特開 2023-37565 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023037565

(43)【公開日】2023-03-15

(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 20060101AFI20230308BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20230308BHJP

   H01L 29/47 20060101ALI20230308BHJP

   H01L 29/24 20060101ALI20230308BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20230308BHJP

【ＦＩ】

H01L29/86 301E

H01L29/86 301D

H01L29/86 301F

H01L29/44 Y

H01L29/48 D

H01L29/48 E

H01L29/48 F

H01L29/24

H01L29/06 301F

H01L29/06 301G

H01L29/06 301V

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【公開請求】

(21)【出願番号】P 2022089752

(22)【出願日】2022-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(71)【出願人】

【識別番号】515277942

【氏名又は名称】株式会社ノベルクリスタルテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 慎也

(72)【発明者】

【氏名】内田 悠貴

(72)【発明者】

【氏名】脇本 大樹

(72)【発明者】

【氏名】高塚 章夫

【テーマコード（参考）】

4M104

【Ｆターム（参考）】

4M104AA10

4M104BB05

4M104BB06

4M104EE02

4M104EE15

4M104EE20

4M104FF10

4M104FF35

4M104GG03

4M104GG18

(57)【要約】

【課題】酸化ガリウム系半導体からなる半導体層を備えたショットキーバリアダイオードであって、ＳｉＯ_２からなるパッシベーション膜により、表面リークが効果的に抑制され、かつ絶縁耐圧が効果的に向上したショットキーバリアダイオードを提供する。
【解決手段】一実施の形態として、酸化ガリウム系半導体からなるｎ型半導体層１０と、ｎ型半導体層１０の上面１０１の一部を覆う、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１と、ｎ型半導体層１０の上面１０１に接続され、ｎ型半導体層１０とショットキー接合を形成し、少なくとも一部の縁が絶縁膜１１上にあるアノード電極１４と、を備え、絶縁膜１１が、ｎ型半導体層１０に接触する第１の層１２と、第１の層１２上の第２の層１３を含み、第１の層１２の屈折率が、第２の層１３の屈折率よりも低く、ｎ型半導体層１０が、アノード電極１４との接合部を囲むガードリング１６を含む、ショットキーバリアダイオード１を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸化ガリウム系半導体からなるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層の上面の一部を覆う、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜と、
前記ｎ型半導体層の前記上面に接続され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成し、少なくとも一部の縁が前記絶縁膜上にあるアノード電極と、
を備え、
前記絶縁膜が、前記ｎ型半導体層に接触する第１の層と、前記第１の層上の第２の層を含み、
前記第１の層の屈折率が、前記第２の層の屈折率よりも低く、
前記ｎ型半導体層が、前記アノード電極との接合部を囲むガードリングを含む、
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、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる半導体層を有するショットキーバリアダイオードであって、アノード電極の端部への電界集中を緩和するためのフィールドプレート構造を有するものが知られている（特許文献１を参照）。

【0003】

特許文献１に記載のショットキーバリアダイオードにおいては、半導体層上にＳｉＯ_２等の絶縁材料からなる絶縁層が設けられ、アノード電極が、絶縁層の開口部内で半導体層とショットキー接触し、かつ絶縁層の開口部周辺の領域に乗り上げたフィールドプレートを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－４５９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のショットキーバリアダイオードにおける絶縁層のような、半導体層上に設けられた絶縁膜は、半導体層の上面を流れる表面リーク電流を抑制するパッシベーション膜としても機能する。しかしながら、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、特に半導体層が酸化ガリウム系半導体からなる場合において、ＳｉＯ_２膜を半導体層上の絶縁膜として用いた場合、絶縁膜の密度を高くすると成膜時の半導体層へのダメージにより表面リークが多くなり、一方で、絶縁膜の密度を低くすると膜質が悪くなるため絶縁耐圧が低くなるという問題があることを見出した。

【0006】

本発明の目的は、酸化ガリウム系半導体からなる半導体層を備えたショットキーバリアダイオードであって、ＳｉＯ_２からなるパッシベーション膜により、表面リークが効果的に抑制され、かつ絶縁耐圧が効果的に向上したショットキーバリアダイオードを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］のショットキーバリアダイオードを提供する。

