ショットキー接合型半導体素子およびその製造方法
【課題】ｎ因子を増加させることなく、ショットキー障壁高さを電力損失が最小となる範囲内において所望の値に制御可能な、ショットキー電極としてＴａ電極を用いた炭化珪素ショットキー接合型半導体素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にＴａを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成する。
【解決手段】（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にＴａを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素エピタキシャル膜の表面にショットキー電極を有するショットキー接合型半導体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、Ｓｉと比べてバンドギャップが約３倍、飽和ドリフト速度が約２倍、絶縁破壊電界強度が約１０倍と優れた物性値を有する半導体であることから、電力用半導体素子の材料として開発が進み、現在ではＳｉＣを用いたショットキーバリヤダイオード（ＳＢＤ）が市販されるに至っている。
【０００３】
このＳＢＤは、昇華法などにより結晶成長させたＳｉＣのバルク単結晶をウエハ状にスライスして得られたＳｉＣ単結晶基板と、このＳｉＣ単結晶基板の表面から化学気相蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）で成長させたＳｉＣエピタキシャル膜と、この
ＳｉＣエピタキシャル膜の表面にスパッタ、真空蒸着などにより堆積したショットキー電極と、ＳｉＣ単結晶基板の裏面側に堆積したオーミック電極とから構成される。
【０００４】
ＳＢＤ等のショットキー接合型の電力用半導体素子では、運転時における電力損失の低減が課題の一つとされており、そのための技術開発が行われている。順方向への通電時における電力損失と、逆方向電圧の作用時におけるリーク電流などによる電力損失との総和に基づいたＳＢＤの電力損失は、ショットキー電極とＳｉＣエピタキシャル膜との接合界面におけるショットキー障壁の高さ（ＳＢＨ：Schottky Barrier Height）に依存する。
【０００５】
例えば、５０％デューティーサイクルにおけるＳＢＤの電力損失密度は１／２（ＶfＪf＋ＶrＪr）と記載できる（非特許文献１）。ここで、Ｖrは逆方向電圧、Ｊfは順方向電流、Ｖfは順方向電圧、Ｊrは逆方向電流である。ＳＢＤの評価はＶrとＪfで表現される。一方、ＶfとＪrはＳＢＨに依存する。一例として、Ｊfを１００Ａｃｍ-2、Ｖrを４ｋＶとして４Ｈ−ＳｉＣＳＢＤの電力損失を計算すると、２５℃〜２００℃の範囲内において、ＳＢＨが１．１８〜１．３ｅＶであるときに最小になる。
【０００６】
逆方向耐電圧が０．６〜５．０ｋＶ程度であるＳＢＤが使用されることが多いが、このような逆方向耐電圧では、ＳＢＨが０．９〜１．３ｅＶ程度である場合に電力損失が最小となる。しかし、従来ショットキー電極の材料として使用されているＮｉまたはＴｉでショットキー電極を形成した場合、そのＳＢＨは、Ｎｉで１．６ｅＶ、Ｔｉで０．８ｅＶ程度となり、ＳＢＤの電力損失を最小にすることはできない。
【０００７】
ＮｉまたはＴｉをショットキー電極としたＳＢＤにおけるＳＢＨを制御する技術として、これらの金属をＳｉＣエピタキシャル膜上に堆積した後、熱処理を行うことが知られている。ところが、熱処理を施すことによって、ＳＢＤの性能を表すパラメータである理想因子（ｎ因子）の値が増大し、理想的な値である１から大きく離れてしまう。
【０００８】
一般に、ショットキー障壁界面を通過する電流が障壁の山の上だけを通過する場合、すなわち熱拡散電流輸送のみであるとした場合では、電圧に対して電流が指数関数的に増大し、電流値はｅｘｐ（ｅＶ／ｋＴ）−１（ここで、ｅは素電荷、Ｖは電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度）と表される。しかし、障壁の山の上だけでなく、障壁の内部をトンネリングなどにより通過する場合では、電圧が低くても電流が流れてしまい、電流値は上式からずれるため、電圧Ｖを見かけ上、式に合うようにＶ／ｎで置き換えて、電流値はｅｘｐ（ｅＶ／ｎｋＴ）−１と表現される。このｎが理想因子であり、熱拡散輸送電流のみの
理想的な場合ではｎ＝１であるが、各種の要因によりこれ以外の電流が流れる実際の場合では、ｎ因子の値は１よりも大きくなる。
【０００９】
上記したように、ＮｉまたはＴｉを堆積した後、ＳＢＨを制御するために熱処理を行うと、ｎ因子の値は１よりも大幅に増加してＳＢＤの性能が劣化し、例えば逆方向電圧の作用時におけるリーク電流が増加してしまうなどの問題があった。
【００１０】
炭化珪素半導体素子において、ショットキー電極を形成する結晶面として最も代表的なものは、Ｃ軸から[１１−２０]方向あるいは[０１−１０]方向に数度傾けた（０００１）Ｓｉ面であり、ＮｉまたはＴｉを（０００１）Ｓｉ面に形成したものがＳＢＤの製作に用いられている。
【００１１】
Ｎｉ、Ｔｉをショットキー電極材料とした場合における上記の問題を解決する技術として、本出願人は、ショットキー電極材料としてＭｏ、Ｗを用いた技術を特許出願した（特許文献１）。特許文献１の図２および段落[００１５]〜[００３５]には、４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面にＭｏまたはＷを堆積した後、３００〜１２００℃で熱処理した場合におけるＳＢＤおよびｎ因子の熱処理温度依存性の試験結果が示されている。同図に示されるように、ショットキー電極材料としてＭｏ、Ｗを用いた場合には、ｎ因子を１．０５以下に保った状態で、ＳＢＤを１．０〜１．３ｅＶ（Ｍｏでは１．１〜１．３ｅＶ、Ｗでは１．０〜１．１ｅＶ）の範囲内で制御することができる。
【００１２】
ＳｉＣは、Ｓｉに比べて禁制帯幅が広く、熱伝導率が高いことから、炭化珪素半導体素子は、高温環境下で動作を行う必要がある用途にも期待されているが、素子の製造工程において上記のような温度で熱処理を行うと、得られる製品は高温下においても安定した動作が可能となり、リーク電流が低減するなど高温環境下の特性が向上し、さらにサージ耐性が向上する。
【００１３】
