專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別是涉及一種具備PIN 二極管的 半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在工業(yè)用電力裝置等領(lǐng)域廣泛使用逆變器(inverter)裝 置。在逆變器裝置中通常使用商用電源(交流電源)。因此，逆變器裝 置的構(gòu)成包括將交流電首先變換成直流電(正變換)的變換器部分、 平滑電路部分、將直流電變換成交流電(逆變換)的逆變器部分。作 為逆變器部分中的主功率元件，主要使用可用較高的速度進(jìn)行開關(guān)工 作的柵極絕緣型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,下面記作 "IGBT")。
逆變器裝置的負(fù)載大多是感應(yīng)電動機(jī)(感應(yīng)式負(fù)載的電動機(jī))。其 感應(yīng)式負(fù)載被連接于上支架元件和下支架元件的中間電位點(diǎn)，流經(jīng)感 應(yīng)式負(fù)載的電流的方向成為正、負(fù)兩個方向。因此，由于使流經(jīng)感應(yīng) 式負(fù)載的電流，從負(fù)載連接端返回到高電位的電源側(cè)，或從負(fù)載連接 端流向接地側(cè)，因而需要用于使電流在感應(yīng)式負(fù)載和支架元件的閉合 電路之間進(jìn)行回流的續(xù)流二極管。作為這種續(xù)流二極管之一，有PIN 二極管。
在逆變器裝置中，通常以IGBT作為開關(guān)進(jìn)行工作，通過重復(fù)截止 狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)來控制電能。在感應(yīng)式負(fù)載的倒相電路的開關(guān)中，經(jīng) 過接通過程形成導(dǎo)通狀態(tài)，另一方面，經(jīng)過斷開過程形成截止?fàn)顟B(tài)。 所謂接通過程是指IGBT從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài)，所謂斷開過程是 指IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到截止?fàn)顟B(tài)。
在IGBT導(dǎo)通的狀態(tài)下，PIN二^l管中不流過電流，PIN二才及管處 于截止?fàn)顟B(tài)。另一方面，在IGBT截止的狀態(tài)下，PIN二才及管中流過電 流，PIN二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。為了提高逆變器裝置的開關(guān)特性，要求 盡快使PIN二極管從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到截止?fàn)顟B(tài)。為此，需要在PIN二 極管中縮短壽命(lifetime )。若縮短壽命則存在使導(dǎo)通狀態(tài)的電阻(導(dǎo)通電阻)變高這一問題。因此，為了既確保PIN 二極管的開關(guān)特性又 降低導(dǎo)通電阻，就要求高精度地控制PIN 二極管的壽命。而作為公開 了PIN二極管的文獻(xiàn)，例如有專利文獻(xiàn)l、 2。
專利文獻(xiàn)l:(日本)特開平11 -026779號7〉報
專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2000 - 323724號公報
但是，上述半導(dǎo)體裝置中，存在下面的問題。目前，通過利用電 子射線照射或白金擴(kuò)散形成結(jié)晶缺陷或雜質(zhì)陷阱，來控制壽命。這種 方法可改變基板整體的壽命。即，PIN二極管的以往的壽命的控制，是 通過改變基板整體的壽命來實(shí)際控制PIN 二極管的壽命。因此，其問 題是，難以實(shí)現(xiàn)根據(jù)適用的裝置的特性使PIN 二極管的壽命達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而設(shè)立的，其目的在于提供一種可高 精度地進(jìn)行壽命(lifetime)的控制的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，具備陽極部、陰極部、中間部及 具有結(jié)晶缺陷的規(guī)定的膜。陽極部包含第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域；陰極 部包含第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域。中間部位于陽極部和陰極部之間，并 分別與陽極部和陰極部接合。具有結(jié)晶缺陷的規(guī)定的膜，形成在所述 陽才及部側(cè)的部分及所述陰極部側(cè)的部分中的至少一側(cè)的部分，其中存 在高密度的載流子，該高密度的載流子的密度在正向偏壓狀態(tài)下比存 在于所述中間部的厚度方向中央附近的載流子的密度還高。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在正向偏壓狀態(tài)下密度更高的載流子 存在的部分，形成有具有作為再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定的膜。在 形成該規(guī)定的膜時，通過改變膜厚或者選擇所形成的區(qū)域等，可在反 向偏壓狀態(tài)下改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的比 例。其結(jié)果是，可根據(jù)所適用的裝置的特性，很容易控制半導(dǎo)體裝置 的壽命。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的各實(shí)施例的PIN二極管的逆變器裝置 的電路之一例的電路圖2是表示本發(fā)明的各實(shí)施例的PIN 二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖3是表示本發(fā)明的各實(shí)施例的PIN 二極管的正向偏壓狀態(tài)下的 載流子密度分布的曲線圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖5是表示同實(shí)施例中在PIN 二極管的正向偏壓狀態(tài)下的載流子 密度分布的曲線圖6是表示同實(shí)施例中在PIN 二極管的反向偏壓狀態(tài)下的載流子 運(yùn)動的曲線圖7是表示在同實(shí)施例中PIN 二極管的制造方法的一工序的剖面
圖8是表示同實(shí)施例中，在圖7所示的工序之后進(jìn)行的工序的剖 面圖9是表示同實(shí)施例中，在圖8所示的工序之后進(jìn)行的工序的剖 面圖IO是表示同實(shí)施例中，在圖9所示的工序之后進(jìn)行的工序的剖 面圖ll是表示同實(shí)施例中，在圖10所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖12是表示同實(shí)施例中，在圖11所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖13是表示同實(shí)施例中，在圖12所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖15是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖16是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖17是表示同實(shí)施例中，在圖16所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖18是表示同實(shí)施例中，在圖17所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖19是表示同實(shí)施例中，在圖18所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖20是表示同實(shí)施例中，在圖19所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖21是表示同實(shí)施例中，變形例的PIN二極管的剖面圖； 圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的PIN 二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖23是用于說明在同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下 的載流子運(yùn)動的圖24是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖25是表示同實(shí)施例中，在圖24所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖27是表示同實(shí)施例中，在PIN二極管的正向偏壓狀態(tài)下的載流 子密度分布的曲線圖28是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子的運(yùn)動的圖29是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖30是表示同實(shí)施例中，在圖29所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖31是表示同實(shí)施例中，在圖30所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖32是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的PIN 二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖33是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖34是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖35是表示同實(shí)施例中，在圖34所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖36是表示同實(shí)施例中，在圖35所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖37是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖38是用于說明在同實(shí)施例中，在PIN二才及管的反向偏壓狀態(tài)下的載流子運(yùn)動的圖39是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖40是表示同實(shí)施例中，在圖39所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖41是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖42是表示同實(shí)施例中，在PIN二極管的正向偏壓狀態(tài)下的載流 子密度分布的曲線圖43是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖44是表示在同實(shí)施例中PIN二才及管的制造方法的一工序的剖面
