JP2002359377A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
定精度を実現する半導体装置を提供する。 【解決手段】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の下側に設けられ、その下面にカソード電極が形成さ
れた第1導電型のカソード領域と、該半導体基板の上面
の一部をなすように設けられ、その上面にアノード電極
が形成された第2導電型の第1アノード領域と、該第1
アノード領域を取り囲むように設けられた、所定以上の
耐圧特性を確保するための外周領域と、更に外周領域を
取り囲むように設けられた終端領域とを有する半導体装
置において、上記第1アノード領域内に、少なくとも1
つの第2アノード領域を該第1アノード領域と電気的に
分離して設け、該第2アノード領域の上面には、第1ア
ノード領域上のアノード電極から独立した電極を形成す
る。
Description
の電界効果型の半導体装置に関する。
ルギーの要求からインバータ化が進んでいる。このニー
ズに応えるべく、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
(Insulated Gate Bipolar Transistor;以下、IGB
Tと表記する)が急速に普及している。このIGBT
は、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)の一
種であり、MOSFETのドレインにp層を付加し、こ
こから少数キャリアを注入し、より低オン抵抗化を図っ
たデバイスである。すなわち、MOSFETの利点であ
るゲート電圧駆動,高速スイッチング特性,破壊しにく
い等の長所を備えた有用なパワーデバイスである。
体ウエハの製造が完了した後に、ウエハ状態でその性能
がチェックされるが、例えばIGBTの順方向電圧降下
を測定する場合、測定技術の関係上、流すことができる
電流には制約がある。そのため、実際には、IGBTの
順方向電圧降下の測定は比較的低い電流で行なわれ、実
使用電流領域での順方向電圧降下を予測することにな
り、測定精度が落ちることを回避し得なかった。
ダイオードを用いる必要があるが、還流ダイオードにお
ける順方向電圧降下は、ダイオード性能に大きくかかわ
るため、ウエハ状態での性能を把握することや製造工程
へのフィードバックは非常に重要である。複数個の素子
を並列接続する場合に、なるべく順方向電圧降下を均一
にしておくことが望ましいことからも、ウエハ状態で性
能を把握することは重要であるといえる。
たもので、比較的低電流による順方向電圧降下特性の良
好な測定精度を実現する半導体装置を提供することを目
的とする。
1導電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に設けら
れ、その下面にカソード電極が形成された第1導電型の
カソード領域と、該半導体基板の上面の一部をなすよう
に設けられ、その上面にアノード電極が形成された第2
導電型の第1アノード領域と、該第1アノード領域を取
り囲むように設けられた、所定以上の耐圧特性を確保す
るための外周領域と、更に外周領域を取り囲むように設
けられた終端領域とを有する半導体装置において、上記
第1アノード領域内に、少なくとも1つの第2アノード
領域が、該第1アノード領域とは電気的に分離して設け
られており、該第2アノード領域の上面には、第1アノ
ード領域上のアノード電極から独立した電極が設けられ
ていることを特徴としたものである。
おいて、上記第1アノード領域の上面面積SA1と、第
2アノード領域の上面面積SA2との間に、SA1>S
A2の関係があることを特徴としたものである。
発明において、上記第2アノード領域の上面形状が、そ
のコーナー部にて10μm以上の曲率半径を有している
ことを特徴としたものである。
3の発明のいずれか一において、上記第1アノード領域
と第2アノード領域との間の間隔が、5μm以上に設定
されていることを特徴としたものである。
4の発明のいずれか一において、上記第2アノード領域
が、該第1アノード領域のほぼ中央に配置されているこ
とを特徴としたものである。
4の発明のいずれか一において、上記第1アノードの領
域内に、該第2アノード領域が複数設けられており、各
第2アノード領域が、第1アノード領域における異なる
コーナー部に配置されていることを特徴としたものであ
る。
電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に設けられ、
その下面にカソード電極が形成された第1導電型のカソ
ード領域と、該半導体基板の上面の一部をなすように設
けられ、その上面にアノード電極が形成された第2導電
型の第1アノード領域と、該第1アノード領域を取り囲
むように設けられた、所定以上の耐圧特性を確保するた
めの外周領域と、更に外周領域を取り囲むように設けら
れた終端領域とを有する半導体装置において、上記外周
領域内に配置され、上記第1アノード領域を取り囲むほ
ぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられており、該半
