、第２半導体層自体の厚さを厚くする必要がないため、順方向電圧Ｖ_Ｆが従来よりも高くなることがない（後述する図８における試料３（実施例）参照。）。

【0020】

その結果、本発明のショットキーバリアダイオードは、順方向電圧Ｖ_Ｆを高くすることなく、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができるショットキーバリアダイオードとなる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００を説明するために示す図である。図１（ａ）はショットキーバリアダイオード１００の断面図であり、図１（ｂ）はショットキーバリアダイオード１００の平面図である。なお、図１（ｂ）においては、説明を簡単にするために絶縁層１５０の図示を省略している。

【図2】実施形態１に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を説明するために示す要部拡大断面図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）は各工程図である。

【図3】実施形態１に係るショットキーバリアダイオードの製造方法を説明するために示す要部拡大断面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は各工程図である。

【図4】実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２の断面図である。

【図5】実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４の断面図である。

【図6】実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６の断面図である。

【図7】試験例１の結果を説明するために示す図である。図７（ａ）は試料１（実施例）に係るショットキーバリアダイオードに逆サージが入ったときのシミュレーション結果を説明するために示す模式図であり、図７（ｂ）は試料２（比較例）に係るショットキーバリアダイオードに逆サージが入ったときのシミュレーション結果を説明するために示す模式図である。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）は同じ電圧を印加した状態を示しており、図７（ａ）の試料１（実施例）に係るショットキーバリアダイオードにおいては、リーチスルー状態となっていないが、図７（ｂ）の試料２（比較例）に係るショットキーバリアダイオードにおいてはリーチスルー状態となっている。また、図７においては、説明を簡単にするためにバリアメタル層及び裏面電極の図示を省略している。

【図8】試験例２の結果を説明するために示す図表である。

【図9】従来のショットキーバリアダイオード９００の断面図である。なお、図９中、符号９３２は表面電極を示し、符号９５０は絶縁層を示し、符号９６０は裏面電極を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、各図面は模式図であり、必ずしも実際の寸法を厳密に反映したものではない。

【0023】

［実施形態１］
１．実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の構成
実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００は、図１に示すように、ｎ^＋型の第１半導体層１１０と、第１半導体層１１０上に形成され、第１半導体層１１０よりも不純物濃度が低いｎ⁻型の第２半導体層１２０と、第２半導体層１２０上の表面所定領域に形成されたバリアメタル層１３０と、平面的に見てバリアメタル層１３０のうち第２半導体層１２０の表面と接する部分の端部を包含するように第２半導体層１２０の表面に形成されたｐ^＋型のガードリング１４０と、第２半導体層１２０上に能動領域を取り囲むように形成された絶縁層１５０と、第１半導体層１１０の裏面上に形成された裏面電極１６０とを備える。なお、実施形態１では、第１導電型の不純物がｎ型の不純物、第２導電型の不純物がｐ型の不純物である。

【0024】

ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高く、かつ、第１半導体層１１０の不純物濃度よりも低く、例えば、７×１０^１４ｃｍ^−３〜７×１０^１６ｃｍ^−３の範囲内にある。（以下、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０において、能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも不純物濃度が高い領域を「高濃度領域」という。）。

【0025】

ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０においては、ガードリング１４０の最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の全部で能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高い。

【0026】

第１半導体層１１０としては、ｎ型不純物濃度が例えば５×１０^１７ｃｍ^−３〜５×１０^１９ｃｍ^−３程度、能動領域における第１半導体層１１０の厚さが例えば３０μｍ〜７００μｍ程度のものを用いることができる。第１半導体層１１０の材料は、例えばシリコンである。

【0027】

第２半導体層１２０としては、ｎ型不純物濃度が例えば５×１０^１４ｃｍ^−３〜５×１０^１６ｃｍ^−３程度、能動領域における厚さが例えば２μｍ〜３０μｍ程度のものが好ましく、例えば４μｍのものを用いることができる。第２半導体層１２０は、エピタキシャル成長法によって形成されたものである。

