(57)【要約】      （修正有）【課題】曲線部外周領域へのホールの流入をより効果的に抑制することができるダイオードを提供する。【解決手段】半導体基板１２の上面を含む範囲に形成されているｐ型のアノード領域２０と、アノード領域の下側に形成されているｎ型のカソード領域２２と、カソード領域と連続しており、半導体基板の上面を含む範囲においてアノード領域の周囲に形成されているｎ型の耐圧領域を有するダイオード１０。半導体基板を平面視したときにおけるアノード領域の外周線が、直線状に伸びる直線部と、曲前状に伸びる曲線部を有している。アノード領域のうちの前記直線部に接する直線部外周領域には、高濃度領域と、高濃度領域よりもｐ型不純物濃度が低い低濃度領域が、アノード領域の外周線に沿って視たときに繰り返し出現するように形成されている。アノード領域のうちの前記曲線部に接する曲線部外周領域のｐ型不純物濃度が、高濃度領域よりも低い。【選択図】図１
2011114030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上面を含む深さ範囲に形成されているｐ型のアノード領域と、
アノード領域の下側に形成されているｎ型のカソード領域と、
カソード領域と連続しており、半導体基板の上面を含む深さ範囲においてアノード領域の周囲に形成されているｎ型の耐圧領域、
を有しており、
半導体基板を平面視したときにおけるアノード領域の外周線が、直線状に伸びる直線部と、曲線状に伸びる曲線部を有しており、
アノード領域のうちの前記直線部に接する直線部外周領域には、高濃度領域と、その高濃度領域よりもｐ型不純物濃度が低い低濃度領域が、アノード領域の外周線に沿って視たときに繰り返し出現するように形成されており、
アノード領域のうちの前記曲線部に接する曲線部外周領域のｐ型不純物濃度が、前記高濃度領域よりも低いことを特徴とするダイオード。
【請求項２】
高濃度領域と低濃度領域の境界線の外周側の端点の位置が、その境界線の内周側の端点の位置よりも、その境界線に最も近い曲線部側に存在するように、各高濃度領域が形成されていることを特徴とする請求項１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】
特許文献１には、半導体基板の上面を含む深さ範囲に形成されているｐ型のアノード領域と、アノード領域の下側に形成されているｎ型のカソード領域と、カソード領域と連続しており、半導体基板の上面を含む深さ範囲においてアノード領域の周囲に形成されているｎ型の耐圧領域を有するダイオードが開示されている。半導体基板を平面視したときにおけるアノード領域の外周線は、直線状に伸びる直線部と、曲前状に伸びる曲線部を有している。アノード領域のうちの外周部分であるリサーフ層は、曲線部に接する領域（以下、曲線部外周領域という）のｐ型不純物濃度が、直線部に接する領域（以下、直線部外周領域という）のｐ型不純物濃度よりも低い。
【０００３】
ダイオードの逆回復動作時には、耐圧領域からアノード領域にホールが流入する。このとき、曲線部外周領域は直線部外周領域よりも耐圧領域側に突出しているので、曲線部外周領域に集中してホールが流入し易い。特許文献１の技術では、直線部外周領域のｐ型不純物濃度を曲線部外周領域のｐ型不純物濃度よりも高くすることで、直線部外周領域のホールの移動度を曲線部外周領域のホールの移動度よりも高くしている。これにより、曲線部外周領域にホールが集中して流入することが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３２５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術のように直線部外周領域のｐ型不純物濃度を高くすると、ダイオードの逆回復動作時に直線部外周領域に接する耐圧領域内に空乏層が厚く形成される。空乏層が厚く形成されると、耐圧領域から直線部外周領域へのホールの流入が阻害される。すなわち、直線部外周領域のｐ型不純物濃度を高くすると、移動度の上昇という点ではホールの流入が促進されるように作用するが、空乏層が厚くなるという点ではホールの流入が阻害されるように作用する。つまり、特許文献１の技術では、移動度の上昇による作用が空乏層が厚くなることによる作用より大きいために、直線部外周領域へのホールの流入が促進されているものといえる。言い換えると、空乏層が厚くなることによってホールの流入が阻害される作用をより低減することができれば、より多くのホールを直線部外周領域に流入させることが可能となり、曲線部外周領域へのホールの流入をより抑制することが可能となる。
【０００６】
本発明は上述した事実に基づいて創作されたものであり、曲線部外周領域へのホールの流入をより効果的に抑制することができるダイオード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】
【０００７】
