JPH08255919A - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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JPH08255919A
JPH08255919A JP5725195A JP5725195A JPH08255919A JP H08255919 A JPH08255919 A JP H08255919A JP 5725195 A JP5725195 A JP 5725195A JP 5725195 A JP5725195 A JP 5725195A JP H08255919 A JPH08255919 A JP H08255919A
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JP
Japan
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layer
type
insulating film
semiconductor layer
concentration
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JP5725195A
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Japanese (ja)
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Shoichi Yamaguchi
正一 山口
Akihiro Hachiman
彰博 八幡
Chiharu Kato
千晴 加藤
Kazuya Nakayama
和也 中山
Shigeru Hasegawa
滋 長谷川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain a planar power semiconductor element in which high breakdown strength can be obtained stably by presenting predetermined quantity of charges on the interface between specific insulating film and semiconductor layer or in the insulating film thereof. CONSTITUTION: The power semiconductor element comprises a heavily doped semiconductor layer 102 of second conductivity type formed selectively on the surface of a high resistance semiconductor layer 101 of first conductivity type, and a lightly doped semiconductor layer 103 of second conductivity type formed around the semiconductor layer 102 contiguously thereto. The power semiconductor element further comprises an insulating film 106 deposited on the semiconductor layers 102, 103 and the semiconductor layer 101 on the outside thereof, a first main electrode 107 provided on the semiconductor layers 102, a heavily doped semiconductor layer 105 of first or second conductivity type formed on the opposite side to the semiconductor layers 102, 103, and a second main electrode 109. Furthermore, a predetermined quantity of charges are presented on the interface between an insulating film and a lightly doped semiconductor layer 103 of second conductivity, in an insulating film 106 deposited thereon or on the insulating film 106.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高耐圧ダイオード、パ
ワートランジスタ、サイリスタ等の電力用半導体素子を
有する電力用半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device having a power semiconductor element such as a high breakdown voltage diode, a power transistor and a thyristor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

(第1の従来例)従来より、種々の電力用半導体素子が
知られている。図6は、電力用半導体素子の1つである
高耐圧プレーナ型pn接合ダイオード(以下、単にプレ
ーナ型ダイオードという)の素子構造を示す断面図であ
る。
(First Conventional Example) Conventionally, various power semiconductor elements have been known. FIG. 6 is a sectional view showing an element structure of a high breakdown voltage planar type pn junction diode (hereinafter, simply referred to as a planar type diode) which is one of power semiconductor elements.

【0003】この素子構造では、高抵抗のn- 型シリコ
ン層1の表面に高不純物濃度のp+型層2が選択的に拡
散形成され、このp+ 型層2の周囲にこれに接して低不
純物濃度のp- 型層(リサーフ層)3が拡散形成されて
いる。
In this element structure, a high impurity concentration p + type layer 2 is selectively diffused on the surface of a high resistance n type silicon layer 1, and the p + type layer 2 is in contact with the periphery of the p + type layer 2. A p type layer (resurf layer) 3 having a low impurity concentration is formed by diffusion.

【0004】p- 型層3から所定距離離れたn- 型シリ
コン層の表面にはn- 型シリコン層1の表面電位を固定
するためのn+ 型層(ストッパ層)4が拡散形成されて
いる。素子表面はシリコン酸化膜6で覆われ、これにコ
ンタクトホールが開けられて、アノード電極7がp+
層2に低抵抗接触し、ストッパ電極8がn+ 型層4に低
抵抗接触している。
An n + type layer (stopper layer) 4 for fixing the surface potential of the n type silicon layer 1 is diffused and formed on the surface of the n type silicon layer at a predetermined distance from the p type layer 3. There is. The element surface is covered with a silicon oxide film 6, a contact hole is opened in this, and the anode electrode 7 is in low resistance contact with the p + type layer 2 and the stopper electrode 8 is in low resistance contact with the n + type layer 4. There is.

【0005】一方、n- シリコン層1の裏面には低抵抗
のn+ 型層5を介してカソード電極9が形成されてい
る。このようなプレーナ型ダイオードによれば、p-
層3によってp+ 型層2のエッジ部に集中する電界が緩
和され、高い耐圧が得られる。
On the other hand, a cathode electrode 9 is formed on the back surface of the n silicon layer 1 via a low resistance n + type layer 5. According to such a planar diode, the electric field concentrated at the edge portion of the p + type layer 2 is relaxed by the p type layer 3, and a high breakdown voltage is obtained.

【0006】このプレーナ型ダイオードの製造方法は次
の通りである。まず、n+ 型層5に接してn- 型シリコ
ン層1が形成された基板を用意し、次いでn- 型シリコ
ン層1の表面にさらにシリコン酸化膜6を堆積し、PE
P(Photo Engraving Proces
s:写真蝕刻工程)によって上記シリコン酸化膜に開口
を設け、これをマスクとしてp型不純物をイオン注入し
た後、アニール・拡散してp+ 型層2を形成する。
The method of manufacturing the planar diode is as follows. First, a substrate on which the n type silicon layer 1 is formed is prepared in contact with the n + type layer 5, and then a silicon oxide film 6 is further deposited on the surface of the n type silicon layer 1 to remove PE.
P (Photo Engraving Procedures)
s: An opening is provided in the silicon oxide film by a photo-etching process), p-type impurities are ion-implanted using this as a mask, and then annealing / diffusion is performed to form the p + -type layer 2.

【0007】次に同様のプロセスによってp- 型層3お
よびn+ 型層4を形成した後、CVD法によりシリコン
酸化膜6を基板全面に堆積する。次いでp+ 型層2、n
+ 型層4の領域の一部のシリコン酸化膜6を除去した
後、全面にAl膜を堆積し、このAl膜をパターニング
してアノード電極7とストッパ電極8を形成する。
Next, after the p type layer 3 and the n + type layer 4 are formed by the same process, a silicon oxide film 6 is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method. Then p + type layer 2, n
After removing a part of the silicon oxide film 6 in the region of the + type layer 4, an Al film is deposited on the entire surface and the Al film is patterned to form an anode electrode 7 and a stopper electrode 8.

【0008】図7は、従来のプレーナ型ダイオードにお
いて、その耐圧とp- 型層3の不純物濃度との関係を表
した特性図である。この特性図は、例えば、J.Kor
ecand R.Held,“Comparision
of DMOS/IGBT−Compatible
High−Voltage Termination
Structures and Passivatio
n Techniques”IEEE TRANSAC
TION ON ELECTRON DEVICES,
Vol.40,No.10,pp.1845,199
3.で発表されている。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the breakdown voltage of the conventional planar diode and the impurity concentration of the p type layer 3. This characteristic diagram is described in, for example, J. Kor
e.c. Held, “Comparison
of DMOS / IGBT-Compatible
High-Voltage Termination
Structures and Passivatio
nTechniques "IEEE TRANSAC
TION ON ELECTRON DEVICES,
Vol. 40, No. 10, pp. 1845,199
3. Has been announced at.

【0009】図中、点Aはp- 型層3の長さをある一定
値に固定したときの最大耐圧を示している。図6より明
らかなように、耐圧はp- 型層3の不純物ドーズ量によ
って敏感に変動し、僅かでも最適の不純物量からずれる
と耐圧は急激に低下する。
In the figure, point A indicates the maximum breakdown voltage when the length of the p -- type layer 3 is fixed to a certain value. As is clear from FIG. 6, the breakdown voltage sensitively changes depending on the impurity dose amount of the p -type layer 3, and even a slight deviation from the optimum impurity amount causes the breakdown voltage to drop sharply.

【0010】ところが、従来のプレーナ型ダイオードで
は、その製造工程中に、p- 型層3とシリコン酸化膜6
との間の界面やシリコン酸化膜6中に、固定電荷やイオ
ンが混入あるいは発生する。
However, in the conventional planar diode, the p -- type layer 3 and the silicon oxide film 6 are formed during the manufacturing process.
Fixed charges and ions are mixed in or generated at the interface between and, and in the silicon oxide film 6.

【0011】このため、従来のプレーナ型ダイオードに
あっては、上記固定電荷やイオンの混入または発生によ
り、表面の空乏層の広がり方が変化し、安定した高耐圧
が得られず、耐圧が低下するという問題があった。上記
固定電荷やイオンは、図7で示した特性図において、p
- 型層3の不純物量が最適値からシフトしたのと等価的
に同じ作用を及ぼしている。 (第2の従来例)従来より、電力用半導体素子(パワー
素子)の高耐圧化のために、多くの施策が行なわれてい
る。最初に、pn接合が端部でむきだしになっているメ
サ構造においては、端部をウェハの主面に対して垂直に
せず、90度からずらすベベル構造にすることによって
ウェーハ表面における最大電界を減少させる方法が行な
われてきた(例えば、R.L.Davies and
F.E.Gentry,IEEE Trans.Ele
ctron Devices,vol.ED−11,P
P.313,1964.)。
Therefore, in the conventional planar type diode, the spread or depletion of the surface depletion layer is changed due to the mixing or generation of the fixed charges or ions, so that a stable high breakdown voltage cannot be obtained and the breakdown voltage is lowered. There was a problem of doing. In the characteristic diagram shown in FIG. 7, the fixed charges and the ions are p
The equivalent effect is that the amount of impurities in the -type layer 3 is shifted from the optimum value. (Second Conventional Example) Conventionally, many measures have been taken to increase the breakdown voltage of power semiconductor elements (power elements). First, in the mesa structure in which the pn junction is exposed at the end, the maximum electric field at the wafer surface is reduced by forming a bevel structure in which the end is not perpendicular to the main surface of the wafer but is offset from 90 degrees. Have been practiced (eg, RL Davies and
F. E. FIG. Gentry, IEEE Trans. Ele
ctron Devices, vol. ED-11, P
P. 313, 1964. ).

【0012】しかし、この方法によって再現性良く素子
を作成するためには、pn接合を形成するp型拡散層の
厚みが数10μm以上である必要があるので、微細化さ
れ、集積化されたパワー素子と両立させることは困難で
ある。
However, in order to fabricate a device with good reproducibility by this method, the thickness of the p-type diffusion layer forming the pn junction needs to be several tens of μm or more, and therefore, the miniaturized and integrated power is required. It is difficult to be compatible with the device.

【0013】また、pn接合の端部がウェハの主面に存
在するプレーナ構造(プレーナ終端構造)においては、
端部のpn接合面がウェハの主面に垂直になるので、電
界集中が起こりやすい。これを防ぐ手法としては、例え
ば、フィールド・リミティング・リングの採用がある。
Further, in the planar structure (planar termination structure) in which the end of the pn junction exists on the main surface of the wafer,
Since the pn junction surface at the end is perpendicular to the main surface of the wafer, electric field concentration is likely to occur. As a method for preventing this, for example, there is a field limiting ring.

【0014】フィールド・リミティング・リングは、素
子部の周りを1つまたは2つ以上のp型拡散層で囲うこ
とによって空乏層の形状を滑らかにし、電界を緩和する
ものである(例えば、Y.C.Kao and E.
D.Wolley,Proc.IEEE,vol.5
5,pp.1409,1967.)。
The field limiting ring is to surround the element portion with one or more p-type diffusion layers to smooth the shape of the depletion layer and relax the electric field (see, for example, Y. C. Kao and E.
D. Wolley, Proc. IEEE, vol. 5
5, pp. 1409, 1967. ).

【0015】しかし、この方法で高耐圧化するために
は、多数のリングを必要とするうえ、素子面積が大きく
なるという問題があった。素子面積を大きくしないで高
耐圧化を図る方法としては、抵抗性フィールドプレート
を利用する方法がある。これは陽極と陰極を高抵抗の膜
で接続して僅かの電流を流し、陽極・陰極間の電圧を均
等に分割化することによって、電界を緩和するというも
のである抵抗性フィールドプレート(例えば、S.Mu
kherjee,C.J.Chou,K.Shaw,
D.McArthur and V.Rumenni
k,IEDM Technical Digest p
p.646,1986.)。
However, in order to increase the breakdown voltage by this method, there are problems that a large number of rings are required and the element area becomes large. As a method of increasing the breakdown voltage without increasing the element area, there is a method of using a resistive field plate. This is to reduce the electric field by connecting the anode and cathode with a high resistance film and passing a small amount of current to evenly divide the voltage between the anode and the cathode. S. Mu
kherjee, C.I. J. Chou, K .; Shaw,
D. McArthur and V.I. Rumenni
k, IEDM Technical Digest p
p. 646, 1986. ).

【0016】抵抗性フィールドプレートの材料として
は、従来より半絶縁性ポリシリコン(SIPOS)が用
いられている。しかしながら、SIPOSに逆方向電圧
を急峻に印加した際に流れる電流には時間遅れがあり、
これにより、抵抗性フィールド・プレートの効果に時間
遅れが生じ、漏れ電流が流れるという問題があった。 (第3の従来例)pn接合を含む半導体基板の表面上に
半絶縁性膜を有する半導体装置、特に高耐圧を必要とす
る絶縁ゲート付き半導体装置においては、その理想耐圧
に近い耐圧を実現するために、接合終端領域という言葉
で一般に表現された構造をその素子の一部に設けてい
る。
As the material of the resistive field plate, semi-insulating polysilicon (SIPOS) has been conventionally used. However, there is a time delay in the current that flows when a reverse voltage is suddenly applied to SIPOS,
This causes a time delay in the effect of the resistive field plate and causes a leakage current. (Third conventional example) In a semiconductor device having a semi-insulating film on the surface of a semiconductor substrate including a pn junction, particularly in a semiconductor device with an insulated gate that requires a high withstand voltage, a withstand voltage close to the ideal withstand voltage is realized. Therefore, the structure generally expressed by the term junction termination region is provided in a part of the element.

