特開 2023-5783 ダイオード

(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】P2023005783

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/861 20060101AFI20230111BHJP

   H01L 29/872 20060101ALI20230111BHJP

   H01L 29/24 20060101ALI20230111BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20230111BHJP

   H01L 29/47 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

H01L29/91 L

H01L29/86 301D

H01L29/86 301F

H01L29/24

H01L29/86 301E

H01L29/06 301F

H01L29/06 301V

H01L29/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021107962

(22)【出願日】2021-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(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】鈴木 隆司

(72)【発明者】

【氏名】永岡 達司

(72)【発明者】

【氏名】市川 周平

【テーマコード（参考）】

4M104

【Ｆターム（参考）】

4M104AA03

4M104AA04

4M104AA10

4M104BB01

4M104BB19

4M104BB20

4M104BB21

4M104CC01

4M104CC05

4M104DD26

4M104EE02

4M104EE12

4M104EE16

4M104FF03

4M104FF10

4M104FF34

4M104GG02

4M104GG03

4M104HH18

(57)【要約】

【課題】ダイオードの寸法を拡大せずとも、オン抵抗を低減することができる技術を提供する。
【解決手段】 ダイオードは、半導体層と、前記半導体層の表面に配置される表面電極と、前記半導体層の前記表面から裏面に向かって延びる複数のトレンチと、前記複数のトレンチの内壁面を覆う絶縁膜と、前記トレンチに充填されるとともに、前記表面電極に接触する導電部と、前記半導体層の前記裏面に配置される裏面電極と、を備え、前記複数のトレンチのうちの隣り合う２個のトレンチの間には、前記半導体層のメサ部が配置されており、前記メサ部のうちの少なくとも一部には、前記メサ部の両側に位置する前記トレンチに配置される前記絶縁膜と離間しており、周辺に位置する前記半導体層よりも不純物濃度が高い高濃度領域が配置されている。
【選択図】図１

【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配置される表面電極と、
前記半導体層の前記表面から裏面に向かって延びる複数のトレンチと、
前記複数のトレンチの内壁面を覆う絶縁膜と、
前記トレンチに充填されるとともに、前記表面電極に接触する導電部と、
前記半導体層の前記裏面に配置される裏面電極と、を備え、
前記複数のトレンチのうちの隣り合う２個のトレンチの間には、前記半導体層のメサ部が配置されており、
前記メサ部のうちの少なくとも一部には、前記メサ部の両側に位置する前記トレンチに配置される前記絶縁膜と離間しており、周辺に位置する前記半導体層よりも不純物濃度が高い高濃度領域が配置されている、ダイオード。

【請求項2】

前記高濃度領域は、前記メサ部の幅に対して、０．９以下の幅を有する、請求項１に記載のダイオード。

【請求項3】

前記高濃度領域は、前記メサ部の深さに対して、０．５以下の長さを有する、請求項１又は２に記載のダイオード。

【請求項4】

前記高濃度領域と前記高濃度領域が配置される前記メサ部の両側に位置する前記トレンチに配置される前記絶縁膜との間と、前記高濃度領域と前記半導体層の前記表面との間と、の少なくとも一方に、前記高濃度領域及び前記メサ部の他の部分よりも不純物濃度が低い第１低濃度領域が配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のダイオード。

【請求項5】

前記複数のトレンチのうちの少なくとも一部のトレンチにおける前記裏面側端の前記半導体層の前記裏面側に位置する前記半導体層は、前記半導体層の他の部分よりも不純物濃度が低い第２低濃度領域を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のダイオード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ダイオードに関する。本明細書は、特に、半導体層の表面にトレンチを有するダイオードに関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、トレンチＭＯＳ型ショットキーバリアダイオードが開示されている。ショットキーバリアダイオードは、半導体基板と、エピタキシャル層と、ショットキーメタルと、電極メタルと、を備える。エピタキシャル層は、半導体基板の表面上に配置されている。エピタキシャル層の表面には、複数の内側トレンチが形成されている。ショットキーメタルは、内側トレンチの内壁面を含むエピタキシャル層に対向するように形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１５３７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ショットキーバリアダイオードでは、オン抵抗は、ショットキーメタルとエピタキシャル層との接触面積が小さいほど大きい。このため、上記した技術において、オン抵抗を低減するためには、即ち、ショットキーメタルとエピタキシャル層との接触面積を増加するためには、ダイオードの寸法を拡大することが考えられる。

