半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。半導(dǎo)體裝置包括第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二半導(dǎo)體區(qū)域、第三半導(dǎo)體區(qū)域、第一電極及第二電極。第一半導(dǎo)體區(qū)域具有第一導(dǎo)電型。第一電極與第一半導(dǎo)體區(qū)域肖特基接合。第二半導(dǎo)體區(qū)域具有第二導(dǎo)電型，設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域與第一電極之間。第三半導(dǎo)體區(qū)域具有第二導(dǎo)電型，設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域與第一電極之間。第三半導(dǎo)體區(qū)域與第一電極歐姆接合。第三半導(dǎo)體區(qū)域具有第一部分和深度比第一部分淺的第二部分。第三半導(dǎo)體區(qū)域的第一半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)通過第一部分和第二部分構(gòu)成凹凸形狀。第二電極設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域的與第一電極相反的一側(cè)。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用:本申請享受以日本專利申請2013 - 188156號(hào)(申請日:2013年9月11日)為基礎(chǔ)申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該基礎(chǔ)申請而包含該基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]實(shí)施方式一般地講涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0003]作為具有整流功能的半導(dǎo)體裝置，已知有使肖特基勢壘接合和pn接合混合存在的JBS (Junct1n Barrier Schottky (碳化娃結(jié)勢魚肖特基))二極管。JBS 二極管具有在η型半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域、以及與η型半導(dǎo)體區(qū)域及ρ型半導(dǎo)體區(qū)域接觸的肖特基勢壘金屬。JBS 二極管是在逆向偏置時(shí)緩和η型半導(dǎo)體區(qū)域與肖特基電極的界面處的電場、降低泄露的構(gòu)造。在半導(dǎo)體裝置中，實(shí)現(xiàn)對浪涌電壓等的進(jìn)一步的耐量提高是很重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對浪涌電壓等的耐量提高的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0005]實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包含第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二半導(dǎo)體區(qū)域、第三半導(dǎo)體區(qū)域、第一電極及第二電極。
[0006]所述第一半導(dǎo)體區(qū)域具有第一導(dǎo)電型。
[0007]所述第一電極設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域之上。
[0008]所述第二半導(dǎo)體區(qū)域具有第二導(dǎo)電型，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間。
[0009]所述第三半導(dǎo)體區(qū)域具有第二導(dǎo)電型，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間。所述第三半導(dǎo)體區(qū)域具有第一部分和深度比第一部分淺的第二部分。在第三半導(dǎo)體區(qū)域的第一半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)，由第一部分和第二部分構(gòu)成有凹凸形狀。
[0010]所述第二電極設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的與所述第一電極相反的一側(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示例第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意剖視圖。
[0012]圖2是示例第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意俯視圖。
[0013]圖3是示例電場強(qiáng)度分布的圖。
[0014]圖4Α?圖4C是示例半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。
[0015]圖5Α?圖5C是示例半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。
[0016]圖6Α及圖6Β是示例半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。
[0017]圖7是示例第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意剖視圖。
[0018]圖8A及圖8B是示例第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，基于附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的說明中，對相同的構(gòu)件賦予相同的附圖標(biāo)記，對于已經(jīng)說明過的構(gòu)件等適當(dāng)?shù)厥÷云湔f明。此外，在以下的說明中，η +、η、η—及P +、P、P —的表達(dá)方式表不各導(dǎo)電型中的雜質(zhì)濃度的相對高低。即表不+的個(gè)數(shù)越多則雜質(zhì)濃度相對越高，一的個(gè)數(shù)越多則雜質(zhì)濃度相對越低。此外，在以下的說明中，作為一個(gè)例子而舉出將第一導(dǎo)電型作為η型、將第二導(dǎo)電型作為P型的具體例。
[0020](第一實(shí)施方式)
[0021]圖1是示例第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意剖視圖。
[0022]圖2是示例第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意俯視圖。
