半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置
[0001]關(guān)聯(lián)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)享受以日本專利申請(qǐng)2014 — 51820號(hào)(申請(qǐng)日:2014年3月14日)為基礎(chǔ)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過(guò)參照該基礎(chǔ)申請(qǐng)而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)的全部的內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在pin 二極管中，在從陽(yáng)極側(cè)注入的空穴的量與從陰極側(cè)注入的電子的量不平衡時(shí)，在從陽(yáng)極側(cè)向著陰極側(cè)的方向上，有時(shí)無(wú)法得到平坦的載流子濃度分布特性(profile)，恢復(fù)速度降低。與此相對(duì)，具有一種方法，即，通過(guò)將任意一方的極側(cè)的半導(dǎo)體區(qū)域(P型半導(dǎo)體區(qū)域或者η型半導(dǎo)體區(qū)域)分離來(lái)抑制注入的載流子量，取得從雙方的電極注入的載流子量的均衡，從而得到平坦的載流子濃度分布特性。
[0005]但是，在該方法中，用于形成分離的半導(dǎo)體區(qū)域的掩膜層形成工序變得必要，不能實(shí)現(xiàn)低成本化。另外，在將半導(dǎo)體區(qū)域分離成多個(gè)區(qū)域時(shí)，有可能電流路徑減少而導(dǎo)通電阻上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的課題是提供一種能夠提高恢復(fù)速度以及使導(dǎo)通電阻減少的半導(dǎo)體裝置。
[0007]實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備:第I電極；第2電極；第I導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置于上述第I電極與上述第2電極之間；第I導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置于上述第I電極與上述第I半導(dǎo)體區(qū)域之間，雜質(zhì)濃度比上述第I半導(dǎo)體區(qū)域高，具有選擇性設(shè)置的硅化物層；以及第2導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置于上述第I半導(dǎo)體區(qū)域與上述第2電極之間。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1 (a)是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意剖視圖，圖1 (b)是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意俯視圖。
[0009]圖2是表示形成第I實(shí)施方式的硅化物層的方法的示意剖視圖。
[0010]圖3(a)是表示第I參考例的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖，圖3(b)是表示第2參考例的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖。
[0011]圖4是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖。
[0012]圖5是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面，參照附圖并對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，對(duì)相同部件標(biāo)記相同符號(hào)，對(duì)于已經(jīng)說(shuō)明了的部件適當(dāng)?shù)厥÷云湔f(shuō)明。
[0014](第I實(shí)施方式)
[0015]圖1 (a)是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意剖視圖，圖1 (b)是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意俯視圖。
[0016]在此，在圖1(a)中，表示圖1(b)的A —A’線處的剖面。
[0017]半導(dǎo)體裝置I是上下電極構(gòu)造的pin 二極管。
