圖34是示出本發(fā)明的第四實施方式的變形例中的半導體器件5的結(jié)構(gòu)的俯視圖 W及剖面圖。
[0067] 圖35是示出將本發(fā)明的第四實施方式的變形例中的半導體器件5應(yīng)用于擊穿電 壓4500V等級的Si的縱型PIN二極管時的仿真結(jié)果的圖形。
[006引圖36是示出使用抗蝕劑掩模M3來進行了離子注入的狀態(tài)的剖面圖。
[0069] 圖37是示出對抗蝕劑掩模M3各向同性地進行蝕刻而形成了抗蝕劑掩模RM4的 狀態(tài)的剖面圖。
[0070] 圖38是示出使用抗蝕劑掩模RM4來進行了離子注入的狀態(tài)的剖面圖。
[0071] 圖39是示出使用抗蝕劑掩模RM4來進行了離子注入的狀態(tài)的剖面圖。
[0072] 圖40是示出使用抗蝕劑掩模RM4來進行了離子注入的狀態(tài)的剖面圖。
[0073] 圖41是示出半導體器件的其他例子的剖面圖。
[0074] 圖42是示出半導體器件的其他例子的剖面圖。
[0075] 圖43是示出額定電壓與電場緩和層的寬度的關(guān)系的圖形。
[0076] 圖44是示出本發(fā)明的半導體器件的其他例子的剖面圖。
[0077](符號說明）
[007引 1、2、3、4、5、6、7、8 ;半導體器件；11 ;半導體基板；12 ;活性區(qū)域（P基礎(chǔ)層）；13、 70、90、110、130、150 ;電場緩和層；14 ;阻擋層；15、175 ;陽極電極；16 ;陰極層；17 ;陰極電 極；21~25、71~75、91~95、111~115、131~135、151;P型雜質(zhì)層；2la~25a、21c~ 25c、21d~25d、71a~75a、91a~95a、llla~115a、131a~135a、151a;P型注入層；2 化~ 2化、7化~7化、71c~75c、91b~95b、ll化~115b、lllc~115c、13化~13化、131c~ 135c、15化；P型擴散層；171 ;絕緣膜；172 ;場板。
【具體實施方式】
[0079] <第一實施方式〉
[0080] 圖1是示出本發(fā)明的第一實施方式的半導體器件1的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在本實施方 式中，示出了作為將半導體器件1應(yīng)用于縱型的二極管時的結(jié)構(gòu)的PIN二極管的結(jié)構(gòu)。圖 2是從圖1的切割面線II-II觀察了的剖面圖。
[0081] 半導體器件1如圖1化及圖2所示，具備半導體基板11、活性區(qū)域12、電場緩和層 13、阻擋層14、陽極電極15、陰極層16、W及陰極電極17。半導體基板11、阻擋層14W及陰 極層16具有N型的導電性?；钚詤^(qū)域12W及電場緩和層13具有P型的導電性。N型相當 于第一導電類型，P型相當于第二導電類型。
[0082] 半導體基板11是N型的半導體基板。半導體基板11W比較低的濃度含有N型雜 質(zhì)。在W下的說明中，有時將N型雜質(zhì)是比較低的濃度的情形記載為"N-"。圖1相當于從 半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察了半導體器件1的俯視圖。半導體基板11從厚度方 向一方側(cè)觀察時是矩形形狀具體而言是正方形形狀。
[0083] 在半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面部內(nèi)，從半導體基板11的外周緣部隔 離地形成活性區(qū)域12。具體而言，活性區(qū)域12形成于半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的 表面部的中央部。關(guān)于活性區(qū)域12,在從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察時，形成為 大致正方形形狀、具體而言形成為四角部由90°的圓弧形的曲線構(gòu)成的正方形形狀?；钚?區(qū)域12由W比較高的濃度含有P型雜質(zhì)的P型雜質(zhì)層構(gòu)成。
