特許 5711646 ダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5711646

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/861 20060101AFI20150416BHJP

   H01L 29/868 20060101ALI20150416BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/91 C

   H01L29/91 K

   H01L29/06 301F

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-224879(P2011-224879)

(22)【出願日】2011年10月12日

(65)【公開番号】特開2012-124464(P2012-124464A)

(43)【公開日】2012年6月28日

【審査請求日】2014年1月9日

(31)【優先権主張番号】特願2010-256107(P2010-256107)

(32)【優先日】2010年11月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 隆司

(72)【発明者】

【氏名】戸倉 規仁

(72)【発明者】

【氏名】白木 聡

(72)【発明者】

【氏名】高橋 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 晋也

【審査官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５３５８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１６４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３３７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体層と、
前記半導体層の表面に設けられているカソード電極と、
前記半導体層の表面に設けられており、前記カソード電極から離れているアノード電極と、を備えており、
前記半導体層は、前記半導体層の表層部に設けられているとともに前記カソード電極に接する第１導電型のカソード領域と、前記半導体層の表層部に設けられているとともに前記アノード電極に接する第２導電型のアノード領域とを有しており、
前記アノード領域は、前記半導体層の表面から第１深さまで拡散しているとともに第１濃度の表面濃度を有する第１拡散領域と、前記半導体層の表面から前記第１深さよりも深い第２深さまで拡散しているとともに前記第１濃度よりも薄い第２濃度の表面濃度を有する第２拡散領域と、前記半導体層の表面から前記第２深さよりも深い第３深さまで拡散しているとともに前記第２濃度よりも薄い第３濃度の表面濃度を有する第３拡散領域と、を有しており、
前記第１拡散領域は、前記第２拡散領域と前記第３拡散領域で覆われており、
前記第２拡散領域は、前記カソード領域側の第１側面と、前記カソード領域側とは反対側の第２側面と、前記第１側面と前記第２側面の間を伸びる底面を有しており、
前記第３拡散領域は、前記第２拡散領域の前記第１側面と前記底面の間の第１コーナー部と前記第２側面と前記底面の間の第２コーナー部の少なくともいずれか一方を覆っており、
前記第２拡散領域の前記底面の一部は、前記第３拡散領域で覆われており、
前記第２拡散領域の前記底面の他の一部は、前記第３拡散領域で覆われていないダイオード。

【請求項2】

前記第３拡散領域は、前記第２拡散領域の前記第１コーナー部と前記第２コーナー部の双方を覆っている請求項１に記載のダイオード。

【請求項3】

前記アノード電極は、前記第１拡散領域とオーミック接触しており、前記第２拡散領域とショットキー接触している請求項１又は２に記載のダイオード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイオードに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、絶縁分離技術を利用して、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板に複数種類の半導体素子を集積した高耐圧ＩＣの開発が進められている。このような高耐圧ＩＣには、ダイオードが組み込まれている。このようなＳＯＩ基板に形成されるダイオードは、横型で構成されていることが多い。特許文献１及び２には、横型ダイオードの一例が開示されている。

【0003】

横型ダイオードは、ｎ型のカソード領域と、ｐ型のアノード領域と、カソード領域とアノード領域を隔てているｎ型のドリフト領域を備えている。アノード領域は、高濃度な第１拡散領域とその高濃度な第１拡散領域を覆っているとともに第１拡散領域よりも不純物濃度が薄い第２拡散領域を備えている。アノード領域は、２種類の拡散領域で構成されていることが多い。一般的に、高濃度な第１拡散領域は、アノード電極との電気的な接続を良好とするために、及び順バイアス時の正孔の注入量を調整するために、その不純物濃度及び拡散深さが設定されている。また、第１拡散領域を覆っている第２拡散領域は、第１拡散領域とともに順バイアス時の正孔の注入量を調整するために、及び逆回復時において第１拡散領域に向けて流れる正孔の集中を緩和するために、その不純物濃度及び拡散深さが設定されている。

