(57)【要約】【課題】終端長を短縮することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、第１の面と第２の面を有する半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、半導体層の中に設けられた第１導電型の第１の半導体領域と、第１の半導体領域と第１の面との間に設けられ、第１の電極に電気的に接続された第２導電型の第２の半導体領域と、第２の半導体領域を囲んで設けられ、第１の半導体領域と第１の面との間に設けられ、第１の領域、第１の領域よりも第２の半導体領域から離れた第２の領域、第２の領域よりも第２の半導体領域から離れた第３の領域を有する第２導電型の第３の半導体領域を備え、第１の領域、第２の領域、及び、第３の領域の第２導電型の不純物量は第２の半導体領域よりも少なく、第１の領域の第２導電型の不純物量は第２の領域よりも少なく、第３の領域の第２導電型の不純物量は第２の領域よりも少ない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と第２の面を有する半導体層と、
前記第１の面に接して設けられた第１の電極と、
前記第２の面に接して設けられた第２の電極と、
前記半導体層の中に設けられた第１導電型の第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域と前記第１の面との間に設けられ、前記第１の面に接し、前記第１の電極に電気的に接続された第２導電型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域を囲んで設けられ、前記第１の半導体領域と前記第１の面との間に設けられ、前記第１の面に接し、第１の領域、前記第１の領域よりも前記第２の半導体領域から離れた第２の領域、前記第２の領域よりも前記第２の半導体領域から離れた第３の領域を有する第２導電型の第３の半導体領域を備え、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び、前記第３の領域の第２導電型の不純物量は前記第２の半導体領域よりも少なく、前記第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は前記第２の領域の少なくとも１部よりも少なく、前記第３の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は前記第２の領域の少なくとも１部よりも少ない半導体装置。
【請求項２】
前記第１の領域の少なくとも１部の深さは、前記第２の領域の少なくとも１部よりも浅い請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物濃度は、前記第２の領域の少なくとも１部よりも低い請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は、前記第２の領域の少なくとも１部の９０％以下である請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第１の半導体領域との間に、前記第１の半導体領域よりも第１導電型の不純物濃度の高い第１導電型の第４の半導体領域を、更に備える請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の領域の前記第２の領域の少なくとも１部よりも第２導電型の不純物量の少ない部分の幅は、前記第３の半導体領域の幅の１０％以上４０％以下である請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の領域の第２導電型の不純物量、及び、前記第３の領域の第２導電型の不純物量は、前記第２の半導体領域から離れるにしたがって低下する請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第３の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は、前記第２の領域の少なくとも１部よりも多い請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の面の上に設けられた絶縁層と、前記第１の面との間に前記絶縁層を挟み、前記第１の領域と前記第２の領域との境界の上に設けられた第１の導電層を、更に備える請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の面との間に前記絶縁層を挟み、前記第２の領域と前記第３の領域との境界の上に設けられた第２の導電層を、更に備える請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型である請求項１ないし請求項１０いずれか一項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パワーデバイスの耐圧を保持するために、活性領域（Ａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｇｉｏｎ）の回りに終端領域（Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｏｎ）が設けられる。終端領域を設けて、活性領域の端部の電界強度を緩和することで、半導体パワーデバイスの耐圧が保持される。チップ面積を縮小する観点からは、終端領域の長さである終端長は、極力短縮することが求められる。
【０００３】