[0023]圖1中示出了圖2所示A — A線的示意剖視圖。圖2中，位于陽電極(第一電極)81下側(cè)的構(gòu)成用虛線來表示。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110具備η——型半導(dǎo)體區(qū)域(第一半導(dǎo)體區(qū)域)11、陽電極(第一電極)81、第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域(第二半導(dǎo)體區(qū)域)20、第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域(第三半導(dǎo)體區(qū)域)30以及陰電極(第二電極)82。半導(dǎo)體裝置110包含JBS 二極管及雪崩二極管。半導(dǎo)體裝置110也可以還具備η—型半導(dǎo)體區(qū)域(第四半導(dǎo)體區(qū)域)40、ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域(第五半導(dǎo)體區(qū)域)50及P —型半導(dǎo)體區(qū)域(第六半導(dǎo)體區(qū)域)60中的至少任一個(gè)。
[0025]η——型半導(dǎo)體區(qū)域11例如設(shè)置在η +型的基板10之上。基板10使用例如炭化硅(SiC)基板。例如在基板10中含有六方晶的SiC (例如4Η - SiC)?；?0是例如通過升華法來制作的SiC的體基板?；?0中摻雜有η型的雜質(zhì)(例如，氮(N))?；?0的雜質(zhì)濃度例如為IX 1018cm — 3以上5 X 1018cm — 3以下程度。
[0026]η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11是在基板10的第一面1a上例如通過外延生長形成的區(qū)域。η一一型半導(dǎo)體區(qū)域11例如包含SiC。η——型半導(dǎo)體區(qū)域11中包含有η型的雜質(zhì)(例如，N)。η 一一型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度例如為5Χ 114Cm^3以上5Χ 116Cm — 3以下程度。η 一一型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度比基板10的雜質(zhì)濃度低。在本實(shí)施方式中，η—一型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度為lX1015cm —3以上2X1016cm —3以下程度。
[0027]η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11的厚度是由半導(dǎo)體裝置110的耐壓特性及其它特性的設(shè)計(jì)而決定的。η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11的厚度例如在耐壓600伏(V)的情況下為3.5微米(μ m)以上7 μ m程度以下。
[0028]陽電極81與η——型半導(dǎo)體區(qū)域11肖特基接合。陽電極81設(shè)置在η――型半導(dǎo)體區(qū)域11的與基板10相反的一側(cè)。在本實(shí)施方式中，將η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11與陽電極81連結(jié)的方向作為Z方向，將與Z方向正交的方向的I個(gè)作為X方向，將與Z方向及X方向正交的方向作為Y方向。此外，將沿著Z方向從η——型半導(dǎo)體區(qū)域11朝向陽電極81的方向作為上(上側(cè))，將其反向作為下(下側(cè))。
[0029]陽電極81設(shè)置在η ――型半導(dǎo)體區(qū)域11之上。通過陽電極81與η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11之間的肖特基接合，構(gòu)成了肖特基勢壘二極管(SBD)。陽電極81上例如使用鈦(Ti)。
[0030]第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20設(shè)置在η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11與陽電極81之間。第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20與陽電極81接觸。第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20例如包含SiC。
[0031]第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20中包含有P型的雜質(zhì)(例如，鋁(Al)或硼(B))。第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的雜質(zhì)濃度例如為5X 1017cm — 3以上lX1019em —3以下程度。在本實(shí)施方式中，第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20的雜質(zhì)濃度為I X 1018cm — 3程度。第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的厚度(Z方向的厚度)例如為0.3 μ m以上1.2 μ m以下程度。在第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20與η 一―型半導(dǎo)體區(qū)域11的邊界構(gòu)成有pn接合。
[0032]如圖2所示，第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20例如沿一個(gè)方向延伸地設(shè)置。在本實(shí)施方式中，第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20沿Y方向延伸。此外，第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20也可以設(shè)有多個(gè)。多個(gè)第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20也可以按規(guī)定的間隔平行地設(shè)置。另外，多個(gè)第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20也可以分別設(shè)置成島狀。
[0033]第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30設(shè)置在η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11與陽電極81之間。第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30與陽電極81歐姆接合。第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30例如包含有SiC。
