物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管）的構(gòu)件的層疊 體。特別是關(guān)于二極管元件，可優(yōu)選地提供肖特基勢(shì)皇二極管元件或PN二極管元件、PIN二 極管元件。
[0122] 此處，關(guān)于二極管的種類，通過(guò)應(yīng)用于電源電路所使用的整流二極管、或PWM方式 的反相器電路所使用的快速恢復(fù)二極管等，可抑制發(fā)熱，減少耗電。特別是反相器電路要求 工作頻率高，開(kāi)關(guān)切換時(shí)的恢復(fù)時(shí)間少。在這一點(diǎn)上，若與現(xiàn)有的快速恢復(fù)二極管相比，則 膜厚較小而且為單極，可充分地減少恢復(fù)時(shí)間。因此，工作頻率越高，越可發(fā)揮本發(fā)明的二 極管的特征。
[0123] 例如，車輛用的反相器電路以往使用GT0(GateTurn_0ffthyristor) ΑΤΟ適合大功 率的開(kāi)關(guān)，頻率為500Hz左右，發(fā)動(dòng)時(shí)的噪音成為問(wèn)題。因此，最近的車輛或EV搭載IGBT的例 增加。IGBT的開(kāi)關(guān)速度可提高至數(shù)10kHz，可抑制噪音，并且也可將周邊的構(gòu)件小型化。
[0124] IGBT的開(kāi)關(guān)損耗原理上小，但工作頻率高，因此減少并用的快速恢復(fù)二極管的逆 向漏電流對(duì)耗電的減少有較大的效果。因此，逆向的漏電流少于現(xiàn)有的Si二極管的本發(fā)明 的二極管作為用于IGBT反相器的快速恢復(fù)二極管特別有效。今后，在期望提高工作頻率并 且順暢的工作的情況下，效果進(jìn)一步提高。另外，由于也可抑制發(fā)熱，因此可進(jìn)一步簡(jiǎn)化冷 卻機(jī)構(gòu)。例如，在為EV的情況下，有能夠通過(guò)110°C的散熱器將現(xiàn)有必需的多個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)一 體化的效果。
[0125] 實(shí)施例
[0126] 以下，適當(dāng)參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施例。
[0127] 實(shí)施例1
[0128] 圖1是示意性地表示通過(guò)實(shí)施例1獲得的肖特基勢(shì)皇二極管元件的剖面圖。
[0129] 首先，準(zhǔn)備電阻率0.02Ω · cm的n型硅(Si)基板11，利用稀氫氟酸進(jìn)行處理而去除 形成于基板的表面的自然氧化膜。將該Si基板安裝于濺射裝置(島津制作所制造:HSM552)。 使用具有11120 3:6&203 = 95:5(被％)的組成的燒結(jié)體作為濺射靶，在1^1001的條件下進(jìn)行濺 射放電，在Si基板的去除了氧化膜的面上形成包含銦及鎵的厚度300nm的氧化物膜(IG0膜） 12。
[0130]需要說(shuō)明的是，基板11也發(fā)揮作為接觸電極的作用。
[0131]接著，通過(guò)光微影法將該IG0膜圖案化而形成所需的圖案之后，在空氣中、300°C、2 小時(shí)的條件下進(jìn)行退火而使IG0膜結(jié)晶化。通過(guò)XRD測(cè)定確認(rèn)IG0膜的結(jié)晶狀態(tài)，可知為多晶 體。
[0132] 再次將該帶有多晶IG0膜的Si基板安裝于濺射裝置，使用Pt靶進(jìn)行濺射成膜，在多 晶IG0膜上形成Pt電極13而獲得肖特基結(jié)。
[0133] 接下來(lái)，再次將該基板浸漬于稀氫氟酸而去除未形成多晶IG0膜的背側(cè)的自然氧 化膜，依次派射成膜Ti層14、Ni層15、Au層16從而形成歐姆電極。最后，對(duì)形成該歐姆電極而 獲得的層疊體在空氣中、200°C、1小時(shí)的條件下進(jìn)行退火，從而獲得肖特基勢(shì)皇二極管元件 10。
[0134] 為了確認(rèn)IG0膜在室溫下的載流子濃度，進(jìn)行CV(電容-電壓)測(cè)定。每單位面積的 空乏層電容C[F/cm2]以C = e/W表示。此處，ε表示半導(dǎo)體的介電常數(shù)[F/cm]，W表示空乏層寬 度[cm]。另外，在對(duì)肖特基二極管施加順向偏壓V[V]時(shí)，由于空乏層寬度為W= {2ε (Φ_ν/ qN}(l/2)，因此
[0135] C={qeN/2( Φ-V)} (1/2)。此處，q為基本電荷（ = 1.6X10-19[C])，Φ 為內(nèi)建電位 [V]，表示Pt電極與IG0膜的接觸電位差。
[0136] 取得CV測(cè)定后，可對(duì)0-2 - V特性進(jìn)行繪圖，并根據(jù)斜率求出摻雜濃度（=載流子濃 度)N。其結(jié)果為，濺射成膜后的IG0膜的電阻低，空乏層未擴(kuò)寬，在空氣中、300°C、2小時(shí)的條 件下進(jìn)行退火后，可進(jìn)行CV測(cè)定，根據(jù)0- 2-V的斜率進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果載流子濃度為5 X 1015cm -3 〇
[0137] 對(duì)所獲得的肖特基勢(shì)皇二極管元件的電流-電壓特性進(jìn)行測(cè)定，求出η值與反向耐 壓。此處，η值如下述式（1)所示，表示肖特基勢(shì)皇二極管元件的特性的參數(shù)，η越接近1，越可 獲得理想的元件特性。
