特開 2022-156627 ダイオードとその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156627

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】ダイオードとその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/861 20060101AFI20221006BHJP

   H01L 21/329 20060101ALI20221006BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20221006BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20221006BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20221006BHJP

   H01L 21/266 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01L29/91 D

H01L29/91 B

H01L29/06 301V

H01L29/06 301D

H01L29/91 F

H01L21/28 301B

H01L29/44 Z

H01L29/06 301G

H01L29/06 301R

H01L21/265 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060423

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 智史

【テーマコード（参考）】

4M104

【Ｆターム（参考）】

4M104AA04

4M104CC01

4M104DD21

4M104FF02

4M104FF36

4M104GG02

4M104GG18

4M104HH18

(57)【要約】

【課題】 ダイオードにおいて、アノード層の外周端周辺における電界集中を緩和するとともに低いオン抵抗を実現する。
【解決手段】 ダイオードであって、半導体基板を有する。前記半導体基板が、前記半導体基板の上面に臨む範囲に設けられているｐ型のアノード層と、中性層と、前記中性層に対して下側から接するｎ型の電流拡散層と、前記アノード層と前記電流拡散層に対して下側から接するとともに前記電流拡散層よりも低いキャリア濃度を有するｎ型のドリフト層を有する。前記中性層が、前記アノード層と前記半導体基板の外周面の間に位置する前記半導体基板の前記上面に臨む範囲に設けられており、前記アノード層の側面に接しており、前記アノード層のキャリア濃度の１０％以下のキャリア濃度を有する。前記アノード層の前記側面が、下側に向かうほど前記半導体基板の前記外周面に近づくように傾斜している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイオードであって、
半導体基板を有し、
前記半導体基板が、
前記半導体基板の上面に臨む範囲に設けられているｐ型のアノード層と、
前記アノード層と前記半導体基板の外周面の間に位置する前記半導体基板の前記上面に臨む範囲に設けられており、前記アノード層の側面に接しており、前記アノード層のキャリア濃度の１０％以下のキャリア濃度を有する中性層と、
前記中性層に対して下側から接するｎ型の電流拡散層と、
前記アノード層と前記電流拡散層に対して下側から接し、前記電流拡散層よりも低いキャリア濃度を有するｎ型のドリフト層、
を有し、
前記アノード層の前記側面が、下側に向かうほど前記半導体基板の前記外周面に近づくように傾斜している、
ダイオード。

【請求項2】

ダイオードの製造方法であって、
ｎ型のドリフト層上にｐ型のアノード層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記アノード層の上面にｎ型不純物を注入する工程であって、前記アノード層の前記上面に注入領域と非注入領域と前記注入領域と前記非注入領域の間に位置する遷移領域を設定し、前記注入領域には前記ドリフト層に達する注入深さでｎ型不純物を注入し、前記非注入領域にはｎ型不純物を注入せず、前記遷移領域には前記非注入領域から前記注入領域に近づくに従って注入深さが深くなるようにｎ型不純物を注入する工程、
を有するダイオードの製造方法。

【請求項3】

ｎ型不純物を注入する前記工程では、前記注入領域内の前記アノード層に、前記アノード層のｐ型不純物濃度の０．９倍以上かつ１．１倍以下の濃度でｎ型不純物を注入する、請求項２に記載の製造方法。

【請求項4】

ｎ型不純物を注入する前記工程では、前記アノード層の前記上面のうちの前記非注入領域と前記遷移領域を覆うマスクを介して前記アノード層の前記上面にｎ型不純物を注入し、
前記遷移領域内において、前記マスクの厚みが、前記非注入領域から前記注入領域に近づくに従って減少する、
請求項２または３に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、ダイオードとその製造方法に関する。

【0002】

非特許文献１に開示のダイオードでは、図１１に示すように、半導体基板２１２の上面の外周部にリセス２８０が設けられている。このため、半導体基板２１２の上面の中央に凸部２８２が設けられている。凸部２８２の側面２８２ａは、下側ほど半導体基板２１２の外周面に近づくように傾斜している。凸部２８２内にｐ型のアノード層２２０が配置されている。アノード層２２０の下側にｎ型のドリフト層２２６が配置されている。アノード層２２０とドリフト層２２６の界面であるｐｎ接合２２７は、凸部２８２内で横方向に伸びて側面２８２ａまで達している。このダイオードがオフしている状態では、ｐｎ接合２２７の周辺に空乏層が広がる。側面２８２ａの近傍では、アノード層２２０の厚みが薄いため、空乏層が上側に向かって曲がるように分布する。これによって、ｐｎ接合２２７の端部２２７ａ（すなわち、アノード層２２０の外周端）の周辺における電界が緩和される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】T. Maeda at el. Parallel-Plane Breakdown Fields of 2.8-3.5 MV/cm in GaN-on-GaN p-n Junction Diodes with Double-Side-Depleted Shallow Bevel Termination. 2018 IEEE International Electron Devices Meeting. p30.1.1-30.1.4

