專利名稱：功率用半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及ー種從導(dǎo)通狀態(tài)切換為關(guān)斷狀態(tài)時(shí)的反向恢復(fù)特性優(yōu)良的功率用半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
在至少一部分中具有在電源電路的開關(guān)元件中使用的FRD(Fast RecoveryDiode :快恢復(fù)ニ極管)、MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Diode :金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)ニ極管)、以及IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor :絕緣柵雙 極型晶體管)等的ニ極管結(jié)構(gòu)的功率用半導(dǎo)體裝置中，為了能夠進(jìn)行高速開關(guān)以及降低開關(guān)損耗而要求反向恢復(fù)時(shí)間短。為了縮短反向恢復(fù)時(shí)間，需要使用P型以及η型的雜質(zhì)濃度低的半導(dǎo)體層來(lái)降低ニ極管為正向偏置時(shí)的空穴以及電子的供應(yīng)量。另ー方面，為了分別降低與陽(yáng)極電極以及陰極電極的接觸電阻，需要在與兩個(gè)電極的接合部中將半導(dǎo)體層的P型以及η型的雜質(zhì)濃度分別設(shè)定得高。然而，這會(huì)引起使ニ極管的反向恢復(fù)時(shí)間增大這樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供ー種反向恢復(fù)特性優(yōu)良、正向電壓低、且反向泄漏電流小的功率用半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的實(shí)施方式的功率用半導(dǎo)體裝置具備 第I導(dǎo)電類型的第I半導(dǎo)體層、第I導(dǎo)電類型的第2半導(dǎo)體層、第2導(dǎo)電類型的第3半導(dǎo)體層、第2導(dǎo)電類型的第4半導(dǎo)體層、第I主電極以及第2主電極。第2半導(dǎo)體層設(shè)置在第I半導(dǎo)體層上，具有比第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度低的第I導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度。第3半導(dǎo)體層選擇性地設(shè)置于第2半導(dǎo)體層的與第I半導(dǎo)體層相反側(cè)的表面。第4半導(dǎo)體層選擇性地設(shè)置于第3半導(dǎo)體層的與第I半導(dǎo)體層相反側(cè)的表面，并具有比第3半導(dǎo)體層的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度高的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度。第I主電極電連接到第I半導(dǎo)體層，第2主電極電連接到第4半導(dǎo)體層。第3半導(dǎo)體層具有載流子壽命降低區(qū)域，該載流子壽命降低區(qū)域與第4半導(dǎo)體層的第I半導(dǎo)體層側(cè)的底面鄰接，并與第2半導(dǎo)體層有間隔，被處理為使載流子壽命變短。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供反向恢復(fù)特性優(yōu)良、正向電壓低、且反向泄漏電流小的功率用半導(dǎo)體裝置。


圖I是與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分截面圖。
圖2是與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的深度方向的空穴濃度分布。圖3是與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的電壓-電流特性。圖4是與第2實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分截面圖。圖5是與第3實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分截面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施方式中的說(shuō)明中所使用的附圖是為了便于說(shuō)明而示意性地示出的圖，圖中的各要素的形狀、尺寸、大小關(guān)系等在實(shí)際的實(shí)施中不一定如圖所示，能夠在可得到本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行變更。