[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2000299476A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2000299476A
JP2000299476A JP11108091A JP10809199A JP2000299476A JP 2000299476 A JP2000299476 A JP 2000299476A JP 11108091 A JP11108091 A JP 11108091A JP 10809199 A JP10809199 A JP 10809199A JP 2000299476 A JP2000299476 A JP 2000299476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
region
anode
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11108091A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Kuwabara
正志 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11108091A priority Critical patent/JP2000299476A/ja
Publication of JP2000299476A publication Critical patent/JP2000299476A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】リカバリー電流(Irr)及び順方向電圧(V
f)の低減された、半導体素子特性の良い半導体装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】半導体装置の構造においてN+半導体基板1
2上に形成されたN層1の表面層にアノード領域2を
有し、アノード領域2の表面からアノード領域2を貫通
してN層に達する深さにトレンチを有し、トレンチ内
にトレンチゲート電極4を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアノード領域及びカ
ソード領域にトレンチを有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のP−i−NダイオードはN+半導体
基板61上に形成されたN層62の両端を除く表面層
にP型アノード領域63を有している。そしてP型アノ
ード領域63上にはアノード電極64を、N+半導体基板
61のN層62形成面と反対の面上にはカソード電極
65を有している(図9)。逆方向電圧印加時には逆方
向に流れるキャリアにより、リカバリー電流(Irr)
が発生する。P−i−Nダイオードがスイッチング素子
として動作するためにリカバリー電流の低減が必要とな
る。そこでアノード領域の不純物濃度の低減によりキャ
リアの数を減少させて、リカバリー電流を低減させるこ
とが考えられる。しかし、アノード領域の不純物濃度を
下げすぎることは、順方向電流の流れを悪くし、順方向
電圧(Vf)を増加させる原因となる。また、リカバリ
ー耐量は低下する。そこでアノード領域に不純物濃度の
低い領域を部分的に形成し、アノード表面の不純物濃度
をあまり下げずにIrrを低減する構造が提案されてい
る。図10に従来の第一の半導体装置の断面を示す。N
層72の両端を除く表面層へ、パターニングした拡散
口から不純物を拡散しアノード領域73を形成する。パ
ターニングにおいてマスクされた部分へも拡散口下部と
同様に不純物が拡散するが、拡散口下部より拡散量は少
ない。したがってマスク下部に低濃度アノード領域74
が形成される。このようにしてN層72の表面層に低
濃度アノード領域74を複数箇所形成する。アノード領
域73の両端上にそれぞれ絶縁層75及び絶縁層76を
形成し、絶縁層75上及び絶縁層76上の一部、絶縁層
の形成されていないアノード領域73及び低濃度アノー
ド領域74上にアノード電極77を形成する。絶縁層7
5下部及び絶縁層76下部に接したN層の表面層に、
チャネルストッパー領域78及び79をそれぞれ形成す
る。チャネルストッパー領域78上及び絶縁層75上に
EQPR(Equivalent Potential
Ring)電極80を、チャネルストッパー領域79
上及び絶縁層76上にEQPR電極81を形成する。N+
半導体基板71のN層72形成面と反対面上にカソー
ド電極82を形成する。
【0003】第二の従来例として、アノード領域を完全
に分割して形成し、アノード面積を減らすことでIrr
を低減する構造が提案されている。図11は従来の第二
の半導体装置の構造を示す断面である。一つのアノード
領域は、他のアノード領域と交わらないように間隔をあ
けて形成される点で第一の従来例の半導体装置と異な
る。N層92の表面層の一部へ、パターニングした複
数の拡散口から不純物を拡散しアノード領域を複数箇所
形成する。アノード領域93上の一端と、隣接するアノ
ード領域94上の一端とに接するように、N層の表面
層に絶縁膜95を形成する。アノード領域間にはすべて
絶縁層を形成する。N+半導体基板91、N 層92、チ
ャネルストッパー領域96及び97、EQPR電極98
及び99、カソード電極100の構造は従来の第一の半
導体装置と同様であるため説明を省略する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら第一の半
導体装置の構造において、アノード領域の深さとパター
ニングのばらつきにより、半導体素子の特性が大きくば
らついてしまう。また、不純物濃度の薄い部分の形成に