終端領域の短縮には、不純物層のチャージバランス（電荷補償）原理に基づくリサーフ（ＲＥＳＵＲＦ：Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｉｅｌｄ）構造やＶＬＤ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｄｏｐｉｎｇ）構造が用いられる。しかし、終端領域の不純物濃度のバラツキから生ずるチャージバランスの崩れ（チャージインバランス）により耐圧の変動が生じる場合がある。不純物濃度のバラツキに起因する耐圧の変動が生じると、所望の耐圧が実現できないおそれがある。また、半導体パワーデバイスの動作中、あるいは、待機中に外部電荷が終端領域に伝搬してくる場合がある。この場合もチャージインバランスが生じて耐圧が変動し、信頼性不良が生じるおそれがある。したがって、チャージインバランスに対する耐圧の変動を抑制することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５１５９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、終端長を短縮することが可能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態の半導体装置は、第１の面と第２の面を有する半導体層と、前記第１の面に接して設けられた第１の電極と、前記第２の面に接して設けられた第２の電極と、前記半導体層の中に設けられた第１導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域と前記第１の面との間に設けられ、前記第１の面に接し、前記第１の電極に電気的に接続された第２導電型の第２の半導体領域と、前記第２の半導体領域を囲んで設けられ、前記第１の半導体領域と前記第１の面との間に設けられ、前記第１の面に接し、第１の領域、前記第１の領域よりも前記第２の半導体領域から離れた第２の領域、前記第２の領域よりも前記第２の半導体領域から離れた第３の領域を有する第２導電型の第３の半導体領域を備え、前記第１の領域、前記第２の領域、及び、前記第３の領域の第２導電型の不純物量は前記第２の半導体領域よりも少なく、前記第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は前記第２の領域の少なくとも１部よりも少なく、前記第３の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は前記第２の領域の少なくとも１部よりも少ない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図２】第１の実施形態の半導体装置の模式平面図。
【図３】第１の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【図４】比較例の半導体装置の終端領域の拡大模式断面。
【図５】第１の実施形態の半導体装置の作用及び効果の説明図。
【図６】第２の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【図７】第３の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【図８】第４の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【図９】第５の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【図１０】第６の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
【０００９】
また、以下の説明において、ｎ＋、ｎ、ｎ−及び、ｐ＋、ｐ、ｐ−の表記で、各導電型における不純物濃度の相対的な高低を表す場合がある。すなわち、ｎ＋はｎよりもｎ型の不純物濃度が相対的に高く、ｎ−はｎよりもｎ型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、ｐ＋はｐよりもｐ型の不純物濃度が相対的に高く、ｐ−はｐよりもｐ型の不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、ｎ＋型、ｎ−型を単にｎ型、ｐ＋型、ｐ−型を単にｐ型と記載する場合もある。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の半導体装置は、第１の面と第２の面を有する半導体層と、第１の面に接して設けられた第１の電極と、第２の面に接して設けられた第２の電極と、半導体層の中に設けられた第１導電型の第１の半導体領域と、第１の半導体領域と第１の面との間に設けられ、第１の面に接し、第１の電極に電気的に接続された環状の第２導電型の第２の半導体領域と、第２の半導体領域を囲んで設けられ、第１の半導体領域と第１の面との間に設けられ、第１の面に接し、第１の領域、第１の領域よりも第２の半導体領域から離れた第２の領域、第２の領域よりも第２の半導体領域から離れた第３の領域を有する第２導電型の第３の半導体領域を備える。そして、第１の領域、第２の領域、及び、第３の領域の第２導電型の不純物量は第２の半導体領域よりも少なく、第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は第２の領域の少なくとも１部よりも少なく、第３の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量は第２の領域の少なくとも１部よりも少ない。
【００１１】
図１は、第１の実施形態の半導体装置の模式断面図である。図２は、第１の実施形態の半導体装置の模式平面図である。図２は、半導体装置の上面の不純物領域のパターンを示す。図１は、図２のＡＡ’断面を示す。第１の実施形態の半導体装置はショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）である。
【００１２】
