(57)【要約】  ＰＩＮダイオードを有する半導体デバイスであって、ＰＩＮダイオードは、高濃度ｎドープ層（１）と、高濃度ｎドープ層（１）の上に配置された低濃度ｎドープ層（２）と、低濃度ｎドープ層（２）の上に配置されたｐドープ層（３）とを有し、ｐドープ層（３）は、第１の金属被覆部（５）と共にオーミック接触を形成し、高濃度ｎドープ層（１）は、第２の金属被覆部（７）に対するオーミック接触を形成する、半導体デバイスが提案される。順方向での動作中に高注入が実施され、当該高注入では、低濃度ｎドープ層（２）が電荷キャリアによってフラッディングされる。低濃度ｎドープ層（２）に少なくとも２つのトレンチ構造（４）が導入されており、トレンチ構造（４）は、ｎドープ表面に接触している表面上に誘電体層（６）を有する。低濃度ｎドープ層（２）のうちの誘電体層（６）に接触している表面（１０）は、電荷キャリアに対する増加された表面再結合速度を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＩＮダイオードを有する半導体デバイスであって、
前記ＰＩＮダイオードは、高濃度ｎドープ層（１）と、前記高濃度ｎドープ層（１）の上に配置された低濃度ｎドープ層（２）と、前記低濃度ｎドープ層（２）の上に配置されたｐドープ層（３）とを有し、
前記ｐドープ層（３）は、第１の金属被覆部（５）と共にオーミック接触を形成し、前記高濃度ｎドープ層（１）は、第２の金属被覆部（７）に対するオーミック接触を形成し、
順方向での動作中に高注入が実施され、当該高注入では、前記低濃度ｎドープ層（２）が電荷キャリアによってフラッディングされる、
半導体デバイスにおいて、
前記低濃度ｎドープ層（２）に少なくとも２つのトレンチ構造（４）が導入されており、
前記トレンチ構造（４）は、ｎドープ表面に接触している表面上に誘電体層（６）を有し、
前記低濃度ｎドープ層（２）のうちの前記誘電体層（６）に接触している表面（１０）は、増加された表面再結合速度を有する
ことを特徴とする、半導体デバイス。
【請求項２】
前記低濃度ｎドープ層（２）のうちの前記誘電体層（６）に接触している前記表面（１０）は、一部の領域でのみ、特に前記トレンチ構造（４）の底部の領域でのみ、増加された表面再結合速度を有する、
請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記トレンチ構造同士の間隔に対する前記トレンチ構造（４）の幅の比は、０．１乃至１０の間の範囲にある、
請求項１又は２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記トレンチ構造（４）の深さは、前記低濃度ｎドープ層（２）の厚さの２乃至２０％の間である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記トレンチ構造（４）の深さは、前記低濃度ｎドープ層（２）の厚さの２０％乃至９８％の間である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記トレンチ構造（４）の深さは、前記低濃度ｎドープ層の厚さを上回っている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記トレンチ構造（４）は、
前記ｐドープ層（３）を貫通して前記低濃度ｎドープ層に導入されている、又は、
前記高濃度ｎドープ層（１）を貫通して前記低濃度ｎドープ層（２）に導入されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記高濃度ｎドープ層（１）は、基板によって形成されており、
前記低濃度ｎドープ層（２）は、エピタキシャル層によって形成されており、
前記ｐドープ層（３）は、前記エピタキシャル層への注入によって形成されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
ｐドープ型は、ｎドープ型に入れ替えられており、ｎドープ型は、ｐドープ型に入れ替えられている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載のＰＩＮダイオードを有する半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