この他、（０００１）Ｓｉ面にショットキー電極材料の金属を堆積した後、熱処理した場合における熱処理温度依性を具体的な実施例に基づいて開示したものとしては、特許文献２，３がある。特許文献２の図２および段落[００２１]〜[００２４]に示される実施例には、６Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面に、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｄを堆積した後、熱処理することにより、これらの金属とＳｉＣとの界面に合金層が形成され、熱処理の結果ＳＢＨが下がって順方向特性が改善されたことが記載されている。
【００１４】
特許文献３の図１および段落[００２７]〜[００４１]に示される実施例には、キャリア濃度が相対的に低い４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面と、キャリア濃度が相対的に高い（０００−１）Ｃ面との両方にＭｏを堆積した後、熱処理することによって、（０００１）Ｓｉ面にショットキー電極を形成し、同時に（０００−１）Ｃ面にオーミック電極を形成したＳＢＤが記載されている。
【００１５】
本発明者らは、ショットキー電極材料としてＴａを用いることを検討した。しかし、実際に４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面にＴａを堆積し、３００℃〜７００℃の範囲内で熱処理を行ったものについて、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性を評価した結果、図４に示すようにｎ因子は１．０５以下の低い値に保たれるが、図３に示すように、熱処理温度の増加と共にＳＢＨは１．０ｅＶ未満に単調に減少してゆき、電力損失低減の点で望ましい範囲から外れてしまう。
【００１６】
このような背景にあって、Ｔａを堆積する結晶面の検討を行い、結晶面として（０００−１）Ｃ面を使用することを検討した。
なお、特許文献４，５には、（０００−１）Ｃ面にショットキー電極を形成する技術が
開示されているが、特許文献４では、図１および段落[００２２]〜[００３５]に記述された具体的な実施形態においてショットキー電極としてＡｌ電極を使用している。さらに、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性については何ら言及されていない。
【００１７】
特許文献５では、具体的な実施例（[実施例１]の欄）において、ショットキー電極としてＮｉ電極またはＴｉ電極を使用している。さらに、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性については何ら言及されていない。
【特許文献１】特開２００５−３１１３４７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４５２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１５１３号公報
【特許文献４】特開２００４−０２２７９６号公報
【特許文献５】特開２００５−０７９３３９号公報
【非特許文献１】「アイイーイーイー トランス エレクトロン デバイシス（IEEE Trans. Electron Devices）」１９９３年３月、第４０巻、第３号、ｐ．６４５−６５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、ｎ因子を増加させることなく、ショットキー障壁高さを電力損失が最小となる範囲内において所望の値に制御可能な、ショットキー電極としてＴａ電極を用いた炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
また本発明は、ｎ因子が小さく、ショットキー障壁高さが電力損失が最小となる範囲内にあり、さらに、高温環境下での使用に適している、ショットキー電極としてＴａ電極を用いた炭化珪素ショットキー接合型半導体素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法は、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にタンタルを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成することを特徴としている。
【００２１】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子は、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面に、タンタルからなるショットキー電極が形成され、
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが１．０ｅＶ〜１．３ｅＶの範囲にあり、ｎ因子が１．０５以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法によれば、ｎ因子を１．０５以下の低い値に保ちながら、ショットキー障壁高さを、電力損失が最小となる範囲にある１．０ｅＶ〜１．３ｅＶにおいて所望の値に制御することができる。
【００２３】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子は、ｎ因子が小さく、ショットキー障壁高さは電力損失が最小となる範囲内にある。また、製造工程において、ショットキー電極材料であるＴａを堆積後に予め高温の熱処理が加えられているので、高温環境下の特性が良好であり、さらにサージ電流等による発熱に対する耐性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるショットキーバリヤダイオードを示す断面図である。本実施形態のショットキーバリヤダイオード１は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板２の上に、４Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜３が形成された基板を備えている。
【００２５】
ＳｉＣエピタキシャル膜３の表面における結晶面は（０００−１）Ｃ面であり、その上には、Ｔａからなるショットキー電極９が形成されている。
一方、ＳｉＣ単結晶基板２のＳｉＣエピタキシャル膜３とは反対側の面（以下、「裏面」という。）における結晶面は（０００１）Ｓｉ面であり、その上には、Ｎｉからなるオーミック電極８が形成されている。
【００２６】
ショットキー電極９の周縁部には、イオン注入層４が形成されている。このイオン注入層４は、電界集中を緩和して耐電圧性を向上するためのものであり、アルミイオンをイオン注入した後、熱処理することにより形成される。
【００２７】
