(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧構造を有する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上の半導体層と、
前記半導体層の上方の表面電極と、
前記半導体基板の下方の裏面電極と、
前記半導体基板の側面に設けられ、前記半導体基板よりも低い誘電率を有する延長部と、
前記延長部における上面および側面の少なくともいずれかに設けられ、前記表面電極および前記裏面電極と電気的に接続された抵抗部と
を備え、
前記延長部の前記上面の全面に前記抵抗部が設けられている半導体装置。
【請求項２】
前記抵抗部は、前記延長部の前記側面の全面に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
耐圧構造を有する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上の半導体層と、
前記半導体層の上方の表面電極と、
前記半導体基板の下方の裏面電極と、
前記半導体基板の側面に設けられ、前記半導体基板よりも低い誘電率を有する延長部と、
前記延長部における上面および側面の少なくともいずれかに設けられ、前記表面電極および前記裏面電極と電気的に接続された抵抗部と
を備え、
前記延長部は、
前記半導体基板の前記側面から離間しており、前記側面を囲む外側部と、
前記外側部と前記半導体基板の前記側面との間に位置しており、樹脂を有する内側部と
を含む、半導体装置。
【請求項４】
前記延長部上に設けられ、前記表面電極と前記抵抗部とを電気的に接続する上部導電部材をさらに備える
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記上部導電部材の外側端部は、前記延長部の前記内側部の上方に位置する
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記上部導電部材の外側端部は、前記延長部の前記外側部の上方に位置する
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記延長部の前記外側部の上面は、前記半導体基板と前記半導体層との境界よりも上に位置する
請求項３から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
耐圧構造を有する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上の半導体層と、
前記半導体層の上方の表面電極と、
前記半導体基板の下方の裏面電極と、
前記半導体基板の側面に設けられ、前記半導体基板よりも低い誘電率を有する延長部と、
前記延長部における上面および側面の少なくともいずれかに設けられ、前記表面電極および前記裏面電極と電気的に接続された抵抗部と、
前記裏面電極の裏面側に設けられ、前記裏面電極に電気的に接続された導電性板と、
前記延長部の前記側面に設けられた前記抵抗部と前記導電性板とを電気的に接続する下部導電部材と
を備える
半導体装置。
【請求項９】
耐圧構造を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の下方に設けられた裏面電極と、前記半導体基板の側面から離間して前記側面を囲んでおり前記半導体基板よりも低い誘電率を有する外側部とを、前記裏面電極に電気的に接続する導電性板上において導電性接着剤を介して固定する段階と、
前記半導体基板と前記外側部との間に樹脂を流し込み、内側部を形成する段階と、
前記内側部を形成する段階の後に、前記外側部および前記内側部を有する延長部における上面および側面の少なくともいずれかに、前記半導体基板の上方の表面電極と前記裏面電極とに電気的に接続された抵抗部を溶射により形成する段階と
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記延長部上に、前記表面電極と前記抵抗部とを電気的に接続する上部導電部材を形成する段階をさらに備える
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記延長部の前記外側部に設けられた前記抵抗部と前記導電性板とを電気的に接続する下部導電部材を形成する段階をさらに備える