本発明のダイオードは、半導体基板の上面を含む深さ範囲に形成されているｐ型のアノード領域と、アノード領域の下側に形成されているｎ型のカソード領域と、カソード領域と連続しており、半導体基板の上面を含む深さ範囲においてアノード領域の周囲に形成されているｎ型の耐圧領域を有している。半導体基板を平面視したときにおけるアノード領域の外周線が、直線状に伸びる直線部と、曲線状に伸びる曲線部を有している。アノード領域のうちの前記直線部に接する直線部外周領域には、高濃度領域と、高濃度領域よりもｐ型不純物濃度が低い低濃度領域が、アノード領域の外周線に沿って視たときに繰り返し出現するように形成されている。アノード領域のうちの前記曲線部に接する曲線部外周領域のｐ型不純物濃度が、高濃度領域よりも低い。
【０００８】
このダイオードでは、直線部外周領域に高濃度領域と、高濃度領域よりもｐ型不純物濃度が低い低濃度領域が、アノード領域の外周線に沿って視たときに繰り返し出現するように形成されている。なお、高濃度領域と低濃度領域の間では、ｐ型不純物濃度が段差状に変化していてもよいし、連続的に変化していてもよい。このように直線部外周領域が形成されているため、ダイオードの逆回復動作時において、高濃度領域に接している耐圧領域では空乏層が厚くなるが、低濃度領域に接している耐圧領域では空乏層が薄くなる。したがって、逆回復動作時に、耐圧領域内のホールが、空乏層が薄い部分を通って移動度が高い高濃度領域に流入することができる。すなわち、この構成によれば、厚い空乏層を通ることなく高濃度領域にホールが流入することができる。このため、逆回復動作時に、より多くのホールを直線部外周領域に流入させることができる。これによって、曲線部外周領域へのホールの流入をより抑制することができる。
【０００９】
上述したダイオードは、高濃度領域と低濃度領域の境界線の外周側の端点の位置が、その境界線の内周側の端点の位置よりも、その境界線に最も近い曲線部側に存在するように、各高濃度領域が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、曲線部外周領域に隣接する耐圧領域内のホールがより高濃度領域に流入し易くなる。このため、曲線部外周領域へのホールの流入をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ダイオード１０の断面図。
【図２】半導体基板１２の上面図。
【図３】直線部外周領域３４の拡大上面図。
【図４】実施例２に係るダイオードの半導体基板１２の上面図。
【図５】ダイオードとＩＧＢＴを有する半導体装置の上面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１のダイオード１０の断面図を示している。ダイオード１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の表面に形成されている電極、絶縁層等により構成されている。
【００１２】
図１に示すように、半導体基板１２の上面を含む深さ範囲には、ｐ型のアノード層２０が形成されている。図２は、半導体基板１２の上面図を示している。なお、図２では、図の見易さを考慮してガードリング層４０の図示を省略している。図２に示すように、アノード層２０は、半導体基板１２の中央部に形成されている。以下では、半導体基板１２を平面視したときにおけるアノード層２０の外側の領域を周辺耐圧領域１６という。
【００１３】
図１に示すように、アノード層２０の下側には、ｎ型のドリフト層２２が形成されている。ドリフト層２２は、周辺耐圧領域１６まで形成されている。周辺耐圧領域１６においては、ドリフト層２２は、半導体基板１２の上面まで形成されている。ドリフト層２２の不純物濃度は低い。
【００１４】
ドリフト層２２の下側には、ｎ型のカソード層２４が形成されている。カソード層２４は、半導体基板１２の下面を含む深さ範囲に形成されている。カソード層２４の不純物濃度は、ドリフト層２２の不純物濃度より高い。
【００１５】
周辺耐圧領域１６には、複数のガードリング層４０が形成されている。ガードリング層４０は、半導体基板１２の上面を含む深さ範囲に形成されている。ガードリング層４０は、ｐ型の半導体層である。各ガードリング層４０は、ドリフト層２２によって分離されている。各ガードリング層４０は、アノード層２０の周囲を囲むリング状に形成されている。各ガードリング層４０上には、電極４２が形成されている。周辺耐圧領域１６の上面のうちガードリング層４０上を除く領域は、絶縁層４４に覆われている。
【００１６】
アノード層２０上には、アノード電極３０が形成されている。アノード電極３０は、アノード層２０にオーミック接続されている。
【００１７】
半導体基板１２の下面には、全面に亘って、カソード電極３２が形成されている。カソード電極３２は、カソード層２４とオーミック接続されている。
【００１８】
次に、アノード層２０の構造について、詳しく説明する。図２に示すように半導体基板１２を平面視したときに、アノード層２０の外周形状は略長方形である。アノード層２０の外周線は、Ｘ方向に直線状に伸びる直線部３０ａと、Ｙ方向（Ｘ方向に直交する方向）に直線状に伸びる直線部３０ｂと、直線部３０ａと直線部３０ｂを接続する曲線部３０ｃを有している。以下では、アノード層２０の外周近傍の領域のうち、直線部３０ａ及び３０ｂに接している領域を直線部外周領域３４といい、曲線部３０ｃに接している領域を曲線部外周領域３６という。また、直線部外周領域３４と曲線部外周領域３６以外のアノード層２０をメイン領域３８という。