ＰＩＮダイオードにおいては、ｐドープされたアノード領域と、高濃度ｎドープされたカソード領域との間にほぼドープされていない層又は真性（Intrinsisch）層が存在し、逆方向時には、この層において電圧が降下する。製造上の理由によって真性層は、大抵の場合、低濃度ドープされている。これに対して、順方向での動作時には、低濃度ドープ領域に、このＩ層の低ドープを上回る濃度の電子及び正孔が注入されるので（高注入）、抵抗と、ひいては電圧降下とが低減されている。注入される電荷が多ければ多いほど、順方向電圧は低くなる。これに対して、スイッチオフ時、例えば突然の転流時には、順方向での動作中に低濃度ドープ領域に注入されてそこに蓄積されている電荷キャリア（電子及び正孔）が、まず始めに排出されてから、高電圧ＰＩＮダイオードは、再び逆電圧を引き受けることが可能となる。従って、逆方向への突然の転流が発生した場合には、まず始めに、蓄積されている電荷キャリアが排出又は除去されるまで電流が流れ続けることとなる。このプロセス、即ち、蓄積されている電荷キャリアを排出するための逆回復電流の大きさ及び期間は、まず第一に、低濃度ドープ領域に蓄積されている電荷キャリアの量によって決まる。逆回復電流がより大きく、より長く持続するということは、スイッチオフ損失電力がより大きくなるということを意味する。従って、低順方向電圧又は低順電圧と、低スイッチング損失との間での妥協が、常に必要である。
【０００３】
これにより、高速で低損失の高電圧ダイオード（ＨＶダイオード）に関する種々のコンセプトが開発された。
【０００４】
ＣＡＬダイオード（Controlled Axial Lifetime Diode）［J. Lutz，U. Scheuermann，“Advantages of the new Controled Axial Lifetime Diode”，Power Conversion，１９９４年６月、講演要旨集、第１６３頁］の場合には、プラチナのような重金属又は電子照射によって電荷キャリア寿命を通常のように均一に減少させることに加えて、ヘリウムイオン照射によってＰＮ又はＰＩ接合部の近傍において局所的に再結合中心が増加される。これによって、高インピーダンス領域の縁部における電荷キャリアプロファイルは、ｐドープ領域まで低下され、このことによって、穏やか又はソフトなスイッチオフ（時間当たりの電流変化が小さい）が可能になる。
【０００５】
同様のキャリアプロファイルは、いわゆるＥＭＣＯＮダイオード（Emitter Controlled Diode）［A. Porst，F. Auerbach，H. Brunner，G. Deboy，F. Hille，“Improvement of the Diode Characteristics using Emitter-Controlled Principles (EMCON-DIODE)”，Power Semiconductor Devices and IC's，１９９７年，ISPSD '97，１９９７年］を用いた場合にも得られる。このようなダイオードの場合には、アノードの適当なドーププロファイルにより、プラチナを用いた寿命の短縮に加えてアノード・エミッタ効率も低下される。
【０００６】
寿命に全く影響を与えることなく対処している同様に有利な構造は、ショットキーダイオードとＰＩＮダイオードとの組合せを形成する構造である。例として、米国特許第９００６８５８号明細書に開示されているトレンチマージ型ＰＩＮショットキーダイオード（ＴＭＰＳ）を挙げておく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第９００６８５８号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】J. Lutz，U. Scheuermann，“Advantages of the new Controled Axial Lifetime Diode”，Power Conversion，１９９４年６月、講演要旨集、第１６３頁
【非特許文献２】A. Porst，F. Auerbach，H. Brunner，G. Deboy，F. Hille，“Improvement of the Diode Characteristics using Emitter-Controlled Principles (EMCON-DIODE)”，Power Semiconductor Devices and IC's，１９９７年，ISPSD '97，１９９７年
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の利点