關(guān)于半導(dǎo)體材料，以硅為一例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于第I導(dǎo)電類型以及第2導(dǎo)電類型，分別為η型以及P型的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在使用η—型、η型、以及η+型的情況下，設(shè)其雜質(zhì)濃度中存在η— < η < η+的關(guān)系。關(guān)于Ρ_型、P型、以及P+型也是同樣的。各實(shí)施方式以ニ極管作為功率用半導(dǎo)體裝置 的例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但是這些實(shí)施方式也同樣能夠適用于內(nèi)置ニ極管結(jié)構(gòu)的M0SFET、IGBT、其它的絕緣柵型半導(dǎo)體裝置。(第I實(shí)施方式)使用圖I 圖3來(lái)說(shuō)明與本發(fā)明的第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置。圖I表示與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的形成有ニ極管結(jié)構(gòu)且電流流過(guò)的元件區(qū)域中的主要部分截面圖。圖2表示與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的深度方向的空穴濃度分布。圖3表示與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的電壓-電流特性。關(guān)干與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置，以FRD為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于半導(dǎo)體層，以硅為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。此外，例如在稱作P型雜質(zhì)濃度的情況下表示包含在半導(dǎo)體層中的實(shí)際的P型雜質(zhì)的濃度，在稱作純(即，凈)的P型雜質(zhì)濃度的情況下表示與包含在半導(dǎo)體層中的η型雜質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)償后的濃度。關(guān)于η型雜質(zhì)濃度和純的η型雜質(zhì)濃度也是同樣的。如圖I所示，作為與第I實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的FRD 100具備η+型(第I導(dǎo)電類型)半導(dǎo)體層(第I半導(dǎo)體層)1、η-型半導(dǎo)體層(第2半導(dǎo)體層)2、ρ-型(第2導(dǎo)電類型)半導(dǎo)體層(第3半導(dǎo)體層)3、ρ+型半導(dǎo)體層(第4半導(dǎo)體層)4、陰極電極(第I主電極)5、以及陽(yáng)極(第2主電極)6。η_型半導(dǎo)體層2設(shè)置在η+型半導(dǎo)體層I上，并具有比η+型半導(dǎo)體層I的η型雜質(zhì)的濃度還低的濃度的η型雜質(zhì)。η_型半導(dǎo)體層2例如能夠通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成在η.型半導(dǎo)體層I上。ρ-型半導(dǎo)體層3選擇性地設(shè)置于η_型半導(dǎo)體層2的表面。關(guān)于ρ_型半導(dǎo)體層3，例如對(duì)η—型半導(dǎo)體層2的表面實(shí)施了 ρ型雜質(zhì)(例如硼)的離子注入之后，實(shí)施熱處理而使P型雜質(zhì)擴(kuò)散，從而能夠形成P—型半導(dǎo)體層3。FRD 100在η—型半導(dǎo)體層2內(nèi)具有元件區(qū)域和在外側(cè)包圍元件區(qū)域的終端區(qū)域，在終端區(qū)域的外周端具有切出半導(dǎo)體芯片的切割線。圖I表示形成ニ極管而在層疊方向上流過(guò)電流的元件區(qū)域的一部分。在該元件區(qū)域的外側(cè)形成有在層疊方向上電流不流動(dòng)的終端區(qū)域(未圖示)。P—型半導(dǎo)體層3具有ρ型的雜質(zhì)，通過(guò)η—型半導(dǎo)體層2的η型雜質(zhì)進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，成為ρ型半導(dǎo)體。通過(guò)P型雜質(zhì)的離子注入來(lái)設(shè)定P—型半導(dǎo)體層3的ρ型雜質(zhì)的濃度，以使P—型半導(dǎo)體層3的補(bǔ)償后的純的P型雜質(zhì)的濃度高于ιΓ型半導(dǎo)體層2的純的η型雜質(zhì)的濃度。ρ+型半導(dǎo)體層4設(shè)置于ρ_型半導(dǎo)體層3的表面。ρ+型半導(dǎo)體層4也與上述同樣地通過(guò)實(shí)施P型雜質(zhì)的離子注入以及熱處理來(lái)形成。