JP7388027B2 - 炭化珪素半導体装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1にかかる炭化珪素(SiC)半導体装置の構造について説明する。図1は、実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。図1の破線は、層間絶縁膜11(図2参照)の内側の端部である。図1に示す実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置10は、半導体基板(半導体チップ)30の活性領域41にアノードエピ構造を備えたpinダイオードである。
次に、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図5,6は、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の構造の一例を示す説明図である。図5,6の上図は、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置60を半導体基板30のおもて面側から見たレイアウトである。図5,6の下図は、それぞれ図5,6の上図の切断線A2-A2’および切断線A3-A3’における断面構造である。実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置60の全体の平面図は、図1の遷移領域43を、活性端部61bに代えたものである。
次に、実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図7は、実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置70の全体の平面図は、図1の遷移領域43に代えて、エッジ終端領域72を内側へ活性領域71まで延在させて、活性領域71とエッジ終端領域72とを互いに隣接して配置したものである。
次に、実施の形態4にかかる炭化珪素半導体装置の構造について説明する。図8は、実施の形態4にかかる炭化珪素半導体装置を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。図9は、実施の形態4にかかる炭化珪素半導体装置の別の一例を半導体基板のおもて面側から見たレイアウトを示す平面図である。図8,9には、半導体基板30のコーナー部30aを示す。図8,9は、図1の対頂点B1,B1’を有する矩形枠内の部分に相当する。この矩形枠の頂点B1は半導体基板30の中央部側であり、頂点B1’は半導体基板30の端部側である。
2 n型FS領域
3 n-型ドリフト領域
4 p型アノード領域
5,65,65’ p++型アノードコンタクト領域
10,10’,60,60’,70 炭化珪素半導体装置
11,11’ 層間絶縁膜
12 アノード電極
13 カソード電極
21, 22 JTE領域
30 半導体基板
30a 半導体基板のコーナー部
30b 半導体基板の直線部
31 n+型出発基板
32 n型エピタキシャル層
33 n-型エピタキシャル層
34 p型エピタキシャル層
34a p型エピタキシャル層の端部側の部分
35 p++型エピタキシャル層
41,61,71 活性領域
42,62,72 エッジ終端領域
43 遷移領域
50 正孔
51,52 順方向バイアス時の正孔の注入
53,54 逆方向バイアス時の正孔の排出
61a 活性領域の中央部側の部分(活性中央)
61b 活性領域の端部側の部分(活性端部)
w1 p型エピタキシャル層の端部側の部分の、半導体基板のコーナー部における幅
w2 p型エピタキシャル層の端部側の部分の、半導体基板の直線部における幅
x1,x1’ p++型エピタキシャル層の端部からp型エピタキシャル層の端部までの距離
Claims (13)
- 活性領域と、
前記活性領域を囲む終端領域と、
前記活性領域と前記終端領域の間に設けられる遷移領域と、
前記活性領域から前記終端領域にかけて設けられる第1主面および第2主面を有する第1導電型半導体層と、
前記活性領域において、前記第1導電型半導体層の第1主面に設けられた第2導電型の第1エピタキシャル層と、
前記第1エピタキシャル層の、前記第1導電型半導体層側に対して反対側の表面に設けられた、前記第1エピタキシャル層よりも不純物濃度の高い第2導電型の第2エピタキシャル層と、
前記第1エピタキシャル層および前記第2エピタキシャル層に接触する第1電極と、
前記第1導電型半導体層の第2主面に設けられた第2電極と、
前記終端領域において、前記第1導電型半導体層の内部に、前記第1エピタキシャル層に接して選択的に設けられ、耐圧構造を構成する第2導電型半導体領域と、
を備え、
前記第1エピタキシャル層は、前記活性領域から前記終端領域まで延在し、前記第2導電型半導体領域の内側端部を少なくとも覆い、前記遷移領域において、前記第2導電型半導体領域の内側端部より前記活性領域側かつ、前記第2エピタキシャル層の端部より前記終端領域側で、前記第1導電型半導体層側に対して反対側の表面全面が前記第1電極に接触し、
前記第2エピタキシャル層は、前記活性領域で終端し、前記活性領域において前記第1導電型半導体層側に対して反対側の表面が前記第1電極に接触することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 前記第2エピタキシャル層は、前記活性領域の全体に設けられ、前記遷移領域に設けられていないことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記遷移領域において、前記第1エピタキシャル層の、前記第1導電型半導体層側に対して反対側の表面に、前記第1エピタキシャル層よりも不純物濃度の高い第2導電型の第3エピタキシャル層が選択的に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記活性領域の表面積に対する前記第2エピタキシャル層の表面積の比率は、前記遷移領域の表面積に対する前記第3エピタキシャル層の表面積の比率よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第3エピタキシャル層は、前記活性領域の周囲を囲む環状に複数設けられていることを特徴とする請求項3または4に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第3エピタキシャル層は、前記活性領域から離れた位置ほど幅が狭いことを特徴とする請求項5に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第1エピタキシャル層の、前記第2エピタキシャル層の端部よりも外側の部分は、コーナー部で当該コーナー部以外の部分よりも幅を広くした矩形状に前記活性領域の周囲を囲むことを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第3エピタキシャル層は、島状に複数配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第3エピタキシャル層の個数は、前記活性領域から離れた位置ほど少ないことを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第3エピタキシャル層の表面積は、前記活性領域から離れた位置ほど小さいことを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第1エピタキシャル層の、前記第2エピタキシャル層の端部よりも外側の部分は矩形状に前記活性領域の周囲を囲み、
前記第1エピタキシャル層の、前記第2エピタキシャル層の端部よりも外側の部分のコーナー部に配置された前記第3エピタキシャル層の表面積は、前記第1エピタキシャル層の、前記第2エピタキシャル層の端部よりも外側の部分でかつ前記コーナー部以外の部分に配置された前記第3エピタキシャル層の表面積よりも小さいことを特徴とする請求項8~10のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。 - 前記第1エピタキシャル層の不純物濃度は、1×1018/cm3以上1×1020/cm3以下であることを特徴とする請求項1~11のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
- 前記第2エピタキシャル層の不純物濃度は、1×1019/cm3以上1×1021/cm3以下であることを特徴とする請求項1~12のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置。
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