(57)【要約】【課題】  小型であるとともに、逆電流耐量が高い半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置であって、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面に形成されている第１電極３０と、半導体基板の下面に形成されている第２電極３２とを有する。半導体基板１２は、第１導電型であり、第１電極３０とオーミック接続されている第１半導体領域２０と、第２導電型であり、第１半導体領域２０の下側に形成されており、第２電極３２とオーミック接続されている第２半導体領域２２、２４と、半導体基板１２の上面を含む範囲において第１半導体領域２０の周囲に形成されており、第１電極３０とオーミック接続されていない耐圧領域１６を有している。第１電極３０と第１半導体領域２０がオーミック接続されているコンタクト部５０に、半導体基板１２を上面側から平面視したときにコンタクト部５０が耐圧領域１６側に突出している凸部５０ａが形成されていることを特徴とする半導体装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
半導体基板の上面に形成されている第１電極と、
半導体基板の下面に形成されている第２電極と、
を有しており、
半導体基板は、
第１導電型であり、第１電極とオーミック接続されている第１半導体領域と、
第２導電型であり、第１半導体領域の下側に形成されており、第２電極とオーミック接続されている第２半導体領域と、
半導体基板の上面を含む範囲において第１半導体領域の周囲に形成されており、第１電極とオーミック接続されていない耐圧領域、
を有しており、
第１電極と第１半導体領域がオーミック接続されているコンタクト部に、半導体基板を上面側から平面視したときにコンタクト部が耐圧領域側に突出している凸部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
コンタクト部の外周線の少なくとも一部が、半導体基板を上面側から平面視したときに、周期的に変位して伸びていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板の第１半導体領域から耐圧領域を隔てた領域にＩＧＢＴが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともダイオードを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオードの逆回復動作時には、半導体基板内のホールがアノード電極に排出され、ダイオードに逆電流が流れる。アノード領域の周囲に耐圧領域を設けたダイオードにおいては、逆回復動作時に、耐圧領域内のホールもアノード電極に排出される。このとき、アノード領域とアノード電極とのコンタクト部の外周部では、耐圧領域からアノード電極へ流れるホールが集中し、逆電流密度が高くなる。
【０００３】
特許文献１には、コンタクト部と耐圧領域との間に所定距離を設けたダイオードが開示されている。コンタクト部と耐圧領域との間に距離を設けることで、逆電流の集中が抑制される。したがって、ダイオードの逆回復動作時における逆電流耐量が向上される。
【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のダイオードでは、コンタクト部と耐圧領域との間に距離を設けるため、ダイオードが大型化するという問題がある。本発明は、小型であるとともに、逆回復動作時における逆電流耐量が高いダイオードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
コンタクト部の外周部の中でも、コーナー部では、その周囲の耐圧領域からの逆電流が集中する。すなわち、コンタクト部のコーナー部に、逆電流が最も集中する。本発明者は、ダイオードの逆電流耐量が、コンタクト部のコーナー部における逆電流により定まることに着目した。
【０００７】
本発明の半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の上面に形成されている第１電極と、半導体基板の下面に形成されている第２電極を有している。半導体基板は、第１半導体領域と、第２半導体領域と、耐圧領域を有している。第１半導体領域は、第１導電型であり、第１電極とオーミック接続されている。第２半導体領域は、第２導電型であり、第１半導体領域の下側に形成されており、第２電極とオーミック接続されている。耐圧領域は、半導体基板の上面を含む範囲において第１半導体領域の周囲に形成されており、第１電極とオーミック接続されていない。第１電極と第１半導体領域がオーミック接続されているコンタクト部には、半導体基板を上面側から平面視したときにコンタクト部が耐圧領域側に突出している凸部が形成されている。
なお、上述した耐圧領域は、ＦＬＲやリサーフ層であってもよいし、第２導電型の領域であってもよい。また、上記の「半導体基板を上面側から平面視したときに」とは、単に半導体基板を見る視点の向きを意味するものであり、外部からコンタクト部の外周線が視認できることを意味するものではない。すなわち、コンタクト部の外周線は、半導体基板の外部から視認できなくてもよい。