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１のダイオードでは、凸部２８２の下部から凸部２８２よりも外周側の範囲（すなわち、リセス２２２に臨む範囲）までｎ型不純物濃度が低いドリフト層２２６が分布している。ダイオードがオンしたときには、凸部２８２よりも外周側のドリフト層２２６に電流が流れ難い。このため、ダイオードのオン抵抗が高い。本明細書では、ダイオードにおいて、アノード層の外周端周辺における電界集中を緩和するとともに低いオン抵抗を実現する技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示するダイオードは、半導体基板を有する。前記半導体基板が、アノード層と中性層と電流拡散層とドリフト層を有する。前記アノード層は、前記半導体基板の上面に臨む範囲に設けられているｐ型層である。前記中性層は、前記アノード層と前記半導体基板の外周面の間に位置する前記半導体基板の前記上面に臨む範囲に設けられており、前記アノード層の側面に接しており、前記アノード層のキャリア濃度の１０％以下のキャリア濃度を有する。前記電流拡散層は、前記中性層に対して下側から接するｎ型層である。前記ドリフト層は、前記アノード層と前記電流拡散層に対して下側から接し、前記電流拡散層よりも低いキャリア濃度を有するｎ型層である。前記アノード層の前記側面が、下側に向かうほど前記半導体基板の前記外周面に近づくように傾斜している。

【0006】

なお、中性層のキャリア濃度がアノード層のキャリア濃度の１０％以下であれば、中性層はｎ型、ｉ型、ｐ型のいずれであってもよい。

【0007】

このダイオードでは、非特許文献１のダイオードと同様に、アノード層がドリフト層に対して上側に突出した位置に配置されており、アノード層の側面が下側に向かうほど半導体基板の外周面に近づくように傾斜している。また、アノード層の側面に接する中性層は、低いキャリア濃度を有するので、電気的に中性である。したがって、中性層は、空乏層の分布にほとんど影響しない。このため、このダイオードでは、非特許文献１のダイオードと同様に空乏層が分布し、アノード層の外周端の周辺における電界集中が緩和される。また、このダイオードでは、アノード層よりも外周側の範囲において、ドリフト層の表層部（すなわち、ドリフト層と中性層の間）にｎ型不純物濃度が高い電流拡散層が設けられている。このため、このダイオードがオンしたときに、電流拡散層を介して、アノード層よりも外周側の範囲に電流が拡散し易い。したがって、このダイオードは、低いオン抵抗を有する。

【0008】

また、本明細書が開示するダイオードの製造方法は、エピタキシャル成長工程と注入工程を有する。前記エピタキシャル成長工程では、ｎ型のドリフト層上にｐ型のアノード層をエピタキシャル成長させる。前記注入工程では、前記アノード層の上面にｎ型不純物を注入する。前記注入工程では、前記アノード層の前記上面に注入領域と非注入領域と前記注入領域と前記非注入領域の間に位置する遷移領域を設定し、前記注入領域には前記ドリフト層に達する注入深さでｎ型不純物を注入し、前記非注入領域にはｎ型不純物を注入せず、前記遷移領域には前記非注入領域から前記注入領域に近づくに従って注入深さが深くなるようにｎ型不純物を注入する。

【0009】

この製造方法では、注入工程において、注入領域に前記ドリフト層に達する注入深さでｎ型不純物が注入される。すなわち、注入領域では、アノード層とドリフト層にｎ型不純物が注入される。アノード層にｎ型不純物が注入されることで、アノード層のキャリア濃度が低下して中性領域が形成される。また、アノード層の下のドリフト層にｎ型不純物が注入されることで、ドリフト層のキャリア濃度が上昇し、電流拡散層が形成される。すなわち、注入領域では、アノード層であった箇所が中性領域となり、中性領域の下側に電流拡散層が形成される。非注入領域にはｎ型不純物が注入されないので、非注入領域にはアノード層が残存する。遷移領域には、非注入領域から注入領域に近づくに従って注入深さが深くなるようにｎ型不純物が注入される。したがって、遷移領域の表層部には、非注入領域から注入領域に近づくに従って深さが深くなる中性領域が形成される。このため、アノード層の側面（すなわち、アノード層と中性領域の界面）は、下側に向かうほど半導体基板の外周面に近づくように傾斜した形状となる。以上に説明したように、この製造方法によれば、アノード層の側面が下側に向かうほど半導体基板の外周面に近づくように傾斜しており、中性領域の下側に電流拡散層が設けられたダイオードを製造することができる。したがって、この製造方法によれば、アノード層の外周端の周辺における電界集中を緩和できるとともにオン抵抗が低いダイオードを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態のダイオードの断面図。