独立請求項に記載の特徴を有する、ＰＩＮダイオードを有する本発明に係る半導体デバイスは、特に簡単かつ低コストに製造されるダイオードが得られ、動的なスイッチオフ時に、寿命と、ひいては電流とが非常に簡単に調整されるという利点を有する。従って、規定された特性を有する高遮断型のダイオードを、低価格で実現することが可能となる。トレンチ構造の表面において相応に適合された表面再結合速度を選択することにより、電荷キャリアの寿命に対して、相応に影響を与えることが可能となると共に、特に、ダイオードのスイッチング挙動又はスイッチオフ挙動に対して影響を与えることが可能となる。表面再結合速度を選択することにより、スイッチオフ電流の大きさに対して相応に影響を与えることが可能となる。ダイオードの動的なスイッチオフ動作時に規定された損失を有する高電圧ダイオードを得ることができる。製造プロセスが簡単であるので、このダイオードは、炭化シリコン（ＳｉＣ）からなるＰＩＮダイオードにも適している。
【００１０】
さらなる利点及び改善は、従属請求項に記載の特徴から明らかとなる。従属請求項の特徴が実現される場合には、特にスイッチオフ挙動の改善を達成することができる。表面再結合速度の増加が、界面全体ではなく、一部の領域でのみ、好ましくはトレンチ構造の底部の領域でのみで実施されている場合には、特にスイッチオフ挙動の改善を達成することができる。この手段によって、ダイオードのスイッチング挙動の改善を、これによって順方向電圧又は逆電流に対して悪影響を与えることなく達成することができる。トレンチ構造の適当な幾何学的寸法と、トレンチ構造同士の間の間隔とを選択することにより、半導体デバイスの電気特性に対して、相応に影響を与えることが可能となる。トレンチ構造同士の間隔に対するトレンチ構造の幅の比は、有利には０．１乃至１０の間の範囲にあるべきである。なぜなら、このようにすると、ＰＩＮダイオードの電荷キャリアの分布に対して、表面再結合速度の増加による十分な影響が達成されるからである。低濃度ｎドープ層に関連させてトレンチ構造の深さを選択することにより、順方向時に電荷キャリアによってフラッディングされた領域に対して、表面再結合速度の増加による影響を与えることができる。トレンチ構造の深さが、低濃度ｎドープ層の厚さの２乃至２０％の間である場合には、表面再結合速度の増加による顕著な効果が見て取れるが、この場合には、この領域においてさらに、非常に高い表面再結合速度を選択する必要がある。トレンチ構造の深さが、低濃度ｎドープ層の厚さの２０乃至９８％の間である場合には、比較的低い表面再結合速度でも、ＰＩＮダイオードに対して格別の効果を実現することが可能となる。トレンチ構造の深さが、低濃度ｎドープ層の深さを上回っており、従って、トレンチ構造が、高濃度ｎドープ層まで到達している場合には、この効果が特に顕著である。トレンチ構造は、ｐドープ層を貫通して低濃度ｎドープ層に導入されてもよいし、又は、高濃度ｎドープ層を貫通して低濃度ｎドープ層に導入されてもよい。本発明に係る半導体デバイスは、高濃度ｎドープ層のために高濃度ドープされた基板を使用し、この高濃度ドープされた基板の上に、エピタキシャル法によって低濃度ｎドープ層を形成し、次いで、この低濃度ｎドープ層の上に、エピタキシャル層への注入によってｐドープ層を形成すると、特に簡単に製造することが可能である。これに代えて、全てのｐドープ型及びｎドープ型を、相互に入れ替えることも可能である。
【００１１】
図面
本発明の実施例は、図面に示されており、以下の記載においてより詳細に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るダイオードの第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明に係るダイオードのさらなる例を示す図であり、ここではトレンチ構造が、比較的深く形成されている。
【図３】さらなる実施例を示す図であり、ここでは比較的深いトレンチ構造が、低濃度ドープ層の厚さを上回っている。
【図４】さらなる実施例を示す図であり、ここではトレンチ構造が、高濃度ｎドープ層を貫通して導入されている。
【図５】複数の異なる実施例に関する、半導体デバイスの深さに沿った電荷キャリアの分布を示す図である。
【図６】ダイオードのスイッチオフ時の電流を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の説明
図１には、ＰＩＮダイオードを有する本発明に係る半導体デバイスの第１の実施例の断面が示されている。本発明に係るダイオードは、第１の高濃度ｎドープ層１と、その上に配置された低濃度ｎドープ層２とを有する。低濃度ｎドープ層２は、表側にｐドープ層３を有する。ｐドープ層３は、金属被覆部５に接触しており、金属被覆部５とｐドープ層３とは、相互にオーミック接触を形成している。同様にして、裏側にはさらなる金属層７が配置されており、この金属層７は、高濃度ｎドープ層１に対するオーミック接触を形成している。さらに、トレンチ構造４が設けられており、このトレンチ構造４は、表側においてｐドープ層３を貫通して低濃度ｎドープ層２内へと延在している。図１には、２つのトレンチ構造４が示されている。トレンチ構造４は、誘電体材料６、例えば酸化シリコンによって充填されている。これに代えて、トレンチ構造４内に、例えば酸化シリコンからなる表面的な誘電体層のみを設けて、他の誘電体材料によってトレンチを充填してもよい。
