(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
この基板上に絶縁膜を介して形成された第１導電型の高抵抗半導体からなる活性層と、
この活性層内に形成された第１導電型の第１の不純物領域と、
前記活性層内に形成された第２導電型の第２の不純物領域と、
前記第１の不純物領域内に形成された高濃度の第１導電型の第３の不純物領域と、
前記第１の不純物領域内に形成された高濃度の第２導電型の第４の不純物領域と、
前記第２の不純物領域内に形成された高濃度の第２導電型の第５の不純物領域と、
前記第３の不純物領域および第４の不純物領域にコンタクトする第１の電極と、
前記第２の不純物領域及び前記第５の不純物領域にコンタクトする第２の電極と、
を具備し、
前記第１の電極は、前記第３の不純物領域および第４の不純物領域にオーミックコンタクトし、前記第２の電極は、前記第２の不純物領域にショットキーコンタクトするとともに前記第５の不純物領域にオーミックコンタクトすることを特徴とする高耐圧半導体素子。
【請求項２】
前記第１の不純物領域の終端部における湾曲部分に、前記第３および第４の不純物領域が交互に放射状に配置していることを特徴とする請求項１に記載の高耐圧半導体素子。
【請求項３】
前記第２の不純物領域の終端部に、前記第５の不純物領域が所定の間隔を隔てて放射状に配置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の高耐圧半導体素子。
【請求項４】
前記第２の不純物領域の拡散深さは、２μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高耐圧半導体素子。
【請求項５】
前記第３の不純物領域、第１の不純物領域および活性層は、直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高耐圧半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体分離構造の高耐圧半導体素子に係り、特に、誘電体分離基板を用いた高耐圧半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体分離基板を用いた横型ダイオードとして、従来、図１５に示すような構造を有するものが提案されている。図１５は、かかる従来の誘電体分離基板を用いた横型ダイオードを示す断面図である。
【０００３】
図１５において、半導体基板１と高抵抗のｎ型半導体基板２を、間に絶縁膜３を介して積層して誘電体分離基板が構成されている。このような誘電体分離基板の高抵抗のｎ型半導体基板２の表面に、ｐ型のアノード領域４、ｎ型のカソード領域５が形成され、またアノード領域４とカソード領域５それぞれに、ｎ+ 型不純物領域６とｐ+ 型不純物領域７が選択的に形成されている。更に、アノード領域４内のｎ+ 型不純物領域６、ｐ+ 型不純物領域７の表面に、アノード電極８が形成され、双方にオーミックコンタクトし、カソード領域５内のｎ+ 型不純物領域６、ｐ+ 型不純物領域７にカソード電極９が形成され、双方にオーミックコンタクトしている。
【０００４】
このような図１５に示す構造の横型ダイオードにおいて、半導体基板２の厚さが１５μｍのとき、逆回復時間ｔrrは、ｔrr≦０．１８μｓｅｃと高速となるが、逆回復耐量（ＩMAX ）は、ＩMAX ≦０．５Ａと低く、壊れ易くなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の誘電体分離基板を用いた横型ダイオードでは、アノード領域４のｎ+ 型の不純物領域６により寄生サイリスタが形成され、このサイリスタがラッチアップして、逆回復耐量（ＩMAX ）が低くなり、壊れ易くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を考慮してなされたもので、誘電体分離基板を用いた、逆回復耐量（ＩMAX ）が高く、壊れにくい高耐圧半導体素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、半導体基板と、この基板上に絶縁膜を介して形成された第１導電型の高抵抗半導体からなる活性層と、この活性層内に形成された第１導電型の第１の不純物領域と、前記活性層内に形成された第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域内に形成された高濃度の第１導電型の第３の不純物領域と、前記第１の不純物領域内に形成された高濃度の第２導電型の第４の不純物領域と、前記第２の不純物領域内に形成された高濃度の第２導電型の第５の不純物領域と、前記第３の不純物領域および第４の不純物領域にコンタクトする第１の電極と、前記第２の不純物領域及び前記第５の不純物領域にコンタクトする第２の電極とを具備し、前記第１の電極は、前記第３の不純物領域および第４の不純物領域にオーミックコンタクトし、前記第２の電極は、前記第２の不純物領域にショットキーコンタクトするとともに前記第５の不純物領域にオーミックコンタクトすることを特徴とする高耐圧半導体素子を提供する。
【０００９】
以上のように構成される本発明の高耐圧半導体素子では、第２の不純物領域には第１導電型の不純物領域が存在せず、第２の不純物領域は第２の電極とショットキーコンタクトしているか、または第２の不純物領域の表面不純物濃度が２．０×１０18ｃｍ-2であるため、寄生サイリスタが形成されず、寄生サイリスタがラッチアップして逆回復耐量（ＩMAX ）が低くなることがない。
【００１０】
従って、本発明によると、誘電体分離基板を用いた、逆回復耐量（ＩMAX ）が高く、壊れにくい高耐圧半導体素子を得ることが出来る。
