(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１の領域と、
第１の領域に隣接する第２導電型の第２の領域と、
一対の主電極とを備え、一方の主電極が第２の領域と接触するプレーナ型半導体装置において、
第１導電型の第１の領域の表面に高不純物濃度の第２導電型の第２の領域が形成され、該第２の領域の周囲に第２の領域より浅く不純物濃度が低い構造の第２導電型の第３の領域が形成され、第３の領域の周囲に第３の領域と同じ深さの、又は浅く不純物濃度が低い構造の第２導電型の第４の領域が形成されていて、かつ、第４の領域には第３の領域に注入した不純物より不純物準位が深く、活性化率が低い不純物を注入したことを特徴とする
プレーナ型半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレーナ型半導体装置において、
前記第２導電型の第２の領域として高不純物濃度のｐ+ 型領域を形成し、前記第３の領域としてｐ- 型領域を形成し、該第３の領域にはＡｌを注入し、前記第４の領域としてｐ- 型領域を形成し、該第４の領域にはＢ等の第３の領域に注入したＡｌより不純物準位が深く、活性化率が低い不純物を注入したことを特徴とするプレーナ型半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプレーナ型半導体装置において、
ＳｉＣ基板上に前記第１の領域を形成したことを特徴とするプレーナ型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーナ型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高耐圧プレーナ型のｐｎ接合ダイオードを図２に示す。図２においてｎ型Ｓｉ基板１０上にエピタキシャル成長させたｎ型Ｓｉ膜１を形成し、ｎ型Ｓｉ膜１表面に拡散またはイオン注入によってｐ+ 型領域２が形成され、その周囲にｐ+ 型領域２より低濃度で浅い構造のｐ- 型領域５が形成されている。ｐ- 型領域５を浅い構造にすることにより、電界緩和の効果をより高めることができる。ｐ+ 型領域２にはＡｌ等の導電材料の電極３が接触している。このような高耐圧半導体装置の一例として、特開平5−63213号公報に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、温度が変動すると、不純物の活性化率が変化してｐ- 型領域５のキャリア濃度が変化する。このため、室温において所望の耐圧が得られるようにｐ- 型領域５の不純物濃度を設定しても、高温になるとキャリア濃度が高くなるため、ｐ- 型領域５内の空乏層の広がり状態が変化して耐圧が低下するという問題が有る。
【０００４】
本発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、広い温度範囲で高耐圧を安定して得られるプレーナ型半導体装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は第１導電型の第１の領域と、第１の領域に隣接する第２導電型の第２の領域と、一対の主電極とを備え、一方の主電極が第２の領域と接触するプレーナ型半導体装置において、第１導電型の第１の領域の表面に高不純物濃度の第２導電型の第２の領域が形成され、該第２の領域の周囲に第２の領域より浅く不純物濃度が低い構造の第２導電型の第３の領域が形成され、第３の領域の周囲に第３の領域と同じ深さの、又は浅く不純物濃度が低い構造の第２導電型の第４の領域が形成されていて、かつ、第４の領域には第３の領域に注入した不純物より不純物準位が深く、活性化率が低い不純物を注入したことを特徴とするものである。
【０００６】