圖45是表示同實(shí)施例中，在圖44所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖46是表示同實(shí)施例中，在圖45所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖47是表示同實(shí)施例中，在圖46所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖48是表示同實(shí)施例中，在圖47所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖49是表示同實(shí)施例中，在圖48所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖50是表示同實(shí)施例中，在圖49所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖51是表示本發(fā)明的實(shí)施例8的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖52是用于i兌明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖53是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖54是表示同實(shí)施例中，在圖53所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖55是表示同實(shí)施例中，在圖54所示的工序之后進(jìn)行的工序的
剖面圖56是表示同實(shí)施例中，在圖55所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖57是表示本發(fā)明的實(shí)施例9的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖58是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖59是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖60是表示同實(shí)施例中，在圖59所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖61是表示同實(shí)施例中變形例的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖62是表示在同實(shí)施例中，其它變形例的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖 面圖63是表示本發(fā)明的實(shí)施例10的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖64是表示同實(shí)施例中，在PIN二4及管的正向偏壓狀態(tài)下的載流 子密度分布的曲線圖65是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子的運(yùn)動的圖66是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖67是表示同實(shí)施例中，在圖66所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖68是表示同實(shí)施例中，在圖67所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖69是表示本發(fā)明的實(shí)施例11的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖70是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖71是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖72是表示同實(shí)施例中，在圖71所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖73是表示同實(shí)施例中，在圖72所示的工序之后進(jìn)行的工序的
剖面圖74是表示本發(fā)明的實(shí)施例12的PIN二極管的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖75是用于說明同實(shí)施例中，在PIN二極管的反向偏壓狀態(tài)下的 載流子運(yùn)動的圖76是表示在同實(shí)施例中PIN二極管的制造方法的一工序的剖面
圖77是表示同實(shí)施例中，在圖76所示的工序之后進(jìn)行的工序的 剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的上述及其它目的、特征、情況及優(yōu)點(diǎn)，通過與相關(guān)聯(lián)的 附圖來理解的本發(fā)明的下述詳細(xì)說明，將變得清楚。
首先，說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征。首先，圖1表示控制感 應(yīng)式負(fù)載的逆變器裝置的倒相電路。如圖1所示，在逆變器裝置中， 設(shè)置有控制向感應(yīng)式負(fù)載51提供電力的IGBT50和作為來自感應(yīng)式負(fù) 載51的回流電流的通路的PIN 二極管2。 PIN 二極管2與IGBT50并 聯(lián)連接。如圖2所示，PIN 二極管2由陽極6及P層3 (陽極部)、I 層4 (中間部)、N層5及陰極7 (陰極部)構(gòu)成。
當(dāng)使IGBT50導(dǎo)通并在感應(yīng)式負(fù)載51中流過電流之后，是IGBT50 截止，則儲存于感應(yīng)式負(fù)載51的能量通過PIN二極管2使回流電流流 過，PIN二極管2成為正向偏壓狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))。在這種正向偏壓狀 態(tài)下，載流子被注入到PIN 二極管2的I層4并成為飽和狀態(tài)。圖3 表示正向偏壓狀態(tài)的PIN 二極管2內(nèi)的載流子的密度分布的曲線圖。
如圖3所示，正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(分布)是連 接P層端部和N層端部的大致雙曲線函數(shù)曲線。在P層的端部，載流 子密度與P層的雜質(zhì)濃度相同，在N層的端部，載流子密度與I層的 雜質(zhì)濃度相同。
其次，當(dāng)將IGBT50從截止切換成導(dǎo)通時，則PIN二極管2成為 從正向偏壓狀態(tài)到反向偏壓電壓的施加狀態(tài)。當(dāng)對PIN 二極管2施加 反向偏置電壓時，則注入到I層的載流子最終消失。
在該P(yáng)IN 二極管2,在密度比存在于I層4的厚度方向(PN方向) 的中央附近的載流子高的載流子存在的、P層3側(cè)部分及N層5側(cè)部
分的至少 一 個部分，形成有具有作為載流子再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的
膜。具體來說，就是在正向偏壓狀態(tài)注入的載流子的密度比較高的pn 結(jié)附近區(qū)域A或者n+n結(jié)附近區(qū)域，形成有具有結(jié)晶缺陷的多晶硅膜 及非晶硅膜。由此，使存在于載流子密度相對較高的區(qū)域的載流子(電 子和空穴)在結(jié)晶缺陷進(jìn)行再結(jié)合并在短時間內(nèi)消失。而且，殘留的 載流子之中，從N層5側(cè)釋放出電子，從P層3側(cè)釋放出空穴，最終 使注入的載流子消失。
即，在該P(yáng)IN二極管中，通過將形成作為載流子再結(jié)合中心的規(guī) 定膜的區(qū)域(膜厚、面積等)或晶粒尺寸等進(jìn)行改變，來改變相對于 所注入的載流子的整體載流子密度較高的區(qū)域A或者區(qū)域B中存在的 載流子的再結(jié)合引起的消失比例，從而控制作為PIN二極管2的壽命。 下面，具體說明形成有具有作為再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜的PIN
二極管。
實(shí)施例1
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN二極管的第一例進(jìn)行說明。
如圖4所示，在n—型硅基板(pn=l x 1013 ~ 1 x 1015/cm3， tn=10~ 700pm) 10的一個主表面上形成有n型多晶硅膜(N=l x 1014 ~ 1 x 1016 /cm3) 11 (第三區(qū)域)，在該n型多晶硅膜11上形成有p型多晶硅膜 (N=l x 1014~ 1 x l017/cm3， Xj=0.5 ~ 5pm) 12 (第一區(qū)域)。以與該 p型多晶硅膜12的表面相接觸的方式，形成有與p型多晶硅膜12電連 接的陽極6。在iT型硅基板10的另一個主表面上，從表面至規(guī)定的深 度形成有n+型區(qū)(N=l x 1016~ 1 x 1019/cm3, Xj=0.5 ~ 5|iim ) 13 (笫二 區(qū)域)。另外，以與該n+型區(qū)13的表面相接觸的方式，形成有與n+型 區(qū)13電連接的陰極7。
PIN 二極管2的P層由p型多晶硅膜12構(gòu)成，I層由n型多晶硅 膜11和rT型硅基板IO構(gòu)成，N層由n+型區(qū)13構(gòu)成。另外，p型多晶 硅膜12和n型多晶硅膜11的結(jié)合為第一結(jié)(pn結(jié))，iT型硅基板10 和n+型區(qū)13的結(jié)合為第二結(jié)(n+n結(jié))。
這樣，在本PIN二極管2中，具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的n 型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12,包含pn結(jié)并形成于陽極側(cè)。圖5表示在該P(yáng)IN二極管2的正向偏壓狀態(tài)下的載流子密度的曲線圖(分 布)。如圖5所示，正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(實(shí)線)為連 接陽極側(cè)的端部和陰極側(cè)的端部的大致雙曲線函數(shù)曲線。陽極側(cè)的載 流子密度與p型多晶硅膜12的雜質(zhì)濃度相同，陰極側(cè)的載流子密度與 n+型區(qū)13的雜質(zhì)濃度相同。而虛線表示構(gòu)成PIN二極管的各區(qū)的雜質(zhì) 濃度。