【0004】

例えば、高濃度な第１拡散領域を覆っている第２拡散領域の不純物濃度が濃いと、順バイアス時のオン抵抗は低下するものの、ドリフト領域に注入される正孔量が増加して逆回復電荷量が増加し、スイッチング損失が増加してしまう。一方、第２拡散領域の不純物濃度が薄いと、ドリフト領域に注入される正孔量が低下してスイッチング損失は低下するものの、順バイアス時のオン抵抗が増加してしまう。このため、第２拡散領域の不純物濃度は、ある程度の濃度に設定されるのが望ましい。また、第２拡散領域の拡散深さが深いと、順バイアス時のオン抵抗は低下するものの、ドリフト領域に注入される正孔量が増加して逆回復電荷量が増加し、スイッチング損失が増加してしまう。一方、第２拡散領域の拡散深さが浅いと、ドリフト領域に注入される正孔量が低下してスイッチング損失は低下するものの、順バイアス時のオン抵抗が増加してしまう。このため、第２拡散領域の拡散深さも、ある程度の深さに設定されるのが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２３３７９５号公報

【特許文献2】特開２００６−２７００３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記したように、２種類の拡散領域で構成されたアノード領域では、アノード領域の輪郭を画定する第２拡散領域が、ある程度の不純物濃度と拡散深さで構成されていることから、アノード領域にはある程度の曲率を有するコーナー部が形成される。このアノード領域のコーナー部には、逆回復時において高電界が加わるとともに逆回復電流の正孔が流れ込む。このため、逆回復時には、そのコーナー部近傍でダイナミックアバランシェ現象が発生し、逆回復時のキャリア量が増加する。この結果、逆回復電荷量が増加してスイッチング損失が増加してしまう。

【0007】

本明細書で開示される技術は、逆回復特性に優れた横型ダイオードを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書で開示されるダイオードでは、アノード領域が少なくとも３つの拡散領域で構成されていることを特徴としている。第３の拡散領域は、極めて薄い不純物濃度を有しており、アノード領域のコーナー部を構成している。第３拡散領域の不純物濃度は極めて薄いので、第３拡散領域が設けられていても、順バイアス時のキャリアの注入量の増加は抑えられる。一方、不純物濃度の薄い第３拡散領域がアノード領域のコーナー部を構成しているので、逆回復時のコーナー部の電界強度が緩和され、逆回復時のダイナミックアバランシェ現象を抑えることができる。このため、逆回復時のダイナミックアバランシェ現象に起因するキャリア量の増加が抑えられるので、逆回復時の逆回復電荷量が低く抑えられ、スイッチング損失が低下する。

【0009】

本明細書で開示されるダイオードは、半導体層とカソード電極とアノード電極を備えている。カソード電極とアノード電極は、半導体層の表面に設けられており、両者間に距離を置いて離れて設けられている。半導体層は、第１導電型のカソード領域と第２導電型のアノード領域を有している。カソード領域は、半導体層の表層部に設けられているとともにカソード電極に接している。アノード領域は、半導体層の表層部に設けられているとともに、アノード電極に接している。アノード領域は、３つの拡散領域で構成されており、第１拡散領域と第２拡散領域と第３拡散領域を有している。第１拡散領域は、半導体層の表面から第１深さまで拡散しており、第１濃度の表面濃度を有している。第２拡散領域は、半導体層の表面から第１深さよりも深い第２深さまで拡散しており、第１濃度よりも薄い第２濃度の表面濃度を有している。第３拡散領域は、半導体層の表面から第２深さよりも深い第３深さまで拡散しており、第２濃度よりも薄い第３濃度の表面濃度を有している。第１拡散領域は、第２拡散領域と第３拡散領域で覆われている。第１拡散領域は、全体が第２拡散領域のみで覆われており、その第２拡散領域を第３拡散領域が覆うような形態でもよい。あるいは、第１拡散領域は、一部が第２拡散領域で覆われており、他の一部が第３拡散領域で覆われていてもよい。第２拡散領域は、カソード領域側の第１側面と、カソード領域側とは反対側の第２側面と、第１側面と第２側面の間を伸びる底面を有している。第３拡散領域は、第２拡散領域の第１コーナー部と第２コーナー部の少なくともいずれか一方を覆っている。第２拡散領域の第１コーナー部は、第１側面と底面の間に存在している。第２拡散領域の第２コーナー部は、第２側面と底面の間に存在している。