P+型半導(dǎo)體層4被離子注入P型雜質(zhì)使得具有比P_型半導(dǎo)體層3的ρ型雜質(zhì)濃度還高的ρ型雜質(zhì)濃度。這里，ρ-型半導(dǎo)體層3具有以使載流子壽命變短的方式進(jìn)行了處理的載流子壽命降低區(qū)域7。載流子壽命降低區(qū)域7設(shè)置成與ρ+型半導(dǎo)體層4的η+型半導(dǎo)體層I側(cè)的底面鄰接，并與η_型半導(dǎo)體層2有間隔。該載流子壽命變短的處理是指如下處理例如通過(guò)將質(zhì)子、氦離子投入到半導(dǎo)體層中，從而在該半導(dǎo)體層中產(chǎn)生缺陷。通過(guò)在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的缺陷，半導(dǎo)體層在禁帶內(nèi)具有再結(jié)合能級(jí)(形成在傳導(dǎo)帶與價(jià)電子帶之間的能級(jí))。這種再結(jié)合能級(jí)為了促進(jìn)傳導(dǎo)帶的電子與價(jià)電子帶的空穴的再結(jié)合，載流子(電子以及空穴)的壽命變短。因而，在載流子壽命降低區(qū)域7中，與進(jìn)行上述處理之前的ρ_型半導(dǎo)體層3中的載流子壽命相比，載流子壽命變短。換句話說(shuō)，載流子壽命降低區(qū)域7具有比ρ_型半導(dǎo)體層3之中的除了載流子壽命降低區(qū)域7以外的部分還高的晶體缺陷密度，因此具有短的載流子壽命。通過(guò)根據(jù)質(zhì)子、氦離子的投入量來(lái)調(diào)節(jié)晶體缺陷的密度，能夠調(diào)節(jié)載流子壽命的 時(shí)間。缺陷密度越高，載流子壽命變得越短。關(guān)于產(chǎn)生晶體缺陷的方案，除了投入質(zhì)子、氦離子以外，例如還能夠通過(guò)將鉬、金、或者銀等重金屬注入到半導(dǎo)體層中來(lái)進(jìn)行代替?；蛘撸材軌蛲ㄟ^(guò)電子照射而使晶體內(nèi)產(chǎn)生缺陷。陰極電極5電連接到η+型半導(dǎo)體層I。陽(yáng)極電極6電連接到ρ+型半導(dǎo)體層4。陰極電極5以及陽(yáng)極電極6只要是導(dǎo)電性高的金屬材料即可，例如使用鋁、銅等。接著說(shuō)明與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 100的動(dòng)作。在FRD 100中，在相對(duì)于陰極電極5而對(duì)陽(yáng)極電極6施加正的電壓(正偏置)時(shí)，空穴從陽(yáng)極電極6經(jīng)由ρ+型半導(dǎo)體層4、Ρ_型半導(dǎo)體層3、η_型半導(dǎo)體層2而被提供給陰極電極5。電子從陰極電極5經(jīng)由η+型半導(dǎo)體層1、η_型半導(dǎo)體層2、ρ_型半導(dǎo)體層3、ρ+型半導(dǎo)體層4而被提供給陽(yáng)極電極6。其結(jié)果，在η—型半導(dǎo)體層2以及ρ—型半導(dǎo)體層3中蓄積電子和空穴而成為低電阻狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，電流從陽(yáng)極電極6流向陰極電極5。在圖2中，用虛線來(lái)示出導(dǎo)通狀態(tài)下的FRD 100中的ρ+型半導(dǎo)體層4的ρ型雜質(zhì)濃度4Ρ、ρ—型半導(dǎo)體層3的ρ型雜質(zhì)濃度3Ρ、以及η—型半導(dǎo)體層2的η型雜質(zhì)濃度2Ν的各自的深度方向分布。該雜質(zhì)濃度中的空穴濃度的深度方向分布的仿真結(jié)果被示出在該圖中。此外，作為比較例，考慮在與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 100中不存在載流子壽命降低區(qū)域的FRD。將比較例的FRD的空穴濃度的深度方向分布的仿真結(jié)果也示出在圖2中。FRD 100的ρ型雜質(zhì)濃度在P+型半導(dǎo)體層4的表面中最高，從P+型半導(dǎo)體層4到P—型半導(dǎo)體層3的界面中急劇減少，在P—型半導(dǎo)體層3中朝向P—型半導(dǎo)體層3與η—型半導(dǎo)體層2的界面再次減少而達(dá)到測(cè)量界線值。η—型半導(dǎo)體層2中的η型雜質(zhì)濃度在深度方向上以大致固定的濃度進(jìn)行分布，具有比ρ_型半導(dǎo)體層3的ρ型雜質(zhì)的濃度還低的值。關(guān)于FRD 100的空穴的濃度分布，在P+型半導(dǎo)體層4中具有與ρ型雜質(zhì)的濃度大致相同的濃度，并具有與P+型半導(dǎo)體層4相同的深度方向的濃度分布。在P—型半導(dǎo)體層3和η—型半導(dǎo)體層2中，F(xiàn)RD100的空穴的濃度分布在深度方向上具有一定的濃度，具有比ρ_型半導(dǎo)體層3中的ρ型雜質(zhì)濃度還高的濃度。比較例的FRD的空穴的深度方向的濃度分布也如圖2所示，是與本實(shí)施方式所涉及的FRD的空穴濃度分布相同的深度方向分布。然而，本實(shí)施方式所涉及的FRD 100的空穴濃度分布與比較例的FRD相比，ρ_型半導(dǎo)體層3和η_型半導(dǎo)體層2中的空穴濃度低。