下面，說明該P(yáng)IN 二極管2的反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn)動。 當(dāng)將IGBT從截止切換到導(dǎo)通、對PIN 二極管2施加反向偏置電壓， 則如圖6所示，在被注入的載流子中，存在于多晶硅膜(n型多晶硅膜 11和p型多晶硅膜12)的膜中的載流子以晶粒界面為再結(jié)合中心在短 時間內(nèi)消失。另一方面，對于存在于陰極側(cè)的包含載流子的殘留的載 流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極釋放出空穴。另外， 一部分電 子和空穴再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消失，使PIN 二極管成 為截止?fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管的制造方法之一例。首先，如圖7 所示，預(yù)先準(zhǔn)備具有主表面的n—型硅基板10。然后，如圖8所示，在 該rT型硅基板10的一個表面形成進(jìn)行了 n型摻雜的多晶硅膜11。接 著，如圖9所示，通過離子注入法對該多晶硅膜11注入p型雜質(zhì)。然 后，如圖10所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理使p型雜質(zhì)熱擴(kuò)散，形成p 型多晶硅膜12。由此，通過n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12形成 pn結(jié)。
接著，如圖11所示，通過在p型多晶硅膜12的表面上形成勢壘 金屬和鋁而形成陽極6。然后，如圖12所示，在n—型硅基板10的另 一主表面，利用離子注入法注入n型雜質(zhì)。接著，如圖13所示，通過 實(shí)施規(guī)定的熱處理使n型雜質(zhì)熱擴(kuò)散，形成n+型區(qū)13。由此，通過在 該n+型區(qū)13的表面形成鋁等而形成陰極7。由此，制成圖4所示的PIN 二極管2。
依照上述的PIN二極管2,在陽極側(cè)的載流子密度比較高的區(qū)域， 形成具有晶粒界面的n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12。這樣，使存 在于載流子密度比較高的區(qū)域的載流子在晶粒界面以短時間消失，可 縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而可使PIN 二極管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài) 轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)。
另外，通過改變該n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12的膜厚t 或晶粒尺寸等，可改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體 的比例。例如，當(dāng)多晶硅膜的膜厚變厚時，則會增加再結(jié)合中心的數(shù) 目使壽命變得更短。另外，當(dāng)增大多晶硅膜的晶粒尺寸時，則使晶粒 邊界的區(qū)域變窄，減少再結(jié)合中心的數(shù)量而使壽命變得更長。這樣， 調(diào)整PIN 二極管2的壽命，既可抑制與PIN 二極管2的急劇開關(guān)相伴 的電涌等，又可抑制在PIN二極管2的導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻(導(dǎo)通電阻) 變高。
即，在本PIN二極管2中，根據(jù)PIN二極管2適用的逆變器裝置 等的特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜 11和p型多晶硅膜12 )的膜厚等，抑制PIN 二極管2的壽命，既可確 保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例2
在此，作為構(gòu)成具有再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN 二極管的第二例進(jìn)行說明。
如圖14所示，在iT型硅基板10的一個主表面上，選擇性地形成 n型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12。在該n型多晶硅膜11及p型多 晶硅膜12的側(cè)壁上，形成絕緣膜14。在未形成n型多晶硅膜11及p 型多晶硅膜12的區(qū)域，以與露出的n—型硅基板10的表面和p型多晶 硅膜12的表面相接觸的方式，形成陽極6。而除此之外的構(gòu)成，由于 與圖4所示的PIN二極管相同，因而對于相同的構(gòu)件添加相同的符號， 而其說明從略。
在本PIN二極管2中，具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的n型多 晶硅膜11及p型多晶硅膜12以包含pn結(jié)的方式選擇性地形成于陽極 側(cè)。包含形成有該n型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12的區(qū)域的PIN 二極管2的正向偏壓狀態(tài)下的載流子密度的曲線圖(分布)，與圖5所 示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是相同的。
下面，說明該P(yáng)IN 二才及管2的反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn)動。 如圖15所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在一皮注入的 載流子中，存在于多晶硅膜(n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12 )的 膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié)合中心在短時間內(nèi)消失。另一方面，
對于存在于陰極側(cè)的包含載流子的殘留的載流子來說，從陰極釋放出 電子，從陽極釋放出空穴。另外， 一部分電子和空穴再結(jié)合而消失， 使注入的載流子最終消失，使P IN 二極管成為截止?fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管的制造方法之一例。首先，經(jīng)過與 上述的圖7~圖10所示的工序相同的工序，如圖16所示，在n—型硅 基板10的一個表面上形成n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12。接著， 如圖17所示，在p型多晶硅膜12的表面上形成抗蝕圖31,然后，如 圖18所示，通過以抗蝕圖31為掩模，對p型多晶硅膜12和n型多晶 硅膜11實(shí)施各向異性蝕刻，只在規(guī)定的區(qū)域殘留p型多晶硅膜12和n 型多晶硅膜ii,除去位于其它區(qū)域的p型多晶硅膜12和n型多晶硅膜 ll部分，使n—型硅基板10的表面露出。然后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖19所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，分別在露出的n — 型硅基板10的表面、n型多晶硅膜11的表面及p型多晶硅膜12的表 面形成絕緣膜14。通過對該絕緣膜14實(shí)施各向異性蝕刻，殘留位于n 型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12的側(cè)面上的絕緣膜14部分，而除去 絕緣膜14的其它部分。然后，如圖20所示，形成陽極6。其后，經(jīng)過 與上述的圖12及圖13所示的工序相同的工序，制成圖14所示的PIN 二極管2。
依照上述的PIN 二極管2,通過在陽極側(cè)的載流子密度比較高的區(qū) 域，形成具有晶粒界面的n型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12,使存在 于該區(qū)域的載流子，在晶粒界面以短時間消失，可縮短PIN 二極管2 的壽命，進(jìn)而使PIN二極管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)。
而且在改變該n型多晶硅膜11和p型多晶硅膜12的膜厚的基礎(chǔ) 上，通過選擇性地形成這些多晶硅膜，可改變該形成區(qū)域的面積S (參 照圖15),進(jìn)而可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流 子整體的比例。
即，在本PIN 二極管2，通過根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變器裝 置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜 11和p型多晶硅膜12)的形成區(qū)域的面積或膜厚，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
而在上述的PIN二極管2的制造方法中，在對p型多晶硅膜12和 n型多晶硅膜ll實(shí)施各向異性蝕刻時，以用使n-型硅基板10的表面
露出的方式實(shí)施蝕刻的情況(適量蝕刻just etching )為例進(jìn)行了說明。 作為蝕刻的方式不是僅限于此，而是如圖21所示，例如也可以通過實(shí) 施殘留n型多晶硅膜11的一部分的蝕刻，選擇性地形成膜厚相對較厚 的部分和相對較薄的部分，這種情況也可得到同樣的效果。
實(shí)施例3
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN 二極管的第三例進(jìn)行說明。
如圖22所示，在n—型硅基板10的一個主表面上，選擇性地形成 n型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12。在位于未形成n型多晶硅膜11 及p型多晶硅膜12的區(qū)域的n—型硅基板10的部分，形成有n型區(qū)(N=l x 1014~ 1 x I017/cm3, Xj=0.5~5|iim )15(第四區(qū)域)。而除此之外 的構(gòu)成，由于與圖14所示的PIN二^l管相同，因而對于相同的構(gòu)件添 加相同的符號而其il明乂人略。