ＳＢＤは、活性領域と、活性領域を囲む終端領域とを備える。活性領域は、ＳＢＤの順方向バイアス時に主に電流が流れる領域として機能する。終端領域は、ＳＢＤの逆方向バイアス時に、活性領域の端部に印加される電界の強度を緩和し、ＳＢＤの耐圧を向上させる領域として機能する。
【００１３】
ＳＢＤは、半導体層１０、ｎ＋型のカソード領域１２、ｎ−型のドリフト領域１４（第１の半導体領域）、ｐ＋型のコンタクト領域１６（第２の半導体領域）、ｐ型のリサーフ領域１８（第３の半導体領域）、ｎ＋型の等電位リング領域２０、層間絶縁層２２（絶縁層）、アノード電極２４（第１の電極）、カソード電極２６（第２の電極）、及び、パッシベーション層２８を備える。
【００１４】
半導体層１０は、第１の面（図１中のＰ１）と、第１の面に対向する第２の面（図１中のＰ２）を備えている。図１においては、第１の面とは図の上側の面であり、第２の面とは図の下側の面である。
【００１５】
半導体層１０は、例えば、単結晶シリコンである。
【００１６】
ｎ＋型のカソード領域１２は、半導体層１０の中に設けられる。カソード領域１２は、半導体層１０の第２の面に接して設けられる。
【００１７】
カソード領域１２は、ｎ型不純物を含有する。ｎ型不純物は、例えば、リン（Ｐ）である。ｎ型不純物の不純物濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下である。
【００１８】
カソード領域１２は、カソード電極２６に電気的に接続される。カソード領域１２は、半導体層１０とカソード電極２６との間のコンタクト抵抗を低減する機能を有する。
【００１９】
ｎ−型のドリフト領域１４は、半導体層１０の中に設けられる。ドリフト領域１４は、カソード領域１２の上に設けられる。活性領域の第１の面の一部にもドリフト領域１４が設けられる。
【００２０】
ドリフト領域１４は、ｎ型不純物を含有する。ｎ型不純物は、例えば、リン（Ｐ）である。ｎ型不純物の不純物濃度は、例えば、１×１０１４ｃｍ−３以上１×１０１６ｃｍ−３以下である。
【００２１】
ｐ＋型のコンタクト領域１６は、半導体層１０の中に設けられる。コンタクト領域１６は、ドリフト領域１４と第１の面との間に設けられる。コンタクト領域１６は、第１の面に接して設けられる。コンタクト領域１６は、第１の面において環状である。
【００２２】
コンタクト領域１６は、ｐ型不純物を含有する。ｐ型不純物は、例えば、ボロン（Ｂ）である。ｐ型不純物の不純物濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下である。
【００２３】
コンタクト領域１６は、アノード電極２４に電気的に接続される。コンタクト領域１６は、半導体層１０とアノード電極２４との間のコンタクト抵抗を低減する機能を有する。
【００２４】
ｐ型のリサーフ領域１８は、半導体層１０の中に設けられる。リサーフ領域１８は、コンタクト領域１６を囲んで設けられる。リサーフ領域１８は、第１の面に接する。リサーフ領域１８は、コンタクト領域１６に接する。リサーフ領域１８は、ドリフト領域１４と第１の面との間に設けられる。リサーフ領域１８は、第１の面において環状である。
【００２５】
リサーフ領域１８は、ｐ型不純物を含有する。ｐ型不純物は、例えば、ボロン（Ｂ）である。リサーフ領域１８の不純物濃度は、コンタクト領域の不純物濃度よりも低い。ｐ型不純物の不純物濃度は、例えば、１×１０１６ｃｍ−３以上１×１０１９ｃｍ−３以下である。
【００２６】
リサーフ領域１８は、ＳＢＤの逆方向バイアス時に、コンタクト領域１６とドリフト領域１４との間にかかる電界の強度を緩和しＳＢＤの耐圧を向上させる機能を有する。
【００２７】
ｎ＋型の等電位リング領域２０は、半導体層１０の中に設けられる。等電位リング領域２０は、リサーフ領域１８を囲んで設けられる。等電位リング領域２０とリサーフ領域１８との間には、ドリフト領域１４が挟まれる。等電位リング領域２０は、ドリフト領域１４と第１の面との間に設けられる。等電位リング領域２０は、第１の面に接する。等電位リング領域２０は、第１の面において環状である。
【００２８】
等電位リング領域２０は、ｎ型不純物を含有する。ｎ型不純物は、例えば、リン（Ｐ）である。ｎ型不純物の不純物濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下である。等電位リング領域２０は、ＳＢＤの逆方向バイアス時に、空乏層が半導体チップの端部にかかることを抑制する機能を有する。
【００２９】
層間絶縁層２２は、半導体層１０の第１の面の上に設けられる。層間絶縁層２２は、コンタクト領域１６及びリサーフ領域１８の上に設けられる。層間絶縁層２２は、活性領域に開口部を備える。層間絶縁層２２は、例えば、酸化シリコンである。
【００３０】
アノード電極２４は、半導体層１０の第１の面に接する。アノード電極２４は、層間絶縁層２２の開口部で、第１の面に接する。アノード電極２４とｎ−型のドリフト領域１４とのコンタクトは、ショットキーコンタクトである。アノード電極２４とコンタクト領域１６とのコンタクトは、オーミックコンタクトである。
【００３１】
アノード電極２４は金属である。アノード電極２４は、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜である。
【００３２】
カソード電極２６は、半導体層１０の第２の面に接する。カソード電極２６は、カソード領域１２に接する。カソード電極２６とカソード領域１２とのコンタクトは、オーミックコンタクトである。
【００３３】
パッシベーション層２８は、層間絶縁層２２上、及び、アノード電極２４上に設けられる。パッシベーション層２８は、パッシベーション層２８は、例えば、樹脂である。パッシベーション層２８は、例えば、ポリイミドである。
【００３４】
図３は、第１の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図３（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００３５】