【0017】図11は、接合終端領域の一例を示す断面
図である。接合終端領域においては素子に高い電圧をか
けた時の空乏層の広がりを適当に制御するためのp+
ガードリング層21、p- 型リサーフ層22およびチャ
ンネルストッパーとしてのn+ 拡散層23がn型半導体
基板の表面に形成されている。さらに、その上にフィー
ルド酸化膜(SiO2 膜)29を介して半絶縁性膜(抵
抗性フィールドプレート)24および金属電極(メタル
フィールドプレート)25が部分的に被着されフィール
ドプレート構造が形成されている。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of the junction termination region. In the junction termination region, the p + type guard ring layer 21, the p type RESURF layer 22 and the n + diffusion layer 23 as a channel stopper for appropriately controlling the spread of the depletion layer when a high voltage is applied to the device are provided. It is formed on the surface of the n-type semiconductor substrate. Further, a semi-insulating film (resistive field plate) 24 and a metal electrode (metal field plate) 25 are partially adhered on it via a field oxide film (SiO 2 film) 29 to form a field plate structure. ing.

【0018】このような接合終端構造により、電界緩和
が容易に達成され、比較的設計耐圧に近い耐圧が実現さ
れる。この接合終端構造に用いられている半絶縁性膜2
4としては、酸素ドープトPoly−Si(公称SIP
OS:Semilnsurating Polycry
stalline Silicon)やアモルファスS
iが一般的であるが、TixOyやSixTiyOz等
の誘電体膜等でも効果が期待される。
With such a junction termination structure, electric field relaxation can be easily achieved, and a breakdown voltage relatively close to the designed breakdown voltage can be realized. Semi-insulating film 2 used in this junction termination structure
4, the oxygen-doped Poly-Si (nominal SIP
OS: Semining Surviving Polycry
stalline Silicon) and amorphous S
Although i is generally used, an effect can be expected with a dielectric film such as TixOy or SixTiyOz.

【0019】一般的に言って、上述したp- 型リサーフ
層を持つ抵抗性フィールドプレートでは、p- 型リサー
フ層が長い程相対的に耐圧が高くなるが、リサーフドー
ズ量に上限が存在し、リサーフドーズ量が多いほど主接
合の耐圧は向上するが、逆にリサーフ端付近での電界集
中が起こり易くなり、アバランシェ降伏が主接合よりも
リサーフ端で生じ易くなる問題がある。
[0019] Generally speaking, p mentioned above - in the resistive field plate with type RESURF layer, p - although -type RESURF layer is increased relatively withstand longer, the upper limit exists in Risafudozu amount Risafudozu The larger the amount is, the higher the breakdown voltage of the main junction is, but conversely, electric field concentration is likely to occur near the resurf end, and there is a problem that avalanche breakdown is more likely to occur at the resurf end than at the main junction.

【0020】また、素子間に電圧を急峻な立ち上がり条
件(例えばdv/dt=500〜1000V/μse
c)で印加した時に、図12に示すように、dv/dt
カーブの飽和し始める肩口の辺りの時間で急激に変異電
流が発生し、これによりターンオフロスが大きくなった
り、期待する素子耐圧で使用できなくなるような問題が
あった。
In addition, the voltage is sharply raised between the elements (for example, dv / dt = 500 to 1000 V / μse).
When applied in c), as shown in FIG. 12, dv / dt
There was a problem that a mutation current abruptly occurred in the time around the shoulder opening where the curve started to be saturated, which resulted in a large turn-off loss and the device could not be used at the expected device breakdown voltage.

【0021】特に後者の現象は、pn接合表面を流れる
リーク電流の大きさに直接関係していると推定され、図
11に示した接合終端構造では抵抗性フィールドプレー
ト24下のSiO2 膜29中に存在する正電荷の影響に
より、pn接合表面での伝導チャンネルが長くなってい
るために急激なdv/dt印加により大きな電流が発生
に発生するためと解釈できる。
Particularly, the latter phenomenon is presumed to be directly related to the magnitude of the leak current flowing through the pn junction surface, and in the junction termination structure shown in FIG. 11, the SiO 2 film 29 under the resistive field plate 24 has the following structure. It can be interpreted that a large current is generated due to the sudden application of dv / dt because the conduction channel on the surface of the pn junction is long due to the influence of the positive charge existing in the.

【0022】このリーク電流はSiO2 膜29上の抵抗
性フィールドプレート24による電界緩和作用により徐
々に減少するが、この応答にはmsecオーダーの時間
が必要である。このようなリーク電流はスイッチング素
子にとっては好ましくない。
This leak current gradually decreases due to the electric field relaxation effect of the resistive field plate 24 on the SiO 2 film 29, but this response requires a time on the order of msec. Such a leak current is not preferable for the switching element.

【0023】一方、この様な現象を回避する方法とし
て、上述した抵抗性フィールドプレート24をSiO2
膜29を介さないで直接接合終端領域の表面のpn接合
露出面に被着する構造が提案されており、一部の高耐圧
素子に用いられている。
On the other hand, as a method of avoiding such a phenomenon, the above-mentioned resistive field plate 24 is replaced with SiO 2.
A structure has been proposed in which the pn junction exposed surface on the surface of the junction termination region is directly deposited without interposing the film 29, and is used for some high breakdown voltage elements.

【0024】この構造の場合、抵抗性フィールドプレー
ト24の材料の違いによりその効果は若干違ってくると
推定される。例えば、800℃以上の温度でアニールし
たSIPOSを用いた場合には、SIPOP−Si界面
でSIPOS膜からの多数キャリアの注入により界面に
負電荷が誘起され、これにより、pn接合界面のリーク
電流を抑制するバリアの形成がなされ電界緩和がより早
く達成される。このため、本構造ではdv/dt印加時
に発生する変異電流は非常に少なくなることが判明して
いる。
In the case of this structure, it is presumed that the effect will be slightly different depending on the material of the resistive field plate 24. For example, when SIPOS annealed at a temperature of 800 ° C. or higher is used, a negative charge is induced at the interface by the injection of majority carriers from the SIPOS film at the SIPOP-Si interface, which causes leakage current at the pn junction interface. A barrier is formed that suppresses the electric field relaxation. For this reason, it has been found that in this structure, the mutation current generated when dv / dt is applied is extremely small.

【0025】しかしながら、本構造でも変異電流がまっ
たくなくなるわけではなく、時々ウェハーやロットなど
の違いによっては、図13に示すように、大きさが非常
に小さいパルス的な変異電流が観察されることがあり、
素子耐圧が高くなる程この不安定性が大きくなる傾向が
強く本構造でも完全に変異電流を抑制するのは困難であ
った。 (第4の従来例)高耐圧プレーナ型半導体素子の接合終
端構造として、抵抗性フィールドプレート(RFP)
や、メタルフィールドプレート(MFP)や、リサーフ
(REduced SURface Field)や、
これらを組み合わせた構造が用いられている。
However, even with this structure, the mutation current does not disappear at all, and sometimes, as shown in FIG. 13, a pulse-like mutation current with a very small size is observed depending on the difference in wafer, lot, and the like. There is
This instability tends to increase as the device breakdown voltage increases, and it is difficult to completely suppress the mutation current even with this structure. (Fourth Conventional Example) A resistive field plate (RFP) is used as a junction termination structure of a high breakdown voltage planar semiconductor device.
, Metal field plate (MFP), RESURFED SURface Field,
A structure combining these is used.

【0026】特にRFPとリサーフを組み合わせた結合
終端構造が最適と考えられている。これは、低濃度のリ
サーフ層により空乏層が広がり電界が低く抑えられると
ともに、さらにMFPにより電界の集中が緩和されるこ
とにより、降伏電圧が高められるからである。
Particularly, a coupling termination structure in which RFP and RESURF are combined is considered to be optimum. This is because the low-concentration RESURF layer spreads the depletion layer to suppress the electric field, and the concentration of the electric field is alleviated by the MFP to increase the breakdown voltage.

【0027】しかしながら、従来のRFPとリサーフを
組み合わせた結合終端構造には以下のような問題があっ
た。現在RFPとして利用されている材料は酸素ドープ
したポリシリコン(SIPOS)であるが、これはアモ
ルファス物質が不均一性を有し、場所によって抵抗値が
異なるので、電界集中を均一に緩和する高抵抗膜として
は問題があった。したがって、従来のRFPとリサーフ
との組み合わせでは、電界集中を均一に緩和することが
できず、場所によって耐圧が低下するところが生じ、耐
圧特性を十分に改善できないという問題があった。 (第5の従来例)ショットキーバリア整流素子は、金属
と半導体とのショットキーバリアによる整流性を利用す
るもので、例えば、n型シリコンと白金によるショット
キーバリアダイオードがある。
However, the conventional coupling termination structure in which RFP and RESURF are combined has the following problems. The material currently used as the RFP is oxygen-doped polysilicon (SIPOS), which has a high resistance that uniformly relaxes electric field concentration because the amorphous material has non-uniformity and the resistance value varies depending on the location. There was a problem as a film. Therefore, in the conventional combination of RFP and RESURF, the electric field concentration cannot be alleviated uniformly, and the breakdown voltage may be lowered depending on the location, and the breakdown voltage characteristic cannot be sufficiently improved. (Fifth Conventional Example) A Schottky barrier rectifying element utilizes the rectifying property of a Schottky barrier between a metal and a semiconductor. For example, there is a Schottky barrier diode made of n-type silicon and platinum.

【0028】この種のショットキーバリアダイオードで
は、順方向電流はショットキーバリアを越えて流れる多
数キャリアが電子のみだけなので、その順方向電圧降下
が通常のpn接合よりも小さく、また、逆回復時間も短
いという利点がある。一方、逆方向耐圧は、ショットキ
ーバリアから半導体内部に伸びる空乏層により維持され
る。
In this type of Schottky barrier diode, the forward current is smaller than that of a normal pn junction and the reverse recovery time because the majority carriers flowing over the Schottky barrier are only electrons. Also has the advantage of being short. On the other hand, the reverse breakdown voltage is maintained by the depletion layer extending from the Schottky barrier to the inside of the semiconductor.

【0029】通常のショットキーバリアダイオードは、
開口部を持つ酸化膜を形成し、その開口部において金属
と半導体とのショットキーバリアを形成する。しかし、
このようなショットキーバリアにあっては、その端部に
おいて電界が集中し、耐圧が落ちるという問題があっ
た。
An ordinary Schottky barrier diode is
An oxide film having an opening is formed, and a Schottky barrier between metal and semiconductor is formed in the opening. But,
In such a Schottky barrier, there is a problem that the electric field is concentrated at the end portion and the breakdown voltage is lowered.

【0030】図27は、このような問題を解決できるシ
ョットキーバリアダイオードの素子構造を示す断面図で
ある。図中、42は高抵抗のn型ベース層を示してお
り、その表面には酸化膜44が形成されている。この酸
化膜44には開口部が設けられており、この開口部を介
して白金層45がn型ベース層42に接触し、ショット
キーバリアが形成されている。白金層45にはAl電極
(アノード電極46)が設けられている。
FIG. 27 is a sectional view showing a device structure of a Schottky barrier diode which can solve such a problem. In the figure, 42 indicates a high resistance n-type base layer, and an oxide film 44 is formed on the surface thereof. An opening is provided in the oxide film 44, and the platinum layer 45 is in contact with the n-type base layer 42 through the opening to form a Schottky barrier. An Al electrode (anode electrode 46) is provided on the platinum layer 45.

【0031】そして、ショットキーバリア接合部の端部
のn型ベース層44の表面には、端部の電界集中を緩和
するためのp型ガードリング層43が形成されている。
なお、図中、41は高濃度のn型層、47はカソード電
極を示している。
Then, a p-type guard ring layer 43 is formed on the surface of the n-type base layer 44 at the end of the Schottky barrier junction to alleviate the electric field concentration at the end.
In the figure, 41 is a high-concentration n-type layer, and 47 is a cathode electrode.

【0032】しかしながら、この種のショットキーバリ
アダイオードには以下のような問題があった。すなわ
ち、図27に示すように、白金層45に接してp型ガー
ドリング層43を設けると、素子導通中にp型ガードリ
ング層43より少数キャリアである正孔がn型ベース層
42等のn型半導体層中に注入し、逆回復時間が長くな
るという問題があった。
However, this type of Schottky barrier diode has the following problems. That is, as shown in FIG. 27, when the p-type guard ring layer 43 is provided in contact with the platinum layer 45, holes which are minority carriers than the p-type guard ring layer 43 are generated in the n-type base layer 42 or the like during device conduction. There is a problem that the reverse recovery time becomes long by injecting into the n-type semiconductor layer.

【0033】[0033]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のプ
レーナ型ダイオードにあっては、製造工程中に素子内に
発生あるいは混入する固定電荷やイオンの影響によっ
て、耐圧が低下し、安定して高耐圧が得られないという
問題があった。
As described above, in the conventional planar type diode, the breakdown voltage is lowered and is stable due to the influence of the fixed charges and ions generated or mixed in the element during the manufacturing process. There is a problem that a high breakdown voltage cannot be obtained.