【図2】アノード層２０の側面２０ｃ周辺部の拡大断面図。

【図3】ドリフト層内の電流密度の分布を示すグラフ。

【図4】実施形態の製造方法の説明図。

【図5】実施形態の製造方法の説明図。

【図6】実施形態の製造方法の説明図。

【図7】実施形態の製造方法の説明図。

【図8】実施形態の製造方法の説明図。

【図9】耐圧と比Ｎｉ／Ｎａの関係を示すグラフ。

【図10】変形例のダイオードの断面図。

【図11】非特許文献１のダイオードの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書が開示する一例のダイオードの製造方法は、ｎ型不純物を注入する前記工程では、前記注入領域内の前記アノード層に、前記アノード層のｐ型不純物濃度の０．９倍以上かつ１．１倍以下の濃度でｎ型不純物を注入してもよい。

【0012】

この構成によれば、中性領域のキャリア濃度を低減することができ、より高い耐圧を有するダイオードを製造できる。

【0013】

本明細書が開示する一例のダイオードの製造方法では、ｎ型不純物を注入する前記工程では、前記アノード層の前記上面のうちの前記非注入領域と前記遷移領域を覆うマスクを介して前記アノード層の前記上面にｎ型不純物を注入してもよい。また、前記遷移領域内において、前記マスクの厚みが、前記非注入領域から前記注入領域に近づくに従って減少してもよい。

【0014】

この構成によれば、遷移領域に非注入領域から注入領域に近づくに従って注入深さが深くなるようにｎ型不純物を注入することができる。

【0015】

図１に示す実施形態のダイオード１０は、半導体基板１２を有している。半導体基板１２は、ＧａＮ（すなわち、窒化ガリウム）により構成されている。但し、半導体基板１２がシリコン、炭化シリコン等の他の半導体により構成されていてもよい。半導体基板１２の上面１２ａには、上部電極１４が配置されている。上部電極１４は、上面１２ａの中央を含む範囲に接している。半導体基板１２の下面１２ｂには、下部電極１６が配置されている。下部電極１６は、半導体基板１２の下面１２ｂの全域に接している。

【0016】

半導体基板１２は、アノード層２０、中性層２２、電流拡散層２４、ドリフト層２６、及び、カソード層２８を有している。

【0017】

アノード層２０は、ｐ型であり、半導体基板１２の上面１２ａに臨む範囲に配置されている。アノード層２０は、半導体基板１２の上面１２ａの中央を含む範囲に配置されており、上面１２ａにおいて上部電極１４に接している。

【0018】

中性層２２は、キャリア濃度が低い半導体層である。すなわち、中性層２２では、ｎ型不純物濃度とｐ型不純物濃度がバランスしているため、キャリア濃度が低い。中性層２２のキャリア濃度は、アノード層２０のキャリア濃度の１０％以下である。中性層２２は、低濃度のｎ型、ｉ型、または、低濃度のｐ型である。中性層２２のキャリア濃度が低いので、中性層２２の導電率は極めて低い。中性層２２は、絶縁層に近い電気的特性を有する。中性層２２は、半導体基板１２の上面１２ａに臨む範囲に配置されている。中性層２２は、アノード層２０と半導体基板１２の外周面１２ｃの間に配置されている。すなわち、中性層２２は、アノード層２０の外周側（すなわち、外周面１２ｃに近い側）に配置されている。中性層２２は、上部電極１４に接していない。中性層２２は、アノード層２０に対して横向きに接している。すなわち、図２に示すように、中性層２２は、アノード層２０の側面２０ａに接している。言い換えると、アノード層２０の側面２０ａは、アノード層２０と中性層２２の界面である。