【0005】

本明細書では、ダイオードの寸法を拡大せずとも、オン抵抗を低減することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示される技術は、ダイオードに関する。ダイオードは、半導体層と、前記半導体層の表面に配置される表面電極と、前記半導体層の前記表面から裏面に向かって延びる複数のトレンチと、前記複数のトレンチの内壁面を覆う絶縁膜と、前記トレンチに充填されるとともに、前記表面電極に接触する導電部と、前記半導体層の前記裏面に配置される裏面電極と、を備え、前記複数のトレンチのうちの隣り合う２個のトレンチの間には、前記半導体層のメサ部が配置されており、前記メサ部のうちの少なくとも一部には、前記メサ部の両側に位置する前記トレンチに配置される前記絶縁膜と離間しており、周辺に位置する前記半導体層よりも不純物濃度が高い高濃度領域が配置されている。

【0007】

この構成では、メサ部に高濃度領域を配置することによって、表面電極から裏面電極に向かって流れる電流は、高濃度領域を通過する。このため、オン抵抗が低減される。この構成によれば、ダイオードの寸法を拡大せずとも、オン抵抗を低減することができる。

【0008】

前記高濃度領域は、前記メサ部の幅に対して、０．９以下の幅を有していてもよい。

【0009】

高濃度領域が絶縁膜に接触すると、逆方向電圧の印加時に、空乏層が広がりにくくなり、導電部とメサ部との間にリーク電流が流れやすくなるため、耐圧が低下する。高濃度領域の幅を、メサ幅の０．９以下に設定することによって、製造時の誤差や不純物の分布によってメサ幅に誤差が生じたとしても、高濃度領域が、絶縁膜に接触することを抑制することができる。

【0010】

前記高濃度領域は、前記メサ部の深さに対して、０．５以下の長さを有していてもよい。

【0011】

トレンチの深さ方向における高濃度領域の長さを、０．５以下に設定することによって、高濃度領域が、電界集中が発生するトレンチの裏面側端近傍に配置されることを抑制することができる。この結果、トレンチの裏面側端近傍の不純物濃度が高くなって、空乏層を広がりにくくなることを抑制することができる。これにより、逆方向電圧の印加時の耐圧の低下を抑制することができる。

【0012】

前記高濃度領域と前記高濃度領域が配置される前記メサ部の両側に位置する前記トレンチに配置される前記絶縁膜との間と、前記高濃度領域と前記半導体層の前記表面との間と、の少なくとも一方に、前記高濃度領域及び前記メサ部の他の部分よりも不純物濃度が低い第１低濃度領域が配置されていてもよい。

【0013】

この構成によれば、絶縁膜付近の半導体層の不純物濃度を小さくすることによって、逆方向電圧の印加時の耐圧の低下を抑制することができる。

【0014】

前記複数のトレンチのうちの少なくとも一部のトレンチにおける前記裏面側端の前記半導体層の前記裏面側に位置する前記半導体層は、前記半導体層の他の部分よりも不純物濃度が低い第２低濃度領域を有していてもよい。

【0015】

この構成によれば、電界集中が発生するトレンチの裏面側端近傍の不純物濃度を低くすることによって、空乏層を広がり易くすることができる。これにより、逆方向電圧の印加時の耐圧を向上させることができる。

【0016】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施例のダイオードの要部断面図である。

【図2】実施例のメサ部近傍の拡大断面図である。

【図3】（高濃度領域の幅／メサ部の幅）と耐圧の関係を表すシミュレーション結果である。

【図4】（高濃度領域の幅／メサ部の幅）とオン抵抗の関係を表すシミュレーション結果である。

【図5】（高濃度領域の幅／メサ部の幅）と（耐圧／オン抵抗）の関係を表すシミュレーション結果である。

【図6】（高濃度領域の長さ／メサ部の長さ）と耐圧の関係を表すシミュレーション結果である。

【図7】（高濃度領域の長さ／メサ部の長さ）とオン抵抗の関係を表すシミュレーション結果である。

【図8】（高濃度領域の長さ／メサ部の長さ）と（耐圧／オン抵抗）の関係を表すシミュレーション結果である。

【図9】実施例と比較例とのダイオードにおける耐圧とオン抵抗の関係を表すシミュレーション結果である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１を参照して実施例のダイオード１００を説明する。ダイオード１００は、トレンチＭＯＳ領域を有する縦型のショットキーダイオード、いわゆるトレンチＭＯＳ型ショットキーバリアダイオードである。