【0034】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第1の目的は、従来よりも安定して高耐圧が得
られるプレーナ型電力用半導体素子を有する電力用半導
体装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a first object thereof is to provide a power semiconductor device having a planar type power semiconductor element capable of stably obtaining a high breakdown voltage as compared with a conventional one. Especially.

【0035】また、上述の如く、従来のSIPOSを抵
抗性フィールドプレートとして用いたプレーナ終端構造
を有する電力用半導体素子にあっては、急峻な逆方向電
圧を印加すると漏れ電流が生じるという問題があった。
Further, as described above, in the power semiconductor device having the planar termination structure using the conventional SIPOS as the resistive field plate, there is a problem that a leakage current is generated when a sharp reverse voltage is applied. It was

【0036】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第2の目的は、逆方向電圧を急峻に印加しても
漏れ電流が生じない抵抗性フィールドプレートを有する
電力用半導体装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances. A second object of the present invention is to provide a power semiconductor device having a resistive field plate that does not generate a leak current even when a reverse voltage is applied suddenly. To provide.

【0037】また、上述の如く、抵抗性フィールドプレ
ートを接合終端領域の表面に直接設けた構造を有する電
力用半導体素子でも、完全に変異電流を抑制するのは困
難であるという問題があった。
Further, as described above, even in the power semiconductor device having the structure in which the resistive field plate is directly provided on the surface of the junction termination region, it is difficult to completely suppress the mutation current.

【0038】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第3の目的は、従来よりも変異電流を抑制でき
る抵抗性フィールドプレートを接合終端領域の表面に絶
縁膜を介さずに設けた構造を有する電力用半導体装置を
提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a third object of the present invention is to provide a resistive field plate capable of suppressing a mutation current more than before in the surface of a junction termination region without an insulating film. Another object of the present invention is to provide a power semiconductor device having a different structure.

【0039】また、上述の如く、従来の抵抗性フィール
ドプレートとリサーフを組み合わせた結合終端構造にあ
っては、抵抗性フィールドプレートの材料として適切な
ものがなかったので、耐圧特性を十分に改善できないと
いう問題があった。
Further, as described above, in the conventional coupling termination structure in which the resistive field plate and the RESURF are combined, there is no suitable material for the resistive field plate, so that the withstand voltage characteristic cannot be sufficiently improved. There was a problem.

【0040】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第4の目的は、従来よりも耐圧特性の優れた抵
抗性フィールドプレートとリサーフを用いた電力用半導
体装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a fourth object of the present invention is to provide a power semiconductor device using a resistive field plate and a RESURF having a higher withstand voltage characteristic than the conventional one. is there.

【0041】また、上述の如く、従来のショットキーバ
リアダイオードにあっては、電界集中による耐圧低下を
防止するために、n型ベース層の表面にp型ガードリン
グ層を設けていたが、素子導通中にp型ガードリング層
から少数キャリアである正孔がn型ベース層等に注入さ
れ、逆回復時間が長くなるという問題があった。
Further, as described above, in the conventional Schottky barrier diode, the p-type guard ring layer is provided on the surface of the n-type base layer in order to prevent the breakdown voltage from decreasing due to electric field concentration. During conduction, holes, which are minority carriers, are injected from the p-type guard ring layer into the n-type base layer and the like, which causes a problem that the reverse recovery time becomes long.

【0042】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その第5の目的は、逆回復時間を招かずに耐圧の向
上を図れるショットキーバリア構造を有する電力用半導
体装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a fifth object thereof is to provide a power semiconductor device having a Schottky barrier structure capable of improving the breakdown voltage without incurring reverse recovery time. It is in.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明(請求項1)に係る電力用半導体装置
は、高抵抗の第1導電型半導体層の表面に選択的に形成
された高濃度の第2導電型半導体層と、この高濃度の第
2導電型半導体層に接して、その周囲の前記高抵抗の第
1導電型半導体層の表面に形成された低濃度の第2導電
型半導体層と、前記高濃度および低濃度の第2導電型半
導体層ならびにその外側の前記高抵抗の第1導電型半導
体層上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に形成された
開口部を介して前記高濃度の第2導電型半導体層に設け
られた第1の主電極と、前記第2導電型半導体層と反対
側の前記高抵抗の第1導電型半導体層の表面に形成され
た高濃度の第1導電型半導体層または第2導電型半導体
層と、この高濃度の第1導電型半導体層または第2導電
型半導体層に設けられた第2の主電極とを備えており、
前記絶縁膜と前記低濃度の第2導電型半導体層との界
面、前記低濃度の第2導電型半導体層上の前記絶縁膜中
または該絶縁膜上に、所定量の電荷が存在することを特
徴とする。
In order to achieve the first object, a power semiconductor device according to the present invention (Claim 1) is provided selectively on the surface of a high resistance first conductivity type semiconductor layer. The high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer formed is in contact with the high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer, and the low-concentration low-concentration semiconductor layer formed on the surface of the surrounding high-resistance first-conductivity-type semiconductor layer. A second conductive type semiconductor layer, an insulating film formed on the high-concentration and low-concentration second conductive type semiconductor layer and the high-resistance first conductive type semiconductor layer on the outside thereof, and an insulating film formed on this insulating film A first main electrode provided in the high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer through an opening, and a surface of the high-resistance first-conductivity-type semiconductor layer opposite to the second-conductivity-type semiconductor layer A high-concentration first-conductivity-type semiconductor layer or a second-conductivity-type semiconductor layer formed in And a second main electrode provided on the first conductive type semiconductor layer or the second conductive type semiconductor layer,
A predetermined amount of charge is present at the interface between the insulating film and the low-concentration second conductivity type semiconductor layer, in the insulating film on the low-concentration second conductivity type semiconductor layer, or on the insulating film. Characterize.

【0044】上記電荷は、ダングリングボンド、原子欠
陥などから構成される固定電荷、トラップ電荷であるこ
とが好ましい。なお、低濃度の第2導電型半導体層の外
側の前記高抵抗の第1導電型半導体層の表面に、選択的
に低濃度の第1導電型半導体層(ストッパ層)を形成す
るとさらに良い。
The charges are preferably fixed charges composed of dangling bonds, atomic defects and the like, and trap charges. It is more preferable to selectively form a low concentration first conductivity type semiconductor layer (stopper layer) on the surface of the high resistance first conductivity type semiconductor layer outside the low concentration second conductivity type semiconductor layer.

【0045】上記電荷の密度は、1×1011cm-2以上
であることが好ましい。上記第2の目的を達成するため
に、本発明(請求項2)に係る電力用半導体装置は、半
導体基板に形成された電力用半導体素子と、前記半導体
基板の接合終端領域上に直接または絶縁膜を介して設け
られ、ポリシリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜から
なる抵抗性フィールドプレートとを備えている。
The charge density is preferably 1 × 10 11 cm -2 or more. In order to achieve the second object, a power semiconductor device according to the present invention (claim 2) has a power semiconductor element formed on a semiconductor substrate and an insulating layer directly or insulated on a junction termination region of the semiconductor substrate. The resistive field plate is provided via a film and is composed of a laminated film of a polysilicon film and a silicon oxide film.

【0046】上記第3の目的を達成するために、本発明
(請求項3)に係る電力用半導体装置は、半導体基板に
形成された電力用半導体素子と、前記半導体基板の接合
終端領域上に正イオンと負イオンとからなる共存薄膜層
を介して設けられた抵抗性フィールドプレートとを備え
ている。
In order to achieve the third object, a power semiconductor device according to the present invention (claim 3) has a power semiconductor element formed on a semiconductor substrate and a junction termination region of the semiconductor substrate. And a resistive field plate provided through a coexisting thin film layer made of positive ions and negative ions.

【0047】上記第4の目的を達成するために、本発明
(請求項4)に係る電力用半導体装置は、半導体基板に
形成された電力用半導体素子と、前記半導体基板の接合
終端領域上に直接または絶縁膜を介して設けられた抵抗
性フィールドプレートと、前記抵抗性フィールドプレー
ト下部の前記接合終端領域の表面に選択的に形成され、
前記抵抗性フィールドプレートに直接または前記絶縁膜
を介して接続するリサーフ層と、前記抵抗性フィールド
プレートの上部または下部に設けられ、前記抵抗性フィ
ールドプレートに電気的に接続した等電位面均一化部材
を備えている。
In order to achieve the fourth object, a power semiconductor device according to the present invention (claim 4) includes a power semiconductor element formed on a semiconductor substrate and a junction termination region of the semiconductor substrate. A resistive field plate provided directly or via an insulating film, and selectively formed on the surface of the junction termination region under the resistive field plate,
A RESURF layer that is connected directly to the resistive field plate or through the insulating film, and an equipotential surface uniformizing member that is provided above or below the resistive field plate and is electrically connected to the resistive field plate. Is equipped with.

【0048】上記第5の目的を達成するために、本発明
(請求項5)に係る電力用半導体装置は、半導体基板の
表面に形成された開口部を有する絶縁膜と、前記開口部
内の前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体基板
とともにショットキーバリアを形成する金属・半導体化
合物層と、この金属・半導体化合物層に設けられた電極
とを備えてたおり、前記開口部の内側部分の前記絶縁膜
は前記半導体基板の深さ方向に向かって細くなるテーパ
状に形成され、前記金属・半導体化合物層と前記半導体
基板との接合部の端部は前記開口部の前記テーパ形状の
絶縁膜に接していることを特徴とする。
In order to achieve the fifth object, a power semiconductor device according to the present invention (claim 5) is an insulating film having an opening formed on a surface of a semiconductor substrate, and the inside of the opening. A metal / semiconductor compound layer formed on the surface of the semiconductor substrate and forming a Schottky barrier together with the semiconductor substrate, and an electrode provided on the metal / semiconductor compound layer are provided, and The insulating film is formed in a taper shape that becomes narrower in the depth direction of the semiconductor substrate, and an end portion of a joint portion between the metal / semiconductor compound layer and the semiconductor substrate has the tapered insulating film in the opening. It is characterized by being in contact with.

【0049】[0049]

【作用】本発明(請求項1)によれば、所定量の電荷と
して、高抵抗の第1導電型半導体層と高濃度の第2導電
型半導体層とによって構成されるpn接合の耐圧を測定
し、その実測値と低濃度の第2導電型半導体層の不純物
ドーズ量から理論的に決まる耐圧の最大値との差に対応
する量の電荷を選べば、製造工程中に装置内に混入ある
いは発生した固定電荷やイオンの影響が補償され、耐圧
の最大値が得られる。したがって、本発明によれば、安
定して高耐圧が得られる電力用半導体装置を提供できる
ようになる。
According to the present invention (claim 1), the breakdown voltage of the pn junction constituted by the high-conductivity first-conductivity-type semiconductor layer and the high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer is measured as a predetermined amount of charge. However, if the amount of electric charge corresponding to the difference between the measured value and the maximum value of the breakdown voltage theoretically determined from the impurity dose amount of the low-concentration second conductivity type semiconductor layer is selected, it may be mixed in the device during the manufacturing process. The effects of fixed charges and ions generated are compensated, and the maximum withstand voltage is obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a power semiconductor device that can stably obtain a high breakdown voltage.

【0050】また、本発明者等の研究によれば、抵抗性
フィールドプレートとして、ポリシリコン膜とシリコン
酸化膜との積層膜を用いた場合には、急峻な逆方向電圧
を印加しても抵抗性フィールド・プレートの効果に時間
遅れは生じないことが分かった。したがって、上記知見
に基づいた本発明(請求項2)によれば、急峻な逆方向
電圧を印加しても漏れ電流のない電力用半導体装置を提
供できるようになる。
Further, according to the research conducted by the present inventors, when a laminated film of a polysilicon film and a silicon oxide film is used as the resistive field plate, the resistance is increased even if a sharp reverse voltage is applied. It was found that there is no time delay in the effect of the sex field plate. Therefore, according to the present invention (claim 2) based on the above knowledge, it becomes possible to provide a power semiconductor device having no leakage current even when a sharp reverse voltage is applied.

【0051】また、本発明者等の研究によれば、表面に
絶縁膜が形成された半導体基板の前記絶縁膜の一部をH
F,NH4 F等のHF系の溶液で除去して、前記半導体
基板の表面に形成されたpn接合面を露出させ、この露
出したpn接合面をカルボン酸系溶剤、ケトン系溶剤も
しくはリン酸系溶剤、またはこれらの溶剤とHFとの混
合溶剤で処理し、そのpn接合面にSIPOS等により
形成されたフィールドプレートを直接被着したところ、
変異電流の発生を再現良く抑制できることが分かった。
Further, according to the research conducted by the present inventors, a part of the insulating film of the semiconductor substrate having the insulating film formed on the surface is H
The pn junction surface formed on the surface of the semiconductor substrate is exposed by removing it with an HF solution such as F or NH 4 F, and the exposed pn junction surface is exposed to a carboxylic acid solvent, a ketone solvent or phosphoric acid. When a field plate formed of SIPOS or the like is directly applied to the pn junction surface after being treated with a system solvent or a mixed solvent of these solvents and HF,
It was found that the generation of mutation current can be suppressed with good reproducibility.