請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
従来、半導体素子の終端部において、絶縁体を含むトレンチを設けていた（例えば、特許文献１〜４参照）。また、電極と一体に形成された金属からなる容量性電圧結合領域により上下を挟んだ領域であってｐｎ接合の近傍から終端部に渡る領域に、絶縁材料を設けていた（例えば、特許文献５参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２０１３−２５１３３８号公報
［特許文献２］  特開２０１３−０８０８９３号公報
［特許文献３］  特開２０１３−０６５７１９号公報
［特許文献４］  特開２００８−０１６７２６号公報
［特許文献５］  特表２００７−５０３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、絶縁体を含むトレンチを設ける場合には、基板の一部にトレンチが設けられるので、トレンチを設ける領域の分だけ電流を流す活性領域が減少するという問題がある。また、絶縁材料の上下のみを容量性電圧結合領域により挟む場合には、ｐｎ接合から絶縁材料へ延びる等電位線が、ｐｎ接合と絶縁材料との境界において急峻に容量性電圧結合領域に向かうこととなる。それゆえ、ｐｎ接合と絶縁材料との境界において電界が集中し絶縁破壊が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、耐圧構造を有する半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上の半導体層と、半導体層の上方の表面電極と、半導体基板の下方の裏面電極と、半導体基板の側面に設けられた延長部と、表面電極および裏面電極と電気的に接続された抵抗部とを備えてよい。延長部は、半導体基板よりも低い誘電率を有してよい。抵抗部は、延長部における上面および側面の少なくともいずれかに設けられてよい。
【０００５】
抵抗部は、延長部の側面の全面に設けられてよい。
【０００６】
延長部の上面の全面に抵抗部が設けられてよい。
【０００７】
延長部は、外側部と、内側部とを含んでよい。外側部は、半導体基板の側面から離間しており、側面を囲んでよい。内側部は、外側部と半導体基板の側面との間に位置してよい。内側部は、樹脂を有してよい。
【０００８】
半導体装置は、上部導電部材をさらに備えてよい。上部導電部材は、延長部上に設けられてよい。上部導電部材は、表面電極と抵抗部とを電気的に接続してよい。
【０００９】
上部導電部材の外側端部は、延長部の内側部の上方に位置してよい。また、上部導電部材の外側端部は、延長部の外側部の上方に位置してもよい。
【００１０】
延長部の外側部の上面は、半導体基板と半導体層との境界よりも上に位置してよい。
【００１１】
半導体装置は、導電性板と、下部導電部材とをさらに備えてよい。導電性板は、裏面電極の裏面側に設けられてよい。導電性板は、裏面電極に電気的に接続されてよい。下部導電部材は、延長部の側面に設けられた抵抗部と導電性板とを電気的に接続してよい。
【００１２】
本発明の第２の態様においては、耐圧構造を有する半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置の製造方法は、半導体基板の下方に設けられた裏面電極と外側部とを導電性板上において導電性接着剤を介して固定する段階と、半導体基板と外側部との間に樹脂を流し込み、内側部を形成する段階と、内側部を形成する段階の後に、延長部における上面および側面の少なくともいずれかに、抵抗部を溶射により形成する段階とを備えてよい。外側部は、半導体基板の側面から離間して側面を囲んでおり半導体基板よりも低い誘電率を有してよい。導電性板は、裏面電極に電気的に接続してよい。延長部は、外側部および内側部を有してよい。抵抗部は、半導体基板の上方の表面電極と裏面電極とに電気的に接続されてよい。
【００１３】
半導体装置の製造方法は、上部導電部材を形成する段階をさらに備えてよい。上部導電部材は、延長部上に、表面電極と抵抗部とを電気的に接続してよい。
【００１４】