【0010】

本明細書で開示されるダイオードでは、第３拡散領域が、第２拡散領域の第１コーナー部と第２コーナー部の双方を覆っているのが望ましい。この形態によると、第１コーナー部と第２コーナー部の双方の電界強度が緩和され、逆回復時のダイナミックアバランシェ現象が顕著に抑制される。

【0011】

本明細書で開示されるダイオードでは、第２拡散領域の底面の一部は、第３拡散領域で覆われていないのが望ましい。この形態によると、キャリアの注入量の増加を抑えながら、逆回復時のダイナミックアバランシェ現象を抑制することができる。

【0012】

本明細書で開示されるダイオードでは、アノード電極は、第１拡散領域とオーミック接触しており、第２拡散領域とショットキー接触しているのが望ましい。この形態によると、順バイアス時のキャリアの注入量が抑えられるので、逆回復電荷量が抑えられる。

【発明の効果】

【0013】

本明細書で開示される技術によると、逆回復特性に優れた横型ダイオードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、図２のI-I線に対応した要部断面図であり、ダイオード１Ａの構成を示す。

【図2】図２は、ダイオード１Ａが形成されているＳＯＩ基板の要部平面図を示す（なお、ＳＯＩ基板上の電極等は削除した状態で図示されている）。

【図3】図３は、カソード領域のレイアウトが異なるダイオード１Ａの変形例を示す。

【図4】図４は、カソード領域のレイアウトが異なるダイオード１Ａの他の変形例を示す。

【図5】図５は、アノード領域の拡大要部断面図を示す。

【図6】図６は、アノード領域を製造する過程の拡大要部断面図を示す（１）。

【図7】図７は、アノード領域を製造する過程の拡大要部断面図を示す（２）。

【図8】図８は、アノード領域を製造する過程の拡大要部断面図を示す（３）。

【図9】図９は、ダイオードの逆回復電流と電圧の関係を示す。

【図10】図１０は、複数のダイオード１Ａが配置された構成の一例を示す。

【図11】図１１は、複数のダイオード１Ａが配置された構成の他の一例を示す。

【図12】図１２は、ダイオード１Ｂの要部平面図を示す。

【図13】図１３は、ダイオード１Ｃの要部平面図を示す。

【図14】図１４は、ダイオード１Ｄの要部断面図を示す。

【図15】図１５は、ダイオード１Ｅの要部断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本明細書で開示される技術の特徴を整理しておく。
（第１特徴）ダイオードは、半導体下層と埋込み絶縁層と半導体上層が積層した積層基板に形成されている。前記積層基板は、ＳＯＩ基板であるのが望ましい。
（第２特徴）第１特徴において、ダイオードは、半導体上層を一巡する絶縁分離トレンチで囲まれる島領域に形成されている。
（第３特徴）第２特徴において、ダイオードのアノード領域は、絶縁分離トレンチに沿って島領域の周縁を一巡している。ダイオードのアノード領域は、絶縁分離トレンチの側面に接しているのが望ましい。
（第４特徴）ダイオードのアノード領域では、高濃度アノード拡散領域が低濃度アノード拡散領域に接触するのが望ましい。
（第５特徴）ダイオードのアノード領域では、カソード領域側の第１コーナー部を覆う低濃度アノード拡散領域とカソード領域とは反対側の第２コーナー部を覆う低濃度アノード拡散領域が形成されているのが望ましい。この場合、第１コーナー部を覆う低濃度アノード拡散領域の拡散深さが第２コーナー部を覆う低濃度アノード拡散領域の拡散深さよりも深いのが望ましい。

【実施例1】

【0016】

図１に示されるように、横型のダイオード１Ａは、ｎ型又はｐ型の半導体下層２と埋込み絶縁層３とｎ^-型の半導体上層４が積層したＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板５に形成されている。図２に示されるように、ダイオード１Ａは、絶縁分離トレンチ８で囲まれた半導体上層４の島領域内に形成されている。絶縁分離トレンチ８は、半導体上層４の表面から半導体上層４を貫通して埋込み絶縁層３まで達しており、平面視したときに半導体上層４を一巡している。一例では、半導体下層２と半導体上層４の材料には単結晶シリコンが用いられており、埋込み絶縁層３の材料には酸化シリコンが用いられている。埋込み絶縁層３は、耐圧５００Ｖ以上を実現するために、その厚みが約３μｍ以上に設定されている。半導体上層４は、耐圧５００Ｖ以上を実現するために、その不純物濃度が約７×１０^１４ｃｍ^−３であり、厚みが約１０〜２０μｍである。