ｐ型のリサーフ領域１８は、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、第３の領域１８ｃを有する。第２の領域１８ｂは第１の領域１８ａよりもコンタクト領域１６から離れている。また、第３の領域１８ｃは第２の領域１８ｂよりもコンタクト領域１６から離れている。
【００３６】
第１の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物濃度は略同一である。
【００３７】
本明細書中、ｐ型不純物濃度とは正味（ｎｅｔ）のｐ型不純物濃度を意味する。正味のｐ型不純物濃度とは、半導体領域の実際のｐ型不純物濃度から実際のｎ型不純物濃度を差し引いた濃度である。
【００３８】
第１の領域１８ａの深さは第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。また、第３の領域１８ｃの深さは、第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。
【００３９】
本明細書中、「深さ」とは、第１の面から各領域とドリフト領域１４との間の接合までの距離を意味する。
【００４０】
第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物量は、コンタクト領域１６のｐ型不純物量よりも少ない。
【００４１】
本明細書中、ｐ型不純物量とは正味（ｎｅｔ）のｐ型不純物量を意味する。正味のｐ型不純物量とは、半導体領域に実際に含まれるｐ型不純物量から実際に含まれるｎ型不純物量を差し引いた量である。
【００４２】
本明細書中、単にｐ型不純物量という場合、特定の位置での深さ方向のｐ型不純物の積算値を意味する。別の言い方をすれば、第１の面上の単位面積に対して、深さ方向に存在するｐ型不純物の総和を意味するものとする。
【００４３】
第１の実施形態のＳＢＤでは、図３（ｂ）に示すように、第１の領域１８ａの任意の位置におけるｐ型不純物量が、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。第１の領域１８ａのｐ型不純物量は、例えば、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量の９０％以下である。また、例えば、第１の領域１８ａの幅（図３（ｂ）中のｗ１）は、リサーフ領域１８の幅（図３（ｂ）中のｗｔ）の１０％以上４０％以下である。
【００４４】
また、第３の領域１８ｃの任意の位置におけるｐ型不純物量が、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。
【００４５】
第１の実施形態のＳＢＤでは、各領域の深さを変化させることにより、上記ｐ型不純物量の関係を実現している。
【００４６】
半導体領域中の不純物濃度及び不純物量は、例えば、二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｔｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）を用いて求めることが可能である。
【００４７】
半導体領域中の不純物量の大小関係は、例えば、ＳＩＭＳ又は走査型静電容量顕微鏡法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＣＭ）を用いて判定することも可能である。
【００４８】
第１の領域１８ａの幅やリサーフ領域１８の幅は、例えば、ＳＣＭを用いて判定することも可能である。
【００４９】
第１の実施形態のＳＢＤのリサーフ領域１８内の電界強度分布は、図３（ｃ）に示すように、２つのピークを有する山型の分布となる。
【００５０】
なお、第１の実施形態のリサーフ領域１８のｐ型不純物量の分布は、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃを独立したイオン注入工程で形成することで実現できる。また、例えば、リサーフ領域１８を形成するｐ型不純物のイオン注入の際に、レジストパターンの膜厚を部分的に変化させることで実現することが可能である。また、例えば、ｐ型不純物のイオン注入の際に、レジストパターンの開口部の密度を部分的に変化させることで、イオン注入工程を追加することなく実現することが可能である。
【００５１】
次に、第１の実施形態の半導体装置の作用及び効果について説明する。
【００５２】
半導体パワーデバイスでは、終端領域の不純物濃度のバラツキから生ずるチャージインバランスによる耐圧の変動が問題となる。不純物濃度のバラツキに起因する耐圧の変動が生じると、所望の耐圧が実現できないおそれがある。また、半導体パワーデバイスの動作中、あるいは、待機中に外部電荷が終端領域に伝搬してくる場合がある。この場合もチャージインバランスが生じて耐圧が変動し、信頼性不良が生じるおそれがある。したがって、チャージインバランスに対する耐圧の変動を抑制することが求められる。
【００５３】
図４は、比較例の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。第１の実施形態の図３に対応する図である。図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図４（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００５４】
ｐ型のリサーフ領域３８は、第１の領域３８ａ、第２の領域３８ｂ、第３の領域３８ｃを有する。第２の領域３８ｂは第１の領域３８ａよりもコンタクト領域３６から離れている。また、第３の領域３８ｃは第２の領域３８ｂよりもコンタクト領域３６から離れている。