【0008】

［１］酸化ガリウム系半導体からなるｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層の上面の一部を覆う、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜と、前記ｎ型半導体層の前記上面に接続され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成し、少なくとも一部の縁が前記絶縁膜上にあるアノード電極と、を備え、前記絶縁膜が、前記ｎ型半導体層に接触する第１の層と、前記第１の層上の第２の層を含み、前記第１の層の屈折率が、前記第２の層の屈折率よりも低く、前記ｎ型半導体層が、前記アノード電極との接合部を囲むガードリングを含む、ショットキーバリアダイオード。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、酸化ガリウム系半導体からなる半導体層を備えたショットキーバリアダイオードであって、ＳｉＯ_２からなるパッシベーション膜により、表面リークが効果的に抑制され、かつ絶縁耐圧が効果的に向上したショットキーバリアダイオードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの垂直断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの垂直断面図である。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ガードリングの電気抵抗を調べるためのショットキーバリアダイオードの垂直断面図である。

【図4】図４は、ショットキーバリアダイオードに含まれるＮ注入領域のボックスプロファイルを示すグラフである。

【図5】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ショットキーバリアダイオードに順方向の電圧を印加したときの電流密度の変化を示すグラフである。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ショットキーバリアダイオードに順方向の電圧を印加したときの電流の変化を示すグラフである。

【図7】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、絶縁膜及びガードリングの効果を調べるためのショットキーバリアダイオードの垂直断面図である。

【図8】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ショットキーバリアダイオードに逆方向の電圧を印加したときの電流密度の変化を示すグラフである。

【図9】図９は、ショットキーバリアダイオードに逆方向の電圧を印加したときの電流の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（ショットキーバリアダイオードの構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るショットキーバリアダイオード１の垂直断面図である。ショットキーバリアダイオード１は、酸化ガリウム系半導体からなる半導体層を備えた縦型のショットキーバリアダイオードである。

【0012】

ショットキーバリアダイオード１は、酸化ガリウム系半導体からなるｎ型半導体層１０と、ｎ型半導体層１０の上面１０１の一部を覆う、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１と、ｎ型半導体層１０の上面１０１に接続され、ｎ型半導体層１０とショットキー接合を形成し、少なくとも一部の縁が絶縁膜１１上にあるアノード電極１４と、を備える。絶縁膜１１は、ｎ型半導体層１０に接触する第１の層１２と、第１の層１２上の第２の層１３を含み、第１の層１２の屈折率が、第２の層１３の屈折率よりも低く、ｎ型半導体層１０が、アノード電極１４との接合部を囲むガードリング１６を含む。また、ｎ型半導体層１０の上面１０１と反対側の面である下面１０２にはカソード電極１５が接続される。

【0013】

ショットキーバリアダイオード１においては、アノード電極１４とカソード電極１５との間に順方向電圧を印加することにより、ｎ型半導体層１０から見たアノード電極１４とｎ型半導体層１０との界面のエネルギー障壁が低下し、アノード電極１４からカソード電極１５へ電流が流れる。一方、アノード電極１４とカソード電極１５との間に逆方向電圧を印加したときは、ショットキー障壁により、電流は流れない。

【0014】

ｎ型半導体層１０は、β型の結晶構造を有する酸化ガリウム系半導体の単結晶からなる。ここで、酸化ガリウム系半導体とは、Ｇａ_２Ｏ_３、又は、Ａｌ、Ｉｎなどの元素が添加されたＧａ_２Ｏ_３をいう。例えば、酸化ガリウム系半導体は、（Ｇａ_ｘＡｌ_ｙＩｎ_{（１－ｘ－ｙ）}）_２Ｏ_３（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１）で表される組成を有する。Ｇａ_２Ｏ_３にＡｌを添加した場合にはバンドギャップが広がり、Ｉｎを添加した場合にはバンドギャップが狭くなる。

【0015】

ｎ型半導体層１０は、Ｓｉ、Ｓｎなどのドナー不純物を含む。ｎ型半導体層１０のドナー濃度は、例えば、１×１０^１５ｃｍ^－３以上、１×１０^１７ｃｍ^－３以下である。ｎ型半導体層１０の厚さは、例えば、２μｍ以上、１００μｍ以下である。ｎ型半導体層１０は、例えば、液相成長法により育成された単結晶から切り出された基板からなる。