ＳｉＣエピタキシャル膜３の表面におけるショットキー電極９が形成された以外の部分は、熱酸化によって形成したパッシベーション用の酸化膜５によって覆われている。
図示はしないが、アノードであるショットキー電極９は、アルミニウム等のワイヤを接続するか、金属配線をスパッタ等によって形成するか、あるいはハンダを用いてリードフレームに素子を固定する等の方法により外部と電気的に接続される。ショットキー電極９の上には、金属同士の密着強度や抵抗値等を考慮して、複数種類の金属膜が積層されていてもよい。
【００２８】
本実施形態のショットキーバリヤダイオードの製造工程を、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら説明する。ＳｉＣ単結晶基板２は、高濃度（５×１０18ｃｍ-3）に不純物がドープされたｎ型の４Ｈ−ＳｉＣ基板であり、昇華法（改良レーリー法）により結晶成長させたＳｉＣのバルク結晶をスライスしたものを使用している。
【００２９】
改良レーリー法による場合、例えば、坩堝にＳｉＣ粉末を入れて２２００〜２４００℃で加熱して気化し、種結晶の表面に、典型的には０．８〜１ｍｍ／ｈの速度で堆積させてバルク成長させる。得られたインゴットを所定の厚さに、所望の結晶面が表出するようにスライスしてＳｉＣ単結晶基板２が得られる。
【００３０】
このＳｉＣ単結晶基板２の表面を研磨処理などで平滑化する。切り出したウエハの表面を、水素エッチング、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などにより処理して鏡面状に平滑化すると、エピタキシャル膜へのベーサルプレーン転位の伝播密度が低減する。
【００３１】
次に、ＳｉＣ単結晶基板２の平滑化した表面からＣＶＤによってＳｉＣ単結晶膜をエピタキシャル成長させる。Ｃの原料ガスとしはプロパン等が用いられ、Ｓｉの原料ガスとしてはシラン等が用いられる。これらの原料ガスと、水素等のキャリアガスと、ドーパントガスである窒素との混合ガスをＳｉＣ単結晶基板２の表面に供給する。
【００３２】
これらのガス雰囲気下、例えば１５００〜１６００℃、４０〜８０Ｔｏｒｒの条件で、２〜２０μｍ／ｈの成長速度でＳｉＣをエピタキシャル成長させる。
ＳｉＣ単結晶基板２の結晶面としては、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角（オフ角）が０°〜１０°の範囲にある面が使用される。具体的には、例えば、（０００−１）Ｃ面から[０１−１０]方向、[１１−２０]方向、あるいは[０１−１０]方向と[１１−２０]方向との中間方向のオフ方位に傾斜させて切り出した基板を使用し、この結晶面からステップフロー成長技術によりＳｉＣをエピタキシャル成長させる。
【００３３】
これにより、ＳｉＣ単結晶基板２と同一の結晶型である４Ｈ−ＳｉＣ単結晶がステップフロー成長し、不純物として窒素が２．２×１０15ｃｍ-3ドープされた膜厚３０μｍのＳｉＣエピタキシャル膜３が形成される。
【００３４】
エピタキシャル成長を行うための具体的な装置としては、縦型ホットウォール炉を用いることができる。縦型ホットウォール炉には、石英で形成された水冷２重円筒管が設置され、水冷２重円筒管の内部には、円筒状断熱材、グラファイトで形成されたホットウォール、およびＳｉＣ単結晶基板２を縦方向に保持するための楔形サセプタが設置されている。水冷２重円筒管の外側周囲には、高周波加熱コイルが設置され、高周波加熱コイルによりホットウォールを高周波誘導加熱し、ホットウォールからの輻射熱により、楔形サセプタに保持されたＳｉＣ単結晶基板２を加熱する。ＳｉＣ単結晶基板２を加熱しながら水冷２重円筒管の下方より反応ガスを供給することによって、ＳｉＣ単結晶基板２の表面にＳｉＣがエピタキシャル成長する。
【００３５】
ＳｉＣ単結晶基板２の表面にＳｉＣエピタキシャル膜３を成膜した後、この基板を洗浄し、次いで熱酸化炉に基板を導入して１１２５℃で１時間程度の酸化処理を施す。これによって、イオン注入時に汚染を防止するための保護膜として作用する酸化膜をＳｉＣエピタキシャル膜３の上に形成する。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィー技術によって酸化膜の一部を除去して開口を形成し、この開口からＳｉＣエピタキシャル膜３を露出させる。その後、この開口からｐ型不純物となるアルミニウムをイオン注入し、イオン注入層４（ＪＴＥ：Junction Termination Extension）を形成する（図２（ａ））。
【００３７】
このイオン注入層４は、ショットキー電極の周縁部となる位置に形成される。イオン注入層４中のアルミイオン濃度は、中心から外部に向かって濃度が低くなるように制御され、アルミイオン濃度は中心において２．２×１０18ｃｍ-3、外部において３×１０17ｃｍ-3となっている。アルミイオンを注入した後、アルミニウムを電気的に活性化するために１７００℃で３分間の熱処理を施す。
【００３８】
次に、得られた基板を洗浄した後、１２００℃で５時間の酸化処理を施し、図２（ｂ）に示すように、基板の両面にＳｉＯ2の酸化膜５，６を形成する。ＳｉＣ単結晶基板２の
裏面側の酸化膜６をバッファードフッ酸により除去した後、図２（ｃ）に示すように、この裏面に真空蒸着法により膜厚３５０ｎｍのニッケル膜７を堆積させ、次いで、１０５０℃で９０秒間の熱処理を施す。この熱処理によって、ニッケル膜７とＳｉＣ単結晶基板２は合金（ニッケルシリサイド）を形成し、図２（ｄ）のオーミック電極８として機能する。
【００３９】
オーミック電極８を形成した後、フォトリソグラフィー技術によって、ショットキー電極を形成すべき領域の酸化膜５を除去する。その後、スパッタ法により、室温〜５０℃程度で数分間、スパッタガスとしてＡｒを用いてＳｉＣエピタキシャル膜３の表面にタンタル膜（ショットキー電極）９を膜厚１００ｎｍで堆積する。
【００４０】
タンタル膜９を堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で、アルゴン、窒素などの不活性ガスの雰囲気下において熱処理を施す。
この熱処理によって、ＳｉＣエピタキシャル膜３とタンタル膜９との界面で合金化が進行し、界面に、例えば数ｎｍの合金層が形成される。この合金層の存在は、高分解能透過型電子顕微鏡によってコントラスト像として確認することができる。合金層の組成は、ＴａＣとＴａＳｉとからなるアロイであると考えられる。
【００４１】