【0052】これはpn接合面をHF系の処理したが表
面に吸着したF- 基にいよりpn接合面が急激に水素タ
ーミネイトされるが、その直後の上記カルボン酸系溶剤
等の処理により、上記HF系の溶液処理の際に露出した
pn接合面に吸着した水素ターミネイト基が安定に固定
され、その後の水洗工程等の工程で発生する水素ターミ
ネイト基が水素基に置き変わることによって起こるプラ
スチャージを持つ自然酸化膜の成長を0.2nm以下の
低レベルに制御できるからである。
This is because the pn junction surface was treated with HF, but the pn junction surface was abruptly hydrogen-terminated due to the F group adsorbed on the surface. Positive charge that occurs when the hydrogen terminating group adsorbed on the exposed pn junction surface during the HF solution treatment is stably fixed and the hydrogen terminating group generated in the subsequent water washing step or the like is replaced with the hydrogen group. This is because it is possible to control the growth of a natural oxide film having a low level of 0.2 nm or less.

【0053】ここで、水洗工程で、溶存酸素濃度50p
pb以下好ましくは10ppb以下の超純水を用いる
と、上記表面処理効果が高まり、自然酸化膜の成長を
0.1〜0.2nm程度の低レベルにできる。
Here, in the washing step, the dissolved oxygen concentration is 50 p.
If ultrapure water of pb or less, preferably 10 ppb or less is used, the surface treatment effect is enhanced, and the growth of the natural oxide film can be made as low as about 0.1 to 0.2 nm.

【0054】さらに詳細な考察の結果、変異電流の発生
が再現良く抑制できる理由は、上記表面処理により、基
板表面に若干成長した自然酸化膜が持つ正イオンとその
正イオンを十分に打ち消す量の負イオンとからなる共存
薄膜層が形成され、この共存薄膜層が抵抗性フィールド
プレートと露出したpn接合面の接合リーク電流を抑制
するためのバリアとして機能するからだと分かった。
As a result of a more detailed consideration, the reason why the generation of the mutation current can be suppressed with good reproducibility is that the above-mentioned surface treatment has positive ions in the natural oxide film slightly grown on the surface of the substrate and an amount of sufficiently canceling the positive ions. It was found that a coexisting thin film layer composed of negative ions was formed, and this coexisting thin film layer functions as a barrier for suppressing the junction leak current between the resistive field plate and the exposed pn junction surface.

【0055】したがって、このような知見に基づいた本
発明(請求項3)によれば、従来よりも変異電流を抑制
できる抵抗性フィールドプレートを接合終端領域の表面
に絶縁膜を介さずに設けた構造を有する電力用半導体装
置を提供できるようになる。
Therefore, according to the present invention (Claim 3) based on such knowledge, a resistive field plate capable of suppressing a mutation current is provided on the surface of the junction termination region without an insulating film interposed therebetween, as compared with the prior art. A power semiconductor device having a structure can be provided.

【0056】なお、共存薄膜層は十分に薄いので実質的
に抵抗性フィールドプレートを接合終端領域の表面に直
接設けた場合と同じ効果も得られる。本発明(請求項
4)によれば、抵抗性フィールドプレートがSIPOS
等の均一性の悪い材料からなるものであっても、抵抗性
フィールドプレート上に設けられた等電位面均一化部材
によって電界分布の均一性が改善されるので、従来より
も耐圧特性の優れた電力用半導体装置を提供できるよう
になる。
Since the coexisting thin film layer is sufficiently thin, substantially the same effect as when the resistive field plate is provided directly on the surface of the junction termination region can be obtained. According to the invention (claim 4), the resistive field plate is SIPOS.
Even if it is made of a material with poor uniformity, etc., the uniform electric field distribution is improved by the equipotential surface equalizing member provided on the resistive field plate. A power semiconductor device can be provided.

【0057】本発明(請求項5)によれば、逆回復時間
の遅延の原因となる少数キャリアの発生源となるガード
リング層等の半導体層を設けずに、金属・半導体化合物
層と半導体基板との接合部の端部の形状をテーパ状する
ことにより耐圧の向上を図っているので、逆回復時間を
招かずに耐圧の向上を図れるショットキーバリア構造を
有する電力用半導体装置を提供できるようになる。
According to the present invention (Claim 5), a metal / semiconductor compound layer and a semiconductor substrate are provided without providing a semiconductor layer such as a guard ring layer which is a generation source of minority carriers which causes a delay of reverse recovery time. Since the withstand voltage is improved by tapering the shape of the end portion of the junction portion with and, it is possible to provide a power semiconductor device having a Schottky barrier structure capable of improving the withstand voltage without incurring reverse recovery time. become.

【0058】また、このような構造は以下のような製造
方法により容易に得られる。すなわち、まず、ショット
キーバリア接合部の端部となる部分に開口部を有する絶
縁膜を半導体基板上に形成し、この絶縁膜をマスクとし
て酸素をイオン注入する。
Further, such a structure can be easily obtained by the following manufacturing method. That is, first, an insulating film having an opening at a portion which will be an end of a Schottky barrier junction is formed on a semiconductor substrate, and oxygen is ion-implanted using this insulating film as a mask.

【0059】次に上記絶縁膜のうち、ショットキーバリ
アを形成する領域の部分を除去した後、酸素雰囲気中で
熱処理し、上記ショットキーバリアを形成する領域の半
導体基板の表面に薄い酸化膜を形成するとともに、ショ
ットキーバリア接合部の端部となる酸素がイオン注入さ
れた領域の半導体基板の表面にテーパ形状の厚い酸化膜
を形成する。
Next, after removing a portion of the insulating film in the region where the Schottky barrier is formed, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to form a thin oxide film on the surface of the semiconductor substrate in the region where the Schottky barrier is formed. Along with the formation, a thick tapered oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate in the region where oxygen is ion-implanted, which is the end of the Schottky barrier junction.

【0060】次に上記薄い酸化膜を除去した後、全面に
金属層を形成する。次に熱処理により上記金属層と半導
体基板とを反応させ、半導体基板の表面に金属・半導体
化合物層を形成する。
Next, after removing the thin oxide film, a metal layer is formed on the entire surface. Next, the metal layer is reacted with the semiconductor substrate by heat treatment to form a metal / semiconductor compound layer on the surface of the semiconductor substrate.

【0061】最後に、この金属・半導体化合物層に金属
電極を設ける。このとき、上記金属層を完全に反応させ
ても良いし、未反応の部分を残しても良い。未反応の金
属層は金属電極として用いる。
Finally, a metal electrode is provided on this metal / semiconductor compound layer. At this time, the metal layer may be completely reacted, or an unreacted portion may be left. The unreacted metal layer is used as a metal electrode.

【0062】[0062]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。 (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例に係る
プレーナ型ダイオードの素子構造を示す断面図である。
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a first embodiment of the present invention.

【0063】これを製造工程に従って説明すると、ま
ず、n+ 型層105に接してn- 型シリコン層101が
形成された基板を用意する。なお、n+ 型層105の代
わりにp+ 型層(高濃度の第2導電型半導体層)を用い
ても良い。
This will be described according to the manufacturing process. First, a substrate in contact with the n + type layer 105 and having the n type silicon layer 101 formed thereon is prepared. Note that a p + type layer (high-concentration second conductivity type semiconductor layer) may be used instead of the n + type layer 105.

【0064】次にn- 型シリコン層101の表面にシリ
コン酸化膜106を堆積した後、フォトリソグラフィ技
術、エッチング技術によって上記シリコン酸化膜に開口
を設ける。
Next, after depositing a silicon oxide film 106 on the surface of the n -- type silicon layer 101, an opening is formed in the silicon oxide film by a photolithography technique and an etching technique.

【0065】次にこれをマスクとしてp型不純物をイオ
ン注入した後、アニール・拡散してp+ 型層102を形
成する。次に同様のプロセスによってp+ 型層102の
周囲にこれに接するリサーフ層としての低濃度のp-
層103を拡散形成した後、p- 型層103から所定距
離離れたn- 型シリコン層101の表面にストッパ層と
しての高濃度のn+ 型層104を拡散形成する。
Then, using this as a mask, p-type impurities are ion-implanted, and then annealed and diffused to form a p + -type layer 102. Then, a low-concentration p -type layer 103 as a resurf layer is formed around the p + -type layer 102 by diffusion in a similar process, and then an n -type silicon layer is separated from the p -type layer 103 by a predetermined distance. A high-concentration n + -type layer 104 as a stopper layer is diffused and formed on the surface of 101.

【0066】次にCVD法によりさらにシリコン酸化膜
106を基板全面に堆積した後、p- 型層103、n+
型層104の領域のシリコン酸化膜6を除去する。この
後、全面にAl膜を堆積し、このAl膜をパターニング
してアノード電極107とストッパ電極108を形成
し、また、n+ 型層105にカソード電極109を形成
する。 ここで、上記p- 型層103の不純物ドーズ量
は、図7の特性図で示した点Aに相当する1.4×10
12cm-2に設定されている。
Next, a silicon oxide film 106 is further deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method, and then the p -- type layer 103, n +
The silicon oxide film 6 in the region of the mold layer 104 is removed. Then, an Al film is deposited on the entire surface, and the Al film is patterned to form an anode electrode 107 and a stopper electrode 108, and a cathode electrode 109 is formed on the n + type layer 105. Here, the impurity dose amount of the p type layer 103 is 1.4 × 10 4 which corresponds to the point A shown in the characteristic diagram of FIG.
It is set to 12 cm -2 .

【0067】したがって、仮に電極107,108,1
09の形成工程を終了するまでに上記ダイオード中に固
定電荷やイオンが発生したり混入したりしなければ、約
1500Vの耐圧が得られるはずである。
Therefore, if the electrodes 107, 108, 1
Unless fixed charges or ions are generated or mixed in the diode before the formation step of 09 is completed, a withstand voltage of about 1500 V should be obtained.

【0068】次にアノード電極107とカソード電極1
09を耐圧試験装置に電気的に接続し、n- 型シリコン
層101とp+ 型層102とのpn接合の耐圧を測定す
る。ここで、上記実測値とp- 型層103の不純物ドー
ズ量から図7により求められる耐圧の最大値とを比較し
て差があれば、その差に対応する量の電荷(補正電荷)
をシリコン酸化膜106とp- 型層103との界面、ま
たはp- 型層103上のシリコン酸化膜106中もしく
はこのシリコン酸化膜106上に導入する。
Next, the anode electrode 107 and the cathode electrode 1
09 is electrically connected to a breakdown voltage tester, and the breakdown voltage of the pn junction between the n type silicon layer 101 and the p + type layer 102 is measured. Here, the actual measured value is compared with the maximum value of the breakdown voltage obtained from FIG. 7 from the impurity dose amount of the p -type layer 103, and if there is a difference, the amount of charge (correction charge) corresponding to the difference.
Is introduced into the interface between the silicon oxide film 106 and the p type layer 103, or into or on the silicon oxide film 106 on the p type layer 103.

【0069】例えば、耐圧の実測値が図7中の点Bに相
当する1000Vならば、点Aと点Bの不純物量の差に
当たる3×1011cm-2の正の電荷111を導入する。
これによって、p- 型層103の表面には、3×1011
cm-2の負の電荷112が誘起され、製造工程中に混入
・発生した固定電荷・イオンの正電荷が打ち消され、p
- 型層103の実効的な不純物量が点Aに相当する1.
4×1012cm-2に戻される。
For example, if the measured value of the breakdown voltage is 1000 V corresponding to the point B in FIG. 7, the positive charge 111 of 3 × 10 11 cm −2 corresponding to the difference in the amount of impurities at the points A and B is introduced.
As a result, 3 × 10 11 is formed on the surface of the p -type layer 103.
The negative charge 112 of cm −2 is induced, and the fixed charge mixed and generated during the manufacturing process and the positive charge of the ions are canceled, and p
The effective impurity amount of the type layer 103 corresponds to the point A.
It is returned to 4 × 10 12 cm -2 .

【0070】図1には、電荷を導入する方法として、シ
リコン酸化膜106上からの電子線照射による方法が示
されている。電子線110を照射することによって、シ
リコン(p- 型層103)とシリコン酸化膜106との
界面に正孔が捕獲され、これが正の固定電荷として作用
する。
FIG. 1 shows a method of irradiating an electron beam on the silicon oxide film 106 as a method of introducing charges. By irradiating with the electron beam 110, holes are trapped at the interface between the silicon (p type layer 103) and the silicon oxide film 106, and this acts as positive fixed charges.

【0071】図2は、この電子線照射量とそれにより導
入される正電荷量との関係を示す特性図である。加速電
圧を10MeVに設定し、シリコン酸化膜106上から
電子線を照射した場合、上記3×1011cm-2の正の固
定電荷111を導入するのに必要な電子線照射量は、図
中の点Aで示した約2×1012cm-2である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the electron beam irradiation amount and the positive charge amount introduced by the electron beam irradiation amount. When the accelerating voltage is set to 10 MeV and the electron beam is irradiated from above the silicon oxide film 106, the electron beam irradiation amount required to introduce the positive fixed charge 111 of 3 × 10 11 cm −2 is shown in the figure. It is about 2 × 10 12 cm -2 indicated by the point A.

