半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置。在半導(dǎo)體裝置(1)中，在半導(dǎo)體襯底(2)的一個(gè)主表面?zhèn)刃纬捎卸O管的正極(3)。以與該正極(3)外周隔開(kāi)距離而包圍正極(3)的方式，形成有保護(hù)環(huán)(4)。正極(3)具有p+型擴(kuò)散區(qū)域(3a)、p一型區(qū)域(1la)以及正極電極(8)。p一型區(qū)域(1la)形成在位于正極(3)的外周側(cè)的末端部。p一型區(qū)域(1la)作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，以由p+型擴(kuò)散區(qū)域(3a)夾持的方式形成。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別地，涉及一種具有二極管的電力用高耐壓的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，在工業(yè)用電力裝置等領(lǐng)域中使用逆變器裝置。在逆變器裝置中通常使用商用電源(交流電源)。因此，逆變器裝置由將交流電源一度變換(順向變換)為直流的變換器部分、平滑電路部分、以及將直流電壓變換(反向變換)為交流的逆變器部分構(gòu)成。作為逆變器部分中的主要功率元件，主要使用能夠比較高速地進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的絕緣柵型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,以下記作 “ IGBT”)。
[0003]逆變器裝置的負(fù)載多為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(電感性負(fù)載型的電動(dòng)機(jī))。該電感性負(fù)載與上支路元件和下支路元件的中間電位點(diǎn)連接，流過(guò)電感性負(fù)載的電流方向?yàn)檎拓?fù)兩個(gè)方向。因此，為了使流過(guò)電感性負(fù)載的電流從負(fù)載連接端向高電位的電源側(cè)返回，或從負(fù)載連接端向接地側(cè)流動(dòng)，而需要用于使該電流在電感性負(fù)載和支路元件的閉合電路間回流的續(xù)
流二極管。
[0004]在逆變器裝置中，通常使IGBT作為開(kāi)關(guān)元件而動(dòng)作，通過(guò)反復(fù)形成斷開(kāi)狀態(tài)和接通狀態(tài)，從而對(duì)電能進(jìn)行控制。在針對(duì)電感性負(fù)載的逆變器電路的開(kāi)關(guān)動(dòng)作中，經(jīng)過(guò)接通過(guò)程而形成接通狀態(tài)，另一方面，經(jīng)過(guò)斷開(kāi)過(guò)程而形成斷開(kāi)狀態(tài)。所謂接通過(guò)程，是指IGBT從斷開(kāi)狀態(tài)向接通狀態(tài)轉(zhuǎn)變，所謂斷開(kāi)過(guò)程，是指IGBT從接通狀態(tài)向斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。在IGBT為接通的狀態(tài)下，在二極管中不流過(guò)電流，二極管處于斷開(kāi)狀態(tài)。另一方面，在IGBT為斷開(kāi)的狀態(tài)下，在二極管中流過(guò)電流，二極管處于接通狀態(tài)。
[0005]下面，對(duì)現(xiàn)有的二極管的構(gòu)造及其動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在現(xiàn)有的二極管中，在η型低濃度的半導(dǎo)體襯底的一個(gè)主表面?zhèn)?，形成有包含P型擴(kuò)散區(qū)域的正極。在半導(dǎo)體襯底的另一個(gè)主表面?zhèn)?，形成有包含?型高濃度區(qū)域的負(fù)極。為了在負(fù)極和正極之間施加了電壓的狀態(tài)下確保二極管的耐壓性，作為二極管，通常廣泛使用具有保護(hù)環(huán)(P型區(qū)域)的二極管。保護(hù)環(huán)形成為，與正極(P型擴(kuò)散區(qū)域)的外周隔開(kāi)距離而包圍正極，從而緩和正極的外周側(cè)的末端部的電場(chǎng)。
[0006]在正極和負(fù)極之間沿正方向施加高電壓的接通狀態(tài)下，在半導(dǎo)體襯底中的η型區(qū)域(漂移層)中積蓄大量的載流子。另一方面，在正極和負(fù)極之間沿反方向施加高電壓的斷開(kāi)時(shí)(反向恢復(fù)時(shí))，通過(guò)使在漂移層中積蓄的載流子排出，從而流過(guò)反向恢復(fù)電流(恢復(fù)電流)。此時(shí)，由于以大電流向二極管施加高電壓，所以伴隨著大功率消耗而發(fā)熱。其成為阻礙高速開(kāi)關(guān)的原因之一。
[0007]此外，作為公開(kāi)了具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的文獻(xiàn)，存在例如日本特表2011 - 514674號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2000 — 114550號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2003 — 101039號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)平07 - 221326號(hào)公報(bào)。
[0008]但是， 在現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置中存在下述問(wèn)題。在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，載流子不僅擴(kuò)散并積蓄至正極正下方的漂移層區(qū)域，還會(huì)擴(kuò)并積蓄至保護(hù)環(huán)正下方的漂移層區(qū)域。
[0009]另一方面，在從接通狀態(tài)向斷開(kāi)狀態(tài)變換時(shí)，積蓄在漂移層中的載流子從正極或負(fù)極排出等而最終湮滅。此時(shí)，積蓄在正極正下方的漂移層區(qū)域中的載流子(空穴)以及積蓄在保護(hù)環(huán)正下方的漂移層區(qū)域中的載流子(空穴)這兩者，流入至正極的P型擴(kuò)散區(qū)域中。特別地，在正極的末端部，空穴集中地流入。因此，在正極的末端部處，電場(chǎng)集中而溫度上升，可能破壞二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的是提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置能夠抑制電流向正極的末端部匯集。
[0011]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置具有半導(dǎo)體襯底、正極、保護(hù)環(huán)以及負(fù)極。半導(dǎo)體襯底具有彼此相對(duì)的第I主表面以及第2主表面。正極形成在半導(dǎo)體襯底的第I主表面?zhèn)取１Ｗo(hù)環(huán)以與正極的外周隔開(kāi)距離而包圍正極的方式，形成在半導(dǎo)體襯底的第I主表面?zhèn)取Ｘ?fù)極形成在半導(dǎo)體襯底的第2主表面?zhèn)?。正極在位于外周側(cè)的末端部，具有雜質(zhì)濃度相對(duì)較高的區(qū)域和雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的區(qū)域。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，可以抑制電流向二極管中的正極的末端部匯集。