【００１４】
図１のそのような構造を製造するために、例えば、高濃度ｎドープされた半導体基板を起点とする。次いで、この半導体基板の表面上に、エピタキシャルプロセスによって低濃度ｎドープ層２が堆積される。半導体基板は、典型的にはある程度の厚さを有しているので、図１に示された高濃度ｎドープ層１の厚さは、現実のものには対応していない。典型的には、数１００μｍの厚さの半導体基板が使用され、次いで、その上に、例えば３５μｍのサイズオーダーのエピタキシャル層が堆積される。しかしながら、高濃度ｎドープ層１の厚さは、高濃度のドープに起因してほとんど重要ではないので、図１においては、非常にわずかな厚さでのみ示されている。その後、低濃度ｎドープ層２内への注入プロセスによって、ｐドープ層３が形成される。
【００１５】
例えば、５００ボルトの逆電圧を有するダイオードの場合には、３５μｍの厚さと、１０１４／ｃｍ３のドープ濃度とを有する低濃度ｎドープ層２が使用される。ｐドープ層３は、例えば０．５μｍの厚さを有し、表面において１０１９／ｃｍ３のドープを有する。トレンチ構造４は、典型的には約１μｍの幅を有し、相互に約１μｍ離間されている。トレンチ構造４は、図１の図平面に対して垂直方向に、相互に平行に方向決めされた長いトレンチである。トレンチ構造４の深さは、例えば２μｍである。トレンチ構造４の底部は、例えばＲ＝０．５μｍの曲率半径によって丸み付けることができる。
【００１６】
ここで、本発明によれば、トレンチ構造４に到達している表面的なｎ層は、増加された表面再結合速度を有する層１０として構成されている。表面再結合速度のこのような増加は、例えばトレンチ構造４が形成された後、酸化シリコン６が堆積される前に、トレンチ表面においてシリコンイオンをイオン注入することによって実現することができる。このようなシリコンイオンの注入により、低濃度ｎドープされた材料中に結晶欠陥が生成され、この結晶欠陥が表面再結合速度の増加をもたらす。これに代えて、表面再結合速度のこの増加を、適当なエッチングプロセスによって実現してもよく、このエッチングプロセスは、例えば、低濃度ｎドープされたシリコン２の非常に薄い表面的な層を、多孔質シリコンに変換する。これに代えて、トレンチ構造４の表面の領域において重金属によって所期のように汚染することにより、表面再結合速度を実現してもよい。表面再結合速度のこの増加によって、トレンチ構造４は、このトレンチ構造４に隣接して配置された領域における電荷キャリアの減少を引き起こす。従って、この手段により、ＰＩＮダイオードのスイッチング挙動に対して相応に影響を与えることが可能となる。
【００１７】
ｐ層及びｎ層の選択されたドープ濃度により、順方向電圧が印加された場合、即ち、金属被覆部５に金属被覆部７よりもより正の電圧が印加され、かつ、ｎ層に正孔が注入された場合に、低濃度ｎドープされた材料２中に高注入が発生する。高注入とは、電荷中性性の理由から電子・正孔・プラズマが形成され、この電子・正孔・プラズマの電荷キャリア濃度が、低濃度ｎドープ領域２のドープ濃度をはるかに上回っているということを意味する。この結果、この低濃度ｎドープ領域２における電流の流れは、低濃度ｎドープ層２のドープ濃度に依存するのではなく、この領域をフラッディングさせているプラズマの電荷キャリアに依存することとなる。低濃度ｎドープ領域２のこのようなフラッディングにより、ダイオードは、電流が順方向に流れている場合には、通常のダイオードとして、ただし、非常にわずかな電圧降下を伴って、挙動する。
【００１８】
しかしながら、このようなダイオードに関して特徴的なことであるが、順方向の電圧から開始して電圧が反転する場合には、金属被覆部７に逆電圧が印加されても、即ち、金属被覆部７に金属被覆部５よりも相対的により高い正の電圧が印加されても、ダイオードは、即座には遮断挙動を示さない。むしろ、低濃度ｎドープ領域２をフラッディングさせている電荷キャリアを、まず始めに一度、除去しなければならない。このことは、逆電圧が印加された場合に、低濃度ｎドープ領域２から全ての電荷キャリアが除去されるまで、まず始めに短時間の間、電流が流れるということを意味する。トレンチ構造４の表面の領域の表面再結合速度に対して影響を与えるという本発明の提案により、逆方向でのＰＩＮダイオードのこの挙動に対して影響が与えられる。
【００１９】
