JPH118399A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
られる半導体装置とその製造方法とを提供する。 【解決手段】 n- 基板1の一方の表面に複数のpアノ
ード領域5が形成されている。各pアノード領域5の領
域内に溝4が形成されている。アノードメタル電極9と
pアノード領域5との間にはオーミック接合領域7bが
形成されている。pアノード領域5は、オーミック接合
領域7b近傍にて、高々オーミック接触可能な最低の不
純物濃度を有している。また、n- 基板1の他方の表面
には、n+カソード領域3を介在させてカソードメタル
電極11が形成されている。
Description
の製造方法に関し、特に、耐圧性に優れ、逆回復電流の
低減が図られる半導体装置とその製造方法に関するもの
である。
として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto
r )等の半導体デバイスが適用されている。ブリッジ回
路のスイッチング過程で誘導性負荷に蓄えられたエネル
ギを解放し、これを還流電流として利用するために、メ
インの半導体デバイスと逆並列にダイオードが接続され
る。このようなダイオードは、特にフライホイールダイ
オードと呼ばれる。
ちオン状態において、過剰のキャリアが蓄積される。次
にオフ状態、すなわち逆バイアス状態に至るときに、そ
の蓄積された過剰のキャリアが放出される。このとき、
ダイオードの順方向とは逆の方向に電流が流れる。この
電流は特に逆回復電流と呼ばれ、IGBT等の半導体デ
バイスに流れ、その損失をもたらす。逆回復電流となる
過剰キャリアとしては、この場合少数キャリア、すなわ
ちホールである。
ダイオードとして、ショットキーダイオードがある。ま
ず、このショットキーダイオードについて図を用いて説
明する。図54を参照して、n- 基板101の一方の表
面には、シリコン酸化膜107と、ショットキー接合領
域104を介してアノードメタル電極105とが形成さ
れている。またn- 基板101の他方の面にはn+ カソ
ード領域102を介在させてカソードメタル電極106
が形成されている。
104を通して流れる電流はほとんどが多数キャリアで
ある。このため、n- 基板101への少数キャリアの蓄
積がなく、逆回復電流が小さい。その結果、高速のスイ
ッチングが可能となる。しかしながら、逆バイアス状態
における耐圧はショットキー接合領域104によるもの
である。このため、高々100V程度の耐圧しか望め
ず、さらなる高耐圧を図ることができない。
接合領域の周辺にpn接合を設け、逆バイアス状態にお
けるPN接合から延びる空乏層を利用して耐圧を確保す
る構造が用いられるようになった。まず、その構造を有
する第1の従来技術としてのダイオードについて図を用
いて説明する。図55を参照して、n- 基板101の一
方の表面に複数のpアノード領域103が形成されてい
る。そのpアノード領域103を含むn- 基板101の
一方の表面上に、アノードメタル電極105が形成され
ている。アノードメタル電極105とn- 基板101と
の間にはショットキー接合領域104が形成されてい
る。n- 基板10の他方の表面上にはn+カソード領域
102を介在させてカソードメタル電極106が形成さ
れている。
状態において、pアノード領域103とn- 基板101
との界面からn- 基板側へ向かって空乏層が延びる。シ
ョットキ接合領域104近傍では、隣接するpアノード
領域103とn- 基板101との界面から伸びる空乏層
が繋がり、電界が緩和される。その結果、ショットキー
ダイオードの場合と比べて逆バイアス状態の耐圧が向上
する。
について図を用いて説明する。図56を参照して、n-
基板101の一方の表面に複数のpアノード領域103
が形成されている。各pアノード領域103の間の領域
には、p- 領域108が形成されている。これらpアノ
ード領域103およびp- 領域108上にアノードメタ
ル電極105が形成されている。n- 基板の他方の表面
上にn+ カソード領域102を介在させて、カソードメ
タル電極106が形成されている。
状態において、pアノード領域103とn- 基板101
との界面からn- 基板101側に空乏層が延びると同時
に、p- 領域108とn- 基板101との界面からもn
- 基板101側に向かって空乏層が延びる。これによ
り、図55に示されたダイオードよりもさらに耐圧が向
上する。次に、第3の従来技術として、特開平04−3
21274号公報に開示されたダイオードについて図を
用いて説明する。図57を参照して、一導電型半導体基
板201の一方の表面に複数の凹部206が形成されて
いる。その各凹部206の内面に沿ってそれぞれ逆導電
型半導体領域204が形成されている。また、その凹部
206の表面を含む一導電型半導体基板201上に一電
極金属205が形成されている。一導電型半導体基板2
01の他方の面上に低抵抗一導電型半導体202を介在
させてオーミック電極金属203が形成されている。な
お、一導電型半導体基板201と一電極金属205とは
ショットキーバリア接合である。
に逆導電型半導体領域204と一導電型半導体基板20
1との界面から一導電型半導体基板201側へ向かって
空乏層が延びる。このとき一導電型半導体基板201と
一電極金属205との界面近傍は、それらの空乏層によ
って挟み込まれる。このため、一導電型半導体基板20
1と一電極金属205との界面近傍の電界が緩和され耐
圧が向上する。
982260号に開示されたダイオードについて説明す
る。図58を参照して、第1半導体基板層502の一方
の表面上に第2半導体層506が形成されている。第2
半導体層506の主面508に複数のトレンチ512A
〜512Fが形成されている。隣り合うトレンチの間に
は、p+ 領域510A〜510Dとメサ領域514A〜
514Cが交互に形成されている。p+ 領域510A〜
510Dの深さは、トレンチ512A〜512Fの深さ
と実質的に同じである。各トレンチ512A〜512F
の内面には酸化層522A〜522Fがそれぞれ形成さ
れている。第2半導体層506の主面508上に金属ア
ノード518が形成されている。金属アノード518と
第2半導体層506との間にはショットキーバリア領域
550A〜550Cが形成されている。第1半導体層5
02の他方の面上にはカソード504が形成されてい
る。
において、p+ 領域510A〜510Dと第2半導体層
506との界面から空乏層が第2半導体層506側に向
かって延びる。各界面から延びる空乏層が隣接する空乏
層と繋がり、ダイオードの耐圧が向上する。
載された他のダイオードについて図を用いて説明する。
図59を参照して、第1半導体基板層702の一方の表
面上に第2半導体層706が形成されている。第2半導
体層706の主面に複数のトレンチ710A〜710F
が形成されている。各トレンチ710A〜710Fの底
にはp+ 領域720A〜720Fがそれぞれ形成されて
いる。また、各トレンチ710A〜710Fの側面には
酸化層722A〜722Jが形成されている。第2半導
体層706の主面上に金属アノード716が形成されて
いる。第1半導体基板層702の他方の面上にはカソー
ド704が形成されている。
において、p+ 領域720A〜720Fと第2半導体層
706との界面から第2半導体層706側へ向かって空
乏層が延びる。各空乏層は隣り合う空乏層と繋がり、第
2半導体層706のより深い領域にまで延びる。その結
果、ダイオードの耐圧がさらに向上する。
た従来の各ダイオードにおいてはそれぞれ以下に示すよ
うな問題があった。
れたダイオードにおいては、順バイアス状態において、
pアノード領域103からn- 基板101へ向かって少
数キャリアであるホールが注入される。このとき、pア
ノード領域103が比較的多くの不純物を含んでいるた
め、より多くのホールがn- 基板101へ注入されて蓄
積する。このため、順バイアス状態からゼロバイアス状
態に至る際に、逆回復電流が増加するという問題があっ
た。
れたダイオードにおいても、pアノード領域103が比
較的高濃度であるため、順バイアス状態においてpアノ
ード領域103からn- 基板101へより多くのホール
が注入される。その結果、逆回復電流が増加するという
問題があった。
高圧になると、p- 領域108とn - 基板101との界
面からn- 基板101側へ向かって空乏層が広がると同
時にp- 領域108側へ向かっても空乏層が広がる。こ
の空乏層端がアノードメタル電極105と接触すると絶
縁破壊を起こすことがあった。
れたダイオードにおいては、一導電型半導体基板201
に予め凹部206を形成した後にその凹部206の内面
に沿って逆導電型半導体領域204がそれぞれ形成され
ている。このため、逆導電型半導体領域206の領域全