【0017】

図１に示されるように、ダイオード１Ａは、半導体上層４の表面に設けられているカソード電極６とアノード電極７とＬＯＣＯＳ酸化膜３２と抵抗性フィールドプレート３４を備えている。カソード電極６とアノード電極７は、半導体上層４の表面において、両者間に距離を置いて配置されているとともに、電気的に絶縁している。カソード電極６とアノード電極７の材料にはチタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）／アルミニウム（Ａｌ）の積層電極が用いられており、チタンが半導体上層４に接触している。そのチタン部分では、必要に応じて、チタンにシリコンが混入したシリサイドが用いられてもよい。ＬＯＣＯＳ酸化膜３２は、カソード電極６とアノード電極７の間に設けられている。抵抗性フィールドプレート３４は、ＬＯＣＯＳ酸化膜３２の表面に設けられており、一端がカソード電極６に電気的に接続されており、他端がアノード電極７に電気的に接続されている。ＬＯＣＯＳ酸化膜３２と抵抗性フィールドプレート３４は、半導体上層４の表層部において、カソード電極６とアノード電極７の間の電位分布を均一化する。

【0018】

半導体上層４の表層部には、ｎ型のカソード領域１０とｐ型のアノード領域２０が形成されている。カソード領域１０は、カソード電極６に接している。アノード領域２０は、アノード電極７に接している。カソード領域１０とアノード領域２０の間には、ドリフト領域３０が形成されている。ドリフト領域３０は、半導体上層４にカソード領域１０とアノード領域２０を形成した残部である。ドリフト領域３０には、必要に応じて、高耐圧化のための半導体領域（例えば、リサーフ領域）が形成されていてもよい。

【0019】

カソード領域１０は、ｎ⁺型の高濃度カソード拡散領域１０ａとｎ型の低濃度カソード拡散領域１０ｂを備えている。低濃度カソード拡散領域１０ｂの拡散深さは、高濃度カソード拡散領域１０ａの拡散深さよりも深い。このため、高濃度カソード拡散領域１０ａの全体は、低濃度カソード拡散領域１０ｂで覆われている。なお、低濃度カソード拡散領域１０ｂは、必要に応じて設けられていなくてもよい。図２に示されるように、カソード領域１０は、絶縁分離トレンチ８で囲まれる島領域の中央に配置されており、略矩形の形状を有している。また、高濃度カソード拡散領域１０ａは、複数個に分断されており、各高濃度カソード拡散領域１０ａの間にｐ⁺型のコンタクト調整領域１０ｃが形成されている。このように、高濃度カソード拡散領域１０ａとコンタクト調整領域１０ｃが、カソード領域１０の長手方向に沿って繰り返し形成されている。コンタクト調整領域１０ｃは、カソード領域１０とカソード電極６の接触面積を減らし、順バイアス時に注入される電子量を調整するために形成されている。高濃度カソード拡散領域１０ａとコンタクト調整領域１０ｃはカソード電極６にオーミック接触しており、低濃度カソード拡散領域１０ｂはカソード電極６にオーミック接触している。一例では、高濃度カソード拡散領域１０ａの表面濃度は約６×１０^２０ｃｍ^−３であり、拡散深さは約０．１〜０．５μｍである。低濃度カソード拡散領域１０ｂの表面濃度は約１．８×１０^１７ｃｍ^−３であり、拡散深さは約３〜７μｍである。コンタクト調整領域１０ｃの表面濃度は約１×１０^２０ｃｍ^−３であり、拡散深さは約０．３〜０．６μｍである。なお、図３に示されるように、コンタクト調整領域１０ｃは、必要に応じて設けられていなくてもよい。あるいは、図４に示されるように、高濃度カソード拡散領域１０ａとコンタクト調整領域１０ｃの繰り返し構造の間に、低濃度カソード拡散領域１０ｂが介在してもよい。なお、これらのレイアウトは一例であり、必要に応じて、高濃度カソード拡散領域１０ａと低濃度カソード拡散領域１０ｂとコンタクト調整領域１０ｃの組合せには、様々なレイアウトを採用することができる。