【００５５】
比較例のＳＢＤでは、第１の実施形態のＳＢＤ同様、第１の領域３８ａ、第２の領域３８ｂ、及び、第３の領域３８ｃのｐ型不純物濃度は略同一である。
【００５６】
第２の領域３８ｂの深さは、第１の領域３８ａの深さよりも浅い。また、第３の領域３８ｃの深さは、第２の領域３８ｂの深さよりも浅い。第１の実施形態のＳＢＤと異なり、ｐ型のリサーフ領域３８の深さは、コンタクト領域３６から離れるにつれて浅くなっている。
【００５７】
比較例のＳＢＤのリサーフ領域３８では、第２の領域３８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量が第１の領域３８ａの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。また、第３の領域３８ｃの任意の位置におけるｐ型不純物量が第２の領域３８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。第１の実施形態のＳＢＤと異なり、ｐ型のリサーフ領域３８のｐ型不純物量は、コンタクト領域３６から離れるにつれて少なくなっている。
【００５８】
比較例のＳＢＤのリサーフ領域３８のように、コンタクト領域３６から離れるにつれて、ｐ型不純物量が低下する構造は、ＶＬＤ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｏｐｉｎｇ）構造と称される。ＶＬＤ構造は、ｐ型不純物量が一様な構造と比較して、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制される。
【００５９】
ｐ型不純物量が一様な構造の場合は、電界強度分布は矩形になる。一方、ＶＬＤ構造では、図４（ｃ）に示すように、電界強度分布がピークを有する山型の分布を示す。このため、チャージインバランスが生じても電界強度の積分値（電界強度分布の面積）で決まる耐圧の変動が小さくできる。
【００６０】
もっとも、比較例のＶＬＤ構造では、電界強度分布が山型の分布を示すため、電界強度分布が矩形を示すリサーフ構造の場合と比較すると、同一の耐圧を実現するための終端長が長くなるという問題がある。
【００６１】
第１の実施形態のＳＢＤでは、リサーフ領域１８の、コンタクト領域１６に近い場所にｐ型不純物量の少ない第１の領域１８ａを設ける。第１の実施形態のＳＢＤのリサーフ領域１８は、全体としてはＶＬＤ構造を保ちながら、コンタクト領域１６に近い場所のｐ型不純物量を少なくする。この構成により、図３（ｃ）に示すように、２つのピークを有する山型の分布となる。
【００６２】
図５は、第１の実施形態の半導体装置の作用及び効果の説明図である。図５は、第１の実施形態の電界強度分布と比較例に電界強度分布を重ねあわせた図である。
【００６３】
図５から明らかように、第１の実施形態の電界強度分布の面積の方が、比較例の電界強度分布の面積よりも大きい。したがって、終端長が同一の場合は、第１の実施形態の方が耐圧を高くすることができる。言い換えれば、第１の実施形態の方が、同一の耐圧を実現するための終端長を短縮することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態の場合も、比較例の場合と同様、電界強度分布がピークを有する山型の分布を示す。したがって、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制される。
【００６５】
第１の領域１８ａのｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量の６０％以上９０％以下であることが好ましく、７０％以上８０％以下であることがより好ましい。上記範囲を下回ると、電界強度のピークが高くなりすぎ、耐圧が低下するおそれがある。また、上記範囲を上回ると、電界強度のピークが十分高くならず、耐圧が低下するおそれがある。
【００６６】
第１の領域１８ａの幅（図３（ｂ）中のｗ１）は、リサーフ領域１８の幅（図３（ｂ）中のｗｔ）の１０％以上４０％以下であることが好ましく、２０％以上３０％以下であることがより好ましい。上記範囲を下回ると、電界強度のピークが十分高くならず、耐圧が低下するおそれがある。また、上記範囲を上回ると、電界強度のピークが高くなりすぎ、耐圧が低下するおそれがある。
【００６７】
第１の実施形態の半導体装置によれば、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制され、かつ、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。
【００６８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の半導体装置は、第１の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物濃度が、第２の領域の少なくとも１部よりも低い点で第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【００６９】
図６は、第２の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図６（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００７０】
第２の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃの深さは略一定である。
【００７１】
第１の領域１８ａの任意の位置におけるｐ型不純物濃度は、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物濃度よりも低い。また、第３の領域１８ｃの任意の位置におけるｐ型不純物濃度は、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物濃度よりも低い。