半導体装置の製造方法は、下部導電部材を形成する段階をさらに備えてよい。下部導電部材は、延長部の外側部に設けられた抵抗部と導電性板とを電気的に接続してよい。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例における半導体装置１００の上面図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ'断面を示す図である。
【図３】半導体装置１００を示す上面斜視図である。
【図４】（Ａ）内側部２２がシリコーン樹脂である場合の耐圧波形をシミュレートした結果を示す図である。（Ｂ）内側部２２が酸化アルミニウムである場合の耐圧波形をシミュレートした結果を示す図である。
【図５】（Ａ）内側部２２がシリコーン樹脂である場合の電位の分布をシミュレートした結果を示す要部拡大図である。（Ｂ）内側部２２が酸化アルミニウムである場合の電位の分布をシミュレートした結果を示す要部拡大図である。
【図６Ａ】インパクトイオン化率の分布を示す要部拡大図である。
【図６Ｂ】電位の分布を示す要部拡大図である。
【図６Ｃ】電界強度の分布を示す要部拡大図である。
【図７】第１変形例におけるＡ‐Ａ'断面を示す図である。
【図８】第２変形例におけるＡ‐Ａ'断面を示す図である。
【図９】半導体装置１００の製造フロー２００を示すフロー図である。
【図１０】ｎ＋型半導体基板１０と外側部２４とを導電性板４０上に固定する段階Ｓ１０を示す図である。
【図１１】樹脂を流し込み内側部２２を形成する段階Ｓ２０を示すである。
【図１２】下部導電部材４２を形成する段階を示す段階Ｓ３０図である。
【図１３】抵抗部３０を溶射形成する段階Ｓ４０を示す図である。
【図１４】上部導電部材３２を溶射形成する段階Ｓ５０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
本明細書において、ｎまたはｐは、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎまたはｐの右肩に記載した＋または−について、＋はそれが記載されていないものよりもキャリア濃度が高く、−はそれが記載されていないものよりもキャリア濃度が低いことを意味する。また、本明細書において、Ｅは１０のべき乗を意味し、例えば１Ｅ＋１６は１×１０１６を意味する。
【００１９】
さらに、本明細書において、Ｘ方向とＹ方向とは互いに垂直な方向であり、Ｚ方向はＸ‐Ｙ平面に垂直な方向である。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、いわゆる右手系を成す。なお、本明細書において、「上に」および「上方に」とは「＋Ｚ方向の位置に」という意味であり、「下に」および「下方に」とは「−Ｚ方向の位置に」という意味である。また、本明細書において、構成物の「表面」と記載した場合にはその構成物の「＋Ｚ方向の最表面」という意味であり、構成物の「裏面」と記載した場合にはその構成物の「‐Ｚ方向の最表面」という意味である。なお、Ｚ方向は、必ずしも地面に垂直な鉛直方向でなくてよい。
【００２０】
図１は、第１実施例における半導体装置１００の上面図である。本例の半導体装置１００は、ｎ型およびｐ型の炭化珪素（以降、ＳｉＣと記載する。）で構成されるｐｎ接合ダイオードを備える。なお、図１においては、表面電極としてのアノード電極１６と、上部導電部材３２と、抵抗部３０と、導電性板４０と、下部導電部材４２とを示す。
【００２１】
図２は、図１のＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例の半導体装置１００は、ダイオード素子部５０、延長部２０、抵抗部３０、上部導電部材３２および下部導電部材４２を有する。
【００２２】
ダイオード素子部５０は、裏面電極としてのカソード電極１８、半導体基板としてのｎ＋型半導体基板１０、半導体層としてのｎ型半導体層１２、ｐ型半導体層１４およびアノード電極１６を有する。本例のダイオード素子部５０は、耐圧１，２００ＶクラスであるＳｉＣのｐｎ接合ダイオードである。なお、他の例においては裏面電極をアノード電極１６とし表面電極をカソード電極１８としてもよい。この場合、ダイオード素子部５０の構成は適宜変更されてよい。
【００２３】