体にわたり、その不純物濃度が比較的高い。その結果、
順バイアス状態において逆導電型半導体領域204から
一導電型半導体基板201へより多くのホールが注入さ
れる。その結果、逆回復電流が増加するという問題があ
った。
れたダイオードにおいても、形成されているp+ 領域5
10A〜510Dの不純物濃度が比較的高い。このた
め、順バイアス状態においてp+ 領域から第2半導体層
へより多くのホールが注入される。その結果、逆回復電
流が増加するという問題があった。
れたダイオードにおいても、形成されているp+ 領域7
20A〜702Fの不純物濃度が比較的高いため、同様
にして、逆回復電流が増加するという問題があった。
れたものであり、耐圧の向上とともに、逆回復電流の低
減が図られる半導体装置とその製造方法とを提供するこ
とを目的とする。
ける半導体装置は、第1導電型の半導体基板と複数の溝
部と複数の第2導電型の不純物領域と第1電極層とを備
えている。複数の溝部は、半導体基板の第1主表面に選
択的に形成されている。複数の第2導電型の不純物領域
は、少なくとも各溝部の底面に接し、各溝部よりも深く
形成されている。第1電極層は、半導体基板の第1主表
面上に形成されている。第1電極層と半導体基板の第1
導電型の領域とは、第1主表面にてショットキー接合を
なしている。第1電極層と不純物領域とは、所定の接合
面にてオーミック接触をなしている。各不純物領域は、
所定の接合面近傍において、第1電極層とオーミック接
触可能な最も低い不純物濃度を有し、所定の接合面近傍
以外では、そのオーミック接触可能な最も低い不純物濃
度よりもさらに低い不純物濃度を有する。
面および両側面近傍の第1主表面にも接するように形成
され、所定の接合面が、不純物領域の少なくとも第1主
表面に位置する。
れている。さらに好ましくは、溝部の両側面に形成され
た絶縁層を含み、各不純物領域は、各溝部の底面近傍の
みに接するように形成され、所定の接合面が各溝部の底
面に位置する。
は、第1導電型の半導体基板と複数の溝部と、導電体と
第2導電型の不純物領域と第1電極層とを備えている。
複数の溝部は、半導体基板の第1主表面に選択的に形成
されている。導電体は、各溝部内に第1絶縁層を介在さ
せて埋込まれている。第2導電型の不純物領域は、半導
体基板の第1主表面の各溝部の間の領域に形成され、隣
り合う溝部の互いに向かい合う側面の少なくとも一方の
側面に接し、溝部の深さよりも浅い。第1電極層は、半
導体基板の第1主表面上に形成されている。第1電極層
と各不純物領域とは、第1主表面にてオーミック接触を
なしている。各不純物領域は、第1主表面近傍におい
て、第1電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物
濃度を有し、第1主表面近傍以外では、そのオーミック
接触可能な最も低い不純物濃度よりもさらに低い不純物
濃度を有している。
の互いに向かい合う側面に接するように形成され、第1
電極層と半導体基板の第1導電型の領域とが、第1主表
面にてショットキー接合をなしている。
の一方の側面に接するように各溝部の両側にそれぞれ形
成され、第1電極層と半導体基板の第1導電型の領域と
が、第1主表面にてショットキー接合をなしている。
れ、第1電極層と各導電体とを電気的に絶縁する第2絶
縁層と、各導電体と電気的に接続された電極部とを含
む。
の互いに向かい合う側面に接するように形成されてお
り、各導電体上に形成され、第1電極層と各導電体とを
電気的に絶縁する第2絶縁層と、各導電体と電気的に接
続された電極部とを含んでいる。
ムであり、第1電極層とオーミック接触可能な最も低い
不純物濃度は、1×1016〜1×1017/cm3 であ
る。
製造方法は、以下の工程を備えている。第1導電型の半
導体基板の第1主表面に選択的に第2導電型の不純物を
導入するとともに、熱処理を施すことにより複数の不純
物領域を形成する。半導体基板の第1導電型の領域の第
1主表面に、ショットキー接合部を形成する。異方性エ
ッチングを施すことにより、各不純物領域内に溝部を形
成する。半導体基板の第1主表面上に、不純物領域と少
なくとも第1主表面にてオーミック接触する第1電極層
を形成する。
む。本発明の第4の局面における半導体装置の製造方法
は、以下の工程を備えている。半導体基板の第1導電型
の領域の第1主表面に、ショットキー接合部を形成す
る。半導体基板の第1主表面に、選択的に複数の溝部を
形成する。各溝部の内壁を覆うように絶縁膜を形成し、
各溝部の底面にのみ第2導電型の不純物を導入するとと
もに、熱処理を施すことにより、複数の不純物領域を形
成する。異方性エッチングを施すことにより、各溝部の
底面に位置する絶縁膜を除去する。各溝部を埋めるよう
に、半導体基板の第1主表面上に、不純物領域と各溝部
の底面にてオーミック接触する第1電極層を形成する。
製造方法は、以下の工程を備えている。第1導電型の半
導体基板の第1主表面に選択的にショットキー接合領域
と、第2導電型の不純物を導入し熱処理を施すことによ
り、第2導電型の複数の不純物領域とを形成する。各不
純物領域を挟み、かつ、各不純物領域の深さよりも深い
複数の溝部を形成する。各溝部の内壁を第1絶縁層にて
被覆する。第1絶縁層によって被覆された各溝部に導電
体を埋込む。半導体基板の第1主表面上に、不純物領域
とオーミック接触する第1電極層を形成する。
不純物領域が各溝部の両側面にそれぞれ接するように形
成する工程を含む。
第1電極層を形成する工程との間に、各導電体上に、各
導電体と第1電極層とを電気的に絶縁する第2絶縁層を
形成する工程と、各導電体をそれぞれ電気的に接続し、
電極部を形成する工程とを含む。
製造方法は、以下の工程を備えている。第1導電型の半
導体基板の第1主表面の全面に、第2導電型の不純物を
導入するとともに熱処理を施すことにより、不純物領域
を形成する。半導体基板の第1主表面に、不純物領域よ
りも深い複数の溝部を選択的に形成する。各溝部の表面
を第1絶縁層にて被覆する。第1絶縁層にて被覆された
各溝部に導電体を埋込む。各導電体上に第2絶縁層を形
成する。半導体基板の第1主表面上に、不純物領域とオ
ーミック接触する第1電極層を形成する。各導電体をそ
れぞれ電気的に接続し、電極部を形成する。
ムを用い、不純物領域は、第1電極層との接合面近傍に
て不純物濃度1×1016〜1×1017/cm3 となるよ
うに形成される。
基板と電気的に接続される第2電極層を形成する工程を
含む。
いて説明する。図1を参照して、n- 基板1の一方の表
面に、複数のpアノード領域5が形成されている。その
pアノード領域5にそれぞれ溝4が形成されている。そ
の溝4を埋めるようにn- 基板1の一方の表面上にアノ
ードメタル電極9が形成されている。そのアノードメタ
ル電極9とn- 基板1との界面には白金シリサイドから
なるショットキー接合領域7aが形成されている。n-
基板1の他方の表面上には、n+カソード領域3を介在
させてカソードメタル電極11が形成されている。
基板1にp型の不純物を導入するとともに、熱処理を施
すことにより形成される。このとき、不純物がn- 基板
1の表面からその内部に向かって熱拡散すると同時に、
n- 基板1の表面においても周囲に向かって熱拡散す
る。さらに、このとき、不純物領域のn- 基板1表面に
おける不純物濃度は、アノードメタル電極9とオーミッ
ク接触することができる最低の不純物濃度となるよう
に、当初の不純物導入量および熱処理条件等が選択され
る。
板1表面中央近傍が最もその不純物濃度が高く、n- 基
板1の内部へ向かうに従いその不純物濃度が減少する。
その各不純物領域の中央近傍に溝4が形成される。不純
物領域のうち、n- 基板1との界面近傍の比較的不純物
濃度の低い領域が最終的にpアノード領域5となる。た
とえば、アノードメタル電極9をアルミニウムにて形成
する場合、そのアノードメタル電極9とオーミック接触
するpアノード領域5の不純物濃度は、1×1016〜1
×1017/cm3 である。
ドメタル電極9に正の電位を、カソードメタル電極11
に負の電位を印加した順バイアス状態について説明す
る。順バイアス状態においては、アノードメタル電極9
とオーミック接触したpアノード領域5から少数キャリ
アであるホールがn- 基板1へ注入される。同時に、n
+ カソード領域3からn- 基板1へ電子が注入される。
これにより、アノードメタル電極9とカソードメタル電
極11との間に電流が流れON状態となる。このとき、
上述したようにpアノード領域5の不純物濃度が比較的
低いため、pアノード領域5からn- 基板1へ注入され
て蓄積するホールの量が減少する。
タル電極11との間を逆バイアス状態にする。OFF状
態への移行の過程で、n- 基板1に蓄積された少数キャ
リアが逆回復電流として逆バイアス方向、すなわちカソ