[0084] 在半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面部內(nèi)，從活性區(qū)域12的外周緣部朝向 半導體基板11的外周緣部而形成電場緩和層13。關(guān)于電場緩和層13,在從半導體基板11 的厚度方向一方側(cè)觀察時，W圍繞活性區(qū)域12的方式環(huán)狀地形成。在W下的說明中，有時 將電場緩和層13的徑向簡稱為"徑向"，將電場緩和層13的周向簡稱為"周向"。
[0085] 電場緩和層13具備多個P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25。關(guān)于多個？型雜質(zhì)層21、 22、23、24、25,在從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察時分別環(huán)狀地形成，在徑向上排 列配置。關(guān)于各P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25，在從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察 時，形成為大致正方形的環(huán)狀、具體而言形成為四角部由90°圓弧形的曲線構(gòu)成的正方形 的環(huán)狀。
[0086] 在半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面部內(nèi)的、半導體基板11的外周緣部，從 電場緩和層13隔離地形成阻擋層14。阻擋層14由W比較高的濃度含有N型雜質(zhì)的N型雜 質(zhì)層構(gòu)成。
[0087] 在徑向上活性區(qū)域12的外側(cè)的從電場緩和層13至阻擋層14的構(gòu)造成為終端構(gòu) 造。換言之，終端構(gòu)造包括電場緩和層13和阻擋層14。
[0088] 陽極電極15設(shè)置于活性區(qū)域12的厚度方向一方側(cè)的表面部上。陽極電極15形 成于活性區(qū)域12的厚度方向一方側(cè)的表面部的一部分、具體而言形成于中央部。關(guān)于陽極 電極15,在從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察時，是比活性區(qū)域12小的大致正方形形 狀、具體而言是四角部由90°圓弧形的曲線構(gòu)成的正方形形狀。
[0089] 陰極層16形成于與形成活性區(qū)域12的一側(cè)相反的一側(cè)的半導體基板11的表面 部內(nèi)、即形成于半導體基板11的厚度方向另一方側(cè)的表面部（W下有時稱為"基板背面"） 內(nèi)。在整個基板背面形成了陰極層16。陰極層16由W比較高的濃度含有N型雜質(zhì)的N型 雜質(zhì)層構(gòu)成。
[0090] 陰極電極17設(shè)置于陰極層16的厚度方向另一方側(cè)的表面部上。在陰極層16的 厚度方向另一方側(cè)的整個表面部設(shè)置陰極電極17。
[0091] 在W上那樣的結(jié)構(gòu)的半導體器件1中，向和活性區(qū)域12接觸的陽極電極15、與基 板背面的陰極電極17之間施加偏置電壓。由此，二極管1作為PN結(jié)二極管發(fā)揮功能。
[0092] 在本實施方式中，W電場緩和層13的結(jié)構(gòu)為中屯、進行說明。圖3是將本發(fā)明的第 一實施方式中的半導體器件1的電場緩和層13的部分進行放大而示出的剖面圖。
[009引如圖3所示，在W比較低的濃度（N-)含有N型雜質(zhì)的半導體基板11的厚度方向 一方側(cè)的表面部內(nèi)，形成有W比較高的濃度含有P型雜質(zhì)的活性區(qū)域12?；钚詤^(qū)域12由 作為含有P型雜質(zhì)的半導體層的P基礎(chǔ)層構(gòu)成。在W下的說明中，有時將活性區(qū)域12稱為 叩基礎(chǔ)層12"。
