炭化ケイ素上に耐久性接触を有するデバイスおよびその製造方法
ショットキーバリア炭化ケイ素デバイスは、レニウムショットキー金属接触を有している。レニウム接触（２７）は２５０Åよりも厚く、２０００Åから４０００Åまでの間であり得る。ターミネーション構造は、ショットキー接触の周囲の環状領域をイオンミリングすることによって与えられる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの作製方法に関し、特には半導体デバイスにおいて利用される化合物半導体層に対するショットキー接触を与える方法に関する。
【０００２】
ダイオード（接合およびショットキー）および基本的なトランジスタデバイスの製造および動作が周知である。新技術は、例えば高温，高電流および高放射のような極端な動作条件に耐えることができるパワートランジスタおよび高速に対する必要性を生み出している。炭化ケイ素のデバイスは、これらの必要性を満たすための可能性を有するが、商業的成功にはまだ至っていない。電子デバイスにおいて炭化ケイ素を使用するための１つの障害は、当該デバイスに対して信頼性があり且つ耐久性のある電気接点を与えることの困難さである。
【０００３】
金属および半導体が密接に接触している場合にはいつでも、両者の間にはポテンシャル障壁が存在し、当該ポテンシャル障壁は、ほとんどの電荷キャリア（電子または正孔）が金属および半導体の間を通過することを妨げる。少量のキャリアのみが障壁を乗り越えて他方の材料へと横断するのに十分なエネルギーを有する。バイアスが接合に印加されると、障壁を半導体側から低く現させるかまたはより高く現させるかの２つの効果のうちの１つを有し得る。バイアスは、金属側からの障壁高さを変えない。この結果はショットキーバリア（整流接触）であり、ここで接合は１つのバイアス極性に対して伝導するが、他の極性に対しては伝導しない。ほとんど全ての金属−半導体接合は、この整流作用の幾つかを示す。
【０００４】
シリコンにおけるショットキーバリアダイオード（SBD)は、約７０V〜１００V（逆バイアス下における過剰なリークによって制限される）に対してのみ実用的である。炭化ケイ素を使用することによって、１２００Vまでのかなり高い電圧でのSBDの使用が可能になる。ダイオードは、多くのパワースイッチングアプリケーションにおいて高電圧整流器として使用される。電流が電気モーターのような誘導負荷に切り替えられるときにはいつでも、高電圧過渡電流が配線に生じる。これらの過渡電流を抑えるために、ダイオードが各スイッチングトランジスタにわたって配置され、電圧偏位をクランプすることとなる。PN接合ダイオードはこのアプリケーションに対して使用され得るが、順バイアスがかけられたときに、当該PN接合ダイオードは少数キャリアを蓄積し、これらのキャリアの抽出は、スイッチングの間に過渡的な大きな逆電流を与える。ショットキーバリアダイオードは、金属−半導体接合を整流しており、それらの順電流は、半導体から金属中に注入される多数キャリアからなる。従って、順バイアスがかけられたときにSBDは少数キャリアを蓄積せず、逆電流の過渡電流はごく僅かである。このことは、SBDはPNダイオードよりも速くオフにされることができ、スイッチングの間にごく僅かな電力を分散する、ということを意味している。ＳｉＣショットキーバリアダイオードは、特に魅力的である。その理由は、ＳｉＣの破壊電界はシリコンの破壊電界よりも約８倍高く、Ｓｉと比較してかなり高い電圧動作が可能になるからである。ＳｉＣショットキーバリアダイオードは、シリコンＰＮダイオードの代わりに使用されることができ、より速いスイッチング速度およびより大きな効率を可能にする。さらに、ワイドバンドギャップのために、ＳｉＣのＳＢＤは、シリコンデバイスよりもかなり高温での動作ができるはずである。
【０００５】
しかし、従来のＳｉＣショットキーバリアダイオードは問題を有している。従来の多くのＳｉＣショットキーダイオードは、ショットキー接触に対する金属としてニッケル（Ｎｉ）を使用している。ニッケルは、通常、裏面においてアニールされてオーミック接触を与え、表面においてアニールされずに残ってショットキー接触を与えることとなる。ニッケルはＳｉＣと反応性があり、低温でさえも当該反応は、ニッケルショットキー接触がオーミックになるまで進行する。高電流密度で、Ｎｉ−ＳｉＣダイオードは熱くなり、時間とともにショットキー接触をアニールするようになる。温度変動，時間およびＮｉ−ＳｉＣダイオードによって運ばれる電流を考えると、それらは劣化して抵抗器になるということが実質的に避けられない。このことは、電流を伝導するかまたは阻止するためにＮｉ−ＳｉＣショットキーダイオードに依存している電子デバイスまたは系に対して壊滅的な結果を有し得る。
【０００６】
三元状態図が、レニウム，シリコンおよび炭素からなる系に対して計算された。この三元状態図は、温度および圧力が一定であると仮定して計算され、レニウム，シリコンおよび炭素の三元化合物は無視している。この三元状態図を計算するためにギブスの相律（Ｇｉｂｂｓ Ｐｈａｓｅ ｒｕｌｅ）が使用される。ギブスの相律は、一定の温度および圧力で３つの相のみが同時に許容されるということを必要とする。このことは、引例１（William F. SengおよびPeter A. Barnes, Mater. Sci. Eng. B, ７６巻（２０００）、２２６−２３１)および引例２（William F. SengおよびPeter A. Barnes, Mater. Sci. Eng. B, ７２巻（２０００）、１３−１８）において論議されている。実際には、このことは、お互いに熱力学的に安定であり且つ反応しない化合物および成分を結合する連系線（tie lines）は、状態図において交差することは許されないということを意味している。その理由は、そのポイントで４つの相が存在することが許容されるからである（このことは、ギブスの相律によって禁じられている）。これらの連系線は、系の構成化合物および構成要素（この場合には、レニウム，シリコン，炭素およびレニウムケイ化物）についての全ての可能な反応のギブス自由エネルギーを考慮することによって計算される。ギブス自由エネルギーに基づくと、いかなる任意の反応物のペアに対して何の反応も進行しない場合には、当該ペアは連系線によって接続される。この手順は、反応物の全ての可能なペアが考慮されるまで繰り返される。結果として得られる３元状態図が図６に示されている。計算のための熱力学データは引例３（Ｉｒｓａｎ Ｂａｒｉｎ，純物質の熱力学データ パートＩおよびパートＩＩ，ＶＣＨ（１９８９））からとられている。
【０００７】
図６における３元状態図は、レニウム（Ｒｅ）は、３００Ｋから１１００Ｋの温度範囲にわたってＳｉＣに対して熱力学的に安定であるということは明確である。このことは、レニウム膜はこの温度範囲にわたってＳｉＣと反応しないのでレニウムケイ化物を形成しないということを意味している。３００Ｋから１１００Ｋの温度範囲において安定であるレニウムカーバイドはない。炭化ケイ素におけるレニウムの安定性の例は、引例４（J. S. Chen, E. Kolawa, M. -A. Nicolet, L. Baud, C. Jaussaud, R. Madar and C. Bernard, J. Appl. Phys. ,７５巻 (1994) ｐ８９７〜９０１）において論じられている。引例４は、１１００℃でβ−ＳｉＣにおいて安定したレニウムを示している。
【０００８】
１次に関しては、系の電気特性は物理特性によって決定されるので、レニウムが炭化ケイ素と反応しないという事実は、レニウム接触はショットキーバリアであるので引き続きショットキーバリアであり続けるということを意味している。レニウム−炭化ケイ素の系温度が１１００Ｋを超えるまで増加するとき、レニウムは反応してレニウム−ケイ化物を形成し、電気特性が変化し得る。レニウム／炭化ケイ素の３元状態図は、ダイオードからＭＥＳＦＥＴに至るデバイスに有用である、レニウム−炭化ケイ素の長寿命および耐久性を明確にする。
【発明の開示】
【０００９】
本出願は、米国仮出願第６０／５５４，６７６号（出願日：２００４年３月１９日）についての優先日の利益を主張するものである。
【００１０】
本発明は、耐久性で、頑丈で且つ長寿命のＳｉＣショットキーバリアダイオードまたはＭＥＳＦＥＴを与えることによって、劣化するショットキー接触についての問題を解決するものである。幾つかのショットキー材料は時間とともに劣化し、オーミック接触になり、その結果、それらの目的が無効になってしまう。しかし、本発明は、レニウム（Ｒｅ）金属ショットキー接触を与える。レニウムは、例えばニッケルのような他のショットキー材料よりも耐久性がある。レニウムは、そのショットキー特性を長い期間にわたって保持する。レニウムは、オーミックになる前に、他の材料よりもより多くの工程および高温に耐えることができる。従って、レニウムは、デバイスの寿命を延ばし、他のショットキー金属接触よりも高電流密度を与え且つ高電流密度および高動作温度での改善された性能を有する。
【００１１】
フィールドターミネーション（field termination）も、高電圧整流接触についての重要な特長である。逆電圧の状態の間に、接触（contact）の端部および角部の領域における電界線（electric field lines）は、密度が増大し且つ込み合うようになる。この込み合いは、局所的な電界を極めて高レベルに増大させる。かかる局部的な電界レベルは、たとえ平均電界強度が他のドリフト層に対して十分低いとしても、その接触の下のドリフト層の降伏電圧を上回るかもしれない。それが起こると、局部的な高電界領域が破壊して、逆電流が伝導し始めるかもしれない。局部的な破壊は近隣領域に急速に広がり、デバイスは全体的に急速に破壊する。かかるように、破壊を食い止めるようなフィールドターミネーション構造を、接触の周囲に与えることが望ましい。
【００１２】
本発明は、ショットキー接触でフィールドターミネーションを与え且つ改善する２つの方法をも与える。１つの方法はパターン化したイオンミリングを使用し、もう１つの方法はブランケットイオンミリング（blanket ion milling）を使用する。
【詳細な説明】
【００１３】
ここで、本発明の例示的な実施例に対する言及が詳細になされ、その例は添付図面において示されている。可能な限り、同じ参照番号が同一部分または類似部分を言及するために図面を通して使用されるであろう。
【００１４】
以下に説明されるのは、金属接触と炭化ケイ素の薄層との間の電気的接続を形成するための工程である。この接触形成工程は、平面的で多層状の炭化ケイ素のデバイスを作製することに関連して説明されているが、適用可能な金属と炭化ケイ素層との間の接続を形成するために使用され得る、ということが当業者によって推測され得る。
【００１５】
創意に富むレニウム−炭化ケイ素のショットキーバリアダイオードの例が図１に示されている。ダイオード３０は、ＳｉＣ半導体材料のチップにおいて構成されている。ダイオード３０は、高濃度ｎ型基板上に堆積された、アニールされたニッケル（Ｎｉ）である下面すなわち裏面のオーミック接触２３を有する。オーミック接触２３は、ダイオード３０の陰極を形成する。ｎ型炭化ケイ素である低濃度ドープされたエピタキシャル層２２は基板２１の上にある。エピタキシャル層２２は、ダイオード３０に対してドリフト領域を与える。エピタキシャル層表面の領域２４は、イオンミルされる。結果として、領域２４における炭化ケイ素の結晶構造は損傷を受け、ショットキー金属接触２７の中央部の下の領域のような、隣接した損傷を受けていない領域における結晶構造のように秩序だっていない。好ましい実施例におけるその接触はレニウム（Ｒｅ）であり、ショットキーダイオードの陽極を形成する。保護材料２８は、レニウム接触２７を取り囲み、層２２のイオンミルされた面を覆う。材料２８におけるバイアス（Ｖｉａｓ）は、他のデバイスまたは系に対して接触をとるために、アルミニウム（Ａｌ）２９のようなトップレベル金属で満たされる。
【００１６】
図１の炭化ケイ素ショットキーダイオードは、図２Ａ〜図２Ｄに示される一連のステップによって作製される。最初に、炭化ケイ素のウエハは成長されるかまたはｎ型ドーパントで高濃度にドープされて基板２１を与える。基板２１は、炭化ケイ素，窒化ガリウム，窒化アルミニウムまたは他のワイドバンドギャップ半導体を含み得る。ワイドバンドギャップ材料は、約３ｅＶ以上のバンドギャップを有する。次に、炭化ケイ素の低ドープｎ型ドリフト層２２が、基板２１の上面に好ましくは化学気相成長法によってエピタキシャル成長され、多層基板２０を与える。層２１は、約２〜２０μｍの範囲の厚さを有し得る。図２Ａを参照。例えば窒素および燐のような適切なドナーが、これらの層のドーピングを得るために使用され得る。標準的なドーピング濃度は、ドリフト層２２および基板層２１のそれぞれに対して、１Ｅ１３〜１Ｅ１７ｃｍ３および１Ｅ１８〜１Ｅ２０ｃｍ３であり得る。オーミック金属接触２３は、多層基板２０の下面すなわち裏面に形成される。オーミック接触金属は、通常はニッケルであり、これはスパッタ蒸着された後に約８００℃で３０分間アニールされて高濃度ｎ-ドープ基板２１に対するオーミック接触を与えることとなる。アニール工程は、通常イオンミリングの前に行なわれる。その理由は、アニールは、イオンミリングによる損傷を修復する傾向があり且つ本発明はイオンミルされた損傷がエピタキシャル層２２に残っていることを必要とするからである。高温アニール工程をイオンミリングの前に行なうことが有効である。
【００１７】
次に、イオンミルマスク２６が堆積される。イオンミルマスクは、通常はフォトレジストまたは他の適切な材料である。イオンミルマスクは、後のショットキー接触領域２６の周囲の領域を露出するようにパターン化される。当該ショットキー接触領域２６はイオンミリングから保護される。基板は適切なイオンミリング装置に移動されて、ここで後のショットキー接触領域２６を取り囲む領域２４がイオンミルされる。
【００１８】
イオンミリングの動作は、図４に示されるようなイオンミリング装置１００において行われる。このイオンミリング装置は、イオンビーム源１３５を備えたチャンバー１１０を有している。このイオンビーム源１３５は、基板１２の表面に向けられるイオンビーム１３０を発生させる。イオンビーム源１３５は、１０ｍＡから５００ｍＡの間のビーム電流および約１０ｅＶから約２０００ｅＶの範囲内で調整自在なエネルギーを有する高電流源であることが好ましい。さらに、イオンビーム源１３５は、ビームが加えられなければならない基板の性質に応じて、約３ｃｍから約１２ｃｍの範囲内のスポットサイズ（ビームサイズ）を有することが好ましい。好ましいイオンビーム源１３５は、Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｏｆ Ｆｒｅｍｏｎｔ（カリフォルニア）から市販されている。”イオンミリング”という用語は、イオンビーム源から発生されて基板にぶつかるあらゆるエネルギー性粒子を含むように幅広く使用され、イオンおよび中和粒子を含んでいる。