本例の半導体装置１００はＳｉＣのダイオードであるが、他の例においては窒化ガリウムまたは酸化ガリウムのダイオードであってもよい。また、本例の半導体装置１００はｐｎダイオードであるが、他の例においてはショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  ｄｉｏｄｅ）、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴであってよい。
【００２４】
本例のｎ＋型半導体基板１０は、ｎ＋型のＳｉＣ基板であり、３５０μｍの厚みを有する。ｎ型半導体層１２は、ｎ＋型半導体基板１０上に設けられる。本例のｎ型半導体層１２は、エピタキシャル形成されたｎ型のＳｉＣ層である。ｎ型半導体層１２は、１Ｅ＋１６ｃｍ−３の不純物濃度で１０μｍの厚みを有してよい。ｎ型不純物は窒素（Ｎ）またはリン（Ｐ）であってよい。なお、半導体層がＧａＮである場合には、ｎ型不純物はシリコン（Ｓｉ）または酸素（Ｏ）であってよい。
【００２５】
本例のｐ型半導体層１４は、１Ｅ＋２０ｃｍ−３の不純物濃度で０．５μｍの厚みを有する。ｐ型半導体層１４は、ｎ型半導体層１２にｐ型不純物をイオン注入して、その後、活性化熱処理することにより形成してよい。ｐ型不純物はＡｌまたはボロン（Ｂ）であってよい。なお、半導体層がＧａＮである場合には、ｐ型不純物はＢｅ（ベリリウム）、マグネシウム（Ｍｇ）または亜鉛（Ｚｎ）であってよい。
【００２６】
上部導電部材３２は、アノード電極１６を囲んで設けられる。本例の上部導電部材３２は、溶射形成されたアルミニウム（以降、Ａｌと記載する。）である。他の例では、上部導電部材３２は銅（以降、Ｃｕと記載する。）等の他の溶射形成可能な金属であってよい。上部導電部材３２は、アノード電極１６と抵抗部３０とを電気的に接続する機能を有する。
【００２７】
アノード電極１６は、ｎ型半導体層１２の上方に設けられる。アノード電極１６は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）のいずれか、または、これらの合金・積層などであってよい。一例において、Ｔｉ‐ＡｌおよびＡｌをこの順に積層した電極であってもよい。カソード電極１８は、ｎ型半導体層１２の下方に設けられる。カソード電極１８は、ＴｉおよびＡｌの積層、または、Ｔｉ、Ｎｉ、ＡｌおよびＡｕの積層であってよい。一例において、Ｔｉ、Ｎｉ、ＡｕおよびＡｇをこの順に積層した電極であってもよい。
【００２８】
導電性板４０には、ｐｎ接合ダイオードのカソード電極が電気的に接続される。本例の導電性板４０は、Ｃｕ製の板である。導電性板４０の端部上面には下部導電部材４２が電気的に接続される。本例の下部導電部材４２は、メッキ形成されたＡｌである。下部導電部材４２は溶射形成が困難であるのでメッキ形成するが、下部導電部材４２は他の形成手法により形成されてもよい。また、下部導電部材４２は、Ａｌ以外の他の導電材料であってもよい。
【００２９】
抵抗部３０は、上部導電部材３２を介してアノード電極１６と電気的に接続される。また、抵抗部３０は、直接、下部導電部材４２に電気的に接続される。これにより、抵抗部３０は、下部導電部材４２および導電性板４０を介してカソード電極と電気的に接続される。
【００３０】
抵抗部３０は、所定の電気抵抗を有する導電性材料である。本例の抵抗部３０は、Ａｌ粒子および酸化アルミニウム（以降、Ａｌ２Ｏ３と記載する。）を溶射して形成した低抵抗のＡｌ２Ｏ３被膜である。抵抗部３０は、純粋なＡｌ２Ｏ３被膜よりも抵抗が低く、純粋なＡｌよりは抵抗が高い。具体的には、抵抗部３０は、２．６５Ｅ−８Ωｍ以上１．０Ｅ＋１６Ωｍ以下の抵抗率を有してよく、好ましくは１Ｅ−７Ωｍ以上１Ｅ２Ωｍ以下の抵抗率を有してよい。この場合に、抵抗部３０は、アノード−カソード間逆阻止電圧が１，２００Ｖの場合に、漏れ電流が１ｍＡ／ｃｍ２以下となるようにしてよい。
【００３１】
延長部２０は、半導体装置１００の耐圧構造として機能する。延長部２０は、ｎ＋型半導体基板１０の側面１９に接してトーラス状に設けられる。本明細書において側面とは、構成物の±Ｙ方向の最外面を意味する。延長部２０は、内側部２２と外側部２４とを有する。
【００３２】