[0013]通過(guò)下述可參照附圖進(jìn)行理解的針對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，可以明確理解本發(fā)明的上述及其它目的、特征、狀況以及優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0015]圖2是表示在本實(shí)施方式中用于對(duì)半導(dǎo)體裝置的接通動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0016]圖3是表示在本實(shí)施方式中用于對(duì)半導(dǎo)體裝置的斷開(kāi)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0017]圖4是對(duì)比例所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0018]圖5是表示在對(duì)比例所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置中，用于對(duì)斷開(kāi)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的載流子的動(dòng)作的剖面圖。
[0019]圖6是表示在對(duì)比例所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置中，從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的電流、電壓以及溫度隨時(shí)間的變化的曲線圖。
[0020]圖7是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的載流子流動(dòng)的剖面圖。
[0021]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0022]圖9是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0023]圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0024]圖11是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0025]圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。[0026]圖13是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0027]圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0028]圖15是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0029]圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0030]圖17是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0031]圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0032]圖19是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0033]圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式8所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0034]圖21是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0035]圖22是本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0036]圖23是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0037]圖24是本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0038]圖25是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0039]圖26是本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0040]圖27是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
[0041]圖28是本發(fā)明的實(shí)施方式12所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0042]圖29是表示在本實(shí)施方式中用于說(shuō)明作用效果的從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)的載流子的流動(dòng)的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]實(shí)施方式I
[0044]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，在半導(dǎo)體裝置I中，在η-型低濃度的半導(dǎo)體襯底2的一個(gè)主表面?zhèn)?，形成有二極管的正極3。以與該正極3的外周隔開(kāi)距離而包圍正極3的方式，形成有保護(hù)環(huán)4。正極3具有P+型擴(kuò)散區(qū)域3a、p_型區(qū)域Ila以及正極電極8。保護(hù)環(huán)4具有p+型區(qū)域4a。另一方面，在半導(dǎo)體襯底2的另一個(gè)主表面?zhèn)?形成有負(fù)極6。負(fù)極6具有η+型高濃度區(qū)域6a。
[0045]對(duì)正極3的構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。P-型區(qū)域Ila形成在位于正極3的外周側(cè)的末端部。作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，P-型區(qū)域Ila以由P+型擴(kuò)散區(qū)域3a夾持的方式形成。p+型擴(kuò)散區(qū)域3a以及P-型區(qū)域Ila形成為各自從一個(gè)主表面貫入相同的深度。所謂相同的深度，并不嚴(yán)格指相同的深度，其包含制造上的誤差。另外，P-型區(qū)域Ila的表面由絕緣膜
7覆蓋。
[0046]P-型區(qū)域Ila的雜質(zhì)濃度設(shè)定為比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低。P+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度例如設(shè)為IX IOlfVcm3?IX IO1Vcm3程度。p-型區(qū)域Ila的雜質(zhì)濃度例如設(shè)為I X IO1Vcm3?I X IO1Vcm3程度。此外，η-型低濃度的半導(dǎo)體襯底2的雜質(zhì)濃度例如設(shè)為I X IO1Vcm3?I X IO1Vcm3程度。另外，η+型高濃度區(qū)域6a的雜質(zhì)濃度例如設(shè)為I X IO1Vcm3 ?I X IO2Vcm3 程度。
[0047]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在逆變器電路中的二極管中，與IGBT的開(kāi)關(guān)動(dòng)作相對(duì)應(yīng)而使接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)交替重復(fù)。在IGBT接通的狀態(tài)下，二極管處于斷開(kāi)狀態(tài)，在IGBT斷開(kāi)的狀態(tài)下，二極管處于接通狀態(tài)。