【００１９】
イオンビーム源１３５を操作するために、イオンビームガス１３６のガス供給サブシステム（図示せず）およびイオン源電力供給サブシステム１３７（図示せず）が必要である。特定の他のガスは、さまざまな目的のために個々のサブシステムから供給され得る。例えば、ガスは、チャンバークリーニング，パージ，化学エッチングおよび他の目的のために真空チャンバー中に導入され得る。イオンビームミリングは、反応ガスまたは非反応（不活性）ガスまたはこれらの混合物を使用し得る。ヘリウム，アルゴン，クリプトンおよび／またはキセノンは、基板に向かって加速されて物理的なスパッタ−エッチング（分子サンドブラスティング）を誘導し、ＣＭＰにおいて圧力相当物としての機能を果たす。衝突種(impinging species）の運動エネルギーは、２つの方法において調整され得る。運動エネルギーは、衝突種の質量に比例する。さらに、運動エネルギーは、規制された加速電圧にも比例する。このことは、概略で材料の除去率に関連しているが、かなり高い電圧（＞１ＫｅＶ）は、基板損傷をもたらし得る。このアプリケーションにおいて、加速電圧は、入力するイオン化した希ガスの速度を規制する。他のガスは、反応に化学成分を付加するために使用され得る。これらは、例えばＮＦ３，酸素およびＣ２Ｆ６およびＣＦ４のようなフロンを含み、ミリングの化学成分を調整するために独立的にまたは混合されて使用され得る。
【００２０】
イオンミリングの後に、基板２０は図２Ｃおよび図２Ｄに示されるようにさらに処理され、レニウムのショットキー接触を得ることとなる。イオンミルマスクがとられ、レニウム２７の層がエピタキシャル層２２の表面に蒸着される。レニウム層２７は、ＤＣスパッタ，ＲＦスパッタ，熱蒸発，電子ビーム蒸発および化学気相成長法を含む多くの方法によって蒸着される。レニウム層２７は、通常、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであるが、２５０Åのような薄さでもあり得る。かかる層は、約４０００ａｍｐｓ／ｃｍ２の電流密度を運び得る。理論的に、レニウム層はさらに薄くなり得るが、その厚さは面２８の粗さによって制限される。面２８が、工程の開始時に完璧に滑らかであったとしても、表面損傷を避けることは極めて難しい。面に対する損傷は、表面材料のスパイクを与え、当該スパイクは、レニウムの薄層より高くあることができ、その結果、当該損傷はレニウム層を通してスパイクすることとなる。レニウム層２７は、ショットキー接触を形成するためにパターン化される。フォトレジストのような適切なマスクが、レニウム層２７にわたって堆積され、層２７の除去される部分を露出するようにパターン化される。パターニング工程は、イオンミルされた領域２４の内側端面にわたって残存するレニウム２７の外側端面の重複部分３２を残す。露出されたレニウム領域は、通常、ウエットエッチングで除去され、次にフォトレジストマスクが取り除かれる。
【００２１】
図２Ｅに示されるように、表面は保護層２８で被覆され、当該保護層は通常は二酸化ケイ素のような蒸着した絶縁材料である。保護層２８はフォトレジストでパターン化され、接触金属層に対するバイアス（vias）を与え且つウエハにおけるソーイングストリート（sewing street）を識別することとなる。保護材料２８は、イオンミルされた領域２４にわたって接触し、レニウムショットキー接触２７の外側端面と重なり合っても良い。最終的なステップ（図２Ｆ）において、アルミニウムまたは他の適切な上位金属の層２９が、保護層２８のバイアス（vias）において蒸着され、エピタキシャル層２２上のレニウムショットキー金属に対する接触を形成する。
【００２２】
イオンミリングは、フィールドターミネーションを実現するために異なる方法において使用され得る。別の一連のステップが、図３Ａ〜図３Ｆにおいて示されている。その工程において、エピタキシャル層の全面がイオンミルされて僅かに損傷を受けた結晶面を与える。その後、レニウム層が蒸着されてパターン化される。
【００２３】
最初に、炭化ケイ素のウエハは、成長されるかまたはｎ型ドーパントで高濃度ドープされて基板４１を与える。基板４１は、炭化ケイ素，窒化ガリウム，窒化アルミニウムまたは他のワイドバンドギャップ半導体を含み得る。ワイドバンドギャップ材料は、約３ｅＶ以上のバンドギャップを有する。次に、炭化ケイ素の低ドープｎ型ドリフト層４２が、基板４１の上面に好ましくは化学気相成長法によってエピタキシャル成長され、多層基板２０を与える。層４１は、約２〜２０μｍの範囲の厚さを有し得る。図３Ａを参照。例えば窒素および燐のような適切なドナーが、これらの層のドーピングを得るために使用され得る。標準的なドーピング濃度は、ドリフト層４２および基板層４１のそれぞれに対して、１Ｅ１３〜１Ｅ１７ｃｍ−３および１Ｅ１８〜１Ｅ２０ｃｍ−３であり得る。オーミック金属接触４３は、多層基板２０の下面すなわち裏面に形成される。オーミック接触金属４３は、通常はニッケルであり、これはスパッタ蒸着された後に約８００℃で３０分間アニールされて高濃度ｎ−ドープ基板４１に対するオーミック接触を与えることとなる。アニール工程は、通常イオンミリングの前に行なわれる。その理由は、アニールは、イオンミリングによる損傷を修復する傾向があり且つ本発明はイオンミルされた損傷がエピタキシャル層４２に残っていることを必要とするからである。高温アニール工程をイオンミリングの前に行なうことが有効である。
【００２４】
次に、全面がイオンミルされる。図２Ｃに示された工程ステップとは異なり、図３Ｃに示されるステップは、イオンミルマスクを有さない。この特長は、工程における多くのステップを低減し且つショットキー接触４７に対するフィールドターミネーションを与える。基板は、適切なイオンミリング装置１００に移動されて、ここでエピタキシャル層４２の表面はアルゴンまたは他の希ガスでイオンミルされる。
【００２５】
イオンミリングの後に、基板は図３Ｃおよび図３Ｄに示されるように更に処理され、レニウムショットキー接触を得ることとなる。レニウム層４７はエピタキシャル層４２の表面に蒸着される。レニウム層４７は、ＤＣスパッタ，ＲＦスパッタ，熱蒸着，電子ビーム蒸着および化学気相成長法を含む多くの方法によって蒸着される。レニウム層４７は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであるが、２５０Åのように薄くても良い。かかる層は、約４０００ａｍｐｓ／ｃｍ２の電流密度を運び得る。理論的に、レニウム層はさらに薄くても良いが、その厚さは面４４の粗さによって制限される。面４４が工程開始時に完璧に滑らかであったとしても、表面損傷を避けることは極めて難しい。面に対するイオンミリング損傷は、表面材料のスパイクを与え、当該スパイクは、レニウムの薄層より高くあることができ、その結果、当該損傷はレニウム層を通してスパイクすることとなる。そのようにして、レニウム層４７は、面４４におけるスパイクを覆うために十分厚く形成される。レニウム層４７は、ショットキー接触を形成するようにパターン化される。フォトレジストのような適切なマスクが、レニウム層４７にわたって堆積され、層２７の除去される部分を露出するようにパターン化される。露出されたレニウム領域は、通常、ウエットエッチングで除去され、次にフォトレジストマスクが取り除かれる。
【００２６】
図３Ｅに示されるように、表面は保護層４８で被覆され、当該保護層４８として、通常は二酸化ケイ素のような絶縁材料が蒸着される。保護層４８はフォトレジストでパターン化され、接触金属層に対するバイアス（vias）を与え且つウエハにおけるソーイングストリートを識別することとなる。保護材料４８は、面４４にわたって残って接触し、レニウムショットキー接触４７の外側端面と重なり合っても良い。最終的なステップ（図３Ｆ）において、アルミニウム層４９または他の適切な上位金属が、保護層４８のバイアス（vias）において蒸着され、エピタキシャル層４２上のレニウムショットキー金属に対する接触を形成する。
【００２７】
エピタキシャル層４２の損傷を受けた面におけるレニウム接触４７は、そのエピタキシャル層２２の損傷を受けていない面におけるレニウム接触２７よりも順電圧降下（ＶＦ）が大きい。しかし、ダイオードの逆電圧特性または阻止電圧特性は実質的に改良され得る。もちろん、増大したＶＦと逆阻止性能（reverse blocking capability）との間に性能トレードオフがある。イオンミリングの望ましい量は、ドリフト層２２の伝導性の作用であり、恐らくありきたりの実験によって最も良く測定される。
【００２８】
ショットキーダイオード３０，４９において、ドリフト層２２，４２のドーピング密度は降伏電圧を定め、ドリフト層の厚さは、空乏層の突き抜け現象がアバランシェ降伏と同じ電圧で起こるように選択される。逆電圧が増大するにつれて、レニウムショットキー接触２７，４７の端部および角部での力線（field line）はともに込み合うようになる。レニウムショットキー接触２７，４７の下およびまたは周囲の損傷を受けた表面積２４，４４は、力線の込み合いを低減させ、その結果降伏電圧を上昇させる。
【００２９】
本発明のイオンミリングの特長は、例えばチタン，タングステンまたはチタンタングステンのような合金のような、いかなる他の適切なショットキー金属接触とともに使用される、ということが当業者によって理解される。前述の詳説において、本発明は特定の実施例に関して説明されている。低濃度ドープ層の表面がイオンミルされる前に、ショットキー接触が形成され得る、ということも当業者によって理解される。ショットキー接触は、イオンミリングのためのマスクとして機能し、イオンミルされた領域は、ショットキー接触に対してセルフアラインされるであろう。
【００３０】
上述の例は、炭化ケイ素および１つまたは多くの、大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料を使用した。化合物半導体は、半導体材料を形成する少なくとも２つの異なる成分を含む。１つの特定の例において、炭素，シリコンまたはゲルマニウムのような、少なくとも２つの異なるグループＩＶＡ成分が、半導体材料の一部であり得る。炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、グループＩＶＡ成分を有する化合物半導体材料の例である。この特定の実施例において、領域２１および２２は、炭化ケイ素を含み得る。炭化ケイ素のポリタイプ４Ｈは、６Ｈ，3Ｃまたは半導体特性を有する他のポリタイプと同様に使用され得る。
【００３１】
上述のレニウム接触は、図５に示されるような金属−半導体の電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）５０においても使用され得る。ショットキーダイオードとは異なり、ＭＥＳＦＥＴは、上面にソースコンタクトおよびドレインコンタクトを有する横型デバイスである。ｎ型基板５１は、その表面に低濃度にドープされたｐ型緩衝層５２を有する。緩衝層は、ＭＥＳＦＥＴが他のデバイスとともに基板に組み込まれ得るようにデバイス分離を与える。多数キャリアは、低濃度ドープｎ−チャンネル（通常１Ｅ１７ｃｍ−３）においてソースからドレインに流れ、ショットキーゲートコンタクト５８によって制御されている。低濃度ドープｎ型チャンネル層は、ｐ−緩衝層を覆う。表面は、オーミック接触５６，５７をそれぞれ有するソース５４およびドレイン５５にパターン付けされる高濃度ドープｎ−エピタキシャル層を含む。レニウムショットキー接触５８は、ソース５４とドレイン５５との間のチャンネル層５３の表面に蒸着される。レニウムショットキー接触５８は、適切な電圧によって制御される。それは、チャンネルにおける空乏領域を緩和し、その結果、ソース５４とドレイン５５との間のチャンネル層５３における電荷の流れを制御する。レニウム層は、少なくとも２５０Åの厚さであるが、２０００Åから４０００Åまでの間であることが好ましい。
【００３２】
以下の例は、上述のデバイスおよび工程の実例となるものである。
＜例１＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、１．１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、１６μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＥＥ１５に作製される。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製された。５００Åのレニウム層が、電子ビーム蒸着によってエピ層の上に蒸着された。レニウム層はパターン化され且つエッチングされて、１．７７Ｅ−４ｃｍ２であるアノード接触が形成される。結果として得られるダイオードの電流対電圧特性は、テクトロニクスモデル５７７（Tektronix model 577）カーブトレーサーを使用して測定された。ダイオードは、４０００Ａｃｍ−２である、０．７Ａの順電流で動作を維持するように観測された。
＜例２＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、９．３Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、４．８μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＧＢ９に作製される。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製される。レニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによってエピ層の上に蒸着された。２５００Åのレニウム層はパターン化され且つエッチングされて、２．４７５Ｅ−４ｃｍ２の領域を有する陽極コンタクトが形成される。結果として得られるダイオードは、逆バイアスがかけられ、電流対電圧特性が測定された。
【００３３】
畠山（引例５，６（引例５：T. Hatakeyama and T.Shinohe, Mat. Sci. Forum 389-393巻(2002) p1169-1172，引例６：T. Hatakeyama, M. Kushibe, T. Watanabe, S. Imai and T. Shinohe, Mat. Sci. Forum 433-436巻 (2003) p831-834））は、ＳｉＣショットキーダイオードは、トンネル現象による逆リーク電流を有し、当該トンネル現象は、金属−半導体接合での電界に指数関数的に依存している、ということを教示している。リーク電流は、アバランシェ降伏の前にデバイス性能を制限することが多く、４ｍＡｃｍ−２は、高電圧ダイオードに対して見積もられる標準的な最大逆リーク電流密度である。この例におけるダイオードに対して、４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧は、４４４±７２Ｖである。