[0094] 在從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察時，W圍繞P基礎(chǔ)層12的方式，形成了 多個P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25。通過該些多個P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25而構(gòu)成了電 場緩和層13。
[0095] 在徑向上，從電場緩和層13隔開間隔，在半導體基板11的外周緣部形成有W比較 高的濃度含有N型雜質(zhì)的阻擋層14。
[0096] 在本實施方式中，電場緩和層13具備5個P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25，具體而言 具備第一P型雜質(zhì)層21、第二P型雜質(zhì)層22、第SP型雜質(zhì)層23、第四P型雜質(zhì)層24W及 第五P型雜質(zhì)層25。
[0097] 各P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25構(gòu)成為包括？型雜質(zhì)的濃度不同的多個？型雜質(zhì) 層、具體而言包括2種P型雜質(zhì)層。2種P型雜質(zhì)層中的1種是W比較低的濃度含有P型 雜質(zhì)的P型注入層21a、22a、23a、24a、25a，另1種是W比P型注入層21a、22a、23a、24a、25a 更低的濃度含有P型雜質(zhì)的P型擴散層2化、22b、23b、24b、25b。
[0098] 關(guān)于P型注入層21a、22a、23a、24a、25a，在與P型擴散層2化、2化、23b、24b、2化的 比較中，P型雜質(zhì)的濃度高于P型擴散層2化、226、2313、2413、2513。因此，在本實施方式中，口 型注入層213、223、233、243、253相當于高濃度雜質(zhì)層，？型擴散層2化、2213、2313、2413、2化相 當于低濃度雜質(zhì)層。
[0099] 多個P型注入層、即第一~第五P型注入層21a~25a相互隔開間隔而形成為在 從半導體基板11的厚度方向一方側(cè)觀察時圍繞活性區(qū)域12。
[0100] 各P型注入層213、223、233、243、253被與其對應(yīng)的？型擴散層2化、2213、2313、2413、 2化所圍繞。關(guān)于P型注入層和將其圍繞的P型擴散層，實際上由于P型雜質(zhì)的濃度連續(xù)地 變化，所W無法定義邊界，但此處為了易于理解而區(qū)分考慮。具體而言，將通過雜質(zhì)的離子 注入而形成的區(qū)域稱為"注入層"，將通過離子注入之后的熱處理使雜質(zhì)擴散而形成的區(qū)域 稱為"擴散層"。
[0101] 第一P型雜質(zhì)層21包括第一P型注入層21a、和圍繞第一P型注入層21a的第一 P型擴散層2化。第二P型雜質(zhì)層22包括第二P型注入層22a、和圍繞第二P型注入層22a 的第二P型擴散層22b。第SP型雜質(zhì)層23包括第SP型注入層23a、和圍繞第SP型注 入層23a的第SP型擴散層23b。第四P型雜質(zhì)層24包括第四P型注入層24a、和圍繞第 四P型注入層24a的第四P型擴散層24b。第五P型雜質(zhì)層25包括第五P型注入層25a、 和圍繞第五P型注入層25a的第五P型擴散層25b。
[0102] 在P型注入層21a~25a之中，在電場緩和層13的徑向上形成于最內(nèi)側(cè)的第一P 型注入層21a與構(gòu)成活性區(qū)域的P基礎(chǔ)層12相接或者一部分重疊地形成。在本實施方式 中，第一P型注入層21a與P基礎(chǔ)層12相接地形成。第一P型注入層21a相當于最內(nèi)側(cè)高 濃度雜質(zhì)層。
[0103] 從基板表面至比電場緩和層13更深的位置形成有P基礎(chǔ)層12。與構(gòu)成電場緩和 層13的各P型雜質(zhì)層21、22、23、24、25同樣地，P基礎(chǔ)層12實際上也構(gòu)成為包括與P型注 入層相當?shù)牟糠趾团cP型擴散層相當?shù)牟糠?，但為了易于理解，此處處理為由單一的層?gòu) 成。