【0020】

図５に、アノード領域２０の拡大断面図を示す。アノード領域２０は、ｐ⁺型の高濃度アノード拡散領域２０ａとｐ型の中濃度アノード拡散領域２０ｂとｐ^-型の低濃度アノード拡散領域２０ｃを備えている。中濃度アノード拡散領域２０ｂの拡散深さは、高濃度アノード拡散領域２０ａの拡散深さよりも深い。低濃度アノード拡散領域２０ｃの拡散深さは、高濃度アノード拡散領域２０ａ及び中濃度アノード拡散領域２０ｂの拡散深さよりも深い。高濃度アノード拡散領域２０ａはアノード電極７にオーミック接触しており、中濃度アノード拡散領域２０ｂ及び低濃度アノード拡散領域２０ｃはアノード電極７にショットキー接触している。図２に示されるように、高濃度アノード拡散領域２０ａと中濃度アノード拡散領域２０ｂと低濃度アノード拡散領域２０ｃは、平面視したときに、絶縁分離トレンチ８に沿って島領域の周縁を一巡している。なお、必要に応じて、高濃度アノード拡散領域２０ａの直線部分のみが設けられていてもよい（すなわち、高濃度アノード拡散領域２０ａのコーナー部分が設けられていない）。

【0021】

図５に示されるように、高濃度アノード拡散領域２０ａは、中濃度アノード拡散領域２０ｂと低濃度アノード拡散領域２０ｃによって覆われている。ここで、中濃度アノード拡散領域２０ｂは、カソード領域１０側の第１側面２０Ａと、カソード領域１０とは反対側の第２側面２０Ｅと、第１側面２０Ａと第２側面２０Ｅの間を伸びる底面２０Ｃを有している。第１側面２０Ａと底面２０Ｃの間には、第１コーナー部２０Ｂが存在している。第２側面２０Ｅと底面２０Ｃの間には、第２コーナー部２０Ｄが存在している。

【0022】

低濃度アノード拡散領域２０ｃは、中濃度アノード拡散領域２０ｂの第２コーナー部２０Ｄを覆っている。中濃度アノード拡散領域２０ｂの底面２０Ｃの一部は低濃度アノード拡散領域２０ｃで覆われていない。また、低濃度アノード拡散領域２０ｃは、絶縁分離トレンチ８の側面に接している。高濃度アノード拡散領域２０ａと中濃度アノード拡散領域２０ｂと低濃度アノード拡散領域２０ｃの表面濃度は、概ね２桁毎に異なるのが望ましい。一例では、高濃度アノード拡散領域２０ａの表面濃度は約１×１０^２０ｃｍ^−３であり、拡散深さは約０．２〜０．６μｍである。中濃度アノード拡散領域２０ｂの表面濃度は約９×１０^１７ｃｍ^−３であり、拡散深さは１〜２μｍである。低濃度アノード拡散領域２０ｃの表面濃度は約１．２×１０^１６ｃｍ^−３であり、拡散深さは３〜５μｍである。

【0023】

一例では、図６〜図８に示す製造工程を利用して、アノード領域２０を形成することができる。まず、図６に示されるように、低濃度アノード拡散領域２０ｃに対応した開口部を有するレジスト４２を半導体上層４の表面にパターニングする。次に、イオン注入技術を利用して、その開口部を介して半導体上層４の表層部にボロンを注入する。この低濃度アノード拡散領域２０ｃを形成する工程は、例えば、ＳＯＩ基板５の他の領域に形成されるＭＯＳＦＥＴ用のウェル領域を形成する工程と兼用させることができる。次に、レジスト４２を除去した後に、熱処理技術を利用して、注入したボロンの拡散及び活性化を実施し、低濃度アノード拡散領域２０ｃを形成する。