【0016】

ｎ型半導体層１０は、複数の半導体層の積層体であってもよく、例えば、基板と、その上にエピタキシャル成長したエピタキシャル層から構成されてもよい。

【0017】

ショットキーバリアダイオード１においては、上述のように、アノード電極１４の少なくとも一部の縁が絶縁膜１１上に載っている。このアノード電極１４の縁の絶縁膜１１上に載っている部分１４１はフィールドプレートと呼ばれ、フィールドプレートを備えた構造はフィールドプレート構造と呼ばれる。このようなフィールドプレート構造を設けることにより、アノード電極１４の端部付近への電界集中を緩和し、ショットキーバリアダイオード１の絶縁耐圧を向上させることができる。

【0018】

フィールドプレート構造により効果的に絶縁耐圧を向上させるためには、アノード電極１４の縁が全周に渡って絶縁膜１１上に載っていることが好ましい。例えば、絶縁膜１１の平面形状がｎ型半導体層１０とアノード電極１４の接合部を囲む環状である場合は、絶縁膜１１上に載っている部分１４１の平面形状も環状になる。

【0019】

絶縁膜１１は、低温で比較的良好な成膜が可能なプラズマＣＶＤを用いて形成される。絶縁膜１１を構成する、屈折率の異なる第１の層１２と第２の層１３は、プラズマ出力を制御することにより作り分けることができる。絶縁膜１１は、ｎ型半導体層１０の上面１０１の全面に成膜された後、上面１０１のアノード電極１４が接続される領域を露出させるためにパターニング加工される。

【0020】

一般的に、フィールドプレートを載せる絶縁膜は、その密度が高いほど、ショットキーバリアダイオードの絶縁耐圧を大きく向上させることができる。プラズマＣＶＤのプラズマ出力を大きくすることにより、絶縁膜の密度を高めることができるが、成膜時の半導体層の上面へのダメージが大きくなる。ダメージが大きくなると、半導体層の上面の界面準位密度が高くなるため、半導体層と絶縁膜との界面を流れるリーク電流（以下、界面リーク電流と呼ぶ）が増加する。一方で、プラズマＣＶＤのプラズマ出力を小さくすることにより、半導体層の上面へのダメージを抑え、界面リーク電流の増加を抑えることができるが、絶縁膜の密度が低くなるため、ショットキーバリアダイオードの絶縁耐圧を効果的に向上させることができない。

【0021】

本発明の実施の形態に係るショットキーバリアダイオード１においては、上述のように、絶縁膜１１がｎ型半導体層１０に接触する第１の層１２と第１の層１２上の第２の層１３を含み、第１の層１２の屈折率が第２の層１３の屈折率よりも低い。ここで、絶縁膜１１の密度と屈折率には相関があり、密度が高いほど屈折率が高くなる。

【0022】

このため、第１の層１２は、第２の層１３よりもプラズマ出力が小さい条件で形成される。ｎ型半導体層１０と接触する第１の層１２をプラズマ出力が小さい条件で形成することにより、ｎ型半導体層１０へのダメージを抑え、界面リーク電流を抑えることができる。

【0023】

一方、第１の層１２よりも屈折率が高い第２の層１３は、第１の層１２よりも密度が高い。絶縁膜１１が密度の高い第２の層１３を含むことにより、ショットキーバリアダイオード１の絶縁耐圧を高めることができる。密度の高い第２の層１３は、プラズマＣＶＤのプラズマ出力の大きい条件で成膜されるが、第２の層１３の下には第１の層１２が存在するため、第２の層１３の成膜時のｎ型半導体層１０へのダメージを抑えることができる。

【0024】

すなわち、第１の層１２と第２の層１３を含む絶縁膜１１を用いることにより、ショットキーバリアダイオード１の絶縁耐圧の向上と界面リーク電流の抑制を両立させることができる。

【0025】

第１の層１２の成膜時のｎ型半導体層１０へのダメージを効果的に抑えるためには、第１の層１２の屈折率は１．４４以下であることが好ましい。また、第２の層１３の成膜時のｎ型半導体層１０へのダメージを効果的に抑えるためには、第１の層１２の厚さは４５０ｎｍ以上であることが好ましい。