【0072】なお、上記電子線は、素子全面に渡って照
射しても良いし、p- 型層103の領域上のみに照射し
ても良い。 (第2の実施例)図3は、本発明の第2の実施例に係る
プレーナ型ダイオードの素子構造を示す断面図である。
なお、図1のプレーナ型ダイオードと対応する部分には
図1と同一符号(添字が異なるものを含む)を付してあ
り、詳細な説明は省略する。
The electron beam may be applied to the entire surface of the device or may be applied only to the region of the p type layer 103. (Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a second embodiment of the present invention.
The parts corresponding to those of the planar diode in FIG. 1 are designated by the same reference numerals (including those with different subscripts) as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0073】本実施例の特徴は、p+ 型層102aの一
部およびp- 型層103の領域を除く全素子領域を遮断
板114により覆って、遮断板114の上から電子線1
10を照射することにある。
The feature of this embodiment is that the entire element region except a part of the p + -type layer 102a and the p -type layer 103 is covered with the blocking plate 114, and the electron beam 1 is emitted from above the blocking plate 114.
To irradiate 10.

【0074】これにより、特定の領域のみ(本実施例で
はp+ 型層102aの一部およびp- 型層103)に電
荷を導入することが可能となる。なお、遮断板114の
開口部は、p- 型層103の領域に限らず、例えば、接
合終端領域であっても良い。また、電子線照射に対する
遮断板としては、例えば、鉛厚板が利用でき、プロトン
照射やヘリウムイオン照射に対する遮断板してはアルミ
ニウム板が利用できる。 (第3の実施例)図4は、本発明の第3の実施例に係る
プレーナ型ダイオードの素子構造を示す断面図である。
As a result, it becomes possible to introduce charges into only a specific region (a part of the p + type layer 102a and the p type layer 103 in this embodiment). The opening of the blocking plate 114 is not limited to the region of the p type layer 103, and may be, for example, the junction termination region. Further, for example, a lead thick plate can be used as the blocking plate against electron beam irradiation, and an aluminum plate can be used as the blocking plate against proton irradiation or helium ion irradiation. (Third Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing the device structure of a planar diode according to the third embodiment of the present invention.

【0075】本実施例の特徴は、シリコン酸化膜106
上に所定量の正電荷を有する固定電荷膜113を形成す
ることにより、p- 型層103とシリコン酸化膜106
との界面に所定量の正の電荷を誘起し、最大の耐圧を得
ることにある。
The feature of this embodiment is that the silicon oxide film 106 is used.
By forming the fixed charge film 113 having a predetermined amount of positive charges on the p type layer 103 and the silicon oxide film 106.
The purpose is to induce a predetermined amount of positive charge at the interface with and to obtain the maximum breakdown voltage.

【0076】この固定電荷膜113としては、例えば、
ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムやチタ
ン酸バリウム、ニオブ酸リチウムなどの自発分極を有す
る結晶膜、あるいは第4級アンモニウム塩などのイオン
性被膜などが利用できる。 (第4の実施例)図5は、本発明の第4の実施例に係る
電力用半導体装置の製造方法を示すプロセスフローであ
る。
As the fixed charge film 113, for example,
A fluororesin film such as polyvinylidene fluoride, a crystal film having spontaneous polarization such as barium titanate or lithium niobate, or an ionic coating film such as a quaternary ammonium salt can be used. (Fourth Embodiment) FIG. 5 is a process flow showing a method for manufacturing a power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【0077】まず、各拡散層を形成し(ステップS
1)、次いで各電極を形成する(ステップS2)。続い
て、ライフタイムを制御するために電子線をシリコン酸
化膜を介して所望の拡散層が形成されたシリコン基板に
照射する(ステップS3)。その照射量は、例えば、5
×1013cm-2である。そして、電子線照射によってシ
リコン酸化膜とシリコン基板との界面に生じた電荷を消
失させる目的でアニールを行なう(ステップS4)。こ
れは、仮に電荷が残存したままだと、MOSFETのし
きい値電圧が変動したり、pn接合のリーク電流が増加
するためである。
First, each diffusion layer is formed (step S
1), and then each electrode is formed (step S2). Then, in order to control the lifetime, an electron beam is applied to the silicon substrate on which a desired diffusion layer is formed via a silicon oxide film (step S3). The irradiation amount is, for example, 5
It is × 10 13 cm -2 . Then, annealing is performed for the purpose of eliminating charges generated at the interface between the silicon oxide film and the silicon substrate by electron beam irradiation (step S4). This is because the threshold voltage of the MOSFET fluctuates and the leak current of the pn junction increases if the charge remains.

【0078】次に第1、第2の実施例と同様に、耐圧測
定を行なって(ステップS5)、続いて、補正電荷導入
用の電子線照射行なう(ステップS6)。ここで、特徴
的なことは、補正電荷導入用の電子線照射を行なった後
に、その補正電荷を消失させるような熱処理等の処理は
行なわずに、補正電荷を蓄積・残存していることであ
る。
Next, similarly to the first and second embodiments, withstand voltage measurement is performed (step S5), and then electron beam irradiation for introducing correction charges is performed (step S6). Here, the characteristic feature is that after the electron beam irradiation for introducing the correction charge is performed, the correction charge is accumulated and remains without performing a process such as a heat treatment for erasing the correction charge. is there.

【0079】なお、シーケンスは本実施例に限定され
ず、例えば、ライフタイム制御用の電子線照射を行なう
前に耐圧測定を実施し、あらかじめ補正電荷導入用の電
子線照射量を調べ、その分を差し引いた量の電子線をラ
イフタイム制御するために照射しても良い。 (第5の実施例)図8は、本発明の第5の実施例に係る
プレーナ型ダイオードの素子構造を示す断面3図であ
る。
The sequence is not limited to this embodiment. For example, the breakdown voltage measurement is performed before the electron beam irradiation for lifetime control is performed, and the electron beam irradiation amount for introducing the correction charge is checked in advance. It is also possible to irradiate an electron beam of an amount obtained by subtracting in order to control the lifetime. (Fifth Embodiment) FIG. 8 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a fifth embodiment of the present invention.

【0080】図中、203は低濃度のn型シリコン基板
(カソード層)を示しており、このn型シリコン基板2
03の表面中央部には高濃度のp型アノード層201が
拡散形成されている。
In the figure, reference numeral 203 denotes a low-concentration n-type silicon substrate (cathode layer).
A high-concentration p-type anode layer 201 is diffused and formed in the central portion of the surface of 03.

【0081】このp型アノード層201の周りにはそれ
に接して低濃度のp型リサーフ層202が拡散形成さ
れ、その外側である基板最外縁には高濃度のn型ストッ
パ層204が選択的に拡散形成されている。
A low-concentration p-type RESURF layer 202 is diffused around the p-type anode layer 201 in contact therewith, and a high-concentration n-type stopper layer 204 is selectively formed on the outermost edge of the substrate outside the p-type RESURF layer 202. Diffused.

【0082】これらp型アノード層201などが形成さ
れたn型シリコン基板201の表面には酸化膜206が
形成されている。また、アノード電極208、ストッパ
電極209がそれぞれ酸化膜206に形成された開口部
を介してp型アノード層201、n型ストッパ層204
に設けられている。
An oxide film 206 is formed on the surface of the n-type silicon substrate 201 on which the p-type anode layer 201 and the like are formed. Further, the p-type anode layer 201 and the n-type stopper layer 204 are formed through the openings formed in the oxide film 206 for the anode electrode 208 and the stopper electrode 209, respectively.
It is provided in.

【0083】アノード電極208とストッパ電極209
との間の酸化膜206上にはポリシリコン膜とシリコン
酸化膜との積層膜からなる抵抗性フィールドプレート2
07が設けられている。
Anode electrode 208 and stopper electrode 209
The resistive field plate 2 made of a laminated film of a polysilicon film and a silicon oxide film is formed on the oxide film 206 between
07 is provided.

【0084】一方、n型シリコン基板203の裏面には
高濃度のn型バッファ層205を介してカソード電極2
10が設けられている。図9は、本実施例のダイオード
に2800Vの逆方向電圧を急峻に印加した場合の電圧
と電流の時間変化を示したものである。
On the other hand, the cathode electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 203 via the high-concentration n-type buffer layer 205.
10 are provided. FIG. 9 shows changes with time in voltage and current when a reverse voltage of 2800 V is sharply applied to the diode of this embodiment.

【0085】電圧印加初期に急激に増加し、急激に減少
する電流211が観察された。これは変位電流であり、
どの素子にも観察されるものである。しかし、漏れ電流
は観察されなかった。
A current 211 was observed which increased sharply at the beginning of the voltage application and sharply decreased. This is the displacement current,
It is observed in every element. However, no leakage current was observed.

【0086】図10は、図8に示した構造とほぼ同じで
あるが、抵抗性フィールドプレートの材料としてSIP
OSを用いた従来のダイオードに1700Vの逆方向電
圧を急峻に印加した場合の電圧と電流の時間変化を示し
たものである。
FIG. 10 is almost the same as the structure shown in FIG. 8 except that SIP is used as the material of the resistive field plate.
FIG. 6 shows changes in voltage and current with time when a reverse voltage of 1700 V is sharply applied to a conventional diode using an OS.

【0087】変位電流211以外に、変位電流ほど急激
でないが、時間の経過とともに増加し、その後減少する
漏れ電流212が観察された。この漏れ電流は印加電圧
を増加すると増加した。
In addition to the displacement current 211, a leakage current 212 was observed, which was not as steep as the displacement current, but increased with time and then decreased. This leakage current increased with increasing applied voltage.

【0088】この漏れ電流は抵抗性フィールドプレート
の材料としてSIPOSを用いた場合に特有の現象であ
り、ダイオードに急峻な逆方向電圧を印加した時、SI
POSに電流が流れるのに時間的遅れがあることに起因
するものである。
This leakage current is a phenomenon peculiar to the case where SIPOS is used as the material of the resistive field plate, and when a steep reverse voltage is applied to the diode, SI
This is because there is a time delay in the flow of current through the POS.

【0089】以上述べたように本実施例によれば、抵抗
性フィードプレートとしてポリシリコン膜とシリコン酸
化膜との積層膜を用いることにより、急峻な逆方向電圧
を印加しても、抵抗性フィードプレートに流れる電流に
は時間遅れは生じず、漏れ電流の生じない高耐圧のプレ
ーナ型ダイオードが得られるようになる。
As described above, according to this embodiment, by using the laminated film of the polysilicon film and the silicon oxide film as the resistive feed plate, even if a steep reverse voltage is applied, the resistive feed plate There is no time delay in the current flowing through the plate, and it is possible to obtain a high breakdown voltage planar diode in which no leakage current occurs.

【0090】なお、本実施例では、パワー素子としてプ
レーナ型ダイオードの場合について述べたが、本発明は
同一構造のプレーナ接合終端構造を持つトランジスタや
サイリスタにも有効である。 (第6の実施例)図14は、本発明の第6の実施例に係
る電力用半導体装置の構造を示す断面図である。本発明
者等はこのような構造の電力用半導体装置を6つの製造
方法により形成し、各電力用半導体装置(6個のサンプ
ル)の特性を調べてみた。
In the present embodiment, the case of the planar type diode as the power element has been described, but the present invention is also effective for the transistor and the thyristor having the planar junction termination structure of the same structure. (Sixth Embodiment) FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a power semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The present inventors formed the power semiconductor device having such a structure by six manufacturing methods, and examined the characteristics of each power semiconductor device (six samples).

【0091】n型シリコン基板306の一方の表面に選
択的にn+ 型バッファ層307、p型エミッタ層308
を順次形成した後、他方の表面にp+ 型ガードリング層
301、p- 型リサーフ層302、n+ 型ストッパ層3
03、厚いフィールド酸化膜309、ゲート酸化膜31
1およびポリシリコン電極312からなるMOSゲート
領域を通常の写真食刻技術とエッチング技術を用いて形
成する。
An n + type buffer layer 307 and a p type emitter layer 308 are selectively formed on one surface of the n type silicon substrate 306.
Are sequentially formed, and then the p + type guard ring layer 301, the p type RESURF layer 302, and the n + type stopper layer 3 are formed on the other surface.
03, thick field oxide film 309, gate oxide film 31
A MOS gate region consisting of 1 and the polysilicon electrode 312 is formed by using the usual photo-etching technique and etching technique.

【0092】次にポリシリコン電極312の表面を酸化
し、そのポリシリコン電極312のエッジをマスクとし
て、p型ベース層313を形成した後、フィールド酸化
膜309の所定の領域を写真食刻技術とNH4 Fを用い
たエッチングにて開口する。
Next, the surface of the polysilicon electrode 312 is oxidized, the p-type base layer 313 is formed using the edge of the polysilicon electrode 312 as a mask, and then a predetermined region of the field oxide film 309 is subjected to photolithography. The opening is made by etching using NH 4 F.

【0093】ここまでのプロセスは各サンプルで同じあ
る。次にp+ 型ガードリング層301、p- 型リサーフ
層302およびn型シリコン基板306からなる露出p
n接合面を、異なる処理液を用いて処理し、6種類のサ
ンプルを複数形成する。
The process up to this point is the same for each sample. Next, an exposed p made of the p + type guard ring layer 301, the p type RESURF layer 302 and the n type silicon substrate 306.
The n-junction surface is treated with different treatment liquids to form a plurality of 6 types of samples.