【0024】

次に、図７に示されるように、中濃度アノード拡散領域２０ｂに対応した開口部を有するレジスト４４を半導体上層４の表面にパターニングする。次に、イオン注入技術を利用して、その開口部を介して半導体上層４の表層部にボロンを注入する。この中濃度アノード拡散領域２０ｂを形成する工程は、例えば、ＳＯＩ基板５の他の領域に形成されるＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ用のボディ領域を形成する工程と兼用させることができる。次に、レジスト４４を除去した後に、熱処理技術を利用して、注入したボロンの拡散及び活性化を実施し、中濃度アノード領域２０ｂを形成する。

【0025】

次に、図８に示されるように、高濃度アノード拡散領域２０ａに対応した開口部を有するレジスト４６を半導体上層４の表面にパターニングする。次に、イオン注入技術を利用して、その開口部を介して半導体上層４の表層部にボロンを注入する。この高濃度アノード拡散領域２０ａを形成する工程は、例えば、ＳＯＩ基板５の他の領域に形成されるＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ用のボディコンタクト領域を形成する工程と兼用させることができる。次に、レジスト４６を除去した後に、熱処理技術を利用して、注入したボロンの拡散及び活性化を実施し、高濃度アノード拡散領域２０ａを形成する。

【0026】

次に、ダイオード１Ａの動作を説明する。アノード電極７にカソード電極６よりも高電位が加わると、ダイオード１Ａは順バイアスされる。これにより、カソード領域１０からドリフト領域３０に電子が注入され、アノード領域２０からドリフト領域３０に正孔が注入される。これにより、ダイオード１Ａでは、アノード電極７からカソード電極６に向けて電流が流れる。

【0027】

次に、カソード電極６にアノード電極７よりも高電位が加わると、ダイオード１Ａは逆バイアスされる。これにより、順バイアス時にドリフト領域３０に注入されていた電子はカソード領域１０から排出され、正孔はアノード領域２０から排出される。このように、順バイアスから逆バイアスに移行する遷移期間において、ダイオード１Ａには逆回復電流が流れる。この逆回復電流の逆回復電荷量は、スイッチング損失となることから、低く抑えることが肝要である。逆回復電荷量を低く抑えるためには、順バイアス時に注入されるキャリア量を低下させること、さらに、逆回復時のダイナミックアバランシェ現象に起因するキャリアの発生量を抑えることが肝要である。ダイナミックアバランシェ現象とは、逆回復時において、アノード領域２０に流入する正孔が、アノード領域２０とドリフト領域３０のｐｎ接合に加わる高電界によってアバランシェ現象を起こすことをいう。

【0028】

ダイオード１Ａのアノード領域２０は、濃度が異なる３つの拡散領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃで構成されていることを特徴としている。このうち、低濃度アノード拡散領域２０ｃの不純物濃度は極めて薄いので、低濃度アノード拡散領域２０ｃが設けられていても、順バイアス時に注入される正孔量はほとんど増加しない。アノード領域２０から注入される正孔量は、高濃度アノード拡散領域２０ａと中濃度アノード拡散領域２０ｂによって決定される。すなわち、ダイオード１Ａでは、順バイアス時に注入される正孔量が従来構造と同等である。

【0029】

一方、低濃度アノード拡散領域２０ｃが設けられていることによって、逆回復時の第２コーナー部２０Ｄの電界強度は顕著に低下する。これにより、第２コーナー部２０Ｄ近傍で発生するダイナミックアバランシェ現象が抑えられる。図９に、ダイオード１Ａの逆回復電流と、その時にカソード電極６とアノード電極７の間に加わる電圧を示す。実線が本実施例のダイオード１Ａの場合であり、破線が低濃度アノード拡散領域２０ｃが設けられていない場合（アノード領域２０が高濃度アノード拡散領域２０ａと中濃度アノード拡散領域２０ｂのみで構成されている場合）の比較例の結果を示す。図９に示されるように、比較例では、逆回復電流に２つのピーク波形が現れる。特に、後半のピーク時において、第２コーナー部２０Ｄ近傍で電界が集中し、ダイナミックアバランシェ現象に伴うホール電流密度が高いことが確認されている。一方、本実施例では、２つのピーク波形が現れていない。換言すると、本実施例では、後半のピーク波形が消失したとも評価できる。本実施例では、第２コーナー部２０Ｄ近傍での電界集中が緩和され、ダイナミックアバランシェ現象に伴うホール電流密度が顕著に低下していることが確認されている。この結果、本実施例では、逆回復電荷量が低下していることが分かる。このように、本実施例のダイオード１Ａは、逆回復電荷量が低く、スイッチング損失が小さい逆回復特性を有する。

