JP3951657B2 - Semiconductor element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子に関し、詳しくは、pn接合構造の半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
ダイオードのような半導体素子は、半導体基板の上面と下面とにそれぞれ電極が形成され、半導体基板の厚さ方向に電流が流れるように構成されている。このような半導体素子としては、pn接合構造とショットキバリア構造とがあるが、pn接合構造の半導体素子には逆方向の高電圧にも破壊しにくい特性を有することから、高耐圧用としてpn接合構造の半導体素子が用いられている。
【0003】
pn接合構造の半導体素子は、例えば、n+型半導体からなる半導体基板と、半導体基板の上面に一般的なエピタキシャル成長方法によって形成されたn−型半導体領域と、n−型半導体領域の上面に一般的な不純物拡散方法によって形成されたP型半導体領域と、半導体基体の上面に形成され、P型半導体領域に電気的に接続されたアノード電極と、半導体基板の下面にn+型の半導体基板に電気的に接続されたカソード電極と、を備えている。
【0004】
また、例えば、n−型半導体領域の上面のP型半導体領域の外周側に、P型半導体領域を包囲するように環状に形成されたフィールドリミティングリング(FLR)を設けて、n−型半導体領域とP型半導体領域との間のpn接合で形成される空乏層をFLRの外周側に広げ、半導体素子の高耐圧化を図っている。
【0005】
ところで、このようなダイオードでは、半導体基板に、その基板主面の面方位が(111)面のシリコン単結晶基板が用いられている。また、半導体基板上のn−型半導体領域は、半導体基板の上面にエピタキシャル成長方法によって形成されるので、この面方位も(111)面になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、面方位が(111)面のシリコン単結晶基板を使用したダイオードでは、逆方向電流(漏れ電流)が大きくなりやすく、この結果、逆方向電流のばらつきが大きくなりやすい。特に、n−型半導体領域の厚さが厚くなると、逆方向電流及び逆方向電流のばらつきが大きくなりやすい。図4にn−型半導体領域の厚さを変化させた場合の逆方向電流のばらつき(逆方向電流の最大値、最小値及び平均値)をグラフに示す。図4に示すように、n−型半導体領域の厚さが厚くなると、逆方向電流の最大値が大きくなり、逆方向電流のばらつきが大きくなる。特に、n−型半導体領域の厚さが30μm以上になると、逆方向電流の最大値が急激に大きくなり、逆方向電流の最大値と最小値との差が1000倍以上になってしまう。このように、逆方向電流のばらつきが大きくなると、ダイオードの逆方向特性が不安定になってしまう。
【0007】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、逆方向電流のばらつきを抑制することできる半導体素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、逆方向電流を抑制することできる半導体素子を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、逆方向電流のばらつきを抑制しつつ、高耐圧化を安定的に達成することができる半導体素子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体素子は、第1導電型のシリコン基板と、前記シリコン基板上に形成され、該シリコン基板より不純物濃度の低い第1導電型のシリコン半導体層と、前記シリコン半導体層の上面の所定の領域に形成され、該シリコン半導体層との界面にpn接合を形成する第2導電型のシリコン半導体領域と、を備え、前記シリコン基板、前記シリコン半導体層、及び、前記シリコン半導体領域には、重金属からなるライフタイムキラーが導入され、前記シリコン基板の上面及び前記シリコン半導体層の面方位が(100)面であり、前記シリコン半導体層の厚みが、少なくとも30μmである、ことを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、シリコン基板の上面及びシリコン半導体層の面方位が(100)面になる。シリコン基板の上面及びシリコン半導体層の面方位が(100)面なので、逆方向電流に大きな影響を及ぼす、シリコン基板の垂直方向の積層欠陥が成長しにくくなる。このため、シリコン半導体層の厚さが厚くなっても逆方向電流が大きくなりにくく、逆方向電流のばらつきが大きくなりにくい。したがって、逆方向電流及び逆方向電流のばらつきを抑制することできる。