[0034]第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30中包含有ρ型的雜質(zhì)(例如，Al或B)。第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的雜質(zhì)濃度例如為5 X 117CnT3以上IXlO19Cnr3以下程度。第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的雜質(zhì)濃度也可以與第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20的雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)相同。在本實(shí)施方式中，“實(shí)質(zhì)相同”意思是指相同的情況以及包含制造上的誤差的情況。
[0035]第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30具有第一部分301和第二部分302。第一部分301具有深度(第一深度)D1。深度Dl是從η——型半導(dǎo)體區(qū)域11與陽電極81的邊界朝向η——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的Z方向上的長度。
[0036]第二部分302與第一部分301鄰接。第二部分302具有深度(第二深度)D2。深度D2是從η 一一型半導(dǎo)體區(qū)域11與陽電極81的邊界朝向η 一一型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的Z方向上的長度。深度D2比深度Dl淺。
[0037]通過第一部分301及第二部分302，來在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的位于η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的界面設(shè)置凸形狀和凹形狀。在半導(dǎo)體裝置110中，設(shè)置有多個(gè)第一部分301和多個(gè)第二部分302。各第一部分301與各第二部分302在與Z方向正交的方向上交錯(cuò)地設(shè)置。由此，在第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的位于η——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的界面，設(shè)置有多個(gè)凸形狀和多個(gè)凹形狀。
[0038]在圖1所示的例子中，多個(gè)第一部分301與多個(gè)第二部分302在X方向上交錯(cuò)地配置，但是也可以是在Y方向上交錯(cuò)地配置。此外，也可以是，多個(gè)第一部分301與多個(gè)第二部分302在X方向及Y方向各自上交錯(cuò)地配置。
[0039]第一深度Dl例如為0.3μπι以上1.2μπι以下程度。第二深度D2為第一深度Dl的例如10%以上90%以下程度。第二深度D2例如為50納米(nm)以上100nm以下程度。也可以是，第一深度Dl與第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的深度實(shí)質(zhì)相同。
[0040]通過第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30、n — —型半導(dǎo)體區(qū)域11及基板10，構(gòu)成了雪崩二極管。如圖2所示，也可以是，在沿Z方向觀察時(shí)，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30以包圍多個(gè)第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的周圍的方式設(shè)置。也可以是，在沿Z方向觀察時(shí)，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30設(shè)置在多個(gè)第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20的旁邊。
[0041 ] η —型半導(dǎo)體區(qū)域40設(shè)置在η ――型半導(dǎo)體區(qū)域11與第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30之間。η —型半導(dǎo)體區(qū)域40與第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30接觸。即，η —型半導(dǎo)體區(qū)域40與第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的設(shè)置在η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的具有凸形狀及凹形狀的界面接觸。η —型半導(dǎo)體區(qū)域40例如包含有SiC。
[0042]n-型半導(dǎo)體區(qū)域40中包含有η型的雜質(zhì)(例如，N)。η—型半導(dǎo)體區(qū)域40的雜質(zhì)濃度為例如IX 117CnT3以上IX 1018cm — 3以下程度。η—型半導(dǎo)體區(qū)域40的雜質(zhì)濃度比η——型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度高。在本實(shí)施方式中，η—型半導(dǎo)體區(qū)域40的雜質(zhì)濃度為2X1017cm —3 程度。
[0043]ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50設(shè)置在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30與陽電極81之間。ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50設(shè)置在例如第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301與陽電極81之間。p+型半導(dǎo)體區(qū)域50與陽電極81接觸。P+型半導(dǎo)體區(qū)域50例如包含有SiC。
[0044]p+型半導(dǎo)體區(qū)域50中包含有ρ型的雜質(zhì)(例如，Al或B)。P+型半導(dǎo)體區(qū)域50的雜質(zhì)濃度例如為2 X 119CnT3以上5X102°cm —3以下程度。P+型半導(dǎo)體區(qū)域50的雜質(zhì)濃度比第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的雜質(zhì)濃度高。ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50是為了將第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30和陽電極81可靠地歐姆接合而設(shè)置的。在本實(shí)施方式中，P+型半導(dǎo)體區(qū)域50的雜質(zhì)濃度為lX102°cm —3程度。