内側部２２は、外側部２４とｎ＋型半導体基板１０の側面１９との間に位置する。本例の内側部２２は、シリコーン樹脂を有する。シリコーン樹脂の比誘電率は約３．５である。本例では、内側部２２にシリコーン樹脂を設けるので、ｎ＋型半導体基板１０と外側部２４との間を隙間なく封止することができる。内側部２２のＹ方向長さは５０μｍ以上であってよい。本例の内側部２２のＹ方向長さは、１００μｍ以上２００μｍ以下である。
【００３３】
外側部２４は、ｎ＋型半導体基板１０の側面１９から離間しており、当該側面を囲んで設けられる。本例の外側部２４は、Ａｌ２Ｏ３からなる。Ａｌ２Ｏ３の比誘電率は約９．５である。一方、ＳｉＣの比誘電率は約１０である。すなわち、延長部２０は、ＳｉＣのダイオード素子部５０よりも低い誘電率を有する。
【００３４】
本例では、ダイオード素子部５０の外側に耐圧構造としての延長部２０を付加するので、ｎ＋型半導体基板１０、ｎ型半導体層１２およびｐ型半導体層１４の全体を活性領域として使用することができる。つまり、ＳｉＣの基板面積を最大限有効活用して、活性領域の面積当たりのコストを下げることができる。
【００３５】
本例の導電性板４０は、カソード電極１８の裏面側に設けられる。導電性板４０は、導電性接着剤である半田または銀ペーストを介してカソード電極１８に電気的に接続されてよい。導電性板４０およびカソード電極１８の電位は、０Ｖであってよい。これに対して、アノード電極１６および上部導電部材３２は、高電位（例えば１，２００Ｖ）であってよい。
【００３６】
抵抗部３０は、延長部２０の上面２６および側面２８に接して設けられる。本明細書において上面とは、構成物の＋Ｚ方向の最表面を意味する。抵抗部３０は１μｍ以上５μｍ以下の厚みを有してよい。上部導電部材３２の外側端部３４から、抵抗部３０を経て下部導電部材４２に至るまでにおいて、電位は高電位（例えば１，２００Ｖ）から０Ｖまで電圧降下する。抵抗部３０は、高電位（例えば１，２００Ｖ）から０Ｖまでを均等な長さ間隔で電位分担することができる。
【００３７】
抵抗部３０が無い場合には、ｎ型半導体層１２およびｐ型半導体層１４の端部から延長部２０へ出る等電位線は、急峻に上下方向に向かう。これに対して、本例では、抵抗部３０での電圧降下に対応して、各等電位線が抵抗部３０へ延伸することができる。それゆえ、抵抗部３０が無い場合よりも等電位線の間隔を均等にすることができる。この結果、抵抗部３０が無い場合と比較して、ｎ＋型半導体基板１０とｎ型半導体層１２との境界１１の外側端部１３における等電位間隔を広げることができる。したがって、絶縁破壊しやすい境界１１の外側端部１３での電界強度を低下させることができる。これにより、半導体装置１００の耐圧を向上させることができる。
【００３８】
本例の抵抗部３０は、延長部２０の側面２８の全面に設けられてよい。また、本例の抵抗部３０は、延長部２０の上面２６の全面に設けられてよい。これにより、抵抗部３０は、延長部２０の側面２８の全面および上面の全面で電位分担することができる。本明細書において上面２６の全面とは、実質的に上面２６の全面であればよく、具体的には上面２６の９０％以上を意味する。同様に、側面２８の全面とは、実質的に側面２８の全面であればよく、具体的には側面２８の９０％以上を意味する。
【００３９】
上部導電部材３２は、延長部２０上に設けられる。上部導電部材３２は、アノード電極１６と抵抗部３０との電気的接続を担保する。また、本例において、上部導電部材３２の外側端部３４は、延長部２０の内側部２２の上方に位置する。したがって、外側端部３４まではアノード電極１６と同電位である。ただし、外側端部３４よりも外側では、抵抗部３０において電圧降下が生じる。本例では、外側部２４の上面全体に渡って等電位線が分布するので、外側端部３４が外側部２４の上方にまで延在する場合と比較して、等電位線の分布間隔を均一にすることができる。
【００４０】
下部導電部材４２は、抵抗部３０と導電性板４０とを電気的に接続する機能を有する。抵抗部３０と導電性板４０との継ぎ目は、抵抗部３０を溶射形成する際に抵抗部３０が付着しにくい。そこで、下部導電部材４２を設けることにより、抵抗部３０と導電性板４０との電気的接続を確実に担保することができる。下部導電部材４２は、メッキ形成されたＡｌであってよい。
【００４１】