【0019】

ダイオード１００は、半導体層１２と、アノード電極３０と、カソード電極１０と、絶縁膜２１、３１と、絶縁層２２と、導電部３２と、を備える。半導体層１２は、基板１４と、基板１４の表面にエピタキシャル成長によって堆積されるエピタキシャル層１６と、を備える。

【0020】

基板１４とエピタキシャル層１６とは、ｎ型不純物を含む酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）を材料としている。ｎ型不純物の例としては、シリコン（Ｓｉ）が挙げられる。基板１４の不純物濃度は、エピタキシャル層１６の不純物濃度よりも高い。基板１４の不純物濃度は、例えば６×１０^１８ｃｍ^－３であり、エピタキシャル層１６の不純物は、例えば２×１０^１６ｃｍ^－３である。

【0021】

基板１４の裏面側（図１の下面側）即ち、半導体層１２の裏面１２ｃには、カソード電極１０が配置されている。カソード電極１０は、基板１４とオーミック接触する金属（例えば、ニッケル（Ｎｉ）シリサイド、コバルト（Ｃｏ）シリサイド）で形成されている。

【0022】

エピタキシャル層１６の表面、即ち、半導体層１２の表面１２ｂには、複数のトレンチ１８が配置されている。なお、トレンチ１８の本数は、図１の本数に限定されない。複数のトレンチ１８は、表面１２ｂからエピタキシャル層１６を掘り下げることによって形成されている。複数のトレンチ１８は、ドライエッチングによって形成される。複数のトレンチ１８は、互いに同一形状を有する。トレンチ１８は、一対の側面１８ａと、底面１８ｄと、を含む内壁面（１８ａ、１８ｄ）を備える。トレンチ１８は、半導体層１２の表面から裏面側に向かって（図１の上側から下方に向かって）垂直に掘り下げられている。一対の側面１８ａは、表面１２ｂから垂直に下方に延びている。平面視で、複数のトレンチ１８の側面１８ａは、互いに平行に並んでいる。一対の側面１８ａの間隔は一定である。

【0023】

一対の側面１８ａの半導体層１２の裏面側の端には、一対の側面１８ａを連結する底面１８ｄが配置されている。底面１８ｄは、一対の側面１８ａに対して垂直に延びる平面を有する。底面１８ｄと一対の側面１８ａのそれぞれとの境界は、湾曲面で連結されている。なお、変形例では、底面１８ｄは、湾曲面を有していてもよい。なお、図１では、１個のトレンチ１８のみに符号１８ａ、１８ｄが付されており、他のトレンチ１８の符号は省略されているが、複数のトレンチ１８は、同一の構成を有する。

【0024】

エピタキシャル層１６の表面には、複数のトレンチ１８よりも、ダイオード１００の終端側に、終端トレンチ２０が配置されている。終端トレンチ２０は、半導体層１２の外周に沿って、複数のトレンチ１８の外側を一巡して囲んでいる。終端トレンチ２０は、エピタキシャル層１６の表面からエピタキシャル層１６を掘り下げることによって形成されている。終端トレンチ２０は、トレンチ１８と同様に、ドライエッチングによって形成される。終端トレンチ２０の側面と底面との境界は、トレンチ１８と同様に、湾曲面で連結されている。

【0025】

複数のトレンチ１８及び終端トレンチ２０のそれぞれの底面（即ち図１の下面）に接するエピタキシャル層１６には、ｎ型不純物濃度が周りよりも低い低濃度領域４０が配置されている。低濃度領域４０の不純物濃度は、例えば５×１０^１５ｃｍ^－３である。トレンチ１８の下方に位置する低濃度領域４０は、トレンチ１８の幅と同様以上の幅を有しており、終端トレンチ２０の下方に位置する低濃度領域４０は、終端トレンチ２０の幅と同様以上の幅を有している。低濃度領域４０の高さ（即ち図１の上下方向の長さ）は、例えば、隣り合う２個のトレンチ１８の間隔（即ち、メサ部１２ａの幅）の０．１倍～０．５倍である。低濃度領域４０は、エピタキシャル層１６にトレンチ１８、２０を形成後に、トレンチ１８、２０の底部のエピタキシャル層１６にイオン注入し、アニール処理を実行することによって形成される。イオン注入では、ｎ型不純物を含む酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）の半導体層１２に対して、ｐ型不純物のマグネシウム（Ｍｇ）のイオンを注入することで、カウンタイオン注入が実行される。なお、低濃度領域４０の不純物濃度は、均一であってもよいし、例えばトレンチ１８近傍から離間するのに従って高くなるように変化していてもよい。