＜例３＞
ブランケットフィールドターミネーション（blanket field termination）を有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する、３つの高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着し且つ真空でアニールすることによって各基板の高濃度ドープ側に形成される。フィールドターミネーションは、各ウエハの全面をＡｒ＋のイオンビームでイオンミリングすることによって形成され、各ウエハは、２５０ｅＶから５００ｅＶの範囲である異なるエネルギーのＡｒ＋イオンビームに曝される。２５００Åのレニウム層が、ｒｆマグネトロンスパッタによって、各ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。レニウム層はパターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２の面積を有する陽極コンタクトを形成する。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。
【００３４】
ダイオードは整流している。ＩＶデータから抽出された、測定されたダイオードの障壁高さは、表１に一覧にされている。４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度ＪＲでもたらされる逆バイアス電圧ＶＲも表１に一覧にされている。表１において一覧にされたＶＲでは、ダイオードはアバランシェ降伏に駆動されていない。ブランケットイオンミルダイオード（blanket ion milled diodes）は終端されているということが表１で見られる。その理由は、例２における終端されていないダイオードに対して測定された４４４Ｖと比較して、ブランケットイオンミルダイオードは、５５０Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
＜例４＞
セルフアラインでイオンミルされたフィールドターミネーションを有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＥＺ６に作製された。オーミックコンタクトは、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高濃度ドープ側に形成された。２５００Åのレニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによって、ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。レニウム層は、パターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２である陽極コンタクトを形成する。セルフアラインされたフィールドターミネーションは、７５０ｅＶのエネルギーに加速したＡｒ＋のイオンビームでウエハの全面をイオンミリングすることによって形成された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。セルフアラインでイオンミルされたダイオードは終端されている。その理由は、例２における終端されていないダイオードに対して測定された４４４Ｖと比較して、セルフアラインされ、イオンミルされたダイオードは、５３０±２５Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
＜例５＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、８Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＦＨ３１に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製された。２５００Åのチタン層は、電子ビーム蒸着によってエピ層の上に蒸着された。チタン層はパターン化され且つエッチングされて、０．０１２ｃｍ２である陽極コンタクトが形成された。結果として得られるダイオードは、逆バイアスがかけられ、電流対電圧特性が測定された。
【００３７】
例２において論じられているように、４ｍＡｃｍ−２は、高電圧ダイオードに対して見積もられる標準的な最大逆リーク電流密度である。この例におけるダイオードに対して、
４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧ＶＲは２１３±５０Ｖであった。
＜例６＞
ブランケットフィールドターミネーションを有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎドープされた５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する、４つの高濃度ｎドープＳｉＣ基板に作製された。オーミックコンタクトは、２５００Åのニッケル層を蒸着し且つ真空でアニールすることによって各基板の高濃度ドープ側に形成された。フィールドターミネーションは、各ウエハの全面をＡｒ＋のイオンビームでイオンミリングすることによって形成され、各ウエハは、２２５ｅＶから７５０ｅＶの範囲である異なるエネルギーのＡｒ＋イオンビームに曝された。２５００Åのチタン層が、電子ビーム蒸着によって、各ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。チタン層はパターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２である陽極コンタクトが形成された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。
【００３８】
ダイオードは整流している。ＩＶデータから抽出された、測定されたダイオードの障壁高さは、表２に一覧にされている。４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧ＶＲも表２に一覧にされている。表２において一覧にされたＶＲで、ダイオードはアバランシェ降伏に駆動されていない。
【００３９】
例２において論じられたように、リーク電流は、アバランシェ降伏の前にデバイス性能を制限する。ブランケットイオンミルダイオードは終端されているということが表２において分かる。その理由は、例５における終端されていないダイオードに対して測定された２１３Ｖと比較して、ブランケットイオンミルダイオードは、５２５Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
【００４０】
【表２】
【００４１】
＜例７＞
ショットキーダイオードが、９．３Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、４．８μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板ＧＢ９に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して且つ真空でアニールすることによって、基板の高濃度ドープ側に形成された。２５００Åのレニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによって、エピ層の表面に蒸着された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。その後、ウエハはアルゴン雰囲気において８００℃で３０分間アニールされ、電流対電圧特性が再び測定された。測定されたダイオードの障壁および理想係数（ideality factor）が表３に一覧にされている。ＩＶ特性は、８００℃でのアニール後に著しく劣化しておらず、８００℃までの温度でのレニウムショットキー接触の耐久性を証明している。
【００４２】
【表３】
【００４３】
＜例８＞
高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板ＧＡ３は、１５０ｍＡのイオンビーム電流で１０分間、７５０ｅＶに加速したＡｒ＋イオンでイオンミルされた。ウエハは、標準的な方法を使用して断面が出され、透過電子顕微鏡法を使用して撮像された。損傷を受けた結晶構造は、イオンミルされたＳｉＣ面の中に１３０Å延在していることが観察された。当該構造は損傷を受け、アモルファスではない。
【００４４】
利点，他の有利点および問題に対する解決法が、特定の実施例に関して説明されてきている。しかし、利点，有利点または解決法を生じさせるかまたはより顕著にさせ得る利点，有利点，問題に対する解決法および要素は、任意のまたは全ての特許請求の範囲についての重要な，所要のまたは必須の機能または要素として解釈されるべきではない。本願で使用されているように、”含む”，”含んでいる”またはそれについての他のいかなるバリエーションの用語は、非排他的な包含に及ぶことを意図しており、要素のリストを含む工程，方法，項目または装置は、それらの要素のみを含むものではなく、明示的にリストされていない他の要素またはかかる工程，方法，項目または装置に固有な他の要素を包含し得るものである。
【００４５】
本発明は、例示の目的で示されており、添付図面に限定されるものではない。
【００４６】
図面における要素は、単純さおよび明確さのために示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれている訳ではない、ということを熟練職人は理解する。例えば、図における幾つかの要素の寸法は、他の要素に対して誇張された関係であっても良く、本発明の実施例の理解を向上させることに役立ち得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マルチセルショットキーダイオードの断面図である。
【図２Ａ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｂ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｃ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｄ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｅ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｆ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ａ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｂ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｃ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｄ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｅ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｆ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図４】コンタクト層を蒸着する前に基板表面をイオンミリングするためのイオンミリング装置である。
【図５】本発明のレニウムコンタクトを有するＭＥＳＦＥＴの断面図である。
【図６】レニウム／炭化ケイ素の材料系に対する三元状態図である。
【背景技術】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの作製方法に関し、特には半導体デバイスにおいて利用される化合物半導体層に対するショットキー接触を与える方法に関する。
【０００２】
ダイオード（接合およびショットキー）および基本的なトランジスタデバイスの製造および動作が周知である。新技術は、例えば高温，高電流および高放射のような極端な動作条件に耐えることができるパワートランジスタおよび高速に対する必要性を生み出している。炭化ケイ素のデバイスは、これらの必要性を満たすための可能性を有するが、商業的成功にはまだ至っていない。電子デバイスにおいて炭化ケイ素を使用するための１つの障害は、当該デバイスに対して信頼性があり且つ耐久性のある電気接点を与えることの困難さである。
【０００３】
金属および半導体が密接に接触している場合にはいつでも、両者の間にはポテンシャル障壁が存在し、当該ポテンシャル障壁は、ほとんどの電荷キャリア（電子または正孔）が金属および半導体の間を通過することを妨げる。少量のキャリアのみが障壁を乗り越えて他方の材料へと横断するのに十分なエネルギーを有する。バイアスが接合に印加されると、障壁を半導体側から低く現させるかまたはより高く現させるかの２つの効果のうちの１つを有し得る。バイアスは、金属側からの障壁高さを変えない。この結果はショットキーバリア（整流接触）であり、ここで接合は１つのバイアス極性に対して伝導するが、他の極性に対しては伝導しない。ほとんど全ての金属−半導体接合は、この整流作用の幾つかを示す。
【０００４】
シリコンにおけるショットキーバリアダイオード（SBD)は、約７０V〜１００V（逆バイアス下における過剰なリークによって制限される）に対してのみ実用的である。炭化ケイ素を使用することによって、１２００Vまでのかなり高い電圧でのSBDの使用が可能になる。ダイオードは、多くのパワースイッチングアプリケーションにおいて高電圧整流器として使用される。電流が電気モーターのような誘導負荷に切り替えられるときにはいつでも、高電圧過渡電流が配線に生じる。これらの過渡電流を抑えるために、ダイオードが各スイッチングトランジスタにわたって配置され、電圧偏位をクランプすることとなる。PN接合ダイオードはこのアプリケーションに対して使用され得るが、順バイアスがかけられたときに、当該PN接合ダイオードは少数キャリアを蓄積し、これらのキャリアの抽出は、スイッチングの間に過渡的な大きな逆電流を与える。ショットキーバリアダイオードは、金属−半導体接合を整流しており、それらの順電流は、半導体から金属中に注入される多数キャリアからなる。従って、順バイアスがかけられたときにSBDは少数キャリアを蓄積せず、逆電流の過渡電流はごく僅かである。このことは、SBDはPNダイオードよりも速くオフにされることができ、スイッチングの間にごく僅かな電力を分散する、ということを意味している。ＳｉＣショットキーバリアダイオードは、特に魅力的である。その理由は、ＳｉＣの破壊電界はシリコンの破壊電界よりも約８倍高く、Ｓｉと比較してかなり高い電圧動作が可能になるからである。ＳｉＣショットキーバリアダイオードは、シリコンＰＮダイオードの代わりに使用されることができ、より速いスイッチング速度およびより大きな効率を可能にする。さらに、ワイドバンドギャップのために、ＳｉＣのＳＢＤは、シリコンデバイスよりもかなり高温での動作ができるはずである。