[0018]半導(dǎo)體裝置I具備陰極電極10(第I電極)以及陽(yáng)極電極11(第2電極)。在陰極電極10與陽(yáng)極電極11之間，設(shè)置有η —型的半導(dǎo)體區(qū)域20(第I半導(dǎo)體區(qū)域)。半導(dǎo)體區(qū)域20相當(dāng)于pin 二極管的i區(qū)域。在陰極電極10與半導(dǎo)體區(qū)域20之間，設(shè)置有n+型的半導(dǎo)體區(qū)域21 (第2半導(dǎo)體區(qū)域)。半導(dǎo)體區(qū)域21的雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域20的雜質(zhì)濃度高。半導(dǎo)體區(qū)域21與陰極電極10相接。
[0019]半導(dǎo)體區(qū)域21在陰極電極10側(cè)具有多個(gè)硅化物層21s。多個(gè)硅化物層21s在與從陰極電極10向著陽(yáng)極電極11的方向(Z方向)交叉的方向(Y方向)上排列。多個(gè)娃化物層21s與陰極電極10歐姆接觸。半導(dǎo)體區(qū)域21與陰極電極10直接接觸的部分無(wú)需一定是歐姆接觸。例如，多個(gè)硅化物層21s與陰極電極10之間的接觸電阻和半導(dǎo)體區(qū)域21與陰極電極10之間的接觸電阻相比變低。
[0020]在半導(dǎo)體區(qū)域20與陽(yáng)極電極11之間，設(shè)置有P+型的半導(dǎo)體區(qū)域30 (第3半導(dǎo)體區(qū)域)。半導(dǎo)體區(qū)域30由多個(gè)區(qū)域30a構(gòu)成，多個(gè)區(qū)域30a分別在Y方向上排列。半導(dǎo)體區(qū)域30以及硅化物層21s在與Z方向以及Y方向交叉的X方向上延伸(圖1(b))。
[0021]圖2是表示形成第I實(shí)施方式的硅化物層的方法的示意剖視圖。
[0022]多個(gè)硅化物層21s通過(guò)向陰極電極10與半導(dǎo)體區(qū)域21的接合部28的激光照射而形成。通過(guò)激光局部照射的接合部28的位置由于激光加熱而使半導(dǎo)體區(qū)域21的硅成分與和陰極電極10的金屬成分進(jìn)行反應(yīng)。由此，形成硅化物層21s。
[0023]另外，在實(shí)施方式中，也可以將n+型、η型以及η —型稱為第I導(dǎo)電型，將P+型以及P型稱為第2導(dǎo)電型。在此，按η+型、η型、η —型的順序，以及P+型、P型的順序，意味著雜質(zhì)濃度變低。
[0024]所謂上述的“雜質(zhì)濃度”是有助于半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的有效的濃度。例如，在半導(dǎo)體材料中含有成為施主的雜質(zhì)元素與成為受主的雜質(zhì)元素時(shí)，將活性化的雜質(zhì)元素中的除去施主與受主的抵消量以外的濃度設(shè)為雜質(zhì)濃度。
[0025]半導(dǎo)體區(qū)域20、半導(dǎo)體區(qū)域21以及半導(dǎo)體區(qū)域30各自的主成分是例如，碳化硅(SiC),娃(Si)等。
[0026]在半導(dǎo)體裝置I的半導(dǎo)體材料以碳化硅(SiC)為主成分時(shí)，作為第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如采用氮(N)等。作為第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如采用鋁(Al)等。
[0027]在半導(dǎo)體裝置I的半導(dǎo)體材料以硅(Si)為主成分時(shí)，作為第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如采用磷⑵、砷(As)等。作為第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如采用硼⑶等。
[0028]陰極電極10以及陽(yáng)極電極11的材料例如是包括從鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鎢(W)、鑰(Mo)、銅(Cu)、金(Au)、鉬(Pt)等的群中選擇的至少I(mǎi)種在內(nèi)的金屬。對(duì)于這些金屬，也可以是層疊構(gòu)造。
[0029]另外，硅化物層21s是對(duì)從鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鎢(W)、鑰(Mo)、銅(Cu)、金(Au)、鉬(Pt)等的群中選擇的至少I(mǎi)種金屬進(jìn)行了硅化物化后的層。