[0045]在設(shè)有多個(gè)第一部分301的情況下，P+型半導(dǎo)體區(qū)域50也可以設(shè)置在多個(gè)第一部分301的每個(gè)與陽電極81之間。優(yōu)選的是，P+型半導(dǎo)體區(qū)域50設(shè)置在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的內(nèi)側(cè)(內(nèi)部)。即，優(yōu)選的是，P+型半導(dǎo)體區(qū)域50被第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30包圍，換句話說，P+型半導(dǎo)體區(qū)域50不與η——型半導(dǎo)體區(qū)域11接觸。由此，抑制了泄露電流。
[0046]也可以是，在ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50與陽電極81之間設(shè)置用于可靠地進(jìn)行歐姆接合的歐姆電極(第三電極)81a。歐姆電極81a的電阻率低于陽電極81的電阻率。歐姆電極81 a例如使用鎳(Ni )或鎳硅化物。
[0047]陰電極82設(shè)置在η——型半導(dǎo)體區(qū)域11的與陽電極81相反的一側(cè)。在本實(shí)施方式中，陰電極82與基板10的第二面1b接觸。第二面1b是基板10的與第一面1a相反一側(cè)的面。陰電極82與基板10歐姆接合。陰電極82例如使用Ni。
[0048]ρ —型半導(dǎo)體區(qū)域60與第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30鄰接地設(shè)置。也可以是，P —型半導(dǎo)體區(qū)域60以包圍第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的端部30e的方式設(shè)置。ρ —型半導(dǎo)體區(qū)域60包含有P型的雜質(zhì)(例如，Al或B)。ρ—型半導(dǎo)體區(qū)域60的雜質(zhì)濃度例如為I X 1017cm — 3以上IXlO18Cm-3以下程度。ρ—型半導(dǎo)體區(qū)域60的雜質(zhì)濃度比第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的雜質(zhì)濃度低。P—型半導(dǎo)體區(qū)域60為半導(dǎo)體裝置110的終端區(qū)域。在本實(shí)施方式中，P—型半導(dǎo)體區(qū)域60的雜質(zhì)濃度為5X1017cm —3程度。
[0049]在半導(dǎo)體裝置110中，沿Z方向觀察時(shí)，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的端部30e設(shè)置在陽電極81的外周端Sle與ρ —型半導(dǎo)體區(qū)域60之間。S卩，沿Z方向觀察時(shí)，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30從陽電極81的內(nèi)側(cè)設(shè)置到外側(cè)。
[0050]這樣的半導(dǎo)體裝置110包括:由陽電極81、陰電極82、η——型半導(dǎo)體區(qū)域11及第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20構(gòu)成的JBS 二極管、以及由陽電極81、陰電極82、η ――型半導(dǎo)體區(qū)域11及第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30構(gòu)成的雪崩二極管。雪崩二極管與JBS 二極管并聯(lián)連接。
[0051]接下來，對半導(dǎo)體裝置110的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0052]若對半導(dǎo)體裝置110的陰電極82以使陽電極81為正(順向)的方式施加電壓，則從陽電極81越過了肖特基障壁的電子經(jīng)由η——型半導(dǎo)體區(qū)域11及基板10流向陰電極82。進(jìn)而，若超過規(guī)定的電壓(例如，3V)，則流動(dòng)經(jīng)由在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30與η --型半導(dǎo)體區(qū)域11的界面存在的Pn接合面而越過了內(nèi)建電場的電子及空穴。
[0053]另一方面，若對陰電極82以使陽電極81為負(fù)(逆向)的方式施加電壓，則電子不能容易地越過陽電極81與η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11之間的肖特基障壁，電流的流動(dòng)被抑制。此Shpn接合面的主要η——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)分布著耗盡層，半導(dǎo)體裝置110中幾乎不流動(dòng)電流。此外，在施加了逆向電壓時(shí)，通過第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20而使陽電極81與η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11的界面處的電場緩和。由此，提高耐壓。
[0054]在半導(dǎo)體裝置110中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了基于SBD的低導(dǎo)通電壓和基于PN 二極管的低導(dǎo)通抵抗。
[0055]在此，在對半導(dǎo)體裝置110以使陽電極81為負(fù)的方式施加了浪涌電壓的情況下，第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的端部30e容易電場集中。在半導(dǎo)體裝置110中，通過第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301及第二部分302的深度的不同，而在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的位于η——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的界面構(gòu)成了凸形狀及凹形狀。
[0056]通過該第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的形狀的效果，與未設(shè)置凸形狀及凹形狀的情況相t匕，pn接合部分(第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30與η ――型半導(dǎo)體區(qū)域11的邊界部分)處的耐壓變低。作為其結(jié)果，在施加了浪涌電壓的情況下，第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的位于η——型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)的界面處容易產(chǎn)生擊穿。在半導(dǎo)體裝置110中，抑制終端區(qū)域中的擊穿的集中，防止終端區(qū)域中的元件破壞。