【0026】

ショットキーバリアダイオード１の絶縁耐圧を効果的に向上させるためには、第２の層１３の屈折率は１．４６以上であることが好ましく、また、第２の層１３の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、応力の発生を抑えるためには、第２の層１３の厚さは２０００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、原因は明らかになっていないが、第２の層１３の厚さが１００ｎｍを超えると界面リーク電流が大きくなる傾向があることが確認されている。このため、第２の層１３の厚さは１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。

【0027】

ガードリング１６は、アノード電極１４とｎ型半導体層１０の接合部を囲むように設けられたアクセプター不純物を含む領域である。ガードリング１６を用いることにより、アノード電極１４の端部における電界の集中を緩和し、ショットキーバリアダイオード１の絶縁耐圧を向上させることができる。

【0028】

ガードリング１６は、例えば、ｎ型半導体層１０の上面１０１にＮ（窒素）などのアクセプター不純物をイオン注入し、その後、ダメージ回復のための窒素雰囲気下での９００℃程度でのアニール処理を施すことにより形成される。

【0029】

ガードリング１６により電界集中を効果的に緩和するためには、アクセプター不純物の濃度が１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である領域をガードリング１６と定義したとき、ガードリング１６のアノード電極１４と接触している部分の横方向の距離Ｄが１０μｍ以上であることが好ましく、また、ガードリング１６の厚さＴが１０ｎｍ以上であることが好ましい。

【0030】

図１（ｂ）は、アノード電極１４がカバー１７に覆われている場合のショットキーバリアダイオード１の垂直断面図である。カバー１７は、アノード電極１４を覆い、かつ、アノード電極１４の周囲で絶縁膜１１の上面と接している。カバー１７は導電性を有し、例えば、Ｔｉ膜の上にＡｌ膜が積層されたＴｉ／Ａｌ積層構造を有する。

【0031】

アノード電極１４がＮｉやＰｔからなる場合、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１との密着性が低いため、アノード電極１４のフィールドプレートである部分１４１が絶縁膜１１から剥がれるおそれがある。このような場合、カバー１７を用いることにより、アノード電極１４の部分１４１の絶縁膜１１からの剥がれを抑えることができる。

【0032】

図２は、絶縁膜１１の内側の側面が傾斜している場合のショットキーバリアダイオード１の垂直断面図である。図２に示されるショットキーバリアダイオード１においては、絶縁膜１１の第１の層１２及び第２の層１３の内側、すなわちアノード電極１４側の側面１２１及び側面１３１が、斜め上方を向くように傾斜している。

【0033】

側面１２１及び側面１３１が斜め上方を向いている場合、側面１２１及び側面１３１が垂直である場合や斜め下方を向いている場合と比較して、より効果的に電界の集中を緩和することができる。

【0034】

第１の層１２及び第２の層１３をパターニング加工する際のウェットエッチングのエッチングレートを制御することにより、斜め上方を向くように側面１２１及び側面１３１を傾斜させることができる。ここで、密度の異なる第１の層１２及び第２の層１３を同一の条件でエッチングすると、エッチングレートが異なるため、側面１２１と側面１３１の両方を、斜め上方を向くように傾斜させることが困難である。このため、第１の層１２のエッチングと第２の層１３のエッチングを異なる条件で分けて行うことが求められる。

【0035】

また、第２の層１３をエッチングした後、第２の層１３よりも大きいマスクを用いて第１の層１２をエッチングすることにより、図２に示されるように、側面１２１の位置を側面１３１の位置よりも内側にずらし、段差を設けることができる。これにより、さらに効果的に電界の集中を緩和することができる。

【0036】

なお、第１の層１２及び第２の層１３をパターニング加工する際のウェットエッチングのエッチングレートなどを制御することにより、側面１２１及び側面１３１の傾斜角度を制御することもできる。電界集中の緩和効果を高めるためには、側面１２１及び側面１３１の傾斜角度は、ｎ型半導体層１０の上面１０１に垂直な方向から１０°以上であることが好ましい。

【0037】

ショットキーバリアダイオード１は、図２に示されるように、絶縁膜１１の内側の側面が傾斜し、ｎ型半導体層１０がガードリング１６を含み、かつアノード電極１４がカバー１７に覆われていることが好ましい。

【0038】

（ショットキーバリアダイオードの評価）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ショットキーバリアダイオード１のガードリング１６の電気抵抗を調べるためのショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂ、３ｃの垂直断面図である。

