JP5725083B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、を備え、
前記アノード拡散領域が、前記アノード電極と接触するアノード拡散接触部と、該アノード拡散接触部と同じ不純物濃度および同じ拡散深さを保ちつつ、前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、を有し、
該アノード拡散外延部の表面には、該アノード拡散外延部を被覆するとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在し、前記アノード電極に隣接する絶縁膜が形成され、
該絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層には、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングが形成され、
該ガードリングの表面に接するとともに前記絶縁膜の表面上で該絶縁膜の外周端よりも内周側に延在し、前記アノード拡散外延部よりも外周側で該アノード拡散外延部と離間するフィールドプレート電極が形成され、
該フィールドプレート電極と前記アノード電極に挟まれた開口部には前記絶縁膜が露出し、
前記アノード拡散外延部上部の前記絶縁膜の面積より、該絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記アノード拡散領域と前記半導体基板とのpn接合は、前記アノード拡散外延部の外周端で前記半導体基板の表面に湾曲して露出するとともに、前記開口部にて露出する絶縁膜に接する半導体装置とする。
第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
該アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
前記アノード拡散領域が前記アノード電極と接触するアノード拡散接触部と、
該アノード拡散接触部と同じ不純物濃度および同じ拡散深さを保ちつつ、前記アノード拡散領域が前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在し、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜を挟んで前記アノード電極と離間するように前記アノード拡散外延部の表面に形成され、該アノード拡散外延部の表面に接触し、前記アノード電極を取り巻く環状の第1金属膜と、
該第1金属膜に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、
該ガードリングの表面に形成され、該ガードリングと接触する浮遊電極と、を備え、
前記第1金属膜と前記アノード拡散外延部が接触する部分の外周方向の幅が、前記アノード拡散接触部端部から前記アノード拡散外延部端部までの幅の半分よりも長く、
前記第1金属膜は前記浮遊電極と離間し、
前記第1金属膜は、前記アノード拡散外延部の少なくとも内周側と接触している半導体装置とする。
前記アノード拡散領域の前記一方の主面上における幾何学的な重心から、前記アノード拡散領域の外周端が表す多角形の各辺に垂直に線を伸ばしたときの外周端までの距離のうち最短の距離をWACTとして、WFFM/WACT≦0.3であってもよい。
前記アノード拡散外延部の下層であって、前記半導体基板と前記アノード拡散領域との間のpn接合を含む近傍の領域に、少数キャリアのライフタイムを局所的に短くしたライフタイム制御領域を備えてもよい。
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
該アノード電極との接触部と同じ拡散深さで前記アノード拡散領域が前記接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜の外周端に隣接し、前記アノード拡散外延部と接触するメタルフィールドプレートと、
該メタルフィールドプレートと外周方向に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、を備え、
前記アノード拡散外延部上部の前記第1の絶縁膜の面積より、該第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記第1の絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記アノード電極と電気的に分離された環状のフローティングメタルを前記第1の絶縁膜の表面に有する半導体装置とする。
また、第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
該アノード電極との接触部と同じ拡散深さで前記アノード拡散領域が前記接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜の外周端に隣接し、前記アノード拡散外延部と接触するメタルフィールドと、
該メタルフィールドプレートと外周方向に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、を備え、
前記アノード拡散外延部上部の前記第1の絶縁膜の面積より、該第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記第1の絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記第1の絶縁膜が前記アノード拡散外延部上で環状に開口されてなる開口部を1つ以上備え、
該開口部にて前記アノード拡散外延部と接触する金属膜をさらに備える半導体装置とする。
図1〜図9はそれぞれ番号順に対応する本発明の実施例1〜実施例9にかかるダイオードの要部斜視断面図または要部断面図である。図10は電力変換装置を模式的に示す等価回路図である。図11は逆回復耐量を向上させた従来のダイオードの要部斜視断面図である。
2 p型アノード拡散領域
3 アノード電極
3−1 メタルフィールドプレート
3−2 橋絡部
3−3 メタルフィールドプレート(第一金属膜)
3−4 環状の第三金属膜
3−5 環状の第四金属膜
4 n+拡散層
5 カソード電極
6 エッジ耐圧領域
7 活性領域
8 外周部
9 絶縁膜
10 アノード電極のオーミック接触部
11 オーミック接触部の外周端
12 p型アノード拡散領域の外周端
13 p型アノード拡散領域の外周部の曲率部
14 重なり幅
15 開口部
16 フローティングメタル(環状の第二金属膜)
17 広い開口部
19 ダイオードチップ
23 等電位線
24 p型アノード拡散領域の外周端。
Claims (8)
- 第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、を備え、