導体層の上面には、第1アノード領域上のアノード電極
から独立した電極が形成されていることを特徴としたも
のである。
電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に設けられ、
その下面にカソード電極が形成された第1導電型のカソ
ード領域と、該半導体基板の上面の一部をなすように設
けられ、その上面にアノード電極が形成された第2導電
型の第1アノード領域と、該第1アノード領域を取り囲
むように設けられた、所定以上の耐圧特性を確保するた
めの外周領域と、更に外周領域を取り囲むように設けら
れた終端領域とを有する半導体装置において、上記終端
領域内に配置され、上記第1アノード領域を取り囲むほ
ぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられており、該半
導体層の上面には、第1アノード領域上のアノード電極
から独立した電極が形成されていることを特徴としたも
のである。
電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に設けられ、
その下面にカソード電極が形成された第1導電型のカソ
ード領域と、該半導体基板の上面の一部をなすように設
けられ、その上面にアノード電極が形成された第2導電
型の第1アノード領域と、該第1アノード領域を取り囲
むように設けられた、所定以上の耐圧特性を確保するた
めの外周領域と、更に外周領域を取り囲むように設けら
れた終端領域とを有する半導体装置において、上記終端
領域内に、上記第1アノード領域を取り囲むほぼ環状の
第1又は第2導電型の半導体層が設けられるとともに、
該半導体層と本体コーナー部とで囲まれた領域内には、
上記第1又は第2導電型の半導体層と電気的に分離した
第2アノード領域が設けられ、該第2アノード領域の上
面には、第1アノード領域上のアノード電極から独立し
た電極が形成されていることを特徴としたものである。
て、添付図面を参照しながら説明する。 実施の形態1.図1及び図2は、それぞれ、本発明の実
施の形態1に係る半導体ダイオードの断面説明図および
平面図である。この半導体ダイオード10は、第1導電
型の半導体基板1と、半導体基板1の下側に設けられ、
その下面にカソード電極3が形成された第1導電型のカ
ソード領域2と、半導体基板1の上面の一部をなすよう
に設けられ、その上面にアノード電極5が形成された第
2導電型の第1アノード領域A1とを有している。ま
た、この半導体ダイオード10では、半導体基板1にお
いて、所定以上の耐圧特性を確保するために、第1アノ
ード領域A1を取り囲む外周領域8が規定されるととも
に、更に外周領域8を取り囲む終端領域9が規定されて
いる。
A1内に、第2アノード領域A2が設けられ、その上面
には、アノード電極7が形成されている。第2アノード
領域A2は、第1アノード領域A1と電気的に分離して
おり、また、その上面に形成されたアノード電極7は、
第1アノード領域A1の上面に形成されたアノード電極
5から独立している。
をSA1とし、第2アノード領域A2の上面面積をSA
2とすると、両者は、 SA1>SA2 の関係に設定されている。第2アノード領域A2の上面
面積SA1は、測定可能な範囲内で出来るだけ小さい方
が、ダイオード電流密度が大きくなる。すなわち、所定
以上のダイオード電流密度を得るのに必要な印加電流が
小さくなる。
2アノード領域A2間に設けられた間隔をあらわす説明
図である。ここでは、第1アノード領域A1と第2アノ
ード領域A2との間の間隔(図中Lで示す)は、5μm
以上に設定されることが好ましい。第1アノード領域A
1と第2アノード領域A2とをかかる間隔を隔てて配置
することにより、両者は電気的に分離させられる。
た半導体ダイオード10では、低い印加電流であって
も、定格電流と同等の又はそれに近い電流密度での測定
が可能となる。その結果、大電流容量チップの性能を、
実使用電流領域で精度良く把握することができ、ウエハ
製造工程へのフィードバックや並列接続時のチップ選定
に効果的に対応することが可能となる。
は、図2に示したような四角形に限定されるものではな
い。例えば、図4の(a)に示すように、それは円形で
あってもよく、また、図4の(b)に示すように、その
コーナー部Rが所定以上の曲率半径を有するものであっ
てもよい。ここでは、第2アノード領域A2に均等に電
流が流れる、すなわち電流が一部分に集中しないよう
に、第2アノード領域A2の上面形状が、そのコーナー
部Rにて10μm以上の曲率半径を有していることが好
ましい。
明する。なお、以下では、上記実施の形態1における場
合と同じものには、同一の符号を付し、それ以上の説明
を省略する。 実施の形態2.図5及び6は、それぞれ、本発明の実施
の形態2に係る半導体ダイオードの断面説明図および平
面図である。半導体ダイオード20は、実施の形態1に
係る半導体ダイオード10と同じ構成を有するもので、
実施の形態1における場合と同様に、低い印加電流であ
っても、定格電流と同等の又はそれに近い電流密度での
測定が可能となる。
く分かるように、第2アノード領域A2が、第1アノー
ド領域A1の中央に配置されている。これにより、第2
アノード領域A2が邪魔になることがなく、例えばワイ