よりリカバリー耐量が低下してしまう。第二の半導体装
置の構造において、アノード電極とアノード領域との接
触面積の減少により、順方向電圧(Vf)が増大してし
まう。リカバリー時には、空乏層表面部分への電界集中
により、アバランシェ耐圧が低下してしまう。空乏層は
アノード領域とN層の接続面からN層へ向けて広が
る。アノード領域の間隔が狭い場合、アノード領域の周
辺に形成される空乏層はアノード領域間のN層を埋め
るように広がり、平坦な表面を形成する。一方従来の第
二の半導体装置のようにアノード領域の間隔が広い場
合、アノード領域とN層の接続面の形状、すなわち曲
部を維持したまま空乏層が広がる。したがって空乏層表
面の曲部に電界集中が生じる。そこで本発明は、リカバ
リー電流及び順方向電圧の低減された、半導体素子特性
の良い半導体装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置は高濃度第一導電型半導体基板と、前記半導体基板上
に形成された低濃度第一導電型半導体層と、前記低濃度
第一導電型半導体層の表面層に形成された第二導電型半
導体層と、前記第二導電型半導体層の表面から前記低濃
度第一導電型半導体層に突き抜けて形成されたトレンチ
領域と、前記トレンチ領域内部を覆うように形成された
絶縁膜と、前記トレンチ領域内部に埋め込まれて形成さ
れた第一の電極と、前記第一の電極と前記第二導電型半
導体層を短絡するように形成された第二の電極と、前記
半導体基板上の前記低濃度第一導電型半導体層形成面と
反対の面上に形成された第三の電極とを具備することを
特徴とする。または前記第二導電型半導体層の表面層に
形成された高濃度第二導電型半導体層を具備することを
特徴とする。前記トレンチ領域の半導体装置における表
面パターンはストライプ状、あるいは格子状、あるいは
オフセットされた格子状に形成されていることを特徴と
する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例によって説明する。図1は本発明の第一の実施
例における半導体装置の断面を示している。本発明にお
ける半導体装置はN+半導体基板12上のN層1表面層
にP型アノード領域2を有し、アノード領域2の表面か
らアノード領域2を貫通してN層1領域に達する深さ
にトレンチを有している。トレンチ内部は絶縁膜3とポ
リシリコンからなるトレンチゲート電極4を有してい
る。アノード領域2の両端上にそれぞれ絶縁層5及び絶
縁層6を形成し、絶縁層5上の一部と絶縁層6上の一
部、及び絶縁層の形成されていないアノード領域2上及
びトレンチゲート電極4上にアノード電極7を形成す
る。絶縁層5下部に接したN層1の表面層にチャネル
ストッパー領域8を、絶縁層6下部に接したN層1の
表面層にチャネルストッパー領域9を形成する。チャネ
ルストッパー領域8上及び絶縁層5上にEQPR電極1
0を形成する。チャネルストッパー領域9上及び絶縁層
6上にEQPR電極11を形成する。N+半導体基板12
上のN層1形成面と反対の面上にカソード電極13を
形成する。図2に本実施例の半導体装置の表面パターン
を示す。図2はアノード領域表面から見た半導体装置の
図を示しており、図1のAA´断面をあらわしている。
トレンチゲート領域24がアノード領域23内にストラ
イプ上に複数形成されている。アノード領域23の外側
の枠はN層22であり、その外側にチャネルストッパ
ー領域21が形成されている。
【0007】第一の実施例における半導体装置の製造方
法を説明する。図5から図7は半導体装置の製造方法を
あらわす断面図である。N+半導体基板12上にN層1
をエピタキシャル成長により形成し、N層1の両端を
除く表面層にPアノード領域2をイオン注入により形
成する。N層1の両端にはチャネルストッパー領域8
及びチャネルストッパー領域9を形成する。図5におい
てPアノード領域2上からN層1内部に達する深さ
にトレンチ31を複数個形成する。トレンチ31はパタ
ーニングされたフォトレジストをマスクとしてRIE法
によりエッチングを行い形成する。その後半導体装置の
電気的特性を安定化させるために熱処理を行う。図6に
おいてトレンチ31の内表面に熱酸化法によりSiO
からなる絶縁膜3を形成し、更にトレンチ31内部の絶
縁膜3上にCVD法を用いてポリシリコンからなるトレ
ンチゲート電極4を形成する。アノード領域2表面上の
余分なSiO及びポリシリコンをRIE法により除去
し、トレンチ内部の絶縁膜3及びトレンチゲート電極4
をアノード領域2表面と一致させる(図7)。アノード
領域2上の一端とチャネルストッパー領域8の一端に接
するように絶縁層5を形成し、アノード領域2上の他の
一端とチャネルストッパー領域9の一端に接するように
絶縁層6を形成する。絶縁層5上及び絶縁層6上の一部
と、絶縁層の形成されていないアノード領域2上及びト
レンチゲート電極4上にアノード電極7を形成する。絶
縁層5上及びチャネルストッパー領域8上にEQPR電
極10を形成し、絶縁層6上及びチャネルストッパー領
域9上にEQPR電極11を形成する。N+半導体基板1
2のN層1形成面と反対面にカソード電極13を形成
する(図1)。
【0008】本発明の実施例において、順方向電圧(V
f)の低減が可能となる。順バイアス印加時にN層1
内のトレンチゲート電極4近傍ではエレクトロンが蓄積
する。アノード領域2で形成されるホールは蓄積したエ
レクトロンへ向けて移動し、N層1への移動度を増大
するためである。またリカバリー電流(Irr)の低減
が可能となる。トレンチ形成のためのRIE法により、ト
レンチゲート電極4近傍では界面準位が発生する。界面
準位の発生はトレンチゲート電極4とN層1との接続
面付近においてN層1構成原子が不対電子を持つこと
に起因する。リカバリー時には蓄積されていたエレクト
ロンは不対電子と終端するため、トレンチゲート近傍で