【0011】
前記シリコン半導体層は、前記シリコン基板上にエピタキシャル成長することにより形成されることが好ましい。この場合、シリコン半導体層の面方位は、シリコン基板の上面の面方位と同じになる。
【0012】
前記シリコン半導体層の上面に、前記シリコン半導体領域を包囲するように環状に形成された第2導電型のフィールドリミティングリングを、さらに備えてもよい。この場合、pn接合により形成される空乏層をフィールドリミティングリングの外周側にまで広げることができ、半導体素子の高耐圧化を図ることができる。
【0013】
前記シリコン半導体層の上面に、前記フィールドリミティングリングを介して前記シリコン半導体領域を包囲するように環状に形成された等電位リングを、さらに備えてもよい。この場合、pn接合により形成される空乏層を安定的かつ良好に半導体素子の横方向に広がることができるとともに、空乏層が半導体素子の側面まで広がることが阻止され、半導体素子の高耐圧化を安定的に達成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体素子について、いわゆるフィールドリミティングリング(FLR)を有する高耐圧用のダイオードの場合を例にして説明する。図1に、本実施の形態のダイオードの断面図を示す。
【0015】
図1に示すように、ダイオード1は、半導体基板2と、n−型半導体層3と、P+型半導体領域4と、フィールドリミティングリング(FLR)5と、等電位リング(EQR)6と、絶縁膜7と、上部電極8と、下部電極9と、を備えている。なお、半導体基板2、n−型半導体層3、及びP+型半導体領域4には、ライフタイムキラーとして、重金属、例えば、Auが拡散されている。
【0016】
半導体基板2は、第1導電型、例えば、n型の不純物(例えば、アンチモン)が1.0×1018cm−3〜5.0×1018cm−3程度のように比較的高濃度に導入されたn+型のシリコン単結晶基板から構成されている。この半導体基板2は、カソードコンタクト領域として機能する。また、半導体基板2は、その上面の面方位が(100)面のシリコン単結晶基板が用いられている。すなわち、カソードコンタクト領域として機能する半導体基板2は、その上面の面方位がミラー指数で示す(100)面であるシリコン単結晶基板によって構成されている。
【0017】
n−型半導体層3は、半導体基板2上に形成されている。n−型半導体層3は、一般的なエピタキシャル成長方法によって形成され、カソード領域として機能する。n−型半導体層3は、第1導電型、例えば、n型の不純物(例えば、リン)が、5.0×1013cm−3〜5.0×1014cm−3程度のように比較的低濃度に導入され、半導体基板2より不純物濃度の低い、n−型の半導体層から構成されている。
【0018】
また、n−型半導体層3は、半導体基板2上にエピタキシャル成長によって形成されているので、半導体基板2の上面の面方位を受け継ぎ、半導体基板2の上面と面方位を揃えて形成される。このため、n−型半導体層3の面方位は、半導体基板2の上面と同じく、ミラー指数で示す(100)面である。
【0019】
ところで、逆方向電流(漏れ電流)の値は、例えば、高温で熱酸化を繰り返すことにより発生する積層欠陥に左右される。特に、逆方向電流の値は、オリエンテーションフラット(ファセット)に対して垂直方向に発生する欠陥に大きく左右される。このため、この垂直方向に発生する欠陥が成長すると、逆方向電流の値及び逆方向電流のばらつきが大きくなる。
【0020】
この積層欠陥は、例えば、シリコンウエハを1200℃のような高温で熱酸化することにより、シリコンウエハの表面近傍に発生し、欠陥の方向と結晶軸の方向とが一致すると、ウエハに対する圧縮応力、引っ張り応力、剪断応力等の各応力(例えば、熱酸化膜やメタルにより発生する外部応力や不純物拡散により発生する内部応力)により成長すると考えられる。
【0021】
ここで、面方位が(111)面の場合、この結晶軸は、オリエンテーションフラットに対して垂直方向の結晶軸と、この結晶軸に対して60°に交わる2つの結晶軸との3つの結晶軸がある。一方、面方位が(100)面の場合、この結晶軸は、オリエンテーションフラットに対して45°に交わる2つの結晶軸がある。このため、面方位が(111)面の場合には、逆方向電流の値に最も影響を与える欠陥の方向(垂直方向)と結晶軸の方向とが一致し、面方位が(100)面の場合には、結晶軸方向と一致しない。
【0022】
このため、半導体基板2の上面及びn−型半導体層3の面方位が(111)面であると、垂直方向の欠陥が成長して逆方向電流の値が大きくなり、逆方向電流のばらつきも大きくなる。一方、半導体基板2の上面及びn−型半導体層3の面方位が(100)面であると、垂直方向の欠陥が成長しにくくなる。
