JP6064547B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
∇2φ(x,y,z)=ρ(x,y,z)/ε ・・・(1)
式(1)で、φ(x,y,z)は座標(x,y,z)の電位、ρ(x,y,z)は座標(x,y,z)の電界密度、εは誘電率である。
∂2/∂x2(φ(x))=ρ(x)/ε=eN(x)/ε ・・・(2)
ここで、電荷密度=不純物濃度とし、不純物濃度は深さ方向に一定値であり、階段接合として計算した。
逆バイアスが印加されたpn接合ダイオードでは、図11に示すように、pn接合部で電界が最大である。不純物濃度が高い場合には空乏層の広がりが少ないので、分配される電位差は少ない。不純物濃度が低い場合には空乏層が広がるので、分配される電位差は大きい。最大電界を同じにしたときに印加電圧を高くできる設計が、高耐圧設計である。
N2=N1×0.75 ・・・(3)
N3=N1×0.5 ・・・(4)
N4=N1×0.25 ・・・(5)
ここで、N1は第1リサーフ領域51aの不純物濃度、N2は第2リサーフ領域52aの不純物濃度、N3は第3リサーフ領域53aの不純物濃度、N4は第4リサーフ領域54aの不純物濃度である。
DX=P×NDX/ND1 ・・・(6)
WX=P−DX ・・・(7)
ここで、Xは2以上の整数である。Pはガードリング11の配置ピッチ、NDXは素子領域101からX番目のリサーフ領域5の空間変調濃度、ND1は素子領域101に最近接の第1リサーフ領域51の空間変調濃度である。例えば、配置ピッチPを2.5μmとして、以下のように、図1に示した半導体装置100のガードリング11の幅や隙間が設定される。即ち、第1リサーフ領域51のガードリング11の幅D1を2.5μmとする。第2リサーフ領域52のガードリング11の幅D2を1.875μm、ガードリング11間の隙間W2を0.625μmとする。第3リサーフ領域53の幅D3を1.25μm、ガードリング11間の隙間W3を1.25μmとする。そして、第4リサーフ領域54のガードリング11の幅D4を0.625μm、ガードリング11間の隙間W4を1.875μmとする。
図2では、直線状の短絡部8が連続的に延伸して主接合部4及びガードリング11を短絡する例を示した。しかし、短絡部8が第1リサーフ領域51〜第4リサーフ領域54まで直線的に連続しているため、短絡部8に電界の乱れが集中し、短絡部が弱くなる傾向が生じる。
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…エピタキシャル成長膜
3…ショットキー電極
4…主接合部
5…リサーフ領域
7…チップ端
8…短絡部
9…酸化膜
10…半導体基体
11…ガードリング
16…裏面電極
17…p型半導体層
20…高電位側pn接合
21…低電位側pn接合
31…電極端
41…端部
51…第1リサーフ領域
52…第2リサーフ領域
53…第3リサーフ領域
54…第4リサーフ領域
81〜83…短絡領域
100…半導体装置
101…素子領域
102…外周領域
Claims (6)
- シリコンカーバイト基板を有し、素子領域及び前記素子領域の周囲を囲む外周領域が主面に定義された第1導電型の半導体基体と、
前記素子領域と前記外周領域との境界領域において前記半導体基体の上部の一部に前記素子領域を囲んで埋め込まれ、前記半導体基体との間でpn接合を形成する第2導電型の主接合部と、
前記主接合部の周囲を囲んで前記外周領域の上部に埋め込まれた少なくとも1つのガードリングをそれぞれ有する、互いに離間して前記外周領域に多重に配置された複数のリサーフ領域と、
前記主接合部及び前記複数のリサーフ領域中の前記ガードリングを相互に電気的に短絡する短絡部と
を備え、前記ガードリングと前記短絡部は同じ導電型であり、不純物濃度が同一であることを特徴とする半導体装置。 - 前記複数のリサーフ領域の少なくともいずれかが前記ガードリングを複数備え、同一の前記リサーフ領域内の前記ガードリングの幅が同一であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記素子領域からの距離が長い前記リサーフ領域ほど、前記リサーフ領域が備える前記ガードリングの幅が狭いことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記ガードリングの配置ピッチがP、前記素子領域からX番目の前記リサーフ領域の空間変調濃度がNDX、前記素子領域に最近接の前記リサーフ領域の空間変調濃度がND1であるとき(X:2以上の整数)、X番目の前記リサーフ領域における前記ガードリングの幅DX及び隣接する前記ガードリング間の隙間WXが、
DX=P×NDX/ND1
WX=P−DX
の関係を満たすことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 前記短絡部が、互いに隣接する前記ガードリングの相互間のみをそれぞれ短絡する複数の短絡領域を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記主接合部と前記複数のガードリングの深さが同じであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。
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