[0138] I = I〇[exp(eV/nkT)] · · · (1)
[0139] I:從氧化物膜向Si基板側(cè)流動(dòng)的總電流密度[A/cm2]
[0140] e:電子的電荷，1.60X10-19[C]
[0141] V:施加于元件的電壓[V]
[0142] 1〇:施加于元件的電壓V=0V時(shí)的電流密度[A/cm2]
[0143] k:玻耳茲曼常數(shù)，1.38X 10-23[J/K]
[0144] T:溫度[K]
[0145] 其結(jié)果為，η值為1.3,反向耐壓為20V。該反向耐壓相當(dāng)于0.67MV/cm的絕緣破壞電 場(chǎng)，即使與現(xiàn)有的使用單晶Si的肖特基勢(shì)皇二極管元件相比也為2倍左右的高耐壓。反向耐 壓與絕緣破壞電場(chǎng)具有以下關(guān)系。
[0146] 反向耐壓(V)=絕緣破壞電場(chǎng)(V/cm) X半導(dǎo)體膜厚（cm)
[0147] 將以上結(jié)果示于表1。需要說(shuō)明的是，表中的"順向電壓"為于元件中流動(dòng)0.1mA/ cm2的電流所需的電壓，"On電流密度"（導(dǎo)通電流密度)為對(duì)元件施加10V時(shí)的電流密度。
[0148] 實(shí)施例2~實(shí)施例9
[0149] 以下，如表1所示，適當(dāng)?shù)刈兏ぬ鼗姌O與半導(dǎo)體的組成，并且均使用濺射法，與 實(shí)施例1同樣地制作肖特基勢(shì)皇二極管元件，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表1。
[0150] 實(shí)施例10
[0151 ]圖2是示意性地表示通過(guò)實(shí)施例10獲得的肖特基勢(shì)皇二極管元件的剖面圖。
[0152] 首先，準(zhǔn)備電阻率0.02Ω · cm的p型硅基板21，利用稀氫氟酸去除自然氧化膜之 后，使用Pd靶進(jìn)行濺射成膜而形成Pd電極22。接著，利用UV臭氧對(duì)該P(yáng)d電極的表面進(jìn)行氧化 處理之后，與實(shí)施例1同樣地濺射成膜IG0膜23。在空氣中、300°C、1小時(shí)的條件下進(jìn)行退火 之后，在IG0膜上依次濺射成膜Ti層24、Ni層25、Au層26從而制成歐姆電極。
[0153] 進(jìn)一步，對(duì)p型硅基板的背面?zhèn)龋ㄅc形成Pd電極的面相反的面?zhèn)?也利用稀氫氟酸 去除自然氧化膜之后，將TiAl合金作為靶，濺射成膜TiAl膜27。最后，在空氣中、200°C、1小 時(shí)的條件下進(jìn)行退火而獲得肖特基勢(shì)皇二極管元件20。該二極管與實(shí)施例1~9的二極管的 極性相反，若將P型硅晶片側(cè)連接于正極，則成為順向，若連接于負(fù)極，則成為逆向。
[0154] 對(duì)所獲得的元件以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表1。
[0155] 實(shí)施例11
[0156] 圖3是示意性地表示通過(guò)實(shí)施例11獲得的肖特基勢(shì)皇二極管元件的剖面圖。
[0157] 以與實(shí)施例1相同的方式在η型硅基板31濺射氧化物半導(dǎo)體的IG0膜32,并在空氣 中、300°C、1小時(shí)的條件下進(jìn)行退火之后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布法涂布AZ Materials公司制造的負(fù) 型抗蝕劑。通過(guò)預(yù)烘烤、曝光、顯影、后烘烤而在IG0膜的邊緣(端部)部分形成挖成環(huán)狀的圖 案。接著，安裝于濺射裝置，將Si0 2作為靶，在RF100W、50分鐘的條件下進(jìn)行濺射成膜而形成 厚度50nm的Si02膜。接著，浸漬于抗蝕劑剝離液中，將無(wú)用部分的抗蝕劑與IG0膜一起剝離。 以該種方式形成IG0膜的保護(hù)環(huán)37。之后，以與實(shí)施例1相同的方式制作Pt電極33、及Ti34、 Ni35、Au36的歐姆電極，制作帶有保護(hù)環(huán)的肖特基勢(shì)皇二極管元件30。
[0158] 對(duì)所獲得的元件以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表1。該肖特基勢(shì) 皇二極管通過(guò)保護(hù)環(huán)的效果而與實(shí)施例1相比顯示更良好的耐壓特性。
[0159] [表 1]
[0162] 準(zhǔn)備電阻率0.02 Ω · cm的n型硅(Si)基板，利用稀氫氟酸進(jìn)行處理而去除形成于 基板的表面的自然氧化膜。將該Si基板安裝于濺射裝置(島津制作所制造:HSM552)，首先將 Ti成膜作為歐姆電極。接著，使用具有In 2〇3:Ga2〇3 = 78:22(wt% )的組成的燒結(jié)體作為濺射 靶，在RF100W的條件下進(jìn)行濺射放電，而在帶有Ti的Si基板上的Ti層上形成厚度Ιμπι的包含 銦及鎵的氧化物膜(IG0膜）。
[0163] 接著，在空氣中、300°C、1小時(shí)的條件下對(duì)該IG0膜進(jìn)行退火，并通過(guò)光微影法而圖 案化，形成所需的圖案之后，在空氣中、300°C、1小時(shí)的條件下進(jìn)行退火。利用X