【0030】

ダイオード１Ａの他の特徴を列記する。
（１）図１に示されるように、アノード領域２０の低濃度アノード拡散領域２０ｃは、絶縁分離トレンチ８の側面に接している。このため、低濃度アノード拡散領域２０ｃと絶縁分離トレンチ８の界面における表面再結合効果を利用した電流経路が形成されるので、逆回復時において、逆回復電流の一部がこの界面に形成される電流経路を流れる。この結果、逆回復電流の電流集中が緩和されるので、ダイナミックアバランシェ現象の発生が抑えられる。

【0031】

（２）本実施例のダイオード１Ａのカソード電極６及びアノード電極７の材料には、チタンが用いられている。このため、アノード領域２０においては、高濃度アノード拡散領域２０ａとアノード電極７がオーミック接触し、中濃度アノード拡散領域２０ｂとアノード電極７がショットキー接触している。このため、順バイアス時において、アノード領域２０から注入される正孔量を抑えることができる。また、中濃度アノード拡散領域２０ｂの不純物濃度を薄くすることで、逆回復時の電流集中を抑制することができ、さらに、低濃度アノード拡散領域２０ｃの拡散深さを深く形成することで正孔排出後の逆バイアス印加によるダイナミックアバランシェ現象によるキャリア発生を抑えることができる。なお、中濃度アノード拡散領域２０ｂとアノード電極７がショットキー接触するためには、アノード電極７に用いられる材料の仕事関数が５．１６ｅＶ以下であればよい。このため、アノード電極７の材料は、チタンに代えて、ニッケル又は銅等を用いてもよい。

【0032】

（３）図５に示されるように、ダイオード１Ａでは、高濃度アノード拡散領域２０ａが低濃度アノード拡散領域２０ｃに接触するように、中濃度アノード拡散領域２０ｂ内においてカソード領域１０とは反対側に偏在して設けられている。この構成によると、順バイアス時の電流経路が、アノード領域２０において広がるので、ドリフト領域３０の広い範囲を電流経路として利用することができ、オン抵抗を低下させることができる。また、逆バイアス時の電流経路も、アノード領域２０において広がるので、ダイナミックアバランシェ現象の発生を抑えることができる。

【0033】

（４）図５に示されるように、本実施例のダイオード１Ａでは、中濃度アノード拡散領域２０ｂの底面２０Ｃの一部が低濃度アノード拡散領域２０ｃによって覆われていない。例えば、低濃度アノード拡散領域２０ｃが中濃度アノード拡散領域２０ｂを完全に覆うように形成されていても、中濃度アノード拡散領域２０ｂのコーナー部２０Ｂ，２０Ｄにおけるダイナミックアバランシェ現象を抑えることができるという点で有益である。しかしながら、そのような大きな低濃度アノード拡散領域２０ｃが設けられていると、不純物濃度が薄く調整されていても、順バイアス時の正孔の注入量が増加する虞がある。本実施例のダイオード１のように、低濃度アノード拡散領域２０ｃが中濃度アノード拡散領域２０ｂのコーナー部のみを選択的に被覆することで、低濃度アノード拡散領域２０ｃの形成範囲を大きくすることなく、ダイナミックアバランシェ現象の発生を効果的に抑えることができる。

