二極管及制造二極管的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及二極管及其制造方法。所述二極管包括：第一半導(dǎo)體層，由包含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成；高位錯(cuò)密度區(qū)域；第二半導(dǎo)體層，層疊于所述第一半導(dǎo)體層上，并在與所述第一半導(dǎo)體層的界面?zhèn)葏^(qū)域中具有低于所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，所述第二半導(dǎo)體層具有開口，所述開口中對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除；絕緣膜圖案，被設(shè)置成覆蓋所述開口的內(nèi)壁；電極，被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，被設(shè)置成使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層及所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間。根據(jù)本發(fā)明，能夠安全地防止由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層中的經(jīng)由穿透位錯(cuò)區(qū)域出現(xiàn)的漏電流。
【專利說明】二極管及制造二極管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二極管以及制造二極管的方法。尤其是，本發(fā)明涉及具有如下構(gòu)造的二極管及其制造方法:在由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層的兩個(gè)表面上設(shè)置有電極。
【背景技術(shù)】
[0002]從物理性質(zhì)的角度來看，氮化鎵(GaN)是具有寬的帶隙(band gap)的化合物半導(dǎo)體，氮化鎵不僅作為用于光學(xué)器件的半導(dǎo)體材料而且作為用于諸如電源及反相器(inverter)等功率器件的半導(dǎo)體材料而受到關(guān)注。這是因?yàn)?，與使用硅(Si)的現(xiàn)有功率器件相比，使用氮化鎵能使器件實(shí)現(xiàn)更高的效率及更佳的性能。
[0003]在制造此種功率器件系統(tǒng)二極管時(shí)，通常使用在由諸如碳化硅(SiC)、藍(lán)寶石(Al2O3)、及硅(Si)等不同類型的單晶材料形成的支撐基板上外延生長的氮化鎵。在此種情形中，米用一種使氮化鎵層在相對(duì)于支撐基板的橫向上外延生長的方法(橫向外延過生長(epitaxial lateral overgrowth:EL0))來作為獲得具有良好的晶體性質(zhì)的氮化鎵層的方法。
[0004]然而，在利用此種外延生長所獲得的氮化鎵層中，會(huì)產(chǎn)生貫穿所述氮化鎵層的穿透位錯(cuò)區(qū)域(threading dislocation region),該區(qū)域與其他部分相比包含更高的晶體缺陷密度。因此，在設(shè)置有電極且在電極之間夾持上述層的垂直器件中，在該穿透位錯(cuò)區(qū)域侵占氮化鎵層與電極之間的接合表面時(shí)，在穿透位錯(cuò)區(qū)域中不會(huì)形成理想的接合，從而存在以下?lián)鷳n:這將導(dǎo)致出現(xiàn)漏電流。
[0005]因此，公開如下一種構(gòu)造:在利用外延生長獲得的氮化鎵層中，在具有高穿透位錯(cuò)密度的區(qū)域中形成凹槽，利用圖案化在所述凹槽內(nèi)形成氮化硅膜，并且形成用于在所述氮化硅膜上方橋接的電極。根據(jù)此種構(gòu)造，可降低穿透位錯(cuò)的影響、并同時(shí)使器件表面積增大(參見未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開案第2007-184371號(hào)及未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開案第 2008-130927 號(hào))。
[0006]然而，除由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層的外延生長之外，上述穿透位錯(cuò)區(qū)域不僅沿所述半導(dǎo)體層的厚度方向延伸，而且還存在沿對(duì)角線方向延伸的穿透位錯(cuò)區(qū)域。因此，在未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開案第2007-184371號(hào)及未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開案第2008-130927號(hào)中所公開的構(gòu)造中，難以抑制沿與半導(dǎo)體層厚度方向相關(guān)的對(duì)角線方向延伸的穿透位錯(cuò)區(qū)域的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，期望本發(fā)明的實(shí)施例提供一種能夠安全地防止由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層中的經(jīng)由穿透位錯(cuò)區(qū)域出現(xiàn)的漏電流的二極管。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供了一種二極管，所述二極管包括:第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層由包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成；高位錯(cuò)密度區(qū)域，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域沿膜厚度方向貫穿所述第一半導(dǎo)體層；第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層具有與所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)，所述第二半導(dǎo)體層層疊于所述第一半導(dǎo)體層上，并且所述第二半導(dǎo)體層中的處于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層之間的界面一側(cè)的區(qū)域中具有比所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度，所述第二半導(dǎo)體層具有開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，使得所述第一半導(dǎo)體層暴露；絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁；電極，所述電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
[0009]在上述本發(fā)明的第一實(shí)施例中，因在對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的所述第二半導(dǎo)體層側(cè)上設(shè)置有所述絕緣膜圖案，所以所述第二半導(dǎo)體層的所述電極被設(shè)置成不與所述高位錯(cuò)密度區(qū)域接觸。因此，提供了如下垂直二極管:所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層(它們由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成)的層疊體在包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬范圍內(nèi)被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間。
[0010]此外，尤其在此種垂直二極管中，設(shè)置有所述絕緣膜圖案的所述開口形成在所述第二半導(dǎo)體層中，使得所述第一半導(dǎo)體層處于暴露狀態(tài)。因此，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域以被夾持在所述對(duì)向電極與所述絕緣膜圖案之間的狀態(tài)僅存在于所述第一半導(dǎo)體層部分中。這里，設(shè)置有開口的所述第二半導(dǎo)體層的處于所述第一半導(dǎo)體層側(cè)的界面區(qū)域的雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。因此，即使在斷開所述二極管時(shí)，通過在所述電極與所述對(duì)向電極之間施加反向偏壓(reverse bias)而使得耗盡層在所述第二半導(dǎo)體層中形成為直到所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層之間的所述界面附近時(shí)，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域也不能到達(dá)所述耗盡層的內(nèi)部。因此，通過因不存在高位錯(cuò)密度區(qū)域而確保耐壓性的耗盡層來確保防止漏電流的出現(xiàn)。
[0011]此外，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括沿厚度方向貫穿所述層的高位錯(cuò)密度區(qū)域并包括位于主表面?zhèn)戎械拈_口，所述開口中的所述高位錯(cuò)密度區(qū)域被移除。絕緣膜圖案被設(shè)置成處于覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁的狀態(tài)。此外，電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述半導(dǎo)體層。此外，對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述半導(dǎo)體層及所述絕緣膜圖案被夾持所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括先前所述的高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述半導(dǎo)體層接觸，且在向所述對(duì)向電極和所述電極施加電壓時(shí)形成比所述半導(dǎo)體層中的所述開口更淺的耗盡層。
[0012]在上文中所述的本發(fā)明的第二實(shí)施例中，因在對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的所述半導(dǎo)體層的主表面?zhèn)壬显O(shè)置有所述絕緣膜圖案，所以設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案的所述電極被設(shè)置成不與所述高位錯(cuò)密度區(qū)域接觸。因此，垂直器件被設(shè)置成使得由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的所述半導(dǎo)體層在包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬范圍內(nèi)被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間。
[0013]此外，尤其在此種垂直器件中，設(shè)置成處于夾持所述半導(dǎo)體層的狀態(tài)的所述電極與所述對(duì)向電極形成了比所述半導(dǎo)體層中的設(shè)置有所述絕緣膜圖案的所述開口更淺的耗盡層。因此，當(dāng)在電流斷開操作期間通過在所述電極與所述對(duì)向電極之間施加反向偏壓而在半導(dǎo)體層中形成耗盡層時(shí)，高位錯(cuò)密度區(qū)域不會(huì)到達(dá)所述耗盡層的內(nèi)部。因此，通過因不具有高位錯(cuò)密度區(qū)域而確保耐壓性的耗盡層來安全地防止在電流切斷操作期間出現(xiàn)漏電流。