ヤボンド等の装置の組立作業を良好に行なうことができ
る。
態3に係る半導体ダイオードの平面図である。この実施
の形態3では、第1アノード領域A1内に、複数の(4
つの)第2アノード領域A2が設けられており、各第2
アノード領域A2が、第1アノード領域A1の上面にお
ける異なるコーナー部に設けられている。
と同様に、第2アノード領域A2が邪魔になることがな
く、例えばワイヤボンド等の装置の組立作業を良好に行
なうことができる。
本発明の実施の形態4に係る半導体ダイオードの断面説
明図及び平面図である。この半導体ダイオード30は、
第1アノード領域A1内に設けられる第2アノード領域
A2を有しておらず、外周領域8内に配置され、第1ア
ノード領域A1を取り囲むほぼ環状の第2導電型の半導
体層31を有している。そして、半導体層31の上面に
は、電極32が形成されている。この半導体層31は、
第1アノード領域A1と電気的に分離しており、また、
その上面に形成された電極32は、第1アノード領域A
1の上面に形成されたアノード電極5から独立してい
る。
イオード30では、実施の形態1における場合と同様
に、低い印加電流であっても、定格電流と同等の又はそ
れに近い電流密度での測定が可能となる。また、この実
施の形態4では、半導体層31を外周領域8に設けるこ
とにより、第1アノード領域A1を変更する必要がな
く、既存の第1アノード領域の構造を利用して、上記の
効果が得られる。
れ、本発明の実施の形態5に係る半導体ダイオードの断
面説明図及び平面図である。半導体ダイオード40は、
実施の形態4に係る半導体ダイオード30と同じ構成を
有するもので、この実施の形態5では、終端領域9内に
配置され、第1アノード領域A1を取り囲むほぼ環状の
第2導電型の半導体層41が設けられている。また、半
導体層41の上面には、電極42が形成されている。
と同様に、第1アノード領域A1を変更する必要がな
く、既存の第1アノード領域の構造を利用して、低い印
加電流であっても、定格電流と同等の又はそれに近い電
流密度での測定が可能となる。
形態6に係る半導体ダイオードの平面図である。この半
導体ダイオード50は、第1アノード領域A1を取り囲
むほぼ環状の第1又は第2導電型の半導体層51を、終
端領域9内に有している。また、半導体ダイオード50
は、第1又は第2導電型の半導体層51と各本体コーナ
ー部とで囲まれた領域(この実施の形態6では4つの領
域)内に、第1又は第2導電型の半導体層51と電気的
に分離した第2アノード領域A2を有している。
拡大して示す。第2アノード領域A2は、第1又は第2
導電型の半導体層51の外周に沿って形成され、その内
周および外周側でそれぞれ所定の曲率半径で湾曲する形
状をなしている。第2アノード領域A2の上面には、第
1アノード領域A1上のアノード電極5から独立した電
極7が形成されている。
あるため、これを有効活用することにより、例えばVF
モニタ用の領域を新たに設ける必要がなくなる。その結
果、チップサイズの増大も回避することができる。ま
た、この場合、第1アノード領域A1を変更する必要が
なく、既存の第1アノード領域A1の構造を利用するこ
とができる。
型の半導体層51と各本体コーナー部とで囲まれてなる
4つの領域に、それぞれ、第2アノード領域A2が設け
られた例を取り上げたが、これに限定されることなく、
第2アノード領域A2が、少なくとも1つの上記領域に
設けられてもよい。
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良及び設計上の変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に設けられ、
その下面にカソード電極が形成された第1導電型のカソ
ード領域と、該半導体基板の上面の一部をなすように設
けられ、その上面にアノード電極が形成された第2導電
型の第1アノード領域と、該第1アノード領域を取り囲
むように設けられた、所定以上の耐圧特性を確保するた
めの外周領域と、更に外周領域を取り囲むように設けら
れた終端領域とを有する半導体装置において、上記第1
アノード領域内に、少なくとも1つの第2アノード領域
が、該第1アノード領域と電気的に分離して設けられて
おり、該第2アノード領域の上面には、第1アノード領
域上のアノード電極から独立した電極が形成されている
ため、比較的低い電流で定格電流と同等又はそれに近い
電流密度での測定が可能となり、その結果、大電流容量
チップの性能を、実使用電流領域で精度良く把握するこ
とができ、ウエハ製造工程へのフィードバックや並列接
続時のチップ選定に対応することが可能である。
記第1アノード領域の上面面積SA1と、第2アノード
領域の上面面積SA2との間に、SA1>SA2の関係
があり、大きなダイオード電流密度が得られる。その結
果、所定以上のダイオード電流密度を得るのに必要な印
加電流が小さくて済む。
記第2アノード領域の上面形状が、そのコーナー部にて
10μm以上の曲率半径を有しているので、第2アノー
ド領域にできるだけ均等に電流を流すことができる。
ば、上記第1アノード領域と第2アノード領域との間の
間隔が、5μm以上に設定されているので、第1アノー
ド領域と第2アノード領域とを電気的に完全に分離させ