表面再結合速度に対して影響を与えることにより、トレンチ構造４の近傍の領域、特に２つのトレンチ構造４の間の領域における電荷キャリアの寿命に対して持続的に影響を与えることが可能となる。表面再結合速度が高く設定されればされるほど、逆方向の電流の流れに対する効果がより大きくなる。表面再結合速度が非常に高く選択された場合には、電荷キャリアのうちの比較的多数が、既にトレンチ構造４を通って再結合によって除去され、これによって逆方向の電流の流れが減少する。
【００２０】
逆方向の電流に対して影響を与えるための他の手段が、図２により詳細に説明される。図２には、図１と同様の構造が示されており、参照符号１，２，３，４，５，６，７及び１０は、再び、図１と同様のオブジェクトを示す。しかしながら、図１とは異なり、トレンチ構造は、特に深いトレンチ構造として構成されており、低濃度ｎドープ層２内に深く入り込むように延在している。特に、２つのトレンチ構造４の間の領域は、これらのトレンチ構造４の間の低濃度ｎドープ層２の厚さの大部分にわたって配置されており、これによってトレンチ構造４と、特に増加された表面再結合速度を有する表面的な層１０とによる影響が、格段に増大する。従って、図２のこのような構造においては、表面再結合速度の増加が比較的わずかであっても、ダイオードのスイッチオフ挙動に対して持続的な効果が与えられることとなる。
【００２１】
図１の構造においては、トレンチ構造は、典型的に、低濃度ｎドープ層２の厚さの２０％未満の深さを有する。図２のトレンチ構造４においては、トレンチ構造の深さは、典型的に、低濃度ｎドープ層２の厚さの２０％よりも深く、高濃度ｎドープ層１にほぼ到達するように構成することができる。ここでは、トレンチ構造４の深さが低濃度ｎドープ層２の厚さの９８％である場合に、最大値としてみなすべきであろう。
【００２２】
図６には、複数の異なる表面再結合速度と、トレンチ構造の複数の異なる構成とによる影響が示されている。図６には、選択されたスイッチオフプロセスに関する、ダイオードの順方向の電圧が逆方向の電圧にスイッチングされたときの電流の流れが示されている。曲線６１には、図１のダイオードを通る電流の流れが示されており、この場合、トレンチ構造４の領域における表面再結合速度の増加は、何ら生じていない。従って、従来のＰＩＮダイオードである。
【００２３】
曲線６２には、Ｓ＝１０００００ｃｍ／秒の表面再結合速度を有する図１のダイオードが示されている。見て取れるように、全体電流が小さくなっており、完全な遮断作用が、時間的に格段により迅速にもたらされ、即ち、逆方向への電流の流れは、もはや生じない。曲線６３には、Ｓ＝１０００ｃｍ／秒の表面再結合速度を有する図２のダイオードが示されている。曲線６１においては、電流がこれ以上流れなくなるまで約０．２μ秒かかり、全体として逆方向に約３５０アンペアの最大電流が流れるのに対して、曲線６２においては、既に約０．１μ秒でこれ以上電流が逆方向に流れなくなり、全体でも２００アンペアの逆電流を上回らない。曲線６３の図２の構成においては、既に約０．１μ秒未満の後に、逆方向の電流がもはや存在しなくなり、１５０アンペアの逆方向のピーク電流を上回らない。従って、これらの曲線は、表面再結合速度の増加による影響、又は、図２のより深くされたトレンチ構造の構成による影響を、印象的に裏付けるものである。
【００２４】
以下の表１においては、選択されたスイッチオフプロセスに関して、米国特許第９００６８５８号明細書に記載のＴＭＰＳダイオードと比較しながら、シリコン技術によるダイオードの複数の異なる特性が例示的に相互比較されている。静的な動作に関するパラメータと、動的なパラメータ、即ち、順方向から逆方向へのスイッチング動作時における動的なパラメータとの両方が列挙されている。ここでは、降伏電圧ＢＶ、即ち、逆方向にこれ以上になると素子が破壊されるという電圧と、逆電流ＩＲ、即ち、逆電圧が印加されたときに静的に流れる電流と、電流が順方向に流れている場合のダイオードの損失に対する尺度である順方向電圧ＵＦ、即ち、電流が順方向に流れている場合の電圧降下とが相互比較される。動的パラメータに関しては、スイッチング時間ｔｒｒ、即ち、逆方向の電流の流れが再び値０に到達するまでの時間（図６を参照）と、このときに達成されている積分された電荷Ｑｒｒ（即ち、図６の曲線にわたる積分）と、逆方向に最大限に発生する電流Ｉｒｒｍ（曲線６１，６２，６３の最大値を参照）とが列挙されている。
【表１】
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【００２５】