[0014]此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種制造上述本發(fā)明第一實(shí)施例的二極管的方法，在所述方法中執(zhí)行以下過程。首先，在支撐基板上形成包括開口部的掩膜層。接著，通過在所述開口部中引發(fā)從所述支撐基板的暴露表面至所述掩膜層上方的外延生長來形成第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括沿膜厚度方向貫穿的與所述開口部相對(duì)應(yīng)的高位錯(cuò)密度區(qū)域，且所述第一半導(dǎo)體層由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)。隨后，通過利用從所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的外延生長來形成第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層中的處于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層的界面一側(cè)的區(qū)域中的雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度。接著，在所述第二半導(dǎo)體層中形成開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，以使所述第一半導(dǎo)體層暴露。接著，形成絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁。隨后，形成電極，所述電極覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層。此外，在從所述第一半導(dǎo)體層移除所述支撐基板與所述掩膜層之后，形成對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被形成為使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層以及所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極于包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
[0015]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二極管，可安全地防止經(jīng)由高位錯(cuò)密度區(qū)域(其貫穿由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的所述半導(dǎo)體層)出現(xiàn)的漏電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是第一實(shí)施例的二極管的剖視圖；
[0017]圖2A至圖2D是表示第一實(shí)施例的二極管的制造過程的(第一)剖面過程圖；
[0018]圖3A至圖3C是表示第一實(shí)施例的二極管的制造過程的(第二)剖面過程圖；
[0019]圖4是第二實(shí)施例的二極管的剖視圖；
[0020]圖5是第三實(shí)施例的二極管的剖視圖；
[0021]圖6A至圖6C是表示第三實(shí)施例的二極管的制造過程的剖面過程圖；
[0022]圖7是第四實(shí)施例的二極管的剖視圖；
[0023]圖8是第五實(shí)施例的二極管的剖視圖；以及
[0024]圖9是第六實(shí)施例的二極管的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下文中，將根據(jù)附圖以如下順序闡述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0026]1.第一實(shí)施例(在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的肖特基二極管的示例)
[0027]2.第二實(shí)施例(包括沿表面方向從開口突出的絕緣膜圖案的示例)
[0028]3.第三實(shí)施例(電極接近的示例)
[0029]4.第四實(shí)施例(經(jīng)由絕緣膜圖案在開口中設(shè)置埋入電極的示例)
[0030]5.第五實(shí)施例(在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的pn結(jié)二極管的示例)
[0031]6.第六實(shí)施例(在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的肖特基二極管的另一示例)[0032]1.第一實(shí)施例
[0033]在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的肖特基二極管的示例
[0034]圖1是第一實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第一實(shí)施例的二極管的構(gòu)造。
[0035]圖1所示的二極管1-1是使用化合物半導(dǎo)體的垂直肖特基二極管。二極管1-1具有垂直器件結(jié)構(gòu)，所述垂直器件結(jié)構(gòu)包括:第一半導(dǎo)體層11、層疊于第一半導(dǎo)體層11上的第二半導(dǎo)體層12、布置成用于夾持上述層疊體的肖特基電極17s、以及例如作為對(duì)應(yīng)于肖特基電極17s的對(duì)向電極的歐姆電極(ohmic electrode) 19h。例如,第一半導(dǎo)體層11因膜形成過程而在本質(zhì)上包含高位錯(cuò)密度區(qū)域A，高位錯(cuò)密度區(qū)域A在預(yù)定位置處沿膜厚度方向貫穿。此外，尤其是，本發(fā)明第一實(shí)施例的二極管1-1的與第二半導(dǎo)體層12的高位錯(cuò)密度區(qū)域A相對(duì)應(yīng)的位置中設(shè)置有開口 B，絕緣膜圖案15設(shè)置于開口 B的內(nèi)部，且肖特基電極17s被設(shè)置成覆蓋絕緣膜圖案15。
[0036]以下，將按如下順序具體闡述第一實(shí)施例的二極管1-1的構(gòu)造:第一半導(dǎo)體層11、第二半導(dǎo)體層12、開口 B、絕緣膜圖案15、肖特基電極17s、及歐姆電極19h。隨后，將闡述二極管1-1的制造方法。
[0037]第一半導(dǎo)體層11
[0038]第一半導(dǎo)體層11是由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的層，所述晶體結(jié)構(gòu)是利用外延生長形成的，這里，第一半導(dǎo)體層11是由II1-V族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的。例如，II1-V族氮化物半導(dǎo)體是氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InxGahN:0 < x≤ 1)、及氮化鋁鎵(AlxGa1J:0 < X ≤ 1)其中之一。由于這些II1-V族氮化物半導(dǎo)體與硅(Si)相比具有寬的帶隙，因此作為用于功率器件的半導(dǎo)體是有利的。
[0039]此外，由這些II1-V族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層11包括沿膜厚度方向貫穿第一半導(dǎo)體層11的高位錯(cuò)密度區(qū)域A。高位錯(cuò)密度區(qū)域A是與第一半導(dǎo)體層11中的其他部分相比具有高的晶體位錯(cuò)密度的區(qū)域。
[0040]在第一半導(dǎo)體層11內(nèi)的例如下文所述的位置中產(chǎn)生高位錯(cuò)密度區(qū)域A。換句話說，例如，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層11是利用橫向外延過生長(epitaxial lateral overgrowth ；EL0)法獲得的晶體層時(shí)，在第一半導(dǎo)體層11中的開始生長晶體的部分處產(chǎn)生高位錯(cuò)密度區(qū)域A。此外，當(dāng)利用ELO法形成第一半導(dǎo)體層11時(shí)，在第一半導(dǎo)體層11上外延生長的開始部分及其周邊處形成臺(tái)階(step)。因此，形成了凸部C，在凸部C中第一半導(dǎo)體層11的膜在開始部分處變厚，且在凸部C的中心附近產(chǎn)生高位錯(cuò)密度區(qū)域A。
[0041]此外，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層11是從同一表面上的多個(gè)位置外延生長時(shí)，外延生長層之間的接合部分變成高位錯(cuò)密度區(qū)域A，高位錯(cuò)密度區(qū)域A是穿透位錯(cuò)。
[0042]如上所述的第一半導(dǎo)體層11包含n型雜質(zhì)，且第一半導(dǎo)體層11的整個(gè)區(qū)域被構(gòu)造為η型高濃度區(qū)域。此外，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層11是II1-V族氮化物半導(dǎo)體時(shí)，使用Si等作為η型雜質(zhì)。
[0043]第二半導(dǎo)體層12
[0044]第二半導(dǎo)體層12是具有與第一半導(dǎo)體層11相連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)的層，第二半導(dǎo)體層12層疊于第一半導(dǎo)體層11上并設(shè)置于第一半導(dǎo)體層11的上部上。第二半導(dǎo)體層12是包含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的層，且是在垂直肖特基二極管(二極管1-1)中有源運(yùn)行的區(qū)域。例如，第二半導(dǎo)體層12由與第一半導(dǎo)體層11相同的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，并利用從第一半導(dǎo)體層11的膜形成連續(xù)的外延生長形成。因此，第二半導(dǎo)體層12的位于在第一半導(dǎo)體層11中的具有低晶體位錯(cuò)密度及良好晶體性質(zhì)的區(qū)域上的部分被形成為具有良好晶體性質(zhì)的區(qū)域。同時(shí)，第二半導(dǎo)體層12的位于在第一半導(dǎo)體層11中的具有高晶體位錯(cuò)密度的高位錯(cuò)密度區(qū)域A上的部分被形成為具有高晶體位錯(cuò)密度的區(qū)域。
[0045]此外，第二半導(dǎo)體層12的整個(gè)區(qū)域(包括其與第一半導(dǎo)體層11之間的界面一側(cè)的區(qū)域)被構(gòu)造成包含η型低濃度區(qū)域，該η型低濃度區(qū)域與第一半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)類型相同且雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體層11。
[0046]開口B
[0047]開口 B形成于第二半導(dǎo)體層12上并被設(shè)置成處于如下狀態(tài):對(duì)應(yīng)于高位錯(cuò)密度區(qū)域A的部分被移除。開口 B設(shè)置于與第一半導(dǎo)體層11中的高位錯(cuò)密度區(qū)域A重疊的部分中。因此，開口 B被設(shè)置成處于貫穿第二半導(dǎo)體層12的狀態(tài)，以便通過底部暴露第一半導(dǎo)體層11。此外，開口 B也可形成為比第二半導(dǎo)體層12更深。開口 B的深度d大于第二半導(dǎo)體層12的膜厚度，且也可具有如下尺寸，在該尺寸下包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11中的一部分被移除。