[0057]優(yōu)選的是，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30中的擊穿電壓比終端區(qū)域中的擊穿電壓低。由此，與終端區(qū)域相比，更早地在第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的部分產(chǎn)生擊穿。作為其結(jié)果，在半導(dǎo)體裝置110中防止了由擊穿引起的終端區(qū)域中的元件破壞。
[0058]此外，在半導(dǎo)體裝置110中，在第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30中，通過比第一部分301更淺地設(shè)置的第二部分302抑制了泄露電流。通過設(shè)置第二部分302，能夠緩和對肖特基界面作用的電場，抑制了高電壓的泄露。在此，肖特基部分通過JBS構(gòu)造來進(jìn)行電場緩和。因此，若未設(shè)置第二部分302，則第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的尺寸也無法脫離JBS尺寸而獨(dú)立。此外，由于向第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30注入有N，所以對肖特基界面作用的電場增大。通過設(shè)置第二部分302，能夠相對于JBS尺寸獨(dú)立地設(shè)定第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的凹凸的周期，能夠相對于與肖特基泄露之間的折中關(guān)系(trade off )獨(dú)立地將第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的N的注入濃度設(shè)定為最佳值。
[0059]圖3是示例電場強(qiáng)度分布的圖。
[0060]圖3的橫軸表示X方向的位置，縱軸表示Z方向的位置。圖3中示出了第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301處的電場強(qiáng)度分布。電場強(qiáng)度分布由電場強(qiáng)度El?Ε7各自的等電場線來表示。電場強(qiáng)度的值按照電場強(qiáng)度El?Ε7的順序變小。
[0061]如圖3所示，可知在第一部分301的尤其角部，電場強(qiáng)度高。因此，通過作為第二P型半導(dǎo)體區(qū)域30設(shè)置第一部分301和第二部分302，來產(chǎn)生由第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的形狀效果而引起的電場集中，實(shí)現(xiàn)耐壓的降低。另外，通過設(shè)置多個(gè)第一部分301及多個(gè)第二部分302，由凹凸形狀引起的電場集中的效果變高。
[0062]這樣，通過在半導(dǎo)體裝置110中設(shè)置具有第一部分301及第二部分302的第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30，使得在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30中容易產(chǎn)生擊穿，從而抑制在終端區(qū)域集中的擊穿。作為其結(jié)果，防止了終端區(qū)域中的元件破壞。即，在半導(dǎo)體裝置110中，提高了對浪涌電壓等的耐量。
[0063]接下來，對半導(dǎo)體裝置110的制造方法進(jìn)行說明。
[0064]圖4A?圖6B是示例半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。
[0065]首先，如圖4A所示，在基板10的第一面1a上，形成η——型半導(dǎo)體區(qū)域11?；?0例如使用SiC的體基板?；?0中摻雜有η型的雜質(zhì)(例如，氮(N))?；?0的雜質(zhì)濃度例如為IX 1018cm — 3以上5 X 1018cm — 3以下程度。
[0066]η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11在基板10的第一面1a上通過外延生長而形成。η——型半導(dǎo)體區(qū)域11例如包含有SiC。η——型半導(dǎo)體區(qū)域11中包含有η型的雜質(zhì)(例如，N)。η一一型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度例如為5Χ 1014cm — 3以上5X 1016cm — 3以下程度。η——型半導(dǎo)體區(qū)域11的雜質(zhì)濃度比基板10的雜質(zhì)濃度低。
[0067]接下來，如圖4Β所示，在η——型半導(dǎo)體區(qū)域11之上形成掩模Ml，并設(shè)置開口 hi。開口 hi的位置是形成ρ—型半導(dǎo)體區(qū)域60的位置的上側(cè)。然后，經(jīng)由掩模Ml的開口 hi來注入Al等ρ型雜質(zhì)的離子。
[0068]由此，在開口 hi之下的η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11形成了 P型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域60Ρ。然后，將掩模Ml除去。
[0069]接下來，如圖4C所示，在η——型半導(dǎo)體區(qū)域11之上形成掩模M2，并設(shè)置開口 h21及h22。開口 h21的位置是形成第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的位置的上側(cè)。開口 h22的位置是形成第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301的位置的上側(cè)。
[0070]另外，通過開口 h21的形狀、大小及間距，來決定JBS 二極管的第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20的形狀、大小及間距。此外，通過開口 h22的形狀、大小及間距，來決定雪崩二極管的第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301的形狀、大小及間距。
[0071]然后，經(jīng)由掩模M2的開口 h21及h22來注入Al等ρ型雜質(zhì)離子。由此，在開口 h21之下的η——型半導(dǎo)體區(qū)域11形成了 ρ型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域20Ρ。此外，在開口 h22之下的η——型半導(dǎo)體區(qū)域11形成了 ρ型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域301Ρ。然后，將掩模M2除去。