ードメタル電極11からアノードメタル電極9へ向かっ
て流れる。この場合、n- 基板1へ蓄積された少数キャ
リアであるホールの量が減少しているので、ダイオード
2のこの逆回復電流は低減される。
を、カソードメタル電極11に正の電位を印加した場
合、すなわち逆バイアス状態においては、各pアノード
領域5とn- 基板1との界面からn- 基板1側へ向かっ
て空乏層が延びる。このとき、ショットキー接合領域7
a近傍においては、隣接するpアノード領域5からそれ
ぞれ延びる空乏層によって挟み込まれる。これにより、
ショットキー接合領域7a近傍の電界が緩和される。そ
の結果、逆バイアス状態におけるダイオード2の耐圧が
向上する。
いて説明する。図2を参照して、各pアノード領域5に
形成された溝4にはシリコン酸化膜27がそれぞれ埋込
まれている。これ以外の構成については、実施の形態1
において説明した図1に示すダイオードと同じなので、
同一部材には同一符号を付しその詳しい説明を省略す
る。
一例を図3に示す。図3を参照して、各溝4の周囲に
は、pアノード領域が形成され、そのpアノード領域と
アノードメタル電極9とのオーミック接合領域7bが位
置する。周囲には、周辺p領域13が形成され、さら
に、絶縁性を高めるためのガードリング15が形成され
ている。なお、図2は、図3に示すA−Aにおける断面
を示す。
1において説明したダイオードでは、溝4にはアノード
メタル電極9が埋込まれている。pアノード領域5の不
純物濃度の分布の特性から、オーミック接合領域7b近
傍の溝4の側面においてもアノードメタル電極9とpア
ノード領域5とがオーミック接触している。
リコン酸化膜27が埋込まれている。したがって、アノ
ードメタル電極9とpアノード領域5とがオーミック接
触するのはオーミック接合領域7bのみである。これに
より、アノードメタル電極9とpアノード領域5とのオ
ーミック接触面積が減少する。このため、順バイアス状
態において、pアノード領域5からn- 基板1へ注入さ
れて蓄積するホールの量が低減する。その結果、ダイオ
ード2の逆回復電流が低減する。 実施の形態3 本発明の実施の形態3に係るダイオードについて図を用
いて説明する。図4を参照して、n- 基板1の一方の表
面に複数の溝4が形成されている。その各溝4の溝側面
4bにはシリコン酸化膜17が形成されている。各溝4
の溝底面4aに接するようにpアノード領域5が形成さ
れている。溝4を埋込むようにn- 基板1表面上にアノ
ードメタル電極9が形成されている。アノードメタル電
極9とn - 基板1との間にショットキー接合領域7aを
有する。アノードメタル電極9とpアノード領域5と
は、溝底面4aにてオーミック接触している。n- 基板
1の他方の表面上にn+ カソード領域3を介在させ、カ
ソードメタル電極11が形成されている。
態1において説明したのと同様に、溝底面4aに導入さ
れたp型の不純物を熱拡散することにより形成される。
このとき、溝底面4aにて、アノードメタル電極9とオ
ーミック接触可能な最も低い不純物濃度となるように不
純物の導入量と熱処理の条件が選択される。このように
して形成された各pアノード領域5においては、溝底面
4a付近の不純物濃度が最も高くそれ以外の部分ではそ
の濃度よりもさらに低い不純物濃度となる。
形態に係るダイオードの動作も、実施の形態1または2
において説明したダイオードの動作とほぼ同じである。
まず順バイアス状態において、各pアノード領域5から
n- 基板1へ少数キャリアであるホールが注入される。
このとき、pアノード領域5が溝底面4aにてアノード
メタル電極9とオーミック接触可能な最も低い不純物濃
度を有している。しかも、その溝底面4a以外の部分で
はその濃度よりもさらに低い不純物濃度となっている。
これにより、n- 基板1へ注入されて蓄積するホールの
量が減少する。その結果、ダイオード2の逆回復電流が
低減する。
域5とn- 基板1との界面からn-基板1へ向かって空
乏層が延びる。pアノード領域5は、予め形成された溝
4の溝底面4aに不純物を導入するとともに熱拡散する
ことによって形成されている。このため、各pアノード
領域5は、n- 基板1の表面からより深い部分に位置す
ることになる。これにより、空乏層端とアノードメタル
電極9との距離がより長くなり、その間の電界が緩和さ
れる。その結果、逆バイアス状態におけるダイオード2
の耐圧が向上する。
いて説明する。図5を参照して、n- 基板1の一方の表
面に、複数の溝4が形成されている。各溝4の表面はシ
リコン酸化膜18によって被覆され、さらにドープトポ
リシリコン膜19が埋込まれている。各溝4の間のn-
基板1には、交互にpアノード領域5とショットキー接
合領域7aとが形成されている。n- 基板1表面上にア
ノードメタル電極9が形成されている。そのアノードメ
タル電極9とpアノード領域5との間には、オーミック
接合領域7bが形成されている。n- 基板1の他方の表
面上にn+ カソード領域3を介在させ、カソードメタル
電極11が形成されている。
の一例を図6に示す。図6を参照して、隣り合う溝4の
間にはアノードメタル電極9とn- 基板1とのショット
キー接合領域7aが形成されている。また、溝4とショ
ットキー接合領域7aとを囲むように、アノードメタル
電極9とpアノード領域とのオーミック接合領域7bが
形成されている。さらに、周囲には周辺p領域13が形
成されている。なお、図5は図6に示すA−Aにおける
断面を示す。
表面にp型の不純物を導入するとともに、熱処理を施す
ことにより形成される。このとき、n- 基板1の表面に
てアノードメタル電極9とオーミック接触可能な最も低
い不純物濃度となるように、しかも、その深さが溝4の
深さよりも浅くなるように、導入される不純物の量と熱
処理条件が選択される。これにより、各pアノード領域
5はn- 基板1の表面にて最も高い不純物濃度を有し、
それ以外の部分ではその濃度よりも低い不純物濃度を有
する。
ス状態においては、pアノード領域5からn- 基板1へ
少数キャリアであるホールが注入される。このとき、p
アノード領域5の不純物濃度はn- 基板1の表面にて高
々アノードメタル電極9とオーミック接触可能な最も低
い濃度である。このため、n- 基板1へ注入されて蓄積
するホールの量が低減する。その結果、ダイオード2の
逆回復電流が低減する。
ード領域5とn- 基板1との界面からn- 基板1側へ向
かって空乏層が延びる。このとき、各pアノード領域5
は、溝4の深さよりも浅く、pアノード領域5と- 基板
1との界面と溝4の溝側面4bとが接する近傍部分で
は、空乏層はn- 基板1の表面側へも延びる。これによ
り、溝側面4b近傍で空乏層がより延びることになる。
その結果、逆バイアス状態におけるダイオード2の耐圧
が向上する。
いて説明する。図7を参照して、n- 基板1の一方の表
面に複数の溝4が形成されている。各溝4の表面はシリ
コン酸化膜18によって被覆され、さらにドープトポリ
シリコン膜19が埋込まれている。溝4の溝側面4bに
接するように複数のpアノード領域5が形成されてい
る。n- 基板1表面上にアノードメタル電極9が形成さ
れている。アノードメタル電極9と各pアノード領域5
との間にはオーミック接合領域7bが形成されている。
また、アノードメタル電極9とn- 基板1との間にはシ
ョットキー接合領域7aが形成されている。n- 基板1
の他方の表面上に、n+ カソード領域3を介在させてカ
ソードメタル電極11が形成されている。
1の表面にてアノードメタル電極9とオーミック接触可
能な最も低い不純物濃度を有し、それ以外の部分ではそ
の濃度よりも低い不純物濃度を有している。
イアス状態においては、各pアノード領域5からn- 基
板1へ、少数キャリアであるホールが注入される。この
とき、pアノード領域5の不純物濃度は、n- 基板1の
表面にて高々アノードメタル電極9とオーミック接触可
能な不純物濃度である。これにより、n- 基板1へ注入
されて蓄積するホールの量が減少する。その結果、ダイ
オード2の逆回復電流が低減する。
ノード領域5とn- 基板1との界面からn- 基板1側へ
向かって空乏層が延びる。このとき、pアノード領域5
は溝4の溝側面4bにそれぞれ設けられているため、隣
り合う空乏層が容易につながる。これにより、ショット
キー接合領域7a近傍の電界も緩和される。その結果、
逆バイアス状態におけるダイオード2の耐圧が向上す
る。
いて説明する。図8を参照して、n- 基板1の一方の表
面に複数の溝4が形成されている。各溝4はシリコン酸
化膜18によって被覆され、さらにドープトポリシリコ
ン膜19が埋込まれている。隣り合う溝4の間のn- 基
板1には、pアノード領域5が形成されている。pアノ
ード領域5上にアノードメタル電極9が形成されてい
る。各pアノード領域5とアノードメタル電極9とはオ