[0048]這里，當(dāng)開口 B被形成為比第二半導(dǎo)體層12更深時(shí)，則根據(jù)二極管1-1的驅(qū)動(dòng)電壓(即，施加于肖特基電極17s與歐姆電極19h之間的電壓)來設(shè)定深度d。在此種情形中，如下所述，當(dāng)耗盡層(其根據(jù)在施加反向偏壓期間施加于肖特基電極17s與歐姆電極19h之間的電壓而形成于第二半導(dǎo)體層12內(nèi))被形成為進(jìn)一步向第一半導(dǎo)體層11擴(kuò)展時(shí)，開口 B被形成為比耗盡層更深。此外，上述開口 B具有沒有到達(dá)歐姆電極19h的深度d。
[0049]此外，開口 B被設(shè)置成處于完全覆蓋高位錯(cuò)密度區(qū)域A的狀態(tài)。因此，當(dāng)高位錯(cuò)密度區(qū)域A的寬度為Wl時(shí)，開口 B的寬度W2為W2 >W1，且當(dāng)以平面方式觀察時(shí)，開口 B被形成為處于完全覆蓋高位錯(cuò)密度區(qū)域A的狀態(tài)。此外，當(dāng)以平面方式觀察時(shí)，開口 B的尺寸也可以是覆蓋第一半導(dǎo)體層11的凸部C的尺寸，且也可以是處于凸部C的尺寸內(nèi)的尺寸。
[0050]絕緣膜圖案15
[0051]絕緣膜圖案15被設(shè)置成處于覆蓋開口 B的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁的狀態(tài)。例如，絕緣膜圖案15被設(shè)置成處于填充開口 B的狀態(tài)，并被設(shè)置成使得第二半導(dǎo)體層12的表面與絕緣膜圖案15的表面具有近似相同的高度。此外，絕緣膜圖案15僅需被設(shè)置成覆蓋開口B的內(nèi)壁，且在開口 B中也可形成孔隙(void)。然而，覆蓋開口 B的絕緣膜圖案15的內(nèi)壁的膜厚度足以確保在絕緣膜圖案15中不會(huì)出現(xiàn)由在驅(qū)動(dòng)二極管1-1時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)所引起的絕緣擊穿(insulation breakdown)。
[0052]例如，絕緣膜圖案15由諸如氧化硅或氮化硅等絕緣材料構(gòu)成。此外，絕緣膜圖案15并不限于單層結(jié)構(gòu)，且也可為由多個(gè)層疊的絕緣材料形成的層疊結(jié)構(gòu)。
[0053]肖特基電極17s
[0054]肖特基電極17s被設(shè)置成覆蓋絕緣膜圖案15并接觸第二半導(dǎo)體層12。肖特基電極17s由用于與第二半導(dǎo)體層12—起形成肖特基結(jié)(schottky junction)的材料構(gòu)成。一般而言，使用諸如鎳(Ni)、鈀(Pd)、或鉬(Pt))等金屬，并使用由金(Au)等層疊的金屬膜等，來作為構(gòu)成肖特基電極Us的電極材料。
[0055]歐姆電極19h[0056]歐姆電極19h被設(shè)置成處于與包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11接觸的狀態(tài)，并被設(shè)置成作為與肖特基電極17s相關(guān)的對(duì)向電極。歐姆電極19h被設(shè)置成作為用于獲取第一半導(dǎo)體層11的電位的電極。例如，歐姆電極19h由用于與第一半導(dǎo)體層11一起形成歐姆結(jié)(ohmic junction)的材料構(gòu)成。使用Ti/Al等的層疊膜作為構(gòu)成歐姆電極19h的電極材料，歐姆電極19h形成于由II1-V族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層11上。
[0057]由此，垂直肖特基二極管通過以下方式構(gòu)成:將肖特基電極17s接合至被構(gòu)造成η型低濃度區(qū)域的第二半導(dǎo)體層12，并將歐姆電極19h接合至被構(gòu)造成η型高濃度區(qū)域的第一半導(dǎo)體層11。此外，這里，與肖特基電極17s相關(guān)的對(duì)向電極是歐姆電極19h。然而，歐姆電極19h僅需被設(shè)置成用于獲取第一半導(dǎo)體層11的電位的電極，且歐姆電極19h無需與第一半導(dǎo)體層11 一起形成歐姆結(jié)。這同樣適用于以下實(shí)施例中所示的歐姆電極。
[0058]二極管1-1的制造方法
[0059]圖2A至圖2D及圖3A至圖3C是表示用于制造具有上述構(gòu)造的二極管1_1的方法的剖面過程圖。接下來，根據(jù)這些附圖，將闡述應(yīng)用有化合物半導(dǎo)體的利用ELO法的晶體生長法的制造方法作為第一實(shí)施例二極管的制造方法的示例。
[0060]圖2A
[0061]首先，如圖2A所示，將掩膜層23形成于支撐基板21上。支撐基板21是具有單晶結(jié)構(gòu)以用于化合物半導(dǎo)體層的外延生長的基板。例如，支撐基板21由碳化硅(SiC)、藍(lán)寶石(a -Al2O3)、或硅(Si)構(gòu)成。掩膜層23是在化合物半導(dǎo)體層從支撐基板21的暴露表面外延生長時(shí)充當(dāng)掩膜的層。例如，掩膜層23由氧化硅構(gòu)成。掩膜層23包括用于暴露支撐基板21的一部分的開口部23a。開口部2a根據(jù)形成有器件的部分而形成為帶狀或島狀。
[0062]在氧化硅膜的成膜之后，使用光致抗蝕劑(photoresist)作為掩膜來移除氧化硅膜的一部分從而形成開口部23a，由此形成設(shè)置有開口部23a的掩膜層23。
[0063]圖2B
[0064]如圖2B所示，通過引發(fā)從支撐基板21的暴露表面至掩膜層23上方的外延生長，以在支撐基板21及掩膜層23上形成由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層11。這里，例如，由II1-V族氮化物半導(dǎo)體(例如，GaN)構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層11預(yù)先形成為處于包含高濃度η型雜質(zhì)的狀態(tài)。在此種情形中，在支撐基板21的開始外延生長的暴露表面上，第一半導(dǎo)體層11生長，同時(shí)在暴露表面中心附近產(chǎn)生相對(duì)高濃度的晶體位錯(cuò)，且沿膜厚度方向產(chǎn)生具有高晶體位錯(cuò)密度的高位錯(cuò)密度區(qū)域Α。生成的高位錯(cuò)密度區(qū)域A處于沿膜厚度方向貫穿第一半導(dǎo)體層11的狀態(tài)。
[0065]此外，第一半導(dǎo)體層11朝掩膜層23上方的生長是從支撐基板21的暴露表面上所生長的晶體部分朝表面方向的晶體生長。因此，第一半導(dǎo)體層11的生長是在不受高位錯(cuò)密度區(qū)域A的影響的情況下維持低位錯(cuò)密度的外延生長。在以此種方式生長的第一半導(dǎo)體層11中，與掩膜層23的開口部23a相對(duì)應(yīng)的部分是凸部C，凸部C具有比其周邊的膜厚度更厚的膜厚度。因此，在凸部C的中心附近產(chǎn)生高位錯(cuò)密度區(qū)域A。
[0066]隨后，η型雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體層11的第二半導(dǎo)體層12從第一半導(dǎo)體層11的表面外延生長。這里，第二半導(dǎo)體層12外延生長，以繼承第一半導(dǎo)體層11的晶體性質(zhì)。因此，在第二半導(dǎo)體層12中，產(chǎn)生沿膜厚度方向貫穿的具有高晶體位錯(cuò)密度的高位錯(cuò)密度區(qū)域A。此外，由于利用在具有低位錯(cuò)密度的區(qū)域上的外延生長或利用橫向晶體生長來形成其他部分，因此維持了低晶體位錯(cuò)密度。
[0067]此外，在附圖中，圖示了第一半導(dǎo)體層11與第二半導(dǎo)體層12從設(shè)置于掩膜層23上的一個(gè)位置的開口部23a外延生長的情形。然而，當(dāng)在掩膜層23中形成多個(gè)開口部23a時(shí)，第一半導(dǎo)體層11及第二半導(dǎo)體層12通過多個(gè)開口部23a在掩膜層23a上方呈島狀外延生長。此外，當(dāng)彼此相鄰地外延生長的第一半導(dǎo)體層11或第二半導(dǎo)體層12沿表面方向蔓延并從而變成一體時(shí)，在接合部分中也產(chǎn)生作為穿透位錯(cuò)的高位錯(cuò)密度區(qū)域A。
[0068]圖2C
[0069]在上述過程之后，如圖2C所示，通過移除高位錯(cuò)密度區(qū)域A在第二半導(dǎo)體層12中形成開口 B。這里，在支撐基板21的上部上形成抗蝕圖案(圖未示出)以覆蓋第二半導(dǎo)體層12。抗蝕圖案設(shè)置有開口，當(dāng)以平面方式觀察時(shí)，開口完全包含高位錯(cuò)密度區(qū)域A。隨后，使用抗蝕圖案作為掩膜來蝕刻第二半導(dǎo)體層12。因此，移除了形成于第二半導(dǎo)體層12中的高位錯(cuò)密度區(qū)域A，從而在所移除的部分中形成開口 B。在此種情形中，利用第一半導(dǎo)體層11與第二半導(dǎo)體層12之間的η型雜質(zhì)濃度差異，也可使用第一半導(dǎo)體層11作為蝕刻阻擋層(etching stopper)來蝕刻第二半導(dǎo)體層12。在蝕刻完成之后,移除所述抗蝕圖案。
[0070]此外，在形成開口 B時(shí)，當(dāng)開口 B的深度d大于第二半導(dǎo)體層12的膜厚度時(shí)，隨后使用連續(xù)的抗蝕圖案作為掩膜來蝕刻第一半導(dǎo)體層11。在此種情形中，以開口 B沒有到達(dá)掩膜層23的方式來移除高位錯(cuò)密度區(qū)域A，換句話說，以在如下范圍內(nèi)移除高位錯(cuò)密度區(qū)域A:在開口 B的底部上保留有第一半導(dǎo)體層11。
[0071]圖2D
[0072]接下來，如圖2D所示，絕緣膜圖案15形成為具有覆蓋開口 B的內(nèi)壁的形狀。在此種情形中，首先，絕緣膜以覆蓋第二半導(dǎo)體層12的狀態(tài)形成在支撐基板21上。例如，絕緣膜形成為具有足以覆蓋開口 B內(nèi)壁的膜厚度。這里，絕緣膜形成為具有能填充開口 B的膜厚度。隨后，從除開口 B之外的部分移除絕緣膜，而在開口 B中保留絕緣膜?；蛘?，移除絕緣膜的一部分，以使絕緣膜薄化至預(yù)定的膜厚度。通過在絕緣膜上執(zhí)行全表面回蝕(fullsurface etch-back)或通過化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing ；CMP)來移除絕緣膜。因此，在開口 B中保留的絕緣膜形成為絕緣膜圖案15。絕緣膜圖案15也覆蓋高位錯(cuò)密度區(qū)域A。
[0073]圖3A
[0074]在上述過程之后，如圖3A所示，肖特基電極17s形成為處于覆蓋絕緣膜圖案15并接觸第二半導(dǎo)體層12的狀態(tài)。這里，在必要時(shí)被圖案化成對(duì)應(yīng)于一個(gè)器件(二極管)的形狀的肖特基電極17s形成為處于覆蓋絕緣膜圖案15并接觸第二半導(dǎo)體層12的狀態(tài)。肖特基電極17s以如下方式形成:在支撐基板21上方形成用于與第二半導(dǎo)體層12 —起形成肖特基結(jié)的電極材料的膜，并隨后在必要時(shí)圖案化蝕刻所述電極材料膜。此外，在形成肖特基電極17s時(shí),也可應(yīng)用剝離法(lift-off method)或印刷法(printing method)。
[0075]圖3B
[0076]接下來，如圖3B所示，將結(jié)合基板25結(jié)合至肖特基電極17s側(cè)。此后，從第一半導(dǎo)體層11側(cè)剝落支撐基板21，并進(jìn)一步移除掩膜層23。由此暴露第一半導(dǎo)體層11。在此種狀態(tài)下，第一半導(dǎo)體層11的高位錯(cuò)密度區(qū)域A也處于暴露狀態(tài)。此外，與掩膜層23的厚度相對(duì)應(yīng)的凸部C形成于第一半導(dǎo)體層11的與掩膜層23的開口部23a相對(duì)應(yīng)的部分上。貫穿第一半導(dǎo)體層11的高位錯(cuò)密度區(qū)域A位于凸部C的中心。