【0023】
本実施の形態では、半導体基板2の上面の面方位が(100)面であり、さらにn−型半導体層3の面方位が(100)面であるので、逆方向電流の値に最も影響を与える欠陥の方向(垂直方向)と結晶軸方向とが一致しないため、欠陥が成長しにくく、逆方向電流の値が大きくならず、逆方向電流のばらつきが抑制される。
【0024】
n−型半導体層3の厚さは30μm以上であることが好ましい。n−型半導体層3の厚さが30μm以上になると逆方向電流が大きくなりやすく、逆方向電流がばらつきやすくなることから、逆方向電流及び逆方向電流のばらつきを抑制する本発明に適しているためである。ただし、n−型半導体層3の厚さが厚くなりすぎると、ダイオード1の諸特性が低下することから、n−型半導体層3の厚さは、30μm〜110μmであることが好ましく、30μm〜80μmであることがさらに好ましい。
【0025】
P+型半導体領域4は、n−型半導体層3の所定の領域に形成されている。P+型半導体領域4は、一般的な不純物拡散方法によって形成される。例えば、p型の不純物(例えば、ボロン)をn−型半導体層3の上面の所定の領域に選択的に導入することにより、n−型半導体層3の上面の所定の領域に拡散され、この所定の領域にP+型半導体領域4が形成される。このP+型半導体領域4は、ダイオード1のアノード領域を構成する。本実施の形態では、P+型半導体領域4の深さ(拡散深さ)をn−型半導体層3の上面から約16μmとした。
【0026】
フィールドリミティングリング(FLR)5は、n−型半導体層3の上面に、P+型半導体領域4を包囲するように環状に形成されている。FLR5は、一般的な不純物拡散方法によって形成される。例えば、P+型半導体領域4と同じp型の不純物(例えば、ボロン)を、n−型半導体層3の上面のP+型半導体領域4を包囲するように環状に導入することによりFLR5が形成される。このFLR5は、例えば、P+型半導体領域4を形成する工程で、同じp型の不純物(例えば、ボロン)を拡散することにより形成される。FLR5は、n−型半導体層3とP+型半導体領域4との間のpn接合により形成される空乏層をFLR5の外周側にまで広げ、ダイオード1の高耐圧化を図ることができる。本実施の形態では、図1に示すように、2つのFLR5が形成されているが、FLR5の数を多くするほど、ダイオード1を高耐圧化させることができるので、ダイオード1に必要な耐圧に応じてFLR5を所定数形成することが好ましい。
【0027】
等電位リング(EQR)6は、n+型半導体領域6aと、金属膜6bとを備えている。n+型半導体領域6aは、n−型半導体層3の上面の外縁に、FLR5を介してP+型半導体領域4を包囲するように環状に形成されている。n+型半導体領域6aは、一般的な不純物拡散方法によって、第1導電型、例えば、n型の不純物(例えば、リン)を、n−型半導体層3の上面の外縁に、FLR5を介してP+型半導体領域4を包囲するように環状に導入することにより形成されている。金属膜6bは、n+型半導体領域6a(n−型半導体層3)の上面の外縁に環状に形成されている。金属膜6bは、例えば、アルミニウムの蒸着層から形成され、n+型半導体領域6aに電気的に接続されている。EQR6は、絶縁膜7の表面の電荷の安定化を図る機能、及び空乏層の外周への広がりを防止する機能を有する。このように、FLR5及びEQR6が形成されているので、空乏層が安定的かつ良好にダイオード1の横方向に広がることができるとともに、空乏層がダイオード1の側面まで広がることが阻止され、ダイオード1の高耐圧化を安定的に達成することができる。
【0028】
絶縁膜7は、n−型半導体層3及びFLR5の上面と、P+型半導体領域4の上面の外周側と、n+型半導体領域6aの内周側とを被覆するように形成されている。本実施の形態では、絶縁膜7に、例えば、熱酸化によって形成されたシリコン酸化膜が用いられている。
【0029】
上部電極8は、P+型半導体領域4の上面に形成されている。上部電極8は、金属膜からなるアノード電極を構成し、P+型半導体領域4(アノード領域)に電気的に接続されている。
【0030】
下部電極9は、半導体基板2の下面に形成されている。下部電極9は、金属膜からなるカソード電極を構成し、半導体基板2(カソードコンタクト領域)に電気的に接続されている。
【0031】
以上のように構成されたダイオード1は、半導体基板2の上面の面方位が(100)面であり、さらにn−型半導体層3の面方位が(100)面である。このため、逆方向バイアス状態における漏れ電流である逆方向電流が抑制され、逆方向電流のばらつきが抑制される。
【0032】