ーミック接触している。アノードメタル電極9とドープ
トポリシリコン膜19とは、シリコン酸化膜20によっ
て絶縁されている。各溝4に埋込まれたドープトポリシ
リコン膜19は、それぞれ電気的に接続されゲート引き
出し電極Gを構成している。n- 基板1の他方の表面上
に、n+ カソード領域3を介在させてカソードメタル電
極11が形成されている。
の表面にてアノードメタル電極9とオーミック接触可能
な最も低い不純物濃度を有し、それ以外の部分ではその
濃度よりも低い不純物濃度を有している。次に動作につ
いて説明する。まず、順バイアス状態において、ゲート
引き出し電極Gに所定のしきい値電圧以上の電圧を印加
する。このとき、シリコン酸化膜18近傍のpアノード
領域5の導電型が反転し、n型のチャネル領域が形成さ
れる。pアノード領域5からn- 基板1へ少数キャリア
であるホールが注入されると同時に、n- 基板1から、
電子がそのチャネル領域を通ってアノードメタル電極9
へ到達する。アノードメタル電極9へ到達した電子は、
pアノード領域5のホールと再結合し消滅する。これに
より、pアノード領域5からn- 基板1へ注入されて蓄
積するホールの量が減少する。その結果、ダイオード2
の逆回復電流が低減する。
きい値電圧以下の電圧をゲート引き出し電極Gに印加す
る。このとき、シリコン酸化膜18とn- 基板1のと界
面からn- 基板1側へ向かって空乏層が延びる。また、
pアノード領域5とn- 基板1との界面からも同様に空
乏層が延びる。これらの空乏層は、容易に隣接する空乏
層とつながる。その結果、逆バイアス時のダイオード2
の耐圧がさらに向上する。
いて説明する。図9を参照して、各溝4に埋込まれたド
ープトポリシリコン膜19とアノードメタル電極9とが
シリコン酸化膜22によつて絶縁されている。また、各
溝4に埋込まれたドープトポリシリコン膜19はそれぞ
れ電気的に接続され、ゲート引き出し電極Gが構成され
ている。これ以外の構成については、実施の形態5にお
いて説明した図7に示すダイオードと同じ構成なので、
同一部材には同一符号を付しその詳しい説明を省略す
る。
アス状態において、ゲート引き出し電極Gに所定のしき
い値電圧以上の電圧を印加する。このとき、シリコン酸
化膜18近傍のpアノード領域5の導電型が反転し、n
型のチャネル領域が形成される。pアノード領域5から
n- 基板1へ向かって少数キャリアであるホールが注入
されると同時に、n- 基板1から、そのチャネル領域を
通って電子がアノードメタル電極9へ到達する。アノー
ドメタル電極9へ到達した電子は、pアノード領域5の
ホールと再結合し消滅する。これにより、pアノード領
域5からn- 基板1へ注入されて蓄積するホールの量が
減少する。その結果、ダイオード2の逆回復電流が低減
する。
きい値電圧以下の電圧をゲート引き出し電極Gに印加す
る。このとき、シリコン酸化膜18とn- 基板1との界
面からn- 基板1側へ向かって空乏層が延びる。また同
時に、各溝4の溝側面4bに接するように設けられたp
アノード領域5とn- 基板1との界面からの同様に空乏
層が延びる。隣接する空乏層は容易につながり、電界が
緩和される。その結果、逆バイアス時におけるダイオー
ド2の耐圧がさらに向上する。
て、実施の形態1において説明した図1に示すダイオー
ドの製造方法について図を用いて説明する。まず、図1
0に示すn- 基板1の一表面全面にn型の不純物をイオ
ン注入するとともに、熱拡散させることにより、図11
に示すように、n+ カソード領域3を形成する。熱酸化
法により、n- 基板1の表面上にシリコン酸化膜23と
n+ カソード領域3の表面上にシリコン酸化膜24とを
それぞれ形成する。
3上に所定のフォトレジストパターン25を形成する。
フォトレジストパターン25をマスクとして、n- 基板
1にボロンをイオン注入することにより、不純物注入領
域5aを形成する。その後、フォトレジストパターン2
5を除去する。
すこにとより、図12に示す不純物注入領域5aを熱拡
散させ、pアノード領域5を形成する。n- 基板1表面
におけるpアノード領域5の不純物濃度は、最終的に、
1×1016〜1×1017/cm3 となるように当初のボ
ロンの注入量および熱処理条件を選択する。シリコン酸
化膜を除去するとともに、pアノード領域5を覆うよう
に、n- 基板1上にスパッタ法等により白金膜を形成す
る。その後、所定の熱処理を施すことにより、n- 基板
1中のシリコンと白金とを反応させて白金シリサイドを
形成する。その後、未反応の白金を除去する。残った白
金シリサイド膜のうち、pアノード領域5上に形成され
た白金シリサイド膜は後に、オーミック接合領域7bと
なる。n - 基板1上に形成された白金シリサイド膜は、
後にショットキー接合領域7aとなる。
に厚いシリコン酸化膜26を形成する。シリコン酸化膜
26上に形成された所定のフォトレジストパターン(図
示せず)により、シリコン酸化膜26に異方性エッチン
グを施しpアノード領域5の表面を露出する。さらに、
シリコン酸化膜26をマスクとしてpアノード領域5に
異方性エッチングを施し溝4を形成する。
コン酸化膜26を除去する。次に図16を参照して、溝
4を埋込むようにn- 基板1上にアノードメタル電極9
を形成する。このアノードメタル電極9としてはアルミ
ニウムが好ましい。これにより、n- 基板1表面にてア
ノードメタル電極9とpアノード領域5とがオーミック
接触する。また、pアノード領域5内の不純物分布の特
性から、オーミック接合領域7b近傍の溝4の側面にお
いても、アノードメタル電極9とpアノード領域5とが
オーミック接触する。
れたシリコン酸化膜を除去し、カソードメタル電極11
を形成する。以上により、図1に示すダイオードが完成
する。
は、まずn- 基板1にp型の不純物を導入するととも
に、熱処理を施すことにより形成される。このとき、不
純物がn - 基板1の表面からその内部に向かって熱拡散
すると同時に、n- 基板1の表面においても周囲に向か
って熱拡散する。しかも、不純物領域のn- 基板1表面
における不純物濃度は、アノードメタル電極9とオーミ
ック接触することができる最低の不純物濃度となるよう
に、当初の不純物導入量および熱処理条件等が選択され
る。これにより、不純物領域において、n- 基板1表面
中央近傍が最もその不純物濃度が高く、n- 基板1の内
部へ向かうに従いその不純物濃度が減少する。その各不
純物領域の中央近傍に溝4が形成される。不純物領域の
うち、n- 基板1との界面近傍の比較的不純物濃度の低
い領域が最終的にpアノード領域5となる。 その結
果、実施の形態1において説明したように、ダイオード
の逆回復電流が低減される。
て、実施の形態2において説明した図2に示すダイオー
ドの製造方法について図を用いて説明する。まず、図1
0から図15に示す工程を経た後、図17を参照して、
各溝4を埋めるようにn- 基板1上にシリコン酸化膜2
7を形成する。
エッチングを施し、溝4の内部にのみシリコン酸化膜2
7を残す。
にアノードメタル電極9を形成する。また、n+ カソー
ド領域の表面にカソードメタル電極11を形成する。こ
の場合、溝4にはシリコン酸化膜27が埋込まれている
ため、アノードメタル電極9とpアノード領域5とがオ
ーミック接触するのは、オーミック接合領域7bのみで
ある。以上により、図2に示すダイオードが完成する。
完成したダイオードは、実施の形態2において説明した
効果を有している。
して、実施の形態3において説明した図4に示すダイオ
ードの製造方法について図を用いて説明する。図20を
参照して、n- 基板1の表面に、実施の形態8において
説明した方法と同様に、後にショットキー接合領域7a
となる白金シリサイド膜を形成する。その白金シリサイ
ド膜上にシリコン酸化膜26を形成する。
フォトレジストパターン(図示せず)をマスクとしてシ
リコン酸化膜26に異方性エッチングを施すことによ
り、n - 基板1の表面を露出する。さらに、シリコン酸
化膜26をマスクとして、n-基板1に異方性エッチン
グを施し、複数の溝4を形成する。n- 基板1のもう一
方の表面に、実施の形態8において説明した方法と同様
に、n+ カソード領域3とシリコン酸化膜24を形成す
る。
複数の溝4の表面にシリコン酸化膜17を被覆する。
6をマスクとして、n- 基板1にボロンなどのp型不純
物をイオン注入法により注入し、溝底面4aに接する不
純物注入領域5aを形成する。所定の熱処理を施すこと
により、不純物注入領域5aはpアノード領域となる。
溝底面4aにてpアノード領域5の不純物濃度は、最終
的に、1×1016〜1×1017/cm3 となるように当
初のボロンの注入量および熱処理条件を選択する。
を施すことにより、図22に示すシリコン酸化膜26と
溝底面4aに形成されたシリコン酸化膜17を除去す
る。