[0072]接下來，如圖5Α所示，在η——型半導(dǎo)體區(qū)域11之上形成掩模M3，并設(shè)置開口 h3。開口 h3的位置是離子注入?yún)^(qū)域301P的上側(cè)。然后，經(jīng)由掩模M3的開口 h3，注入Al等ρ型雜質(zhì)的離子。由此，在開口 h3之下的離子注入?yún)^(qū)域301P的表面?zhèn)刃纬闪?ρ型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域50P。然后，將掩模M3除去。
[0073]接下來，如圖5B所示，在η——型半導(dǎo)體區(qū)域11之上形成掩模Μ4，并設(shè)置開口 h4。開口 h4的范圍是沿Z方向觀察時(shí)比第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30靠內(nèi)側(cè)的范圍。然后，經(jīng)由掩模M4的開口 h4，注入N等η型雜質(zhì)的離子。由此，在開口 h4之下的η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11及離子注入?yún)^(qū)域301Ρ的下側(cè)形成了 η型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域40Ν。
[0074]接下來，如圖5C所示，使用之前的離子注入中使用的掩模Μ4，注入Al等ρ型雜質(zhì)離子。由此，在開口 h4之下形成了 ρ型雜質(zhì)的離子注入?yún)^(qū)域302Ρ。此時(shí)，根據(jù)離子注入的條件而在比離子注入?yún)^(qū)域301P的深度更淺的位置處形成有離子注入?yún)^(qū)域302P。然后，將掩模M4除去。
[0075]接下來，進(jìn)行熱擴(kuò)散。由此，離子注入?yún)^(qū)域20P、301P、302P、40P、50P及60P的離子被活性化，如圖6A所示，形成了第一 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20、第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30 (第一部分301及第二部分302)、n —型半導(dǎo)體區(qū)域40、p +型半導(dǎo)體區(qū)域50及ρ —型半導(dǎo)體區(qū)域60。在第二 P型半導(dǎo)體區(qū)域30的η— —型半導(dǎo)體區(qū)域11側(cè)，通過第一部分301和第二部分302構(gòu)成有凹凸形狀。
[0076]接下來，如圖6Β所示，形成陽電極81及陰電極82。陽電極81形成于η ——型半導(dǎo)體區(qū)域11、第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20、第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30及ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50之上。另外，也可以是，在P +型半導(dǎo)體區(qū)域50之上形成了歐姆電極81a之后形成陽電極81。陽電極81例如使用Ni。
[0077]陰電極82以與基板10的第二面1b接觸的方式形成。陰電極82例如使用Ni。由此，完成了半導(dǎo)體裝置110。
[0078]在這樣的半導(dǎo)體裝置110的制造方法中，使用圖4C所示的掩模M2來形成了第一P型半導(dǎo)體區(qū)域20的離子注入?yún)^(qū)域20P及第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301的離子注入?yún)^(qū)域301P。此外，使用圖5B所示的掩模M4來形成η —型半導(dǎo)體區(qū)域40的離子注入?yún)^(qū)域40Ρ及第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第二部分302的離子注入?yún)^(qū)域302Ρ。即，多個(gè)離子注入?yún)^(qū)域是使用I個(gè)掩模而形成的，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)用于形成掩模的光刻工序的簡單化。
[0079](第二實(shí)施方式)
[0080]接下來，對第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0081]圖7是示例第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的示意剖視圖。
[0082]圖7示出了第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置120。
[0083]在圖7所示的半導(dǎo)體裝置120中，ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域50的大小比第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110的P+型半導(dǎo)體區(qū)域50的大小大。在半導(dǎo)體裝置120中，第一部分301具有深度Dll，第二部分302具有深度D21。深度Dll比半導(dǎo)體裝置110的第一部分301的深度Dl深，深度D21比半導(dǎo)體裝置110的第二部分302的深度D2深。除此以外的構(gòu)成與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110同樣。
[0084]深度D21比深度Dll淺。P +型半導(dǎo)體區(qū)域50設(shè)置在第一部分301及第二部分302與陽電極81之間。ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域50在第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的內(nèi)側(cè)，跨及第一部分301及第二部分302地設(shè)置。P+型半導(dǎo)體區(qū)域50的深度比第二部分302的深度D21淺。
[0085]在這樣的半導(dǎo)體裝置120中，與半導(dǎo)體裝置110同樣，通過設(shè)置具有第一部分301及第二部分302的第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30，抑制了集中到終端區(qū)域的擊穿。進(jìn)而，通過大面積的P +型半導(dǎo)體區(qū)域50，獲得了陽電極81與第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的良好的歐姆接觸。
[0086]在第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置120中，提高了對浪涌電壓等的耐量。
[0087]接下來，對半導(dǎo)體裝置110及120的布局進(jìn)行說明。