【0094】1つはH22 :HCl:H2 O=1:
1:6からなる処理液(SC−2処理)で処理し(サン
プル1)、1つたカルボン酸系処理液であるCH3 CO
OHで処理し(サンプル2)、1つリン酸系処理液であ
るH3 PO4 で処理し(サンプル3)、1つはケトン系
処理液である(CH32 COで処理し(サンプル
4)、1つはCH3 COOHと希HFとの混合液で処理
し(サンプル5)、1つは単に希HFだけで処理する
(サンプル6)。
One is H 2 O 2 : HCl: H 2 O = 1:
CH 3 CO which is a carboxylic acid-based treatment liquid treated with a treatment liquid (SC-2 treatment) consisting of 1: 6 (Sample 1)
Treated with OH (Sample 2), one with H 3 PO 4 which is a phosphoric acid type treatment liquid (Sample 3), one with (CH 3 ) 2 CO which is a ketone type treatment liquid (Sample 4) One is treated with a mixed solution of CH 3 COOH and dilute HF (Sample 5) and one is treated only with dilute HF (Sample 6).

【0095】その後、各サンプルのフィールド酸化膜3
09の開口部に半絶縁性膜である酸素濃度が20%程度
のSIPOS膜304をLPCVD等の成膜方法を用い
て被着し、このSIPOS膜304が所定領域だけ残す
ようにパターニングする。
After that, the field oxide film 3 of each sample
A SIPOS film 304, which is a semi-insulating film and has an oxygen concentration of about 20%, is deposited in the opening of 09 by a film forming method such as LPCVD, and is patterned so that the SIPOS film 304 remains only in a predetermined region.

【0096】次に各サンプルのポリシリコンゲート電極
312をマスクとしたイオン注入を行なってn型エミッ
タ層315を形成した後、全面にBPSG等のCVD酸
化膜304を被着する。
Next, ion implantation is performed using the polysilicon gate electrode 312 of each sample as a mask to form an n-type emitter layer 315, and then a CVD oxide film 304 such as BPSG is deposited on the entire surface.

【0097】最後に、各サンプルのCVD酸化膜304
にコンタクトホール310等を開孔した後、カソード電
極317、ストッパ電極305を形成する。このように
して得られた6種類のサンプルのそれぞれにアノード電
極316とカソード電極17との間に電圧をdv/dt
=1000v/μsecのk条件で印加する試験を実施
した。
Finally, the CVD oxide film 304 of each sample
After forming a contact hole 310 and the like in the above, a cathode electrode 317 and a stopper electrode 305 are formed. A voltage was applied between the anode electrode 316 and the cathode electrode 17 to each of the six types of samples thus obtained by dv / dt.
A test of applying a voltage under the condition of 1000 v / μsec was performed.

【0098】その結果、サンプル1では図13に示した
よう変異電流が顕著に発生した。また、サンプル6の一
部にはサンプル1と同様の現象が観察された。これに対
して、サンプル2〜5ではほとんどこのdv/dt時の
変異電流の発生は観察されず、良好な耐圧特性が得られ
た。また、サンプル2〜5では処理液による露出pn接
合面の処理後の水洗工程で、溶存酸素濃度5ppbの超
純水を用いた場合にも変異電流の発生は見られず、特に
良好な逆耐圧特性が得られることを確認した。
As a result, in Sample 1, the mutation current remarkably occurred as shown in FIG. In addition, a phenomenon similar to that of Sample 1 was observed in a part of Sample 6. On the other hand, in Samples 2 to 5, almost no occurrence of the mutated current at the time of dv / dt was observed, and good withstand voltage characteristics were obtained. Further, in Samples 2 to 5, in the water washing step after the treatment of the exposed pn junction surface with the treatment liquid, no mutation current was observed even when ultrapure water having a dissolved oxygen concentration of 5 ppb was used, and particularly good reverse breakdown voltage was observed. It was confirmed that the characteristics could be obtained.

【0099】このような良好な結果が得られたのは、サ
ンプル2〜5に係る表面処理の場合には、基板表面に正
イオンと負イオンとからなる共存薄膜層がより安定に再
現性良く形成され、この共存薄膜層がSIPOS膜と露
出したpn接合面との接合リーク電流を抑制するための
バリアとして機能するからだと考えられる。 (第7の実施例)図15は、本発明の第7の実施例に係
る電力用半導体装置の平面図である。また、図16は、
同電力用半導体装置のA−A´断面図である。
The reason why such good results were obtained is that in the case of the surface treatments of Samples 2 to 5, the coexisting thin film layer composed of positive ions and negative ions was more stably and reproducibly formed on the substrate surface. It is considered that this coexisting thin film layer is formed and functions as a barrier for suppressing a junction leak current between the SIPOS film and the exposed pn junction surface. (Seventh Embodiment) FIG. 15 is a plan view of a power semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention. In addition, FIG.
It is an AA 'sectional view of the same semiconductor device for electric power.

【0100】高抵抗のn型半導体基板401には所望の
電力用半導体素子(例えば、ダイオード、トランジス
タ、FET、IGBT、サイリスタ)が形成された素子
領域とそれらを囲む接合終端領域とが形成されている。
On the high-resistance n-type semiconductor substrate 401, an element region in which a desired power semiconductor element (for example, diode, transistor, FET, IGBT, thyristor) is formed and a junction termination region surrounding them are formed. There is.

【0101】接合終端領域のn型半導体基板401の表
面には、高濃度のp型ガードリング層403、このp型
ガードリング層403に接した低濃度のp型リサーフ層
402、このp型リサーフ層402から所定距離離れた
高濃度のn型ストッパ層404が形成されている。これ
らは素子領域に対して同心円的に形成されている。な
お、p型ガードリング層403は図21に示すように複
数であっても良い。
On the surface of the n-type semiconductor substrate 401 in the junction termination region, a high-concentration p-type guard ring layer 403, a low-concentration p-type RESURF layer 402 in contact with this p-type guard ring layer 403, and this p-type RESURF. A high-concentration n-type stopper layer 404 is formed apart from the layer 402 by a predetermined distance. These are formed concentrically with respect to the element region. Note that the p-type guard ring layer 403 may be plural as shown in FIG.

【0102】また、p型ガードリング層403からn型
ストッパ層404にかけての領域上には絶縁膜405が
設けられている。p型リサーフ層402およびn型半導
体基板401上の絶縁膜405上にはSIPOS等の半
絶縁性材料により形成された抵抗性フィールドプレート
406が設けられている。この抵抗性フィールドプレー
ト406はメタルフィールドプレート407を介してp
型ガードリング層403およびn型ストッパ層404に
接続されている。
An insulating film 405 is provided on the region from the p-type guard ring layer 403 to the n-type stopper layer 404. On the p-type RESURF layer 402 and the insulating film 405 on the n-type semiconductor substrate 401, a resistive field plate 406 made of a semi-insulating material such as SIPOS is provided. This resistive field plate 406 is connected to the metal field plate 407 through the p
It is connected to the type guard ring layer 403 and the n-type stopper layer 404.

【0103】さらに、抵抗性フィールドプレート406
上には、Alやポリシリコン等の導電材料により形成さ
れ導電性リング408が設けられている。この導電性リ
ング408は抵抗性フィールドプレート406と電気的
に接続し、かつ素子領域を対称的に囲むように環状に形
成されている。
Furthermore, the resistive field plate 406
A conductive ring 408 formed of a conductive material such as Al or polysilicon is provided on the top. The conductive ring 408 is formed in an annular shape so as to be electrically connected to the resistive field plate 406 and symmetrically surround the element region.

【0104】抵抗性フィールドプレート406がSIP
OS等のアモルファス物質により形成されている場合に
は、抵抗性フィールドプレート406による電界緩和に
は不均一性が生じる。しかし、本実施例では、抵抗性フ
ィールドプレート406に導電性リング408を設けて
いるので、この導電性リング408上では電位は必ず一
定になる。したがって、抵抗性フィールドプレート40
6の材料に関係なく、従来よりも接合終端領域の電界分
布が均一化され、耐圧が向上する。
The resistive field plate 406 is SIP
When formed of an amorphous material such as OS, the electric field relaxation by the resistive field plate 406 becomes nonuniform. However, in this embodiment, since the conductive ring 408 is provided on the resistive field plate 406, the potential is always constant on this conductive ring 408. Therefore, the resistive field plate 40
Regardless of the material of No. 6, the electric field distribution in the junction termination region is made more uniform than in the conventional case, and the breakdown voltage is improved.

【0105】なお、実際の素子では、接合終端領域上に
パッシベーション膜を設けて、接合終端領域の表面での
放電を抑制している。 (第8の実施例)図17は、本発明の第8の実施例に係
る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図である。な
お、図16の電力用半導体装置と対応する部分には図1
6と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
In the actual device, a passivation film is provided on the junction termination region to suppress discharge on the surface of the junction termination region. (Eighth Embodiment) FIG. 17 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention. Note that a portion corresponding to the power semiconductor device in FIG.
The same reference numeral as 6 is assigned and detailed description thereof is omitted.

【0106】本実施例が第7の実施例と異なる点は、接
合終端領域上に直接抵抗性フィールドプレート406を
形成したことにある。抵抗性フィールドプレート406
はもともと高抵抗なのでこれでも良い。本実施例でも第
7の実施例と同様な効果が得られる。 (第9の実施例)図18は、本発明の第9の実施例に係
る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図である。
The difference of this embodiment from the seventh embodiment is that the resistive field plate 406 is formed directly on the junction termination region. Resistive field plate 406
This is good because the resistance is high originally. In this embodiment, the same effect as that of the seventh embodiment can be obtained. (Ninth Embodiment) FIG. 18 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【0107】本実施例が第7の実施例と異なる点は、導
電性リング408の数を2個から4個に増やしたことに
ある。本実施例によれば、抵抗性フィールドプレート4
06上によりまんべんなく導電性リング408が配設さ
れるので、電界分布の均一性がさらに進み、より高い耐
圧が得られる。 (第10の実施例)図19は、本発明の第10の実施例
に係る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図であ
る。
The present embodiment is different from the seventh embodiment in that the number of conductive rings 408 is increased from two to four. According to this embodiment, the resistive field plate 4
Since the conductive ring 408 is evenly arranged on the upper side of 06, the uniformity of the electric field distribution is further advanced and a higher breakdown voltage is obtained. (Tenth Embodiment) FIG. 19 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【0108】本実施例が第7の実施例と異なる点は、抵
抗性フィールドプレート406上に保護膜409を設け
て抵抗性フィールドプレート406の特性を安定を図っ
たことにある。導電性リング408は保護膜409に形
成された開口部を介して抵抗性フィールドプレート40
6に接続している。抵抗性フィールドプレート406は
SIPOS等のアモルファス物質を利用することが多い
ため、保護膜409にてあらかじめ被覆しておけばその
特性を安定に保つことができ、導電性リング408だけ
の場合よりも高い耐圧を実現できる。 (第11の実施例)図20は、本発明の第11の実施例
に係る電力用半導体装置の平面図である。
The present embodiment differs from the seventh embodiment in that a protective film 409 is provided on the resistive field plate 406 to stabilize the characteristics of the resistive field plate 406. The conductive ring 408 is formed on the resistive field plate 40 through the opening formed in the protective film 409.
Connected to 6. Since the resistive field plate 406 often uses an amorphous material such as SIPOS, if it is covered with a protective film 409 in advance, its characteristics can be kept stable, and it is higher than that of the conductive ring 408 alone. Withstand voltage can be realized. (Eleventh Embodiment) FIG. 20 is a plan view of a power semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【0109】本実施例が第7の実施例と異なる点は、素
子領域の形状が四角形であることにある。素子領域の形
状がどうような形状であっても、基本的には、素子領域
の最外周より等距離の位置に導電性リング408等の等
電位面均一化部材としての導電性部材を配置すれば、電
界分布の均一化が図られ、耐圧が向上する。 (第12の実施例)図22は、本発明の第12の実施例
に係る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図であ
る。
The difference of this embodiment from the seventh embodiment is that the shape of the element region is a quadrangle. Regardless of the shape of the element region, basically, a conductive member as an equipotential surface equalizing member such as the conductive ring 408 should be arranged at a position equidistant from the outermost circumference of the element region. For example, the electric field distribution can be made uniform and the breakdown voltage can be improved. (Twelfth Embodiment) FIG. 22 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【0110】本実施例が第7の実施例と異なる点は、抵
抗性フィールドプレート406の下部に導電性リング4
08を配設したことにある。本実施例でも耐圧向上の効
果が得られ、さらに、導電性リング408の材料として
n型半導体基板401の構成半導体を用いると、プロセ
スとの整合性も一層良くなる。例えば、シリコン基板を
用いた場合にはポリシリコン等を用いる。 (第13の実施例)図23は、本発明の第13の実施例
に係る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図であ
る。
The present embodiment differs from the seventh embodiment in that the conductive ring 4 is provided below the resistive field plate 406.
08 is installed. Also in this embodiment, the effect of improving the breakdown voltage can be obtained, and if the constituent semiconductor of the n-type semiconductor substrate 401 is used as the material of the conductive ring 408, the compatibility with the process is further improved. For example, when a silicon substrate is used, polysilicon or the like is used. (Thirteenth Embodiment) FIG. 23 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【0111】本実施例が第12の実施例と異なる点は、
絶縁膜を介さずに接合終端領域上に直接抵抗性フィール
ドプレート406を形成したことにある。本実施例でも
第12の実施例と同様な効果が得られる。
This embodiment is different from the twelfth embodiment in that
This is because the resistive field plate 406 was formed directly on the junction termination region without using the insulating film. Also in this embodiment, the same effect as in the twelfth embodiment can be obtained.