にn- 基板1表面上にアノードメタル電極9を形成す
る。アノードメタル電極9としては、アルミニウムが好
ましい。アノードメタル電極9とn- 基板1との間には
ショットキー接合領域7aが位置する。また、アノード
メタル電極9は溝底面4aにて、n- 基板1とオーミッ
ク接触する。
3表面上にカソードメタル電極11を形成する。以上に
より、図4に示すダイオードが完成する。完成したダイ
オードは、実施の形態3において説明した効果を有して
いる。
して、実施の形態4において説明した図5に示すダイオ
ードの製造方法について図を用いて説明する。図26を
参照して、実施の形態8において説明した図10から図
13に示す工程と同様の工程を経ることにより、n- 基
板1の所定の領域にpアノード領域5を形成する。pア
ノード領域5の不純物濃度は、最終的に、n- 基板1表
面にて1×1016〜1×1017/cm3 となるように当
初のボロンの注入量および熱処理条件を選択する。
リコン酸化膜26を形成する。そのシリコン酸化膜26
上に形成された所定のフォトレジストパターン(図示せ
ず)をますくとして、シリコン酸化膜26に異方性エッ
チングを施し、n- 基板1の表面を露出する。さらに、
シリコン酸化膜26をマスクとして、n- 基板1に異方
性エッチングを施すことにより複数の溝4を形成する。
このとき、各溝4に挟まれる領域において、pアノード
領域5が1つおきに位置する。
り、各溝4の表面を被覆するシリコン酸化膜18を形成
する。
うに、ドープトポリシリコン膜19を形成する。
コン膜19にエッチングを施し、各溝4内にドープトポ
リシリコン膜19を残す。
コン酸化膜26、18を除去する。その後、n- 基板1
上にアノードメタル電極9を形成する。アノードメタル
電極9としては、アルミニウムが好ましい。アノードメ
タル電極9とn- 基板1との間にはショットキー接合領
域7aが位置する。また、アノードメタル電極9とpア
ノード領域5との間にはオーミック接合領域7bが位置
する。
3表面上にカソードメタル電極11を形成する。以上に
より、図5に示すダイオードが完成する。完成したダイ
オードは、実施の形態4において説明した効果を有して
いる。
して、実施の形態5において説明した図7に示すダイオ
ードの製造方法について図を用いて説明する。図33を
参照して、実施の形態8において説明した図10から図
12に示す工程と同様の工程を経ることにより、n- 基
板1の表面に不純物注入領域5aを形成する。この後、
熱処理を施すことにより、pアノード領域を形成する。
pアノード領域の不純物濃度は、最終的に、n- 基板1
表面にて1×1016〜1×1017/cm3 となるように
当初のボロンの注入量および熱処理条件を選択する。
いて説明した図14および図15に示す工程と同様の工
程を経ることにより、n- 基板1の表面に複数の溝4を
形成する。このとき、pアノード領域5よりも深くなる
ように各溝4を形成する。その後、熱酸化法等により各
溝4の表面にシリコン酸化膜18を被覆する。
うにドープトポリシリコン膜19を形成する。
コン膜にエッチングを施すことにより、各溝4内にドー
プトポリシリコン膜19を残す。その後、n- 基板1上
に露出しているシリコン酸化膜26、18を除去する。
ノードメタル電極9を形成する。アノードメタル電極9
としては、アルミニウムが好ましい。アノードメタル電
極9とn- 基板1との間には、ショットキー接合領域7
aが位置する。また、アノードメタル電極9とpアノー
ド領域5との間にはオーミック接合領域7bが位置して
いる。
ードメタル電極を形成することにより、図7に示すダイ
オードが完成する。完成したダイオードは、実施の形態
5において説明した効果を有している。
して、実施の形態6において説明した図8に示すダイオ
ードの製造方法について図を用いて説明する。まず図3
8を参照して、実施の形態8において説明した図11に
示す工程の後、n- 基板1表面にイオン注入法によりボ
ロン等のp型不純物を注入することにより、不純物注入
領域5aを形成する。その後、所定の熱処理を施すこと
により、pアノード領域を形成する。pアノード領域の
不純物濃度は、最終的に、n- 基板1表面にて1×10
16〜1×1017/cm3 となるように当初のボロンの注
入量および熱処理条件を選択する。
ノード領域5a上にさらに厚いシリコン酸化膜26を形
成する。シリコン酸化膜26上に形成された所定のフォ
トレジストパターン(図示せず)をマスクとして、シリ
コン酸化膜26に異方性エッチングを施し、pアノード
領域5の表面を露出する。さらに、シリコン酸化膜26
をマスクとして、n- 基板1に異方性エッチングを施
し、pアノード領域5よりも深い複数の溝4を形成す
る。その後、シリコン酸化膜26を除去する。
り、各溝4の表面にシリコン酸化膜18を被覆する。
うにドープトポリシリコン膜19を形成する。
コン膜にエッチングを施すことにより、各溝4内にドー
プトポリシリコン膜19を残す。
ドープトポリシリコン膜19を覆うようにシリコン酸化
膜20を形成する。
0上に形成された所定のフォトレジストパターン(図示
せず)をマスクとして、シリコン酸化膜20に異方性エ
ッチングを施し、ドープトポリシリコン膜19上のシリ
コン酸化膜を残し、pアノード領域5上のシリコン酸化
膜を除去する。
化膜20を覆うように、n- 基板1表面上にアノードメ
タル電極9を形成する。
3の表面上にカソードメタル電極11を形成する。以上
により、図8に示すダイオードが完成する。完成したダ
イオードは、実施の形態6において説明した効果を有し
ている。
して、実施の形態7において説明した図9に示すダイオ
ードの製造方法について図を用いて説明する。まず図4
7を参照して、実施の形態12において説明した図33
および図34に示す工程と同様の工程を経ることによ
り、n- 基板1の表面に複数の溝4を形成する。熱酸化
法等により、各溝4の表面にシリコン酸化膜18を被覆
する。
うにドープトポリシリコン膜19を形成する。
コン膜にエッチングを施すことにより、各溝4内にドー
プトポリシリコン膜19および後の工程においてゲート
引き出し電極となるゲート引き出し電極形成領域(図示
せず)を残す。その後、図48に示すシリコン酸化膜2
6、18のうち、n- 基板1表面上に位置する部分を除
去する。
たドープトポリシリコン膜19を覆うようにシリコン酸
化膜22を形成する。
選択エッチングする。次に図52を参照して、シリコン
酸化膜22を覆うようにn- 基板1上にアノードメタル
電極9を形成する。
3の表面上にカソードメタル電極11を形成する。ま
た、各溝4内に埋込まれたドープトポリシリコン膜19
をそれぞれ電気的に接続することにより、ゲート引き出
し電極(図示せず)を形成する。以上により、図9に示
すダイオードが完成する。完成したダイオードは、実施
の形態7において説明した効果を有している。
としてダイオードを例に挙げて説明した。各ダイオード
のアノードメタル電極側の構造、すなわち、n- 基板
1、複数の溝4、pアノード領域5、ショットキー接合
領域7a、オーミック接合領域7bを含む構造は、ダイ
オードの場合に限られず、サイリスタのアノード構造や
IGBTのコレクタ構造としても適用することができ
る。
いた場合でも同様の効果が得られるのは明らかである。
ただし、p- 基板を用いた場合、上述した構造は、ダイ
オードおよびサイリスタにおいては、カソード側の構造
となる。
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記で説明した範囲ではな
く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれること
が意図される。
は、第1導電型の半導体基板と複数の溝部と複数の第2
導電型の不純物領域と第1電極層とを備えている。複数
の溝部は、半導体基板の第1主表面に選択的に形成され
ている。複数の第2導電型の不純物領域は、少なくとも
各溝部の底面に接し、各溝部よりも深く形成されてい
る。第1電極層は、半導体基板の第1主表面上に形成さ
れている。第1電極層と半導体基板の第1導電型の領域
とは、第1主表面にてショットキー接合をなしている。
第1電極層と不純物領域とは、所定の接合面にてオーミ
ック接触をなしている。各不純物領域は、所定の接合面
近傍において、第1電極層とオーミック接触可能な最も
低い不純物濃度を有し、所定の接合面近傍以外では、そ
のオーミック接触可能な最も低い不純物濃度よりもさら
に低い不純物濃度を有する。
板とにそれぞれ所定の一電位を印加した順バイアス状態
において、第1電極層とオーミック接触している不純物
領域から半導体基板へ少数キャリアが注入される。少数
キャリアの注入量は不純物領域の不純物濃度に依存す
る。この場合、不純物領域は所定の接合面近傍にて第1