【００７２】
第２の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａの任意の位置におけるｐ型不純物量が、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。また、第３の領域１８ｃの任意の位置におけるｐ型不純物量が、第２の領域１８ｂの任意の位置におけるｐ型不純物量よりも少ない。
【００７３】
第２の実施形態のＳＢＤでは、各領域のｐ型不純物濃度を変化させることにより、上記ｐ型不純物量の関係を実現している。
【００７４】
第２の実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態同様、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制され、かつ、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。
【００７５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の半導体装置は、第１の領域と第１の半導体領域との間に、第１の半導体領域よりも第１導電型の不純物濃度の高い第１導電型の第４の半導体領域を、更に備える点で第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【００７６】
図７は、第３の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図７（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００７７】
第３の実施形態のＳＢＤは、ｎ型領域４０（第４の半導体領域）を備える。
【００７８】
第３の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物濃度は略同一である。
【００７９】
第１の領域１８ａの深さは第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。また、第３の領域１８ｃの深さは、第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。
【００８０】
第３の実施形態のＳＢＤは、ｎ型領域４０を備える。ｎ型領域４０は、第１の領域１８ａとドリフト領域１４との間に設けられる。ｎ型領域４０のｎ型不純物濃度は、ドリフト領域１４のｎ型不純物濃度よりも高い。
【００８１】
ｎ型領域４０は、ｎ型不純物を含有する。ｎ型不純物は、例えば、リン（Ｐ）である。ｎ型不純物の不純物濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１９ｃｍ−３以下である。
【００８２】
ｎ型領域４０は、ｎ型不純物のイオン注入により形成される。ｎ型不純物により、第１の領域１８ａに含まれるｐ型不純物を補償し、第１の領域１８ａのｐ型不純物量を調整することが可能となる。したがって、リサーフ領域１８の電界強度分布の調整が容易となる。よって、耐圧の調整が容易となる。
【００８３】
第３の実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態同様、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制され、かつ、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。また、耐圧の調整が容易となる。
【００８４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の半導体装置は、第２の領域の第２導電型の不純物量、及び、第３の不純物領域の第２導電型の不純物量は第２の半導体領域から離れるにしたがって低下する点で第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【００８５】
図８は、第４の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図８（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００８６】
第４の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物濃度は略同一である。
【００８７】
第１の領域１８ａの少なくとも１部の深さは、第２の領域１８ｂの少なくとも１部の深さよりも浅い。第１の領域１８ａと第２の領域１８ｂとの境界では、第１の領域１８ａの深さが第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。また、第３の領域１８ｃの深さは、第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。
【００８８】
したがって、第１の領域１８ａの少なくとも１部のｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂの少なくとも１部のｐ型不純物量よりも少ない。第１の領域１８ａと第２の領域１８ｂとの境界では、第１の領域１８ａのｐ型不純物量が、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりも少ない。また、第３の領域１８ｃのｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりも少ない。
【００８９】
