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公開番号2025174297
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080482
出願日2024-05-16
発明の名称ショットキーバリアダイオード
出願人株式会社ノベルクリスタルテクノロジー
代理人弁理士法人平田国際特許事務所
主分類H10D 8/60 20250101AFI20251120BHJP()
要約【課題】酸化ガリウムからなる半導体層と、半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層を備えたショットキーバリアダイオードであって、逆方向電圧を印加したときのコバルト層における漏れ電流の発生が抑えられ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、酸化ガリウムからなるn型半導体層10と、n型半導体層10上に積層され、n型半導体層10とショットキー接合を形成するコバルト層111と、を備え、コバルト層111は、面心立方格子構造を有する多結晶粒111bと六方最密格子構造を有する多結晶粒を含むコバルトの多結晶体111aからなり、面心立方格子構造を有する多結晶粒111bで占められる領域がコバルト層111の両面の間に連続して存在しない、ショットキーバリアダイオード1を提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
酸化ガリウムからなるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に積層され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層と、
を備え、
前記コバルト層は、面心立方格子構造を有する多結晶粒と六方最密格子構造を有する多結晶粒を含むコバルトの多結晶体からなり、
前記面心立方格子構造を有する多結晶粒で占められる領域が前記コバルト層の両面の間に連続して存在しない、
ショットキーバリアダイオード。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
酸化ガリウムからなるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層に積層され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層と、
を備え、
前記コバルト層は、面心立方格子構造を有する多結晶粒と六方最密格子構造を有する多結晶粒を含むコバルトの多結晶体からなり、
前記コバルト層における、前記面心立方格子構造を有する多結晶粒で占められる領域の全体に対する体積割合が、２３％以下である、
ショットキーバリアダイオード。
【請求項３】
前記コバルト層の厚さが、６０ｎｍ以上である、
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ｎ型半導体層内に、前記コバルト層と接触するｐ型半導体層又は半絶縁層が設けられ、
ＪＢＳ構造が構成された、
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５】
前記ｎ型半導体層内に、前記コバルト層と接触する第１のｐ型半導体層又は半絶縁層と、アクセプター濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上である第２のｐ型半導体層が設けられ、
前記第２のｐ型半導体層とオーミック接合を形成するオーミック電極が設けられ、
ＭＰＳ構造が構成された、
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６】
前記ｎ型半導体層は、前記コバルト層側の面に開口する、メサ部を形成するトレンチを有し、
前記トレンチの内面が絶縁膜に覆われ、
前記コバルト層の一部が、前記絶縁膜に覆われた状態で前記トレンチ内に設けられた、
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。

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。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ショットキーバリアダイオードは、半導体とある条件を満たす金属材料からなるアノード電極材料を接触させ、整流作用を持たせたよく知られた電子デバイスである。また、酸化ガリウムは半導体であり、バンドギャップが４．８ｅＶと半導体材料として一般的なケイ素（１．１ｅＶ）やＧａＡｓ（１．４ｅＶ）より大きく、更に近年パワー半導体（高耐圧半導体）用途として用いられるようになってきたＳｉＣ（３．３ｅＶ）や窒化ガリウム（３．４ｅＶ）と比べても大きい。このことからショットキーバリアダイオードに酸化ガリウムを利用した場合、高耐圧性能を容易に得られる可能性がある。
【０００３】
一方で、酸化ガリウムを用いたショットキーバリアダイオードに適用されるアノード電極材料の例が、非特許文献１、２及び特許文献１、２に開示されている。非特許文献１に記載のショットキーバリアダイオードでは、厚さ２０ｎｍのコバルト又はニッケルが用いられ、非特許文献２に記載のショットキーバリアダイオードでは、厚さ３０ｎｍのコバルト、ニッケル、チタン、モリブデン、パラジウム、又は金が用いられている。更に、特許文献１ではニッケル、白金、パラジウム、金、モリブデン、又は銅が、特許文献２ではニッケル、白金、金、又はパラジウムが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５０５１９号公報