【0019】

図１、２に示すように、アノード層２０の側面２０ａは、下側に向かうほど半導体基板１２の外周面１２ｃに近づくように傾斜している。傾斜した側面２０ａが存在する範囲２０ｂ内では、中性層２２の下側にアノード層２０が配置されている。範囲２０ｂ内では、外周面１２ｃに近い位置ほどアノード層２０の厚さが薄くなるとともに中性層２２の厚さが厚くなる。以下では、半導体基板１２のうちのアノード層２０の外周端２０ｃよりも外周側の部分を、外周部８０という。また、半導体基板１２のうちの外周端２０ｃよりも内側の部分を、中央部８２という。

【0020】

電流拡散層２４は、比較的ｎ型不純物濃度が高いｎ型層である。電流拡散層２４のｎ型不純物濃度は、ドリフト層２６のｎ型不純物濃度よりも高い。したがって、電流拡散層２４のキャリア濃度は、ドリフト層２６のキャリア濃度よりも高い。このため、電流拡散層２４の抵抗率は、ドリフト層２６の抵抗率よりも低い。電流拡散層２４は、中性層２２の下側に配置されており、中性層２２の下面の略全域に接している。

【0021】

ドリフト層２６は、電流拡散層２４よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型層である。ドリフト層２６は、アノード層２０及び電流拡散層２４の下側に配置されている。ドリフト層２６は、半導体基板１２の中央部８２から外周部８０まで分布している。ドリフト層２６は、アノード層２０及び電流拡散層２４に対して下側から接している。

【0022】

カソード層２８は、電流拡散層２４よりもｎ型不純物濃度が高いｎ型層である。したがって、カソード層２８のキャリア濃度は、電流拡散層２４のキャリア濃度よりも高い。カソード層２８は、ドリフト層２６の下側に配置されている。カソード層２８は、半導体基板１２の中央部８２から外周部８０まで分布している。カソード層２８は、ドリフト層２６に対して下側から接している。カソード層２８は、半導体基板１２の下面１２ｂにおいて下部電極１６に接している。

【0023】

上部電極１４に下部電極１６よりも高い電位を印加すると、アノード層２０からドリフト層２６に電流が流れる。アノード層２０からドリフト層２６に流入した電流は、中央部８２と外周部８０に分散して下側へ向かって流れてカソード層２８へ流れる。実施形態のダイオード１０では、外周部８０内のドリフト層２６の上部に設けられた電流拡散層２４がドリフト層２６よりも低い低効率を有する。このため、図１の矢印１００のように、アノード層２０からドリフト層２６に流入した電流が電流拡散層２４を通って横方向に拡散し易い。電流拡散層２４に流入した電流は、外周部８０内のドリフト層２６を通ってカソード層２８へ流れる。このように、電流拡散層２４が設けられているので、外周部８０に電流が拡散し易い。したがって、ダイオード１０では、ドリフト層２６内で電流が中央部８２と外周部８０に分散して流れ易い。このため、ダイオード１０のオン抵抗は低い。

【0024】

図３は、ダイオード１０がオンしているときのドリフト層２６内（より詳細には、中央部８２と外周部８０内）の電流密度をシミュレーションした結果を示している。図３において、グラフＡは実施形態のダイオード１０の結果を示しており、グラフＢは比較例のダイオードの結果を示している。比較例のダイオードは、電流拡散層２４を有していない。図３に示すように、実施形態のダイオード１０では、比較例のダイオードに比べて、外周部８０内の電流密度が高くなる。このように、実施形態のダイオード１０では広範囲に分散して電流を流すことができるので、実施形態のダイオード１０は低いオン抵抗を有する。

【0025】

また、下部電極１６に上部電極１４よりも高い電位を印加すると、アノード層２０とドリフト層２６の界面のｐｎ接合２７に逆電圧が印加される。すると、図２に示すように、ｐｎ接合２７からその周辺のアノード層２０及びドリフト層２６に空乏層９０が広がる。上述したように、中性層２２のキャリア濃度は極めて低い。このため、中性層２２は、電気的に中性であり、絶縁体とほぼ同様に機能する。したがって、中性層２２は、空乏層９０の分布に影響しない。また、アノード層２０の側面２０ａは下側ほど外周側に近づくように傾斜している。このため、アノード層２０の外周端２０ｃ近傍では、アノード層２０の厚みが薄い。このため、外周端２０ｃ近傍では、アノード層２０内に幅広く空乏層９０が伸びる。その結果、外周端２０ｃ近傍で空乏層９０が上側に曲がるように分布する。このような空乏層９０の分布では、外周端２０ｃ近傍で生じる電界が緩和される。したがって、ダイオード１０は高い耐圧を有する。