【0026】

複数のトレンチ１８のそれぞれの側面１８ａ及び底面１８ｄには、絶縁膜３１が配置されている。絶縁膜３１は、側面１８ｃ及び底面１８ｄの全面を覆う。

【0027】

同様に、終端トレンチ２０の底面及び側面には、絶縁膜２１が配置されている。絶縁膜２１は、終端トレンチ２０の底面及び側面の全体を覆っている。絶縁膜２１、３１は、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）等の絶縁材料である。なお、絶縁膜２１、３１は、化学蒸着（即ちＣＶＤ（Chemical Vapor Depositionの略））によって、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）との積層膜、あるいは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の積層膜であってもよい。

【0028】

終端トレンチ２０には、絶縁膜２１を介して、絶縁層２２が充填されている。絶縁層２２は、絶縁膜２１、３１が堆積された後、終端トレンチ２０内のみに酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）をさらに堆積させることによって形成される。絶縁層２２の表面は、エピタキシャル層１６、即ち半導体層１２の表面と一致している。

【0029】

複数のトレンチ１８には、ポリシリコン製の導電部３２が充填されている。なお、図１では、１個のトレンチ１８のみに符号３１、３２が付されており、他のトレンチ１８では符号３１、３２は省略されているが、複数のトレンチ１８には、それぞれ同様に、絶縁膜３１が配置され、導電部３２と、が充填されている。なお、トレンチ１８の充填材は、導電部３２の材料（即ちポリシリコン）と後述するアノード電極３０の材料との複合材料であってもよい。

【0030】

導電部３２の上端、即ち、複数のトレンチ１８の上端には、アノード電極３０が配置されている。アノード電極３０は、半導体層１２の表面に平板上に形成されている。アノード電極３０は、複数のトレンチ１８の上端において、導電部３２と接触している。アノード電極３０は、メタル電極であり、複数のトレンチ１８及び終端トレンチ２０との間に挟まれる半導体層１２、即ち、半導体層１２のメサ部１２ａの表面において、半導体層１２とショットキー接触している。

【0031】

アノード電極３０は、絶縁層２２の表面に接触することによって、フィールドプレート構造が構成されている。

【0032】

複数のトレンチ１８のうちの隣り合う２個のトレンチの間には、メサ部１２ａが形成されている。また、終端トレンチ２０と終端トレンチ２０と隣り合うトレンチ１８との間にも、同様に、メサ部１２ａが形成されている。メサ部１２ａには、高濃度領域４２と、低濃度領域４４と、が配置されている。高濃度領域４２は、エピタキシャル層１６にイオン注入によって不純物を注入することによって作成されている。ｎ型不純物の例としては、シリコン（Ｓｉ）が挙げられる。高濃度領域４２の不純物濃度は、周りのエピタキシャル層１６よりも高く、例えば２×１０^１７ｃｍ^－３である。なお、高濃度領域４２の不純物濃度は、均一であってもよい。あるいは、例えば中央部に不純物濃度が最も高い領域が存在し、終端部に向かって低くなるような領域が存在してもよい。高濃度領域４２は、メサ部１２ａの幅方向の中央に配置されている。高濃度領域４２は、メサ部１２ａの両側に位置する絶縁膜３１のそれぞれから離間して配置されている。トレンチ１８と終端トレンチ２０との間のメサ部１２ａに配置される高濃度領域４２は、メサ部１２ａの両側に位置する絶縁膜２１、３１のそれぞれから離間して配置されている。なお、低濃度領域４４は、エピタキシャル層１６と同じ不純物濃度であってもよい。言い換えると、低濃度領域４４は配置されていなくてもよい。