【０００５】
しかし、従来のＳｉＣショットキーバリアダイオードは問題を有している。従来の多くのＳｉＣショットキーダイオードは、ショットキー接触に対する金属としてニッケル（Ｎｉ）を使用している。ニッケルは、通常、裏面においてアニールされてオーミック接触を与え、表面においてアニールされずに残ってショットキー接触を与えることとなる。ニッケルはＳｉＣと反応性があり、低温でさえも当該反応は、ニッケルショットキー接触がオーミックになるまで進行する。高電流密度で、Ｎｉ−ＳｉＣダイオードは熱くなり、時間とともにショットキー接触をアニールするようになる。温度変動，時間およびＮｉ−ＳｉＣダイオードによって運ばれる電流を考えると、それらは劣化して抵抗器になるということが実質的に避けられない。このことは、電流を伝導するかまたは阻止するためにＮｉ−ＳｉＣショットキーダイオードに依存している電子デバイスまたは系に対して壊滅的な結果を有し得る。
【０００６】
三元状態図が、レニウム，シリコンおよび炭素からなる系に対して計算された。この三元状態図は、温度および圧力が一定であると仮定して計算され、レニウム，シリコンおよび炭素の三元化合物は無視している。この三元状態図を計算するためにギブスの相律（Ｇｉｂｂｓ Ｐｈａｓｅ ｒｕｌｅ）が使用される。ギブスの相律は、一定の温度および圧力で３つの相のみが同時に許容されるということを必要とする。このことは、引例１（William F. SengおよびPeter A. Barnes, Mater. Sci. Eng. B, ７６巻（２０００）、２２６−２３１)および引例２（William F. SengおよびPeter A. Barnes, Mater. Sci. Eng. B, ７２巻（２０００）、１３−１８）において論議されている。実際には、このことは、お互いに熱力学的に安定であり且つ反応しない化合物および成分を結合する連系線（tie lines）は、状態図において交差することは許されないということを意味している。その理由は、そのポイントで４つの相が存在することが許容されるからである（このことは、ギブスの相律によって禁じられている）。これらの連系線は、系の構成化合物および構成要素（この場合には、レニウム，シリコン，炭素およびレニウムケイ化物）についての全ての可能な反応のギブス自由エネルギーを考慮することによって計算される。ギブス自由エネルギーに基づくと、いかなる任意の反応物のペアに対して何の反応も進行しない場合には、当該ペアは連系線によって接続される。この手順は、反応物の全ての可能なペアが考慮されるまで繰り返される。結果として得られる３元状態図が図６に示されている。計算のための熱力学データは引例３（Ｉｒｓａｎ Ｂａｒｉｎ，純物質の熱力学データ パートＩおよびパートＩＩ，ＶＣＨ（１９８９））からとられている。
【０００７】
図６における３元状態図は、レニウム（Ｒｅ）は、３００Ｋから１１００Ｋの温度範囲にわたってＳｉＣに対して熱力学的に安定であるということは明確である。このことは、レニウム膜はこの温度範囲にわたってＳｉＣと反応しないのでレニウムケイ化物を形成しないということを意味している。３００Ｋから１１００Ｋの温度範囲において安定であるレニウムカーバイドはない。炭化ケイ素におけるレニウムの安定性の例は、引例４（J. S. Chen, E. Kolawa, M. -A. Nicolet, L. Baud, C. Jaussaud, R. Madar and C. Bernard, J. Appl. Phys. ,７５巻 (1994) ｐ８９７〜９０１）において論じられている。引例４は、１１００℃でβ−ＳｉＣにおいて安定したレニウムを示している。
【０００８】
１次に関しては、系の電気特性は物理特性によって決定されるので、レニウムが炭化ケイ素と反応しないという事実は、レニウム接触はショットキーバリアであるので引き続きショットキーバリアであり続けるということを意味している。レニウム−炭化ケイ素の系温度が１１００Ｋを超えるまで増加するとき、レニウムは反応してレニウム−ケイ化物を形成し、電気特性が変化し得る。レニウム／炭化ケイ素の３元状態図は、ダイオードからＭＥＳＦＥＴに至るデバイスに有用である、レニウム−炭化ケイ素の長寿命および耐久性を明確にする。
【発明の開示】
【０００９】
本出願は、米国仮出願第６０／５５４，６７６号（出願日：２００４年３月１９日）についての優先日の利益を主張するものである。
【００１０】
本発明は、耐久性で、頑丈で且つ長寿命のＳｉＣショットキーバリアダイオードまたはＭＥＳＦＥＴを与えることによって、劣化するショットキー接触についての問題を解決するものである。幾つかのショットキー材料は時間とともに劣化し、オーミック接触になり、その結果、それらの目的が無効になってしまう。しかし、本発明は、レニウム（Ｒｅ）金属ショットキー接触を与える。レニウムは、例えばニッケルのような他のショットキー材料よりも耐久性がある。レニウムは、そのショットキー特性を長い期間にわたって保持する。レニウムは、オーミックになる前に、他の材料よりもより多くの工程および高温に耐えることができる。従って、レニウムは、デバイスの寿命を延ばし、他のショットキー金属接触よりも高電流密度を与え且つ高電流密度および高動作温度での改善された性能を有する。
【００１１】
フィールドターミネーション（field termination）も、高電圧整流接触についての重要な特長である。逆電圧の状態の間に、接触（contact）の端部および角部の領域における電界線（electric field lines）は、密度が増大し且つ込み合うようになる。この込み合いは、局所的な電界を極めて高レベルに増大させる。かかる局部的な電界レベルは、たとえ平均電界強度が他のドリフト層に対して十分低いとしても、その接触の下のドリフト層の降伏電圧を上回るかもしれない。それが起こると、局部的な高電界領域が破壊して、逆電流が伝導し始めるかもしれない。局部的な破壊は近隣領域に急速に広がり、デバイスは全体的に急速に破壊する。かかるように、破壊を食い止めるようなフィールドターミネーション構造を、接触の周囲に与えることが望ましい。
【００１２】
本発明は、ショットキー接触でフィールドターミネーションを与え且つ改善する２つの方法をも与える。１つの方法はパターン化したイオンミリングを使用し、もう１つの方法はブランケットイオンミリング（blanket ion milling）を使用する。
【詳細な説明】
【００１３】
ここで、本発明の例示的な実施例に対する言及が詳細になされ、その例は添付図面において示されている。可能な限り、同じ参照番号が同一部分または類似部分を言及するために図面を通して使用されるであろう。
【００１４】
以下に説明されるのは、金属接触と炭化ケイ素の薄層との間の電気的接続を形成するための工程である。この接触形成工程は、平面的で多層状の炭化ケイ素のデバイスを作製することに関連して説明されているが、適用可能な金属と炭化ケイ素層との間の接続を形成するために使用され得る、ということが当業者によって推測され得る。
【００１５】
創意に富むレニウム−炭化ケイ素のショットキーバリアダイオードの例が図１に示されている。ダイオード３０は、ＳｉＣ半導体材料のチップにおいて構成されている。ダイオード３０は、高濃度ｎ型基板上に堆積された、アニールされたニッケル（Ｎｉ）である下面すなわち裏面のオーミック接触２３を有する。オーミック接触２３は、ダイオード３０の陰極を形成する。ｎ型炭化ケイ素である低濃度ドープされたエピタキシャル層２２は基板２１の上にある。エピタキシャル層２２は、ダイオード３０に対してドリフト領域を与える。エピタキシャル層表面の領域２４は、イオンミルされる。結果として、領域２４における炭化ケイ素の結晶構造は損傷を受け、ショットキー金属接触２７の中央部の下の領域のような、隣接した損傷を受けていない領域における結晶構造のように秩序だっていない。好ましい実施例におけるその接触はレニウム（Ｒｅ）であり、ショットキーダイオードの陽極を形成する。保護材料２８は、レニウム接触２７を取り囲み、層２２のイオンミルされた面を覆う。材料２８におけるバイアス（Ｖｉａｓ）は、他のデバイスまたは系に対して接触をとるために、アルミニウム（Ａｌ）２９のようなトップレベル金属で満たされる。
【００１６】
図１の炭化ケイ素ショットキーダイオードは、図２Ａ〜図２Ｄに示される一連のステップによって作製される。最初に、炭化ケイ素のウエハは成長されるかまたはｎ型ドーパントで高濃度にドープされて基板２１を与える。基板２１は、炭化ケイ素，窒化ガリウム，窒化アルミニウムまたは他のワイドバンドギャップ半導体を含み得る。ワイドバンドギャップ材料は、約３ｅＶ以上のバンドギャップを有する。次に、炭化ケイ素の低ドープｎ型ドリフト層２２が、基板２１の上面に好ましくは化学気相成長法によってエピタキシャル成長され、多層基板２０を与える。層２１は、約２〜２０μｍの範囲の厚さを有し得る。図２Ａを参照。例えば窒素および燐のような適切なドナーが、これらの層のドーピングを得るために使用され得る。標準的なドーピング濃度は、ドリフト層２２および基板層２１のそれぞれに対して、１Ｅ１３〜１Ｅ１７ｃｍ３および１Ｅ１８〜１Ｅ２０ｃｍ３であり得る。オーミック金属接触２３は、多層基板２０の下面すなわち裏面に形成される。オーミック接触金属は、通常はニッケルであり、これはスパッタ蒸着された後に約８００℃で３０分間アニールされて高濃度ｎ-ドープ基板２１に対するオーミック接触を与えることとなる。アニール工程は、通常イオンミリングの前に行なわれる。その理由は、アニールは、イオンミリングによる損傷を修復する傾向があり且つ本発明はイオンミルされた損傷がエピタキシャル層２２に残っていることを必要とするからである。高温アニール工程をイオンミリングの前に行なうことが有効である。
【００１７】
次に、イオンミルマスク２６が堆積される。イオンミルマスクは、通常はフォトレジストまたは他の適切な材料である。イオンミルマスクは、後のショットキー接触領域２６の周囲の領域を露出するようにパターン化される。当該ショットキー接触領域２６はイオンミリングから保護される。基板は適切なイオンミリング装置に移動されて、ここで後のショットキー接触領域２６を取り囲む領域２４がイオンミルされる。
【００１８】
イオンミリングの動作は、図４に示されるようなイオンミリング装置１００において行われる。このイオンミリング装置は、イオンビーム源１３５を備えたチャンバー１１０を有している。このイオンビーム源１３５は、基板１２の表面に向けられるイオンビーム１３０を発生させる。イオンビーム源１３５は、１０ｍＡから５００ｍＡの間のビーム電流および約１０ｅＶから約２０００ｅＶの範囲内で調整自在なエネルギーを有する高電流源であることが好ましい。さらに、イオンビーム源１３５は、ビームが加えられなければならない基板の性質に応じて、約３ｃｍから約１２ｃｍの範囲内のスポットサイズ（ビームサイズ）を有することが好ましい。好ましいイオンビーム源１３５は、Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｏｆ Ｆｒｅｍｏｎｔ（カリフォルニア）から市販されている。”イオンミリング”という用語は、イオンビーム源から発生されて基板にぶつかるあらゆるエネルギー性粒子を含むように幅広く使用され、イオンおよび中和粒子を含んでいる。
【００１９】
イオンビーム源１３５を操作するために、イオンビームガス１３６のガス供給サブシステム（図示せず）およびイオン源電力供給サブシステム１３７（図示せず）が必要である。特定の他のガスは、さまざまな目的のために個々のサブシステムから供給され得る。例えば、ガスは、チャンバークリーニング，パージ，化学エッチングおよび他の目的のために真空チャンバー中に導入され得る。イオンビームミリングは、反応ガスまたは非反応（不活性）ガスまたはこれらの混合物を使用し得る。ヘリウム，アルゴン，クリプトンおよび／またはキセノンは、基板に向かって加速されて物理的なスパッタ−エッチング（分子サンドブラスティング）を誘導し、ＣＭＰにおいて圧力相当物としての機能を果たす。衝突種(impinging species）の運動エネルギーは、２つの方法において調整され得る。運動エネルギーは、衝突種の質量に比例する。さらに、運動エネルギーは、規制された加速電圧にも比例する。このことは、概略で材料の除去率に関連しているが、かなり高い電圧（＞１ＫｅＶ）は、基板損傷をもたらし得る。このアプリケーションにおいて、加速電圧は、入力するイオン化した希ガスの速度を規制する。他のガスは、反応に化学成分を付加するために使用され得る。これらは、例えばＮＦ３，酸素およびＣ２Ｆ６およびＣＦ４のようなフロンを含み、ミリングの化学成分を調整するために独立的にまたは混合されて使用され得る。
【００２０】
イオンミリングの後に、基板２０は図２Ｃおよび図２Ｄに示されるようにさらに処理され、レニウムのショットキー接触を得ることとなる。イオンミルマスクがとられ、レニウム２７の層がエピタキシャル層２２の表面に蒸着される。レニウム層２７は、ＤＣスパッタ，ＲＦスパッタ，熱蒸発，電子ビーム蒸発および化学気相成長法を含む多くの方法によって蒸着される。レニウム層２７は、通常、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであるが、２５０Åのような薄さでもあり得る。かかる層は、約４０００ａｍｐｓ／ｃｍ２の電流密度を運び得る。理論的に、レニウム層はさらに薄くなり得るが、その厚さは面２８の粗さによって制限される。面２８が、工程の開始時に完璧に滑らかであったとしても、表面損傷を避けることは極めて難しい。面に対する損傷は、表面材料のスパイクを与え、当該スパイクは、レニウムの薄層より高くあることができ、その結果、当該損傷はレニウム層を通してスパイクすることとなる。レニウム層２７は、ショットキー接触を形成するためにパターン化される。フォトレジストのような適切なマスクが、レニウム層２７にわたって堆積され、層２７の除去される部分を露出するようにパターン化される。パターニング工程は、イオンミルされた領域２４の内側端面にわたって残存するレニウム２７の外側端面の重複部分３２を残す。露出されたレニウム領域は、通常、ウエットエッチングで除去され、次にフォトレジストマスクが取り除かれる。