本PIN二極管，除了形成n型區(qū)15這一點(diǎn)以外，就具有與圖14 所示的PIN二極管相同的結(jié)構(gòu)。另外，在包括形成有n型多晶硅膜11 及p型多晶硅膜12的區(qū)域的PIN二極管2的正向偏壓狀態(tài)下的載流子 密度的曲線圖(分布)，與圖5所示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是相 同的。
而且，即使關(guān)于PIN二極管2的反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn)動， 實(shí)質(zhì)上也與圖14所示的PIN二極管的情況相同。如圖15所示，當(dāng)對 PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流子中，存在于多晶 硅膜(n型多晶硅膜11及p型多晶硅膜12)的膜中的載流子，以晶粒 界面為再結(jié)合中心以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陰極側(cè) 的載流子在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋 放出空穴。另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載 流子最終消失，從而PIN二極管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，經(jīng)過 了與上述圖7~圖10及圖16-圖18所示的工序相同的工序之后，如 圖24所示，以抗蝕圖31為掩模，通過離子注入法將n型雜質(zhì)注入到 露出的n—型硅基板10的表面。然后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖25所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，分別在露出的iT
型硅基板10的表面、n型多晶硅膜11的表面及p型多晶硅膜12的表 面形成絕緣膜14。另外，使注入的n型雜質(zhì)熱擴(kuò)散，形成n型區(qū)15。 其后，經(jīng)過與上述圖20、圖12及圖13所示的工序相同的工序，制成 圖22所示的PIN二才及管2。
根據(jù)上述PIN二極管2，特別是通過形成n型區(qū)15，在反向偏壓 狀態(tài)，增加了空穴與電子再結(jié)合而消失的比例。另外，可減少消失的 電子的絕對量。由此，在改變多晶硅膜的膜厚及形成區(qū)域的面積的基 礎(chǔ)上，通過形成n型區(qū)15，可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子 與注入的載流子整體的比例。
即，在本PIN 二極管2中，通過根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變器 裝置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜 11和p型多晶硅膜12)的形成區(qū)域的面積或膜厚等，進(jìn)一步通過形成 n型區(qū)15,可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性 又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例4
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN 二極管的第四例進(jìn)行說明。
如圖26所示，在rT型硅基板10的一個主表面上，從表面至規(guī)定 的深度形成有p型區(qū)17 (第五區(qū)域)。在該p型區(qū)17的表面上形成有 p型多晶硅膜16。以與該p型多晶硅膜16的表面相接觸的方式，形成 有與p型多晶硅膜16電連接的陽極6。在iT型硅基板10的另一個主 表面上，形成有n+型區(qū)13,以與該n+型區(qū)13的表面相4妻觸的方式， 形成有與n+型區(qū)13電連接的陰極7。
PIN二極管2的P層由p型多晶硅膜16和p型區(qū)17構(gòu)成，I層由 n一型硅基板10構(gòu)成，N層由n+型區(qū)13構(gòu)成。另外，p型區(qū)17和n—型 硅基板10的結(jié)合成為第一結(jié)(pn結(jié))，n—型硅基板10和n+型區(qū)13的 結(jié)合成為第二結(jié)(n+n結(jié))。
這樣，就本PIN二極管2來說，使具有作為再結(jié)合中心的晶粒界 面的p型多晶珪膜16,以位于pn結(jié)附近的方式，形成于陽極側(cè)。該 PIN 二極管在正向偏壓狀態(tài)下的載流子密度的曲線圖(分布)如圖27 所示。如圖27所示，正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(實(shí)線)是
連接陽極側(cè)端部和陰極側(cè)端部的大致雙曲線函數(shù)曲線。陽極側(cè)的載流
子密度與p型多晶硅膜16的雜質(zhì)濃度相同，陰極側(cè)的載流子密度與n+ 型區(qū)13的雜質(zhì)濃度相同，而虛線表示構(gòu)成PIN二極管的各區(qū)的雜質(zhì)濃度。
下面，說明該P(yáng)IN二極管2在反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn)動。 如圖28所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載 流子中，存在于p型多晶硅膜16的膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié) 合中心，在短時間消失。另一方面，對于包括存在于陰極側(cè)的載流子 在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。 另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消 失，從而PIN二極管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，如圖 29所示，在rT型硅基板10的一個表面形成規(guī)定厚度的多晶硅膜32。 然后，如圖30所示，通過利用離子注入法，將p型雜質(zhì)注入到該多晶 硅膜32，來形成p型多晶硅膜16。接著，如圖31所示，通過實(shí)施規(guī) 定的熱處理，使p型多晶硅膜16中的p型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到n—型硅基板 10,形成p型區(qū)17。其后，經(jīng)過與上述圖11 ~圖13所示的工序相同 的工序，制成圖26所示的PIN二極管2。
根據(jù)上述的PIN二極管2,通過在陽極側(cè)載流子密度比較高的區(qū)域 形成具有晶粒界面的p型多晶硅膜16,可使存在于該區(qū)的載流子在晶 粒界面以短時間消失，縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而可使PIN 二極 管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。而且，通過改變該p型多晶硅 膜16的膜厚t，可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載 流子整體的比例。另外，通過使pn結(jié)(第一結(jié))不位于多晶硅膜(p 型多晶硅膜16)中，可抑制再結(jié)合引起的載流子的消失、降低漏電流。
即，就本PIN 二極管2來說，通過根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變 器裝置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的p型多晶硅膜16的膜 厚等，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可 降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例5
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶
粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN 二極管的第五例進(jìn)行說明。
如圖32所示，在n—型硅基板10的一個主表面上，選擇性地形成 p型多晶硅膜16。以與該p型多晶硅膜16相對應(yīng)的方式，在位于p型 多晶硅膜16的正下方的n —型硅基板10的部分，從n —型硅基板10的 表面至規(guī)定的深度，選擇性地形成p型區(qū)17。在p型多晶硅膜16的側(cè) 壁上形成絕緣膜14。以與未形成p型多晶硅膜16的區(qū)域露出的iT型 硅基板10的表面和p型多晶硅膜16的表面相接觸的方式，形成陽極6。 而除此之外的構(gòu)成，由于與圖26所示的PIN二才及管相同，因而對于相 同的構(gòu)件添加相同的符號，而其說明/人略。
本PIN二極管2中，使具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的p型多 晶石圭膜16,以位于pn結(jié)附近的方式，形成于陽才及側(cè)。包括形成有該p 型多晶硅膜16的區(qū)域在內(nèi)的PIN二極管2，在正向偏壓狀態(tài)的載流子 密度的曲線圖(分布)，與圖27所示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是 相同的曲線圖。
下面，說明該P(yáng)IN 二極管2在反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn)動。 如圖33所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載 流子中，存在于p型多晶硅膜16的膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié) 合中心，以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陰極側(cè)的載流子 在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。 另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消 失，^A而PIN二^l管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，it明上述的PIN 二i^管2的制造方法之一例。首先，經(jīng)過 與上述的圖29及圖30所示的工序相同的工序后，再如圖34所示，在 n —型硅基板10的一個表面上，形成p型多晶硅膜16。然后，如圖35 所示，在p型多晶硅膜16的表面上形成抗蝕圖31。接著，通過以抗蝕 圖31為掩模，對p型多晶硅膜16實(shí)施各向異性蝕刻，只在規(guī)定區(qū)域 殘留p型多晶硅膜16，除去位于其它區(qū)域的p型多晶硅膜16的部分， 使n—型硅基板10的表面露出。其后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖36所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，使p型多晶硅膜16 中的p型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到n—型硅基板10,選擇性地形成p型區(qū)17。另夕卜， 在露出的n—型硅基板10的表面、p型多晶硅膜16的表面形成絕緣膜 14。其后，經(jīng)過與上述的圖20、圖12、圖13所示的工序相同的工序，