【0112】なお、第12、第13の実施例のように、
導電性リング408を抵抗性フィールドプレート407
の下部に配設した場合、導電性リング408と抵抗性フ
ィールドプレート407との密着性が改善される。特に
抵抗性フィールドプレートとしてSIPOSを用いた場
合にはその効果が高く、より確実に耐圧の向上を見込む
ことができる。 (第14の実施例)図24は、本発明の第14の実施例
に係る電力用半導体装置の接合終端領域の断面図であ
る。
As in the twelfth and thirteenth embodiments,
Conductive ring 408 and resistive field plate 407
When it is disposed under the lower part of the above, the adhesion between the conductive ring 408 and the resistive field plate 407 is improved. In particular, when SIPOS is used as the resistive field plate, the effect is high, and the breakdown voltage can be more reliably expected to improve. (Fourteenth Embodiment) FIG. 24 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【0113】本実施例の特徴は、導電性リング408に
かかる電圧を検出回路410にて検出し、異常な電圧が
素子にかかった場合には保護回路411を働かせること
により、未然に絶縁破壊を防止することにある。
The feature of this embodiment is that the voltage applied to the conductive ring 408 is detected by the detection circuit 410, and when an abnormal voltage is applied to the element, the protection circuit 411 is activated to prevent dielectric breakdown. To prevent.

【0114】素子領域の主回路から電圧を検出すること
も可能であるが、主回路には通常大電流が流れており、
かなりの高インピーダンスの検出回路が必要となる。一
方、接合終端領域はもともと大電流が流れることはない
うえに抵抗性フィールドプレート406は高インピーダ
ンスであるため、本実施例の場合、低インピーダンスの
検出回路を用いることができ、異常電圧の検出を容易に
行なる。
Although it is possible to detect the voltage from the main circuit in the element region, a large current is usually flowing in the main circuit,
A fairly high impedance detection circuit is required. On the other hand, since a large current does not originally flow in the junction termination region and the resistive field plate 406 has high impedance, a low impedance detection circuit can be used in the present embodiment, and abnormal voltage can be detected. Easy to do.

【0115】なお、第7〜第14の実施例では、電界分
布を均一にするために、導電性リング408のように単
連結の導電性部材により素子領域を囲んだが、素子領域
の最外周より等距離の位置に複数の導電性部材を設け、
複数の導電性部材により素子領域を囲むようにしても良
い。
In the seventh to fourteenth embodiments, the element region is surrounded by a single connecting conductive member such as the conductive ring 408 in order to make the electric field distribution uniform. Providing multiple conductive members at equidistant positions,
The element region may be surrounded by a plurality of conductive members.

【0116】また、第7〜第14の実施例は、立型の電
力用半導体素子を想定したものであるが、横型の電力用
半導体素子を用いても良い。 (第15の実施例)図25、図26は、本発明の第15
の実施例に係るショットキーバリアダイオードの製造方
法を示す工程断面図である。
Although the seventh to fourteenth embodiments assume vertical power semiconductor elements, horizontal power semiconductor elements may be used. (Fifteenth Embodiment) FIGS. 25 and 26 show the fifteenth embodiment of the present invention.
6A to 6C are process cross-sectional views showing the method of manufacturing the Schottky barrier diode according to the example of FIG.

【0117】まず、図25(a)に示すように、高濃度
のn型シリコン基板501上に気相成長法(CVD法)
により低濃度のn型シリコン層502がエピタキシャル
成長してなるエピタキシャル基板の表面に熱酸化膜50
3を形成する。
First, as shown in FIG. 25A, a vapor phase growth method (CVD method) is performed on a high-concentration n-type silicon substrate 501.
On the surface of the epitaxial substrate formed by epitaxially growing the low concentration n-type silicon layer 502.
3 is formed.

【0118】次に図25(b)に示すように、将来ショ
ットキーバリア接合部の端部となる領域付近504の熱
酸化膜503を選択的に除去する。次に図25(c)に
示すように、残した熱酸化膜503をマスクとして、イ
オン注入法により酸素イオン505をn型シリコン層5
02の全面に照射し、将来ショットキーバリア接合部の
端部となる領域に酸素イオン505を注入する。
Next, as shown in FIG. 25B, the thermal oxide film 503 near the region 504 which will be the end of the Schottky barrier junction in the future is selectively removed. Next, as shown in FIG. 25C, oxygen ions 505 are added to the n-type silicon layer 5 by an ion implantation method using the remaining thermal oxide film 503 as a mask.
The entire surface of 02 is irradiated with oxygen ions 505 in a region which will be an end of the Schottky barrier junction in the future.

【0119】次に図25(d)に示すように、将来ショ
ットキーバリアの形成される領域の熱酸化膜503を剥
離した後、図25(e)に示すように、酸素雰囲気中の
拡散炉にて高温に保持することにより、n型シリコン層
502の表面を酸化すると同時に、注入されている酸素
イオン505の再分布、酸化を行なう。
Next, as shown in FIG. 25D, after removing the thermal oxide film 503 in the region where a Schottky barrier will be formed in the future, as shown in FIG. 25E, a diffusion furnace in an oxygen atmosphere is used. By maintaining the temperature at a high temperature, the surface of the n-type silicon layer 502 is oxidized, and at the same time, the implanted oxygen ions 505 are redistributed and oxidized.

【0120】これにより、酸素イオン505が注入され
ていない将来ショットキーバリアが形成される領域のn
型シリコン層502の表面には薄い熱酸化膜506aが
形成される。
As a result, n in the region where a Schottky barrier will be formed in the future where the oxygen ions 505 have not been implanted.
A thin thermal oxide film 506a is formed on the surface of the mold silicon layer 502.

【0121】さらに、酸素イオン505の注入されてい
る将来ショットキーバリア接合部の端部付近となるn型
シリコン層502の表面においては、この表面からある
深さに濃度ピークを持ち分布している注入された酸素イ
オン505が、横方向や斜め上下方向に拡散しつつ行な
われる酸化と表面より進行する酸化とにより、拡大図で
ある図25(f)に示すように、テーパー形状の厚い熱
酸化膜506bが形成される。この熱酸化膜506bは
熱酸化膜503と一体的になる。
Further, on the surface of the n-type silicon layer 502 near the end of the Schottky barrier junction where the oxygen ions 505 are implanted in the future, there is a concentration peak at a certain depth from this surface and it is distributed. The implanted oxygen ions 505 are oxidized while being diffused laterally or obliquely in the vertical direction and are advanced from the surface. As a result, as shown in FIG. 25F, which is an enlarged view, a thick thermal oxidation having a tapered shape is performed. A film 506b is formed. The thermal oxide film 506b is integrated with the thermal oxide film 503.

【0122】次に図26(a)に示すように、ショット
キーバリアを形成する領域の薄い熱酸化膜506aを剥
離した後、バリアメタルである白金層507と、電極金
属であるAl膜508を順次堆積し、続いて不要な部分
の白金層507、Al膜508を選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 26A, after removing the thin thermal oxide film 506a in the region where the Schottky barrier is formed, a platinum layer 507 which is a barrier metal and an Al film 508 which is an electrode metal are removed. The platinum layer 507 and the Al film 508 in unnecessary portions are sequentially removed and then selectively removed.

【0123】この後、高温でシンターを行なって、白金
層507とn型シリコン層502とを反応させ、白金シ
リサイド層509を形成する。この白金シリサイド層5
09とその下部のn型シリコン層502との接合により
ショットキーバリアが形成される。
Thereafter, sintering is performed at a high temperature to cause the platinum layer 507 and the n-type silicon layer 502 to react with each other to form a platinum silicide layer 509. This platinum silicide layer 5
A Schottky barrier is formed by the junction between 09 and the n-type silicon layer 502 below it.

【0124】なお、本実施例では白金層507を完全に
は反応させず未反応部分をバリアメタルとして用いる
が、白金層507を完全に反応させても良い。最後に、
図26(b)に示すように、n型シリコン層502の裏
面にカソード電極510を形成して、ショットキーバリ
アダイオードが完成する。
Although the platinum layer 507 is not completely reacted and the unreacted portion is used as a barrier metal in this embodiment, the platinum layer 507 may be completely reacted. Finally,
As shown in FIG. 26B, the cathode electrode 510 is formed on the back surface of the n-type silicon layer 502, and the Schottky barrier diode is completed.

【0125】本実施例によれば、図26(c)の拡大図
に示すように、ショットキーバリア接合部510(白金
シリサイド層509とn型シリコン基板501との接合
部)の端部と接する厚い熱酸化膜506はテーパ形状に
形成されるので、ショットキーバリア接合部510の端
部は傾き、ベベル構造となる。
According to this embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 26C, the Schottky barrier junction 510 (the junction between the platinum silicide layer 509 and the n-type silicon substrate 501) is in contact with the end. Since the thick thermal oxide film 506 is formed in a tapered shape, the end of the Schottky barrier junction 510 is inclined and has a bevel structure.

【0126】このため、本実施例では逆方向電圧を印加
したときに空乏層が伸びやすなり、少数キャリアの発生
原因となるガードリング等を用いずにショットキーバリ
ア接合部510の端部の電界集中を緩和できる。
Therefore, in this embodiment, the depletion layer easily grows when a reverse voltage is applied, and the electric field at the end of the Schottky barrier junction 510 is eliminated without using a guard ring or the like that causes the generation of minority carriers. You can relax your concentration.

【0127】したがって、逆回復時間の遅延を招かずに
耐圧の向上を得ることができる。また、ショットキーバ
リア接合部510の形成方法は簡単なので、プロセスが
増加したり、複雑化するという問題もない。
Therefore, the breakdown voltage can be improved without delaying the reverse recovery time. Moreover, since the method of forming the Schottky barrier junction 510 is simple, there is no problem that the number of processes increases or the process becomes complicated.

【0128】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、第1導電型
をn型、第2導電型をp型とした場合の実施例である
が、第1導電型をp型、第2導電型をn型としても良
い。また、上記実施例を種々組み合わせても良い。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施できる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. . Further, various combinations of the above embodiments may be made. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0129】[0129]

【発明の効果】以上詳述したように本発明(請求項1)
によれば、所定量の電荷として、高抵抗の第1導電型半
導体層と高濃度の第2導電型半導体層とによって構成さ
れるpn接合の耐圧を測定し、その実測値と低濃度の第
2導電型半導体層の不純物ドーズ量から理論的に決まる
耐圧の最大値との差に対応する量の電荷を選べば、製造
工程中に装置内に混入あるいは発生した固定電荷やイオ
ンの影響が補償され、耐圧の最大値が得られる電力用半
導体装置を提供できるようになる。
As described above in detail, the present invention (Claim 1)
According to this, the breakdown voltage of a pn junction constituted by a high-conductivity first-conductivity-type semiconductor layer and a high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer is measured as a predetermined amount of electric charge, and the measured value and the low-concentration first-conductivity semiconductor layer are measured. 2 By selecting an amount of charge that corresponds to the difference between the theoretical maximum withstand voltage determined from the impurity dose of the conductivity type semiconductor layer and the effects of fixed charges or ions mixed in or generated in the device during the manufacturing process, As a result, it is possible to provide a power semiconductor device having a maximum breakdown voltage.

【0130】また、本発明(請求項2)によれば、抵抗
性フィールドプレートとしてポリシリコン膜とシリコン
酸化膜との積層膜を用いているので、急峻な逆方向電圧
を印加しても漏れ電流のない電力用半導体装置を提供で
きるようになる。
Further, according to the present invention (claim 2), since the laminated film of the polysilicon film and the silicon oxide film is used as the resistive field plate, even if the steep reverse voltage is applied, the leakage current is increased. It becomes possible to provide a power semiconductor device without power consumption.

【0131】また、本発明(請求項3)によれば、抵抗
性フィールドプレートと接合終端領域との間に正イオン
と負イオンとからなる共存薄膜層を設けることにより、
変異電流を抑制できる電力用半導体装置を提供できるよ
うになる。
According to the present invention (claim 3), by providing a coexisting thin film layer composed of positive ions and negative ions between the resistive field plate and the junction termination region,
It becomes possible to provide a power semiconductor device capable of suppressing a variation current.

【0132】また、本発明(請求項4)によれば、抵抗
性フィールドプレートがSIPOS等の均一性の悪い材
料からなるものであっても、抵抗性フィールドプレート
上に設けられた等電位面均一化部材によって電界分布の
均一性が改善されるので、従来よりも耐圧特性の優れた
電力用半導体装置を提供できるようになる。
Further, according to the present invention (claim 4), even if the resistive field plate is made of a material having poor uniformity such as SIPOS, the equipotential surface provided on the resistive field plate is uniform. Since the uniformization of the electric field distribution is improved by the rectifying member, it is possible to provide a power semiconductor device having more excellent withstand voltage characteristics than ever before.