[0077]圖 3C
[0078]隨后，如圖3C所示，在第一半導(dǎo)體層11的暴露表面上形成歐姆電極19h，以作為與肖特基電極17s相對(duì)的對(duì)向電極。歐姆電極19h被設(shè)置成處于在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間夾持第一半導(dǎo)體層11、第二半導(dǎo)體層12、及的絕緣膜圖案15的狀態(tài)，并形成為處于接觸包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11的狀態(tài)。此外，歐姆電極19h覆蓋第一半導(dǎo)體層11的凸部C，并形成為處于填充凸部C的狀態(tài)。此外，在必要時(shí)將歐姆電極19h圖案化成對(duì)應(yīng)于一個(gè)器件(二極管)的形狀。
[0079]歐姆電極19h以如下方式形成:在第一半導(dǎo)體層11上方形成由上述電極材料的膜，并隨后在必要時(shí)使用抗蝕圖案作為掩膜來圖案化蝕刻電極材料膜。此外，在形成歐姆電極19h時(shí)，也可應(yīng)用剝離法或印刷法。
[0080]根據(jù)上述構(gòu)造，獲得了作為圖1所示的垂直肖特基二極管的二極管1-1。
[0081]第一實(shí)施例的效果
[0082]根據(jù)上述第一實(shí)施例的二極管1-1，由于在第二半導(dǎo)體層12的移除了高位錯(cuò)密度區(qū)域A的開口 B內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案15，因此肖特基電極17s被設(shè)置成不與高位錯(cuò)密度區(qū)域A接觸。因此，可在不受高位錯(cuò)密度區(qū)域A影響的情況下在包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A的寬范圍內(nèi)設(shè)置垂直肖特基二極管(二極管1-1)，其中在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間夾持第一半導(dǎo)體層11與第二半導(dǎo)體層12的層疊體。
[0083]此外，尤其在此種垂直肖特基二極管(二極管1-1)中，將設(shè)置有絕緣膜圖案15的開口 B形成于第二半導(dǎo)體層12中，使得第一半導(dǎo)體層11處于暴露狀態(tài)。因此，高位錯(cuò)密度區(qū)域A以處于被夾持在歐姆電極19h與絕緣膜圖案15之間的狀態(tài)的方式僅存在于第一半導(dǎo)體層11的部分中。這里，設(shè)置有開口 B的第二半導(dǎo)體層12是η型雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體層11的η型雜質(zhì)濃度的η型低濃度區(qū)域，第一半導(dǎo)體層11是η型高濃度區(qū)域。因此，即使當(dāng)在電流斷開操作期間在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間施加反向偏壓而使耗盡層在第二半導(dǎo)體層12中形成為直至處于第二半導(dǎo)體層12與第一半導(dǎo)體層11之間的界面附近時(shí)，耗盡層也不會(huì)到達(dá)高位錯(cuò)密度區(qū)域A。因此，可通過因不存在高位錯(cuò)密度區(qū)域A而確保了耐壓性的耗盡層來安全地防止在電流斷開操作期間出現(xiàn)漏電流。
[0084]2.第二實(shí)施例
[0085]包括從開口中突出的絕緣膜圖案的示例
[0086]圖4是第二實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第二實(shí)施例的二極管1-2的構(gòu)造。
[0087]圖4所示的第二實(shí)施例的二極管1-2與圖1所示的第一實(shí)施例的二極管的不同之處在于絕緣膜圖案15-2的形狀。由于其他構(gòu)造與第一實(shí)施例中的構(gòu)造相同，因此將不再予以贅述。
[0088]絕緣膜圖案15-2
[0089]絕緣膜圖案15-2被圖案化成從開口 B的內(nèi)壁突出至第二半導(dǎo)體層12的上部。絕緣膜圖案15-2設(shè)置有冠部(canopy portion) a，冠部a在開口 B外圍側(cè)的整個(gè)周邊上突出至第二半導(dǎo)體層12的上部。將冠部a的從開口 B突出的突出寬度W3控制至如下程度:確保肖特基電極17s與第二半導(dǎo)體層12之間的肖特基接合表面的尺寸充分大。此外，冠部a的膜厚度t的程度為:可通過向肖特基電極17s施加電壓來控制第二半導(dǎo)體層12中的位于冠部a正下方的電場(chǎng)。
[0090]此外，絕緣膜圖案15-2僅需在如下膜厚度的范圍內(nèi)被設(shè)置成覆蓋開口 B的內(nèi)壁:當(dāng)驅(qū)動(dòng)二極管1-2時(shí)可防止絕緣擊穿。因此，絕緣膜圖案15-2可形成為完全填充開口 B的內(nèi)部，且開口 B中也可形成孔隙。此外，絕緣膜圖案15-2由諸如氧化硅或氮化硅等絕緣材料構(gòu)成。此外，絕緣膜圖案15-2并不僅限于單層結(jié)構(gòu)，而且也可為由多個(gè)層疊的絕緣材料形成的層疊結(jié)構(gòu)。其余構(gòu)造與第一實(shí)施例中的構(gòu)造相同。
[0091]二極管1-2的制造方法
[0092]在包括絕緣膜圖案15-2的二極管1-2的制造方法中，僅需在上述第一實(shí)施例的制造方法中的絕緣膜圖案的形成步驟中通過圖案化來形成包括冠部a的絕緣膜圖案15-2。在此種情形中，在包括開口 B的第二半導(dǎo)體層12上形成絕緣膜之后，使用抗蝕圖案作為掩膜來圖案化蝕刻絕緣膜，從而形成設(shè)置有冠部a的絕緣膜圖案15-2，冠部a在開口 B外圍側(cè)的整個(gè)周邊上突出至第二半導(dǎo)體層12的上部。
[0093]第二實(shí)施例的效果
[0094]根據(jù)上述第二實(shí)施例的二極管1-2，除第一實(shí)施例的二極管的效果之外，可獲得通過進(jìn)一步設(shè)置具有冠部a的絕緣膜圖案15-2而產(chǎn)生的效果。換句話說，在設(shè)置有冠部a的部分中，經(jīng)由冠部a設(shè)置有肖特基電極17s的場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)(field plate structure)形成于第二半導(dǎo)體層12上。因此，當(dāng)向肖特基電極17s施加反向偏壓時(shí)，第二半導(dǎo)體層12的位于冠部a正下方的界面區(qū)域附近被耗盡。因此，在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間從高位錯(cuò)密度區(qū)域A穿過絕緣膜圖案15-2的界面的泄漏路徑(leak path)可在冠部a的正下方被分開。因此，在電流斷開操作期間防止出現(xiàn)漏電流的效果大于第一實(shí)施例。
[0095]3.第三實(shí)施例
[0096]電極接近的示例
[0097]圖5是第三實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第三實(shí)施例的二極管1-3的構(gòu)造。
[0098]圖5所示的第三實(shí)施例的二極管1-3與圖1所示的第一實(shí)施例的二極管的不同之處在于，第一半導(dǎo)體層11-3包括凹部11a。由于其他構(gòu)造與第一實(shí)施例的構(gòu)造相同，因此將不再予以贅述。
[0099]第一半導(dǎo)體層11-3
[0100]第一半導(dǎo)體層11-3包括形成于歐姆電極19h側(cè)的表面層上的凹部11a。凹部Ila在第一半導(dǎo)體層11-3中被設(shè)置于高位錯(cuò)密度區(qū)域A的旁邊。通過使第一半導(dǎo)體層11-3的膜部分地變薄來形成凹部11a，以便通過減少肖特基電極17s與歐姆電極19h之間的間隔來使它們部分地接近。
[0101]因此，凹部Ila設(shè)置于高位錯(cuò)密度區(qū)域A的旁邊。此外，當(dāng)在第一實(shí)施例中在第一半導(dǎo)體層11上形成凸部C時(shí)，在凸部C的旁邊設(shè)置凹部11a。此外，凹部Ila被設(shè)置成在深度及位置上沒有到達(dá)開口 B。因此，優(yōu)選地，凹部Ila可在不與開口 B重疊的情況下設(shè)置于開口 B的旁邊。
[0102]優(yōu)選地，凹部Ila可在沒有到達(dá)第一半導(dǎo)體層11-3中的高位錯(cuò)密度區(qū)域A的范圍內(nèi)的情況下被設(shè)置在盡可能寬的范圍中。因此，在圖示的示例中，在第一半導(dǎo)體層11-3的外圍邊緣中保留沒有形成凹部Ila的厚膜部分(thick film portion)。然而,也可對(duì)第一半導(dǎo)體層11-3的外圍邊緣進(jìn)行膜薄化處理并將其處理成凹部11a。
[0103]此外，被設(shè)置成與包括凹部Ila在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11-3接觸的歐姆電極19h被從包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11-3的上部一直設(shè)置到凹部Ila中，并被設(shè)置成廣泛地接觸第一半導(dǎo)體層11-3。
[0104]二極管1-3的制造方法
[0105]圖6A至圖6C是顯示用于制造具有上述構(gòu)造的二極管1-3的方法的特征部分的剖面過程圖。接下來，將根據(jù)這些附圖闡述第三實(shí)施例的制造方法的特征部分的制造過程。
[0106]首先，在執(zhí)行第三實(shí)施例的特征部分的制造過程之前，通過執(zhí)行如在第一實(shí)施例中參照?qǐng)D2A所述的相同步驟，使掩膜層23形成于具有晶體結(jié)構(gòu)的支撐基板21上。然而，在掩膜層23中，用于定位的開口圖案(圖未示出)形成于不受器件形成影響的位置中，與此同時(shí)，開口部23a形成于與形成有器件的部分相對(duì)應(yīng)的位置中。
[0107]隨后，執(zhí)行如在第一實(shí)施例中的圖2B至圖2D、圖3A及圖3B所述的相同步驟。
[0108]圖6A
[0109]如圖6A所示，獲得了形成有第一半導(dǎo)體層11、第二半導(dǎo)體層12、絕緣膜圖案15、及肖特基電極17s且結(jié)合基板25被結(jié)合至肖特基電極17s側(cè)的狀態(tài)。此外，從第一半導(dǎo)體層11側(cè)移除支撐基板及掩膜層(圖未示出)，且第一半導(dǎo)體層11處于暴露狀態(tài)。在此種狀態(tài)下，以如先前在第一實(shí)施例中所述的相同方式，在第一半導(dǎo)體層11的暴露表面?zhèn)壬闲纬膳c上述掩膜層的開口部相對(duì)應(yīng)的凸部C。此外，尤其在第三實(shí)施例的過程中，獲得了如下狀態(tài):與用于定位上述掩膜層的開口圖案相對(duì)應(yīng)的位置中還形成了凸形定位圖案(convex-shaped positioning pattern)(圖未不出)。
[0110]圖6B
[0111]在此種狀態(tài)下，隨后，如圖6B所不，第一半導(dǎo)體層11的暴露表面?zhèn)壬闲纬砂疾?1a。在此種情形中，首先，利用凸形定位圖案(圖未示出)作為定位標(biāo)記來執(zhí)行平版印刷(lithography)，其中凸形定位圖案與凸部C在同一過程中形成。因此，第一半導(dǎo)體層11的暴露表面的上部上形成具有開口的抗蝕圖案。此外，在高位錯(cuò)密度區(qū)域A及凸部C旁邊的位置中形成開口，更優(yōu)選地，開口形成于不與開口 B重疊的位置中。接下來，使用抗蝕圖案作為掩膜來蝕刻第一半導(dǎo)體層11從而在第一半導(dǎo)體層11中形成凹部11a。在此種情形中，在凹部Ila的底部中，對(duì)蝕刻時(shí)間進(jìn)行控制使得沿深度方向沒有完全移除第一半導(dǎo)體層11。