なお、第１の不純物領域の終端部に第３の不純物領域およびコンタクトホールが形成されていない場合には、第１の不純物領域の終端部にキャリアが蓄積され易く、高注入の際インパクトイオン化の発生が中電圧においても生じてしまうため、高耐圧を得ることが困難となる。
【００１１】
この問題を解決するためには、第１の不純物領域の終端部における湾曲部分に、第３および第４の不純物領域が交互に放射状に配置している構成を採ることが好ましい。また、第２の不純物領域内に高濃度の第２電型の第５の不純物領域を形成し、第２の不純物領域の終端部に第５の不純物領域が所定の間隔を隔てて放射状に配置する構成とすることも可能である。
【００１２】
このようにすることにより、終端部におけるキャリアの注入を抑えることが可能となる。
また、上述の本発明の高耐圧半導体素子では、第２の不純物領域の表面不純物濃度を２．０×１０18ｃｍ-2以下とすることにより、所定値以上の逆回復耐量（ＩMAX ）を得ることが出来るが、第２の不純物領域の拡散深さを２μｍ以下とすることによっても、所定値以上の逆回復耐量（ＩMAX ）を得ることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る横型ダイオードを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。なお、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【００１４】
図１に示すように、半導体基板１０上に、間に絶縁膜１２を介して、高抵抗のｎ型半導体基板１１を形成して、誘電体分離基板が構成されている。この誘電体分離基板の高抵抗のｎ型半導体基板１１の表面部分には、ｐ型のアノード領域１３およびｎ型のカソード領域１４が形成されている。また、アノード領域１３には、ｐ+ 型の不純物領域１５が選択的に形成され、ｎ型のカソード領域１４には、ｎ+ 型の不純物領域１６とｐ+ 型の不純物領域１７が形成されている。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、アノード領域１３のｐ+ 型の不純物領域１５は短冊状に形成され、カソード領域１４のｎ+ 型の不純物領域１６とｐ+ 型の不純物領域１７は短冊状に交互に形成されている。
【００１６】
ｐ+ 型の不純物領域１５の表面にはアノード電極１８が形成され、このアノード電極１８は、アノード領域１３にはショットキーコンタクトし、ｐ+ 型の不純物領域１５にはオーミックコンタクトしている。また、ｎ+ 型の不純物領域１６およびｐ+ 型の不純物領域１７の上にはカソード電極１９が形成され、双方にオーミックコンタクトしている。
【００１７】
素子周辺部は、アノード電極１８がアノード領域１３とｐ+ 型の不純物領域１５に端までコンタクトしており、カソード電極１８がｎ+ 型の不純物領域１６とｐ+ 型の不純物領域１７に端までコンタクトしている。
【００１８】
図１（ｂ）において、参照符号２０は、カソード電極１９とｎ+ 型の不純物領域１６ならびにｐ+ 型の不純物領域１７とを接続するためのコンタクトホール、およびアノード電極１８とアノード領域１３ならびにｐ+ 型の不純物領域１５とをそれぞれを接続するするためのコンタクトホールを示す。
【００１９】
図１（ａ）では、ｐ+ 型の不純物領域１７とｎ+ 型の不純物領域１６とは素子長方向に隣接しているように見えるが、実際には、図１（ｂ）に示すように、ｐ+ 型の不純物領域１７は不純物領域１６を介することなくｎ型のカソード領域１４およびｎ型半導体基板１１に接続されている。このような構造は、本発明に係る横型ダイオードの一つの特徴をなす。
【００２０】
なお、図１に示す横型ダイオードでは、高抵抗のｎ型半導体基板１１の厚さを１５μｍ、絶縁膜１２の厚さを３μｍにし、ｐ型のアノード領域１３の表面濃度を５．３×１０16〜４．１×１０18ｃｍ-2、ｐ型のアノード領域１３の拡散深さを０．６８μｍ〜６．３μｍに設定した。
【００２１】
図２〜５は、図１に示す実施形態を変形した横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図である。図２に示す横型ダイオードは、図１に示す実施形態に係る横型ダイオードにおいて、アノード領域１３の拡散深さを図１に示す横型ダイオードより浅く、表面濃度を高く形成したものである。また、図３に示す横型ダイオードは、図１に示す横型ダイオードにおいて、アノード領域１３の拡散深さを図２に示す横型ダイオードより浅く、表面濃度を高く形成したものである。
【００２２】
図４に示す横型ダイオードは、図３に示す横型ダイオードにおいて、ｐ+ 型の不純物領域１５のピッチを小さくして形成したものである。アノードの奥行方向のｐ+ 型不純物領域１５の幅は、図１〜３では１０μｍであるが、２．５μｍと狭くされている。
【００２３】
図５は、図３に示す横型ダイオードにおいて、ｐ+ 型の不純物領域１５を除去したものである。
図６は、図１に示す横型ダイオードで得られた逆回復耐量（ＩMAX ）とｐ型のアノード領域１３の拡散深さの関係を示す特性図である。図６より、ｐ型のアノード領域１３の拡散深さ２μｍ以上のときに、３Ａ以上の逆回復耐量（ＩMAX ）を得ることが出来ることがわかる。
【００２４】
図７は、図１に示す横型ダイオードで得られた逆回復耐量（ＩMAX ）と、ｐ型のアノード領域１３の表面濃度との関係を示す特性図である。図７より、ｐ型のアノード領域１３の表面濃度が２．０×１０18ｃｍ-2以下のときに、３Ａ以上の逆回復耐量（ＩMAX ）を得ることが出来ることがわかる。
【００２５】