【0028】

ガードリング１４０は、深さが例えば０．３μｍ〜１０μｍ程度が好ましく例えば１μｍであり、ｐ型不純物濃度が例えば１×１０^１６ｃｍ^−３〜１×１０^１８ｃｍ^−３程度である。ガードリング１４０は、第２半導体層１２０の表面において環状に形成されている（図１（ｂ）参照。）。

【0029】

バリアメタル層１３０としては、第２半導体層１２０との間でショットキー接触を形成する金属（例えばチタン）からなるバリアメタル層を用いることができる。バリアメタル層１３０の厚さは、例えば２０００ｎｍである。バリアメタル層１３０は、アノード電極を構成している。

【0030】

絶縁層１５０は、例えば熱酸化膜及びＰＳＧ膜で構成されている。平面的に見て絶縁層１５０の内周端はガードリング１４０に包含されている。

【0031】

裏面電極１６０としては、例えばチタン、ニッケル及び金が積層された積層膜からなるものを用いることができる。裏面電極１６０は、第１半導体層１１０の裏面上にそのまま形成しても良いし、第１半導体層１１０の裏面上にシリサイド層（たとえば、ニッケルシリサイド層）を介して形成してもよい。裏面電極１６０は、カソード電極を構成している。

【0032】

２．実施形態１に係るショットキーバリアダイオードの製造方法
実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００は、以下に示す製造工程を有する製造方法により製造することができる。

【0033】

（１）半導体基体準備工程
まず、ｎ^＋型の第１半導体層１１０（ｎ^＋型半導体基板）を準備する（図２（ａ）参照。）。

【0034】

（２）第２半導体層及びガードリング形成工程
次に、第１半導体層１１０上にエピタキシャル成長法により、第１半導体層１１０よりも不純物濃度が低いエピタキシャル層１２１を形成する（図２（ｂ）参照。）。次に、高濃度領域１２２（及びガードリング１４０）に対応する開口を有するマスクＭ１をエピタキシャル層１２１上に形成し、当該マスクを用いてｎ型不純物（例えば、リン）を第２半導体層１２０の比較的深い領域（例えば第２半導体層１２０の厚みの中間の部分）にイオン注入する（図２（ｃ）参照。）。次に、当該マスクを用いてｐ型不純物（例えば、ボロン）を第２半導体層１２０の比較的深い領域にイオン注入する（図２（ｄ）参照。）。次に、ｎ型不純物及びｐ型不純物を熱拡散させることにより、高濃度領域１２２を有する第２半導体層１２０及びガードリング１４０を形成する（図３（ａ）参照。）。

【0035】

（３）絶縁層形成工程
次に、マスクＭ１を除去した後、第２半導体層１２０上に熱酸化膜及びＰＳＧ膜の積層膜を形成する。次に、絶縁層１５０を形成する領域以外の領域に開口を有するマスク（図示せず。）を当該積層膜上に形成し、当該マスクを用いて当該積層膜をエッチングする。これにより、第２半導体層１２０の表面に能動領域を取り囲むように絶縁層１５０を形成する（図３（ｂ）参照。）。このとき、平面的に見て絶縁層１５０の内周端はガードリング１４０に包含されている。

【0036】

（４）バリアメタル層形成工程及びカソード電極形成工程
次に、第２半導体層１２０上の表面所定領域（絶縁層１５０で囲まれた領域）及び絶縁層１５０の内周側の一部の領域にバリアメタル層１３０を形成するとともに、第１半導体層１１０の裏面上に裏面電極１６０を形成する（図３（ｃ）参照。）。

【0037】

このようにして実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００を製造することができる。

【0038】

３．実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の効果
実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、逆サージが入った場合にショットキー接触（バリアメタル層１３０と第２半導体層１２０との接触）及びｐｎ接合（ガードリング１４０と第２半導体層１２０との接合）から第１半導体層１１０に向けて伸びる空乏層（以下、単に空乏層という。）の伸びを抑制することができる。従って、当該空乏層が第１半導体層１１０に達する状態になり難くなり（後述する図７（ａ）参照。）、その結果、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができる。

【0039】

また、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、逆サージ耐量を高くすることを目的として、第２半導体層１２０自体の厚さを厚くする必要がないため、順方向電圧Ｖ_Ｆが従来よりも高くなることがない（後述する図８における試料３（実施例）参照。）。

