JP2012009811A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに隣り合うダイオード活性領域とエッジターミネーション領域とを有する半導体基板と、ダイオード活性領域における第1導電型の第1領域と、第2導電型の第2領域と、エッジターミネーション領域における第1導電型の第3領域と、第2導電型の第4領域とを備える。第1領域と第3領域とは第1導電型のドリフト領域を共有しており、第3領域におけるドリフト領域のキャリアライフタイムが、第1領域におけるドリフト領域のキャリアライフタイムよりも短くなるように、第3領域のドリフト領域中の単位体積あたりの結晶欠陥の数が、第1領域のドリフト領域中の単位体積あたりの結晶欠陥の数より多い。
【選択図】図2
Description
(実施の形態1)
図1を参照して、本実施の形態の半導体装置(ダイオード)は、ダイオード活性領域と、エッジターミネーション領域とを備えている。エッジターミネーション領域は、平面視においてダイオード活性領域を取り囲んでいる。
図3を参照して、本半導体装置のアノード電極20とカソード電極29との間に順方向に高電圧が印加されたオン状態では、ダイオード活性領域のn-ドリフト層10に、多数のキャリアが蓄積される。すなわち、p型領域4からn-ドリフト層10に向かってホールが注入されるとともに、n型層3からn-ドリフト層10に向かって電子が注入される。p型領域4からn-ドリフト層10に注入されるホールの一部は、エッジターミネーション領域のn-ドリフト層10に向かう。エッジターミネーション領域のn型層3からn-ドリフト層10に注入される電子の一部は、ダイオード活性領域のn-ドリフト層10に向かう。このため、順方向が印加された状態では、ダイオード活性領域に電流が流れる。
図8を参照して、本半導体装置のアノード電極20とカソード電極29との間に順方向に高電圧が印加されたオン状態では、ダイオード活性領域のn-ドリフト層10に、多数のキャリアが蓄積される。すなわち、p型領域4からn-ドリフト層10に向かってホールが注入されるとともに、n型層3からn-ドリフト層10に向かって電子が注入される。p型領域4からn-ドリフト層10に注入されるホールの一部は、エッジターミネーション領域のn-ドリフト層10に向かう。エッジターミネーション領域のn型層3からn-ドリフト層10に注入される電子の一部は、ダイオード活性領域のn-ドリフト層10に向かう。このため、順方向が印加された状態では、ダイオード活性領域に電流が流れる。
R∝t2/(2√(D・τ2)) ・・・(1)
で表わされる。ここでtはドリフト層の厚み(=t3)、Dは拡散係数、τはドリフト層中のキャリアライフタイムである。つまりtが大きくなると、Rが大きくなり、その結果ダイオードのVFが増加する。その結果、VFとERECとのトレードオフ特性が劣化する方向へシフトする。つまりtを小さくすることにより、VF−ERECトレードオフ特性を改善することができる。
このように式(2)を満たし、かつ厚みt3を薄くすることで、VFが低減し、かつリカバリー時の発振が抑制される。
図16を参照して、本半導体装置のアノード電極20とカソード電極29との間に順方向に高電圧が印加されたオン状態では、上記の第1および第2実施例の半導体装置と同様に、ダイオード活性領域に電流が流れる。
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態1の半導体装置と比較して、アノードの構成において異なっている。以下、本実施の形態について説明する。
本実施の形態の半導体装置についても、実施の形態1の各実施例における半導体装置と同様の効果を奏する。それに加えて、本実施の形態においては、擬似的なフィールドプレート構造として機能するトレンチ構造22が配置される。このため、ダイオード活性領域に逆方向の電圧が印加される際に、1対のトレンチ構造22の間のp型拡散層8とn型拡散層17との接合部からの空乏層の延びが促進される。このため、最大遮断電圧VRRMを保持することができる。
本実施の形態の半導体装置についても、実施の形態1の各実施例や、実施の形態2の第1実施例における半導体装置と同様の効果を奏する。それに加えて、本実施の形態においては、n+層2上のn'層15の不純物濃度が、p型層14上のn型層3の不純物濃度よりも高くなっている。このようにすれば、ダイオードがオン状態の際に、n'層15とn型層3との間で逆電圧が印加されたのと同様の状態になる。このため、ダイオードのVFを低減することができる。
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態1および2の半導体装置と比較して、エッジターミネーションの構成において異なっている。以下、本実施の形態について説明する。
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態3の半導体装置と比較して、エッジターミネーションの構成において異なっている。以下、本実施の形態について説明する。
Claims (12)
- 互いに対向する第1主面および第2主面を有し、かつ互いに隣り合うダイオード活性領域とエッジターミネーション領域とを有する半導体基板と、
前記ダイオード活性領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1領域と、
前記ダイオード活性領域において前記第1領域とともにダイオードを構成するように前記半導体基板の前記第1主面に形成された第2導電型の第2領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第3領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板の前記第1主面に形成されたエッジターミネーションとなる第2導電型の第4領域とを備え、
前記第1領域と前記第3領域とは、前記第4領域とpn接合を構成する第1導電型のドリフト領域を共有しており、
前記第1領域と前記第3領域とは、前記第2主面に位置し、かつ前記ドリフト領域より
第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型の第5領域を共有しており、