[0104] 在徑向上，在P基礎(chǔ)層12的外側(cè)，第一P型注入層21a與P基礎(chǔ)層12相接或者一 部分重疊地形成。在本實施方式中，如圖3所示，在徑向上，在P基礎(chǔ)層12的外側(cè)，與P基 礎(chǔ)層12相接地形成有第一P型注入層21a。另外，如圖3所示，在第一P型注入層21a的外 偵U，從第一P型注入層21a隔開間隔而形成有第二P型注入層22a。在第二P型注入層22a的外側(cè)，從第二P型注入層22a隔開間隔而形成有第SP型注入層23a。在第SP型注入層 23a的外側(cè)，從第SP型注入層23a隔開間隔而形成有第四P型注入層24a。在第四P型注 入層24a的外側(cè)，從第四P型注入層24a隔開間隔而形成有第五P型注入層25a。
[0105] 第一~第五P型注入層213、223、233、243、253分別被對應(yīng)的第一~第五？型擴散 層2化、2化、23b、24b、2化所圍繞。電場緩和層13構(gòu)成為包括第一~第五P型注入層21a、 22a、23a、24a、25a和第一~第五P型擴散層 21b、22b、23b、24b、25b。
[0106] 圍繞P型注入層21a~25a之中的至少在電場緩和層13的徑向上形成于最外側(cè) 的第五P型注入層25a的第五P型擴散層2化在徑向上從圍繞比第五P型注入層25a更靠 內(nèi)側(cè)1層形成的其他P型注入層的P型擴散層，隔開間隔而形成。目P，至少第五P型擴散層 2化從圍繞比其更靠內(nèi)側(cè)1層的第四P型注入層24a的第四P型擴散層24b，隔開間隔而形 成。第五P型注入層25a相當于最外側(cè)高濃度雜質(zhì)層。
[0107] 此處，將第一P型注入層21a的徑向上的長度尺寸下稱為"寬度"）設(shè)為wl， 將第二P型注入層22a的寬度設(shè)為w2,將第SP型注入層23a的寬度設(shè)為w3,將第四P型 注入層24a的寬度設(shè)為w4,將第五P型注入層25a的寬度設(shè)為w5。
[010引另外，將在徑向上相鄰的P型注入層彼此之間的區(qū)域稱為"層間區(qū)域"。具體而言， 將第一P型注入層21a與第二P型注入層22a之間的區(qū)域稱為"第二層間區(qū)域"，將作為第 二層間區(qū)域的徑向上的長度尺寸的寬度設(shè)為s2。將第二P型注入層22a與第SP型注入 層23a之間的區(qū)域稱為"第=層間區(qū)域"，將第=層間區(qū)域的寬度設(shè)為S3。將第=P型注入 層23a與第四P型注入層24a之間的區(qū)域稱為"第四層間區(qū)域"，將第四層間區(qū)域的寬度設(shè) 為s4。將第四P型注入層24a與第五P型注入層25a之間的區(qū)域稱為"第五層間區(qū)域"，將 第五層間區(qū)域的寬度設(shè)為巧。
[0109] 另外，除了第一P型注入層21aW外，將各P型注入層223、233、243、253、和其內(nèi) 側(cè)的層間區(qū)域合起來稱為"集合（set)"。具體而言，將第二P型注入層22a和其內(nèi)側(cè)的第 二層間區(qū)域合起來稱為"第二集合"。將第=P型注入層23a和其內(nèi)側(cè)的第=層間區(qū)域合起 來稱為"第S集合"。將第四P型注入層24a和其內(nèi)側(cè)的第四層間區(qū)域合起來稱為"第四集 合"。將第五P型注入層25a和其內(nèi)側(cè)的第五層間區(qū)域合起來稱為"第五集合"。
[0110] 將作為集合的徑向上的長度尺寸的寬度稱為"集合寬"，用L來表示。具體而言，將 第二集合的寬度稱為"第二集合寬"，將第=集合的寬度稱為"第=集合寬"，將第四集合的 寬度稱為"第四集合寬"，將第五集合的寬度稱為"第五集合寬"。
[0111] 集合寬L成為構(gòu)成集合的P型注入層的寬度W與其內(nèi)側(cè)的層間區(qū)域的寬度S之和。 換言之，集合寬L成為構(gòu)成集合的層間區(qū)域的寬度S、與和該層間區(qū)域在徑向的外側(cè)相接的 P型注入層的寬度W之和。因此，如果將第二集合寬設(shè)為L2,將第=集合寬設(shè)為L3,將第四 集合寬設(shè)為L4,將第五集合寬設(shè)為L5,則成為L2 =w2+s2、L3 =w3+s3、L4 =w4+s4、L5 = w5+s5。在本實施方式中，所有集合寬L2~L5相等，是L2 =L3 =L4 =L5。