ることができる。
ば、上記第2アノード領域が、該第1アノード領域のほ
ぼ中央に配置されているので、第2アノード領域が邪魔
になることがなく、ワイヤボンド等の装置の組立作業を
良好に行なうことができる。
ば、上記第1アノードの領域内に、該第2アノード領域
が複数設けられており、各第2アノード領域が、第1ア
ノード領域における異なるコーナー部に配置されている
ので、第2アノード領域が邪魔になることがなく、ワイ
ヤボンド等の装置の組立作業を良好に行なうことができ
る。
ば、第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に
設けられ、その下面にカソード電極が形成された第1導
電型のカソード領域と、該半導体基板の上面の一部をな
すように設けられ、その上面にアノード電極が形成され
た第2導電型の第1アノード領域と、該第1アノード領
域を取り囲むように設けられた、所定以上の耐圧特性を
確保するための外周領域と、更に外周領域を取り囲むよ
うに設けられた終端領域とを有する半導体装置におい
て、上記外周領域内に配置され、上記第1アノード領域
を取り囲むほぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられ
ており、該半導体層の上面には、第1アノード領域上の
アノード電極から独立した電極が形成されているので、
比較的低い電流で定格電流と同等又はそれに近い電流密
度での測定が可能となり、その結果、大電流容量チップ
の性能を、実使用電流領域で精度良く把握することがで
き、ウエハ製造工程へのフィードバックや並列接続時の
チップ選定に対応することが可能である。また、この発
明によれば、半導体層を外周領域に設けることで、第1
アノード領域を変更する必要がなく、既存の第1アノー
ド領域の構造を利用することができる。
ば、第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に
設けられ、その下面にカソード電極が形成された第1導
電型のカソード領域と、該半導体基板の上面の一部をな
すように設けられ、その上面にアノード電極が形成され
た第2導電型の第1アノード領域と、該第1アノード領
域を取り囲むように設けられた、所定以上の耐圧特性を
確保するための外周領域と、更に外周領域を取り囲むよ
うに設けられた終端領域とを有する半導体装置におい
て、上記終端領域内に配置され、上記第1アノード領域
を取り囲むほぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられ
ており、該半導体層の上面には、第1アノード領域上の
アノード電極から独立した電極が形成されているので、
比較的低い電流で定格電流と同等又はそれに近い電流密
度での測定が可能となり、その結果、大電流容量チップ
の性能を、実使用電流領域で精度良く把握することがで
き、ウエハ製造工程へのフィードバックや並列接続時の
チップ選定に対応することが可能である。また、この発
明によれば、半導体層を終端領域に設けることで、第1
アノード領域を変更する必要がなく、既存の第1アノー
ド領域の構造を利用することができる。
ば、第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の下側に
設けられ、その下面にカソード電極が形成された第1導
電型のカソード領域と、該半導体基板の上面の一部をな
すように設けられ、その上面にアノード電極が形成され
た第2導電型の第1アノード領域と、該第1アノード領
域を取り囲むように設けられた、所定以上の耐圧特性を
確保するための外周領域と、更に外周領域を取り囲むよ
うに設けられた終端領域とを有する半導体装置におい
て、上記終端領域内に、上記第1アノード領域を取り囲
むほぼ環状の第1又は第2導電型の半導体層が設けられ
るとともに、該半導体層と本体コーナー部とで囲まれた
領域内には、上記第1又は第2導電型の半導体層と電気
的に分離した第2アノード領域が設けられ、該第2アノ
ード領域の上面には、第1アノード領域上のアノード電
極から独立した電極が形成されているので、比較的低い
電流で定格電流と同等又はそれに近い電流密度での測定
が可能となり、その結果、大電流容量チップの性能を、
実使用電流領域で精度良く把握することができ、ウエハ
製造工程へのフィードバックや並列接続時のチップ選定
に対応することが可能である。また、この発明によれ
ば、半導体層を外周領域に設けることで、第1アノード
領域を変更する必要がなく、既存の第1アノード領域の
構造を利用することができる。
ドの縦断面説明図である。
平面図である。
オードにおける各アノード領域間の間隔をあらわす説明
図である。
ノード領域の各種形状を示す平面図である。
ドの縦断面説明図である。
平面図である。
ドの平面図である。
ドの縦断面説明図である。
平面図である。
ードの縦断面説明図である。
の平面図である。
ードの平面図である。
に設けられた1つの第2アノード領域を拡大して示す図
である。
極,5,7 アノード電極,8 外周領域,9 終端領
域,10,20,30,40 半導体ダイオード,3
1,41 第2導電型の半導体層,32,42 電極,
51 A1 第1アノード領域,A2 第2アノード領