制成圖32所示的PIN 二^l管2。
根據(jù)上述的PIN 二極管2,通過在陽極側(cè)的載流子密度比較高的區(qū) 域，形成具有晶粒界面的p型多晶硅膜16，可使存在于該區(qū)的載流子 在晶粒界面以短時間消失，縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而可使PIN 二極管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
而且，在改變該p型多晶硅膜16的膜厚t的基礎(chǔ)上，通過選擇性 地形成該p型多晶硅膜16,可改變其形成區(qū)域的面積S (參照圖33 )， 進(jìn)而可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的 比例。
即，就本PIN 二極管2來說，通過根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變 器裝置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的p型多晶硅膜16的消 除區(qū)域的面積或膜厚等，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可 確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例6
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陽極側(cè)的PIN 二極管的第六例進(jìn)行說明。
如圖37所示，在iT型硅基板10的一個主表面上，選擇性地形成 p型多晶硅膜16。以與該p型多晶硅膜16相對應(yīng)的方式，在位于p型 多晶硅膜16的正下方的rT型硅基板10的部分，從n—型硅基板10的 表面至規(guī)定的深度選擇性地形成p型區(qū)17。在位于未形成p型多晶硅 膜16的區(qū)域的iT型硅基板10的部分，形成n型區(qū)15 (第六區(qū)域)。 而除此之外的構(gòu)成，由于與圖32所示的PIN二才及管相同，因而對于相 同的構(gòu)件添加相同的符號，而其i兌明/人略。
本PIN二極管中，除了形成n型區(qū)15這一點(diǎn)以外，具有與圖32 所示的PIN二極管相同的結(jié)構(gòu)。另外，包括形成有p型多晶硅膜16的 區(qū)域在內(nèi)的PIN 二極管2在正向偏壓狀態(tài)下的載流子密度的曲線圖(分 布)，與圖27所示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是相同的曲線圖。
而且，即使關(guān)于PIN 二極管2的反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動， 與圖32所示的PIN 二極管的情況實(shí)質(zhì)上也是相同的。如圖38所示， 當(dāng)對PIN 二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流子中，存在 于p型多晶硅膜16的膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié)合中心，以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陰極側(cè)的載流子在內(nèi)的殘留的 載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。另外， 一部
分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消失，從而PIN 二極管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，在經(jīng) 過與上述圖29、圖30、圖34及圖35所示的工序相同的工序之后，如 圖39所示，以抗蝕圖31為掩模，利用離子注入法，將n型雜質(zhì)注入 到露出的n—型硅基板10的表面。其后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖40所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，使p型多晶硅膜16 中的p型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到rT型硅基板10，選擇性地形成p型區(qū)17。另夕卜， 通過使注入到露出的n—型硅基板10的n型雜質(zhì)進(jìn)行熱擴(kuò)散，形成n型 區(qū)15。再在露出的iT型硅基板10的表面、p型多晶硅膜16的表面形 成絕緣膜14。其后，經(jīng)過與上述的圖20、圖12、圖13所示的工序相 同的工序，制成圖37所示的PIN二極管2。
根據(jù)上述的PIN 二極管2，特別是通過形成n型區(qū)15,可在反向 偏壓狀態(tài)下，增加空穴與電子進(jìn)行再結(jié)合而消失的比例。另外，可減 少消失的電子的絕對數(shù)量。由此，在改變p型多晶硅膜16的膜厚及形 成區(qū)域的面積的基礎(chǔ)上，通過形成n型區(qū)15,可更精密地改變因再結(jié) 合而消失的載流子與注入的載流子整體的比例。
即，本PIN二極管2中，根據(jù)適用PIN二極管2的逆變器裝置等 的特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的p型多晶硅膜16的形成區(qū) 域的面積或膜厚等，并進(jìn)一步形成n型區(qū)15,可更精確地控制PIN二 極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例7
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第 一例進(jìn)行說明。
^口圖41戶斤示，在n畫型珪基板(pn=l x 1013 ~ 1 x 1015/cm3, tn=10 ~ 700pm )10的一個主表面上，從表面至規(guī)定的深度，形成p型區(qū)18( N=l x 1014~ 1 x I017/cm3， Xj=0.5 ~ 5|iim)。以與該p型區(qū)18的表面相才妻 觸的方式，形成與p型區(qū)18電連接的陽極6。在n—型硅基板10的另 一個主表面上，形成規(guī)定厚度的n型多晶硅膜(N=l x 1014~ 1 x 1016/
cm3)19(第七區(qū)域)。在該n型多晶硅膜19上，形成n+型多晶硅膜(N二1 x 1015~ 1 x I019/cm3, Xj=0.5 ~ 5pm) 20 (第二區(qū)域)。以與該n+型多 晶硅膜20的表面相接觸的方式，形成與n+型多晶硅膜20電連接的陰 極7。
PIN二極管2中的P層由p型區(qū)18構(gòu)成，I層由n型多晶硅膜19 和n—型硅基板10構(gòu)成，N層由n+型多晶硅膜20構(gòu)成。另外，p型區(qū) 18和iT型硅基板10的結(jié)合成為第一結(jié)(pn結(jié))，n型多晶硅膜19和 n+型多晶硅膜20的結(jié)合成為第二結(jié)(n+n結(jié))。
由此，在本PIN二極管2中，具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的n 型多晶硅膜19及n+型多晶硅膜20包括n+n結(jié)并形成于陰極側(cè)。該P(yáng)IN 二極管2在正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(分布)如圖42所示。 如圖42所示，在正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(實(shí)線)是連接 陽極側(cè)端部和陰極側(cè)端部的大致雙曲線函數(shù)曲線。陽極側(cè)的載流子密 度與P型區(qū)18的雜質(zhì)濃度相同，陰極側(cè)的載流子密度與n+型多晶硅膜 20的雜質(zhì)濃度相同。而虛線表示構(gòu)成PIN二極管的各區(qū)的雜質(zhì)濃度。
下面，i兌明該P(yáng)IN 二一及管2的反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動。如 圖43所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流 子中，存在于多晶硅膜(n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20 )的膜中 的載流子，以晶粒界面作為再結(jié)合中心以短時間消失。另一方面，對 于包括存在于陽極側(cè)的載流子在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放 出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合 而消失，以致使注入的載流子最終消失，從而PIN 二極管2變?yōu)榻刂?狀態(tài)。
下面，i兌明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，如圖 44所示，在n—型石圭基板10的一個表面，利用離子注入法注入p型雜 質(zhì)。然后，如圖45所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，使p型雜質(zhì)進(jìn)行熱 擴(kuò)散，形成p型區(qū)18。由此，利用n —型硅基板10與p型區(qū)18,形成 pn結(jié)。然后，如圖46所示，以與p型區(qū)18的表面相4^觸的方式，形 成與p型區(qū)18電連"l妻的陽才及6。
然后，如圖47所示，在n—型硅基板10的另一個表面，形成進(jìn)行 了 n型摻雜的n型多晶硅膜19。接著，如圖48所示，利用離子注入法， 將n型雜質(zhì)注入到該n型多晶硅膜19。然后，如圖49所示，通過實(shí)施
規(guī)定的熱處理，使n型雜質(zhì)進(jìn)行熱擴(kuò)散，形成n+型多晶硅膜20。然后， 如圖50所示，在n+型多晶硅膜20的表面形成陰極7。由此，制成圖 41所示的PIN二極管2。