[0048]在二極管的正極3和負(fù)極6之間沿正方向施加高電壓的接通狀態(tài)下，如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底2的η-型區(qū)域(漂移層)中積蓄有大量的載流子。即，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。
[0049]然后，如果在二極管的正極3和負(fù)極6之間沿反方向施加高電壓，則二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。如圖3所示，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出。另外，一部分電子和空穴重新結(jié)合而湮滅，所注入的載流子最終湮滅而成為斷開(kāi)狀態(tài)。
[0050]在上述半導(dǎo)體裝置I的正極3的末端部，形成有雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的P-型區(qū)域11a。由此，可以使正極3的末端部的電場(chǎng)集中得到緩和。對(duì)于這一點(diǎn)，結(jié)合對(duì)比例所涉及的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0051]在對(duì)比例所涉及的半導(dǎo)體裝置中，除了正極沒(méi)有形成雜質(zhì)濃度與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a不同的P-型區(qū)域Ila這一點(diǎn)之外，具有與上述半導(dǎo)體裝置相同的構(gòu)造。
[0052]如圖4所示，在半導(dǎo)體裝置101中，在半導(dǎo)體襯底102的一個(gè)主表面?zhèn)刃纬捎卸O管的正極103。以與該正極103的外周隔開(kāi)距離而包圍正極103的方式，形成有保護(hù)環(huán)104。正極103具有p+型擴(kuò)散區(qū)域103a。保護(hù)環(huán)104具有p+型區(qū)域104a。另一方面，在半導(dǎo)體襯底102的另一個(gè)主表面?zhèn)?，形成有?fù)極106。負(fù)極106具有η+型高濃度區(qū)域106a。
[0053]下面，對(duì)對(duì)比例所涉及的半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，在二極管的正極103和負(fù)極106之間沿正方向施加高電壓的接通狀態(tài)下，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域103a注入半導(dǎo)體襯底102的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域106a注入半導(dǎo)體襯底102的漂移層。
[0054]然后，在二極管的正極103和負(fù)極106之間沿反方向施加高電壓，二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。此時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極106排出、空穴從正極103排出等，所注入的載流子最終湮滅。
[0055]此時(shí)，積蓄在正極103正下方的漂移層中的載流子(空穴)、以及積蓄在保護(hù)環(huán)104正下方的漂移層中的載流子(空穴)這兩者，流入至正極103的p+型擴(kuò)散區(qū)域103a中(反向恢復(fù)電流)。因此，特別地，在保護(hù)環(huán)104的p+型區(qū)域104a附近的p+型擴(kuò)散區(qū)域103a的末端部(虛線框115)處，電流匯集。[0056]在這里，在圖6中示出二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)流過(guò)二極管的電流、電壓以及二極管溫度各自隨時(shí)間的變化。如圖6所示，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，在二極管中流過(guò)反向恢復(fù)電流(恢復(fù)電流)(參照實(shí)線的曲線圖)。此時(shí)，載流子(空穴)集中地流入至P+型擴(kuò)散區(qū)域103a的末端部(虛線框115)。因此，在正極的末端部處，電場(chǎng)集中，二極管的溫度上升(參照單點(diǎn)劃線的曲線圖)。其結(jié)果，可能破壞二極管。
[0057]相對(duì)于對(duì)比例所涉及的半導(dǎo)體裝置，在上述半導(dǎo)體裝置中，在正極3的末端部形成有P+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域11a。p-型區(qū)域Ila的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，作為與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，P-型區(qū)域Ila以由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a夾持的方式形成。另外，P-型區(qū)域Ila形成為從一個(gè)主表面貫入與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相同的深度。
[0058]由此，如圖7所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使得電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0059]實(shí)施方式2
[0060]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0061]如圖8所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12a。p++型區(qū)域12a作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，形成在正極3的末端部。p++型區(qū)域12a配置為，由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)、和與配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)相反那一側(cè)夾持。
[0062]p+型擴(kuò)散區(qū)域3a以及p++型區(qū)域12a形成為各自從一個(gè)主表面貫入相同的深度。所謂相同的深度，并不嚴(yán)格指相同的深度，而是包含制造上的誤差。P++型區(qū)域12a的雜質(zhì)濃度設(shè)定為，比P+型擴(kuò)散區(qū)·域3a的雜質(zhì)濃度高。p++型區(qū)域12a的雜質(zhì)濃度例如設(shè)為1\1018/(^3~1\102°/(^3程度。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0063]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管為接通狀態(tài)下，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η-型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0064]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12a。p++型區(qū)域12a的雜質(zhì)濃度與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度相比較高，作為與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較低的區(qū)域，P++型區(qū)域12a以由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a夾持的方式形成。另外，P++型區(qū)域12a和p+型擴(kuò)散區(qū)域3a形成為，各自從一個(gè)主表面貫入相同的深度。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(p++型區(qū)域12a)和較高的區(qū)域(P+型擴(kuò)散區(qū)域3a)。