[0088]在圖2所示的例子中，沿Z方向觀察時(shí)，第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30以將多個(gè)第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20的周圍包圍的方式設(shè)置。即，在圖2所示的例子中，以將JBS 二極管的區(qū)域的周圍包圍的方式設(shè)置有雪崩二極管的區(qū)域。半導(dǎo)體裝置的布局也可以是其他布局。
[0089]圖8Α及圖8Β是示例半導(dǎo)體裝置的布局的示意俯視圖。
[0090]圖8Α及圖8Β中示出了 JBS二極管和雪崩二極管的沿Z方向觀察時(shí)的布局的例子。為了便于說明，在圖8Α及圖SB中，將矩形的基板10中的JBS 二極管的區(qū)域作為S1、將雪崩二極管的區(qū)域作為S2，示意性地進(jìn)行了表示。另外，將區(qū)域SI及S2通稱為區(qū)域S。在JBS二極管的區(qū)域SI中包含有圖中虛線所示的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)域20。在雪崩二極管的區(qū)域S2中包含有圖中虛線所示的第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的第一部分301及第二部分302。
[0091]在圖8A所示的例子中，多個(gè)區(qū)域S沿一個(gè)方向配置。在圖8A所示的例子中，4個(gè)區(qū)域S沿X方向排列。4個(gè)區(qū)域S包括2個(gè)JBS 二極管的區(qū)域SI和2個(gè)雪崩二極管的區(qū)域S2。2個(gè)JBS 二極管的區(qū)域SI及2個(gè)雪崩二極管的區(qū)域S2在X方向上交錯(cuò)地配置。區(qū)域S的個(gè)數(shù)不限于4個(gè)。此外，交錯(cuò)地配置的方向也不限于X方向。
[0092]在圖8B所示的例子中，多個(gè)區(qū)域S沿X方向及Y方向分別配置。在圖8B所示的例子中，配置有8個(gè)區(qū)域S。8個(gè)區(qū)域S當(dāng)中的4個(gè)區(qū)域S沿X方向排列，2個(gè)區(qū)域S沿Y方向排列。沿X方向排列的4個(gè)區(qū)域S包括2個(gè)JBS 二極管的區(qū)域SI和2個(gè)雪崩二極管的區(qū)域S2。2個(gè)JBS 二極管的區(qū)域SI及2個(gè)雪崩二極管的區(qū)域S2在X方向上交錯(cuò)地配置。此外，沿Y方向排列的2個(gè)區(qū)域S包括I個(gè)JBS 二極管的區(qū)域SI和I個(gè)雪崩二極管的區(qū)域S2。
[0093]圖8A及圖8B所示的區(qū)域S的布局是例示，也可以是這些以外的布局。
[0094]如以上所說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對浪涌電壓等的耐量的提聞。
[0095]另外，上述說明了本實(shí)施方式及其變形例，但是本發(fā)明不限于這些例子。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員對所述的各實(shí)施方式或其變形例適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行構(gòu)成要素的追加、削除、設(shè)計(jì)變更而得到的實(shí)施方式、適當(dāng)?shù)亟M合各實(shí)施方式的特征而得到的實(shí)施方式，只要具備本發(fā)明的要旨，就包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0096]例如，在所述的各實(shí)施方式及各變形例中，將第一導(dǎo)電型作為η型、將第二導(dǎo)電型作為P型進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也可以將第一導(dǎo)電型作為P型、將第二導(dǎo)電型作為η型來實(shí)施。此外，示例了各半導(dǎo)體區(qū)域包含SiC的情況，但是也能夠應(yīng)用SiC以外的半導(dǎo)體(例如，S1、GaN)。
[0097]此外，在所述的各實(shí)施方式及各變形例中，作為P—型半導(dǎo)體區(qū)域60即終端構(gòu)造，能夠應(yīng)用表面降場構(gòu)造，保護(hù)構(gòu)造及場板構(gòu)造等各種構(gòu)造。
[0098]此外，在所述的各實(shí)施方式及各變形例中，說明了將第二 ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的構(gòu)造應(yīng)用于JBS 二極管的例子，但是本發(fā)明不限于此，也能夠?qū)⒌诙?ρ型半導(dǎo)體區(qū)域30的構(gòu)造應(yīng)用于 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極晶體管)等元件中。
[0099]以上說明了本發(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提示，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種形態(tài)來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍和主旨中，也包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其中，具有: 第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域； 第一電極，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域之上； 第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間；第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間，具有與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)相等的雜質(zhì)濃度，由第一部分和深度比所述第一部分淺的第二部分在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)構(gòu)成凹凸形狀；以及 第二電極，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的與所述第一電極相反的一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在與從所述第一電極朝向所述第二電極的方向正交的方向上，所述第一部分和所述第二部分被交錯(cuò)地配置。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備: 第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，具有比所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第四半導(dǎo)體區(qū)域中包含有SiC。