JP2006287264A - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】n+ 型の炭化珪素からなる炭化珪素基板領域11と、炭化珪素基板領域11の上に形成されたn−型のカソード領域12と、カソード領域12における炭化珪素基板領域11との接合界面に対向する一主面に接しているアノード電極13と、炭化珪素基板領域11の裏面に形成されたカソード電極14と、アノード電極13の外周に接し、且つ環状をなすように配置されたエッジ保護領域16と、アノード電極13並びにエッジ保護領域16と同心円状に、且つ互いに接しないように環状に配置された複数の電界緩和領域17とが形成されている。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に係る炭化珪素半導体装置の第1の実施の形態を示している。本実施の形態の炭化珪素半導体装置10は、炭化珪素のポリタイプが例えば4Hタイプであり、第一導電型としてのn+型の炭化珪素からなる炭化珪素基板領域11と、この炭化珪素基板領域11の上(一主面側)に形成されたn−型の炭化珪素でなるカソード領域12と、このカソード領域12における炭化珪素基板領域11との接合界面に対向する一主面に接しているアノード電極13とを備えている。なお、炭化珪素基板領域11とカソード領域12とは、ドリフト領域としての炭化珪素半導体基体を構成している。また、炭化珪素基板領域11の他の主面(裏面)には、カソード電極14が形成されている。
また、図6は、シリコン及び炭化珪素の両者を接触させ、シリコンと炭化珪素のヘテロ接合を形成したエネルギーバンド構造である。シリコン及び炭化珪素の両者を接触後も、エネルギー障壁ΔEcは接触前と同様に存在するため、シリコン側の接合界面には幅W1の電子の蓄積層が形成され、一方で炭化珪素側の接合界面には幅W2の空乏層が形成されると考えられる。ここで、両接合界面に生じる拡散電位をVD、シリコン側の拡散電位成分をV1、炭化珪素側の拡散電位成分をV2とすると、VDは両者のフェルミ準位のエネルギー差であるから、その関係は下式(2)〜(4)のように示される。
VD=V1+V2…(3)
W2=√((2*ε0*ε2*V2)/(q*N2))…(4)
ここで、ε0は真空中の誘電率、ε2は炭化珪素の比誘電率、N2は炭化珪素のイオン化不純物濃度を表す。なお、これらの式は、バンド不連続のモデルとしてAndersonの電子親和力に基づいており、理想的状態でさらに歪みの効果は考慮していない。
図3は、本発明に係る炭化珪素半導体装置の第2の実施の形態を示している。
図4は本発明に係る炭化珪素半導体装置の第3の実施の形態を示す断面図である。
11 炭化珪素基板領域
12 カソード領域
13 アノード電極
14 カソード電極
15 アノード領域
16 エッジ保護領域
17 電界緩和領域
18 絶縁膜
21 炭化珪素基板領域
22 カソード領域
23 アノード電極
24 カソード電極
25、27 抵抗性領域
Claims (6)
- ドリフト領域である第一導電型の炭化珪素半導体基体と、
前記炭化珪素半導体基体の一主面に設けられたアノード電極と、
前記炭化珪素半導体基体の一主面に対向する反対側の主面に設けられたカソード電極と、
前記炭化珪素半導体基体の一主面に接して前記アノード電極を取り囲むように環状をなし、且つ前記炭化珪素半導体基体よりバンドギャップが小さい半導体材料で構成され、前記炭化珪素半導体基体とのヘテロ接合界面にエネルギー障壁を有する電界緩和領域と、
を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 前記電界緩和領域が前記アノード電極とは接しないように形成されていることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記電界緩和領域が互いに接しないように同心円状に複数形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された炭化珪素半導体装置。
- 前記電界緩和領域が前記アノード電極と接すると共に、該電界緩和領域と前記一主面とが接する部分のうち、前記アノード電極から最も離れた部分の電位が少なくとも前記カソード電極の電位とほぼ同電位となるように、前記電界緩和領域が所定値以上の幅を有していることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記電界緩和領域が、少なくとも同心円状に同一導電型の不純物濃度分布を有すると共に、前記不純物濃度の高い領域においては前記一主面とは接しないように絶縁層を介していることを特徴とする請求項4記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記電界緩和領域は、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコンのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された炭化珪素半導体装置。
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