特開2017-216363IP Force 特許公報全文掲載

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技術分野

半導体の厚み方向にキャリアが移動する縦型の半導体装置およびその製造方法に関するものである。

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】高耐圧化と低抵抗化とを図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ショットキーバリアダイオード100は、シリコン基板101の厚み方向F1の両側に配置された金属電極104bおよびカソード電極105と、シリコン基板101の厚み方向F1に沿って形成された絶縁膜107と、絶縁膜107に沿って形成され、非導通状態のときにシリコン基板101における正孔が誘引される金属電極104bと同極性となる半導体電極104aとを備えている。このショットキーバリアダイオード100は、シリコン基板101と絶縁膜107との界面が凹凸面S1をなしている。この構造により、非導通状態のシリコン基板101の電界分布が厚み方向F1に向かって強度が一定となる方向に変化する。従って、シリコン基板101と絶縁膜107の界面が平坦なものと比較してシリコン基板101を薄くできる。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかし、特許文献1に記載の半導体装置は、スーパージャンクション構造を採用しているため、製造プロセスが長くなるという課題がある。
更に、非特許文献1によると、低濃度層と高濃度層とを組み合わせることにより、製造プロセスが複雑で長くなる。 従って、簡素な構造でありながらも、更なる、高耐圧化と低抵抗化との両方を図ることが可能な半導体装置が求められている。 そこで本発明は、高耐圧化と低抵抗化とを図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明は、第1導電型の半導体層と、前記半導体層の厚み方向の両側に配置された第1電極および第2電極と、前記半導体層の厚み方向に沿って前記半導体層に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜に沿って形成され、非導通状態のときに前記半導体層における少数キャリアが誘引される前記第1電極と同極性となる第3電極とを備えた縦型の半導体装置であって、前記半導体層と前記絶縁膜との界面が凹凸面をなすことを特徴とするものであ・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明は、絶縁膜および第3電極を有していない従来の半導体装置や、半導体層との界面が平坦である絶縁膜を有する従来の半導体装置と比較して、同じ耐圧であれば半導体層の厚みを薄くすることができるので、高耐圧化と低抵抗化とを図ることができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の実施の形態1に係るショットキーバリアダイオードを示す断面図である。

【図2】(A)〜(D)は、図1に示すショットキーバリアダイオードの製造方法を説明するための図である。

【図3】(A)〜(D)は、図2に続くショットキーバリアダイオードの製造方法を説明するための図である。

【図4】(A)はボッシュプロセスによるエッチングにより形成されたトレンチを示す図であり、(B)は(A)の絶縁膜とシリコン基板との界面部分を拡大した図である。

【図5】ショットキーバリアダイオードの構成と非導通状態の電界分布とを模式的に示す図であり、(A)は非トレンチ構造のショットキーバリアダイオードの図、(B)は従来のトレンチ構造のショットキーバリアダイオードの図、(C)は本発明の実施1に係るトレンチ構造のショットキーバリアダイオードの図である。

【図6】本発明の実施の形態2に係るPINダイオードを示す断面図である。

【図7】(A)〜(D)は、図6に示すPINダイオードの製造方法を説明するための図である。

【図8】(A)〜(D)は、図7に続くPINダイオードの製造方法を説明するための図である。

【図9】PINダイオードのシミュレーションモデルを説明するための断面図である。

【図10】発明品と比較品との順方向電圧に対する逆回復損失を示すグラフである。

【図11】発明品と比較品との順方向電圧に対するチップ面積を示すグラフである。

【図12】スイッチング時の電圧および電流の波形を示す図であり、(A)は比較品Aの波形を示す図、(B)は比較品Bの波形を示す図、(C)は発明品の波形を示す図である。

【図13】比較品A、比較品Bおよび発明品の逆回復後の時間経過に伴う正孔の拡散度合いを説明するための図である。

【図14】発明品における絶縁膜の凹凸面の高さの差と、凸部の繰り返し間隔とによる比率と、ノイズ電圧の最大値との関係を示すグラフである。

【図15】発明品における絶縁膜の高さの差とノイズ電圧の最大値との関係を示すグラフである。

【図16】図6に示す実施の形態2に係るPINダイオードの第1変形例を示す断面図である。

【図17】図6に示す実施の形態2に係るPINダイオードの第2変形例を示す断面図である。

【図18】本発明の実施の形態3に係るIGBTを示す断面図である。

【図19】本発明の実施の形態4に係るパワーMOSFETを示す断面図である。

【図20】(A)は溝状のトレンチを示す図、(B)はドット状のトレンチを示す図である。

【図21】図1に示すショットキーバリアダイオードの変形例の断面図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

100,100X SBD(ショットキーバリアダイオード)   100a,100b 従来のショットキーバリアダイオード   101,SB1,SB2 シリコン基板   102,A1,A2 アノード層   103,C1,C2 カソード層   104,104X1 アノード電極   104b 金属電極   104a,104X2 半導体電極   105 カソード電極   106 トレンチ   106a 側壁面   107 絶縁膜   107a 凹部   107b,107c 凸部   108 P型層   109 トレンチ   110 シリコン基板   111 P型層   112 フォトレジスト   113 絶縁膜   114 溝   200,200X,200Y PINダイオード   300 IGBT   301 Nベース層   302,303 トレンチ   304,305 ゲート絶縁膜   306,307 ゲート電極   308 Pベース層   309 Nソース層   310 エミッタ電極   311 P型層   312 Nバッファ層   313 Pエミッタ層   314 コレクタ電極   400 MOSFET   F1 厚み方向   S1,S2 凹凸面   L1 距離   W1 溝幅   W2 間隔   T1〜T4 厚み   H 高さ

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