延長部２０の外側部２４の上面２６は、ｎ＋型半導体基板１０とｎ型半導体層１２との境界１１よりも上に位置する。本例では、外側部２４の上面２６は、ｐ型半導体層１４よりも上に位置する。これにより、例えば外側部２４の上面２６が境界１１よりも下に位置する場合と比較して、外側端部１３付近の等電位線を下方に押し下げられない。それゆえ、外側端部１３付近おける電界強度を緩和することができる。なお、他の例においては、外側部２４の上面２６は、アノード電極１６より上に位置してもよい。また、外側部２４の上面２６は、アノード電極１６より下に位置し、かつ、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４との境界より上に位置してもよい。
【００４２】
図３は、１００を示す上面斜視図である。本例の抵抗部３０は、延長部２０における上面２６および側面２８の少なくともいずれかに設けられる。上面２６から側面２８に至る領域Ｂにおいて、抵抗部３０は上面２６および側面２８の両方に設けられている。これに対して、上面２６から側面２８に至る領域Ｃにおいて、抵抗部３０は上面２６のみに設けられている。また、上面２６から側面２８に至る領域Ｄにおいて、抵抗部３０は側面２８のみに設けられている。
【００４３】
上面２６の一部または側面２８の一部には、抵抗部３０が無くてもよい。抵抗部３０は、延長部２０の上面２６の９０％以上および延長部２０の側面２８の９０％以上を被覆していれば、耐圧向上の効果を有する。なお、理解を容易にするために、図３では抵抗部３０の被覆領域をやや誇張して描いている。また、見やすさを考慮して、抵抗部３０および下部導電部材４２のみにハッチングを付している。
【００４４】
図４（Ａ）は、内側部２２がシリコーン樹脂である場合の耐圧波形をシミュレートした結果を示す図である。図４（Ｂ）は、内側部２２がＡｌ２Ｏ３である場合の耐圧波形をシミュレートした結果を示す図である。内側部２２がシリコーン樹脂である場合、１，７６０Ｖでアバランシェ電流が流れた。つまり、内側部２２がシリコーン樹脂である場合、アバランシェ耐圧は１，７６０Ｖである。これは、１，２００Ｖクラスの素子としては十分な耐圧である。これに対して、内側部２２がＡｌ２Ｏ３である場合、１，２８０Ｖでアバランシェ電流が流れた。つまり、内側部２２がＡｌ２Ｏ３である場合、アバランシェ耐圧は１，２８０Ｖである。
【００４５】
図５（Ａ）は、内側部２２がシリコーン樹脂である場合の電位の分布をシミュレートした結果を示す要部拡大図である。図５（Ｂ）は、内側部２２がＡｌ２Ｏ３である場合の電位の分布をシミュレートした結果を示す要部拡大図である。境界１１の外側端部１３近傍において、図５（Ｂ）では図５（Ａ）よりも等電位線の間隔が狭い。したがって、外側端部１３近傍でシリコーン樹脂よりも高い電圧が印加されて、Ａｌ２Ｏ３は絶縁破壊したと考えられる。Ａｌ２Ｏ３において絶縁破壊が生じた時の臨界電界強度は１０６Ｖ／ｃｍであり、ＳｉＣの臨界電界強度と同程度であった。
【００４６】
なお、内側部２２において、シリコーン樹脂（比誘電率３．５）に代えて、シリコン酸化膜（比誘電率３．９）を用いた場合、シリコーン樹脂とほぼ同じ図４（Ａ）に示す耐圧波形が得られた。つまり、アバランシェ耐圧が１，７６０Ｖとなった。そこで、耐圧特性を設計する指針として、内側部２２に設ける絶縁材料の比誘電率は４以下としてよい。ただし、内側部２２における絶縁材料の臨界電界強度が高ければ、比誘電率は４以下でなくてもよいと考えられる。つまり、比誘電率はｎ＋型半導体基板１０よりは低くあるべきだが、４以下であることは必須の条件ではないと考えられる。このように、適切な比誘電率および臨界電界強度の絶縁材料を選ぶことで所望の耐圧特性を得ることができる。
【００４７】
図６Ａから図６Ｃは、内側部２２にシリコーン樹脂を用いた場合に、アバランシェ降伏が発生している状態を示しシミュレーション結果である。図６Ａは、インパクトイオン化率の分布を示す要部拡大図である。図６Ｂは、電位の分布を示す要部拡大図である。図６Ｃは、電界強度の分布を示す要部拡大図である。
【００４８】
図６Ａに示すように、インパクトイオン化率は、ｎ型半導体層１２およびｐ型半導体層１４で高くなっており、内側部２２では発生していない。また、図６Ｂに示すように、等電位線は内側部２２において、ほぼ均一な間隔で分布していることが分かる。これは、電圧降下に対応して各等電位線をＹ方向に延伸する抵抗部３０の効果であると言える。図６Ｃに示すように、ｎ型半導体層１２およびｐ型半導体層１４と内側部２２とが接している領域において、電界強度が高くなっている。