熱処理によって合金層を形成することにより、ショットキーバリヤダイオードの使用時における温度条件などの変動に対して物性を安定化するとともに、電力損失が最小となる領域においてＳＢＨが所望の値となるようにＳＢＨを制御することができる。すなわち、３００〜１２００℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内で熱処理を施すことによって、ＳＢＨを１．０〜１．３ｅＶ（４００〜７００℃では１．０〜１．１ｅＶ）の間で任意に制御することができる。この際、ｎ因子はこの温度範囲における熱処理によってはほとんど変動せずに、１に近い低い値に保たれる。
【００４２】
４Ｈ−ＳｉＣの（０００−１）Ｃ面にＴａのショットキー電極を形成した以下のショットキーバリヤダイオードを実際に作製し、そのＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性を測定した。ＳｉＣ基板としては、市販のｎ型４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の上に、上述した縦型ホットウォール炉を用いて、不純物として窒素が５×１０15ｃｍ-3ドープされた膜厚２０μｍのＳｉＣエピタキシャル膜を成長させたものを用いた。ＳｉＣ基板の結晶面としては、（０００−１）Ｃ面より＜１１−２０＞方向に８度傾いたものを用いた。なお、成長に伴う面状、線状等の欠陥の発生を１ｃｍ-2未満に抑えるように成長条件を最適化すると共に、ＳｉＣ単結晶基板とエピタキシャル膜との間には、マイクロパイプの影響を低減するために、マイクロパイプを停止する層を、Jpn. J. Appl. Phys., 41, (2002), p. L1300に記載の方法に従って形成した。
【００４３】
イオン注入によってエッジターミネーションを形成した後、ＳｉＣエピタキシャル膜の上に犠牲酸化膜を形成し、その裏面側にＮｉ電極を形成した。その後、エピタキシャル膜上の犠牲酸化膜を除去し、露出した（０００−１）Ｃ面にＴａをスパッタ蒸着して、直径３００μｍ〜５００μｍのショットキー接合を形成した。その後、不活性ガスの雰囲気下、各種の温度で熱処理を行った。
【００４４】
このようにして得られたショットキーバリヤダイオードにおけるＳＢＨの熱処理温度依存性を図３に、ｎ因子の熱処理温度依存性を図４に示す。なお、Ｔａショットキー電極を（０００１）Ｓｉ面に形成した以外は上記と同様にして作製したショットキーバリヤダイオードについての結果も併せて示した。
【００４５】
図３に示すように、４００℃付近よりも低温での熱処理では、熱処理温度の増加と共に、ＳＢＨは熱処理前の約１．１ｅＶから約１．０ｅＶまで単調に減少するが、４００℃付近よりも高温での熱処理では、熱処理温度の増加と共に、ＳＢＨは単調に増加し、７００℃では約１．１ｅＶになる。図示しないが、１２００℃までの熱処理によって、ＳＢＨを１．３ｅＶまでの範囲で制御することができる。これらの熱処理温度範囲において、図４に示すようにｎ因子は１．０５以下に保たれる。
【００４６】
以上のように、（０００−１）Ｃ面にＴａ電極を堆積して熱処理することで、ｎ因子を低い値に保ちながら、電力損失が最小となる範囲においてＳＢＨを制御することができるので、順方向特性（オン抵抗：Ｒｏｎ）および耐電圧特性に優れ、電力損失の少ないショットキーバリヤダイオードが得られる。
【００４７】
さらに、製造工程において予めショットキー電極に高温の熱処理が加えられているので、本発明により得られるショットキーバリヤダイオードは高温下においても安定した動作が可能であり、高温環境下の特性が良い。すなわち、高温下においてもリーク電流が非常に少なく、また、ダイオードへ突発的に流れるサージ電流によって発熱しても、上記したように予めショットキー電極に高温の熱処理が加えられているので損傷しにくい。
【００４８】
以上、実施形態に基づき本発明について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限
定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。その一例を以下に示す。
【００４９】
タンタルをＳｉＣエピタキシャル膜３上に堆積する方法としては、スパッタ法の他、真空蒸着法、電子ビーム法などを用いてもよい。
オーミック電極の材料は特に限定されず、その具体例としては、チタン、タングステン、クロム、モリブデンなどが挙げられる。
【００５０】
ＳｉＣ単結晶基板２として、改良レーリー法によりバルク成長させたものの他、ＣＶＤ法によってバルク成長させたものを用いてもよい。
ショットキー電極の周縁部における電界集中を緩和する構造は、上記の実施形態におけるもの以外の構造であってもよい。
【００５１】
パッシベーション用の表面保護膜は、熱酸化膜の他、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）による堆積膜で形成されていてもよい。
上記の実施形態ではショットキーバリヤダイオードについて例示したが、この他、本発明は、例えばＭＥＳＦＥＴなど、ＳｉＣエピタキシャル膜とショットキー接合を形成する各種のショットキー接合型半導体素子にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるショットキーバリヤダイオードを示す断面図である。
【図２】図２は、図１のショットキーバリヤダイオードの製造方法を工程順に説明する断面図である。
【図３】図３は、（０００−１）Ｃ面または（０００１）Ｓｉ面にＴａショットキー電極を形成したショットキーバリヤダイオードにおけるＳＢＨの熱処理温度依存性を示す。
【図４】図４は、（０００−１）Ｃ面または（０００１）Ｓｉ面にＴａショットキー電極を形成したショットキーバリヤダイオードにおけるｎ因子の熱処理温度依存性を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１ ショットキーバリヤダイオード
２ ＳｉＣ単結晶基板
３ ＳｉＣエピタキシャル膜
４ イオン注入層
５ 酸化膜
６ 酸化膜
７ ニッケル膜
８ オーミック電極
９ ショットキー電極（タンタル膜）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素エピタキシャル膜の表面にショットキー電極を有するショットキー接合型半導体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、Ｓｉと比べてバンドギャップが約３倍、飽和ドリフト速度が約２倍、絶縁破壊電界強度が約１０倍と優れた物性値を有する半導体であることから、電力用半導体素子の材料として開発が進み、現在ではＳｉＣを用いたショットキーバリヤダイオード（ＳＢＤ）が市販されるに至っている。
【０００３】