上記複数の領域に含まれる不純物の不純物準位が異なっているので、各領域ごとに不純物の活性化率が異なる。従って、ある温度範囲では複数の領域のうちのある領域が所望の耐圧を得るために好ましいキャリア濃度値になり、他の温度範囲では他の領域が好ましいキャリア濃度値になるようにすることが可能になる。すなわち、ｐｎ接合のターミネーション部における第２導電型の半導体層のキャリア濃度を広い温度範囲にわたって、所望の耐圧が得られるような値にすることができる。
【０００７】
なお、第１導電型及び第２導電型は、それぞれｐ型またはｎ型であり、かつ互いに反対の導電型である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す。本図は、プレーナ型半導体装置のターミネーションを示す。なお、半導体装置としては、トランジスタやダイオード等種々のものがある。ｎ型ＳｉＣ基板１０上にエピタキシャル成長させたｎ型ＳｉＣ膜１が形成される。このｎ型ＳｉＣ膜１表面に高不純物濃度のｐ+ 型領域２が形成され、ｐ+ 型領域２周囲にｐ+ 型領域２より浅く不純物濃度が低い構造のｐ- 型領域５が形成されている。さらに、ｐ- 型領域５の周囲にｐ- 型領域５と同じ深さの、又は浅いｐ- 型領域６が形成されている。ｐ- 型領域６の不純物濃度はｐ+ 型領域２よりも低い。ｐ+ 型領域２にはＡｌなどの導電材料の主電極３がオーミック接触している。またｎ型ＳｉＣ基板１０にはＡｌ主電極４がオーミック接触している。
【０００９】
高不純物濃度のｐ+ 型領域２に近いｐ- 型領域５にはＡｌを注入し、ｐ- 型領域５の周囲に形成するｐ- 型領域６にはＢ等のｐ- 型領域５に注入したＡｌより不純物準位が深く、活性化率が低い不純物を注入する。
【００１０】
室温においては所定の耐圧印加時にｐ- 型領域５及びｐ- 型領域６が空乏化する。高温でｐ- 型領域５は活性化率が上昇し、キャリア濃度が増加するので空乏領域が狭くなるが、ｐ- 型領域６はｐ- 型領域５より活性化率が低くキャリア濃度が低いため空乏化する。したがって、ｐ- 型領域が単一のもののような耐圧の温度による耐圧の変動を防止することができる。
【００１１】
図４にＳｉＣに不純物としてＡｌを用いたときの温度に対するキャリア濃度の変化を示す。ｐ- 型領域５の濃度を斜線領域の範囲に入れる必要がある場合、  Ａｌを１０17cm-3添加すると室温から３８０Ｋまでその濃度範囲に含まれていても、３８０Ｋを超える高温になるとキャリア濃度が増加してこの範囲を逸脱してしまう。
【００１２】
図５はＳｉＣに不純物としてＢを用いたときの温度に対するキャリア濃度の変化を示す。Ｂの不純物準位は３００ｍｅＶでＡｌの２００ｍｅＶより深いので、同量添加した場合でもキャリア濃度はＡｌより低くなる。Ａｌと同様に活性化率の温度依存性のため、高温になるとキャリア濃度は増加する。
【００１３】
したがって、広い温度域にわたって安定した耐圧を得るためには、ｐ- 型領域５にはＡｌが不純物濃度５×１０16cm-3となるように注入し、ｐ- 型領域６にはＢが不純物濃度５×１０16cm-3となるように注入する。室温から４５０Ｋまでは所定の耐圧印加時にｐ-型領域５，ｐ-型領域６ともに空乏化しているが、４５０Ｋを超えるとｐ- 型領域５は十分空乏化しなくなる。４５０Ｋを超える温度範囲ではｐ- 型領域６が最適な濃度範囲となるため、ｐ- 型領域６が空乏化して所定の耐圧を得ることができる。
【００１４】
また、高不純物濃度のｐ+ 型領域２に近いｐ- 型領域５にＡｌ又はＢを注入し、ｐ- 型領域５の周囲に形成するｐ- 型領域６にはｐ- 型領域５に注入した不純物と同じ不純物をｐ- 型領域５より低濃度に注入してもよい。Ｂを例にとると、ｐ- 型領域５にはＢを不純物濃度１×１０18cm-3となるように注入し、ｐ- 型領域６にはＢが不純物濃度１×１０17cm-3となるように注入する。室温から３８０Ｋまでは所定の耐圧印加時にｐ- 型領域５，ｐ- 型領域６ともに空乏化しているが、３８０Ｋを超えるとｐ- 型領域５は十分空乏化しなくなる。しかし、３８０Ｋを超える温度範囲ではｐ- 型領域６が最適な濃度範囲となるため、ｐ- 型領域６が空乏化して所定の耐圧を得ることができる。
【００１５】