【００１９】
曲線部外周領域３６のｐ型不純物濃度は、メイン領域３８のｐ型不純物濃度よりも低い。直線部外周領域３４には、高濃度領域３４ａと低濃度領域３４ｂが形成されている。低濃度領域３４ｂのｐ型不純物濃度は、メイン領域３８のｐ型不純物濃度よりも低く、曲線部外周領域３６のｐ型不純物濃度と略等しい。高濃度領域３４ａのｐ型不純物濃度は、低濃度領域３４ｂのｐ型不純物濃度より高く、メイン領域３８のｐ型不純物濃度と略等しい。各直線部外周領域３４には、複数の高濃度領域３４ａと低濃度領域３４ｂが、アノード層２０の外周線に沿って交互に配置されている。
【００２０】
ダイオード１０に順電圧を印加すると、アノード電極３０から、アノード層２０、ドリフト層２２、及び、カソード層２４を介して、カソード電極３２に電流が流れる。このとき、周辺耐圧領域１６内のドリフト層２２（ＦＬＲ構造の下部のドリフト層２２）にもキャリアが流れる。その後、ダイオード１０に印加する電圧を逆電圧に切り換えると、ドリフト層２２内に存在するホールがアノード電極３０に排出され、ドリフト層２２内に存在する電子がカソード電極３２に排出される。これにより、ダイオード１０に逆電流が流れる。ことのき、周辺耐圧領域１６のドリフト層２２内に存在するホールは、アノード層２０の外周部を通ってアノード電極３０に排出される。
【００２１】
図３は、直線部外周領域３４を拡大した上面図を示している。図３の点線１００は、ダイオード１０の逆回復動作中における周辺耐圧領域１６内の空乏層の分布を模式的に示している。点線１００に示すように、低濃度領域３４ｂに接する範囲の周辺耐圧領域１６では、高濃度領域３４ａに接する範囲の周辺耐圧領域１６よりも空乏層が薄くなる。また、高濃度領域３４ａにおけるホールの移動度は、低濃度領域３４ｂにおけるホールの移動度よりも高い。このため、図３の矢印１０２に示すように、多くのホールが薄い空乏層を経由して高濃度領域３４ａに流入する。このため、直線部外周領域３４にはホールが流入し易い。一方、曲線部外周領域３６はｐ型不純物濃度が低くホールの移動度が低いので、ホールが流入し難い。その結果、周辺耐圧領域１６内のホールが曲線部外周領域３６に集中して流れることが抑制される。
【００２２】
以上に説明したように、実施例１のダイオード１０では、直線部外周領域３４に高濃度領域３４ａと低濃度領域３４ｂが形成されているので、ホールが薄い空乏層を通って高濃度領域３４ａに流入することができる。したがって、従来のダイオードよりも多くのホールを高濃度領域３４ａに流入させることができる。これによって、曲線部外周領域３６に集中してホールが流れることをより抑制することができる。
【実施例２】
【００２３】
次に、実施例２に係るダイオードについて説明する。実施例２のダイオードでは、図４に示すように、高濃度領域３４ａと低濃度領域３４ｂの境界線の外周側の端点３５ａの位置が、その境界線の内周側の端点３５ｂの位置よりも、その境界線に最も近い曲線部外周領域３６側に存在している。すなわち、高濃度領域３４ａが曲線部外周領域３６側に向けて傾斜して形成されている。このような構成によれば、半導体基板１２の角部１３近傍のホールが高濃度領域３４ａに向かって流れ易くなる。したがって、曲線部外周領域３６にホールが流入することをさらに抑制することができる。
【００２４】
なお、上述した実施例１及び２では、直線部外周領域３４に高濃度領域３４ａと低濃度領域３４ｂが略均等間隔で配置されていたが、これらの配置は適宜変更することができる。また、直線部外周領域３４に、ｐ型不純物濃度が高濃度領域３４ａよりも低く低濃度領域３４ｂよりも高い中濃度領域がさらに形成されていてもよい。
【００２５】
また、上述した実施例１及び２では、ダイオード１０のみが形成されている半導体装置について説明したが、図５に示すようにダイオード１０の耐圧領域１６（分離領域）の外側にＩＧＢＴ６０等が形成されている半導体装置であってもよい。
【００２６】
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、単独であるいは各種の組み合わ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】
【００２７】
１０：ダイオード
１２：半導体基板
１６：周辺耐圧領域
２０：アノード層
２２：ドリフト層
２４：カソード層
３０：アノード電極
３０ａ：直線部
３０ｂ：直線部
３０ｃ：曲線部
３２：カソード電極
３４：直線部外周領域
３４ａ：高濃度領域
３４ｂ：低濃度領域
３６：曲線部外周領域
３８：メイン領域
４０：ガードリング層
４２：電極
４４：絶縁層
【図１】
2011114030.tif 000003
【図２】
2011114030.tif 000004
【図３】
2011114030.tif 000005
【図４】
2011114030.tif 000006
【図５】
2011114030.tif 000007