【0033】

高濃度領域４２は、半導体層１２の表面１２ｂよりも下方に位置している。高濃度領域４２は、表面１２ｂには露出していない。高濃度領域４２と絶縁膜２１、３１との間には、低濃度領域４４が配置されている。低濃度領域４４は、高濃度領域４２の表面１２ｂ側にも配置されている。低濃度領域４４は、表面１２ｂからアノード電極３０に露出している。低濃度領域４４は、アノード電極３０とショットキー接触している。低濃度領域４４の不純物濃度は、エピタキシャル層１６の不純物濃度よりも低い。低濃度領域４４は、低濃度領域４０と同様に形成される。

【0034】

（ダイオード１００の効果）
図２～図９を参照して、ダイオード１００の効果を説明する。図２に示すように、メサ部１２ａの幅Ｗ１及び長さＬ１に対する高濃度領域４２の幅Ｗ２及び深さＬ２の比率を変更したダイオード１００に対するシミュレーションを行った。図３～図９は、ダイオード１００を用いたシミュレーション結果を表すグラフである。本シミュレーションでは、メサ部１２ａの半導体層１２の表面からの長さＬ１＝６μｍであり、メサ部１２ａの幅Ｗ１＝４μｍである。高濃度領域４２の表面１２ｂから距離は、０．２μｍである。なお、シミュレーションでは、低濃度領域４４は配置されていない。

【0035】

図３～図５には、メサ部１２ａの幅Ｗ１に対する高濃度領域４２の幅Ｗ２の比率が異なる複数のダイオード１００を用いたシミュレーション結果が表される。具体的には、シミュレーションでは、Ｗ２／Ｗ１＝０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９の８種類のダイオード１００が用いられた。シミュレーションでは、さらに、高濃度領域４２が配置されていないダイオード、即ち、Ｗ２／Ｗ１＝０のダイオードと、高濃度領域４２が絶縁膜３１に接触しているダイオード、即ち、Ｗ２／Ｗ１＝１．０のダイオードと、が用いられた。なお、高濃度領域４２が配置されていないダイオード以外のダイオードは、メサ部１２ａの深さＬ１に対する高濃度領域４２の深さＬ２であるＬ２／Ｌ１＝０．３３である。

【0036】

図３は、ダイオード１００のＷ２／Ｗ１と、逆方向電圧が印加されている間の耐圧と、の関係を示すグラフである。図３では、横軸がＷ２／Ｗ１を示し、縦軸が耐圧を示す。ダイオード１００では、Ｗ２／Ｗ１が０．１～０．９の範囲において、高濃度領域４２が配置されていない比較例のダイオードと比較して、最大でも耐圧が４％程度の低下であり、耐圧性能の低下はほとんど見られない。Ｗ２／Ｗ１＝１．０のダイオード、即ち高濃度領域４２が絶縁膜３１に接触しているダイオードでは、耐圧が低下している。絶縁膜３１に近接して高濃度領域４２が配置されていると、逆方向電圧が印加されている間に、空乏層が広がらないため、導電部３２と高濃度領域４２とにリーク電流が流れやすくなり、耐圧が低下する。

【0037】

図４は、ダイオード１００のＷ２／Ｗ１と順方向電流が流れている間のオン抵抗との関係を示すグラフである。図４では、横軸がＷ２／Ｗ１を示し、縦軸がオン抵抗を示す。ダイオード１００では、Ｗ２／Ｗ１が０．１～１．０の範囲において、高濃度領域４２が配置されていない比較例のダイオードと比較して、最低でも５％程度、オン抵抗が低減されている。また、Ｗ２／Ｗ１が大きくなるほど、オン抵抗が低下する。

【0038】

図５は、ダイオード１００のＷ２／Ｗ１と耐圧／オン抵抗との関係を示すグラフである。ダイオード１００では、Ｗ２／Ｗ１が０．９以下である場合に、耐圧が低下せずにオン抵抗が低減していることが分かる。また、Ｗ２／Ｗ１が０．１～０．９の範囲において、耐圧が低下せずにオン抵抗が低減していることが分かる。特に、Ｗ２／Ｗ１が０．１～０．９の範囲、Ｗ２／Ｗ１が０．３～０．９の範囲、Ｗ１／Ｗ２が０．４～０．９の範囲、あるいは、Ｗ２／Ｗ１が０．５～０．９の範囲では、オン抵抗の低減が大きく、より効果が高い。