【００２１】
図２Ｅに示されるように、表面は保護層２８で被覆され、当該保護層は通常は二酸化ケイ素のような蒸着した絶縁材料である。保護層２８はフォトレジストでパターン化され、接触金属層に対するバイアス（vias）を与え且つウエハにおけるソーイングストリート（sewing street）を識別することとなる。保護材料２８は、イオンミルされた領域２４にわたって接触し、レニウムショットキー接触２７の外側端面と重なり合っても良い。最終的なステップ（図２Ｆ）において、アルミニウムまたは他の適切な上位金属の層２９が、保護層２８のバイアス（vias）において蒸着され、エピタキシャル層２２上のレニウムショットキー金属に対する接触を形成する。
【００２２】
イオンミリングは、フィールドターミネーションを実現するために異なる方法において使用され得る。別の一連のステップが、図３Ａ〜図３Ｆにおいて示されている。その工程において、エピタキシャル層の全面がイオンミルされて僅かに損傷を受けた結晶面を与える。その後、レニウム層が蒸着されてパターン化される。
【００２３】
最初に、炭化ケイ素のウエハは、成長されるかまたはｎ型ドーパントで高濃度ドープされて基板４１を与える。基板４１は、炭化ケイ素，窒化ガリウム，窒化アルミニウムまたは他のワイドバンドギャップ半導体を含み得る。ワイドバンドギャップ材料は、約３ｅＶ以上のバンドギャップを有する。次に、炭化ケイ素の低ドープｎ型ドリフト層４２が、基板４１の上面に好ましくは化学気相成長法によってエピタキシャル成長され、多層基板２０を与える。層４１は、約２〜２０μｍの範囲の厚さを有し得る。図３Ａを参照。例えば窒素および燐のような適切なドナーが、これらの層のドーピングを得るために使用され得る。標準的なドーピング濃度は、ドリフト層４２および基板層４１のそれぞれに対して、１Ｅ１３〜１Ｅ１７ｃｍ−３および１Ｅ１８〜１Ｅ２０ｃｍ−３であり得る。オーミック金属接触４３は、多層基板２０の下面すなわち裏面に形成される。オーミック接触金属４３は、通常はニッケルであり、これはスパッタ蒸着された後に約８００℃で３０分間アニールされて高濃度ｎ−ドープ基板４１に対するオーミック接触を与えることとなる。アニール工程は、通常イオンミリングの前に行なわれる。その理由は、アニールは、イオンミリングによる損傷を修復する傾向があり且つ本発明はイオンミルされた損傷がエピタキシャル層４２に残っていることを必要とするからである。高温アニール工程をイオンミリングの前に行なうことが有効である。
【００２４】
次に、全面がイオンミルされる。図２Ｃに示された工程ステップとは異なり、図３Ｃに示されるステップは、イオンミルマスクを有さない。この特長は、工程における多くのステップを低減し且つショットキー接触４７に対するフィールドターミネーションを与える。基板は、適切なイオンミリング装置１００に移動されて、ここでエピタキシャル層４２の表面はアルゴンまたは他の希ガスでイオンミルされる。
【００２５】
イオンミリングの後に、基板は図３Ｃおよび図３Ｄに示されるように更に処理され、レニウムショットキー接触を得ることとなる。レニウム層４７はエピタキシャル層４２の表面に蒸着される。レニウム層４７は、ＤＣスパッタ，ＲＦスパッタ，熱蒸着，電子ビーム蒸着および化学気相成長法を含む多くの方法によって蒸着される。レニウム層４７は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであるが、２５０Åのように薄くても良い。かかる層は、約４０００ａｍｐｓ／ｃｍ２の電流密度を運び得る。理論的に、レニウム層はさらに薄くても良いが、その厚さは面４４の粗さによって制限される。面４４が工程開始時に完璧に滑らかであったとしても、表面損傷を避けることは極めて難しい。面に対するイオンミリング損傷は、表面材料のスパイクを与え、当該スパイクは、レニウムの薄層より高くあることができ、その結果、当該損傷はレニウム層を通してスパイクすることとなる。そのようにして、レニウム層４７は、面４４におけるスパイクを覆うために十分厚く形成される。レニウム層４７は、ショットキー接触を形成するようにパターン化される。フォトレジストのような適切なマスクが、レニウム層４７にわたって堆積され、層２７の除去される部分を露出するようにパターン化される。露出されたレニウム領域は、通常、ウエットエッチングで除去され、次にフォトレジストマスクが取り除かれる。
【００２６】
図３Ｅに示されるように、表面は保護層４８で被覆され、当該保護層４８として、通常は二酸化ケイ素のような絶縁材料が蒸着される。保護層４８はフォトレジストでパターン化され、接触金属層に対するバイアス（vias）を与え且つウエハにおけるソーイングストリートを識別することとなる。保護材料４８は、面４４にわたって残って接触し、レニウムショットキー接触４７の外側端面と重なり合っても良い。最終的なステップ（図３Ｆ）において、アルミニウム層４９または他の適切な上位金属が、保護層４８のバイアス（vias）において蒸着され、エピタキシャル層４２上のレニウムショットキー金属に対する接触を形成する。
【００２７】
エピタキシャル層４２の損傷を受けた面におけるレニウム接触４７は、そのエピタキシャル層２２の損傷を受けていない面におけるレニウム接触２７よりも順電圧降下（ＶＦ）が大きい。しかし、ダイオードの逆電圧特性または阻止電圧特性は実質的に改良され得る。もちろん、増大したＶＦと逆阻止性能（reverse blocking capability）との間に性能トレードオフがある。イオンミリングの望ましい量は、ドリフト層２２の伝導性の作用であり、恐らくありきたりの実験によって最も良く測定される。
【００２８】
ショットキーダイオード３０，４９において、ドリフト層２２，４２のドーピング密度は降伏電圧を定め、ドリフト層の厚さは、空乏層の突き抜け現象がアバランシェ降伏と同じ電圧で起こるように選択される。逆電圧が増大するにつれて、レニウムショットキー接触２７，４７の端部および角部での力線（field line）はともに込み合うようになる。レニウムショットキー接触２７，４７の下およびまたは周囲の損傷を受けた表面積２４，４４は、力線の込み合いを低減させ、その結果降伏電圧を上昇させる。
【００２９】
本発明のイオンミリングの特長は、例えばチタン，タングステンまたはチタンタングステンのような合金のような、いかなる他の適切なショットキー金属接触とともに使用される、ということが当業者によって理解される。前述の詳説において、本発明は特定の実施例に関して説明されている。低濃度ドープ層の表面がイオンミルされる前に、ショットキー接触が形成され得る、ということも当業者によって理解される。ショットキー接触は、イオンミリングのためのマスクとして機能し、イオンミルされた領域は、ショットキー接触に対してセルフアラインされるであろう。
【００３０】
上述の例は、炭化ケイ素および１つまたは多くの、大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料を使用した。化合物半導体は、半導体材料を形成する少なくとも２つの異なる成分を含む。１つの特定の例において、炭素，シリコンまたはゲルマニウムのような、少なくとも２つの異なるグループＩＶＡ成分が、半導体材料の一部であり得る。炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、グループＩＶＡ成分を有する化合物半導体材料の例である。この特定の実施例において、領域２１および２２は、炭化ケイ素を含み得る。炭化ケイ素のポリタイプ４Ｈは、６Ｈ，3Ｃまたは半導体特性を有する他のポリタイプと同様に使用され得る。
【００３１】
上述のレニウム接触は、図５に示されるような金属−半導体の電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）５０においても使用され得る。ショットキーダイオードとは異なり、ＭＥＳＦＥＴは、上面にソースコンタクトおよびドレインコンタクトを有する横型デバイスである。ｎ型基板５１は、その表面に低濃度にドープされたｐ型緩衝層５２を有する。緩衝層は、ＭＥＳＦＥＴが他のデバイスとともに基板に組み込まれ得るようにデバイス分離を与える。多数キャリアは、低濃度ドープｎ−チャンネル（通常１Ｅ１７ｃｍ−３）においてソースからドレインに流れ、ショットキーゲートコンタクト５８によって制御されている。低濃度ドープｎ型チャンネル層は、ｐ−緩衝層を覆う。表面は、オーミック接触５６，５７をそれぞれ有するソース５４およびドレイン５５にパターン付けされる高濃度ドープｎ−エピタキシャル層を含む。レニウムショットキー接触５８は、ソース５４とドレイン５５との間のチャンネル層５３の表面に蒸着される。レニウムショットキー接触５８は、適切な電圧によって制御される。それは、チャンネルにおける空乏領域を緩和し、その結果、ソース５４とドレイン５５との間のチャンネル層５３における電荷の流れを制御する。レニウム層は、少なくとも２５０Åの厚さであるが、２０００Åから４０００Åまでの間であることが好ましい。
【００３２】
以下の例は、上述のデバイスおよび工程の実例となるものである。
＜例１＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、１．１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、１６μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＥＥ１５に作製される。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製された。５００Åのレニウム層が、電子ビーム蒸着によってエピ層の上に蒸着された。レニウム層はパターン化され且つエッチングされて、１．７７Ｅ−４ｃｍ２であるアノード接触が形成される。結果として得られるダイオードの電流対電圧特性は、テクトロニクスモデル５７７（Tektronix model 577）カーブトレーサーを使用して測定された。ダイオードは、４０００Ａｃｍ−２である、０．７Ａの順電流で動作を維持するように観測された。
＜例２＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、９．３Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、４．８μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＧＢ９に作製される。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製される。レニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによってエピ層の上に蒸着された。２５００Åのレニウム層はパターン化され且つエッチングされて、２．４７５Ｅ−４ｃｍ２の領域を有する陽極コンタクトが形成される。結果として得られるダイオードは、逆バイアスがかけられ、電流対電圧特性が測定された。
【００３３】
畠山（引例５，６（引例５：T. Hatakeyama and T.Shinohe, Mat. Sci. Forum 389-393巻(2002) p1169-1172，引例６：T. Hatakeyama, M. Kushibe, T. Watanabe, S. Imai and T. Shinohe, Mat. Sci. Forum 433-436巻 (2003) p831-834））は、ＳｉＣショットキーダイオードは、トンネル現象による逆リーク電流を有し、当該トンネル現象は、金属−半導体接合での電界に指数関数的に依存している、ということを教示している。リーク電流は、アバランシェ降伏の前にデバイス性能を制限することが多く、４ｍＡｃｍ−２は、高電圧ダイオードに対して見積もられる標準的な最大逆リーク電流密度である。この例におけるダイオードに対して、４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧は、４４４±７２Ｖである。
＜例３＞
ブランケットフィールドターミネーション（blanket field termination）を有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する、３つの高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着し且つ真空でアニールすることによって各基板の高濃度ドープ側に形成される。フィールドターミネーションは、各ウエハの全面をＡｒ＋のイオンビームでイオンミリングすることによって形成され、各ウエハは、２５０ｅＶから５００ｅＶの範囲である異なるエネルギーのＡｒ＋イオンビームに曝される。２５００Åのレニウム層が、ｒｆマグネトロンスパッタによって、各ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。レニウム層はパターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２の面積を有する陽極コンタクトを形成する。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。
【００３４】
ダイオードは整流している。ＩＶデータから抽出された、測定されたダイオードの障壁高さは、表１に一覧にされている。４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度ＪＲでもたらされる逆バイアス電圧ＶＲも表１に一覧にされている。表１において一覧にされたＶＲでは、ダイオードはアバランシェ降伏に駆動されていない。ブランケットイオンミルダイオード（blanket ion milled diodes）は終端されているということが表１で見られる。その理由は、例２における終端されていないダイオードに対して測定された４４４Ｖと比較して、ブランケットイオンミルダイオードは、５５０Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
＜例４＞