短いキャリアライフタイムを持つことになる。したがっ
てリカバリー電流は低減される。本実施例における半導
体装置の製造方法はこの限りではない。また、半導体装
置に用いた材料はこの限りではなく他の材料を用いるこ
とも可能である。半導体装置の表面パターンは図2に示
すストライプ状のほかに、格子状(図3)あるいはオフ
セットされた格子状(図4)に形成することも可能であ
る。本発明の第二の実施例における半導体装置の構造に
ついて説明する。図8は本発明の第二の実施例における
半導体装置の断面を示している。本発明における半導体
装置はN層41の表面層にPアノード領域42を有
し、Pアノード領域42の表面層に高濃度P+アノー
ド領域54を有する点で第一の実施例と異なる。P+
ノード領域54の表面からはアノード領域を貫通してN
層41に達する深さにトレンチを有している。トレン
チ内部はN層41と絶縁するための絶縁膜43とポリ
シリコンからなるトレンチゲート電極44を有してい
る。第二の実施例における半導体装置の表面パターンは
第一の実施例と同様にストライプ状である。第二の実施
例における半導体装置の製造方法において、N+半導体基
板52、N層41、Pアノード領域42の形成方法
は第一の実施例と同様であるため説明を省略する。P+
アノード領域54はイオン注入によりPアノード領域
42表面から不純物を拡散して形成する。絶縁膜43、
トレンチゲート電極44、アノード電極47、チャネル
ストッパー領域45及び46、EQPR電極50及び5
1、カソード電極53の形成方法は第一の実施例と同様
であるため説明を省略する。
【0009】本発明の実施例により順バイアス印加時に
はN層41内のトレンチゲート電極44近傍に蓄積さ
れたエレクトロンにより、アノード領域42からのホー
ルの注入が促進される。したがって順方向電圧(Vf)
の低減が可能となる。またリカバリー時にはトレンチゲ
ート電極44近傍ではキャリアライフタイムが短い。し
たがってIrrの低減が可能となる。本実施例における
半導体装置の製造方法はこの限りではない。また、半導
体装置に用いた材料はこの限りではなく他の材料を用い
ることも可能である。半導体装置の表面パターンは図2
に示すストライプ状のほかに、格子状(図3)あるいは
オフセットされた格子状(図4)に形成することも可能
である。
【0010】
【発明の効果】本発明における半導体装置において、順
方向電圧(Vf)の低減及びリカバリー電流(Irr)
の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例における半導体装置の構
造を示す断面図、
【図2】本発明の実施例における半導体装置の表面パタ
ーンを示す図、
【図3】本発明の実施例における半導体装置の表面パタ
ーンを示す図、
【図4】本発明の実施例における半導体装置の表面パタ
ーンを示す図、
【図5】本発明の第一の実施例における半導体装置の製
造方法を示す断面図、
【図6】本発明の第一の実施例における半導体装置の製
造方法を示す断面図、
【図7】本発明の第一の実施例における半導体装置の製
造方法を示す断面図、
【図8】本発明の第ニの実施例における半導体装置の構
造を示す断面図、
【図9】P−i−Nダイオードの構造を示す断面図、
【図10】従来の第一の半導体装置の構造を示す断面
図、
【図11】従来の第二の半導体装置の構造を示す断面
図。
【符号の説明】
1…N層 2…アノード領域 3…絶縁膜 4…トレンチゲート電極 5、6…絶縁層 7…アノード電極 8、9…チャネルストッパー領域 10、11…EQPR電極 12…N+半導体基板 13…カソード電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高濃度第一導電型半導体基板と、前記半導
    体基板上に形成された低濃度第一導電型半導体層と、前
    記低濃度第一導電型半導体層の表面層に形成された第二
    導電型半導体層と、前記第二導電型半導体層の表面から
    前記低濃度第一導電型半導体層に突き抜けて形成された
    トレンチ領域と、前記トレンチ領域内部を覆うように形
    成された絶縁膜と、前記トレンチ領域内部に埋め込まれ
    て形成された第一の電極と、前記第一の電極と前記第二
    導電型半導体層を短絡するように形成された第二の電極
    と、前記半導体基板上の前記低濃度第一導電型半導体層
    形成面と反対の面上に形成された第三の電極と、を具備
    することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記第二導電型半導体層の表面層に形成さ
    れた高濃度第二導電型半導体層を具備することを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記トレンチ領域の半導体装置における表
    面パターンはストライプ状、あるいは格子状、あるいは
    オフセットされた格子状に形成されていることを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
JP11108091A 1999-04-15 1999-04-15 半導体装置 Pending JP2000299476A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11108091A JP2000299476A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11108091A JP2000299476A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000299476A true JP2000299476A (ja) 2000-10-24