根據(jù)上述的PIN二極管2,在陰極側(cè)的載流子密度比較高的區(qū)域， 形成了具有晶粒界面的n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20。由此，可 使存在于載流子密度比較高的區(qū)域的載流子，在晶粒界面以短時間消 失，縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而，可使PIN 二極管2更快地從導(dǎo) 通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。另外，通過改變該n型多晶硅膜19與n+型多晶 硅膜20的膜厚t或晶粒尺寸等，可增加再結(jié)合中心的數(shù)量，更精密地 改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的比例。
即，本PIN二極管2中，根據(jù)適用PIN二極管2的逆變器裝置的 特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜19 與n+型多晶硅膜20)的形成區(qū)域的面積或膜厚等，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例8
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第二例進(jìn)行說明。
如圖51所示，在iT型硅基板10的一個主表面上，從表面至規(guī)定 的深度形成p型區(qū)18。在rT型硅基板10的另一個主表面上，選擇性 地形成規(guī)定厚度的n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20。在該n型多晶 硅膜19與n+型多晶硅膜20的側(cè)壁上形成絕緣膜14。以使在未形成n 型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20的區(qū)域露出的n—型硅基板10的表面 和n+型多晶硅膜20的表面相接觸的方式，形成陰極7。而除此之外的 構(gòu)成，由于與圖41所示的PIN二^l管相同，因而對于相同的構(gòu)件添加 相同的符號，而其i兌明從略。
就本PIN二極管2來說，具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的n型 多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20,包含n+n結(jié)并選擇性地形成于陰極側(cè)。 包括形成有該n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20的區(qū)域在內(nèi)的PIN 二極管2在正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(分布)，與圖42所 示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是相同的曲線圖。
下面，il明該P(yáng)IN 二才及管2的反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動。如
圖52所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流 子中，存在于多晶硅膜(n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20 )的膜中 的載流子，以晶粒界面為再結(jié)合中心，以短時間消失。另一方面，對 于包括存在于陽極側(cè)的載流子在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放 出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合 而消失，以致使注入的載流子最終消失，從而PIN 二極管2變?yōu)榻刂?狀態(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，經(jīng)過 與上述的圖44~圖49所示的工序相同的工序之后，如圖53所示，在 n+型多晶硅膜20的表面上形成抗蝕圖31。然后，如圖54所示，以抗 蝕圖31為掩模，通過對n+型多晶硅膜20和n型多晶硅膜19依次實(shí)施 各向異性蝕刻，只在規(guī)定的區(qū)域殘留n+型多晶硅膜20和n型多晶硅膜 19,而除去位于其它區(qū)域的n+型多晶硅膜20和n型多晶硅膜19的一 部分，使n—型硅基板10的表面露出。其后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖55所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，分別在露出的n一 型硅基板10的表面、n+型多晶硅膜20的表面及n型多晶硅膜19的表 面形成絕緣膜14。通過對該絕緣膜14實(shí)施各向異性蝕刻，殘留位于 n+型多晶硅膜20和n型多晶硅膜19的側(cè)面上的絕緣膜14的一部分， 而除去絕緣膜14的其它部分。然后，如圖56所示，形成陽極7。由此， 制成圖51所示的PIN二極管2。
根據(jù)上述PIN二極管2，通過在陰極側(cè)載流子密度比較高的區(qū)域， 形成具有晶粒界面的n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20,可使存在于 載該區(qū)域的載流子，在晶粒界面以短時間消失，縮短PIN二極管2的 壽命，進(jìn)而，可使PIN二極管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
而且，在改變該n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20的膜厚t的基 礎(chǔ)上，通過選擇性地形成這些多晶硅膜，可改變該形成區(qū)域的面積S (參照圖52)，進(jìn)而可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的 載流子整體的比例。
即，本PIN 二極管2中，根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變器裝置的 特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜19 與n+型多晶硅膜20)的形成區(qū)域的面積或膜厚等，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例9
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶
粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第三例進(jìn)行說明。
如圖57所示，在n—型硅基板10的一個主表面上，從表面至規(guī)定 的深度形成p型區(qū)18。在n—型硅基板10的另一個主表面上，選擇性 地形成n型多晶硅膜19及n+型多晶硅膜20。在位于未形成n型多晶硅 膜19及n+型多晶硅膜20的區(qū)域的n —型硅基板10的部分，形成p型區(qū) (N=l x 1014~ 1 x 1017/cm3, Xj=0.5 ~ 5|im) 21 (第八區(qū)域)。
本PIN二極管2中，除了形成p型區(qū)21這一點(diǎn)以外，具有與圖51 所示的PIN二極管相同的結(jié)構(gòu)。另外，包括形成有n型多晶硅膜19與 n+型多晶硅膜20的區(qū)域在內(nèi)的PIN 二極管2在正向偏壓狀態(tài)的載流子 密度的曲線圖(分布)，與圖42所示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是 相同的曲線圖。
而且，PIN 二極管2的反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動，與圖51 所示的PIN二極管的情況實(shí)質(zhì)上也是相同的。如圖58所示，當(dāng)對PIN 二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流子中，存在于多晶硅 膜(n型多晶硅膜19與n+型多晶硅膜20)的膜中的載流子，以晶粒界 面作為再結(jié)合中心，以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陽極 側(cè)的載流子在內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè) 釋放出空穴。另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，以致使注 入的載流子最終消失，從而PIN二極管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述PIN 二才及管的制造方法之一例。首先，經(jīng)過與上 述圖44~圖49、圖53及圖54所示的工序相同的工序之后，如圖59 所示，以抗蝕圖31為掩模，通過利用離子注入法將p型雜質(zhì)注入到露 出的n—型硅基板10的表面。其后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖60所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，分別在露出的n一 型硅基板10的表面、n+型多晶硅膜20的表面及n型多晶硅膜19的表 面形成絕緣膜14。另外，使注入的p型雜質(zhì)進(jìn)行熱擴(kuò)散而形成p型區(qū) 21。其后，經(jīng)過與上述圖56所示的工序相同的工序，制成圖57所示 的PIN 二極管2。
根據(jù)上述的PIN 二極管2,特別是通過形成p型區(qū)21,可在反向
偏壓狀態(tài)，增加電子與空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失的比例。另外，由于在p
型區(qū)21和n—型硅基板10的一部分之間的pn結(jié)界面殘留有空穴，因而 可減小反向恢復(fù)電流的下降率(軟恢復(fù)soft recovery )。由此，在改變 多晶硅膜的膜厚及形成區(qū)域的面積的基礎(chǔ)上，通過形成p型區(qū)21，可 更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的比例， 還可進(jìn)行軟恢復(fù)。
即，本PIN二極管2中，根據(jù)適用PIN二極管2的逆變器裝置的 特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的多晶硅膜(n型多晶硅膜19 與n+型多晶硅膜20)的形成區(qū)域的面積或膜厚等，并進(jìn)一步形成p型 區(qū)21,可更精確地控制PIN二極管2的壽命，既可確保開關(guān)特性又可 降低導(dǎo)通電阻。另外，可在施加反向偏置電壓時進(jìn)行軟恢復(fù)。