セルフアラインでイオンミルされたフィールドターミネーションを有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＥＺ６に作製された。オーミックコンタクトは、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高濃度ドープ側に形成された。２５００Åのレニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによって、ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。レニウム層は、パターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２である陽極コンタクトを形成する。セルフアラインされたフィールドターミネーションは、７５０ｅＶのエネルギーに加速したＡｒ＋のイオンビームでウエハの全面をイオンミリングすることによって形成された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。セルフアラインでイオンミルされたダイオードは終端されている。その理由は、例２における終端されていないダイオードに対して測定された４４４Ｖと比較して、セルフアラインされ、イオンミルされたダイオードは、５３０±２５Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
＜例５＞
フィールドターミネーション無しのショットキーダイオードが、８Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎドープＳｉＣ基板ＦＨ３１に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して真空でアニールすることによって、基板の高ドープ側に作製された。２５００Åのチタン層は、電子ビーム蒸着によってエピ層の上に蒸着された。チタン層はパターン化され且つエッチングされて、０．０１２ｃｍ２である陽極コンタクトが形成された。結果として得られるダイオードは、逆バイアスがかけられ、電流対電圧特性が測定された。
【００３７】
例２において論じられているように、４ｍＡｃｍ−２は、高電圧ダイオードに対して見積もられる標準的な最大逆リーク電流密度である。この例におけるダイオードに対して、
４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧ＶＲは２１３±５０Ｖであった。
＜例６＞
ブランケットフィールドターミネーションを有するショットキーダイオードは、１Ｅ１６ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎドープされた５μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する、４つの高濃度ｎドープＳｉＣ基板に作製された。オーミックコンタクトは、２５００Åのニッケル層を蒸着し且つ真空でアニールすることによって各基板の高濃度ドープ側に形成された。フィールドターミネーションは、各ウエハの全面をＡｒ＋のイオンビームでイオンミリングすることによって形成され、各ウエハは、２２５ｅＶから７５０ｅＶの範囲である異なるエネルギーのＡｒ＋イオンビームに曝された。２５００Åのチタン層が、電子ビーム蒸着によって、各ウエハのイオンミルされた面に蒸着された。チタン層はパターン化され且つエッチングされて、４．９Ｅ−３ｃｍ２である陽極コンタクトが形成された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。
【００３８】
ダイオードは整流している。ＩＶデータから抽出された、測定されたダイオードの障壁高さは、表２に一覧にされている。４ｍＡｃｍ−２の逆リーク電流密度でもたらされる逆バイアス電圧ＶＲも表２に一覧にされている。表２において一覧にされたＶＲで、ダイオードはアバランシェ降伏に駆動されていない。
【００３９】
例２において論じられたように、リーク電流は、アバランシェ降伏の前にデバイス性能を制限する。ブランケットイオンミルダイオードは終端されているということが表２において分かる。その理由は、例５における終端されていないダイオードに対して測定された２１３Ｖと比較して、ブランケットイオンミルダイオードは、５２５Ｖを超えるまで４ｍＡｃｍ−２に達していないからである。
【００４０】
【表２】
【００４１】
＜例７＞
ショットキーダイオードが、９．３Ｅ１５ｃｍ−３の濃度で低濃度ｎ−ドープされた、４．８μｍのＳｉＣエピタキシャル層を有する高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板ＧＢ９に作製された。オーミック接触は、２５００Åのニッケル層を蒸着して且つ真空でアニールすることによって、基板の高濃度ドープ側に形成された。２５００Åのレニウム層は、ｒｆマグネトロンスパッタによって、エピ層の表面に蒸着された。結果として得られるダイオードの電流対電圧（ＩＶ）特性が測定された。その後、ウエハはアルゴン雰囲気において８００℃で３０分間アニールされ、電流対電圧特性が再び測定された。測定されたダイオードの障壁および理想係数（ideality factor）が表３に一覧にされている。ＩＶ特性は、８００℃でのアニール後に著しく劣化しておらず、８００℃までの温度でのレニウムショットキー接触の耐久性を証明している。
【００４２】
【表３】
【００４３】
＜例８＞
高濃度ｎ−ドープＳｉＣ基板ＧＡ３は、１５０ｍＡのイオンビーム電流で１０分間、７５０ｅＶに加速したＡｒ＋イオンでイオンミルされた。ウエハは、標準的な方法を使用して断面が出され、透過電子顕微鏡法を使用して撮像された。損傷を受けた結晶構造は、イオンミルされたＳｉＣ面の中に１３０Å延在していることが観察された。当該構造は損傷を受け、アモルファスではない。
【００４４】
利点，他の有利点および問題に対する解決法が、特定の実施例に関して説明されてきている。しかし、利点，有利点または解決法を生じさせるかまたはより顕著にさせ得る利点，有利点，問題に対する解決法および要素は、任意のまたは全ての特許請求の範囲についての重要な，所要のまたは必須の機能または要素として解釈されるべきではない。本願で使用されているように、”含む”，”含んでいる”またはそれについての他のいかなるバリエーションの用語は、非排他的な包含に及ぶことを意図しており、要素のリストを含む工程，方法，項目または装置は、それらの要素のみを含むものではなく、明示的にリストされていない他の要素またはかかる工程，方法，項目または装置に固有な他の要素を包含し得るものである。
【００４５】
本発明は、例示の目的で示されており、添付図面に限定されるものではない。
【００４６】
図面における要素は、単純さおよび明確さのために示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれている訳ではない、ということを熟練職人は理解する。例えば、図における幾つかの要素の寸法は、他の要素に対して誇張された関係であっても良く、本発明の実施例の理解を向上させることに役立ち得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マルチセルショットキーダイオードの断面図である。
【図２Ａ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｂ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｃ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｄ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｅ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図２Ｆ】ターミネーション改善のために、パターン化されたイオンミリングで図１のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ａ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｂ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｃ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｄ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｅ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図３Ｆ】ターミネーション改善のために、ブランケットイオンミリングで別のダイオードを作製する逐次ステップである。
【図４】コンタクト層を蒸着する前に基板表面をイオンミリングするためのイオンミリング装置である。
【図５】本発明のレニウムコンタクトを有するＭＥＳＦＥＴの断面図である。
【図６】レニウム／炭化ケイ素の材料系に対する三元状態図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスであって、
１つの極性である半導体材料の基板と、
前記半導体材料の１つ以上の面における１つ以上の電極と、
前記半導体材料と同じ半導体材料からなる、前記基板の上の低ドープ層と、
前記低ドープ層の上のレニウムショットキーバリア層と、を含み、
前記レニウムショットキーバリア層は、前記デバイスにおける１つの電極から前記デバイスにおける別の電極への電荷の遷移を制御することを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
ショットキーバリアダイオードを含む請求項１記載の半導体デバイスであって、
前記基板は炭化ケイ素を含み、前記基板は２つの面を有し且つ１つの面に高ドープ層を有し、オーミック接触が前記ダイオードに対して１つの接触を形成するために前記高ドープ層の上に形成され、前記基板のもう１つの面に前記高ドープ層と同じ極性である低ドープドリフト層が形成され、前記レニウムショットキーバリア層は、レニウムと低ドープされた炭化ケイ素との接合にショットキーバリアを形成するために前記低ドープ層の上に蒸着されることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
ＭＥＳＦＥＴを含む請求項１記載の半導体デバイスであって、
前記基板は炭化ケイ素であり且つ１つの極性であるドーパントが少量添加されたチャンネル領域を含む上層を有し、１つ以上の高ドープソース領域と高ドープドレイン領域とを含む層が形成され、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、互いに横方向に離間して当該チャンネル層の上に配置され、レニウムショットキーバリア層は、前記チャンネル層の上に且つ前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に形成されて前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の電荷の移動を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記レニウムショットキーバリア層は、２５０Å以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記レニウムショットキーバリア層は、２０００Åから４０００Åまでの間であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
１つの極性のドーパントが少量添加されたチャンネル領域を含む上層を有する基板と、
１つ以上の高ドープソース領域および高ドープドレイン領域を含む層と、
当該チャンネル層の上に且つ前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配されたレニウムショットキーバリア層と、を含み、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は前記チャンネル層の上で互いに横方向に離間しており、前記レニウムショットキーバリア層は、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の電荷の移動を制御することを特徴とするＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１０】
前記レニウムショットキーバリア層は、２５０Å以上の厚さであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１１】
前記レニウムショットキーバリア層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１２】
前記基板および前記層は、ワイドバンドギャップ半導体材料を含むことを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１３】
前記半導体材料は４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１４】
前記半導体材料は６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１５】
前記半導体材料は３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１６】
前記基板は、前記チャンネル層の下に反対型の極性である緩衝層を含むことを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１７】
炭化ケイ素ショットキーダイオードであって、
２つの面を有する炭化ケイ素の基板と、
１つの面における高ドープ層と、
前記高ドープ層の上のオーミック接触と、
他方の面における低ドープドリフト層と、
前記他方の面に蒸着されたレニウム層と、を含み、
前記オーミック接触は前記ダイオードに対する１つの接触を形成し、前記レニウム層は、レニウムと当該低ドープ炭化ケイ素の面との接合にショットキーバリアを形成することを特徴とする炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項１８】
当該裏側オーミック接触は、アニールされたニッケルを含むことを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項１９】
前記レニウム層は、２５０Å以上の厚さであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２０】
前記レニウム層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２１】
当該レニウム電極を取り囲むターミネーション構造をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２２】
前記ターミネーション構造は、当該低ドープ炭化ケイ素層の面の損傷を受けた結晶表面領域の全部分または選択部分を含むことを特徴とする請求項２１記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２３】