[0030]在說(shuō)明半導(dǎo)體裝置I的作用前，對(duì)參考例的半導(dǎo)體裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0031]圖3(a)是表示第I參考例的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖，圖3(b)是表示第2參考例的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖。
[0032]在圖3(a)表示的半導(dǎo)體裝置100中，通過(guò)退火處理，半導(dǎo)體區(qū)域21的整個(gè)區(qū)域與陰極電極10歐姆接觸。在半導(dǎo)體裝置100中，在陽(yáng)極電極11與陰極電極10之間，施加陽(yáng)極電極11的電位比陰極電極10的電位高的正向偏壓。在這種情況下，半導(dǎo)體裝置100進(jìn)行空穴從陽(yáng)極電極11向半導(dǎo)體區(qū)域20注入、電子從陰極電極10向半導(dǎo)體區(qū)域20注入的雙極(bipolar)動(dòng)作。
[0033]在半導(dǎo)體裝置100中，半導(dǎo)體區(qū)域21的整個(gè)區(qū)域與陰極電極10歐姆接觸。在這樣的構(gòu)造中，具有如圖3(a)的右圖所示的載流子濃度特性那樣地，從陽(yáng)極側(cè)注入的空穴的量與從陰極側(cè)注入的電子的量不平衡(空穴量< 電子量)，不能得到平坦的載流子濃度分布特性的情況。由此，在半導(dǎo)體裝置100從導(dǎo)通狀態(tài)向關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)移后的恢復(fù)動(dòng)作時(shí)，有不能有效地向雙方的電極排出殘留在半導(dǎo)體裝置內(nèi)的載流子而恢復(fù)速度降低的情況。
[0034]為了防止上述情況，在圖3(b)表示的半導(dǎo)體裝置101中，半導(dǎo)體區(qū)域21在Y方向上被分離。在這樣的構(gòu)造時(shí)，半導(dǎo)體區(qū)域21的容積與圖3 (a)相比減少，所以抑制來(lái)自陰極側(cè)的電子注入。所以，能夠推測(cè)出與圖3(a)相比時(shí)，能夠得到更平坦的載流子濃度分布特性。
[0035]但是，從陰極電極10注入的電子(e)在向?qū)τ陔娮佣噪妱?shì)最低的半導(dǎo)體區(qū)域21集中后向半導(dǎo)體區(qū)域20流動(dòng)。因此，在導(dǎo)通時(shí)，電阻可能變高。
[0036]圖4是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的作用的示意剖視圖。
[0037]在圖4表示的半導(dǎo)體裝置I中，在陽(yáng)極電極11與陰極電極10之間，施加陽(yáng)極電極11的電位與陰極電極10的電位相比變高的正向偏壓。在這種情況下，半導(dǎo)體裝置I進(jìn)行空穴從陽(yáng)極電極11向半導(dǎo)體區(qū)域注入、電子從陰極電極10向半導(dǎo)體區(qū)域注入的雙極動(dòng)作。
[0038]在半導(dǎo)體裝置I中，使與陰極電極10歐姆接觸的多個(gè)硅化物層21s分離并配置于半導(dǎo)體區(qū)域21。在這樣的構(gòu)造時(shí)，歐姆接觸的接合面積與圖3(a)相比減少，所以抑制來(lái)自陰極側(cè)的電子注入。所以，能夠推測(cè)出與圖3(a)相比時(shí)，能夠得到更平坦的載流子濃度分布特性(圖4右圖)。由此，能夠得到更快速的恢復(fù)速度。
[0039]另外，從陰極電極10注入的電子(e)在經(jīng)由歐姆接觸性的區(qū)域之后，緊接著到達(dá)高濃度的半導(dǎo)體區(qū)域21，S卩，低電阻的半導(dǎo)體區(qū)域21。在該低電阻的半導(dǎo)體區(qū)域21內(nèi)，電子在X方向以及Y方向上都容易擴(kuò)散，之后向半導(dǎo)體區(qū)域20流動(dòng)，因此導(dǎo)通時(shí)的電阻變得更低。即，在半導(dǎo)體裝置I中，恢復(fù)速度更快，導(dǎo)通時(shí)的電阻變得更低。
[0040]另外，在半導(dǎo)體裝置I中，對(duì)于半導(dǎo)體區(qū)域21與陰極電極10直接接觸的部分，例如能夠調(diào)整成在浪涌電流向半導(dǎo)體裝置I流動(dòng)的情況下、可以快速地向電極排出該浪涌電流的程度的能量勢(shì)壘。由此，防止由浪涌電流引起的元件損壞。該能量勢(shì)壘的調(diào)整也能夠通過(guò)激光照射而進(jìn)行調(diào)整。
[0041]另外,關(guān)于娃化物層21s的形成，也能夠利用PEP (Photo Engraving Process,光刻工藝)工序。例如，在半導(dǎo)體區(qū)域21的