第１の領域１８ａの深さ、第２の領域１８ｂの深さ、及び、第３の領域１８ｃの深さは、コンタクト領域１６から離れるにしたがって浅くなる。したがって、第１の領域１８ａのｐ型不純物量、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物量は、コンタクト領域１６から離れるにしたがって少なくなる。
【００９０】
第１の領域１８ａにおいて、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりもｐ型不純物量の少ない部分の幅（図８（ｂ）中のｗ２）は、リサーフ領域１８の幅（図８（ｂ）中のｗｔ）の１０％以上４０％以下であることが好ましく、２０％以上３０％以下であることがより好ましい。上記範囲を下回ると、電界強度のピークが十分高くならず、耐圧が低下するおそれがある。また、上記範囲を上回ると、電界強度のピークが高くなりすぎ、耐圧が低下するおそれがある。
【００９１】
第４の実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態同様、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制され、かつ、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。
【００９２】
（第５の実施形態）
第５の実施形態の半導体装置は、第３の領域の少なくとも１部の第２導電型の不純物量が、第２の領域の少なくとも１部よりも多い点で第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【００９３】
図９は、第５の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は各不純物領域のｐ型不純物量を示す図、図９（ｃ）は電界強度分布を示す図である。
【００９４】
第５の実施形態のＳＢＤでは、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物濃度は略同一である。
【００９５】
第１の領域１８ａの少なくとも１部の深さは、第２の領域１８ｂの少なくとも１部の深さよりも浅い。第１の領域１８ａと第２の領域１８ｂとの境界では、第１の領域１８ａの深さが第２の領域１８ｂの深さよりも浅い。
【００９６】
また、第３の領域１８ｃの少なくとも１部の深さは、第２の領域１８ｂの少なくとも１部の深さよりも深い。第３の領域１８ｃと第２の領域１８ｂとの境界では、第３の領域１８ｃの深さが第２の領域１８ｂの深さよりも深い。
【００９７】
したがって、第１の領域１８ａの少なくとも１部のｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂの少なくとも１部のｐ型不純物量よりも少ない。第１の領域１８ａと第２の領域１８ｂとの境界では、第１の領域１８ａのｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりも少ない。
【００９８】
また、第３の領域１８ｃの少なくとも１部のｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂの少なくとも１部のｐ型不純物量よりも多い。第３の領域１８ｃと第２の領域１８ｂとの境界では、第３の領域１８ｃのｐ型不純物量は、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりも多い。
【００９９】
第１の領域１８ａの深さ、第２の領域１８ｂの深さ、及び、第３の領域１８ｃの深さは、コンタクト領域１６から離れるにしたがって浅くなる。したがって、第１の領域１８ａのｐ型不純物量、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物量は、コンタクト領域１６から離れるにしたがって少なくなる。
【０１００】
第５の実施形態のＳＢＤのリサーフ領域１８内の電界強度分布は、図９（ｃ）に示すように、３つのピークを有する山型の分布となる。したがって、電界強度分布の面積が、第１ないし第４の実施形態と比較して、更に大きくなる。したがって、第１ないし第４の実施形態と終端長が同一の場合は、第５の実施形態の方が耐圧を高くすることができる。言い換えれば、第５の実施形態の方が、同一の耐圧を実現するための終端長を短縮することができる。
【０１０１】
第１の領域１８ａの、第２の領域１８ｂのｐ型不純物量よりもｐ型不純物量の少ない部分の幅（図９（ｂ）中のｗ３）は、リサーフ領域１８の幅（図９（ｂ）中のｗｔ）の１０％以上４０％以下であることが好ましく、２０％以上３０％以下であることがより好ましい。上記範囲を下回ると、電界強度のピークが十分高くならず、耐圧が低下するおそれがある。また、上記範囲を上回ると、電界強度のピークが高くなりすぎ、耐圧が低下するおそれがある。
【０１０２】
第５の実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態同様、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制される。そして、第１ないし第４の実施形態と比較して、更に、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。
【０１０３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態の半導体装置は、第１の面との間に絶縁層を挟み、第１の領域と第２の領域との境界の上に設けられた導電層を、更に備える点で第５の実施形態と異なっている。以下、第５の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１０４】
図１０は、第６の実施形態の半導体装置の終端領域の拡大模式断面図である。
【０１０５】