前記ターミネーション構造は、前記レニウム電極を取り囲む前記低ドープ炭化ケイ素層の面の損傷を受けた結晶表面の環状領域を含むことを特徴とする請求項２１記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２４】
前記損傷を受けた結晶表面は、アルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる郡のうちの１つ以上のイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項２２記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２５】
前記損傷を受けた結晶表面は、１０ｅＶから１０００ｅＶの間の運動エネルギーでイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項２４記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２６】
前記低ドープドリフト層はエピタキシャル層であることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２７】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２８】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２９】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項 １７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項３０】
炭化ケイ素ショットキーバリアダイオードを形成する方法であって、
１つの導電型である高ドープ層を有する少なくとも１つの面を含む炭化ケイ素の基板を与えるステップと、
前記高ドープ層の面にオーミック接触を形成して前記ダイオードの１つの電極を与えるステップと、
前記基板の他方の面に前記１つの導電型である低ドープ炭化ケイ素層を形成して前記ダイオードに対するドリフト領域を与えるステップと、
前記低ドープ炭化ケイ素層の上にレニウム金属のショットキーバリア接触を形成して前記ダイオードに対する別の電極を与えるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記ショットキーバリア接触を形成するステップは、レニウム層を蒸着してマスクし且つ前記レニウム層の一部を除去し、２５０Åより厚いショットキーバリア接触を与えることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記レニウム層は２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
当該レニウム電極を取り囲むターミネーション構造を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記ターミネーション構造を形成するステップは、少なくとも当該レニウム接触の場所を取り囲む領域においての前記低濃度ドープ層の面のイオンミリングを含むことを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記イオンミリングのステップは、前記低ドープ層の面の少なくとも一部にアルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる群のうちの１つ以上のイオンを衝突させることを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記低ドープ炭化ケイ素層を形成するステップは、当該層を形成するために炭化ケイ素をエピタキシャル蒸着することを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３７】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３８】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項４０】
炭化ケイ素ショットキーダイオードであって、
２つの面を有する炭化ケイ素の基板と、
１つの面において陰極領域を形成する高ドープ層と、
前記ダイオードに対する１つの電極接触を形成する、当該ｎ型高ドープ層の上のオーミック接触と、
他方の面における低ドープドリフト層と、
前記他方の面に蒸着されて当該低ドープ炭化ケイ素層の面上にショットキーバリア接合を形成するショットキー金属接触と、
当該低ドープされた面において損傷を受けた結晶構造を含むフィールドターミネーション領域と、を含み、
前記フィールドターミネーション領域は前記ショットキー金属接触の周囲の電界を低減することを特長とする炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４１】
前記損傷を受けた結晶構造は、前記低ドープドリフト層の面を含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４２】
前記損傷を受けた結晶構造は、前記ショットキー金属接触を取り囲む前記低ドープドリフト層の面領域を含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４３】
当該裏側オーミック接触は、アニールされたニッケルを含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４４】
前記ショットキー金属は、レニウム，チタン，タングステン，チタンタングステンおよびそれらの合金からなる郡のうちの１つを含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４５】
前記ショットキー金属または合金層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４６】
当該損傷を受けた結晶面はイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４７】
前記損傷を受けた結晶面は、アルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる群のうちの１つ以上を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４６記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４８】
前記損傷を受けた結晶面は、１０ｅＶから１０００ｅＶの間の運動エネルギーでイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４９】
前記低ドープ層は、エピタキシャル層であることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５０】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５１】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５２】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５３】
ターミネーション構造を含む炭化ケイ素ショットキーバリアデバイスを形成する方法であって、
１つの導電型である高ドープ層を有する少なくとも１つの面を含む炭化ケイ素の基板を与えるステップと、
前記高ドープ層の面にオーミック接触を形成して前記デバイスの１つの電極を与えるステップと、
前記基板の他方の面に前記１つの導電型である低ドープ炭化ケイ素層を形成して前記第オードに対するドリフト領域を与えるステップと、
少なくともレニウム接触の場所を取り囲む領域において当該低ドープ層の面の全部または一部をイオンミリングするステップと、
前記低ドープ層の面のうちのイオンミルされた部分の上のまたは当該部分に隣接した前記低ドープ炭化ケイ素層の上にショットキーバリア接触を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５４】
前記低ドープ層の面は、ブランケットイオンミルされることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
前記低ドープ層の表面をマスクし且つイオンミリングのために前記低ドープ層の表面の選択部分を露出するように当該マスク層の選択部を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記低ドープ層の表面の一部は、前記ショットキーバリア接触によって覆われた層部分を取り囲むことを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
前記ショットキーバリア接触の材料は、レニウム，チタン，タングステンおよびチタンタングステンからなる群のうちの１つ以上の金属または合金を含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５８】
前記ショットキーバリア接触を形成するステップは、ショットキーバリア材料を少なくとも２５０Åの厚さに蒸着することを含むことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
前記厚さは、２０００Åから４０００Åまでの間であることを特徴とする請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
前記イオンミリングするステップは、前記低ドープ層の表面の全部または一部にアルゴンまたは他の希ガスのイオンを衝突させることを含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６１】
前記低ドープ層を形成するステップは、当該層を形成するために炭化ケイ素をエピタキシャル蒸着することを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６２】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６３】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６４】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項１】
半導体デバイスであって、
１つの極性である半導体材料の基板と、
前記半導体材料の１つ以上の面における１つ以上の電極と、
前記半導体材料と同じ半導体材料からなる、前記基板の上の低ドープ層と、
前記低ドープ層の上のレニウムショットキーバリア層と、を含み、
前記レニウムショットキーバリア層は、前記デバイスにおける１つの電極から前記デバイスにおける別の電極への電荷の遷移を制御することを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
ショットキーバリアダイオードを含む請求項１記載の半導体デバイスであって、
前記基板は炭化ケイ素を含み、前記基板は２つの面を有し且つ１つの面に高ドープ層を有し、オーミック接触が前記ダイオードに対して１つの接触を形成するために前記高ドープ層の上に形成され、前記基板のもう１つの面に前記高ドープ層と同じ極性である低ドープドリフト層が形成され、前記レニウムショットキーバリア層は、レニウムと低ドープされた炭化ケイ素との接合にショットキーバリアを形成するために前記低ドープ層の上に蒸着されることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
ＭＥＳＦＥＴを含む請求項１記載の半導体デバイスであって、
前記基板は炭化ケイ素であり且つ１つの極性であるドーパントが少量添加されたチャンネル領域を含む上層を有し、１つ以上の高ドープソース領域と高ドープドレイン領域とを含む層が形成され、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、互いに横方向に離間して当該チャンネル層の上に配置され、レニウムショットキーバリア層は、前記チャンネル層の上に且つ前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に形成されて前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の電荷の移動を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記レニウムショットキーバリア層は、２５０Å以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記レニウムショットキーバリア層は、２０００Åから４０００Åまでの間であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
１つの極性のドーパントが少量添加されたチャンネル領域を含む上層を有する基板と、
１つ以上の高ドープソース領域および高ドープドレイン領域を含む層と、
当該チャンネル層の上に且つ前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配されたレニウムショットキーバリア層と、を含み、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は前記チャンネル層の上で互いに横方向に離間しており、前記レニウムショットキーバリア層は、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の電荷の移動を制御することを特徴とするＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１０】
前記レニウムショットキーバリア層は、２５０Å以上の厚さであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１１】
前記レニウムショットキーバリア層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１２】
前記基板および前記層は、ワイドバンドギャップ半導体材料を含むことを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１３】
前記半導体材料は４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１４】