[0065]由此，如圖9所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0066]實(shí)施方式3
[0067]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0068]如圖10所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域lib。p_型區(qū)域Ilb作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，形成在正極3中的末端部。P-型區(qū)域Ilb以由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從側(cè)方和下方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。此夕卜，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0069]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0070]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p-型區(qū)域lib。P-型區(qū)域Ilb的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，p_型區(qū)域Ilb作為與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，以由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從下方和側(cè)方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(P+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較高的區(qū)域(P-型區(qū)域lib)。
[0071]由此，如圖11所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使得電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0072]實(shí)施方式4
[0073]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0074]如圖12所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12b。p++型區(qū)域12b作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，形成在正極3的末端部。p++型區(qū)域12b以由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從側(cè)方和下方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。此夕卜，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0075]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0076]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12b。p++型區(qū)域12b的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度高，p++型區(qū)域12b作為與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較低的區(qū)域，以由P+型擴(kuò)散區(qū)域3a從下方和側(cè)方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(P++型區(qū)域12b)和較高的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)。
[0077]由此，如圖13所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)，分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使得電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0078]實(shí)施方式5
[0079]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0080]如圖14所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域11c。p_型區(qū)域Ilc作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，形成在正極3的末端部。P-型區(qū)域Ilc配置為，由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)、和與配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)相反那一側(cè)夾持。
[0081]另外，P-型區(qū)域Ilc以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a更深的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0082]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0083]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p-型區(qū)域11c。P-型區(qū)域Ilc的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，P-型區(qū)域Ilc以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式形成。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較高的區(qū)域(P-型區(qū)域11c)。
[0084]由此，如圖15所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使得電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0085]另外，在上述正極3的末端部形成有P-型區(qū)域11c，P-型區(qū)域Ilc對(duì)二極管的正向電壓(VF)產(chǎn)生影響。所謂正向電壓，是指流過(guò)正方向電流時(shí)的二極管的正極和負(fù)極間的電壓降，如果使P-型區(qū)域Ilc的雜質(zhì)濃度降低，則正向電壓存在升高的傾向。