第６の実施形態のＳＢＤは、第１のフィールドプレート電極４２（第１の導電層）、第２のフィールドプレート電極４４（第２の導電層）、第３のフィールドプレート電極４６を備える。
【０１０６】
第１のフィールドプレート電極４２は、層間絶縁層２２の中に設けられる。第１のフィールドプレート電極４２は、第１の面との間に層間絶縁層２２を挟む。第１のフィールドプレート電極４２は、第１の領域１８ａと第２の領域１８ｂとの境界の上に設けられる。
【０１０７】
第１のフィールドプレート電極４２は、例えば、金属である。第１のフィールドプレート電極４２は、フローティングであっても、コンタクト領域１６と同電位であってもかまわない。
【０１０８】
第２のフィールドプレート電極４４は、層間絶縁層２２の中に設けられる。第２のフィールドプレート電極４４は、第１の面との間に層間絶縁層２２を挟む。第２のフィールドプレート電極４４は、第２の領域１８ｂと第３の領域１８ｃとの境界の上に設けられる。
【０１０９】
第２のフィールドプレート電極４４は、例えば、金属である。第２のフィールドプレート電極４４は、フローティングであっても、コンタクト領域１６と同電位であってもかまわない。
【０１１０】
第３のフィールドプレート電極４６は、層間絶縁層２２の中に設けられる。第３のフィールドプレート電極４６は、第１の面との間に層間絶縁層２２を挟む。第３のフィールドプレート電極４６は、コンタクト領域１６と第１の領域１８ａとの境界の上に設けられる。
【０１１１】
第３のフィールドプレート電極４６は、例えば、金属である。第３のフィールドプレート電極４６は、フローティングであっても、コンタクト領域１６と同電位であってもかまわない。
【０１１２】
第１のフィールドプレート電極４２、第２のフィールドプレート電極４４、及び、第３のフィールドプレート電極４６を設けることにより、電界強度分布のピークがなだらかになる。したがって、電界強度分布の面積が、第５の実施形態と比較して、更に大きくなる。したがって、第５の実施形態と終端長が同一の場合は、第６の実施形態の方が耐圧を高くすることができる。言い換えれば、第６の実施形態の方が、同一の耐圧を実現するための終端長を短縮することができる。
【０１１３】
なお、第１のフィールドプレート電極４２、第２のフィールドプレート電極４４、及び、第３のフィールドプレート電極４６のそれぞれが電界強度分布のピークをなだらかにする効果を発現する。したがって、第１のフィールドプレート電極４２、第２のフィールドプレート電極４４、及び、第３のフィールドプレート電極４６のいずれか一つ又は二つを省いた構成とすることも可能である。
【０１１４】
第６の実施形態の半導体装置によれば、第５の実施形態同様、チャージインバランスに対する耐圧の変動が抑制される。そして、第５の実施形態と比較して、更に、終端領域の終端長を短縮することが可能となる。
【０１１５】
以上、実施形態では、半導体層がシリコンである場合を例に説明したが、半導体層は、ＳｉＣ、ＧａＮ系半導体など、その他の半導体であってもかまわない。
【０１１６】
また、実施形態では、パワー半導体デバイスとして、ＳＢＤを例に説明したが、活性領域の周囲に終端領域を備えるデバイスであれば、ＰＩＮダイオード、ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｕｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など、その他のパワー半導体デバイスにも本発明を適用することが可能である。
【０１１７】
また、実施形態では、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型の場合を例に説明したが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とすることも可能である。
【０１１８】
また、実施形態では、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃのｐ型不純物濃度が略同一である場合と、第１の領域１８ａ、第２の領域１８ｂ、及び、第３の領域１８ｃの深さが略一定である場合を例に説明したが、ｐ型不純物濃度及び深さの両方を変化させて所望のｐ型不純物量の関係を実現させても構わない。
【０１１９】
また、実施形態では、リサーフ領域１８が３つの領域に分かれる場合を例に説明したが、例えば、４つ以上の領域に分かれていても構わない。例えば、第１の実施形態において、第３の領域１８ｃの外側に新たなｐ型領域を設け、ｐ型不純物が更に細かい刻みで階段状に外側に向かって低下していく構造としても構わない。
【０１２０】
また、終端領域の上に、信頼性を向上させる観点から、絶縁性の低い絶縁層を設ける構成としても構わない。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０      半導体層
１４      ｎ−型のドリフト領域（第１の半導体領域）
１６      ｐ＋型のコンタクト領域（第２の半導体領域）
１８      ｐ型のリサーフ領域（第３の半導体領域）
１８ａ    第１の領域
１８ｂ    第２の領域
１８ｃ    第３の領域
２２      層間絶縁層（絶縁層）
２４      アノード電極（第１の電極）
２６      カソード電極（第２の電極）
４０      ｎ型領域（第４の半導体領域）
４２      第１のフィールドプレート電極（第１の導電層）
４４      第２のフィールドプレート電極（第２の導電層）
【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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【図１０】
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