這是因?yàn)椋緦?shí)施方式所涉及的FRD 100在ρ—型半導(dǎo)體層3中具備與ρ+型半導(dǎo)體層4的n+型半導(dǎo)體層I側(cè)的底面鄰接的載流子壽命降低區(qū)域7，由此，在導(dǎo)通狀態(tài)下，從P+型半導(dǎo)體層4向ρ—型半導(dǎo)體層3供給的空穴在載流子壽命降低區(qū)域7中消失。載流子壽命降低區(qū)域7的載流子壽命越短，在載流子壽命降低區(qū)域7中消失的空穴的量越多，在載流子壽命降低區(qū)域7內(nèi)通過(guò)上述處理而產(chǎn)生的晶體缺陷密度越高，載流子壽命變得越短。如上所述那樣，在與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 100中，由于如圖2所示那樣導(dǎo)通狀態(tài)下的P_型半導(dǎo)體層3以及n_型半導(dǎo)體層2中的空穴濃度低，所以如圖3中示出的正向的電壓-電流特性(Vf-If特性)那樣，工作電壓高于比較例。然而，由此，本實(shí)施方式的FRD100與比較例相比，決定反向恢復(fù)時(shí)的反向電流的空穴的濃度變低，因此反向恢復(fù)特性得到提高。另外，本實(shí)施方式所涉及的FRD 100與比較例相比工作電壓高，但由于ρ+型半導(dǎo)體層4設(shè)置在p_型半導(dǎo)體層3與陽(yáng)極電極6之間，因此與陽(yáng)極電極6的歐姆接觸原本就低，所以上述電壓上升在允許范圍中。
載流子壽命降低區(qū)域7設(shè)置于p_型半導(dǎo)體層3的上端部，因此能夠在反向偏置時(shí)(關(guān)斷狀態(tài))使從P—型半導(dǎo)體層3與η—型半導(dǎo)體層2的接合部擴(kuò)展到P—型半導(dǎo)體層3中的耗盡層不到達(dá)載流子壽命降低區(qū)域7。將ρ—型半導(dǎo)體層3的ρ型雜質(zhì)濃度(或者純的ρ型雜質(zhì)濃度)以及厚度設(shè)定成當(dāng)施加了與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 100的反向電壓的額定電壓時(shí)使耗盡層不到達(dá)載流子壽命降低區(qū)域7即可。在反偏置時(shí)耗盡層到達(dá)載流子壽命降低區(qū)域7時(shí)，流過(guò)經(jīng)過(guò)載流子壽命降低區(qū)域7中的晶體缺陷所致的再結(jié)合能級(jí)的泄漏電流。通過(guò)使耗盡層不到達(dá)載流子壽命降低區(qū)域7，由此抑制FRD 100的反向時(shí)的泄漏電流。如以上說(shuō)明那樣，本實(shí)施方式所涉及的FRD 100在ρ_型半導(dǎo)體層3中具備與ρ+型半導(dǎo)體層4的η+型半導(dǎo)體層I側(cè)的底面鄰接的載流子壽命降低區(qū)域7，由此，反向恢復(fù)特性優(yōu)良，正向電壓低，反向電流小。(第2實(shí)施方式)使用圖4來(lái)說(shuō)明與第2實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置。圖4是與第2實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分截面圖。此外，對(duì)于與在第I實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)的部分使用相同的參考編號(hào)或者記號(hào)并省略其說(shuō)明。主要說(shuō)明與第I實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法不同的點(diǎn)。本實(shí)施方式所涉及的功率用半導(dǎo)體裝置具有與第I實(shí)施方式所涉及的FRD 100相同的結(jié)構(gòu)，在終端區(qū)域中具有以下的特征。如圖4所示，與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 200從終端區(qū)域與元件區(qū)域的邊界到元件區(qū)域內(nèi)的η—型半導(dǎo)體層2的表面具備ρ—型半導(dǎo)體層3。在P—型半導(dǎo)體層3的表面選擇性地形成有P+型半導(dǎo)體層4，ρ+型半導(dǎo)體層4的外周部是從P—型半導(dǎo)體層3的外周部向內(nèi)側(cè)隔開間隔而形成的。P+型半導(dǎo)體層4形成在元件區(qū)域內(nèi)且沒(méi)有形成在終端區(qū)域中。設(shè)置有從終端區(qū)域的η—型半導(dǎo)體層2的表面朝向η+型半導(dǎo)體層I而延伸到η_型半導(dǎo)體層2中的多個(gè)ρ—型保護(hù)環(huán)層8。ρ—型保護(hù)環(huán)層8具有包圍ρ—型半導(dǎo)體層3的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，P—型保護(hù)環(huán)層8的ρ型雜質(zhì)濃度以及從η—型半導(dǎo)體層2的表面向η+型半導(dǎo)體層I延伸的深度形成為與ρ_型半導(dǎo)體層3大致相同，但這些只要根據(jù)FRD200的終端區(qū)域的耐壓的設(shè)計(jì)而適當(dāng)進(jìn)行選擇即可。