【0039】

図３（ａ）に示されるショットキーバリアダイオード３ａは、β－Ｇａ_２Ｏ_３からなるｎ型半導体層３０と、ｎ型半導体層３０の上面３０１上に形成されたアノード電極３１と、ｎ型半導体層３０の下面３０２上に形成されたカソード電極３２とを備える。図３（ｂ）に示されるショットキーバリアダイオード３ｂは、Ｎがイオン注入されたＮ注入領域３３がｎ型半導体層３０に環状に設けられている点において、ショットキーバリアダイオード３ａと異なる。図３（ｃ）に示されるショットキーバリアダイオード３ｃは、Ｎ注入領域３３がアノード電極３１の下方全体を覆うように設けられている点において、ショットキーバリアダイオード３ｂと異なる。

【0040】

図４は、ショットキーバリアダイオード３ｂ、３ｃに含まれるＮ注入領域３３のボックスプロファイルを示すグラフである。Ｎ注入領域３３は、Ｎイオンを次の表１に示される条件で多段注入することにより形成した。

【0041】

【表1】

【0042】

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂ、３ｃに順方向の電圧を印加したときの電流密度の変化を示すグラフである。また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂ、３ｃに順方向の電圧を印加したときの電流の変化を示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、それぞれ同じ条件で複数回実施された測定の結果が示されている。

【0043】

これらの測定結果から、ショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂ、３ｃのオン抵抗は、それぞれ８．１５ｍΩｃｍ^２、７．７７ｍΩｃｍ^２、２．５６ＭΩｃｍ^２であることがわかる。また、ショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂ、３ｃの体積抵抗率は、それぞれ１３５Ωｃｍ、１３０Ωｃｍ、４２．７ＧΩｃｍと換算される。これらの結果によれば、ショットキーバリアダイオード３ｃの電気抵抗はショットキーバリアダイオード３ａ、３ｂの１億倍以上である。このことから、Ｎ注入領域３３及びそれに対応するショットキーバリアダイオード１のガードリング１６は、その周囲のアクセプター不純物が注入されていない領域の１億倍以上の電気抵抗を有する領域であると定義することができる。

【0044】

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ショットキーバリアダイオード１の絶縁膜１１及びガードリング１６の効果を調べるためのショットキーバリアダイオード４ａ、４ｂ、４ｃの垂直断面図である。

【0045】

図７（ａ）に示されるショットキーバリアダイオード４ａは、β－Ｇａ_２Ｏ_３からなるｎ型半導体層４０と、ｎ型半導体層４０の上面４０１上に形成されたアノード電極４４と、ｎ型半導体層４０の下面４０２上に形成されたカソード電極４５と、ｎ型半導体層４０中のＮがイオン注入された領域であるガードリング４６と、アニール変質層４８とを備える。また、ショットキーバリアダイオード４ａにおいては、アノード電極４４の周囲を保護するためのポリイミドからなる保護材が設けられている。

【0046】

図７（ｂ）に示されるショットキーバリアダイオード４ｂは、β－Ｇａ_２Ｏ_３からなるｎ型半導体層４０と、ｎ型半導体層４０の上面４０１の一部を覆う、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜４１と、ｎ型半導体層４０の上面４０１に接続され、ｎ型半導体層４０とショットキー接合を形成し、縁が絶縁膜４１上にあるアノード電極４４と、ｎ型半導体層４０の下面４０２上に形成されたカソード電極４５と、アニール変質層４８とを備える。絶縁膜４１は、ｎ型半導体層４０に接触する第１の層４２と、第１の層４２上の第２の層４３を含み、第１の層４２の屈折率が、第２の層４３の屈折率よりも低い。また、絶縁膜４１の平面形状は、ｎ型半導体層４０とアノード電極４４の接合部を囲む環状である。

【0047】

図７（ｃ）に示されるショットキーバリアダイオード４ｃは、図１（ａ）に示される絶縁膜１１及びガードリング１６を備えたショットキーバリアダイオード１に対応し、ガードリング４６と絶縁膜４１の両方を備える点において、ショットキーバリアダイオード４ａ、４ｂと異なる。なお、ショットキーバリアダイオード４ａ～４ｃに含まれるアニール変質層４８は、アニール処理の際にｎ型半導体層４０の表面に意図せずに形成されてしまう変質層である。このアニール変質層４８は、ドライエッチングやウェットエッチングなどにより除去することができる。