前記半導体材料は６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１５】
前記半導体材料は３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１６】
前記基板は、前記チャンネル層の下に反対型の極性である緩衝層を含むことを特徴とする請求項９記載のＭＯＳＦＥＴ。
【請求項１７】
炭化ケイ素ショットキーダイオードであって、
２つの面を有する炭化ケイ素の基板と、
１つの面における高ドープ層と、
前記高ドープ層の上のオーミック接触と、
他方の面における低ドープドリフト層と、
前記他方の面に蒸着されたレニウム層と、を含み、
前記オーミック接触は前記ダイオードに対する１つの接触を形成し、前記レニウム層は、レニウムと当該低ドープ炭化ケイ素の面との接合にショットキーバリアを形成することを特徴とする炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項１８】
当該裏側オーミック接触は、アニールされたニッケルを含むことを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項１９】
前記レニウム層は、２５０Å以上の厚さであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２０】
前記レニウム層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２１】
当該レニウム電極を取り囲むターミネーション構造をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２２】
前記ターミネーション構造は、当該低ドープ炭化ケイ素層の面の損傷を受けた結晶表面領域の全部分または選択部分を含むことを特徴とする請求項２１記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２３】
前記ターミネーション構造は、前記レニウム電極を取り囲む前記低ドープ炭化ケイ素層の面の損傷を受けた結晶表面の環状領域を含むことを特徴とする請求項２１記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２４】
前記損傷を受けた結晶表面は、アルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる郡のうちの１つ以上のイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項２２記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２５】
前記損傷を受けた結晶表面は、１０ｅＶから１０００ｅＶの間の運動エネルギーでイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項２４記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２６】
前記低ドープドリフト層はエピタキシャル層であることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２７】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２８】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項１７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項２９】
前記炭化ケイ素はｎ型またはｐ型であり且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項 １７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項３０】
炭化ケイ素ショットキーバリアダイオードを形成する方法であって、
１つの導電型である高ドープ層を有する少なくとも１つの面を含む炭化ケイ素の基板を与えるステップと、
前記高ドープ層の面にオーミック接触を形成して前記ダイオードの１つの電極を与えるステップと、
前記基板の他方の面に前記１つの導電型である低ドープ炭化ケイ素層を形成して前記ダイオードに対するドリフト領域を与えるステップと、
前記低ドープ炭化ケイ素層の上にレニウム金属のショットキーバリア接触を形成して前記ダイオードに対する別の電極を与えるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記ショットキーバリア接触を形成するステップは、レニウム層を蒸着してマスクし且つ前記レニウム層の一部を除去し、２５０Åより厚いショットキーバリア接触を与えることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記レニウム層は２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
当該レニウム電極を取り囲むターミネーション構造を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記ターミネーション構造を形成するステップは、少なくとも当該レニウム接触の場所を取り囲む領域においての前記低濃度ドープ層の面のイオンミリングを含むことを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記イオンミリングのステップは、前記低ドープ層の面の少なくとも一部にアルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる群のうちの１つ以上のイオンを衝突させることを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記低ドープ炭化ケイ素層を形成するステップは、当該層を形成するために炭化ケイ素をエピタキシャル蒸着することを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３７】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３８】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項４０】
炭化ケイ素ショットキーダイオードであって、
２つの面を有する炭化ケイ素の基板と、
１つの面において陰極領域を形成する高ドープ層と、
前記ダイオードに対する１つの電極接触を形成する、当該ｎ型高ドープ層の上のオーミック接触と、
他方の面における低ドープドリフト層と、
前記他方の面に蒸着されて当該低ドープ炭化ケイ素層の面上にショットキーバリア接合を形成するショットキー金属接触と、
当該低ドープされた面において損傷を受けた結晶構造を含むフィールドターミネーション領域と、を含み、
前記フィールドターミネーション領域は前記ショットキー金属接触の周囲の電界を低減することを特長とする炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４１】
前記損傷を受けた結晶構造は、前記低ドープドリフト層の面を含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４２】
前記損傷を受けた結晶構造は、前記ショットキー金属接触を取り囲む前記低ドープドリフト層の面領域を含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４３】
当該裏側オーミック接触は、アニールされたニッケルを含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４４】
前記ショットキー金属は、レニウム，チタン，タングステン，チタンタングステンおよびそれらの合金からなる郡のうちの１つを含むことを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４５】
前記ショットキー金属または合金層は、２０００Åから４０００Åまでの間の厚さであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４６】
当該損傷を受けた結晶面はイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４７】
前記損傷を受けた結晶面は、アルゴン，クリプトン，キセノンおよびヘリウムからなる群のうちの１つ以上を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４６記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４８】
前記損傷を受けた結晶面は、１０ｅＶから１０００ｅＶの間の運動エネルギーでイオンまたは原子を使用するイオンミリングによって形成されることを特徴とする請求項４７記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項４９】
前記低ドープ層は、エピタキシャル層であることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５０】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５１】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５２】
前記炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項４０記載の炭化ケイ素ショットキーダイオード。
【請求項５３】
ターミネーション構造を含む炭化ケイ素ショットキーバリアデバイスを形成する方法であって、
１つの導電型である高ドープ層を有する少なくとも１つの面を含む炭化ケイ素の基板を与えるステップと、
前記高ドープ層の面にオーミック接触を形成して前記デバイスの１つの電極を与えるステップと、
前記基板の他方の面に前記１つの導電型である低ドープ炭化ケイ素層を形成して前記第オードに対するドリフト領域を与えるステップと、
少なくともレニウム接触の場所を取り囲む領域において当該低ドープ層の面の全部または一部をイオンミリングするステップと、
前記低ドープ層の面のうちのイオンミルされた部分の上のまたは当該部分に隣接した前記低ドープ炭化ケイ素層の上にショットキーバリア接触を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５４】
前記低ドープ層の面は、ブランケットイオンミルされることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
前記低ドープ層の表面をマスクし且つイオンミリングのために前記低ドープ層の表面の選択部分を露出するように当該マスク層の選択部を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記低ドープ層の表面の一部は、前記ショットキーバリア接触によって覆われた層部分を取り囲むことを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
前記ショットキーバリア接触の材料は、レニウム，チタン，タングステンおよびチタンタングステンからなる群のうちの１つ以上の金属または合金を含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５８】
前記ショットキーバリア接触を形成するステップは、ショットキーバリア材料を少なくとも２５０Åの厚さに蒸着することを含むことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
前記厚さは、２０００Åから４０００Åまでの間であることを特徴とする請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
前記イオンミリングするステップは、前記低ドープ層の表面の全部または一部にアルゴンまたは他の希ガスのイオンを衝突させることを含むことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６１】
前記低ドープ層を形成するステップは、当該層を形成するために炭化ケイ素をエピタキシャル蒸着することを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６２】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ４Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６３】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ６Ｈ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項６４】
炭化ケイ素は、ｎ型またはｐ型にドープされ且つ３Ｃ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００７−５２９９０８（Ｐ２００７−５２９９０８Ａ）
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０４１１９（Ｐ２００７−５０４１１９）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００８９４３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１９８８
【国際公開日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（５９９０１１３５５）フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション (62)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００８９４３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１９８８
【国際公開日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（５９９０１１３５５）フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション (62)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]