国際公開第２０１９／１５５７６８号公報
【非特許文献】
【０００５】
Elizabeth V. Favela et al., “Effects of Annealing on Co/Au and Ni/Au Schottky Contacts on β-Ga2O3”, Journal of Electronic Materials, (2023) 52:1927-1936
Luke A. M. Lyle et al., “Effect of metal contacts on (100) β-Ga2O3 Schottky barriers”, J. Vac. Sci. Technol. A 39(3) May/Jun 2021; doi: 10.1116/6.0000877
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ショットキーバリアダイオードでは逆方向（電流が流れにくい方向）動作時の漏れ電流は、アノード電極の仕事関数と半導体の電気親和力に依存するが、そのほかに電極と半導体界面における界面準位やトラップ準位の発生といった二材料が接することによってはじめて引き起こされる特有の効果によって増大する、あるいはばらつきが大きくなる場合がある。この好ましくない効果は、設計するダイオードの最大逆方向電圧が高ければ高いほど発現しやすくなるため、高耐圧ダイオードの設計に際しては、界面特有の漏れ電流増大が発生しないようにアノード電極の材料およびその成膜方法等を選択する必要があり、その実現は必ずしも容易ではない。
【０００７】
アノード電極材料としてコバルトを採用した本発明者らによる実験の結果、非特許文献１、２に記載されているような通常のコバルト層をアノード電極に用いたショットキーバリアダイオードでは、逆方向に大きな電圧（例えば４００Ｖ）を印加したときに大きな漏れ電流が発生することが確認された。なお、非特許文献１、２には、５Ｖ以下の低い逆方向電圧をショットキーバリアダイオードに印加した結果のみが記載されている。
【０００８】
本発明の目的は、酸化ガリウムからなる半導体層と、半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層を備えたショットキーバリアダイオードであって、逆方向電圧を印加したときのコバルト層における漏れ電流の発生が抑えられ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】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記のショットキーバリアダイオードを提供する。
【００１０】
［１］酸化ガリウムからなるｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に積層され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層と、を備え、前記コバルト層は、面心立方格子構造を有する多結晶粒と六方最密格子構造を有する多結晶粒を含むコバルトの多結晶体からなり、前記面心立方格子構造を有する多結晶粒で占められる領域が前記コバルト層の両面の間に連続して存在しない、ショットキーバリアダイオード。
［２］酸化ガリウムからなるｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層に積層され、前記ｎ型半導体層とショットキー接合を形成するコバルト層と、を備え、前記コバルト層は、面心立方格子構造を有する多結晶粒と六方最密格子構造を有する多結晶粒を含むコバルトの多結晶体からなり、前記コバルト層における、前記面心立方格子構造を有する多結晶粒で占められる領域の全体に対する体積割合が、２３％以下である、ショットキーバリアダイオード。
［３］前記コバルト層の厚さが、６０ｎｍ以上である、上記［１］又は［２］に記載のショットキーバリアダイオード。
［４］前記ｎ型半導体層内に、前記コバルト層と接触するｐ型半導体層又は半絶縁層が設けられ、ＪＢＳ構造が構成された、上記［１］又は［２］に記載のショットキーバリアダイオード。
［５］前記ｎ型半導体層内に、前記コバルト層と接触する第１のｐ型半導体層又は半絶縁層と、アクセプター濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上である第２のｐ型半導体層が設けられ、前記第２のｐ型半導体層とオーミック接合を形成するオーミック電極が設けられ、ＭＰＳ構造が構成された、上記［１］又は［２］に記載のショットキーバリアダイオード。
［６］前記ｎ型半導体層は、前記コバルト層側の面に開口する、メサ部を形成するトレンチを有し、前記トレンチの内面が絶縁膜に覆われ、前記コバルト層の一部が、前記絶縁膜に覆われた状態で前記トレンチ内に設けられた、上記［１］又は［２］に記載のショットキーバリアダイオード。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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