【０００８】
この半導体装置では、第１電極と第１半導体領域がオーミック接続されているコンタクト部に、半導体基板を上面側から平面視したときにコンタクト部が耐圧領域側に突出している凸部が形成されている。このため、コンタクト部の外周部では、凸部に逆電流が集中する。このように、コーナー部だけでなく凸部にも逆電流が集中するので、コーナー部への逆電流の集中が抑制される。したがって、この半導体装置は、ダイオードの逆回復動作時における逆電流耐量が高い。また、コンタクト部と耐圧領域との間に距離を設ける必要がないので、半導体装置が大型化することもない。なお、凸部を、複数設けることで、コーナー部への逆電流の集中をより抑制することができる。
【０００９】
上述した半導体装置は、コンタクト部の外周線の少なくとも一部が、半導体基板を上面側から平面視したときに、周期的に変位して伸びていることが好ましい。すなわち、上記外周線の少なくとも一部において、半導体基板を上面側から平面視したときに、コンタクト部が耐圧領域側に突出している凸部と、コンタクト部が反耐圧領域側に退避している凹部が周期的に形成されている。このため、コンタクト部の外周部では、周期的に形成されている凸部に逆電流が集中する。このように、複数の凸部に逆電流が集中するので、コンタクト部のコーナー部への逆電流の集中がより抑制される。また、凸部が周期的に設けられているので、１つの凸部に極端に逆電流が集中することがない。したがって、この構成によれば、ダイオードの逆電流耐量をより向上させることができる。
【００１０】
上述した半導体装置においては、半導体基板の第１半導体領域から耐圧領域を隔てた領域にＩＧＢＴが形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ダイオード１０の上面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線におけるダイオード１０の断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるダイオード１０の断面図。
【図４】変形例のダイオードにおけるコンタクト部５０の外周線Ａ１を示す図。
【図５】変形例のダイオードにおけるコンタクト部５０の外周線Ａ１を示す図。
【図６】変形例のダイオードにおけるコンタクト部５０の外周線Ａ１を示す図。
【図７】変形例のダイオードにおけるコンタクト部５０の外周線Ａ１を示す図。
【図８】変形例のダイオードにおけるコンタクト部５０の外周線Ａ１を示す図。
【図９】ダイオード１０とＩＧＢＴ６０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】
【００１２】
図１〜３は、本実施例のダイオード１０の構成を示している。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。
【００１３】
図２及び図３に示すように、半導体基板１２の上面を含む深さ範囲には、アノード層２０が形成されている。アノード層２０は、半導体基板１２の外周近傍の範囲を除く範囲に形成されている。なお、アノード層２０は外部から視認できないので、図１ではアノード層２０を点線で示している。アノード層２０は、ｐ型の半導体層である。以下では、半導体基板１２を平面視したときにアノード層２０が形成されている範囲を、アクティブ領域１４という。また、アクティブ領域１４の外側の範囲を周辺耐圧領域１６という。
【００１４】
図２及び図３に示すように、アノード層２０の下側には、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まで延設されている。ドリフト層２２は、ｎ型の半導体層である。ドリフト層２２の不純物濃度は低い。
【００１５】
図２及び図３に示すように、ドリフト層２２の下側には、カソード層２４が形成されている。カソード層２４は、周辺耐圧領域１６まで延設されている。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は、ｎ型の半導体層である。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。
【００１６】
図２及び図３に示すように、アノード層２０上には、アノード層２０の外周に沿って絶縁層２８が形成されている。絶縁層２８の形状については後に詳述する。
【００１７】
図２及び図３に示すように、アクティブ領域１４内の半導体基板１２の上面には、アノード電極３０が形成されている。アノード電極３０は、絶縁層２８が形成されている範囲では絶縁層２８上に形成されており、絶縁層２８が形成されていない範囲ではアノード層２０上に形成されている。アノード電極３０とアノード層２０とのコンタクト部５０では、アノード電極３０とアノード層２０がオーミック接続されている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、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。