前記第3領域における前記ドリフト領域のキャリアライフタイムが、前記第1領域における前記ドリフト領域のキャリアライフタイムよりも短くなるように、前記第3領域の前記ドリフト領域中の単位体積あたりの結晶欠陥の数が、前記第1領域の前記ドリフト領域中の単位体積あたりの結晶欠陥の数より多い、半導体装置。 - 前記エッジターミネーション領域における前記キャリアライフタイムの平均値は1.0μsec以下である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1領域と前記第3領域とは、前記ドリフト領域と前記第5領域との間に位置し、かつ前記第5領域より第1導電型不純物の濃度が低く、前記ドリフト領域より第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型の第6領域を共有している、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 互いに対向する第1主面および第2主面を有し、かつ互いに隣り合うダイオード活性領域とエッジターミネーション領域とを有する半導体基板と、
前記ダイオード活性領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1領域と、
前記ダイオード活性領域において前記第1領域とともにダイオードを構成するように前記半導体基板の前記第1主面に形成された第2導電型の第2領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第3領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板の前記第1主面に形成されたエッジターミネーションとなる第2導電型の第4領域とを備え、
前記第1領域と前記第3領域とは、前記第4領域とpn接合を構成する第1導電型のドリフト領域を共有しており、
前記第1領域は前記ドリフト領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型の第5領域を有しており、
前記エッジターミネーション領域では前記第2主面に前記ドリフト領域が形成されており、前記ダイオード活性領域では前記第2主面に前記第5領域が形成されている、半導体装置。 - 前記ダイオード活性領域の前記第2主面において前記第5領域と隣り合うように形成された第2導電型の逆導電型領域をさらに備え、
前記第1領域は、前記第5領域および前記逆導電型領域と前記ドリフト領域との間に位置し、かつ前記第5領域より第1導電型不純物の濃度が低く、前記ドリフト領域より第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型の第6領域を有している、請求項4に記載の半導体装置。 - 前記第5領域の直上に位置する前記第6領域の領域と前記逆導電型領域の直上に位置する前記第6領域の領域とは異なる第1導電型不純物の濃度を有している、請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第2主面における前記ダイオード活性領域の総面積に対して前記逆導電型領域の面積が占める割合は20%以上95%以下である、請求項5または6に記載の半導体装置。
- 互いに対向する第1主面および第2主面を有し、かつ互いに隣り合うダイオード活性領域とエッジターミネーション領域とを有する半導体基板と、
前記ダイオード活性領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1領域と、
前記ダイオード活性領域において前記第1領域とともにダイオードを構成するように前記半導体基板の前記第1主面に形成された第2導電型の第2領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板内に形成された第1導電型の第3領域と、
前記エッジターミネーション領域において前記半導体基板の前記第1主面に形成されたエッジターミネーションとなる第2導電型の第4領域とを備え、
前記第1領域と前記第3領域とは、前記第4領域とpn接合を構成する第1導電型のドリフト領域を共有しており、
前記第1領域は前記ドリフト領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第5領域を有しており、さらに
前記ダイオード活性領域の前記第2主面において前記第5領域と隣り合うように形成された第2導電型の第1逆導電型領域と、
前記エッジターミネーション領域の前記第2主面に形成された第2導電型の第2逆導電型領域とを備え、
前記第1領域と前記第3領域とは、前記第5領域より第1導電型不純物の濃度が低く、かつ前記ドリフト領域より第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型の第6領域を共有しており、
前記第6領域は、前記ダイオード活性領域においては前記第5領域および前記第1逆導電型領域と前記ドリフト領域との間に位置し、かつ前記エッジターミネーション領域においては前記第2逆導電型領域と前記ドリフト領域との間に位置しており、
前記第5領域の直上に位置する前記第6領域の領域と前記第1逆導電型領域の直上に位置する前記第6領域の領域とは異なる第1導電型不純物の濃度を有している、半導体装置。 - 前記第2主面における前記ダイオード活性領域の総面積に対して前記第1逆導電型領域の面積が占める割合は20%以上95%以下である、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記第4領域は、前記第1主面において互いに間隔をあけて形成された複数の第2導電型領域を有している、請求項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第4領域は、前記第2領域と接触するように形成されている、請求項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第4領域における第2導電型不純物の濃度は、前記第2領域における第2導電型不純物の濃度よりも低い、請求項11に記載の半導体装置。
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