[0112]根據(jù)上文，相對(duì)于第一半導(dǎo)體層11，形成了在肖特基電極17s的相對(duì)側(cè)設(shè)置有凹部Ila的第一半導(dǎo)體層11-3。此外，在蝕刻完成之后，移除抗蝕圖案。
[0113]圖6C
[0114]接下來，如圖6C所示，在第一半導(dǎo)體層11-3的上面形成有凹部Ila的表面上形成歐姆電極19h。歐姆電極19h被設(shè)置成處于如下狀態(tài):在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間夾持第一半導(dǎo)體層11-3、第二半導(dǎo)體層12、及絕緣膜圖案15，并歐姆電極19h被形成為處于接觸包含高位錯(cuò)密度區(qū)域A在內(nèi)的第一半導(dǎo)體層11的狀態(tài)。此外，歐姆電極19h覆蓋第一半導(dǎo)體層11的凸部C，并形成為處于填充凸部C及凹部Ila的狀態(tài)。此外，在必要時(shí)，將歐姆電極19h圖案化成對(duì)應(yīng)于一個(gè)器件(二極管)的形狀。[0115]通過以下方式形成歐姆電極19h:在第一半導(dǎo)體層11-3的上方形成電極材料膜，并隨后在必要時(shí)使用抗蝕圖案作為掩膜來圖案化蝕刻電極材料膜。此外，在形成歐姆電極19h時(shí)中，也可應(yīng)用剝離法或印刷法。當(dāng)利用圖案化形成歐姆電極19h時(shí)，以與凹部Ila的形成相同的方式使用形成于第一半導(dǎo)體層11-3上的凸形定位圖案(圖未示出)作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment marker)。
[0116]根據(jù)上述構(gòu)造，獲得了圖5所示的垂直肖特基二極管的二極管1-3。
[0117]第三實(shí)施例的效果
[0118]根據(jù)上述第三實(shí)施例的二極管1-3，除第一實(shí)施例的二極管的效果之外，還可獲得通過進(jìn)一步設(shè)置具有凹部Ila的第一半導(dǎo)體層11-3而產(chǎn)生的效果。換言之，第一半導(dǎo)體層
11-3具有將凹部Ila設(shè)置于貫穿第一半導(dǎo)體層11-3的高位錯(cuò)密度區(qū)域A的旁邊的構(gòu)造。因此，可在第一半導(dǎo)體層11-3的具有良好晶體狀態(tài)的部分中，將歐姆電極19h設(shè)置成靠近肖特基電極17s。因此，電流在歐姆電極19h與肖特基電極17s之間流動(dòng)，并集中在電極之間的距離短且在第一半導(dǎo)體層11-3中晶體狀態(tài)良好的位置上。因此，可以執(zhí)行能夠更好地抑制高位錯(cuò)密度區(qū)域A的影響的驅(qū)動(dòng)。
[0119]此外，根據(jù)第三實(shí)施例的制造方法，當(dāng)在第一半導(dǎo)體層11-3的暴露表面?zhèn)壬闲纬砂疾縄la時(shí)，能夠使用形成于第一半導(dǎo)體層11-3的暴露表面?zhèn)壬系耐剐味ㄎ粓D案作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。相似地，當(dāng)利用圖案化形成與第一半導(dǎo)體層11-3的暴露表面?zhèn)冉佑|的歐姆電極19h時(shí)，也可使用形成于第一半導(dǎo)體層11-3的暴露表面?zhèn)壬系耐剐味ㄎ粓D案作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。因此，可在不執(zhí)行使用專門裝置(例如背側(cè)對(duì)準(zhǔn)器(back-side aligner))的任何特別的平版印刷過程的情況下，僅利用普通的平版印刷工藝來制造二極管1-3。
[0120]此外，可將第三實(shí)施例的構(gòu)造與上述第二實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且絕緣膜圖案也可具有從第二半導(dǎo)體層12的上部突出的形狀。因此，可實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例的效果。
[0121]4.第四實(shí)施例
[0122]經(jīng)由絕緣膜圖案在開口內(nèi)設(shè)置有埋入電極的示例
[0123]圖7是第四實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第四實(shí)施例的二極管1-4的構(gòu)造。
[0124]圖7所示的第四實(shí)施例的二極管1-4與上文中參照?qǐng)D1所述的第一實(shí)施例的二極管的不同之處在于，絕緣膜圖案15-4的形狀不同且二極管1-4包括連接至肖特基電極17s的埋入電極17-4。由于其他構(gòu)造與第一實(shí)施例的構(gòu)造相同，因此將不再予以贅述。
[0125]絕緣膜圖案15-4
[0126]絕緣膜圖案15-4沿開口 B的內(nèi)壁設(shè)置成覆蓋內(nèi)壁，且其膜厚度不完全填充開口 B的內(nèi)部。然而，按照與第一實(shí)施例中相同的方式，絕緣膜圖案15-4的膜厚度處于如下范圍內(nèi)的厚度:當(dāng)驅(qū)動(dòng)二極管1-4時(shí)可防止絕緣擊穿。此外，絕緣膜圖案15-4由諸如氧化硅或氮化硅等絕緣材料構(gòu)成。此外，絕緣膜圖案15-4并不僅限于單層結(jié)構(gòu)，而且也可為由多個(gè)層疊的絕緣材料形成的層疊結(jié)構(gòu)。此也與第一實(shí)施例相同。
[0127]此外，絕緣膜圖案15-4的膜厚度處于如下程度:可通過向埋入電極17-4施加電壓而在第一半導(dǎo)體層11及第二半導(dǎo)體層12中獲得由肖特基電極17s或埋入電極17-4引起的場(chǎng)電極效果，且絕緣膜圖案15-4不會(huì)引起絕緣擊穿。
[0128]埋入電極17-4[0129]埋入電極17-4經(jīng)由絕緣膜圖案15-4被埋入在開口 B的內(nèi)部，并被設(shè)置成處于連接至用于覆蓋絕緣膜圖案15-4的肖特基電極17s的狀態(tài)。埋入電極17-4僅需用導(dǎo)電材料構(gòu)成，且導(dǎo)電材料的示例包括鎳(Ni)、金(Au)、及多晶娃。此外,埋入電極17-4也可形成為從肖特基電極17s連續(xù)的部分。
[0130]二極管1-4的制造方法
[0131]在二極管1-4的制造方法中，在上述第一實(shí)施例的制造方法中的形成絕緣膜圖案的步驟中，在沿開口 B的內(nèi)壁形成具有不能填滿開口 B的膜厚度的絕緣膜的膜之后，可將埋入電極材料形成為處于填充開口 B的狀態(tài)的膜。隨后，移除第二半導(dǎo)體層12上部的絕緣膜及埋入電極材料，以在開口 B內(nèi)保留絕緣膜及埋入電極材料。因此，保留在開口 B內(nèi)的絕緣膜形成為絕緣膜圖案15-4。此外，保留在開口 B內(nèi)的埋入電極材料經(jīng)由絕緣膜圖案15-4而形成為埋入電極17-4。
[0132]第四實(shí)施例的效果
[0133]根據(jù)上述第四實(shí)施例的二極管1-4，除第一實(shí)施例的二極管的效果之外，還可獲得通過進(jìn)一步在開口 B內(nèi)設(shè)置連接至肖特基電極17s的埋入電極17-4而產(chǎn)生的效果。換言之，通過在開口 B內(nèi)設(shè)置埋入電極17-4，使得當(dāng)在電流斷開操作期間向肖特基電極17s施加反向偏壓時(shí)，耗盡層在第二半導(dǎo)體層12中形成為直到第二半導(dǎo)體層12與第一半導(dǎo)體層11之間的界面附近。此外，在電流斷開操作期間，耗盡層也形成于沿第一半導(dǎo)體層11與第二半導(dǎo)體層12的界面的位置中，其中第一半導(dǎo)體層11及第二半導(dǎo)體層12與絕緣膜圖案15-4接觸。
[0134]這里，與普通的硅半導(dǎo)體相比，在使用化合物半導(dǎo)體時(shí)難以在半導(dǎo)體與絕緣體之間形成良好的界面。因此，存在有在與絕緣膜圖案15-4接觸的第一半導(dǎo)體層11及第二半導(dǎo)體層12的界面中產(chǎn)生泄漏路徑的情形，其中絕緣膜圖案15-4被設(shè)置成覆蓋開口 B的內(nèi)壁。然而，根據(jù)第四實(shí)施例的構(gòu)造，在施加反向偏壓期間(在電流斷開操作期間)，可通過沿第一半導(dǎo)體層11與第二半導(dǎo)體層12的界面形成的耗盡層將在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間從高位錯(cuò)密度區(qū)域A穿過絕緣膜圖案15-4的界面的泄漏路徑的大部分分開。因此，與第一實(shí)施例相比，能夠更安全地防止漏電流的出現(xiàn)。
[0135]此外，可將第四實(shí)施例的構(gòu)造與上述第二實(shí)施例的構(gòu)造與第三實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相組合。例如，第四實(shí)施例的構(gòu)造可與上文中參照?qǐng)D4所述的第二實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且絕緣膜圖案15-4也可具有從第二半導(dǎo)體層12的上部突出的形狀。此外，第四實(shí)施例的構(gòu)造可與參照?qǐng)D5所述的第三實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且也可在第一半導(dǎo)體層11的歐姆電極19h側(cè)上設(shè)置凹部。此外，第四實(shí)施例的構(gòu)造也可包括第二實(shí)施例的構(gòu)造及第三實(shí)施例的構(gòu)造兩者。以此方式，通過將第四實(shí)施例的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造及第三實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相組合，可實(shí)現(xiàn)每一實(shí)施例的效果。
[0136]5.第五實(shí)施例
[0137]在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的pn結(jié)二極管的示例
[0138]圖8是第五實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第五實(shí)施例的二極管1-5的構(gòu)造。
[0139]圖8所示的第五實(shí)施例的二極管1-5與圖1所示的第一實(shí)施例的二極管的不同之處在于，第二半導(dǎo)體層12-5由兩種不同導(dǎo)電型的層疊的半導(dǎo)體層構(gòu)成。此外，歐姆電極17h連接至第二半導(dǎo)體層12-5，以作為用于獲取第二半導(dǎo)體層12-5的電位的電極。由于其他構(gòu)造與第一實(shí)施例的構(gòu)造相同，因此將不再予以贅述。
[0140]第二半導(dǎo)體層12-5
[0141]第二半導(dǎo)體層12-5是層疊結(jié)構(gòu)，在該層疊結(jié)構(gòu)中，在第一半導(dǎo)體層11側(cè)設(shè)置有低濃度半導(dǎo)體層12a，且在歐姆電極17h側(cè)設(shè)置有具有第二導(dǎo)電型的相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b。低濃度半導(dǎo)體層12a及相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b由具有從第一半導(dǎo)體層11連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
[0142]其中，低濃度半導(dǎo)體層12a具有與第一半導(dǎo)體層11相同的第一導(dǎo)電型，也就是η型。低濃度半導(dǎo)體層12a具有比第一半導(dǎo)體層11更低的η型雜質(zhì)濃度。同時(shí)，相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b具有與第一半導(dǎo)體層11相反的導(dǎo)電型，這里為P型。當(dāng)相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b是II1-V族氮化物半導(dǎo)體時(shí)，可使用鎂(Mg)等作為P型雜質(zhì)。