本発明の効果を確認するため、n−型半導体層3の厚さを変化させたダイオード1について、n−型半導体層3の厚さ毎に逆方向電流(漏れ電流)を測定し、逆方向電流の最大値(MAX)、最小値(MIN)及び平均値(AVE)を求めた。結果を図2及び図3に示す。また、図3には、逆方向電流の最大値と最小値との差(MAX−MIN)も示す。なお、比較のため、従来(半導体基板2の上面及びn−型半導体層3の面方位が(111)面のダイオード)の逆方向電流の最大値、最小値、MAX−MINを比較例として図3中に示す。
【0033】
図2及び図3に示すように、上面の面方位が(100)面の半導体基板2及び面方位が(100)面のn−型半導体層3を用いることにより、逆方向電流の最大値が大きく減少する。このため、逆方向電流の最大値と最小値との差が小さくなり、逆方向電流のばらつきが抑制される。例えば、n−型半導体層3の厚さが30μmの場合、実施例では0.1μAであるのに対し、従来の比較例では179.97μAになる。このように、上面の面方位が(100)面の半導体基板2及び面方位が(100)面のn−型半導体層3を用いることにより、逆方向電流の最大値と最小値との差を約1/1800にすることができ、逆方向電流のばらつきを抑制できることが確認された。
【0034】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上面の面方位が(100)面の半導体基板2及び面方位が(100)面のn−型半導体層3を用いることにより、逆方向電流の最大値が大きく減少し、逆方向電流が抑制される。このため、逆方向電流の最大値と最小値との差が小さくなり、逆方向電流のばらつきが抑制される。
【0035】
本実施の形態によれば、n−型半導体層3の上面に、P+型半導体領域4を包囲するように、FLR5が環状に形成されているので、n−型半導体層3とP+型半導体領域4との間のpn接合により形成される空乏層をFLR5の外周側にまで広げ、ダイオード1の高耐圧化を図ることができる。
【0036】
本実施の形態によれば、n−型半導体層3の上面の外縁に、FLR5を介してP+型半導体領域4を包囲するように、EQR6が環状に形成されているので、EQR6は、絶縁膜7の表面の電荷の安定化、及び空乏層の外周への広がりを防止することができる。このように、FLR5及びEQR6が形成されているので、空乏層が安定的かつ良好にダイオード1の横方向に広がることができるとともに、空乏層がダイオード1の側面まで広がることが阻止され、ダイオード1の高耐圧化を安定的に達成することができる。
【0037】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
【0038】
上記実施の形態では、フィールドリミティングリング5を有する高耐圧用のダイオード1の場合を例に本発明を説明したが、半導体基板2とn−型半導体層3とP+型半導体領域とを備え、半導体基板2の上面及びn−型半導体層3の面方位が(100)面であればよく、例えば、FLR5及びEQR6が形成されていないダイオード1であってもよい。
【0039】
上記実施の形態では、半導体基板2上にエピタキシャル成長させて、n−型半導体層3を形成した場合を例に本発明を説明したが、上面の面方位が(100)面の半導体基板2上に、面方位が(100)面のn−型半導体層3が形成されていればよく、n−型半導体層3の製造方法は、エピタキシャル成長方法に限定されるものではない。
【0040】
上記実施の形態では、第1導電型をn型とし、半導体基板2にの半導体基板を用いた場合を例に本発明を説明したが、第1導電型をp型として各部材の導電型を反転してもよい。また、上記実施の形態では、ダイオード1を製造する場合を本発明を説明したが、半導体素子としては、pn接合構造の半導体素子であればよい。
【0041】
上記実施の形態では、ライフタイムキラーとして重金属(Au等)を拡散した場合を例に本発明を説明したが、ライフタイムキラーを拡散しない半導体素子にも適用することができる。ただし、ライフタイムキラーを拡散した場合の方が逆方向電流のばらつきが大きくなるので、本発明はライフタイムキラーを拡散した半導体素子に適用することにより、顕著な効果が得られる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、逆方向電流のばらつきを抑制することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のダイオードの断面図である。
【図2】本発明の実施の形態のn−型半導体層の厚さと逆方向電流との関係を示すグラフである。
【図3】本発明の実施の形態及び従来のn−型半導体層と逆方向電流との関係を示す表である。