【0034】

（５）図１０及び図１１に、複数のダイオード１ＡがＳＯＩ基板５に並んで配置された例を示す。図１０及び図１１では、２つのダイオード１Ａが搭載された例を示しているが、この例に限らず、２つ以上のダイオード１ＡがＳＯＩ基板５に並んで配置されていてもよい。図１０の例では、各ダイオード１Ａのトラック形状の絶縁分離トレンチ８が連結し、１つの島領域を形成している。連結部５０には、ｐ型の中濃度連結拡散領域５２とｐ⁻型の低濃度連結拡散領域５４が形成されている。中濃度連結拡散領域５２は、中濃度アノード拡散領域２０ｂと共通の工程で作成され、中濃度アノード拡散領域２０ｂと同一の濃度プロファイルを有する。なお、中濃度連結拡散領域５２は、必要に応じて設けられていなくてもよい。低濃度連結拡散領域５４は、低濃度アノード拡散領域２０ｃと共通の工程で作成され、低濃度アノード拡散領域２０ｃと同一の濃度プロファイルを有する。低濃度連結拡散領域５４は、絶縁分離トレンチ８に接触して形成されているとともに、中濃度連結拡散領域５２のコーナー部を覆っている。この例では、連結部においても、電界集中が緩和されている。図１１の例では、矩形状の絶縁分離トレンチ８が１つの島領域を形成している。この例では、中濃度アノード拡散領域２０ｂが、トラック形状のダイオード部の外側範囲に広く形成されている。低濃度アノード拡散領域２０ｃは、絶縁分離トレンチ８に接触して形成されているとともに、中濃度連結拡散領域５２のコーナー部を覆っている。この例でも、中濃度アノード拡散領域２０ｂのコーナー部における電界集中が緩和されている。

【0035】

（６）図１２に、本実施例の変形例のダイオード１Ｂを示す。この変形例のダイオード１Ｂでは、中濃度アノード拡散領域２０ｂの第１コーナー部２０Ｂを覆うように低濃度アノード拡散領域２０ｄが形成されている。この構成によると、中濃度アノード拡散領域２０ｂの第１コーナー部２０Ｂと第２コーナー部２０Ｄの双方が低濃度アノード拡散領域２０ｃ，２０ｄで覆われているので、第１コーナー部２０Ｂと第２コーナー部２０Ｄの双方におけるダイナミックアバランシェ現象が抑えられる。なお、第１コーナー部２０Ｂを覆う低濃度アノード拡散領域２０ｄの拡散深さは、第２コーナー部２０Ｄを覆う低濃度アノード拡散領域２０ｃよりも深いのが望ましい。第１コーナー部２０Ｂを覆う低濃度アノード拡散領域２０ｄは、埋込み絶縁層３に接していてもよい。第１コーナー部２０Ｂを覆う低濃度アノード拡散領域２０ｄの拡散深さが深いほど、逆回復電荷量が低減される。

【実施例2】

【0036】

図１３に、エピタキシャル基板１５を用いて形成されたダイオード１Ｃを示す。エピタキシャル基板１５は、ｐ⁻型の半導体下層１２上に半導体上層４がエピタキシャル成長して形成される。半導体下層１２と半導体上層４の間にｐｎ接合が形成されている。半導体下層１２は、接地電圧に固定されている。この例でも、絶縁分離トレンチ８を利用して素子分離されている。なお、図１４に示されるダイオード１Ｄのように、絶縁分離トレンチ８に代えて、ｐ^＋型の拡散分離領域１８を利用して素子分離されてもよい。本明細書で開示される技術は、エピタキシャル基板１５を用いて形成されるダイオード１Ｃ，１Ｄにも有用である。

【実施例3】

【0037】

図１５に、多結晶シリコン基板２５を用いて形成されたダイオード１Ｅを示す。多結晶シリコン基板２５は、多結晶シリコン層２２の表面部に溝を形成し、その溝の内表面を陽極酸化して酸化シリコンの誘電体膜２８を形成し、次いで、溝内に単結晶シリコン層２４を充填することで形成される。多結晶シリコン層２２は、接地電圧に固定されている。この例では、誘電体膜２８を利用して素子分離されている。本明細書で開示される技術は、多結晶シリコン基板２５を用いて形成されるダイオード１Ｅにも有用である。

【0038】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例では半導体材料にシリコンを用いたものを例示したが、この例に代えて、ワイドギャップ半導体を用いてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0039】

２：半導体下層
３：埋込み絶縁層
４：半導体上層
５：ＳＯＩ基板
６：カソード電極
７：アノード電極
８：絶縁分離トレンチ
１０：カソード領域
２０：アノード領域
２０ａ：高濃度アノード拡散領域
２０ｂ：中濃度アノード拡散領域
２０ｃ：低濃度アノード拡散領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】