JP2000299476A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Abstract
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
ソード領域にトレンチを有する半導体装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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SiO2
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SiO2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)。
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+ア
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。
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。
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。
造を示す断面図、
ーンを示す図、
ーンを示す図、
ーンを示す図、
造方法を示す断面図、
造方法を示す断面図、
造方法を示す断面図、
造を示す断面図、
図、
図。
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
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)
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 |
-
1999
- 1999-04-15 JP JP11108091A patent/JP2000299476A/ja active Pending
Cited By (5)
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 |
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