【0026】

次に、ダイオード１０の製造方法について説明する。ダイオード１０は、全体がカソード層２８によって構成されている半導体基板から製造される。まず、図４に示すように、カソード層２８上にドリフト層２６をエピタキシャル成長させる。次に、ドリフト層２６上にアノード層２０をエピタキシャル成長させる。ここでは、ドリフト層２６の上面の全域にアノード層２０を形成する。

【0027】

次に、図５に示すように、アノード層２０の上面（すなわち、半導体基板１２の上面１２ａ）上にレジスト層６０を形成する。ここでは、上面１２ａの中央を含む範囲がレジスト層６０に覆われるとともに上面１２ａの外周側の範囲がレジスト層６０から露出するようにレジスト層６０をパターニングする。次に、半導体基板１２をレジスト層６０と共にアニールする。すると、図６に示すように、レジスト層６０が軟化して流動する。これによって、レジスト層６０の端部６０ａ近傍の部分６０ｂにおいて、レジスト層６０の厚みが端部６０ａに近づくにしたがって薄くなる。以下では、半導体基板１２の上面１２ａのうちの部分６０ｂによって覆われている部分を、遷移領域１２ｙという。また、上面１２ａのうちの厚みが一定のレジスト層６０によって覆われている部分を、非注入領域１２ｘという。また、上面１２ａのうちのレジスト層６０に覆われていない部分を、注入領域１２ｚという。遷移領域１２ｙは、非注入領域１２ｘと注入領域１２ｚの間に配置されている。遷移領域１２ｙ内のレジスト層６０の厚みは、非注入領域１２ｘから注入領域１２ｚに向かうにしたがって減少している。

【0028】

次に、イオン注入工程を実施する。イオン注入工程では、図７に示すように、レジスト層６０を介して半導体基板１２の上面１２ａにｎ型不純物をイオン注入する。

【0029】

図７に示すように、非注入領域１２ｘは厚いレジスト層６０によって覆われているので、非注入領域１２ｘにはｎ型不純物は注入されない。したがって、図８に示すように、イオン注入工程後に、非注入領域１２ｘ内にアノード層２０が残存する。

【0030】

図７に示すように、注入領域１２ｚはレジスト層６０に覆われていないので、注入領域１２ｚにはｎ型不純物が注入される。イオン注入工程では、注入領域１２ｚに注入されるｎ型不純物の注入深さがアノード層２０の下側のドリフト層２６に達するように注入エネルギーを設定する。このため、注入領域１２ｚでは、アノード層２０だけでなく、ドリフト層２６のうちのアノード層２０近傍の部分２６ａにもｎ型不純物が注入される。なお、イオン注入工程では、注入エネルギーを変更しながら（すなわち、注入深さを変更しながら）ｎ型不純物を注入することによって、上面１２ａから部分２６ａまでの深さ範囲に分散してｎ型不純物を分布させてもよい。注入領域１２ｚでは、ｐ型のアノード層２０にｎ型不純物が注入される。その結果、図８に示すように、注入領域１２ｚ内のアノード層２０であった部分に、キャリア濃度が低下した中性層２２が形成される。アノード層２０に注入されるｎ型不純物の濃度がアノード層２０のｐ型不純物濃度と等しければ、中性層２２はｉ型となる。アノード層２０に注入されるｎ型不純物の濃度がアノード層２０のｐ型不純物濃度よりも高ければ、中性層２２はｎ型となる。アノード層２０に注入されるｎ型不純物の濃度がアノード層２０のｐ型不純物濃度よりも低ければ、中性層２２はｐ型となる。ここでは、アノード層２０に注入されるｎ型不純物の濃度Ｎｉが、アノード層２０のｐ型不純物濃度Ｎａの０．９倍以上かつ１．１倍以下となるように、ｎ型不純物を注入する。このようにｎ型不純物を注入すると、中性層２２のキャリア濃度が、非注入領域１２ｘ内に残存するアノード層２０のキャリア濃度の１０％以下となる。また、図７に示すように、注入領域１２ｚ内では、ドリフト層２６の部分２６ａ（すなわち、アノード層２０の下側の部分）にｎ型不純物が注入されるので、部分２６ａのｎ型不純物濃度が上昇する。このため、部分２６ａが、高いｎ型不純物濃度を有する電流拡散層２４となる。すなわち、図８に示すように、注入領域１２ｚ内の中性層２２の下側に電流拡散層２４が形成される。