載流子壽命降低區(qū)域7形成為不僅是元件區(qū)域內(nèi)而且還延伸到終端區(qū)域，并到達(dá)終端區(qū)域的端部。η—型半導(dǎo)體層2以及ρ—型半導(dǎo)體層3的載流子壽命降低區(qū)域7延伸的區(qū)域與其它區(qū)域相比載流子壽命變短。絕緣膜9形成為具有如下的環(huán)狀結(jié)構(gòu)■ 與P+型半導(dǎo)體層4的外周鄰接，從ρ+型半導(dǎo)體層4的表面(ρ+型半導(dǎo)體層的與η+型半導(dǎo)體層I相反側(cè)的表面)延伸到P—型半導(dǎo)體層中，并包圍P+型半導(dǎo)體層4的外周。在本實(shí)施方式中，絕緣膜9到達(dá)？_型半導(dǎo)體層3中的載流子壽命降低區(qū)域7內(nèi)，但是也可以超過(guò)載流子壽命降低區(qū)域7而形成為更深。但是，絕緣膜9設(shè)置得越深，越在前端部中引起電場(chǎng)集中，因此優(yōu)選延伸到不超過(guò)載流子壽命降低區(qū)域7的深度。絕緣膜9是絕緣體即可，例如使用氧化硅膜、氮化硅膜等，但是也可以使用聚酰亞胺等。層間絕緣膜10形成為從上述絕緣膜9到終端區(qū)域的端部為止覆蓋絕緣膜9、ρ_型半導(dǎo)體層3、η—型半導(dǎo)體層2以及ρ—型保護(hù)環(huán)層8的表面。層間絕緣膜10使ρ_型半導(dǎo)體層3、η_型半導(dǎo)體層2以及ρ—型保護(hù)環(huán)層8在終端區(qū)域中與外部絕緣?？蓪娱g絕緣膜10設(shè)為氧化硅膜、氮化硅膜、或者它們的層疊結(jié)構(gòu)。陽(yáng)極電極6形成為電連接到ρ+型半導(dǎo)體層4的與η+型半導(dǎo)體層I相反側(cè)的表面。陽(yáng)極電極6具有從元件區(qū)域與終端區(qū)域的邊界朝向終端區(qū)域的外側(cè)而在層間絕緣膜10上延伸的場(chǎng)板(field plate) 6Ao場(chǎng)板6A延伸至ρΓ型半導(dǎo)體層3與ρΓ型保護(hù)環(huán)層8之間。陰極電極5形成為電連接到η+型半導(dǎo)體層I。在與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD 200中，元件區(qū)域具備與第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此具有與第I實(shí)施方式所涉及的FRD 100相同的效果。而且在與本實(shí)施方式有關(guān)的FRD200中，存在絕緣膜9，由此，在導(dǎo)通狀態(tài)下，空穴從陽(yáng)極電極6在水平方向上流過(guò)ρ+型半導(dǎo)體層4、ρ—型半導(dǎo)體層3以及η—型半導(dǎo)體層2的各自的表面而供給到終端區(qū)域的情形得到抑制。由此，當(dāng)反向恢復(fù)時(shí)，在終端區(qū)域中，在η_型半導(dǎo)體層2的層間絕緣膜10的正下方在導(dǎo)通狀態(tài)下蓄積的空穴變少。而且，從終端區(qū)域在水平方向上流過(guò)η_型半導(dǎo)體層2、ρ_型半導(dǎo)體層3以及ρ+型半導(dǎo)體層4的表面而到達(dá)陽(yáng)極電極6的路徑被絕緣膜9切斷。由此，降低了從終端區(qū)域流向元件區(qū)域的反向恢復(fù)電流，因此改善了 FRD 200的反向特性。(第3實(shí)施方式)使用圖5來(lái)說(shuō)明與第3實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置。圖5是與第3實(shí)施方式有關(guān)的功率用半導(dǎo)體裝置的主要部分截面圖。此外，對(duì)于與在第2實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)的部分使用相同的參考編號(hào)或者記號(hào)并省略其說(shuō)明。主要說(shuō)明與第2實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法不同的點(diǎn)。本實(shí)施方式所涉及的FRD 300具有與第2實(shí)施方式所涉及的FRD 200相同的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，本實(shí)施方式所涉及的FRD 300與第2實(shí)施方式所涉及的FRD 200的不同點(diǎn)在干，載流子壽命降低區(qū)域7沒(méi)有延伸到終端區(qū)域的外周端部，而是停留在P—型半導(dǎo)體層3內(nèi)。在FRD 300中，在終端區(qū)域中從陽(yáng)極電極6沿著ρ+型半導(dǎo)體層4、ρ.型半導(dǎo)體層3以及ιΓ型半導(dǎo)體層2的表面而在水平方向上供給的空穴在層疊方向上流過(guò)ιΓ型半導(dǎo)體層而被供給到陰極電極5。