【図4】従来のn−型半導体層の厚さと逆方向電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ダイオード
2 半導体基板
3 n−型半導体層
4 P+型半導体領域
5 フィールドリミティングリング(FLR)
6 等電位リング(EQR)
7 絶縁膜
8 上部電極
9 下部電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element, and more particularly to a semiconductor element having a pn junction structure.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor element such as a diode is configured such that electrodes are formed on an upper surface and a lower surface of a semiconductor substrate, respectively, and current flows in the thickness direction of the semiconductor substrate. As such a semiconductor element, there are a pn junction structure and a Schottky barrier structure. A semiconductor element having a pn junction structure has a characteristic that it is difficult to be destroyed even by a high voltage in the reverse direction. A semiconductor device having a structure is used.
[0003]
The semiconductor device of the pn junction structure, for example, a semiconductor substrate made of n + -type semiconductor, n formed by common epitaxial growth method on the upper surface of the semiconductor substrate - -type semiconductor region, n - generally on the upper surface of the semiconductor region A P-type semiconductor region formed by a typical impurity diffusion method, an anode electrode formed on the upper surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the P-type semiconductor region, and an n + -type semiconductor substrate on the lower surface of the semiconductor substrate. And an electrically connected cathode electrode.
[0004]
Further, for example, a field limiting ring (FLR) formed in an annular shape so as to surround the P-type semiconductor region is provided on the outer peripheral side of the P-type semiconductor region on the upper surface of the n − -type semiconductor region, and the n − -type semiconductor A depletion layer formed by a pn junction between the region and the P-type semiconductor region is extended to the outer peripheral side of the FLR to increase the breakdown voltage of the semiconductor element.