図１のダイオードの場合、降伏電圧ＢＶは、非常に広範囲にわたって表面再結合速度Ｓから独立しているが、逆電流ＩＲは、パラメータＳと共に増加する。順方向電圧ＵＦも、Ｓが増加すると共に（少なくとも若干）増加する。これに対して、スイッチング時間ｔｒｒと、蓄積電荷Ｑｒｒと、逆電流ピークＩｒｒｍとは、表面再結合速度Ｓが増加すると共に有利にも減少する。
【００２６】
図２のダイオードは、図１のダイオードよりも表面再結合速度Ｓに対して敏感である。Ｓ＝１０００００ｃｍ／秒では、順方向電圧又は逆電流が大きすぎる。Ｓ＝１０００ｃｍ／秒では、順方向電圧ＵＦがわずかにのみ増加するが、これに対して、スイッチング時間ｔｒｒと、蓄積電荷Ｑｒｒと、逆電流ピークＩｒｒｍとが最小となる。
【００２７】
図５には、低濃度ｎドープ層２に対して３５μｍの深さまで、複数の異なるダイオードに関して、ｎドープ層２の深さに対する電荷キャリア濃度がプロットされている。曲線５１においては、Ｓ＝０ｃｍ／秒の表面再結合速度を有する図１の構造がプロットされており、曲線５２には、Ｓ＝１０００００ｃｍ／秒の表面再結合速度を有する図１のダイオードがプロットされている。曲線５３によって、Ｓ＝１０００ｃｍ／秒の表面再結合速度を有する図２のダイオードにおける挙動が示されている。曲線５１から見て取れるように、従来のＰＩＮダイオードにおいては、電流が順方向に流れている場合に、Ｎ領域が、電荷キャリアによって多かれ少なかれ均一にフラッディングされている。非常に増加された表面再結合速度を有する図１のダイオードにおいては、アノードの領域における電荷キャリア密度が急激に低下し、その後、再びカソードまで連続的に増加している。図２の深いトレンチ構造を有するダイオードの場合にも、アノードの領域における電荷キャリア密度の明らかな減少が見て取れ、その後、電荷キャリア密度は、曲線推移においてカソードに向かって再び増加する。曲線５３及び５２による電荷キャリア推移の場合、スイッチオフ時にダイオードの特に穏やかなスイッチング挙動が生じ、その一方で、曲線５１の場合には、特に急激なスイッチング挙動が生じる。電子・正孔・プラズマの蓄積電荷Ｑｒｒが排出されると、金属被覆部５における電位がより負になった結果として（電圧は順方向から逆方向に反転する）、正孔が、電子・正孔・プラズマから金属被覆部５へと流れ、電子は、金属被覆部７へと流れる。これによって、低濃度ｎドープ層２のうちの、ｐドープ層３と、まだ完全に消失していないプラズマの山との間に、プラズマのない空間が作成され、このプラズマのない空間内へと、発生した逆電圧の電界が伝播する。電流の突然の中断を回避するためには、プラズマの山の一部が可能な限り長く残留し、印加された逆電圧を受け取った後に初めて完全に消滅するようにすると有利である。例えば、低濃度ｎドープ領域におけるプラズマが、高濃度ｎドープ領域１の近傍に可能な限り長く残留するようにすると有利である。図５の５２及び５３のような電荷キャリア分布によって、これを実現することが可能となる。
【００２８】
図３には、半導体デバイスによる本発明のさらなる他の実施例が示されている。参照符号１，２，３，４，５，６，７及び１０は、再び、図１及び図２と同様のオブジェクトを示す。しかしながら、図１及び図２とは異なり、トレンチ構造４は、低濃度ｎドープ層２の厚さを超える深さで形成されている。従って、トレンチ構造４は、低濃度ｎドープ層２を完全に貫通してり、高濃度ｎドープ層１まで到達している。従って、個々のＰＩＮダイオードは、間に介在するトレンチ構造４によって相互に十分に分離されている。
【００２９】
図４には、本発明に係る半導体デバイスのさらなる実施例が示されている。参照符号１，２，３，４，５，６，７及び１０は、再び、図１及び図２と同様のオブジェクトを示す。しかしながら、図１又は図２とは異なり、トレンチ構造は、表側からｐドープ層３を貫通して低濃度ｎドープ層２に導入されているのではなく、裏側から、即ち、高濃度ｎドープ層１を貫通して導入されている。この実施形態においても、低濃度ｎドープ領域２における電荷キャリアの寿命は、トレンチ４の領域における増加された表面再結合速度によって影響を受ける。図４の構造は、ｐドープ基板３の上に低濃度ｎドープ層２がエピタキシャル堆積されており、低濃度ｎドープ層２の表側に、高濃度ｎドープ層３が注入又は拡散されており、高濃度ｎドープ層３を貫通して、表側からｎドープ領域２内に入り込むようにトレンチが延在していると、特に有利であろう。
【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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【国際調査報告】
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