【0133】また、本発明(請求項5)によれば、逆回
復時間の遅延の原因となる少数キャリアの発生源となる
ガードリング層等の半導体層を設けずに、金属・半導体
化合物層と半導体基板との接合部の端部の形状をテーパ
状することにより耐圧の向上を図っているので、逆回復
時間を招かずに耐圧の向上を図れるショットキーバリア
構造を有する電力用半導体装置を提供できるようにな
る。
According to the present invention (Claim 5), a metal / semiconductor compound layer is formed without providing a semiconductor layer such as a guard ring layer which is a generation source of minority carriers which causes a delay of reverse recovery time. Since the withstand voltage is improved by tapering the shape of the end portion of the junction with the semiconductor substrate, a power semiconductor device having a Schottky barrier structure that can improve the withstand voltage without incurring reverse recovery time is provided. become able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係るプレーナ型ダイオ
ードの素子構造を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】電子線照射量とそれにより導入される正電荷量
との関係を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an electron beam dose and a positive charge amount introduced by the electron beam dose.

【図3】本発明の第2の実施例に係るプレーナ型ダイオ
ードの素子構造を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例に係るプレーナ型ダイオ
ードの素子構造を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例に係る電力用半導体装置
の製造方法を示すプロセスフロー
FIG. 5 is a process flow showing a method for manufacturing a power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】従来のプレーナ型ダイオードの素子構造を示す
断面図
FIG. 6 is a sectional view showing an element structure of a conventional planar diode.

【図7】リサーフ層の不純物濃度と耐圧との関係を示す
特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the impurity concentration of the RESURF layer and the breakdown voltage.

【図8】本発明の第5の実施例に係るプレーナ型ダイオ
ードの素子構造を示す断面図
FIG. 8 is a sectional view showing an element structure of a planar diode according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】図8のダイオードに2800Vの逆方向電圧を
急峻に印加した場合の電圧と電流の時間変化を示す図
9 is a diagram showing changes in voltage and current with time when a reverse voltage of 2800 V is sharply applied to the diode of FIG.

【図10】従来のダイオードに1700Vの逆方向電圧
を急峻に印加した場合の電圧と電流の時間変化を示す図
FIG. 10 is a diagram showing changes over time in voltage and current when a reverse voltage of 1700 V is sharply applied to a conventional diode.

【図11】従来の接合終端領域の一例を示す断面図FIG. 11 is a sectional view showing an example of a conventional junction termination region.

【図12】従来の抵抗性フィールドプレートの問題を説
明するための図
FIG. 12 is a diagram for explaining the problem of the conventional resistive field plate.

【図13】従来の他の抵抗性フィールドプレートの問題
を説明するための図
FIG. 13 is a view for explaining a problem of another conventional resistive field plate.

【図14】本発明の第6の実施例に係る電力用半導体装
置の構造を示す断面図
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a power semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第7の実施例に係る電力用半導体装
置の平面図
FIG. 15 is a plan view of a power semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図16】図15の電力用半導体装置のA−A´断面図16 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the power semiconductor device of FIG.

【図17】本発明の第8の実施例に係る電力用半導体装
置の接合終端領域の断面図
FIG. 17 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第9の実施例に係る電力用半導体装
置の接合終端領域の断面図
FIG. 18 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第10の実施例に係る電力用半導体
装置の接合終端領域の断面図
FIG. 19 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第11の実施例に係る電力用半導体
装置の平面図
FIG. 20 is a plan view of a power semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図21】p型ガードリング層の他のパターンを示す断
面図
FIG. 21 is a cross-sectional view showing another pattern of the p-type guard ring layer.

【図22】本発明の第12の実施例に係る電力用半導体
装置の接合終端領域の断面図
FIG. 22 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第13の実施例に係る電力用半導体
装置の接合終端領域の断面図
FIG. 23 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第14の実施例に係る電力用半導体
装置の接合終端領域の断面図
FIG. 24 is a sectional view of a junction termination region of a power semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第15の実施例に係るショットキー
バリアダイオードの前半の製造方法を示す工程断面図
FIG. 25 is a process sectional view showing the manufacturing method of the first half of the Schottky barrier diode according to the fifteenth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第15の実施例に係るショットキー
バリアダイオードの後半の製造方法を示す工程断面図
FIG. 26 is a process sectional view showing the manufacturing method of the latter half of the Schottky barrier diode according to the 15th embodiment of the present invention.

【図27】従来のショットキーバリアダイオードの素子
構造を示す断面図
FIG. 27 is a sectional view showing an element structure of a conventional Schottky barrier diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…n- 型シリコン層(高抵抗の第1導電型半導体
層) 102…p+ 型層(高濃度の第2導電型半導体層) 103…p- 型層(低濃度の第2導電型半導体層) 104…n+ 型層(ストッパ層) 105…n+ 型層 106…シリコン酸化膜 107…アノード電極(第1の主電極) 108…ストッパ電極 109…カソード電極(第2の主電極) 110…電子線 111…固定電荷 112…電荷 201…p型アノード層 202…p型リサーフ層 203…n型シリコン基板(カソード層) 204…n型ストッパ層 205…n型バッファ層 206…酸化膜 207…抵抗性フィールドプレート 208…アノード電極 209…ストッパ電極 210…カソード電極 301…p+ 型ガードリング層 302…p- 型リサーフ層 303…n+ 型ストッパ層 304…SIPOS膜(抵抗性フィールドプレート) 305…ストッパ電極 306…n型シリコン基板 307…n+ 型バッファ層 308…p型エミッタ層 309…フィールド酸化膜 310…コンタクトホール 311…ゲート酸化膜 312…ポリシリコン電極 313…p型ベース層 315…n型エミッタ層 317…カソード電極 318…層間絶縁膜 401…n型半導体基板 402…p型リサーフ層 403…p型ガードリング層 404…n型ストッパ層 405…絶縁膜 406…抵抗性フィールドプレート 407…メタルフィールドプレート 408…導電性リング(等電位面均一化部材) 501…n型シリコン基板 502…n型シリコン層 503…熱酸化膜 504…ショットキーバリア接合部の端部となる領域 505…酸素イオン 506a…薄い熱酸化膜 506b…厚い熱酸化膜 507…白金層 508…Al膜 509…白金シリサイド層 510…カソード電極
101 ... N type silicon layer (high resistance first conductivity type semiconductor layer) 102 ... P + type layer (high concentration second conductivity type semiconductor layer) 103 ... P type layer (low concentration second conductivity type semiconductor layer) Layer 104 ... n + type layer (stopper layer) 105 ... n + type layer 106 ... silicon oxide film 107 ... anode electrode (first main electrode) 108 ... stopper electrode 109 ... cathode electrode (second main electrode) 110 Electron beam 111 ... Fixed charge 112 ... Charge 201 ... P-type anode layer 202 ... P-type RESURF layer 203 ... N-type silicon substrate (cathode layer) 204 ... N-type stopper layer 205 ... N-type buffer layer 206 ... Oxide film 207 ... resistive field plate 208: anode electrode 209 ... stopper electrode 210 ... cathode electrode 301 ... p + -type guard ring layer 302 ... p - -type RESURF layer 303 ... n + -type stopper layer 304 ... SIPOS film (resistive field plate) 305 ... Stopper electrode 306 ... N type silicon substrate 307 ... N + type buffer layer 308 ... P type emitter layer 309 ... Field oxide film 310 ... Contact hole 311 ... Gate oxide film 312 ... Poly Silicon electrode 313 ... P-type base layer 315 ... N-type emitter layer 317 ... Cathode electrode 318 ... Interlayer insulating film 401 ... N-type semiconductor substrate 402 ... P-type RESURF layer 403 ... P-type guard ring layer 404 ... N-type stopper layer 405 ... Insulating film 406 ... Resistive field plate 407 ... Metal field plate 408 ... Conductive ring (equipotential surface equalizing member) 501 ... N-type silicon substrate 502 ... N-type silicon layer 503 ... Thermal oxide film 504 ... Schottky barrier junction Which is the end of 505 ... Oxygen ion 506a ... Thin thermal oxide film 506b ... Thick thermal oxide film 507 ... Platinum layer 508 ... Al film 509 ... Platinum silicide layer 510 ... Cathode electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 和也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 長谷川 滋 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kazuya Nakayama, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa 1 Komushiba-shi, Kanagawa Prefecture, Ltd. Research & Development Center, Toshiba Corporation (72) Inventor, Shigeru Hasegawa Komukai, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Town No. 1 Inside Toshiba Research and Development Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高抵抗の第1導電型半導体層の表面に選択
的に形成された高濃度の第2導電型半導体層と、 この高濃度の第2導電型半導体層に接して、その周囲の
前記高抵抗の第1導電型半導体層の表面に形成された低
濃度の第2導電型半導体層と、 前記高濃度および低濃度の第2導電型半導体層ならびに
その外側の前記高抵抗の第1導電型半導体層上に形成さ
れた絶縁膜と、 この絶縁膜に形成された開口部を介して前記高濃度の第
2導電型半導体層に設けられた第1の主電極と、 前記第2導電型半導体層と反対側の前記高抵抗の第1導
電型半導体層の表面に形成された高濃度の第1導電型半
導体層または第2導電型半導体層と、 この高濃度の第1導電型半導体層または第2導電型半導
体層に設けられた第2の主電極とを具備してなり、 前記絶縁膜と前記低濃度の第2導電型半導体層との界
面、前記低濃度の第2導電型半導体層上の前記絶縁膜中
または該絶縁膜上に、所定量の電荷が存在することを特
徴とする電力用半導体装置。
1. A high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer selectively formed on the surface of a high-resistance first-conductivity-type semiconductor layer, and a region surrounding and in contact with the high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer. Low concentration second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the high resistance first conductivity type semiconductor layer, the high concentration and low concentration second conductivity type semiconductor layer and the high resistance first layer outside thereof An insulating film formed on the first-conductivity-type semiconductor layer; a first main electrode provided on the high-concentration second-conductivity-type semiconductor layer through an opening formed in the insulating film; A high concentration first conductivity type semiconductor layer or a second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the high resistance first conductivity type semiconductor layer on the side opposite to the conductivity type semiconductor layer; A second main electrode provided on the semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer, A predetermined amount of electric charge exists in an interface between an insulating film and the low-concentration second conductivity type semiconductor layer, in the insulating film on the low-concentration second conductivity type semiconductor layer, or on the insulating film. Power semiconductor device.
【請求項2】半導体基板に形成された電力用半導体素子
と、 前記半導体基板の接合終端領域上に直接または絶縁膜を
介して設けられ、ポリシリコン膜とシリコン酸化膜との
積層膜からなる抵抗性フィールドプレートとを具備して
なることを特徴とする電力用半導体装置。
2. A power semiconductor element formed on a semiconductor substrate, and a resistor formed on a junction termination region of the semiconductor substrate directly or via an insulating film, the resistor being composed of a laminated film of a polysilicon film and a silicon oxide film. Power semiconductor device, comprising a conductive field plate.
【請求項3】半導体基板に形成された電力用半導体素子
と、 前記半導体基板の接合終端領域上に正イオンと負イオン
とからなる共存薄膜層を介して設けられた抵抗性フィー
ルドプレートとを具備してなることを特徴とする電力用
半導体装置。
3. A power semiconductor element formed on a semiconductor substrate, and a resistive field plate provided on a junction termination region of the semiconductor substrate via a coexisting thin film layer of positive ions and negative ions. A power semiconductor device characterized by the following.
【請求項4】半導体基板に形成された電力用半導体素子
と、 前記半導体基板の接合終端領域上に直接または絶縁膜を
介して設けられた抵抗性フィールドプレートと、 前記抵抗性フィールドプレート下部の前記接合終端領域
の表面に選択的に形成され、前記抵抗性フィールドプレ
ートに直接または前記絶縁膜を介して接続するリサーフ
層と、 前記抵抗性フィールドプレートの上部または下部に設け
られ、前記抵抗性フィールドプレートに電気的に接続し
た等電位面均一化部材とを具備してなることを特徴とす
る電力用半導体装置。
4. A power semiconductor element formed on a semiconductor substrate, a resistive field plate provided directly or via an insulating film on a junction termination region of the semiconductor substrate, and a portion below the resistive field plate. A RESURF layer selectively formed on the surface of the junction termination region and connected to the resistive field plate directly or via the insulating film; and a RESURF layer provided above or below the resistive field plate. An equipotential surface equalizing member electrically connected to the power semiconductor device.
【請求項5】半導体基板の表面に形成された開口部を有
する絶縁膜と、 前記開口部内の前記半導体基板の表面に形成され、前記
半導体基板とともにショットキーバリアを形成する金属
・半導体化合物層と、 この金属・半導体化合物層に設けられた電極とを具備し
てなり、 前記開口部の内側部分の前記絶縁膜は前記半導体基板の
深さ方向に向かって細くなるテーパ状に形成され、前記
金属・半導体化合物層と前記半導体基板との接合部の端
部は前記開口部の前記テーパ形状の絶縁膜に接している
ことを特徴とする電力用半導体装置。
5. An insulating film having an opening formed on the surface of a semiconductor substrate, and a metal / semiconductor compound layer formed on the surface of the semiconductor substrate in the opening and forming a Schottky barrier together with the semiconductor substrate. An electrode provided on the metal / semiconductor compound layer, wherein the insulating film in the inner portion of the opening is formed in a taper shape that becomes thinner in a depth direction of the semiconductor substrate, A power semiconductor device, wherein an end of a junction between the semiconductor compound layer and the semiconductor substrate is in contact with the tapered insulating film of the opening.
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