而在上述PIN二極管2的制造方法中，在對n+型多晶硅膜20及n 型多晶硅膜19實(shí)施各向異性蝕刻時，以使iT型硅基板10的表面露出 的方式實(shí)施蝕刻的情況(最佳蝕刻)為例進(jìn)行了說明。作為蝕刻的方 式不是僅限于此，而例如如圖61所示，通過實(shí)施蝕刻，使得n型多晶 硅膜19的一部分殘留，可選擇性地形成膜厚相對較厚的部分和相對較 薄的部分，在n型多晶硅膜19中形成p型區(qū)21。另外，如圖62所示， 也可以對n型多晶硅膜19實(shí)施同樣的蝕刻，形成到達(dá)n—型硅基板10 的區(qū)域的p型區(qū)21 。這些情況也可得到同樣的效果。
實(shí)施例10
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第四例進(jìn)行說明。
如圖63所示，在iT型硅基板10的一個主表面上，從表面至規(guī)定 的深度形成p型區(qū)18。以與該p型區(qū)18的表面相接觸的方式，形成與 p型區(qū)18電連接的陽極6。在n—型硅基板10的另一個主表面上，從表 面至規(guī)定的深度形成n型區(qū)22 (第九區(qū)域)。在該n型區(qū)22的表面上 形成n+型多晶硅膜20。以與該n+型多晶硅膜20的表面相接觸的方式， 形成與該n+型多晶硅膜20電連接的陰極7 。
PIN二極管2的P層由p型區(qū)18構(gòu)成，I層由iT型珪基板10及n 型區(qū)22構(gòu)成，N層由n+型區(qū)20構(gòu)成。另外，p型區(qū)18和n—型硅基板 10的結(jié)合成為第一結(jié)(pn結(jié))，n—型硅基板10和n+型多晶硅膜20的
結(jié)合成為第二結(jié)(n+n結(jié))。
這樣，本PIN二極管2中，將具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的 n+型多晶硅膜20，形成在陽極側(cè)以便與n+n結(jié)相接觸。該P(yáng)IN 二極管2 在正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(分布)如圖64所示。如圖62 所示，正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(實(shí)線)是連接陽極側(cè)端 部和陰極側(cè)端部的大致雙曲線函數(shù)曲線。陽極側(cè)的載流子密度與p型 區(qū)18的雜質(zhì)濃度相同，陰極側(cè)的載流子密度與n+型多晶硅膜20的雜 質(zhì)濃度相同，而虛線表示構(gòu)成PIN 二極管的各區(qū)的雜質(zhì)濃度。
下面，說明該P(yáng)IN 二才及管2在反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動。如 圖65所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流 子中，存在于n+型多晶硅膜20的膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié)合 中心，以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陽才及側(cè)的載流子在 內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。 另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消 失，從而PIN二才及管2變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，i兌明上述的PIN 二才及管2的制造方法之一例。首先，經(jīng)過 與上述圖44~圖46所示的工序相同的工序之后，再如圖66所示，在 rT型硅基板10的另一個主表面形成規(guī)定厚度的多晶硅膜33。然后，如 圖67所示，通過利用離子注入法將n型雜質(zhì)注入到該多晶硅膜33,來 形成n+型多晶硅膜20。接著，如圖68所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理使 n+型多晶硅膜20中的n型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到n—型硅基板10,來形成n型區(qū) 22。其后，經(jīng)過與上述的圖50所示的工序相同的工序，制成圖63所 示的PIN二極管2。
根據(jù)上述的PIN 二極管2,通過在陰極側(cè)載流子密度比較高的區(qū)域 形成具有晶粒界面的n+型多晶硅膜20,可使存在于該區(qū)的載流子在晶 粒界面以短時間消失，縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而可使PIN 二極 管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。而且，通過改變該n+型多晶硅 膜20的膜厚t，可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載 流子整體的比例。
即，本PIN 二極管2中，通過根據(jù)適用PIN 二極管2的逆變器裝 置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的n+型多晶硅膜20的膜厚等， 可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而既可確保開關(guān)特性又可降
低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例11
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第五例進(jìn)行說明。
如圖69所示，在iT型硅基板10的一個主表面上，從表面至規(guī)定 的深度形成p型區(qū)18。在rT型硅基板10的另一個主表面上，選擇性 地形成n+型多晶珪膜20。以與該n+型多晶硅膜20相對應(yīng)的方式，在 位于n+型多晶硅膜20的正下方的n—型硅基板10的部分，從rT型硅基 板10的表面至規(guī)定的深度選擇性地形成n型區(qū)22。在n+型多晶硅膜 20的側(cè)壁上形成絕緣膜14。以使在未形成n+型多晶硅膜20的區(qū)域露 出的n—型硅基板10的表面和n+型多晶硅膜20的表面相接觸的方式， 來形成陰極7。而除此之外的構(gòu)成，由于與圖63所示的PIN二極管相 同，因而對于相同的構(gòu)件添加相同的符號，而其i兌明/人略。
本PIN二極管2中，使具有作為再結(jié)合中心的晶粒界面的n+型多 晶硅膜20選擇性地形成于陰極側(cè)以便與n+n結(jié)相連接。另外，包括形 成有該n+型多晶硅膜20的區(qū)域在內(nèi)的PIN 二極管2在正向偏壓狀態(tài)的 載流子密度的曲線圖(分布)，與圖64所示的載流子密度的曲線圖實(shí) 質(zhì)上是相同的曲線圖。
下面，說明該P(yáng)IN 二極管2在反向偏壓狀態(tài)的載流子的運(yùn)動。如 圖70所示，當(dāng)對PIN二極管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流 子中，存在于n+型多晶硅膜20的膜中的載流子，以晶粒界面作為再結(jié) 合中心以短時間消失。另一方面，對于包括存在于陽極側(cè)的載流子在 內(nèi)的殘留的載流子來說，從陰極釋放出電子，從陽極側(cè)釋放出空穴。 另外， 一部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消 失，>^而PIN二^l管2變?yōu)闉榻刂範(fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述PIN 二才及管2的制造方法之一例。首先，經(jīng)過與 上述圖66及圖67所示的工序相同的工序后，再如圖71所示，在n一 型硅基板10的另一個表面上形成n+型多晶硅膜20。
然后，如圖72所示，在n+型多晶硅膜20的表面上形成抗蝕圖31。 接著，通過以抗蝕圖31為掩模，對n+型多晶硅膜20實(shí)施各向異性蝕 刻，只在規(guī)定區(qū)域殘留n+型多晶硅膜20,除去位于其它區(qū)域的n+型多晶硅膜20的部分，使n—型硅基板10的表面露出。其后，除去抗蝕圖 31。
然后，如圖73所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，使n+型多晶硅膜20 的n型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到n—型硅基板10,來選擇性地形成n型區(qū)22。另夕卜， 在露出的n—型硅基板10的表面、n+型多晶硅膜20的表面形成絕緣膜 14。其后，經(jīng)過與上述圖56所示的工序相同的工序，制成圖69所示 的PIN 二極管2。
根據(jù)上述的PIN 二極管2，通過在陰極側(cè)的載流子密度比較高的區(qū) 域形成具有晶粒界面的n+型多晶硅膜20,可使存在于該區(qū)的載流子在 晶粒界面上以短時間消失，縮短PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而可使PIN 二極管2更快地從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)。
而且，在改變該n+型多晶硅膜20的膜厚t的基礎(chǔ)上，通過選擇性 地形成該n+型多晶硅膜20,可改變該形成區(qū)域的面積S (參照圖70), 進(jìn)而可更精密地改變因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的 比例。
即，本PIN二極管2中，通過根據(jù)適用PIN二極管2的逆變器裝 置的特性，來改變作為載流子再結(jié)合中心的n+型多晶硅膜20的形成區(qū) 域的面積或膜厚等，可更精確地控制PIN 二極管2的壽命，進(jìn)而既可 確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。
實(shí)施例12
在此，作為具有構(gòu)成再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，對具有晶 粒界面的多晶硅膜形成于陰極側(cè)的PIN 二極管的第六例進(jìn)行說明。
如圖74所示，在n—型硅基板10的一個主表面上，從表面至少見定 的深度形成p型區(qū)18。在n—型硅基板10的另一個主表面上，選擇性 地形成n+型多晶硅膜20。以與該n+型多晶硅膜20相對應(yīng)的方式，在 位于n+型多晶硅膜20的正下方的n—型硅基板10的部分，從n—型硅基 板10的表面至規(guī)定的深度選擇性地形成n型區(qū)22。在位于未形成n+ 型多晶硅膜20的區(qū)域的n —型硅基板10的部分，形成p型區(qū)21 (第十 區(qū)域)。而除此之外的構(gòu)成，由于與如圖69所示的PIN 二極管相同， 因而對于相同的構(gòu)件添加相同的符號，而其i兌明/人略。
本PIN二極管，除了形成有p型區(qū)21這一點(diǎn)以外，具有與圖69