このＳＢＤは、昇華法などにより結晶成長させたＳｉＣのバルク単結晶をウエハ状にスライスして得られたＳｉＣ単結晶基板と、このＳｉＣ単結晶基板の表面から化学気相蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）で成長させたＳｉＣエピタキシャル膜と、この
ＳｉＣエピタキシャル膜の表面にスパッタ、真空蒸着などにより堆積したショットキー電極と、ＳｉＣ単結晶基板の裏面側に堆積したオーミック電極とから構成される。
【０００４】
ＳＢＤ等のショットキー接合型の電力用半導体素子では、運転時における電力損失の低減が課題の一つとされており、そのための技術開発が行われている。順方向への通電時における電力損失と、逆方向電圧の作用時におけるリーク電流などによる電力損失との総和に基づいたＳＢＤの電力損失は、ショットキー電極とＳｉＣエピタキシャル膜との接合界面におけるショットキー障壁の高さ（ＳＢＨ：Schottky Barrier Height）に依存する。
【０００５】
例えば、５０％デューティーサイクルにおけるＳＢＤの電力損失密度は１／２（ＶfＪf＋ＶrＪr）と記載できる（非特許文献１）。ここで、Ｖrは逆方向電圧、Ｊfは順方向電流、Ｖfは順方向電圧、Ｊrは逆方向電流である。ＳＢＤの評価はＶrとＪfで表現される。一方、ＶfとＪrはＳＢＨに依存する。一例として、Ｊfを１００Ａｃｍ-2、Ｖrを４ｋＶとして４Ｈ−ＳｉＣＳＢＤの電力損失を計算すると、２５℃〜２００℃の範囲内において、ＳＢＨが１．１８〜１．３ｅＶであるときに最小になる。
【０００６】
逆方向耐電圧が０．６〜５．０ｋＶ程度であるＳＢＤが使用されることが多いが、このような逆方向耐電圧では、ＳＢＨが０．９〜１．３ｅＶ程度である場合に電力損失が最小となる。しかし、従来ショットキー電極の材料として使用されているＮｉまたはＴｉでショットキー電極を形成した場合、そのＳＢＨは、Ｎｉで１．６ｅＶ、Ｔｉで０．８ｅＶ程度となり、ＳＢＤの電力損失を最小にすることはできない。
【０００７】
ＮｉまたはＴｉをショットキー電極としたＳＢＤにおけるＳＢＨを制御する技術として、これらの金属をＳｉＣエピタキシャル膜上に堆積した後、熱処理を行うことが知られている。ところが、熱処理を施すことによって、ＳＢＤの性能を表すパラメータである理想因子（ｎ因子）の値が増大し、理想的な値である１から大きく離れてしまう。
【０００８】
一般に、ショットキー障壁界面を通過する電流が障壁の山の上だけを通過する場合、すなわち熱拡散電流輸送のみであるとした場合では、電圧に対して電流が指数関数的に増大し、電流値はｅｘｐ（ｅＶ／ｋＴ）−１（ここで、ｅは素電荷、Ｖは電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度）と表される。しかし、障壁の山の上だけでなく、障壁の内部をトンネリングなどにより通過する場合では、電圧が低くても電流が流れてしまい、電流値は上式からずれるため、電圧Ｖを見かけ上、式に合うようにＶ／ｎで置き換えて、電流値はｅｘｐ（ｅＶ／ｎｋＴ）−１と表現される。このｎが理想因子であり、熱拡散輸送電流のみの
理想的な場合ではｎ＝１であるが、各種の要因によりこれ以外の電流が流れる実際の場合では、ｎ因子の値は１よりも大きくなる。
【０００９】
上記したように、ＮｉまたはＴｉを堆積した後、ＳＢＨを制御するために熱処理を行うと、ｎ因子の値は１よりも大幅に増加してＳＢＤの性能が劣化し、例えば逆方向電圧の作用時におけるリーク電流が増加してしまうなどの問題があった。
【００１０】
炭化珪素半導体素子において、ショットキー電極を形成する結晶面として最も代表的なものは、Ｃ軸から[１１−２０]方向あるいは[０１−１０]方向に数度傾けた（０００１）Ｓｉ面であり、ＮｉまたはＴｉを（０００１）Ｓｉ面に形成したものがＳＢＤの製作に用いられている。
【００１１】
Ｎｉ、Ｔｉをショットキー電極材料とした場合における上記の問題を解決する技術として、本出願人は、ショットキー電極材料としてＭｏ、Ｗを用いた技術を特許出願した（特許文献１）。特許文献１の図２および段落[００１５]〜[００３５]には、４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面にＭｏまたはＷを堆積した後、３００〜１２００℃で熱処理した場合におけるＳＢＤおよびｎ因子の熱処理温度依存性の試験結果が示されている。同図に示されるように、ショットキー電極材料としてＭｏ、Ｗを用いた場合には、ｎ因子を１．０５以下に保った状態で、ＳＢＤを１．０〜１．３ｅＶ（Ｍｏでは１．１〜１．３ｅＶ、Ｗでは１．０〜１．１ｅＶ）の範囲内で制御することができる。
【００１２】
ＳｉＣは、Ｓｉに比べて禁制帯幅が広く、熱伝導率が高いことから、炭化珪素半導体素子は、高温環境下で動作を行う必要がある用途にも期待されているが、素子の製造工程において上記のような温度で熱処理を行うと、得られる製品は高温下においても安定した動作が可能となり、リーク電流が低減するなど高温環境下の特性が向上し、さらにサージ耐性が向上する。
【００１３】
この他、（０００１）Ｓｉ面にショットキー電極材料の金属を堆積した後、熱処理した場合における熱処理温度依性を具体的な実施例に基づいて開示したものとしては、特許文献２，３がある。特許文献２の図２および段落[００２１]〜[００２４]に示される実施例には、６Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面に、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｄを堆積した後、熱処理することにより、これらの金属とＳｉＣとの界面に合金層が形成され、熱処理の結果ＳＢＨが下がって順方向特性が改善されたことが記載されている。
【００１４】
特許文献３の図１および段落[００２７]〜[００４１]に示される実施例には、キャリア濃度が相対的に低い４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面と、キャリア濃度が相対的に高い（０００−１）Ｃ面との両方にＭｏを堆積した後、熱処理することによって、（０００１）Ｓｉ面にショットキー電極を形成し、同時に（０００−１）Ｃ面にオーミック電極を形成したＳＢＤが記載されている。
【００１５】
本発明者らは、ショットキー電極材料としてＴａを用いることを検討した。しかし、実際に４Ｈ−ＳｉＣの（０００１）Ｓｉ面にＴａを堆積し、３００℃〜７００℃の範囲内で熱処理を行ったものについて、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性を評価した結果、図４に示すようにｎ因子は１．０５以下の低い値に保たれるが、図３に示すように、熱処理温度の増加と共にＳＢＨは１．０ｅＶ未満に単調に減少してゆき、電力損失低減の点で望ましい範囲から外れてしまう。