[0086]在上述半導(dǎo)體裝置中，即使不過(guò)度降低P-型區(qū)域Ilc的雜質(zhì)濃度，通過(guò)使P-型區(qū)域Ilc形成為從一個(gè)主表面貫入至比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a深的區(qū)域，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)斷開(kāi)時(shí)的電流分散，同時(shí)抑制正向電壓變高。
[0087]實(shí)施方式6
[0088]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0089]如圖16所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12c。p++型區(qū)域12c作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，形成在正極3的末端部。p++型區(qū)域12c以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a更深的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0090]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0091]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12c。p++型區(qū)域12c的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度高，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較低的區(qū)域，p++型區(qū)域12c以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a更深的區(qū)域。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(P++型區(qū)域12c)和較高的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)。
[0092]由此，如圖17所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中使電流集中流入的部位(虛線框15a、15b)分散為至少2處。通過(guò)使電流集中流入的部位分散，從而使得電場(chǎng)集中也得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0093]另外，在上述正極的末端部形成有p++型區(qū)域12c，p++型區(qū)域12c對(duì)由反向恢復(fù)電流引起的反向恢復(fù)損耗(恢復(fù)損耗)產(chǎn)生影響。如果提高P++型區(qū)域12C的雜質(zhì)濃度，則恢復(fù)損耗存在增加的傾向。
[0094]在上述半導(dǎo)體裝置中，即使不過(guò)度提高P++型區(qū)域12c的雜質(zhì)濃度，通過(guò)使P++型區(qū)域12c形成為從一個(gè)主表面貫入至比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a更深的區(qū)域，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)斷開(kāi)時(shí)的電流分散，同時(shí)抑制恢復(fù)損耗增加。
[0095]實(shí)施方式7
[0096]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0097]如圖18所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域lid。作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，在正極3的末端部形成有多個(gè)P-型區(qū)域lid。多個(gè)P-型區(qū)域Ild配置為，各自由P+型擴(kuò)散區(qū)域3a從配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)、和與配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)相反那一側(cè)夾持。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0098]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0099]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)p-型區(qū)域lid。P-型區(qū)域Ild的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，多個(gè)P-型區(qū)域Ild形成為各自由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a夾持。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較高的多個(gè)區(qū)域(P-型區(qū)域lid)。
[0100]由此，如圖19所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)集中進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0101]實(shí)施方式8
[0102]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式8所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0103]如圖20所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12d。p++型區(qū)域12d作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，在正極3的末端部形成有多個(gè)。多個(gè)p++型區(qū)域12d配置為，各自由P+型擴(kuò)散區(qū)域3a從配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)、和與配置有保護(hù)環(huán)4的一側(cè)相反那一側(cè)夾持。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0104]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。[0105]在上述半導(dǎo)體裝置的正極的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)p++型區(qū)域12d。p++型區(qū)域12d的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度高，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較低的區(qū)域，多個(gè)p++型區(qū)域12d形成為各自由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a夾持。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較高的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較低的多個(gè)區(qū)域(P++型區(qū)域12d)。