域,L 第1アノード領域〜第2アノード領域間の間隔
Claims (9)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の下側に設けられ、その下面にカソード電極が形成さ
れた第1導電型のカソード領域と、該半導体基板の上面
の一部をなすように設けられ、その上面にアノード電極
が形成された第2導電型の第1アノード領域と、該第1
アノード領域を取り囲むように設けられた、所定以上の
耐圧特性を確保するための外周領域と、更に外周領域を
取り囲むように設けられた終端領域とを有する半導体装
置において、 上記第1アノード領域内に、少なくとも1つの第2アノ
ード領域が、該第1アノード領域とは電気的に分離して
設けられており、該第2アノード領域の上面には、第1
アノード領域上のアノード電極から独立した電極が形成
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記第1アノード領域の上面面積SA1
と、第2アノード領域の上面面積SA2との間に、 SA1 > SA2 の関係があることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項3】 上記第2アノード領域の上面形状が、そ
のコーナー部にて10μm以上の曲率半径を有している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 上記第1アノード領域と第2アノード領
域との間の間隔が、5μm以上に設定されていることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか一に記載の半導体装
置。 - 【請求項5】 上記第2アノード領域が、該第1アノー
ド領域のほぼ中央に配置されていることを特徴とする請
求項1〜4のいずれか一に記載の半導体装置。 - 【請求項6】 上記第1アノードの領域内に、該第2ア
ノード領域が複数設けられており、各第2アノード領域
が、第1アノード領域における異なるコーナー部に配置
されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一
に記載の半導体装置。 - 【請求項7】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の下側に設けられ、その下面にカソード電極が形成さ
れた第1導電型のカソード領域と、該半導体基板の上面
の一部をなすように設けられ、その上面にアノード電極
が形成された第2導電型の第1アノード領域と、該第1
アノード領域を取り囲むように設けられた、所定以上の
耐圧特性を確保するための外周領域と、更に外周領域を
取り囲むように設けられた終端領域とを有する半導体装
置において、 上記外周領域内に配置され、上記第1アノード領域を取
り囲むほぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられてお
り、該半導体層の上面には、第1アノード領域上のアノ
ード電極から独立した電極が形成されていることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項8】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の下側に設けられ、その下面にカソード電極が形成さ
れた第1導電型のカソード領域と、該半導体基板の上面
の一部をなすように設けられ、その上面にアノード電極
が形成された第2導電型の第1アノード領域と、該第1
アノード領域を取り囲むように設けられた、所定以上の
耐圧特性を確保するための外周領域と、更に外周領域を
取り囲むように設けられた終端領域とを有する半導体装
置において、 上記終端領域内に配置され、上記第1アノード領域を取
り囲むほぼ環状の第2導電型の半導体層が設けられてお
り、該半導体層の上面には、第1アノード領域上のアノ
ード電極から独立した電極が形成されていることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項9】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板の下側に設けられ、その下面にカソード電極が形成さ
れた第1導電型のカソード領域と、該半導体基板の上面
の一部をなすように設けられ、その上面にアノード電極
が形成された第2導電型の第1アノード領域と、該第1
アノード領域を取り囲むように設けられた、所定以上の
耐圧特性を確保するための外周領域と、更に外周領域を
取り囲むように設けられた終端領域とを有する半導体装
置において、 上記終端領域内に、上記第1アノード領域を取り囲むほ
ぼ環状の第1又は第2導電型の半導体層が設けられると
ともに、該半導体層と本体コーナー部とで囲まれた領域
内には、上記第1又は第2導電型の半導体層と電気的に
分離した第2アノード領域が設けられ、該第2アノード
領域の上面には、第1アノード領域上のアノード電極か
ら独立した電極が形成されていることを特徴とする半導
体装置。
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