【００１９】
図２及び図３に示すように、周辺耐圧領域１６には、複数のガードリング層４０と、各ガードリング層４０上の電極４２が形成されている。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。図１に示すように、各ガードリング層４０と電極４２は、アクティブ領域１４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と電極４２により構成されるＦＬＲ構造によって、半導体基板１２の端部とアノード層２０との間の耐圧が確保されている。
【００２０】
上述した絶縁層２８の形状について、詳しく説明する。図１の点線Ａ１は、絶縁層２８の内周側の端部を示している。絶縁層２８の外周側の端部Ｂ１は、図２及び図３に示すように、最も内側のガードリング層４０の上部に形成されている。すなわち、図１において、端部Ａ１と端部Ｂ１（すなわち、最も内周側のガードリング層４０）との間の領域が、絶縁層２８が形成されている領域である。
【００２１】
絶縁層２８の外周側の端部Ｂ１は、コーナー部を除いて直線状に伸びている。絶縁層２８の幅（端部Ａ１と端部Ｂ１の間の幅）は周期的に変化している。このため、端部Ａ１は、周期的に変位して伸びている。すなわち、半導体基板１２のＸ方向の辺に沿って伸びる端部Ａ１は、Ｙ方向に周期的に変位しながら三角波状にＸ方向に伸びており、半導体基板１２のＹ方向の辺に沿って伸びる端部Ａ１は、Ｘ方向に周期的に変位しながら三角波状にＹ方向に伸びている。図２及び図３に示すように、端部Ａ１より内側の領域は、アノード電極３０とアノード層２０とがオーミック接続されているコンタクト部５０である。すなわち、絶縁層２８の内周側の端部Ａ１は、コンタクト部５０の外周線でもある。コンタクト部５０の外周線Ａ１が変位しながら伸びているので、コンタクト部５０の外周部には、コンタクト部５０が周辺耐圧領域１６側に突出している凸部５０ａと、コンタクト部５０が周辺耐圧領域１６と反対側に退避している凹部５０ｂが交互に形成されている。
【００２２】
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、コンタクト部５０のうち、周辺耐圧領域１６側に突出する部分に流れ易い。本実施例のダイオード１０では、コンタクト部５０の外周部に凸部５０ａが多数設けられている。すなわち、電流が集中し易い箇所が多数設けられている。このため、各凸部５０ａにおいて逆電流の密度が高くなる。各凸部５０ａにおける逆電流の密度が高くなるので、コンタクト部５０の４つのコーナー部５１に逆電流が集中することが抑制される。すなわち、従来のダイオードのように、コンタクト部のコーナー部のみに逆電流が集中することがない。また、凸部５０ａは略均等間隔で多数設けられているので、１つの凸部５０ａに極端に逆電流が集中することもない。このように、ダイオード１０では、逆電流が集中し易い箇所を多く設けることで、逆電流が極端に集中する箇所が生じることを防止している。このため、ダイオード１０は、逆電流耐量が高い。
【００２３】
また、このような構成によれば、コンタクト部５０と周辺耐圧領域１６の間に距離を設ける必要がないので、ダイオード１０が大型化することもない。
【００２４】
なお、上述した実施例では、絶縁層２８の幅を変化させることで、コンタクト部５０の外周線Ａ１が変位して伸びるように形成されていた。しかしながら、アノード層２０の外周形状やアノード電極３０の外周形状を波状等にすることによって、コンタクト部５０の外周線Ａ１を変位させるようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した実施例では、コンタクト部５０の外周線Ａ１が、三角波状であった。しかしながら、外周線Ａ１は、図４に示すように正弦波状であってもよいし、図５に示すように方形波状であってもよいし、図６に示すように円弧を連続させた形状であってもよいし、図７に示すように円弧と直線を組み合わせた形状であってもよいし、図８に示すように楔形と直線を組み合わせた形状であってもよいし、これらを組み合わせた形状であってもよい。このように、コンタクト部５０の外周線Ａ１は、種々の形状とすることができる。
【００２６】
また、上述した実施例では、ダイオード１０について説明した。しかしながら、図９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。
【００２７】
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】
【００２８】
１０：ダイオード
１２：半導体基板
１４：アクティブ領域
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
２８：絶縁層
３０：アノード電極
３２：カソード電極
４０：ガードリング層
４２：電極
５０：コンタクト部
５０ａ：凸部
５０ｂ：凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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