此時(shí)，與第2實(shí)施方式所涉及的FRD 200不同，由于在終端區(qū)域中不存在載流子壽命降低區(qū)域7，因此從陽(yáng)極電極6朝向終端區(qū)域在水平方向上供給的上述空穴不會(huì)消失而被供給到η—型半導(dǎo)體層2中。因此，本實(shí)施方式所涉及的FRD 300與第2 實(shí)施方式所涉及的FRD 200相比，終端區(qū)域的η_型半導(dǎo)體層2中的空穴過(guò)剩地存在。因此，在本實(shí)施方式所涉及的FRD 300中，相比于第2實(shí)施方式所涉及的FRD 200，更能發(fā)揮絕緣膜9的上述效果。除此之外，本實(shí)施方式所涉及的FRD 300具有與第I實(shí)施方式所涉及的FRD 100相同的元件區(qū)域的結(jié)構(gòu)，因此具有與第I實(shí)施方式相同的效果。以上，反向恢復(fù)特性是根據(jù)移動(dòng)率大的空穴的動(dòng)作來(lái)決定的，因此以空穴濃度為中心進(jìn)行了說(shuō)明。雖然不能像空穴那樣得到效果，但是可以說(shuō)在電子中也是同樣的，因此在上述實(shí)施例中，還能夠在n_型半導(dǎo)體層2中的與n+型半導(dǎo)體層I鄰接的區(qū)域中設(shè)置載流子壽命降低區(qū)域7。
雖然說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式只是作為例子來(lái)示出的，并非限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其它的各種方式來(lái)實(shí)施，能夠在不脫離發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍、精神中，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其均等的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備 第I導(dǎo)電類型的第I半導(dǎo)體層； 第I導(dǎo)電類型的第2半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述第I半導(dǎo)體層上，并具有比所述第I半導(dǎo)體層的第I導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度低的第I導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度； 第2導(dǎo)電類型的第3半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述第2半導(dǎo)體層的與所述第I半導(dǎo)體層相反側(cè)的表面； 第2導(dǎo)電類型的第4半導(dǎo)體層，選擇性地設(shè)置于所述第3半導(dǎo)體層的與所述第I半導(dǎo)體層相反側(cè)的表面，并具有比所述第3半導(dǎo)體層的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度高的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度； 第I主電極，電連接到所述第I半導(dǎo)體層；以及 第2主電極，電連接到所述第4半導(dǎo)體層， 其中，所述第3半導(dǎo)體層具有載流子壽命降低區(qū)域，該載流子壽命降低區(qū)域與所述第4半導(dǎo)體層的所述第I半導(dǎo)體層側(cè)的底面鄰接，并與所述第2半導(dǎo)體層有間隔，被處理為使載流子壽命變短。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述載流子壽命降低區(qū)域的晶體缺陷密度高于所述第3半導(dǎo)體層之中的除所述載流子壽命降低區(qū)域以外的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述載流子壽命降低區(qū)域包含有氫原子或者氦原子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述載流子壽命降低區(qū)域包含有鉬、金以及銀中的任ー個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述第3半導(dǎo)體層的純的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度高于所述第2半導(dǎo)體層的純的第I導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 將所述第3半導(dǎo)體層的所述純的第2雜質(zhì)濃度設(shè)定成當(dāng)反向的額定電壓施加于所述第I半導(dǎo)體層與所述第4半導(dǎo)體層之間時(shí)，從所述第3半導(dǎo)體層與所述第2半導(dǎo)體層的接合部朝向所述第3半導(dǎo)體層延伸的耗盡層不到達(dá)所述載流子壽命降低區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述第3半導(dǎo)體層選擇性地形成于所述第2半導(dǎo)體層的所述表面， 所述第4半導(dǎo)體層選擇性地形成于所述第3半導(dǎo)體層的所述表面， 還具備環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絕緣膜，該絕緣膜與所述第4半導(dǎo)體層的外周鄰接，從所述第4半導(dǎo)體層的與所述第I半導(dǎo)體層相反側(cè)的表面延伸到所述第3半導(dǎo)體層中，并包圍所述第4半導(dǎo)體層的外周。