[0143]歐姆電極17h
[0144]歐姆電極17h被設(shè)置成覆蓋絕緣膜圖案15并接觸第二半導(dǎo)體層12-5的相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b。歐姆電極17h被設(shè)置成用于獲取第二半導(dǎo)體層12-5內(nèi)的相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b的電位的電極。例如，歐姆電極17h由用于與相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b —起形成歐姆結(jié)(ohmic junction)的材料構(gòu)成。
[0145]如上所述，垂直pn結(jié)二極管通過以下方式構(gòu)成:將歐姆電極17h接合至p型相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b，并將歐姆電極19h接合至被構(gòu)造成η型高濃度區(qū)域的第一半導(dǎo)體層11。此外，這里被設(shè)置成與相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b接觸的電極是歐姆電極17h。然而，歐姆電極17h僅需被設(shè)置成用于獲取相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b的電位的電極，且歐姆電極17h無需與相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b —起形成歐姆結(jié)。
[0146]二極管1-5的制造方法
[0147]在上述二極管1-5的制造方法中，在上述第一實(shí)施例的制造方法中形成第二半導(dǎo)體層的步驟中，可依次形成低濃度半導(dǎo)體層12a及相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b。在此種情形中，首先，在η型第一半導(dǎo)體層11的上部上外延生長η型低濃度半導(dǎo)體層12a，以繼承第一半導(dǎo)體層11的晶體性質(zhì)，并隨后外延生長P型相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層12b。
[0148]第五實(shí)施例的效果
[0149]甚至在上述第五實(shí)施例的二極管1-5中，由于在第二半導(dǎo)體層12-5的移除了高位錯(cuò)密度區(qū)域A的開口 B中設(shè)置有絕緣膜圖案15，因此歐姆電極17h也被設(shè)置成不接觸高位錯(cuò)密度區(qū)域A。因此，可設(shè)置垂直pn結(jié)二極管(二極管1-5)，其中第一半導(dǎo)體層11和第二半導(dǎo)體層12 (它們由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成)的層疊體在包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A的寬范圍內(nèi)被夾持在歐姆電極17h與歐姆電極19h之間。
[0150]此外，尤其在此種垂直pn結(jié)二極管(二極管1-5)中，將設(shè)置有絕緣膜圖案15的開口 B形成于第二半導(dǎo)體層12-5中，使得第一半導(dǎo)體層11處于暴露狀態(tài)。因此，處于被夾持在歐姆電極19h與絕緣膜圖案15之間的狀態(tài)下的高位錯(cuò)密度區(qū)域A僅存在于第一半導(dǎo)體層11的一部分中。這里，設(shè)置有開口 B的第二半導(dǎo)體層12-5的第一半導(dǎo)體層11側(cè)的界面區(qū)域是η型雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體層11的η型雜質(zhì)濃度的低濃度半導(dǎo)體層12a，第一半導(dǎo)體層11是η型高濃度區(qū)域。因此，即使當(dāng)在電流斷開操作期間在歐姆電極17h與歐姆電極19h之間施加反向偏壓而使耗盡層在第二半導(dǎo)體層12-5中形成為直到第二半導(dǎo)體層12-5與第一半導(dǎo)體層11之間的界面附近時(shí)，耗盡層也不會(huì)到達(dá)高位錯(cuò)密度區(qū)域A。因此，可以如其他實(shí)施例中所述的相同方式，通過因不存在高位錯(cuò)密度區(qū)域A而確保耐壓性的耗盡層在電流斷開操作期間安全地防止出現(xiàn)漏電流。
[0151 ] 此外，可將第五實(shí)施例的構(gòu)造與上述第二實(shí)施例的構(gòu)造至第四實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相組合。例如，第五實(shí)施例的構(gòu)造也可與參照?qǐng)D4所述的第二實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且絕緣膜圖案15也可具有從第二半導(dǎo)體層12-5的上部突出的形狀。此外，第五實(shí)施例的構(gòu)造可與參照?qǐng)D5所述的第三實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且也在第一半導(dǎo)體層11的歐姆電極19h側(cè)上設(shè)置凹部。此外，第五實(shí)施例的構(gòu)造可與參照?qǐng)D7所述的第四實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且也可將連接至歐姆電極17h的埋入電極構(gòu)造成經(jīng)由絕緣膜圖案填充開口 B的內(nèi)部。
[0152]通過將第五實(shí)施例的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造至第四實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相組合，可實(shí)現(xiàn)每一實(shí)施例的效果。
[0153]6.第六實(shí)施例
[0154]在開口內(nèi)設(shè)置有絕緣膜圖案的肖特基二極管的另一示例
[0155]圖9是第六實(shí)施例的二極管的剖視圖。以下，將根據(jù)此圖闡述第六實(shí)施例的二極管1-6的構(gòu)造。
[0156]圖9所示的第六實(shí)施例的二極管1-6與參照?qǐng)D1所述的第一實(shí)施例的二極管的不同之處在于，一個(gè)半導(dǎo)體層10被夾持在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間。以下，與第一實(shí)施例中的構(gòu)造元件相同的構(gòu)造元件由相同的附圖標(biāo)記表示，且將不再予以贅述。
[0157]換言之，第六實(shí)施例的二極管1-6是使用化合物半導(dǎo)體的垂直肖特基二極管。二極管1-6具有垂直器件結(jié)構(gòu)，電流在上述垂直器件結(jié)構(gòu)中沿厚度方向流動(dòng)，所述結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體層10、被設(shè)置成夾持半導(dǎo)體層10的肖特基電極17s、及作為與肖特基電極17s相對(duì)應(yīng)的對(duì)向電極的歐姆電極19h。開口 B設(shè)置于半導(dǎo)體層10中，且絕緣膜圖案15被設(shè)置成處于覆蓋開口 B的內(nèi)壁的狀態(tài)。
[0158]以下將按如下順序闡述根據(jù)第六實(shí)施例的二極管1-6的構(gòu)造:半導(dǎo)體層10、開口B、絕緣膜圖案15、肖特基電極17s、及歐姆電極19h。隨后，將闡述二極管1-6的制造方法。
[0159]半導(dǎo)體層10
[0160]半導(dǎo)體層10與其他實(shí)施例中的第一半導(dǎo)體層相同，且由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體(例如，II1-V族氮化物半導(dǎo)體)構(gòu)成，所述晶體結(jié)構(gòu)通過利用例如橫向外延過生長(epitaxial lateral overgrowth ;EL0)法的外延生長而形成。因此,半導(dǎo)體層10包括與外延生長的開始部分相對(duì)應(yīng)的凸部C，且產(chǎn)生了在凸部C的中心附近貫穿半導(dǎo)體層10的高位錯(cuò)密度區(qū)域A。
[0161]開口B
[0162]開口 B形成于半導(dǎo)體層10上并被設(shè)置成處于與高位錯(cuò)密度區(qū)域A相對(duì)應(yīng)的部分被移除的狀態(tài)。開口 B被設(shè)置于半導(dǎo)體層10中的與高位錯(cuò)密度區(qū)域A重疊的部分中。
[0163]此外，開口 B被設(shè)置成處于完全覆蓋高位錯(cuò)密度區(qū)域A的狀態(tài)。因此，當(dāng)高位錯(cuò)密度區(qū)域A的寬度為Wl時(shí)，開口 B的寬度W2為W2 >W1，且當(dāng)以平面方式觀察時(shí)，開口 B形成為處于完全覆蓋高位錯(cuò)密度區(qū)域A的狀態(tài)。此外，開口 B的尺寸在以平面方式觀察時(shí)也可為覆蓋半導(dǎo)體層10的凸部C的尺寸，且也可具有處于凸部C的尺寸內(nèi)的尺寸。此外，開口B被設(shè)置成不貫穿半導(dǎo)體層10。[0164]絕緣膜圖案15
[0165]絕緣膜圖案15與其他實(shí)施例中的絕緣膜圖案相同，并被設(shè)置成處于覆蓋開口 B的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁的狀態(tài)。
[0166]肖特基電極17s
[0167]肖特基電極17s與其他實(shí)施例中的肖特基電極相同，且被設(shè)置成覆蓋絕緣膜圖案15并接觸半導(dǎo)體層10。然而，肖特基電極17s向半導(dǎo)體層10施加電壓以形成比開口 B更淺的耗盡層10a。
[0168]歐姆電極19h
[0169]歐姆電極19h與其他實(shí)施例中的歐姆電極相同。然而，歐姆電極19h及肖特基電極17s向半導(dǎo)體層10施加電壓，以形成比開口 B更淺的耗盡層10a。
[0170]如上所述，二極管1-6被構(gòu)造成垂直肖特基二極管，其中被構(gòu)造成η型區(qū)域的半導(dǎo)體層10被夾持在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間。
[0171]二極管1-6的制造方法
[0172]在上述二極管1-6的制造方法中，在上述第一實(shí)施例的制造方法中通過外延生長形成第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層的過程中，可略去第二半導(dǎo)體層的形成。此外，第一半導(dǎo)體層可外延生長為半導(dǎo)體層10，且其他過程與第一實(shí)施例中的過程相同。然而，在形成開口B時(shí)，考慮到通過驅(qū)動(dòng)二極管1-6而形成于半導(dǎo)體層10上的耗盡層IOa的深度X，開口 B形成為具有大于深度X的深度d。
[0173]第六實(shí)施例的效果
[0174]根據(jù)上述第六實(shí)施例的二極管1-6，由于在半導(dǎo)體層10的移除了高位錯(cuò)密度區(qū)域A的開口 B中設(shè)置有絕緣膜圖案15，因此肖特基電極17s被設(shè)置成不與高位錯(cuò)密度區(qū)域A接觸。因此，可在包括高位錯(cuò)密度區(qū)域A的寬范圍內(nèi)設(shè)置垂直肖特基二極管(二極管1-6),其中由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體層10被夾持在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間。