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備: 第二導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述第三半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間，具有比所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第五半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的所述第二部分與所述第一電極之間。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第五半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一部分與所述第一電極之間、以及所述第二部分與所述第一電極之間。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在與從所述第一電極朝向所述第二電極的方向正交的方向上，所述第一部分和所述第二部分被交錯(cuò)地配置， 在所述交錯(cuò)地排列的方向上，所述第五半導(dǎo)體區(qū)域被連續(xù)地配置。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備第三電極，被設(shè)置在所述第五半導(dǎo)體區(qū)域與所述第一電極之間，具有比所述第一電極的電阻率低的電阻率。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第一電極包含有Ti， 所述第三電極包含有Ni。
11.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第五半導(dǎo)體區(qū)域包含有SiC。
12.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 從連結(jié)所述第一半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一電極的方向觀察時(shí)，所述第一電極的外周端設(shè)置在所述第五半導(dǎo)體區(qū)域的端部與所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的端部之間。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還具備: 第二導(dǎo)電型的第六半導(dǎo)體區(qū)域，與所述第三半導(dǎo)體區(qū)域鄰接地設(shè)置，具有比所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第六半導(dǎo)體區(qū)域包含有SiC。
15.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域、所述第二半導(dǎo)體區(qū)域及所述第三半導(dǎo)體區(qū)域包含有SiC。
16.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度為5X1017cm —3以上lX1019cm —3以下， 所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度為5X1017cm —3以上lX1019cm —3以下。
17.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括: 在基板的第一面上形成第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域的工序； 向所述第一半導(dǎo)體區(qū)域注入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)，形成第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、和第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域的第一部分的工序； 向所述第一半導(dǎo)體區(qū)域注入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)，形成所述第三半導(dǎo)體區(qū)域當(dāng)中深度比所述第一部分淺的第二部分，由此來在所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)設(shè)置凹凸形狀的工序； 形成與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域、所述第二半導(dǎo)體區(qū)域及所述第三半導(dǎo)體區(qū)域接觸的第一電極的工序；以及， 形成與所述基板的與所述第一面相反一側(cè)的第二面接觸的第二電極的工序。
18.如權(quán)利要求17半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在設(shè)置所述凹凸形狀的工序和形成所述第一電極的工序之間，還具備向所述第一半導(dǎo)體區(qū)域注入第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)來形成與所述第三半導(dǎo)體區(qū)域接觸且具有比所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在設(shè)置所述凹凸形狀的工序和形成所述第一電極的工序之間，還具備向所述第三半導(dǎo)體區(qū)域注入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)來形成具有比所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度的第二導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
20.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在形成所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的工序和形成所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的工序之間，還具備向所述第一半導(dǎo)體區(qū)域注入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)來形成第二導(dǎo)電型的第六半導(dǎo)體區(qū)域的工序。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK104425565SQ201410060066
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】河野洋志, 尾原亮一 申請人:株式會(huì)社東芝