【0040】

その結果、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００は、順方向電圧Ｖ_Ｆを高くすることなく、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができるショットキーバリアダイオードとなる。

【0041】

また、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が第１半導体層１１０の不純物濃度よりも低い。このような構成としたのは、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が第１半導体層１１０の不純物濃度と同じ又は当該不純物濃度よりも高い場合には、空乏層が第１半導体層１１０に達しなくても、第２半導体層１２０の不純物濃度が高い領域（高濃度領域１２２）に空乏層が達しただけでリーチスルー状態と電気的に等価になってしまうため、逆サージ耐量を高くすることが難しいからである。

【0042】

また、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度（すなわち、高濃度領域１２２の不純物濃度）が７×１０^１４ｃｍ^−３〜７×１０^１６ｃｍ^−３の範囲内にあるため、空乏層が第１半導体層１１０に達する状態になり難く従来よりも逆サージ耐量を高くすることができ、かつ、第２半導体層１２０の不純物濃度が高い領域（高濃度領域１２２）に空乏層が達しただけでリーチスルー状態と電気的に等価になってしまうことを防ぐことができる。このような観点からすれば、高濃度領域１２２の不純物濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^１６ｃｍ^−３の範囲内にあることが好ましい。

【0043】

また、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０においては、ガードリング１４０の最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の全部で能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いため、逆サージが入った場合に空乏層がより一層伸び難くなり、当該空乏層が第１半導体層１１０により一層達し難くなる。その結果、従来よりも逆サージ耐量をより一層高くすることができる。

【0044】

［実施形態２］
実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２は、基本的には実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２においては、図４に示すように、ガードリング１４０の周囲の領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が、能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高い（すなわち、高濃度領域１２２ａが、ガードリング１４０の周囲にも形成されている。）。

【0045】

実施形態２において、高濃度領域１２２ａは、平面的にみてガードリング１４０の周囲の領域に形成されており、断面的に見て柱状形状（平面的に見て環状形状）をしている。

【0046】

このように、実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合と同様に、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、順方向電圧Ｖ_Ｆを高くすることなく、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができるショットキーバリアダイオードとなる。

【0047】

また、実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２によれば、ガードリング１４０の周囲における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いため、逆サージが入った場合にガードリング１４０の周囲においても空乏層が伸び難くなり、当該空乏層が第１半導体層１１０により一層達し難くなる。その結果、従来よりも逆サージ耐量をより一層高くすることができる。

【0048】

なお、実施形態２に係るショットキーバリアダイオード１０２は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域以外の点においては実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0049】

［実施形態３］
実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４は、基本的には実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４においては、図５に示すように、ガードリング１４０が形成されている領域よりも外周側の領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高い。

【0050】

このように、実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合と同様に、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、順方向電圧Ｖ_Ｆを高くすることなく、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができるショットキーバリアダイオードとなる。

【0051】

また、実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４によれば、ガードリング１４０が形成されている領域よりも外周側の領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いため、ガードリング１４０が形成されている領域よりも外周側の領域においても空乏層が伸び難くなり、当該空乏層が第１半導体層１１０により一層達し難くなる。その結果、従来よりも逆サージ耐量をより一層高くすることができる。

【0052】

なお、実施形態３に係るショットキーバリアダイオード１０４は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域以外の構成においては実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0053】

［実施形態４］
実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６は、基本的には実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するが、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６においては、図６に示すように、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０においては、ガードリング１４０の最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の一部のみで能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高い。

【0054】

実施形態４においては、ガードリング１４０の最深部と高濃度領域１２２ｃとは離間した状態となっている。

【0055】

このように、実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域が実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合とは異なるが、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００の場合と同様に、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０の不純物濃度が能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、逆サージが入った場合でも、ショットキー接触及びｐｎ接合から第１半導体層１１０に向けて伸びる空乏層の伸びを抑制することができる。従って、当該空乏層が第１半導体層１１０に達し難くなり、その結果、従来よりも逆サージ耐量を高くすることができる。