[0175]此外，尤其在此種垂直肖特基二極管(二極管1-6)中，設(shè)置有絕緣膜圖案15的開口 B具有大于耗盡層IOa的深度d，其中耗盡層IOa是因在肖特基電極17s與歐姆電極19h之間施加電壓而產(chǎn)生于半導(dǎo)體層10中。因此，在電流斷開操作期間，耗盡層IOa不會(huì)到達(dá)高位錯(cuò)密度區(qū)域A。因此，以如其他實(shí)施例中所述的相同方式，通過因不存在高位錯(cuò)密度區(qū)域A而確保耐壓性的耗盡層來在電流斷開操作期間安全地防止出現(xiàn)漏電流。
[0176]此外，可將第六實(shí)施例的構(gòu)造與上述第二實(shí)施例的構(gòu)造至第四實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相組合。例如，第六實(shí)施例的構(gòu)造可與上文中參照?qǐng)D4所述的第二實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且絕緣膜圖案15也可具有從半導(dǎo)體層10的上部突出的形狀。此外，第六實(shí)施例的構(gòu)造可與參照?qǐng)D5所述的第三實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且也可在半導(dǎo)體層10的歐姆電極19h側(cè)上設(shè)置凹部。在此種情形中，凹部的深度是不會(huì)到達(dá)形成于半導(dǎo)體層10中的耗盡層IOa的深度。此外，第六實(shí)施例的構(gòu)造可與參照?qǐng)D7所述的第四實(shí)施例的構(gòu)造相組合，且也可將連接至歐姆電極17h的埋入電極構(gòu)造成經(jīng)由絕緣膜圖案填充開口 B的內(nèi)部。
[0177]通過將第六實(shí)施例的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造至第四實(shí)施例的構(gòu)造中的每一者相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)每一實(shí)施例的效果。
[0178]此外，本發(fā)明可采用例如以下構(gòu)造。
[0179](I) 一種二極管，其包括:第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層由包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成；高位錯(cuò)密度區(qū)域，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域沿膜厚度方向貫穿所述第一半導(dǎo)體層；第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層具有與所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)，所述第二半導(dǎo)體層層疊于所述第一半導(dǎo)體層上，并且所述第二半導(dǎo)體層中的處于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層之間的界面一側(cè)的區(qū)域中具有比所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度，所述第二半導(dǎo)體層具有開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，使得所述第一半導(dǎo)體層暴露；絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁；電極，所述電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
[0180](2)如(I)所述的二極管，其中，設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層中的所述開口被形成為具有比所述第二半導(dǎo)體層的膜厚度大的深度。
[0181](3)如⑴或⑵所述的二極管，其中，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成從所述開口的內(nèi)壁突出至所述第二半導(dǎo)體層的上部。
[0182](4)如(I)至(3)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述第一半導(dǎo)體層在所述對(duì)向電極一側(cè)包括位于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域旁邊的凹部，以及所述對(duì)向電極被從所述第一半導(dǎo)體層的上部一直設(shè)置到所述凹部內(nèi)。
[0183](5)如⑴至(4)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，在所述開口內(nèi)設(shè)置有埋入電極，所述埋入電極連接至所述電極且經(jīng)由所述絕緣膜圖案被埋入在所述開口的內(nèi)部中。
[0184](6)如(I)至(5)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述開口被形成為具有完全覆蓋所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬度。
[0185](7)如(I)至(6)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述第二半導(dǎo)體層被構(gòu)造成低濃度區(qū)域，所述第二半導(dǎo)體層的整個(gè)區(qū)域具有所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，且所述第二半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度。
[0186](8)如(1)至(7)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述電極被設(shè)置成與所述第二半導(dǎo)體層相關(guān)的肖特基電極，以及所述對(duì)向電極被設(shè)置成作為用于獲取所述第一半導(dǎo)體層的電位的電極。
[0187](9)如(1)至(6)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述第二半導(dǎo)體層是層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)由設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層一側(cè)上的第一導(dǎo)電型的低濃度半導(dǎo)體層和設(shè)置于所述電極一側(cè)上的第二導(dǎo)電型的相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層構(gòu)成。
[0188](10)如(9)所述的二極管，其中，所述電極被設(shè)置成作為用于獲得所述第二半導(dǎo)體層中的所述相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的電位的電極，以及所述對(duì)向電極被設(shè)置成作為用于獲得所述第一半導(dǎo)體層的電位的電極。
[0189](11)如(1)至(10)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層由II1-V族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成。
[0190](12)如(I)至(10)中的任一項(xiàng)所述的二極管，其中，所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層由氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InxGahN:0 < x ^ I)、及氮化鋁鎵(AlxGa1J:0< X ≤ I)中一者構(gòu)成。[0191](13) 一種二極管，其包括:半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述半導(dǎo)體層包括高位錯(cuò)密度區(qū)域并在主表面?zhèn)壬习ㄩ_口，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域沿膜厚度方向貫穿所述層，且所述開口中的所述高位錯(cuò)密度區(qū)域被移除；絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁；電極，所述電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述半導(dǎo)體層與所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述半導(dǎo)體層相接觸，且在向所述對(duì)向電極和所述電極施加電壓時(shí)形成比所述半導(dǎo)體層中的所述開口更淺的耗盡層。
[0192](14) 一種制造二極管的方法，其包括:在支撐基板上形成包括開口部的掩膜層；通過在所述開口部中引發(fā)從所述支撐基板的暴露表面至所述掩膜層上方的外延生長來形成第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括沿膜厚度方向貫穿的與所述開口部相對(duì)應(yīng)的高位錯(cuò)密度區(qū)域，且所述第一半導(dǎo)體層由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)；通過利用從所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的外延生長來形成第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層中的處于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層的界面一側(cè)的區(qū)域中的雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度；在所述第二半導(dǎo)體層中形成開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，以使所述第一半導(dǎo)體層暴露；形成絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁；形成電極，所述電極覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層；從所述第一半導(dǎo)體層移除所述支撐基板與所述掩膜層；形成對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被形成為使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層以及所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
[0193](15)如(14)所述的制造二極管的方法，其中，在形成所述開口的所述步驟中，所述開口被形成為比所述第二半導(dǎo)體層更深。
[0194](16)如(14)或(15)所述的制造二極管的方法，其中，在形成所述絕緣膜圖案的所述步驟中，所述絕緣膜圖案被形成為從所述開口的內(nèi)壁突出至所述第二半導(dǎo)體層的上部。
[0195](17)如(14)至(16)中的任一項(xiàng)所述的制造二極管的方法，其中，在從所述第一半導(dǎo)體層移除所述支撐基板與所述掩膜層之后，在所述第一半導(dǎo)體層中的所述高位錯(cuò)密度區(qū)域旁邊形成凹部，以及在形成所述對(duì)向電極的所述步驟中，使所述對(duì)向電極從所述第一半導(dǎo)體層的上部一直形成到所述凹部內(nèi)。