Family

ID=14475652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11108091A Pending JP2000299476A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000299476A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243811A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
US9184255B2 (en) 2011-09-30 2015-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Diode with controllable breakdown voltage
US9202936B2 (en) 2011-03-09 2015-12-01 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN106206754A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 吉林华微电子股份有限公司 一种改善恢复时间和软度的快恢复二极管

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243811A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
US9202936B2 (en) 2011-03-09 2015-12-01 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
US9184255B2 (en) 2011-09-30 2015-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Diode with controllable breakdown voltage
US9548400B2 (en) 2011-09-30 2017-01-17 Infineon Technologies Austria Ag Method of controlling breakdown voltage of a diode having a semiconductor body
CN106206754A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 吉林华微电子股份有限公司 一种改善恢复时间和软度的快恢复二极管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5728992B2 (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
USRE38953E1 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3618517B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3581447B2 (ja) 高耐圧半導体装置
KR101840903B1 (ko) 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터
JP4456013B2 (ja) 半導体装置
JP2008124346A (ja) 電力用半導体素子
JP4382360B2 (ja) ショットキー整流素子及びその製造方法
KR100883795B1 (ko) 대칭적인 트렌치 mosfet 디바이스 및 그 제조 방법
JP4294117B2 (ja) Mosコントロールダイオード及びその製造方法
JP2002100772A (ja) 電力用半導体装置及びその製造方法
JP4164892B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN108574000A (zh) 半导体装置和半导体装置的制造方法
KR100194668B1 (ko) 전력용 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터
JP2005142243A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法
JP3998454B2 (ja) 電力用半導体装置
JP2008078282A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100731141B1 (ko) 반도체소자 및 그의 제조방법
JP2006049455A (ja) トレンチ型絶縁ゲート半導体装置
US20150255629A1 (en) Semiconductor device
JP2004221370A (ja) 半導体装置
JP2003031821A (ja) 半導体装置
JP2000299476A (ja) 半導体装置
US7741655B2 (en) Semiconductor device
WO2019053204A1 (en) POWER SUPPLY PATTERN WITH HIGH CURRENT CAPACITY

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050308

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050414

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070713

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071102