【0056】

また、実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６によれば、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０においては、ガードリング１４０の最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の一部のみで能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度よりも高いことから、ガードリング１４０の最深部の深さ位置よりも深い深さ領域の全部に高濃度領域を形成しなくても空乏層が伸び難く当該空乏層が第１半導体層１１０に達し難くなるため、この場合であっても従来よりも逆サージ耐量を高くすることができる。

【0057】

なお、実施形態４に係るショットキーバリアダイオード１０６は、第２半導体層における高濃度領域が形成されている領域以外の構成においては実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００が有する効果のうち該当する効果を有する。

【0058】

［試験例］
＜試験例１＞
試験例１は、本発明のショットキーバリアダイオードが、従来のショットキーバリアダイオードよりも逆サージ耐量が高いショットキーバリアダイオードであることを示すための試験例である。

【0059】

１．各試料の説明
（１）試料１（実施例）
基本的には実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同じ構成のショットキーバリアダイオードを試料１とした。ただし、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０（高濃度領域１２２）の不純物濃度を能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度の１．５倍の不純物濃度とし、ガードリング１４０の幅を２０μｍとし、ガードリング１４０の深さを１μｍとした。

【0060】

（２）試料２（比較例）
高濃度領域１２２が形成されていない点以外の構成は試料１に係るショットキーバリアダイオードと同様の構成のショットキーバリアダイオードを試料２とした。

【0061】

２．試験方法
各試料において、バリアメタル層１３０に負の電位（例えば、６０Ｖ）を印加したときにショットキー接触（バリアメタル層１３０と第２半導体層１２０との接触）及びｐｎ接合（ガードリング１４０と第２半導体層１２０との接合）から第１半導体層１１０に向けて伸びる空乏層の様子をシミュレーションし、図示することで空乏層が第１半導体層１１０に達する状態になったか否かを判断した。

【0062】

３．試験結果
図７からもわかるように、試料２（比較例）においては、逆サージが入ると、ショットキー接触及びｐｎ接合から第１半導体層１１０に向けて空乏層が伸びて第１半導体層１１０に達する状態、すなわち、リーチスルー状態となることがわかった（図７（ｂ）参照。）。これに対して、試料１（実施例）においては、逆サージが入った場合でも、ショットキー接触及びｐｎ接合から第１半導体層１１０に向けて空乏層が伸びても、当該空乏層が第１半導体層１１０に達する状態、すなわち、リーチスルー状態とならないことがわかった（図７（ａ）参照。）。このことから、本発明のショットキーバリアダイオードが、従来のショットキーバリアダイオードよりも逆サージ耐量が高いショットキーバリアダイオードであることがわかった。

【0063】

＜試験例２＞
試験例２は、本発明のショットキーバリアダイオードが、逆サージ耐量が高く、静電破壊耐量が高く、かつ、順方向電圧Ｖ_Ｆが低いショットキーバリアダイオードであることを示すための試験例である。

【0064】

１．各試料の説明
（１）試料３（実施例）
基本的には実施形態１に係るショットキーバリアダイオード１００と同じ構成のショットキーバリアダイオードを作製し、これを試料３とした。ただし、ガードリング１４０が形成されている領域における第２半導体層１２０（高濃度領域１２２）の不純物濃度を能動領域における第２半導体層１２０の不純物濃度の１．１５倍の不純物濃度とし、ガードリング１４０の幅を２０μｍとし、ガードリング１４０の深さを１μｍとした。

【0065】

（２）試料４（比較例１）
高濃度領域１２２が形成されていない点以外の構成は試料３に係るショットキーバリアダイオードと同様の構成のショットキーバリアダイオードを作製し、これを試料４とした。

【0066】

（３）試料５（比較例２）
高濃度領域１２２が形成されていない点及び第２半導体層の厚みを試料３の第２半導体層の厚みの１．１５倍の厚みとした点以外の構成は試料３に係るショットキーバリアダイオードと同様の構成のショットキーバリアダイオードを作製し、これを試料５とした。