【００１６】
このような背景にあって、Ｔａを堆積する結晶面の検討を行い、結晶面として（０００−１）Ｃ面を使用することを検討した。
なお、特許文献４，５には、（０００−１）Ｃ面にショットキー電極を形成する技術が
開示されているが、特許文献４では、図１および段落[００２２]〜[００３５]に記述された具体的な実施形態においてショットキー電極としてＡｌ電極を使用している。さらに、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性については何ら言及されていない。
【００１７】
特許文献５では、具体的な実施例（[実施例１]の欄）において、ショットキー電極としてＮｉ電極またはＴｉ電極を使用している。さらに、ＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性については何ら言及されていない。
【特許文献１】特開２００５−３１１３４７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４５２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１５１３号公報
【特許文献４】特開２００４−０２２７９６号公報
【特許文献５】特開２００５−０７９３３９号公報
【非特許文献１】「アイイーイーイー トランス エレクトロン デバイシス（IEEE Trans. Electron Devices）」１９９３年３月、第４０巻、第３号、ｐ．６４５−６５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、ｎ因子を増加させることなく、ショットキー障壁高さを電力損失が最小となる範囲内において所望の値に制御可能な、ショットキー電極としてＴａ電極を用いた炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
また本発明は、ｎ因子が小さく、ショットキー障壁高さが電力損失が最小となる範囲内にあり、さらに、高温環境下での使用に適している、ショットキー電極としてＴａ電極を用いた炭化珪素ショットキー接合型半導体素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法は、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にタンタルを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成することを特徴としている。
【００２１】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子は、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面に、タンタルからなるショットキー電極が形成され、
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが１．０ｅＶ〜１．３ｅＶの範囲にあり、ｎ因子が１．０５以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法によれば、ｎ因子を１．０５以下の低い値に保ちながら、ショットキー障壁高さを、電力損失が最小となる範囲にある１．０ｅＶ〜１．３ｅＶにおいて所望の値に制御することができる。
【００２３】
本発明の炭化珪素ショットキー接合型半導体素子は、ｎ因子が小さく、ショットキー障壁高さは電力損失が最小となる範囲内にある。また、製造工程において、ショットキー電極材料であるＴａを堆積後に予め高温の熱処理が加えられているので、高温環境下の特性が良好であり、さらにサージ電流等による発熱に対する耐性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるショットキーバリヤダイオードを示す断面図である。本実施形態のショットキーバリヤダイオード１は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板２の上に、４Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル膜３が形成された基板を備えている。
【００２５】
ＳｉＣエピタキシャル膜３の表面における結晶面は（０００−１）Ｃ面であり、その上には、Ｔａからなるショットキー電極９が形成されている。
一方、ＳｉＣ単結晶基板２のＳｉＣエピタキシャル膜３とは反対側の面（以下、「裏面」という。）における結晶面は（０００１）Ｓｉ面であり、その上には、Ｎｉからなるオーミック電極８が形成されている。
【００２６】
ショットキー電極９の周縁部には、イオン注入層４が形成されている。このイオン注入層４は、電界集中を緩和して耐電圧性を向上するためのものであり、アルミイオンをイオン注入した後、熱処理することにより形成される。
【００２７】
ＳｉＣエピタキシャル膜３の表面におけるショットキー電極９が形成された以外の部分は、熱酸化によって形成したパッシベーション用の酸化膜５によって覆われている。
図示はしないが、アノードであるショットキー電極９は、アルミニウム等のワイヤを接続するか、金属配線をスパッタ等によって形成するか、あるいはハンダを用いてリードフレームに素子を固定する等の方法により外部と電気的に接続される。ショットキー電極９の上には、金属同士の密着強度や抵抗値等を考慮して、複数種類の金属膜が積層されていてもよい。
【００２８】
本実施形態のショットキーバリヤダイオードの製造工程を、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら説明する。ＳｉＣ単結晶基板２は、高濃度（５×１０18ｃｍ-3）に不純物がドープされたｎ型の４Ｈ−ＳｉＣ基板であり、昇華法（改良レーリー法）により結晶成長させたＳｉＣのバルク結晶をスライスしたものを使用している。
【００２９】
改良レーリー法による場合、例えば、坩堝にＳｉＣ粉末を入れて２２００〜２４００℃で加熱して気化し、種結晶の表面に、典型的には０．８〜１ｍｍ／ｈの速度で堆積させてバルク成長させる。得られたインゴットを所定の厚さに、所望の結晶面が表出するようにスライスしてＳｉＣ単結晶基板２が得られる。
【００３０】
このＳｉＣ単結晶基板２の表面を研磨処理などで平滑化する。切り出したウエハの表面を、水素エッチング、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などにより処理して鏡面状に平滑化すると、エピタキシャル膜へのベーサルプレーン転位の伝播密度が低減する。