【0039】

図６～図８には、メサ部１２ａの長さＬ１に対する高濃度領域４２の長さＬ２の比率が異なる複数のダイオード１００を用いたシミュレーション結果が表される。具体的には、シミュレーションでは、Ｌ２／Ｌ１＝０．１８、０．２５、０．３３、０．５、０．６７、０．８３の６種類のダイオード１００が用いられた。なお、ダイオード１００は、メサ部１２ａの幅Ｗ１に対する高濃度領域４２の幅Ｗ２であるＷ２／Ｗ１＝０．５である。

【0040】

図６は、ダイオード１００のＬ２／Ｌ１と耐圧との関係を示すグラフである。図６では、横軸がＬ２／Ｌ１を示し、縦軸が耐圧を示す。ダイオード１００では、Ｌ２／Ｌ１が大きくなるほど耐圧が低下する。しかしながら、Ｌ２／Ｌ１が０．５以下の範囲では、高濃度領域４２が配置されていない比較例のダイオードと比較して、最大でも耐圧が５％程度の低下であり、耐圧性能の低下はほとんど見られない。

【0041】

図７は、ダイオード１００のＬ２／Ｌ１とオン抵抗との関係を示すグラフである。図７では、横軸がＬ２／Ｌ１を示し、縦軸がオン抵抗を示す。ダイオード１００では、Ｌ２／Ｌ１が０．１～０．９の範囲において、高濃度領域４２が配置されていない比較例のダイオードと比較して、最低でも７．５％程度、オン抵抗が低減されている。また、Ｌ２／Ｌ１が大きくなるほど、オン抵抗が低下する。

【0042】

図８は、ダイオード１００のＬ２／Ｌ１がと耐圧／オン抵抗との関係を示すグラフである。ダイオード１００では、Ｌ２／Ｌ１が０．１８～０．５の範囲において、耐圧が低下せずにオン抵抗が低減していることが分かる。

【0043】

図９は、高濃度領域４２が配置されていない比較例のダイオードと、本実施例のダイオード１００と、の耐圧とオン抵抗との関係を示すグラフである。図９では横軸が耐圧であり、縦軸がオン抵抗である。ダイオード１００の耐圧とオン抵抗との関係は、結果２００で表される。比較例のダイオードの耐圧とオン抵抗との関係は、結果２０２で表される。ダイオード１００では、比較例のダイオードと比較して、同一の耐圧では、オン抵抗が低くなり、同一のオン抵抗では耐圧が高くなる。これにより、ダイオード１００では、比較例のダイオードと比較して、高耐圧及び低オン抵抗が実現されている。

【0044】

また、ダイオード１００では、低濃度領域４４を配置することによって、逆方向電圧が印加されている間に、リーク電流を流れにくくすることができる。これにより、耐圧を向上させることができる。低濃度領域４４の厚み、即ち、高濃度領域４２とアノード電極３０との距離、及び、高濃度領域４２と絶縁膜２１、３１との距離は、逆方向電圧が印加されている間に要求される耐圧とオン抵抗とに応じて決定することができる。なお、高濃度領域４２とアノード電極３０及び絶縁膜２１、３１とが直接接触しないように高濃度領域４２を配置することによって、耐圧が低下することを抑制することができる。

【0045】

また、Ｗ２／Ｗ１が０．１よりも小さい場合であっても、高濃度領域４２がメサ部１２ａに存在すれば、高耐圧及び低オン抵抗が実現される。Ｌ２／Ｌ１が０．１８よりも小さい場合も同様である。

【0046】

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。

【0047】

例えば、上記の技術は、酸化ガリウム以外の例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイヤモンド等にも適用可能である。また、ダイオード１００は、ショットキーダイオード以外に、ＰＮダイオードにも適用可能である。

【0048】

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】

【0049】

１０ ：カソード電極、１２ ：半導体層、１２ａ ：メサ部、１２ｂ ：表面、１２ｃ ：裏面、１４ ：基板、１６ ：エピタキシャル層、１８ ：トレンチ、２０ ：終端トレンチ、２１ ：絶縁膜、２２ ：絶縁層、３０ ：アノード電極、３１ ：絶縁膜、３２ ：導電部、４０ ：低濃度領域、４２ ：高濃度領域、４４ ：低濃度領域、１００ ：ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】