電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物濃度を有
し、それ以外の領域では、その最も低い不純物濃度より
もさらに低い不純物濃度を有する。これにより、不純物
領域から半導体基板へ注入されて蓄積する少数キャリア
の量が低減する。その結果、順バイアス状態から逆バイ
アス状態に至る際に、半導体装置に逆バイアス方向に流
れる逆回復電流が低減する。
れ所定の他の電位を印加した逆バイアス状態において、
不純物領域と半導体基板との界面から半導体基板側へ向
かって空乏層が延びる。このとき、ショットキー接合の
近傍では、隣り合う不純物領域から延びる空乏層同士が
繋がるため、電界が緩和される。さらに、各不純物領域
は溝部よりも深く形成されているため、空乏層は半導体
基板のより深い位置にまで延びる。これにより、第1電
極層と空乏層端までの距離がより長くなる。その結果、
逆バイアス状態における半導体装置の耐圧が向上する。
面および両側面近傍の第1主表面にも接するように形成
され、所定の接合面が、不純物領域の少なくとも第1主
表面に位置する。
溝部が形成されるため、不純物領域として存在するのは
実質的に半導体基板との接合近傍である。ところで、半
導体基板に形成された不純物領域の不純物濃度は、不純
物領域の第1主表面中央近傍から不純物領域と半導体基
板との界面へ向かって徐々に減少する。その不純物領域
内に溝部を形成することにより、比較的不純物濃度の高
い部分が除去される。これにより、不純物領域として実
質的に残る部分の不純物濃度は比較的低い。このため、
順バイアス状態において不純物領域から半導体基板へ注
入されて蓄積する少数キャリアの量がより低減する。そ
の結果、逆回復電流がより低減する。
れている。この場合には、第1電極層は不純物領域と第
1主表面でのみオーミック接触する。このため、第1電
極層と不純物領域とのオーミック接触面積が減少する。
これにより、順バイアス状態において不純物領域から半
導体基板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量がさら
に低減する。その結果、逆回復電流がさらに低減する。
れた絶縁層を含み、各不純物領域は、各溝部の底面近傍
のみに接するように形成され、所定の接合面が各溝部の
底面に位置する。
傍のみに接するように半導体基板の内部に形成されてい
る。すなわち、不純物領域は半導体基板の第1主表面か
らより離れた位置に形成されている。逆バイアス状態に
おいて、不純物領域と半導体基板との界面から半導体基
板側へ向かってより深い位置にまで空乏層が延びる。こ
れにより、ショットキー接合近傍の電界がさらに緩和さ
れる。その結果、逆バイアス状態における半導体装置の
耐圧がさらに向上する。
は、第1導電型の半導体基板と複数の溝部と、導電体と
第2導電型の不純物領域と第1電極層とを備えている。
複数の溝部は、半導体基板の第1主表面に選択的に形成
されている。導電体は、各溝部内に第1絶縁層を介在さ
せて埋込まれている。第2導電型の不純物領域は、半導
体基板の第1主表面の各溝部の間の領域に形成され、隣
り合う溝部の互いに向かい合う側面の少なくとも一方の
側面に接し、溝部の深さよりも浅い。第1電極層は、半
導体基板の第1主表面上に形成されている。第1電極層
と各不純物領域とは、第1主表面にてオーミック接触を
なしている。各不純物領域は、第1主表面近傍におい
て、第1電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物
濃度を有し、第1主表面近傍以外では、そのオーミック
接触可能な最も低い不純物濃度よりもさらに低い不純物
濃度を有している。
板とにそれぞれ所定の一電位を印加した順バイアス状態
において、第1電極層とオーミック接触している不純物
領域から半導体基板へ少数キャリアが注入される。少数
キャリアの注入量は不純物領域の不純物濃度に依存す
る。この場合、不純物領域は第1主表面にて第1電極層
とオーミック接触可能な最も低い不純物濃度を有し、そ
れ以外の領域では、その最も低い不純物濃度よりもさら
に低い不純物濃度を有している。これにより、不純物領
域から半導体基板へ注入されて蓄積する少数キャリアの
量が低減する。その結果、順バイアス状態から逆バイア
ス状態に至る際に、半導体装置に逆バイアス方向に流れ
る逆回復電流が低減する。
れ所定の他の電位を印加した逆バイアス状態において、
不純物領域と半導体基板との界面から半導体基板側へ向
かって空乏層が延びる。不純物領域は溝部の深さよりも
深いため、その界面と溝部の側面とが接する近傍では、
空乏層は第1主表面側へも延びる。このため、溝部の両
側面近傍で空乏層がより延びることになり、その結果、
逆バイアス状態における半導体装置の耐圧が向上する。
の互いに向かい合う側面に接するように形成され、第1
電極層と半導体基板の第1導電型の領域とが、第1主表
面にてショットキー接合をなしている。
域がより少なくなる。これにより、順バイアス状態にお
いて、不純物領域から半導体基板へ注入されて蓄積する
少数キャリアの量がより低減する。その結果、順バイア
ス状態から逆バイアス状態に至る際に、半導体装置に逆
バイアス方向に流れる逆回復電流がより低減する。
の一方の側面に接するように各溝部の両側にそれぞれ形
成され、第1電極層と半導体基板の第1導電型の領域と
が、第1主表面にてショットキー接合をなしている。
各溝部の側面に接するように形成された不純物領域が位
置する。その不純物領域によって挟まれた半導体基板の
第1導電型の領域と第1電極層とがショットキー接合を
なしている。このため、不純物領域が形成されている領
域がさらに少なくなる。これにより、順バイアス状態に
おいて不純物領域から半導体基板へ注入されて蓄積する
少数キャリアの量がさらに減少する。
間の領域の不純物領域と半導体基板との界面から半導体
基板側へ向かって空乏層が延びる。各溝部の間から延び
る空乏層は容易に隣接する空乏層とつながる。これらの
結果、順バイアス状態から逆バイアス状態に至る際に、
半導体装置に逆バイアス方向に流れる逆回復電流がさら
に低減するとともに、逆バイアス状態における半導体装
置の耐圧が向上する。
れ、第1電極層と各導電体とを電気的に絶縁する第2絶
縁層と、各導電体と電気的に接続された電極部とを含
む。
電極部に所定のしきい値電圧以上の電圧を印加する。こ
のとき、各溝部の第2絶縁層近傍の不純物領域の導電型
が反転しチャネル領域が形成される。不純物領域から半
導体基板へ向かって少数キャリアが注入されると同時
に、その少数キャリアと逆導電型のキャリアがそのチャ
ネル領域を通って第1電極層に到達する。第1電極層に
到達した逆導電型のキャリアと不純物領域中の少数キャ
リアとが再結合し消滅する。これにより不純物領域から
半導体基板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量が減
少する。その結果、順バイアス状態から逆バイアス状態
に至る際に、半導体装置に逆バイアス方向に流れる逆回
復電流がさらに低減する。
きい値電圧以下の電圧を印加する。この電圧の絶対値
は、順バイアス状態において印加される電圧とほぼ等し
い。このとき、各溝部の第2絶縁層と半導体基板との界
面から半導体基板側へ向かって空乏層が延びる。また、
不純物領域と半導体基板との界面からも半導体基板側へ
向かって空乏層が延びる。これらの空乏層は容易に隣接
する空乏層とつながる。その結果、逆バイアス状態にお
ける半導体装置の耐圧がさらに向上する。
の互いに向かい合う側面に接するように形成されてお
り、各導電体上に形成され、第1電極層と各導電体とを
電気的に絶縁する第2絶縁層と、各導電体と電気的に接
続された電極部とを含んでいる。
に形成されている。順バイアス状態において、電極部に
所定のしきい値電圧以上の電圧を印加する。このとき、
各溝部の第2絶縁層近傍の不純物領域の導電型が反転し
チャネル領域が形成される。不純物領域から半導体基板
へ向かって少数キャリアが注入されると同時に、その少
数キャリアと逆導電型のキャリアがそのチャネル領域を
通って第1電極層に到達する。第1電極層に到達した逆
導電型のキャリアと不純物領域中の少数キャリアとが再
結合し消滅する。これにより、不純物領域から半導体基
板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量が減少する。
きい値電圧以下の電圧を印加する。このとき、不純物領
域と半導体基板との界面から半導体基板側へ向かって延
びる空乏層に加えて、各溝部の第2絶縁層と半導体基板
との界面からも空乏層が半導体基板側へ向かって延び
る。これらの結果、順バイアス状態から逆バイアス状態
に至る際に、半導体装置に逆方向に流れる逆回復電流が
低減するとともに、逆バイアス状態における半導体装置