【００３１】
次に、ＳｉＣ単結晶基板２の平滑化した表面からＣＶＤによってＳｉＣ単結晶膜をエピタキシャル成長させる。Ｃの原料ガスとしはプロパン等が用いられ、Ｓｉの原料ガスとしてはシラン等が用いられる。これらの原料ガスと、水素等のキャリアガスと、ドーパントガスである窒素との混合ガスをＳｉＣ単結晶基板２の表面に供給する。
【００３２】
これらのガス雰囲気下、例えば１５００〜１６００℃、４０〜８０Ｔｏｒｒの条件で、２〜２０μｍ／ｈの成長速度でＳｉＣをエピタキシャル成長させる。
ＳｉＣ単結晶基板２の結晶面としては、（０００−１）Ｃ面からの傾斜角（オフ角）が０°〜１０°の範囲にある面が使用される。具体的には、例えば、（０００−１）Ｃ面から[０１−１０]方向、[１１−２０]方向、あるいは[０１−１０]方向と[１１−２０]方向との中間方向のオフ方位に傾斜させて切り出した基板を使用し、この結晶面からステップフロー成長技術によりＳｉＣをエピタキシャル成長させる。
【００３３】
これにより、ＳｉＣ単結晶基板２と同一の結晶型である４Ｈ−ＳｉＣ単結晶がステップフロー成長し、不純物として窒素が２．２×１０15ｃｍ-3ドープされた膜厚３０μｍのＳｉＣエピタキシャル膜３が形成される。
【００３４】
エピタキシャル成長を行うための具体的な装置としては、縦型ホットウォール炉を用いることができる。縦型ホットウォール炉には、石英で形成された水冷２重円筒管が設置され、水冷２重円筒管の内部には、円筒状断熱材、グラファイトで形成されたホットウォール、およびＳｉＣ単結晶基板２を縦方向に保持するための楔形サセプタが設置されている。水冷２重円筒管の外側周囲には、高周波加熱コイルが設置され、高周波加熱コイルによりホットウォールを高周波誘導加熱し、ホットウォールからの輻射熱により、楔形サセプタに保持されたＳｉＣ単結晶基板２を加熱する。ＳｉＣ単結晶基板２を加熱しながら水冷２重円筒管の下方より反応ガスを供給することによって、ＳｉＣ単結晶基板２の表面にＳｉＣがエピタキシャル成長する。
【００３５】
ＳｉＣ単結晶基板２の表面にＳｉＣエピタキシャル膜３を成膜した後、この基板を洗浄し、次いで熱酸化炉に基板を導入して１１２５℃で１時間程度の酸化処理を施す。これによって、イオン注入時に汚染を防止するための保護膜として作用する酸化膜をＳｉＣエピタキシャル膜３の上に形成する。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィー技術によって酸化膜の一部を除去して開口を形成し、この開口からＳｉＣエピタキシャル膜３を露出させる。その後、この開口からｐ型不純物となるアルミニウムをイオン注入し、イオン注入層４（ＪＴＥ：Junction Termination Extension）を形成する（図２（ａ））。
【００３７】
このイオン注入層４は、ショットキー電極の周縁部となる位置に形成される。イオン注入層４中のアルミイオン濃度は、中心から外部に向かって濃度が低くなるように制御され、アルミイオン濃度は中心において２．２×１０18ｃｍ-3、外部において３×１０17ｃｍ-3となっている。アルミイオンを注入した後、アルミニウムを電気的に活性化するために１７００℃で３分間の熱処理を施す。
【００３８】
次に、得られた基板を洗浄した後、１２００℃で５時間の酸化処理を施し、図２（ｂ）に示すように、基板の両面にＳｉＯ2の酸化膜５，６を形成する。ＳｉＣ単結晶基板２の
裏面側の酸化膜６をバッファードフッ酸により除去した後、図２（ｃ）に示すように、この裏面に真空蒸着法により膜厚３５０ｎｍのニッケル膜７を堆積させ、次いで、１０５０℃で９０秒間の熱処理を施す。この熱処理によって、ニッケル膜７とＳｉＣ単結晶基板２は合金（ニッケルシリサイド）を形成し、図２（ｄ）のオーミック電極８として機能する。
【００３９】
オーミック電極８を形成した後、フォトリソグラフィー技術によって、ショットキー電極を形成すべき領域の酸化膜５を除去する。その後、スパッタ法により、室温〜５０℃程度で数分間、スパッタガスとしてＡｒを用いてＳｉＣエピタキシャル膜３の表面にタンタル膜（ショットキー電極）９を膜厚１００ｎｍで堆積する。
【００４０】
タンタル膜９を堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で、アルゴン、窒素などの不活性ガスの雰囲気下において熱処理を施す。
この熱処理によって、ＳｉＣエピタキシャル膜３とタンタル膜９との界面で合金化が進行し、界面に、例えば数ｎｍの合金層が形成される。この合金層の存在は、高分解能透過型電子顕微鏡によってコントラスト像として確認することができる。合金層の組成は、ＴａＣとＴａＳｉとからなるアロイであると考えられる。
【００４１】
熱処理によって合金層を形成することにより、ショットキーバリヤダイオードの使用時における温度条件などの変動に対して物性を安定化するとともに、電力損失が最小となる領域においてＳＢＨが所望の値となるようにＳＢＨを制御することができる。すなわち、３００〜１２００℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内で熱処理を施すことによって、ＳＢＨを１．０〜１．３ｅＶ（４００〜７００℃では１．０〜１．１ｅＶ）の間で任意に制御することができる。この際、ｎ因子はこの温度範囲における熱処理によってはほとんど変動せずに、１に近い低い値に保たれる。
【００４２】
４Ｈ−ＳｉＣの（０００−１）Ｃ面にＴａのショットキー電極を形成した以下のショットキーバリヤダイオードを実際に作製し、そのＳＢＨおよびｎ因子の熱処理温度依存性を測定した。ＳｉＣ基板としては、市販のｎ型４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の上に、上述した縦型ホットウォール炉を用いて、不純物として窒素が５×１０15ｃｍ-3ドープされた膜厚２０μｍのＳｉＣエピタキシャル膜を成長させたものを用いた。ＳｉＣ基板の結晶面としては、（０００−１）Ｃ面より＜１１−２０＞方向に８度傾いたものを用いた。なお、成長に伴う面状、線状等の欠陥の発生を１ｃｍ-2未満に抑えるように成長条件を最適化すると共に、ＳｉＣ単結晶基板とエピタキシャル膜との間には、マイクロパイプの影響を低減するために、マイクロパイプを停止する層を、Jpn. J. Appl. Phys., 41, (2002), p. L1300に記載の方法に従って形成した。
【００４３】