[0112] 另外，在徑向上相鄰的P型注入層彼此的間隔、即層間區(qū)域的寬度s2、S3、s4、巧 隨著從徑向的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)、即隨著從活性區(qū)域12朝向半導體基板11的外周緣部而變 大。目P，成為s2<s3<s4<s5。在本實施方式中，如上所述是1^2 = 1^3 = 1^4 = 15，所^成為 w2>w3>w4>w5〇
[0113] 該樣在本實施方式中，在徑向上相鄰的P型注入層彼此的間隔82、33、34、巧隨著 從徑向的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)W線性方式、具體而言W等差數(shù)列方式增加。除了第一P型注入層 21aW外的其他P型注入層22a、23a、24a、25a的寬度w2、w3、w4、w5隨著從徑向的內(nèi)側(cè)朝向 外側(cè)W線性方式、具體而言W等差數(shù)列方式減少。
[0114] 第一P型注入層21a的寬度wl是獨立的參數(shù)。第一P型注入層21a的寬度wl是 例如與集合寬相同的程度即可。在P基礎(chǔ)層12的深度與第一P型擴散層2化的深度之差 比較大的情況下，為了緩和進行開關(guān)時的P基礎(chǔ)層12的厚度方向另一方側(cè)的端部（W下有 時稱為"底端部"）中的電場集中，優(yōu)選使第一P型注入層21a的寬度wl比較大。
[0115] 另外，各P型擴散層2化、2化、23b、24b、2化形成為具有使第一P型擴散層2化和 第二P型擴散層2化相接或者重疊的程度的寬度（W下有時稱為"擴散長度"）。在本實施 方式中，第一P型擴散層2化和第二P型擴散層2化相接地形成。如后所述，如果P型擴散 層的擴散長度過大，則本發(fā)明的效果降低，所W適當?shù)剡x擇P型擴散層的擴散長度。
[0116] 接下來，說明本發(fā)明的第一實施方式的半導體器件1的制造方法。本實施方式的 半導體器件1的制造方法包括形成P基礎(chǔ)層12的工序（W下有時稱為"基礎(chǔ)層形成工序")、 和形成電場緩和層13的工序（W下有時稱為"電場緩和層形成工序"）。電場緩和層形成 工序包括掩模形成工序、離子注入工序、W及熱處理工序。圖4是示出使用抗蝕劑掩模RM1 來進行了離子注入的狀態(tài)的剖面圖。圖5是示出電場緩和層13的形成結(jié)束了的階段的狀 態(tài)的剖面圖。
[0117] 如圖4所示，首先，在基礎(chǔ)層形成工序中，在W比較低的濃度（N-)含有N型雜質(zhì)的 半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面部的一部分中，形成W比較高的濃度含有P型雜質(zhì) 的P基礎(chǔ)層12。
[0118] 之后，在掩模形成工序中，在半導體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面部上，形成 抗蝕劑掩模Ml?？刮g劑掩模RM1相當于作為離子注入用的掩模的注入掩模?？刮g劑掩模 Ml形成為具有與形成第一~第五P型注入層21a、22a、23a、24a、25a的區(qū)域（W下有時稱 為"形成區(qū)域"）對應(yīng)的部分成為開口部的圖案。目P，抗蝕劑掩模Ml形成為具有如下圖案： 在徑向上相互隔開間隔地形成了圍繞與形成作為活性區(qū)域的P基礎(chǔ)層12的區(qū)域?qū)?yīng)的部 分的多個開口部。
[0119] 在本實施方式中，抗蝕劑掩模Ml形成為如下；徑向上的開口部彼此的間隔隨著 從與形成作為活性區(qū)域的P基礎(chǔ)層12的區(qū)域?qū)?yīng)的部分朝向與半導體基板11的外周緣部 對應(yīng)的部分而變大。
[0120]然后，在離子注入工序中，經(jīng)由抗蝕劑掩模Ml，向半導體基板1