[0005]
By the way, in such a diode, a silicon single crystal substrate having a (111) plane orientation of the main surface of the substrate is used as the semiconductor substrate. Further, since the n − type semiconductor region on the semiconductor substrate is formed on the upper surface of the semiconductor substrate by the epitaxial growth method, this plane orientation also becomes the (111) plane.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a diode using a silicon single crystal substrate having a (111) plane orientation, the reverse current (leakage current) tends to increase, and as a result, the variation in reverse current tends to increase. In particular, when the thickness of the n − type semiconductor region is increased, the reverse current and the variation in the reverse current tend to increase. FIG. 4 is a graph showing variations in reverse current (maximum value, minimum value, and average value of reverse current) when the thickness of the n − type semiconductor region is changed. As shown in FIG. 4, when the thickness of the n − type semiconductor region is increased, the maximum value of the reverse current is increased and the variation of the reverse current is increased. In particular, when the thickness of the n − -type semiconductor region is 30 μm or more, the maximum value of the reverse current suddenly increases, and the difference between the maximum value and the minimum value of the reverse current becomes 1000 times or more. Thus, when the variation in the reverse current becomes large, the reverse characteristic of the diode becomes unstable.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor element that can suppress variations in reverse current.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor element capable of suppressing reverse current.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can stably achieve high breakdown voltage while suppressing variations in reverse current.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a semiconductor element of the present invention includes a first conductivity type silicon substrate, a first conductivity type silicon semiconductor layer formed on the silicon substrate and having an impurity concentration lower than that of the silicon substrate, A silicon semiconductor region of a second conductivity type formed in a predetermined region on the upper surface of the silicon semiconductor layer and forming a pn junction at the interface with the silicon semiconductor layer, the silicon substrate, the silicon semiconductor layer, and wherein the silicon semiconductor region, a lifetime killer consisting heavy metal is introduced, the surface orientation of the upper surface and the silicon semiconductor layer of a silicon substrate (100) Mendea is, the thickness of the silicon semiconductor layer, at least 30μm It is characterized by that.
[0009]
According to this configuration, the plane orientation of the upper surface of the silicon substrate and the silicon semiconductor layer is the (100) plane. Since the plane orientation of the top surface of the silicon substrate and the silicon semiconductor layer is the (100) plane, stacking faults in the vertical direction of the silicon substrate that have a large influence on the reverse current are difficult to grow. For this reason, even if the thickness of the silicon semiconductor layer is increased, the reverse current is hardly increased, and the variation in the reverse current is not easily increased. Therefore, variations in reverse current and reverse current can be suppressed.
[0011]
The silicon semiconductor layer is preferably formed by epitaxial growth on the silicon substrate. In this case, the plane orientation of the silicon semiconductor layer is the same as the plane orientation of the upper surface of the silicon substrate.
[0012]
A second conductivity type field limiting ring formed in an annular shape so as to surround the silicon semiconductor region may be further provided on the upper surface of the silicon semiconductor layer. In this case, the depletion layer formed by the pn junction can be extended to the outer peripheral side of the field limiting ring, and the breakdown voltage of the semiconductor element can be increased.
[0013]
An equipotential ring formed in an annular shape so as to surround the silicon semiconductor region via the field limiting ring may be further provided on the upper surface of the silicon semiconductor layer. In this case, the depletion layer formed by the pn junction can be spread stably and satisfactorily in the lateral direction of the semiconductor element, and the depletion layer is prevented from spreading to the side surface of the semiconductor element, thereby increasing the breakdown voltage of the semiconductor element. It can be achieved stably.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the semiconductor element of the present invention will be described taking as an example the case of a high voltage diode having a so-called field limiting ring (FLR). FIG. 1 shows a cross-sectional view of the diode of the present embodiment.
[0015]
As shown in FIG. 1, the
[0016]
The
[0017]
The n −
[0018]
Further, since the n −
[0019]
By the way, the value of reverse current (leakage current) depends on, for example, stacking faults generated by repeated thermal oxidation at a high temperature. In particular, the value of the reverse current greatly depends on defects generated in the direction perpendicular to the orientation flat (facet). For this reason, when the defect generated in the vertical direction grows, the value of the reverse current and the variation in the reverse current increase.
[0020]
This stacking fault occurs near the surface of the silicon wafer by, for example, thermally oxidizing the silicon wafer at a high temperature such as 1200 ° C. When the direction of the defect coincides with the direction of the crystal axis, It is considered that the growth is caused by each stress such as tensile stress and shear stress (for example, external stress generated by a thermal oxide film or metal or internal stress generated by impurity diffusion).