このように、３Ａ以上の逆回復耐量（ＩMAX ）を得るためには、ｐ型のアノード領域１３の表面濃度を２．０×１０18ｃｍ-2以下とするか、ｐ型のアノード領域１３の拡散深さを２μｍ以上とするか、いずれかを選択すればよいことがわかる。両方の条件を満たすようにしても、勿論よい。
【００２６】
次に、横型ダイオードの終端部における構成について説明する。
図８は、本発明の比較例に係る横型ダイオードの周辺部の平面図である。このダイオードの終端部は、アノード側のｐ+ 型領域１５とｐ型領域１３の交互のストライプを湾曲分の一部まで形成しており、その上にコンタクトホール２０を形成している。また、カソード側のｐ+ 型領域１７はｎ+ 型領域１６の中に形成されており、湾曲部分には形成されていない。更に、コンタクトホールは湾曲部分には形成されていない。
【００２７】
このような構造の横型ダイオードでは、既に説明したように、終端部にキャリアが蓄積され易く、高注入の際、インパクトイオン化の発生が中電圧においても生じ、高耐圧を得ることが困難である。
【００２８】
図９は、このような図８に示す構造の横型ダイオードの問題点を解決するものであって、終端部に蓄積されるキャリアを掃き出す構造を有している。即ち、図８に示す横型ダイオードと同様、アノード側のｐ+ 型領域１５とｐ型領域１３の交互のストライプを湾曲分の一部まで形成する一方、コンタクトホール２０をｐ型領域１３上に広く形成している。また、カソード側は、湾曲部分全体にｐ+ 型領域１７とｎ+ 型領域１６とが交互に配置した構造とし、キャリアの注入を抑えるようにしている。
【００２９】
図１０は、アノード側の湾曲部にも、ｐ+ 型領域１５とｐ型領域１３の交互のストライプを形成し、その上にコンタクトホール２０を形成している。
図１１は、図８に示す構造の横型ダイオードの逆電流回復波形、図１２は、図９に示す構造の横型ダイオードの逆電流回復波形をそれぞれ示す。図１２から、ｔrrは２２０ｎｓｅｃ、Ｑrrは７．５×１０-8Ａ・ｓｅｃとなり、それぞれ１２％、３２％減少したことがわかった。また、図９に示す構造の横型ダイオードの耐圧は５００Ｖ以上であった。
【００３０】
次に、図１３は、アノード側の湾曲部分にｐ+ 型領域１５を設けていない例を示す。このような構成の横型ダイオードでは、図８に示す構成の横型ダイオードよりも、キャリアをより多く掃き出すようにしている。
また、図１４は、ｐ+ 型領域１５を外側のみに形成し、ｐ型領域１３を広く設計した例を示す。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ｐ型のアノード領域１３をアノード電極とショットキーコンタクトさせるか、またはｐ型のアノード領域１３の表面濃度を２．０×１０18ｃｍ-2とすることにより、或いはｐ型のアノード領域１３の拡散深さを２μｍ以上とすることにより、誘電体分離基板を用いた、逆回復耐量（ＩMAX ）が高く、壊れにくい高耐圧半導体素子を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図２】本発明の変形例に係る横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図３】本発明の変形例に係る横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図４】本発明の変形例に係る横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図５】本発明の変形例に係る横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図６】図１に示す横型ダイオードのＩMAX とｐ型アノード領域の拡散深さとの関係を示す特性図。
【図７】図１に示す横型ダイオードのＩMAX とｐ型アノード領域の表面濃度の関係を示す特性図。
【図８】比較例に係る横型ダイオードの周辺部の平面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る横型ダイオードの周辺部の平面図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る横型ダイオードの周辺部の平面図。
【図１１】図８に示す構造の横型ダイオードの逆電流回復波形を示す図。
【図１２】図９に示す構造の横型ダイオードの逆電流回復波形を示す図。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る横型ダイオードの周辺部の平面図。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る横型ダイオードの周辺部の平面図。
【図１５】従来の横型ダイオードの平面図及びＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板
２…高抵抗のｎ型半導体基板
３…絶縁膜
４…ｐ型アノード領域
５…ｎ型カソード領域
６…ｎ+ 型不純物領域
７…ｐ+ 型不純物領域
８…アノード電極
９…カソード電極
１０…半導体基板
１１…高抵抗のｎ型半導体基板
１２…絶縁膜
１３…ｐ型アノード領域
１４…ｎ型カソード領域
１５…ｐ+ 型不純物領域
１６…ｎ+ 型不純物領域
１７…ｐ+ 型不純物領域
１８…アノード電極
１９…カソード電極
２０…コンタクトホール。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004157184.tif 000014
【図１４】
0004157184.tif 000015
【図１５】
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