の耐圧がさらに向上する。
ムであり、第1電極層とオーミック接触可能な最も低い
不純物濃度は、1×1016〜1×1017/cm3 であ
る。
形成することができる。本発明の第3の局面における半
導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。第1
導電型の半導体基板の第1主表面に選択的に第2導電型
の不純物を導入するとともに、熱処理を施すことにより
複数の不純物領域を形成する。半導体基板の第1導電型
の領域の第1主表面に、ショットキー接合部を形成す
る。異方性エッチングを施すことにより、各不純物領域
内に溝部を形成する。半導体基板の第1主表面上に、不
純物領域と少なくとも第1主表面にてオーミック接触す
る第1電極層を形成する。
される不純物領域の不純物濃度は、第1主表面の半導体
基板の中央近傍から半導体基板との界面へ向かって徐々
に減少する。その不純物領域に溝部を形成することによ
り、不純物領域から比較的高い不純物濃度の領域が除去
されることになる。このため、実質的に形成される不純
物領域は、半導体基板との界面近傍に位置する比較的不
純物濃度の低い部分である。また、少なくとも第1主表
面において第1電極層とオーミック接触している。この
ため、順バイアス状態において不純物領域から半導体基
板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量が低減する。
これにより、順バイアス状態からゼロバイアス状態に至
る際に、逆バイアス方向に流れる逆回復電流が低減する
半導体装置が得られる。
む。この場合には、第1電極層が不純物領域と第1主表
面のみでオーミック接触する。これにより、第1電極層
と不純物領域とのオーミック接触面積が減少し、順バイ
アス状態において、不純物領域から半導体基板へ注入さ
れて蓄積する少数キャリアの量がさらに低減する。その
結果、逆回復電流がさらに低減する半導体装置が得られ
る。
製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の第
1導電型の領域の第1主表面に、ショットキー接合部を
形成する。半導体基板の第1主表面に、選択的に複数の
溝部を形成する。各溝部の内壁を覆うように絶縁膜を形
成し、各溝部の底面にのみ第2導電型の不純物を導入す
るとともに、熱処理を施すことにより、複数の不純物領
域を形成する。異方性エッチングを施すことにより、各
溝部の底面に位置する絶縁膜を除去する。各溝部を埋め
るように、半導体基板の第1主表面上に、不純物領域と
各溝部の底面にてオーミック接触する第1電極層を形成
する。
の底面近傍から半導体基板の内部へ向かって形成され
る。このため、不純物領域は半導体基板の第1主表面か
らより離れたところに位置する。逆バイアス状態におい
て、不純物領域と半導体基板との界面から半導体基板側
へ向かって空乏層が延びる。このとき、第1電極層と空
乏層端までの距離がさらに長くなる。
第1電極層とオーミック接触する。不純物領域の不純物
濃度はその底面近傍が最も高く、それ以外ではその濃度
よりも低い。これにより、順バイアス状態において不純
物領域から半導体基板へ注入されて蓄積する少数キャリ
アの量が低減する。これらの結果、逆バイアス状態にお
ける耐圧の向上が図られるとともに、逆回復電流が低減
する半導体装置が得られる。
製造方法は、以下の工程を備えている。第1導電型の半
導体基板の第1主表面に選択的にショットキー接合領域
と、第2導電型の不純物を導入し熱処理を施すことによ
り、第2導電型の複数の不純物領域とを形成する。各不
純物領域を挟み、かつ、各不純物領域の深さよりも深い
複数の溝部を形成する。各溝部の内壁を第1絶縁層にて
被覆する。第1絶縁層によって被覆された各溝部に導電
体を埋込む。半導体基板の第1主表面上に、不純物領域
とオーミック接触する第1電極層を形成する。
の半導体基板には、ショットキー接合部と不純物領域が
形成される。その不純物領域は各溝部の深さよりも浅
い。逆バイアス状態において、不純物領域と半導体基板
との界面から半導体基板側へ向かって空乏層が延びる。
不純物領域と半導体基板との界面と各溝部の側面とが接
する近傍では、空乏層は第1主表面側へも延びる。この
ため、溝部の側面近傍で空乏層がより延びることにな
る。その結果、逆バイアス状態における耐圧の向上が図
られる半導体装置が得られる。
極層とオーミック接触する。不純物領域の不純物濃度
は、その第1主表面近傍が最も高く、それ以外ではその
濃度よりも低い。これにより、順バイアス状態において
不純物領域から半導体基板へ注入されて蓄積する少数キ
ャリアの量が低減する。その結果、逆回復電流の低減す
る半導体装置が得られる。
不純物領域が各溝部の両側面にそれぞれ接するように形
成する工程を含む。
各溝部の間の領域に形成される不純物領域と半導体基板
との界面から半導体基板側へ向かって空乏層が延びる。
各溝部の間から延びる空乏層は容易に隣接する空乏層と
つながる。その結果、逆バイアス状態における耐圧の向
上が図られる半導体装置が得られる。
第1電極層を形成する工程との間に、各導電体上に、各
導電体と第1電極層とを電気的に絶縁する第2絶縁層を
形成する工程と、各導電体をそれぞれ電気的に接続し、
電極部を形成する工程とを含む。
極部に所定のしきい値電圧以上の電圧を印加することに
より、第2絶縁層近傍の不純物領域の導電型が反転し、
チャネル領域が形成される。不純物領域から半導体基板
へ向かって少数キャリアが注入されると同時に、その少
数キャリアと逆導電型のキャリアがそのチャネル領域を
通って第1電極層に到達する。第1電極層に到達した逆
導電型のキャリアと不純物領域中の少数キャリアとが再
結合し消滅する。これによって、不純物領域から半導体
基板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量が減少す
る。その結果、逆回復電流の低減が図られる半導体装置
が得られる。
い値電圧以下の電圧を印加することにより、第2絶縁層
と半導体基板との界面から半導体基板側へ向かって空乏
層が延びる。また不純物領域と半導体基板との界面から
の半導体基板側へ向かって空乏層が延びる。これらの空
乏層は容易に隣接する空乏層とつながる。その結果、逆
バイアス状態における耐圧の向上が図られる半導体装置
が得られる。
製造方法は、以下の工程を備えている。第1導電型の半
導体基板の第1主表面の全面に、第2導電型の不純物を
導入するとともに熱処理を施すことにより、不純物領域
を形成する。半導体基板の第1主表面に、不純物領域よ
りも深い複数の溝部を選択的に形成する。各溝部の表面
を第1絶縁層にて被覆する。第1絶縁層にて被覆された
各溝部に導電体を埋込む。各導電体上に第2絶縁層を形
成する。半導体基板の第1主表面上に、不純物領域とオ
ーミック接触する第1電極層を形成する。各導電体をそ
れぞれ電気的に接続し、電極部を形成する。
部の間の領域に形成される。順バイアス状態において、
電極部に所定のしきい値電圧以上の電圧を印加すること
により、第2電極層近傍の不純物領域の導電型が反転
し、チャネル領域が形成される。不純物領域から半導体
基板へ向かって少数キャリアが注入されると同時に、そ
の少数キャリアの逆導電型のキャリアがそのチャネル領
域を通って第1電極層に到達する。第1電極層に到達し
た逆導電型のキャリアと不純物領域中の少数キャリアと
が再結合し消滅する。これにより、不純物領域から半導
体基板へ注入されて蓄積する少数キャリアの量が減少す
る。その結果、逆回復電流の低減が図られる半導体装置
が得られる。また、逆バイアス状態において、電極部に
所定のしきい値電圧以下の電圧を印加する。これによ
り、不純物領域と半導体基板との界面から半導体基板側
へ向かって延びる空乏層に加えて、各第2絶縁層と半導
体基板との界面からも空乏層が半導体基板側へ延びる。
その結果、逆バイアス状態における耐圧の向上が図られ
る半導体装置が得られる。
ムを用い、不純物領域は、第1電極層との接合面近傍に
て不純物濃度1×1016〜1×1017/cm3 となるよ
うに形成される。
オーミック接触する最低の不純物濃度を有して容易に形
成される。
基板と電気的に接続される第2電極層を形成する工程を
含む。
を両端の電極とするダイオードが形成される。
断面図である。
断面図である。
ドの一平面図である。
断面図である。
断面図である。
ドの一平面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の製造方法の一工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
の後に行なわれる工程を示す断面図である。
オードの一断面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