[0021]
Here, when the plane orientation is the (111) plane, this crystal axis has three crystal axes, that is, a crystal axis perpendicular to the orientation flat and two crystal axes intersecting with this crystal axis at 60 °. There is. On the other hand, when the plane orientation is the (100) plane, there are two crystal axes that intersect at 45 ° with respect to the orientation flat. For this reason, when the plane orientation is the (111) plane, the defect direction (vertical direction) that most affects the reverse current value coincides with the crystal axis direction, and the plane orientation is the (100) plane. In some cases, it does not coincide with the crystal axis direction.
[0022]
For this reason, if the surface orientation of the upper surface of the
[0023]
In the present embodiment, since the plane orientation of the upper surface of the
[0024]
The thickness of the n −
[0025]
The P + type semiconductor region 4 is formed in a predetermined region of the n −
[0026]
The field limiting ring (FLR) 5 is formed in an annular shape on the upper surface of the n −
[0027]
The equipotential ring (EQR) 6 includes an n + type semiconductor region 6a and a
[0028]
The insulating film 7 is formed so as to cover the upper surfaces of the n −
[0029]
The
[0030]
The lower electrode 9 is formed on the lower surface of the
[0031]
In the
[0032]
In order to confirm the effect of the present invention, the reverse current (leakage current) is measured for each thickness of the n −
[0033]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the maximum value of the reverse current can be obtained by using the
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the reverse current is obtained by using the
[0035]
According to this embodiment, n - the upper surface of the
[0036]
According to the present embodiment, the EQR 6 is formed in an annular shape so as to surround the P + type semiconductor region 4 via the FLR 5 on the outer edge of the upper surface of the n −
[0037]
In addition, this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible. Hereinafter, other embodiments applicable to the present invention will be described.
[0038]
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case of the high
[0039]
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case where the n −
[0040]
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case where the first conductivity type is n-type and a semiconductor substrate is used as the
[0041]
In the above embodiment, the present invention has been described by taking an example in which heavy metal (Au or the like) is diffused as a lifetime killer. However, the present invention can also be applied to a semiconductor element that does not diffuse a lifetime killer. However, when the lifetime killer is diffused, the variation in the reverse current becomes larger. Therefore, when the present invention is applied to a semiconductor device in which the lifetime killer is diffused, a remarkable effect can be obtained.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to suppress variations in reverse current.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the n − type semiconductor layer and the reverse current according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a table showing a relationship between an embodiment of the present invention and a conventional n − type semiconductor layer and a reverse current.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of a conventional n − type semiconductor layer and the reverse current.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
6 Equipotential ring (EQR)
7 Insulating
Claims (4)
前記シリコン基板上に形成され、該シリコン基板より不純物濃度の低い第1導電型のシリコン半導体層と、
前記シリコン半導体層の上面の所定の領域に形成され、該シリコン半導体層との界面にpn接合を形成する第2導電型のシリコン半導体領域と、
を備え、
前記シリコン基板、前記シリコン半導体層、及び、前記シリコン半導体領域には、重金属からなるライフタイムキラーが導入され、
前記シリコン基板の上面及び前記シリコン半導体層の面方位が(100)面であり、
前記シリコン半導体層の厚みが、少なくとも30μmである、ことを特徴とする半導体素子。A first conductivity type silicon substrate;
A silicon semiconductor layer of a first conductivity type formed on the silicon substrate and having an impurity concentration lower than that of the silicon substrate;
A second conductivity type silicon semiconductor region formed in a predetermined region on the upper surface of the silicon semiconductor layer and forming a pn junction at an interface with the silicon semiconductor layer;
With
A lifetime killer made of heavy metal is introduced into the silicon substrate, the silicon semiconductor layer, and the silicon semiconductor region,
The plane orientation of the upper surface and the silicon semiconductor layer of a silicon substrate (100) Mendea is,
A semiconductor element , wherein the silicon semiconductor layer has a thickness of at least 30 μm .
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