[0196](18)如(17)所述的制造二極管的方法，其中，在形成所述掩膜層的所述步驟中，除所述開口部之外，在所述掩膜層中還形成用于定位的開口圖案；在形成所述第一半導(dǎo)體層的所述步驟中，在所述開口部及所述開口圖案中從所述支撐基板的所述暴露表面至所述掩膜層上方進(jìn)行外延生長，以及在形成所述凹部的所述步驟中，使用所述第一半導(dǎo)體層的形成于所述開口圖案的形成位置中的凹部作為定位標(biāo)記。
[0197]本發(fā)明所包含的主題與2012年8月31日向日本專利局提出申請(qǐng)的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)案JP2012-191476中所公開的主題相關(guān)，所述日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。
[0198]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其他因素對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改、組合、子組合、及改變，只要其屬于隨附權(quán)利要求書或其等效內(nèi)容的范圍內(nèi)即可。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管，其特征在于，包括: 第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層由包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成； 高位錯(cuò)密度區(qū)域，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域沿膜厚度方向貫穿所述第一半導(dǎo)體層； 第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層具有與所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)，所述第二半導(dǎo)體層層疊于所述第一半導(dǎo)體層上，并且所述第二半導(dǎo)體層的位于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層之間的界面一側(cè)的區(qū)域中具有比所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度，所述第二半導(dǎo)體層具有開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，使得所述第一半導(dǎo)體層暴露； 絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁； 電極，所述電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于， 設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層中的所述開口被形成為具有比所述第二半導(dǎo)體層的膜厚度大的深度。
3.如權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于， 所述絕緣膜圖案被設(shè)置成從所述開口的內(nèi)壁突出至所述第二半導(dǎo)體層的上部。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體層在所述對(duì)`向電極一側(cè)包括位于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域旁邊的凹部，以及 所述對(duì)向電極被從所述第一半導(dǎo)體層的上部一直設(shè)置到所述凹部內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 在所述開口內(nèi)設(shè)置有埋入電極，所述埋入電極連接至所述電極且經(jīng)由所述絕緣膜圖案被埋入在所述開口的內(nèi)部中。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述開口被形成為具有完全覆蓋所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬度。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述第二半導(dǎo)體層被構(gòu)造成低濃度區(qū)域，所述第二半導(dǎo)體層的整個(gè)區(qū)域具有所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，且所述第二半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述電極被設(shè)置成與所述第二半導(dǎo)體層相關(guān)的肖特基電極，以及 所述對(duì)向電極被設(shè)置成作為用于獲取所述第一半導(dǎo)體層的電位的電極。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述第二半導(dǎo)體層是層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)由設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層一側(cè)上的所述第一導(dǎo)電型的低濃度半導(dǎo)體層和設(shè)置于所述電極一側(cè)上的第二導(dǎo)電型的相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述低濃度半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的所述第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度。
10.如權(quán)利要求9所述的二極管，其特征在于， 所述電極被設(shè)置成作為用于獲得所述第二半導(dǎo)體層中的所述相反導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的電位的電極，以及 所述對(duì)向電極被設(shè)置成作為用于獲得所述第一半導(dǎo)體層的電位的電極。
11.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層由πι-v族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的二極管，其特征在于， 所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層由氮化鎵GaN、氮化銦鎵InxGahN及氮化鋁鎵AlxGapxN中一者構(gòu)成，其中O < X≤1。
13.—種二極管，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述半導(dǎo)體層包括高位錯(cuò)密度區(qū)域并在主表面?zhèn)壬习ㄩ_口，所述高位錯(cuò)密度區(qū)域沿膜厚度方向貫穿所述半導(dǎo)體層，且所述開口中的所述高位錯(cuò)密度區(qū)域被部分移除使得所述開口沒有貫穿所述半導(dǎo)體層； 絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案被設(shè)置成覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁； 電極，所述電極被設(shè)置成覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述半導(dǎo)體層；以及對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被設(shè)置成使得所述半導(dǎo)體層與所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述半導(dǎo)體層接觸，且在向所述對(duì) 向電極和所述電極施加電壓時(shí)形成比所述半導(dǎo)體層中的所述開口更淺的耗盡層。
14.一種制造二極管的方法，其特征在于，包括: 在支撐基板上形成包括開口部的掩膜層； 通過在所述開口部中引發(fā)從所述支撐基板的暴露表面至所述掩膜層上方的外延生長來形成第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括沿膜厚度方向貫穿的與所述開口部相對(duì)應(yīng)的高位錯(cuò)密度區(qū)域，且所述第一半導(dǎo)體層由具有晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體包含第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)； 通過利用從所述第一半導(dǎo)體層連續(xù)的外延生長來形成第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層中的處于所述第二半導(dǎo)體層與所述第一半導(dǎo)體層的界面一側(cè)的區(qū)域中的雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度； 在所述第二半導(dǎo)體層中形成開口，所述開口中的對(duì)應(yīng)于所述高位錯(cuò)密度區(qū)域的部分被移除，以使所述第一半導(dǎo)體層暴露； 形成絕緣膜圖案，所述絕緣膜圖案覆蓋所述開口的包括底部在內(nèi)的內(nèi)壁； 形成電極，所述電極覆蓋所述絕緣膜圖案并接觸所述第二半導(dǎo)體層； 從所述第一半導(dǎo)體層移除所述支撐基板與所述掩膜層； 形成對(duì)向電極，所述對(duì)向電極被形成為使得所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層以及所述絕緣膜圖案被夾持在所述電極與所述對(duì)向電極之間，以便所述對(duì)向電極與包括所述高位錯(cuò)密度區(qū)域在內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的制造二極管的方法，其特征在于， 在形成所述開口的所述步驟中，所述開口被形成為具有比所述第二半導(dǎo)體層的膜厚度大的深度。
16.如權(quán)利要求14所述的制造二極管的方法，其特征在于， 在形成所述絕緣膜圖案的所述步驟中，所述絕緣膜圖案被形成為從所述開口的內(nèi)壁突出至所述第二半導(dǎo)體層的上部。
17.如權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的制造二極管的方法，其特征在于， 在從所述第一半導(dǎo)體層移除所述支撐基板與所述掩膜層之后，在所述第一半導(dǎo)體層中的所述高位錯(cuò)密度區(qū)域旁邊形成凹部，以及 在形成所述對(duì)向電極的所述步驟中，使所述對(duì)向電極從所述第一半導(dǎo)體層的上部一直形成到所述凹部內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的制造二極管的方法，其特征在于， 在形成所述掩膜層的所述步驟中，除所述開口部之外，在所述掩膜層中還形成用于定位的開口圖案； 在形成所述第一半導(dǎo)體層的所述步驟中，在所述開口部及所述開口圖案中從所述支撐基板的所述暴露表面至所述掩膜層上方進(jìn)行外延生長，以及 在形成所述凹部的所述步驟中，使用所述第一半導(dǎo)體層的形成于所述開口圖案的形成位置中的凹部作為定 位標(biāo)記。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK103681879SQ201310367436
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】兼松成, 柳田將志 申請(qǐng)人:索尼公司