図３は高温での電界緩和の効果をさらに高めた他の実施例を示す。本図は、図１と同様に半導体装置のターミネーション部を示す。ｎ型ＳｉＣ基板１０上にエピタキシャル成長させたｎ型ＳｉＣ膜１を形成し、ｎ型ＳｉＣ膜１表面に高不純物濃度のｐ+ 型領域２及びｎ型チャネルストッパー領域８が形成され、ｐ+ 型領域２周囲にｐ- 型領域５が形成されている。さらに、ｐ- 型領域５の周囲にｐ- 型領域６が形成されている。ｐ+ 型領域２とｎ型チャネルストッパー領域８の間のｎ型ＳｉＣ基板１の表面上にはＳｉＯ2 ，Ａｌ2Ｏ3等の絶縁膜７が覆っている。ｐ+ 型領域２およびｎ型チャネルストッパー領域８にはＡｌ電極１１が接触し、ｐ+ 型領域２から絶縁膜７の上を覆ってｎ型基板表面の電荷を緩和するためのＳｉＣ，ＫＡｓ，Ｓｉ，Ｇｅまたはアモルファスまたは多結晶のアンチモン硫化物等の半絶縁膜９がチップ外周に向かって伸び、ｎ型チャネルストッパー領域８にＡｌ電極１１を介して接触している。
【００１６】
従来、高耐圧半導体装置のパッケージ内に充填されるゲル等の表面保護材や、外部からの影響により、ターミネーション部の絶縁膜上に電荷が誘起され、ｐｎ接合に逆電圧を印加し続けると、空乏領域によって生じる高電界によって酸化膜内の電荷特にプラスイオンが動かされ、一部分に集中する。この集められた電荷が作る電界によって表面付近の空乏領域内の電界が増大し、耐圧が劣化してしまう。この問題を解決するために、電界シールド領域として半絶縁膜が用いられている。このような高耐圧半導体装置の一例として、特開昭50−115479号公報に従来の装置が記載されている。ｐ- 型領域６は室温においては最適なキャリア濃度以下に設定されているため室温で使用する限りにおいては、酸化膜内の蓄積した電荷の影響を強く受けると言う欠点がある。上記のような半絶縁膜を設けることにより室温でも電荷の蓄積を防ぎ耐圧の低下を回避することができる。
【００１７】
図６は、本発明の実施例（図１）によるＳｉＣ  ｐｎ接合ダイオードの温度と耐圧の関係を、従来例（図２）と比較して示したものである。従来例（図２）のｐ- 型領域５にはＡｌが不純物濃度５×１０16cm-3となるように注入する。また実施例（図１）では、ｐ- 型領域５にはＡｌが不純物濃度５×１０16cm-3となるように注入し、ｐ- 型領域６にはＢが不純物濃度５×１０16cm-3となるように注入する。従来例では４００Ｋを超えると耐圧が急激に低下するが、本発明の実施例では広い温度範囲にわたって耐圧が維持されている。
【００１８】
以上の実施例においては、ＳｉＣ基体を有する半導体装置について説明したが、本発明はＳｉＣに限らずＳｉ等の他の半導体材料の場合でも適用できる。なお、ＳｉＣのようなバンドギャップの広い半導体材料の場合はキャリア濃度の温度変化が大きく、本発明の効果が顕著に現われる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、広い温度範囲において所定の耐圧を安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】従来例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図である。
【図４】Ａｌのキャリア濃度の温度依存性を示す図である。
【図５】Ｂのキャリア濃度の温度依存性を示す図である。
【図６】ＳｉＣ  ｐｎ接合ダイオードの温度と耐圧の関係。
【符号の説明】
１…ｎ型ＳｉＣ膜、２…ｐ+ 型領域、３，４…Ａｌ主電極、５…第一のｐ- 型領域、６…第二のｐ- 型領域、７…絶縁膜、８…ｎ型チャネルストッパー領域、９…半絶縁膜、１０…ｎ型ＳｉＣ基板、１１…Ａｌ電極。
【図１】
0003997551.tif 000002
【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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