域、5 pアノード領域、7a ショットキー接合領
域、7b オーミック接合領域、9 アノードメタル電
極、11 カソードメタル電極、4 溝、4a 溝底
面、4b 溝側面。
Claims (19)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の第1主表面に選択的に形成された複数
の溝部と、 少なくとも各前記溝部の底面に接し、各前記溝部よりも
深く形成された複数の第2導電型の不純物領域と、 前記半導体基板の前記第1主表面上に形成された第1電
極層とを備え、 前記第1電極層と前記半導体基板の第1導電型の領域と
は、前記第1主表面にてショットキー接合をなし、 前記第1電極層と前記不純物領域とは、所定の接合面に
てオーミック接触をなし、 各前記不純物領域は、前記所定の接合面近傍において、
前記第1電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物
濃度を有し、前記所定の接合面近傍以外では、前記オー
ミック接触可能な最も低い不純物濃度よりもさらに低い
不純物濃度を有する、半導体装置。 - 【請求項2】 各前記不純物領域は、前記溝部の両側面
および前記両側面近傍の前記第1主表面にも接するよう
に形成され、 前記所定の接合面が、前記不純物領域の少なくとも前記
第1主表面に位置する、請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 各前記溝部は絶縁体で埋込まれている、
請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記溝部の両側面に形成された絶縁層を
含み、 各前記不純物領域は、各前記溝部の底面近傍のみに接す
るように形成され、 前記所定の接合面が前記溝部の前記底面に位置する、請
求項1記載の半導体装置。 - 【請求項5】 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の第1主表面に選択的に形成された複数
の溝部と、 各前記溝部内に第1絶縁層を介在させて埋込まれた導電
体と、 前記半導体基板の前記第1主表面の、各前記溝部の間の
領域に形成され、隣り合う前記溝部の互いに向かい合う
側面の少なくとも一方の側面に接し、前記溝部の深さよ
りも浅い複数の第2導電型の不純物領域と、 前記半導体基板の前記第1主表面上に形成された第1電
極層とを備え、 前記第1電極層と各前記不純物領域とは前記第1主表面
にてオーミック接触をなし、 各前記不純物領域は、前記第1主表面近傍において、前
記第1電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物濃
度を有し、前記第1主表面近傍以外では、前記オーミッ
ク接触可能な最も低い不純物濃度よりもさらに低い不純
物濃度を有する、半導体装置。 - 【請求項6】 各前記不純物領域は、隣り合う前記溝部
の互いに向かい合う側面に接するように形成され、 前記第1電極層と前記半導体基板の第1導電型の領域と
が、前記第1主表面にてショットキー接合をなす、請求
項5記載の半導体装置。 - 【請求項7】 各前記不純物領域は、各前記溝部の一方
の側面に接するように各前記溝部の両側にそれぞれ形成
され、 前記第1電極層と前記半導体基板の第1導電型の領域と
が、前記第1主表面にてショットキー接合をなす、請求
項5記載の半導体装置。 - 【請求項8】 各前記導電体上に形成され、前記第1電
極層と各前記導電体とを電気的に絶縁する第2絶縁層
と、 各前記導電体と電気的に接続された電極部とを含む、請
求項7記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記不純物領域は、隣り合う前記溝部の
互いに向かい合う側面に接するように形成され、 各前記導電体上に形成され、前記第1電極層と各前記導
電体とを電気的に絶縁する第2絶縁層と、 各前記導電体と電気的に接続された電極部とを含む、請
求項5記載の半導体装置。 - 【請求項10】 前記第1電極層はアルミニウムであ
り、 前記第1電極層とオーミック接触可能な最も低い不純物
濃度は、1×1016〜1×1017/cm3 である、請求
項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項11】 第1導電型の半導体基板の第1主表面
に選択的に第2導電型の不純物を導入するとともに、熱
処理を施すことにより複数の不純物領域を形成する工程
と、 前記半導体基板の第1導電型の領域の前記第1主表面
に、ショットキー接合部を形成する工程と、 異方性エッチングを施すことにより、各前記不純物領域
内に溝部を形成する工程と、 前記半導体基板の前記第1主表面上に、前記不純物領域
と少なくとも前記第1主表面にてオーミック接触する第
1電極層を形成する工程とを備えた、半導体装置の製造
方法。 - 【請求項12】 各前記溝部に絶縁体を埋込む工程を含
む、請求項11記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 半導体基板の第1導電型の領域の第1
主表面に、ショットキー接合部を形成する工程と、 前記半導体基板の前記第1主表面に、選択的に複数の溝
部を形成する工程と、 各前記溝部の内壁を覆うように絶縁膜を形成し、各前記
溝部の底面にのみ第2導電型の不純物を導入するととも
に、熱処理を施すことにより、複数の不純物領域を形成
する工程と、 異方性エッチングを施すことにより、各前記溝部の底面
に位置する前記絶縁膜を除去する工程と、 各前記溝部を埋めるように、前記半導体基板の前記第1
主表面上に、前記不純物領域と各前記溝部の底面にてオ
ーミック接触する第1電極層を形成する工程とを備え
た、半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 第1導電型の半導体基板の第1主表面
に選択的にショットキー接合領域と、第2導電型の不純
物を導入し熱処理を施すことにより、第2導電型の複数
の不純物領域とを形成する工程と、 各前記不純物領域を挟み、かつ、各前記不純物領域の深
さよりも深い複数の溝部を形成する工程と、 各前記溝部の内壁を第1絶縁層にて被覆する工程と、 前記第1絶縁層によって被覆された各前記溝部に導電体
を埋込む工程と、 前記半導体基板の前記第1主表面上に、前記不純物領域
とオーミック接触する第1電極層を形成する工程とを備
えた、半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 各前記溝部を形成する工程は、 各前記不純物領域が各前記溝部の両側面にそれぞれ接す
るように形成する工程を含む、請求項14記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項16】 各前記導電体を埋込む工程と、前記第
1電極層を形成する工程との間に、 各前記導電体上に、各前記導電体と前記第1電極層とを
電気的に絶縁する第2絶縁層を形成する工程と、 各前記導電体をそれぞれ電気的に接続し、電極部を形成
する工程とを含む、請求項15記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項17】 第1導電型の半導体基板の第1主表面
の全面に、第2導電型の不純物を導入するとともに熱処
理を施すことにより、不純物領域を形成する工程と、 前記半導体基板の前記第1主表面に、前記不純物領域よ
りも深い複数の溝部を選択的に形成する工程と、 各前記溝部の表面を第1絶縁層にて被覆する工程と、 前記第1絶縁層によって被覆された各前記溝部に導電体
を埋込む工程と、 各前記導電体上に第2絶縁層を形成する工程と、 前記半導体基板の前記第1主表面上に、前記不純物領域
とオーミック接触する第1電極層を形成する工程と、 各前記導電体をそれぞれ電気的に接続し、電極部を形成
する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。 - 【請求項18】 前記第1電極層としてアルミニウムを
用い、 前記不純物領域は、前記第1電極層との接合面近傍にて
不純物濃度1×1016〜1×1017/cm3 となるよう
に形成される、請求項11〜17のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項19】 前記半導体基板の第2主表面上に、前
記半導体基板と電気的に接続される第2電極層を形成す
る工程を含む、請求項11〜18のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法。
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