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述絕緣膜從所述第4半導(dǎo)體層的所述表面延伸到所述第3半導(dǎo)體層的所述載流子壽命降低區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 在包含所述第4半導(dǎo)體層的所述表面的平面中，在所述第3半導(dǎo)體層與所述第4半導(dǎo)體層之間配置所述絕緣膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 還具備在所述絕緣膜、所述第3半導(dǎo)體層以及所述第2半導(dǎo)體層的表面上形成的層間絕緣膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 還具備從所述第2半導(dǎo)體層的所述表面延伸到所述第2半導(dǎo)體層中、且上端與所述層間絕緣膜連接的第2導(dǎo)電類型的多個(gè)保護(hù)環(huán)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述載流子壽命降低區(qū)域在與所述第2半導(dǎo)體層的所述表面平行的平面內(nèi)延伸，并與所述多個(gè)保護(hù)環(huán)層正交。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述多個(gè)保護(hù)環(huán)層的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度與所述第3半導(dǎo)體層的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)濃度相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述多個(gè)保護(hù)環(huán)層在所述第2半導(dǎo)體層中朝向所述第I半導(dǎo)體層延伸到與所述第3半導(dǎo)體層的底部相同的深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述第2主電極在所述層間絕緣膜上向與所述第2半導(dǎo)體層的所述表面平行的方向延伸以使超過(guò)所述第3半導(dǎo)體層的外周上而到達(dá)所述第2半導(dǎo)體層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的功率用半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 還具備從所述第2半導(dǎo)體層的所述表面延伸到所述第2半導(dǎo)體層中、且上端與所述層間絕緣膜連接的第2導(dǎo)電類型的多個(gè)保護(hù)環(huán)層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率用半導(dǎo)體裝置，具備第1導(dǎo)電類型的第1半導(dǎo)體層(1)、第1導(dǎo)電類型的第2半導(dǎo)體層(2)、第2導(dǎo)電類型的第3半導(dǎo)體層(3)、第2導(dǎo)電類型的第4半導(dǎo)體層(4)、第1主電極(5)及第2主電極(6)。第2半導(dǎo)體層(2)設(shè)置在第1半導(dǎo)體層(1)上，第3半導(dǎo)體層(3)選擇性地設(shè)置于第2半導(dǎo)體層(2)的表面。第4半導(dǎo)體層(4)選擇性地設(shè)置于第3半導(dǎo)體層(3)的表面，具有比第3半導(dǎo)體層(3)的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度高的第2導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度。第3半導(dǎo)體層(3)具有載流子壽命降低區(qū)域，該載流子壽命降低區(qū)域與第4半導(dǎo)體層(4)的底面鄰接并與第2半導(dǎo)體層(2)有間隔，被處理為使載流子壽命變短。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102694032SQ20121006005
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者小林政和 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