所示的PIN二極管相同的結(jié)構(gòu)。另外，包括形成有n+型多晶硅膜20的 區(qū)域在內(nèi)的PIN二極管2在正向偏壓狀態(tài)的載流子密度的曲線圖(分 布)，與圖64所示的載流子密度的曲線圖實(shí)質(zhì)上是相同的曲線圖。
而且，即使關(guān)于在PIN 二極管2的反向偏壓狀態(tài)下的載流子的運(yùn) 動，與圖69所示的PIN二極管的情況實(shí)質(zhì)上也是相同的。如圖75所 示，當(dāng)對PIN 二才及管2施加反向偏置電壓時，則在注入的載流子中， 存在于n+型多晶硅膜20的膜中的載流子，以晶粒界面為再結(jié)合中心以 短時間消失。另一方面，對于包括存在于陽極側(cè)的載流子在內(nèi)的殘留 的載流子來說，是從陰極釋放出電子，從陽極釋放出空穴。另外，一 部分電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失，使注入的載流子最終消失，從而 4吏PIN 二才及管2成為截止?fàn)顟B(tài)。
下面，說明上述的PIN 二極管2的制造方法之一例。首先，在經(jīng) 過與上述圖71及圖72所示的工序相同的工序之后，再如圖76所示， 以抗蝕圖31為掩模，利用離子注入法將p型雜質(zhì)注入到露出的rT型硅 基板10的表面。其后，除去抗蝕圖31。
然后，如圖77所示，通過實(shí)施規(guī)定的熱處理，使n+型多晶硅膜20 中的n型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到n—型硅基板10,來選擇性地形成n型區(qū)22。另 外，通過使注入到露出的n—型硅基板10的p型雜質(zhì)進(jìn)行熱擴(kuò)散，來形 成p型區(qū)21。另外，在露出的iT型硅基板10的表面、p型多晶硅膜 20的表面形成絕緣膜14。其后，經(jīng)過與上述圖56所示的工序相同的 工序，制成圖74所示的PIN二極管2。
根據(jù)上述PIN二極管2，通過形成p型區(qū)22,可在反向偏壓狀態(tài) 下增加電子與空穴進(jìn)行再結(jié)合而消失的比例。另外，由于在p型區(qū)21 和iT型硅基板10的一部分之間的pn結(jié)界面上，殘留有空穴，因而可 減小反向恢復(fù)電流的下降率(軟恢復(fù))。由此，在改變多晶硅膜的膜厚 及形成區(qū)域的面積的基礎(chǔ)上，通過形成p型區(qū)21，既可更精密地改變 因再結(jié)合而消失的載流子與注入的載流子整體的比例，還可進(jìn)行軟恢 復(fù)。
即，本PIN二極管2中，根據(jù)適用PIN二極管2的逆變器裝置的 特性，通過改變作為載流子再結(jié)合中心的n+型多晶硅膜20的形成區(qū)域 的面積或膜厚等，再通過形成p型區(qū)21，可更精確地控制PIN二極管 2的壽命，進(jìn)而既可確保開關(guān)特性又可降低導(dǎo)通電阻。此外，在施加了
反向偏置電壓時，可進(jìn)行軟恢復(fù)
而在上述的各個實(shí)施例中，作為具有構(gòu)成載流子再結(jié)合中心的結(jié) 晶缺陷的膜，舉例說明了形成多晶硅膜的情況。作為具有結(jié)晶缺陷的 膜，不限于多晶硅膜，例如也可以是非晶體硅膜。在非晶體硅膜的情
況下，在將p型或者n型雜質(zhì)導(dǎo)入硅基板時，通過對做了非晶體化的 區(qū)域?qū)嵤┘す馔嘶鹛幚恚部筛淖兙Я３叽?，或者只對該區(qū)域的表面 選擇性地進(jìn)行再結(jié)晶處理。而且，非晶體硅膜可在溫度六百幾十度左 右之下，通過化學(xué)氣相生長法來形成。
另外，可利用硅基板和多晶硅膜的界面(n —型硅基板10與n型多 晶硅膜11的界面、p型區(qū)17 (硅基板)與p型多晶硅膜16的界面、n —型硅基板10與n型區(qū)19的界面、n型區(qū)22 (硅基板)與n+型多晶硅 膜20的界面)的狀態(tài)，使載流子的運(yùn)動發(fā)生變化，來控制PIN二極管 的壽命。例如，當(dāng)在界面形成自然氧化膜時，則載流子難以運(yùn)動，另 一方面，當(dāng)存在很多缺陷時，則載流子容易運(yùn)動，通過將界面做成所 期望的狀態(tài)，可控制壽命。
另外，在上述的各實(shí)施例中，舉例說明了將具有結(jié)晶缺陷的膜形 成于陽極側(cè)或者陰極側(cè)的 一側(cè)的情況，但是也可以在陽極側(cè)與陰極側(cè) 的兩側(cè)形成具有結(jié)晶缺陷的膜。
以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是這只是用于舉例表示，是沒 有限定的，本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求的范圍所作的解釋可明確 i也加以理解。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置，包括陽極部，包含第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域；陰極部，包含第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域；中間部，位于所述陽極部和所述陰極部之間，并分別與所述陽極部和所述陰極部接合；以及規(guī)定的膜，具有結(jié)晶缺陷，該規(guī)定的膜形成在所述陽極部側(cè)的部分及所述陰極部側(cè)的部分中的至少一側(cè)的部分，其中存在高密度的載流子，該高密度的載流子的密度在正向偏壓狀態(tài)下比存在于所述中間部的厚度方向中央附近的載流子的密度還高。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述中間部包含規(guī)定的基板；第二導(dǎo)電型的第三區(qū)域，以與所述基板的表面相接觸的方式，形 成于所述基板的表面上，且與所述第一區(qū)域接合，所述第 一 區(qū)域及所述第三區(qū)域由所述規(guī)定的膜形成。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第 一 區(qū)域及所述第三區(qū)域選擇性地形成于所述基板的表面上。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在未形成所述第一區(qū)域及所述笫三區(qū)域的所述基板部分，從所述基板的表面至規(guī)定的深度形成有第二導(dǎo)電型的第四區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第一區(qū)域及所述第三區(qū)域，以選擇性地包含規(guī)定厚度的第一部分和比所述規(guī)定厚度薄的第二部分的方式，形成于所述基板的表面 上。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述中間部包含規(guī)定的基板；第一導(dǎo)電型的第五區(qū)域，從所述基板的表面至規(guī)定的深度而形成， 且與所述第一區(qū)域接合，所述第 一 區(qū)域由所述規(guī)定的膜形成。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第 一 區(qū)域選擇性地形成在所述基板的表面上， 所述第五區(qū)域，以與所述第一區(qū)域?qū)?yīng)的方式，選擇性地形成在位于所述第 一 區(qū)域的正下方的所述基板部分。
8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在未形成所述第一區(qū)域及所述第五區(qū)域的所述基板部分，從所述 基板的表面至規(guī)定的深度形成有第二導(dǎo)電型的第六區(qū)域。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述中間部包含規(guī)定的基板；第二導(dǎo)電型的第七區(qū)域，以與所述基板的表面相接觸的方式，形 成于所述基板的表面上，且與所述第二區(qū)域接合，所述第二區(qū)域及所述第七區(qū)域由所述規(guī)定的膜形成。
10. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二區(qū)域和所述第七區(qū)域選擇性地形成于所述基板的表面上。
11. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在未形成所述第二區(qū)域及所述第七區(qū)域的所述基板部分，從所述基板的表面至規(guī)定的深度形成有第一導(dǎo)電型的第八區(qū)域。
12. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二區(qū)域及所述第七區(qū)域，以選擇性地包含規(guī)定厚度的第一 部分和比所述規(guī)定厚度薄的第二部分的方式，形成于所述基板的表面 上。
13. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在所述第二部分，從所述第二部分的表面至規(guī)定的深度形成有第一導(dǎo)電型的第八區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述中間部包含規(guī)定的基板；第二導(dǎo)電型的第九區(qū)域，從所述基板的表面至規(guī)定的深度形成， 且與所述第二區(qū)域接合，所述第二區(qū)域由所述規(guī)定的膜形成。
15. 如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述笫二區(qū)域選擇性地形成在所述基板的表面上， 所述第九區(qū)域，以與所述第二區(qū)域?qū)?yīng)的方式，選擇性地形成在位于所述第二區(qū)域的正下方的所述基板部分。
16. 如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在未形成所述笫二區(qū)域及所述第九區(qū)域的所述基板部分，從所述 基板的表面至規(guī)定的深度形成有第 一導(dǎo)電型的第十區(qū)域。
17. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述規(guī)定的膜包含多晶硅膜及非晶體硅膜中的至少 一種膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可高精度進(jìn)行壽命控制的半導(dǎo)體裝置，其中，PIN二極管(2)由陽極(6、P層3、I層4、N層5)與陰極(7)構(gòu)成。在正向偏壓狀態(tài)下注入的載流子的密度較高的pn結(jié)附近的區(qū)域或者n⁺n結(jié)附近的區(qū)域，作為具有成為再結(jié)合中心的結(jié)晶缺陷的規(guī)定膜，形成有多晶硅膜。
文檔編號H01L29/868GK101393937SQ20081010911
公開日2009年3月25日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者藤井秀紀(jì) 申請人:三菱電機(jī)株式會社