【００４９】
図７は、第１変形例におけるＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例において、上部導電部材３２の外側端部３４は、延長部２０の外側部２４の上方に位置する。係る構成が第１実施例と異なる。他の構成は第１実施例と同じである。この場合、外側端部３４の位置までアノード電極１６と同電位となる。それゆえ、抵抗部３０において電位分担に寄与する物理的な長さが、第１実施例と比較して短くなる。ただし、第１実施例と比較して上部導電部材３２を溶射形成すしやすい点が有利である。
【００５０】
図８は、第２変形例におけるＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例では、内側部２２と外側部２４との境界がテーパー形状である。外側部２４の側面２８は、導電性板４０に対してほぼ垂直であってよい。本例では、外側部２４の底面２９を外側部２４の上面２６よりも長くすることにより、内側部２２と外側部２４との境界をテーパー形状とする。係る構成が第１実施例と異なる。他の構成は第１実施例と同じである。外側部２４とダイオード素子部５０との空間に内側部２２の材料としてのシリコーン樹脂を流し込んで成形する場合に、シリコーン樹脂を流し込みやすい点が有利である。
【００５１】
図９は、半導体装置１００の製造フロー２００を示すフロー図である。まず、ダイオード素子部５０と外側部２４とを離間して導電性板４０上に固定する（段階Ｓ１０）。その後、ダイオード素子部５０と外側部２４との隙間に樹脂を流し込み、内側部２２を形成する（段階Ｓ２０）。さらにその後、下部導電部材４２を形成する（段階Ｓ３０）。その後、抵抗部３０を溶射する（段階Ｓ４０）。最後に、上部導電部材３２を形成する（段階Ｓ５０）。
【００５２】
図１０は、ｎ＋型半導体基板１０と外側部２４とを導電性板４０上に固定する段階Ｓ１０を示す図である。段階Ｓ１０では、ｎ＋型半導体基板１０の下方に設けられたカソード電極１８と、外側部２４とを、導電性板４０上において導電性接着剤を介して固定する。外側部２４は、ｎ＋型半導体基板１０の側面１９から離間して、側面１９を囲んでいる。
【００５３】
図１１は、樹脂を流し込み内側部２２を形成する段階Ｓ２０を示すである。内側部２２はシリコーン樹脂であってよい。シリコーン樹脂をｎ＋型半導体基板１０と外側部２４との間に樹脂を流し込み、硬化させて、内側部２２を形成する。
【００５４】
図１２は、下部導電部材４２を形成する段階を示す段階Ｓ３０図である。上述の様に、本例の下部導電部材４２はメッキ形成されたＡｌであってよい。下部導電部材４２は、抵抗部３０と導電性板４０との電気的接続を担保する。
【００５５】
図１３は、抵抗部３０を溶射形成する段階Ｓ４０を示す図である。上述の様に、本例の抵抗部３０は溶射により形成してよい。抵抗部３０は、下部導電部材４２を介して導電性板４０およびカソード電極１８に電気的に接続される。また、抵抗部３０は、上部導電部材３２を介してアノード電極１６に電気的に接続される。
【００５６】
図１４は、上部導電部材３２を溶射形成する段階Ｓ５０を示す図である。上述の様に、本例の上部導電部材３２は、溶射形成されたＡｌであってよい。これにより、アノード電極１６と抵抗部３０との電気的接続を担保する。
【００５７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１０・・ｎ＋型半導体基板、１１・・境界、１２・・ｎ型半導体層、１３・・外側端部、１４・・ｐ型半導体層、１６・・アノード電極、１８・・カソード電極、１９・・側面、２０・・延長部、２２・・内側部、２４・・外側部、２６・・上面、２８・・側面、２９・・底面、３０・・抵抗部、３２・・上部導電部材、３４・・外側端部、４０・・導電性板、４２・・下部導電部材、５０・・ダイオード素子部、１００・・半導体装置、２００・・製造フロー
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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