前記アノード拡散領域が、前記アノード電極と接触するアノード拡散接触部と、該アノード拡散接触部と同じ不純物濃度および同じ拡散深さを保ちつつ、前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、を有し、
該アノード拡散外延部の表面には、該アノード拡散外延部を被覆するとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在し、前記アノード電極に隣接する絶縁膜が形成され、
該絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層には、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングが形成され、
該ガードリングの表面に接するとともに前記絶縁膜の表面上で該絶縁膜の外周端よりも内周側に延在し、前記アノード拡散外延部よりも外周側で該アノード拡散外延部と離間するフィールドプレート電極が形成され、
該フィールドプレート電極と前記アノード電極に挟まれた開口部には前記絶縁膜が露出し、
前記アノード拡散外延部上部の前記絶縁膜の面積より、該絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記アノード拡散領域と前記半導体基板とのpn接合は、前記アノード拡散外延部の外周端で前記半導体基板の表面に湾曲して露出するとともに、前記開口部にて露出する絶縁膜に接することを特徴とする半導体装置。 - 前記アノード電極と電気的に分離された環状のフローティングメタルを前記絶縁膜の表面に有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
該アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
前記アノード拡散領域が前記アノード電極と接触するアノード拡散接触部と、
該アノード拡散接触部と同じ不純物濃度および同じ拡散深さを保ちつつ、前記アノード拡散領域が前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード拡散接触部よりも外周方向に延在し、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜を挟んで前記アノード電極と離間するように前記アノード拡散外延部の表面に形成され、該アノード拡散外延部の表面に接触し、前記アノード電極を取り巻く環状の第1金属膜と、
該第1金属膜に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、
該ガードリングの表面に形成され、該ガードリングと接触する浮遊電極と、を備え、
前記第1金属膜と前記アノード拡散外延部が接触する部分の外周方向の幅が、前記アノード拡散接触部端部から前記アノード拡散外延部端部までの幅の半分よりも長く、
前記第1金属膜は前記浮遊電極と離間し、
前記第1金属膜は、前記アノード拡散外延部の少なくとも内周側と接触していることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1金属膜の外周方向の幅W FFM が10μm以上であり、
前記アノード拡散領域の前記一方の主面上における幾何学的な重心から、前記アノード拡散領域の外周端が表す多角形の各辺に垂直に線を伸ばしたときの外周端までの距離のうち最短の距離をW ACT として、W FFM /W ACT ≦0.3であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1金属膜が前記アノード拡散外延部と接触する部分の外周方向の幅W CNT が、前記第1金属膜の幅W FFM から前記開口部の幅W CNT を引いた値W R 以上であることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置。
- 前記アノード拡散外延部の下層であって、前記半導体基板と前記アノード拡散領域との間のpn接合を含む近傍の領域に、少数キャリアのライフタイムを局所的に短くしたライフタイム制御領域を備えることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
該アノード電極との接触部と同じ拡散深さで前記アノード拡散領域が前記接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜の外周端に隣接し、前記アノード拡散外延部と接触するメタルフィールドプレートと、
該メタルフィールドプレートと外周方向に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、を備え、
前記アノード拡散外延部上部の前記第1の絶縁膜の面積より、該第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記第1の絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記アノード電極と電気的に分離された環状のフローティングメタルを前記第1の絶縁膜の表面に有することを特徴とする半導体装置。 - 第一導電型半導体基板と、
該半導体基板の一方の主面の表面層に形成される第2導電型のアノード拡散領域と、
前記アノード拡散領域の表面で該アノード拡散領域とオーミック接触するアノード電極と、
該アノード電極との接触部と同じ拡散深さで前記アノード拡散領域が前記接触部よりも外周方向に延在してなるアノード拡散外延部と、
該アノード拡散外延部の表面に形成され、前記アノード電極に隣接する第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜の外周端に隣接し、前記アノード拡散外延部と接触するメタルフィールドと、
該メタルフィールドプレートと外周方向に隣接し、前記アノード拡散外延部の表面に形成されるとともに該アノード拡散外延部よりもさらに外周方向に延在する第2の絶縁膜と、
該第2の絶縁膜の外周端下部の前記半導体基板表面層に形成され、前記半導体基板の表面部を挟んで前記アノード拡散外延部と離間するとともに、該アノード拡散外延部および前記アノード拡散領域を取り巻く環状の第2導電型ガードリングと、を備え、
前記アノード拡散外延部上部の前記第1の絶縁膜の面積より、該第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の面積が小さく、
前記第1の絶縁膜上面に外延する部分の前記アノード電極の外周方向への幅が、前記アノード拡散外延部上部における前記第1の絶縁膜の外周方向への幅の二分の一以下であり、
前記第1の絶縁膜が前記アノード拡散外延部上で環状に開口されてなる開口部を1つ以上備え、
該開口部にて前記アノード拡散外延部と接触する金属膜をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
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