JP5512581B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、以下の説明では、一例として、第1導電形をn形、第2導電形をp形とした具体例を挙げる。導電形の表記に付された+は、+が付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高いことを表す。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第1の実施形態に係る半導体装置110は、第1導電形(n形)の第1半導体層10と、第2導電形(p形)の複数の第2半導体領域20と、第2導電形(p形)の第3半導体領域30と、第1電極41と、を備える。
ここで、第3半導体領域30の内側の領域を素子領域AA、第3半導体領域30の外側の領域を終端領域TA、ということにする。
先ず、図2(a)に表したように、支持基板である第6半導体領域60の上に、第1半導体層10をエピタキシャル成長させる。第6半導体領域60には、例えば、高濃度のシリコン基板が用いられる。また、第1半導体層10には、例えば、低濃度のシリコン基板が用いられる。第1半導体層10の不純物濃度は、例えば2.2×1016cm−3であって、比抵抗は例えば0.3Ω・cm程度である。また、第1半導体層10の厚さは、例えば5マイクロメートル(μm)程度である。
これにより、半導体装置110が完成する。
図4は、第2の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第2の実施形態に係る半導体装置120は、第1の実施形態に係る半導体装置110に比べて、第3半導体領域の深さが相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
図5は、第3の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第3の実施形態に係る半導体装置130では、第2の実施形態に係る半導体装置120の構成に加え、終端領域TAに第5半導体領域50が設けられている。以下、この相違点を中心に説明する。
図6は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第4の実施形態に係る半導体装置140では、第3の実施形態に係る半導体装置130に比べて、第5半導体領域の幅及び間隔が相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
図7では、第2及び第3半導体領域の深さに対するアスペクト比の関係を例示している。ここで、第2半導体領域20のアスペクト比は、図6に例示した半導体装置140において、第2半導体領域20のX軸方向に沿った幅w2と、Z軸方向に沿った深さd2と、の比である。また、第3半導体領域30のアスペクト比は、図6に例示した半導体装置140において、第3半導体領域30のX軸方向に沿った幅w3と、Z軸方向に沿った深さd3と、の比である。
これにより、素子領域AAにおいて、順方向電圧を低く、リーク電流を小さくすることができる半導体装置140を提供することができる。また、第2半導体領域20よりも第3半導体領域31のアスペクト比を小さく、すなわち幅を広くすることで、終端耐圧の向上とアバランシェ耐量を高くすることができる。
図8では、図6に例示した半導体装置140における第2間隔g5bを一定(0.75μm)にして、第1間隔g5aを変化させた場合の耐圧を計算したシミュレーション結果を示している。ここで、第1間隔が0μmのデータは、第5半導体領域51が設けられていない場合の計算結果である。
図9では、60ボルト(V)程度の耐圧を有する構成の場合、図10では、100V程度の耐圧を有する構成の場合を例示している。耐圧レベルの相違は、第1半導体層10の比抵抗及びZ軸方向に沿った厚さの相違によるものである。いずれも、図6に例示した半導体装置140における第1間隔g5aを一定(0.35μm)にして、第2間隔g5bを変化させた場合の耐圧を測定した結果を示している。
Claims (10)
- 第1導電形の第1半導体層と、
第2導電形の領域であって、前記第1半導体層の第1主面の側に離間して設けられた複数の第2半導体領域と、
第2導電形の領域であって、前記第1半導体層の前記第1主面の側に前記複数の第2半導体領域を囲むように設けられた第3半導体領域と、
前記第1半導体層及び前記複数の第2半導体領域とショットキー接合された第1電極と、
第2導電形の領域であって、前記第1主面の側に前記第3半導体領域を囲むように互いに離間して設けられた複数の第5半導体領域であり、前記第1主面に沿って隣り合う前記複数の第5半導体領域の前記第1主面に沿った間隔が、前記第1主面に沿って隣り合う前記複数の第2半導体領域の前記第1主面に沿った間隔と等しく設けられた複数の第5半導体領域と、
を備え、
前記第1半導体層は、
第1部分と、
前記第1部分よりも比抵抗が低く、前記第1部分と前記第1主面とのあいだであって、前記複数の第2半導体領域のあいだ、及び前記第3半導体領域の外側に設けられた第2部分と、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記第1電極は、前記第1半導体層及び前記複数の第2半導体領域の上から前記第3半導体領域の上まで延設されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第3半導体領域の前記第1主面からの深さは、前記第2半導体領域の前記第1主面からの深さよりも深いことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第3半導体領域の前記第1主面からの深さは、前記第2半導体領域の前記第1主面からの深さと等しいことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第2部分の前記第1主面からの深さは、前記第2半導体領域の前記第1主面からの深さよりも浅いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第3半導体領域と前記第5半導体領域との前記第1主面に沿った最短の間隔である第1間隔は、前記複数の第5半導体領域の前記第1主面に沿った最短の間隔である第2の間隔よりも短いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1間隔は、0.05マイクロメートル以上2.0マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。
- 前記第2間隔は、0.5マイクロメートル以上2.2マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置。
- 第2電極と、
前記第2電極と、前記第1半導体層の前記第1主面とは反対側の第2主面と、のあいだに設けられ、前記第1半導体層よりも不純物濃度が高い第6半導体領域と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2電極は、前記第6半導体領域とオーミック接触していることを特徴とする請求項9記載の半導体装置。
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