【0048】

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれショットキーバリアダイオード４ａ、４ｂ、４ｃに逆方向の電圧を印加したときの電流密度の変化を示すグラフである。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、それぞれ同じ条件で複数回実施された測定の結果が示されている。

【0049】

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ガードリング４６と絶縁膜４１の両方を用いる場合、ガードリング４６と絶縁膜４１のいずれか一方を用いる場合と比較して、逆方向の電圧を印加したときに流れる電流が小さくなることを示している。

【0050】

図９は、ガードリング４６を備えるショットキーバリアダイオード４ａとガードリング４６と絶縁膜４１の両方を備えるショットキーバリアダイオード４ｃに逆方向の電圧を印加したときの電流の変化を示すグラフである。図９のＡがショットキーバリアダイオード４ａの特性であり、Ｂがショットキーバリアダイオード４ｃの特性である。

【0051】

図９は、ガードリング４６と絶縁膜４１の両方を用いる場合、ガードリング４６のみを用いる場合と比較して、絶縁破壊電圧が大きくなることを示している。

【0052】

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図９に示される測定結果によれば、本発明の実施の形態に係るショットキーバリアダイオード１において、絶縁膜１１とガードリング１６を併用することにより、特に効果的に絶縁耐圧が向上することがわかる。

【0053】

（ショットキーバリアダイオードの製造方法）
以下に、ショットキーバリアダイオード１が図２に示される構成を有する場合の製造方法の例を示す。

【0054】

まず、酸化ガリウム系半導体基板をｎ型半導体層１０として用意し、プロセス開始前洗浄として、有機溶剤を用いた超音波洗浄、フッ酸洗浄、及びＳＰＭ酸洗浄などを実施する。

【0055】

次に、ｎ型半導体層１０の上面１０１をフォトレジストで覆い、ドライエッチングによりアライメントパターンを形成する。そして、パターンを形成されたフォトレジストの上からＮイオン注入を上記の表１に示される条件などで実施する。その後、ランプ炉内のＮ_２雰囲気中で９００℃、３０分の条件で熱処理を実施し、ｎ型半導体層１０の表面近傍にガードリング１６を形成する。

【0056】

次に、上面１０１の上に、絶縁膜１１の第１の層１２及び第２の層１３となるＳｉＯ_２膜をＣＶＤ法で成膜する。そして、まず、第２の層１３となる上層のＳｉＯ_２膜上に、フォトリソグラフィによりレジストをパターニングした後、そのレジストをマスクとして用いてＢＨＦをエッチャントとするウェットエッチングを施し、側面１３１が傾斜した第２の層１３を形成する。その後、第１の層１２となる下層のＳｉＯ_２膜上に、フォトリソグラフィによりレジストをパターニングした後、そのレジストをマスクとして用いてＢＨＦをエッチャントとするウェットエッチングを施し、側面１２１が傾斜した第１の層１２を形成する。

【0057】

次に、前処理としてＳＰＭ洗浄と超純水洗浄を実施した後、アノード電極１４となるＮｉやＰｔからなる金属膜をｎ型半導体層１０の上面１０１に蒸着させる。そして、金属膜をパターニングしてアノード電極１４を形成する。

【0058】

次に、カバー１７となるＴｉ／Ａｌ積層構造などを有する金属膜をアノード電極１４の上に堆積させる。そして、その金属膜をアノード電極１４よりも大きいパターンでパターニングし、カバー１７を形成する。その後、ｎ型半導体層１０の下面１０２をＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ積層構造などを有する金属膜で覆い、カソード電極１５を形成する。

【0059】

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、酸化ガリウム系半導体からなる半導体層を備えたショットキーバリアダイオードであって、ＳｉＯ_２からなるパッシベーション膜により、表面リークが効果的に抑制され、かつ絶縁耐圧が効果的に向上したショットキーバリアダイオードを提供することができる。

【0060】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0061】

１…ショットキーダイオード、 １０…ｎ型半導体層、 １０１…上面、 １１…絶縁膜、 １２…第１の層、 １２１…側面、 １３…第２の層、 １３１…側面、 １４…アノード電極、 １４１…部分、 １５…カソード電極、 １６…ガードリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】