[0106]由此，如圖21所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)集中也進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞
二極管。
[0107]實(shí)施方式9
[0108]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0109]如圖22所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域lie。p_型區(qū)域lie作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，在正極3中的末端部形成有多個(gè)。多個(gè)P-型區(qū)域IIe以各自由P+型擴(kuò)散區(qū)域3a從側(cè)方和下方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0110]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0111]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有P+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)P-型區(qū)域lie。P-型區(qū)域Ile的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，多個(gè)P-型區(qū)域lie形成為各自由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從下方和側(cè)方包圍。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較高的多個(gè)區(qū)域(P-型區(qū)域He)。
[0112]由此，如圖23所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)的集中也進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破
壞二極管。
[0113]實(shí)施方式10
[0114]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0115]如圖24所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12e。p++型區(qū)域12e作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，在正極3的末端部形成有多個(gè)。多個(gè)p++型區(qū)域12e以各自由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從側(cè)方和下方包圍的方式，形成為從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a淺的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0116]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0117]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)p++型區(qū)域12e。p++型區(qū)域12e的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度高，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較低的區(qū)域，多個(gè)p++型區(qū)域12e形成為各自由p+型擴(kuò)散區(qū)域3a從下方和側(cè)方包圍。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的多個(gè)區(qū)域(p++型區(qū)域12e)和較高的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)。
[0118]由此，如圖25所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)集中也進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞
二極管。
[0119]實(shí)施方式11
[0120]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0121]如圖26所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和P-型區(qū)域Ilf。p_型區(qū)域Ilf作為電阻相對(duì)較高的區(qū)域，在正極3的末端部形成有多個(gè)。多個(gè)P-型區(qū)域Ilf以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式，形成為各自從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a深的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0122]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0123]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)p-型區(qū)域Ilf。P-型區(qū)域Ilf的雜質(zhì)濃度比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度低，作為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比電阻較高的區(qū)域，多個(gè)P-型區(qū)域IIf各自形成為與P+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)和較高的多個(gè)區(qū)域(P-型區(qū)域Ilf)。
[0124]由此，如圖27所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)集中進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0125]實(shí)施方式12
[0126]對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式12所涉及的具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0127]如圖28所示，正極3具有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和p++型區(qū)域12f。p++型區(qū)域12f作為電阻相對(duì)較低的區(qū)域，在正極3的末端部形成有多個(gè)。多個(gè)p++型區(qū)域12f以與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出的方式，形成為各自從一個(gè)主表面貫入至比P+型擴(kuò)散區(qū)域3a更深的區(qū)域。此外，其它結(jié)構(gòu)由于與圖1所示的半導(dǎo)體裝置相同，所以對(duì)于相同的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0128]下面，對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先，在二極管處于接通狀態(tài)時(shí)，空穴從P+型擴(kuò)散區(qū)域3a注入半導(dǎo)體襯底2的η型區(qū)域(漂移層)，并且，電子從η+型高濃度區(qū)域6a注入半導(dǎo)體襯底2的漂移層。另一方面，在從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，接通狀態(tài)下積蓄在漂移層中的載流子中的電子從負(fù)極6排出、空穴從正極3排出，變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。