イオン注入によってエッジターミネーションを形成した後、ＳｉＣエピタキシャル膜の上に犠牲酸化膜を形成し、その裏面側にＮｉ電極を形成した。その後、エピタキシャル膜上の犠牲酸化膜を除去し、露出した（０００−１）Ｃ面にＴａをスパッタ蒸着して、直径３００μｍ〜５００μｍのショットキー接合を形成した。その後、不活性ガスの雰囲気下、各種の温度で熱処理を行った。
【００４４】
このようにして得られたショットキーバリヤダイオードにおけるＳＢＨの熱処理温度依存性を図３に、ｎ因子の熱処理温度依存性を図４に示す。なお、Ｔａショットキー電極を（０００１）Ｓｉ面に形成した以外は上記と同様にして作製したショットキーバリヤダイオードについての結果も併せて示した。
【００４５】
図３に示すように、４００℃付近よりも低温での熱処理では、熱処理温度の増加と共に、ＳＢＨは熱処理前の約１．１ｅＶから約１．０ｅＶまで単調に減少するが、４００℃付近よりも高温での熱処理では、熱処理温度の増加と共に、ＳＢＨは単調に増加し、７００℃では約１．１ｅＶになる。図示しないが、１２００℃までの熱処理によって、ＳＢＨを１．３ｅＶまでの範囲で制御することができる。これらの熱処理温度範囲において、図４に示すようにｎ因子は１．０５以下に保たれる。
【００４６】
以上のように、（０００−１）Ｃ面にＴａ電極を堆積して熱処理することで、ｎ因子を低い値に保ちながら、電力損失が最小となる範囲においてＳＢＨを制御することができるので、順方向特性（オン抵抗：Ｒｏｎ）および耐電圧特性に優れ、電力損失の少ないショットキーバリヤダイオードが得られる。
【００４７】
さらに、製造工程において予めショットキー電極に高温の熱処理が加えられているので、本発明により得られるショットキーバリヤダイオードは高温下においても安定した動作が可能であり、高温環境下の特性が良い。すなわち、高温下においてもリーク電流が非常に少なく、また、ダイオードへ突発的に流れるサージ電流によって発熱しても、上記したように予めショットキー電極に高温の熱処理が加えられているので損傷しにくい。
【００４８】
以上、実施形態に基づき本発明について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限
定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。その一例を以下に示す。
【００４９】
タンタルをＳｉＣエピタキシャル膜３上に堆積する方法としては、スパッタ法の他、真空蒸着法、電子ビーム法などを用いてもよい。
オーミック電極の材料は特に限定されず、その具体例としては、チタン、タングステン、クロム、モリブデンなどが挙げられる。
【００５０】
ＳｉＣ単結晶基板２として、改良レーリー法によりバルク成長させたものの他、ＣＶＤ法によってバルク成長させたものを用いてもよい。
ショットキー電極の周縁部における電界集中を緩和する構造は、上記の実施形態におけるもの以外の構造であってもよい。
【００５１】
パッシベーション用の表面保護膜は、熱酸化膜の他、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）による堆積膜で形成されていてもよい。
上記の実施形態ではショットキーバリヤダイオードについて例示したが、この他、本発明は、例えばＭＥＳＦＥＴなど、ＳｉＣエピタキシャル膜とショットキー接合を形成する各種のショットキー接合型半導体素子にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるショットキーバリヤダイオードを示す断面図である。
【図２】図２は、図１のショットキーバリヤダイオードの製造方法を工程順に説明する断面図である。
【図３】図３は、（０００−１）Ｃ面または（０００１）Ｓｉ面にＴａショットキー電極を形成したショットキーバリヤダイオードにおけるＳＢＨの熱処理温度依存性を示す。
【図４】図４は、（０００−１）Ｃ面または（０００１）Ｓｉ面にＴａショットキー電極を形成したショットキーバリヤダイオードにおけるｎ因子の熱処理温度依存性を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１ ショットキーバリヤダイオード
２ ＳｉＣ単結晶基板
３ ＳｉＣエピタキシャル膜
４ イオン注入層
５ 酸化膜
６ 酸化膜
７ ニッケル膜
８ オーミック電極
９ ショットキー電極（タンタル膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にタンタルを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成することを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法。
【請求項２】
（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面に、タンタルからなるショットキー電極が形成され、
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが１．０ｅＶ〜１．３ｅＶの範囲にあり、ｎ因子が１．０５以下であることを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子。
【請求項１】
（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面にタンタルを堆積した後、３００℃〜１２００℃の温度範囲で熱処理することによりショットキー電極を形成することを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子の製造方法。
【請求項２】
（０００−１）Ｃ面からの傾斜角が０°〜１０°の範囲にあるｎ型の炭化珪素エピタキシャル膜の結晶面に、タンタルからなるショットキー電極が形成され、
ショットキー電極と炭化珪素エピタキシャル膜との界面には、タンタルと炭化珪素との反応による合金が形成され、
ショットキー電極のショットキー障壁高さが１．０ｅＶ〜１．３ｅＶの範囲にあり、ｎ因子が１．０５以下であることを特徴とする炭化珪素ショットキー接合型半導体素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２２０８８９（Ｐ２００７−２２０８８９Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３９３５８（Ｐ２００６−３９３５８）
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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