【0031】

図７に示すように、遷移領域１２ｙ上では、レジスト層６０の厚さが非注入領域１２ｘから注入領域１２ｚに向かうにしたがって薄くなっている。したがって、遷移領域１２ｙでは、ｎ型不純物の注入深さが非注入領域１２ｘから注入領域１２ｚに向かうにしたがって深くなる。ｎ型不純物の注入深さがアノード層２０の厚みよりも浅い範囲内では、図８に示すように、半導体基板１２の上面１２ａ近傍に中性層２２が形成され、その中性層２２の下側にアノード層２０が残存する。ｎ型不純物の注入深さが非注入領域１２ｘから注入領域１２ｚに向かうにしたがって深くなるので、遷移領域１２ｙ内に残存するアノード層２０の厚さは非注入領域１２ｘから注入領域１２ｚに向かうにしたがって薄くなる。このため、アノード層２０の側面２０ａが、下側に向かうほど半導体基板１２の外周面１２ｃに近づくように傾斜する。

【0032】

イオン注入工程後に、レジスト層６０を除去する。その後、図１に示すように、上部電極１４と下部電極１６を形成することで、ダイオード１０が完成する。

【0033】

この製造方法では、半導体基板１２の上面１２ａにリセスを形成することなく、側面２０ａが傾斜したアノード層２０を形成することができる。すなわち、イオン注入によって中性層２２を形成することで、アノード層２０の側面２０ａを傾斜させることができる。この製造方法によれば、側面２０ａが傾斜するアノード層２０を従来よりも容易に形成することができる。また、側面２０ａに接する中性層２２は電気的に中性であるので、実施形態のダイオード１０では、リセスによってアノード層の側面を傾斜させたダイオードと同様に、アノード層２０の外周端２０ｃ近傍における電界集中を抑制できる。したがって、この製造方法によって製造されたダイオードは、高い耐圧を有する。

【0034】

図９は、ダイオード１０の耐圧と、比Ｎｉ／Ｎａの関係を示している。なお、上述したように、濃度Ｎｉは、注入領域１２ｚに注入するｎ型不純物の濃度である。また、上述したように、濃度Ｎａは、アノード層２０内のｐ型不純物濃度である。比Ｎｉ／Ｎａ＝１の場合には中性層２２がｉ型であり、比Ｎｉ／Ｎａ＞１の場合には中性層２２がｎ型であり、比Ｎｉ／Ｎａ＜１の場合には中性層２２がｐ型である。また、図９のグラフＸは、アノード層２０のｐ型不純物濃度Ｎａとドリフト層２６のｎ型不純物濃度Ｎｄの比Ｎａ／Ｎｄが２０の場合を示している。図９のグラフＹは、比Ｎａ／Ｎｄが５０の場合を示している。図９に示すように、グラフＸ、Ｙのいずれでも、比Ｎｉ／Ｎａが０．９～１．１の範囲では、高い耐圧が得られる。比Ｎｉ／Ｎａが０．９～１．１の場合には、中性層２２のキャリア濃度がアノード層のキャリア濃度の１０％以下となり、中性層２２が絶縁体に近い特性を有するようになる。このため、アノード層２０の外周端２０ｃ周辺において電界集中が抑制され、耐圧が高くなる。

【0035】

また、実施形態の製造方法によれば、中性層２２の下側にｎ型不純物濃度が高い電流拡散層２４が形成される。したがって、オン抵抗が低いダイオード１０を製造することができる。

【0036】

なお、図１０に示すように、外周部８０に離散的に中性層２２と電流拡散層２４が設けられていてもよい。図１０では、離散的に設けられた中性層２２の間にｐ型層が存在している。図１０の構成は、上述したイオン注入工程において、注入領域１２ｚに離散的にｎ型不純物を注入することによって得ることができる。

【0037】

また、上述した実施形態では、ダイオード単体の素子について説明したが、ダイオードと他の素子が組み合わされていてもよい。例えば、アノード層が電界効果トランジスタのボディ層を兼ねていてもよく、カソード層が電界効果トランジスタのドレイン層を兼ねていてもよい。すなわち、ダイオードが、電界効果トランジスタのボディダイオードであってもよい。

【0038】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0039】

１０：ダイオード、１２：半導体基板、２０：アノード層、２０ａ：側面、２２：中性層、２４：電流拡散層、２６：ドリフト層、２８：カソード層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】