[0129]在上述半導(dǎo)體裝置中的正極3的末端部，形成有p+型擴(kuò)散區(qū)域3a和多個(gè)p++型區(qū)域12f。p++型區(qū)域12f的雜質(zhì)濃度比p+型擴(kuò)散區(qū)域3a的雜質(zhì)濃度高，多個(gè)p++型區(qū)域12f分別形成為與p+型擴(kuò)散區(qū)域3a相比進(jìn)一步向下方凸出。即，在二極管的正極3的末端部，配置有電阻相對(duì)較低的多個(gè)區(qū)域(P++型區(qū)域12f)和較高的區(qū)域(p+型擴(kuò)散區(qū)域3a)。
[0130]由此，如圖29所示，在二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，正極3中電流集中流入的部位(虛線框15a、15b、15c)分散為至少3處。通過(guò)使電流集中流入的部位進(jìn)一步分散，從而使得電場(chǎng)集中也進(jìn)一步得到緩和。其結(jié)果，可以抑制二極管的溫度上升，可以防止破壞二極管。
[0131]此外，在上述的各實(shí)施方式中，對(duì)于在正極3的末端部處，P-型區(qū)域Ila?Ilf或P++型區(qū)域12a?12f從半導(dǎo)體襯底的主表面貫入規(guī)定深度而形成的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但只要在使二極管從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，能夠使電流集中流入的部位分散即可，并不限于上述的各配置。
[0132]對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但這些僅用于例示，并不作為限定，應(yīng)明確地理解發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書(shū)解釋的。
[0133]本發(fā)明可以有效地用于具有二極管的電力用半導(dǎo)體裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其具有: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底，其具有彼此相對(duì)的第I主表面及第2主表面； 正極，其形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述第I主表面?zhèn)龋? 保護(hù)環(huán)，其以與所述正極的外周隔開(kāi)距離而包圍所述正極的方式，形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述第I主表面?zhèn)龋灰约? 第I導(dǎo)電型的負(fù)極，其形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述第2主表面?zhèn)龋? 所述正極在位于所述外周側(cè)的末端部，具有雜質(zhì)濃度相對(duì)較高的區(qū)域和雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在所述正極的所述末端部， 作為所述雜質(zhì)濃度相對(duì)較高的區(qū)域以及所述雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域，從所述半導(dǎo)體襯底的所述第I主表面以第I深度而形成具有第I雜質(zhì)濃度的第2導(dǎo)電型的第I雜質(zhì)區(qū)域， 作為所述雜質(zhì)濃度相對(duì)較高的區(qū)域以及所述雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域，從所述半導(dǎo)體襯底的所述第I主表面以第2深度，而形成具有與所述第I雜質(zhì)濃度不同的第2雜質(zhì)濃度的第2導(dǎo)電型的第2雜質(zhì)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I深度和所述第2·深度為相同的深度， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域以由所述第I雜質(zhì)區(qū)域夾持的方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域形成有多個(gè)， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域在將所述正極和所述保護(hù)環(huán)連結(jié)的方向上彼此隔開(kāi)距離而配置， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域以各自由所述第I雜質(zhì)區(qū)域夾持的方式形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2深度比所述第I深度淺， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域以由所述第I雜質(zhì)區(qū)域從下方和側(cè)方包圍的方式形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域形成有多個(gè)， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域在將所述正極和所述保護(hù)環(huán)連結(jié)的方向上彼此隔開(kāi)距離， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域以各自由所述第I雜質(zhì)區(qū)域從下方和側(cè)方包圍的方式形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2深度比所述第I深度深， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域以與所述第I雜質(zhì)區(qū)域相比進(jìn)一步向下方凸出的方式形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2雜質(zhì)區(qū)域形成有多個(gè)， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域在將所述正極和所述保護(hù)環(huán)連結(jié)的方向上彼此隔開(kāi)距離而配置， 多個(gè)所述第2雜質(zhì)區(qū)域各自以與所述第I雜質(zhì)區(qū)域相比進(jìn)一步向下方凸出的方式形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2雜質(zhì)濃度比所述第1雜質(zhì)濃度低。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2雜質(zhì)濃度比所述第 1雜質(zhì)濃度高。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK103715273SQ201310464808
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月2日
【發(fā)明者】大月詠?zhàn)? 貞松康史, 吉浦康博 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社