【0067】

２．試験方法
各試料の、逆サージ耐量、静電破壊耐量及び順方向電圧Ｖ_Ｆを測定した。
（１）逆サージ耐量
各試料（試料３〜５）に対し、それぞれ電力を１００Ｗ刻みになるようにパルス幅１０μｓｅｃの電流を印加し、破壊する直前の印加電力を逆サージ耐量として評価した。逆サージ耐量が１０００Ｗ以上の場合に「○」の評価を与え、逆サージ耐量が１０００Ｗ未満の場合に「×」の評価を与えた。
（２）静電破壊耐量
５０Ｖから２００Ｖまで５０Ｖ刻みで印加可能な電源によって２００ｐＦのコンデンサを充電した後、当該コンデンサにより各試料（試料３〜５）に対し順方向および逆方向に各３回ずつ放電させ、試料が破壊したときの電源電圧を静電破壊耐量として評価した。静電破壊耐量が１５００Ｖ以上の場合に「○」の評価を与え、静電破壊耐量が１５００Ｖ未満の場合に「×」の評価を与えた。
（３）順方向電圧Ｖ_Ｆ
各試料（試料３〜５）に対し順方向電流を２Ａ印加したときの電圧を順方向電圧Ｖ_Ｆとして評価した。順方向電圧Ｖ_Ｆが７００ｍＶ以下の場合に「○」の評価を与え、順方向電圧Ｖ_Ｆが７００ｍＶを超える場合に「×」の評価を与えた。
（４）総合評価
上記した、逆サージ耐量、静電破壊耐量及び順方向電圧Ｖ_Ｆの全ての評価が「○」の場合に「○」の評価を与え、各評価のうち１つでも「×」がある場合に「×」の評価を与えた。

【0068】

３．試験結果
図８からもわかるように、試料４及び５（比較例）に係るショットキーバリアダイオードはいずれも、いずれかの評価項目で「×」の評価があり、「×」の総合評価が得られた。すなわち、試料４（比較例１）に係るショットキーバリアダイオードは逆サージ耐量及び静電破壊耐量の項目で「×」の評価があり、試料５（比較例２）に係るショットキーバリアダイオードは順方向電圧Ｖ_Ｆの項目で「×」の評価があるため、それぞれ「×」の総合評価が得られた。

【0069】

これに対して、試料３（実施例）に係るショットキーバリアダイオードは、全ての評価項目について「○」の評価が得られ、「○」の総合評価が得られた。その結果、本発明のショットキーバリアダイオードが、逆サージ耐量が高く、静電破壊耐量が高く、かつ、順方向電圧Ｖ_Ｆが低いショットキーバリアダイオードであることがわかった。

【0070】

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

【0071】

（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。

【0072】

（２）上記各実施形態においては、第１半導体層及び第２半導体層の材料をシリコンにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１半導体層及び第２半導体層の材料を炭化珪素、窒化ガリウムその他適宜の材料にしてもよい。

【0073】

（３）上記各実施形態においては、バリアメタル層の材料をチタンにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。バリアメタル層の材料を窒化チタン、モリブデン、パラジウム、白金、アルミニウム−シリコンその他適宜の材料にしてもよい。

【0074】

（４）上記各実施形態においては、バリアメタル層１３０をそのままアノード電極としたが、本発明はこれに限定されるものではない。バリアメタル層１３０上に外部と接続するための表面電極を形成し、バリアメタル層１３０及び表面電極をアノード電極としてもよい。この場合において、表面電極の材料としては、例えば、チタン及びアルミニウムの積層膜やニッケル膜などを用いることができる。

【0075】

（５）上記実施形態においては、イオン注入法により高濃度領域を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。エピタキシャル成長法により高濃度領域を形成してもよい。

【0076】

（６）上記実施形態においては、イオン注入法によりガードリング１４０を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。エピタキシャル成長法によりガードリング１４０を形成してもよい。

【符号の説明】

【0077】

１００，１０２，１０４，１０６，９００…ショットキーバリアダイオード、１１０，９１０…第１半導体層、１２０，９２０…第２半導体層、１２１…エピタキシャル層、１２２，１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ…高濃度領域、１３０，９３０…バリアメタル層、１４０，９４０…ガードリング、１５０，９５０…絶縁層、１６０，９６０…裏面電極（カソード電極）、Ｍ１…マスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】