、反向恢復(fù)時的電流波形。在二極管從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)時，會從陰極層朝向陽極層流過反向電流。將該反向電流的峰值稱作恢復(fù)電流(Irr)。因為恢復(fù)電流是能量損失，所以必須抑制。為了抑制恢復(fù)電流，將陽極的雜質(zhì)濃度降低。具體地說，通過使接觸面積SI變小，從而改善二極管的恢復(fù)特性。但是，如果使接觸面積SI變小，則接觸電阻惡化、載流子注入效率降低。其結(jié)果，在以正向偏置向二極管14通電時的壓降(Vf )會大幅度惡化。
[0031]由此，考慮到恢復(fù)電流和接觸電阻由接觸面積SI的大小決定這一情況，將接觸面積SI設(shè)置為最佳的值。但是，假設(shè)在圖2所示的高濃度陽極層42的寬度與接觸寬度X2相等的情況下，由于制造波動會導(dǎo)致阻擋金屬層向X正負方向發(fā)生偏離，接觸面積SI發(fā)生變動。在該情況下，無法維持所希望的接觸面積SI。因此，在本發(fā)明的實施方式I中，使圖1所示的高濃度陽極層42的寬度xl比接觸寬度x2大，所以即使存在阻擋金屬層的位置偏離，也能夠?qū)⒆钃踅饘賹?2與高濃度陽極層42之間的接觸面積SI固定。
[0032]下面，針對適當?shù)慕佑|面積SI的大小進行討論。圖4是表示使接觸面積SI和接觸面積S2的比發(fā)生變化時的、F0M的TCAD模擬結(jié)果的圖表。所謂FOM，是根據(jù)100/(VF X Irr)所計算出的值。FOM越大，二極管特性越良好。在TCAD模擬中，將SI和S2的和(合計面積:Stotal)固定。另外，為了模擬接觸電阻，構(gòu)建出相對于高濃度陽極層而連接有串聯(lián)電阻Ral[Q.cm2]、相對于陽極層而連接有串聯(lián)電阻Ra2[Q.cm2]的模型，并實施了模擬。此外，串聯(lián)電阻Ral以及Ra2是每單位面積的接觸電阻值。
[0033]在Ra2/Ral為1.0的情況下，雖然高濃度陽極層與陽極層相比雜質(zhì)濃度高，但兩者的接觸電阻相同。在該情況下，與接觸面積SI變小相伴，F(xiàn)OM變大，二極管的特性變好。
[0034]因為高濃度陽極層與陽極層相比雜質(zhì)濃度高，所以高濃度陽極層的接觸電阻比陽極層的接觸電阻小。在Ra2/Ral為10的情況下，F(xiàn)OM相對于接觸面積SI與接觸面積S2之間的面積比率具有極大值。即，如果使接觸面積SI過小，則雖然恢復(fù)特性變好(Irr變小)，但因為每個陽極單元的接觸電阻的總和急劇上升、Vf上升，所以FOM惡化。在Ra2/Ral為5的情況下，也顯示出與Ra2/Ral為10的情況相同的傾向。即，如果使接觸面積SI過小，則FOM惡化。此外，接觸電阻的總和Rtotal由(RalXRa2)/(StotalXRal+(Ra2_Ral) XSl)得到。
[0035]如上所述，如果使接觸面積SI不斷變小，則恢復(fù)特性的改善和接觸電阻的上升同時發(fā)生，因此作為它們的乘積(product)的FOM具有極大值。根據(jù)該模擬結(jié)果，F(xiàn)OM的極大點處于S1/(S1+S2)小于0.5的區(qū)域，所以為了得到良好的？01，優(yōu)選使31<32。更詳細地說，優(yōu)選將接觸面積SI和接觸面積S2設(shè)定為滿足0.1<S1/(S1+S2) <0.5。
[0036]通過使高濃度陽極層42的每單位面積的電阻(Ral)小于或等于陽極層40的每單位面積的電阻(Ra2)的1/5，從而能夠使FOM具備有意義的極大值。因此，優(yōu)選使Ral小于或等于1^2的1/5。
[0037]圖5是表示Irr與Vf之間的折衷曲線的圖表。該折衷曲線是針對S1/(S1+S2)為1、
0.5、0.2的三個試制品進行實際測量而得到的。通過該圖表可知，通過使接觸面積SI的面積比率不斷變小，從而能夠改善二極管的特性。
[0038]本發(fā)明的實施方式I所涉及的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置能夠?qū)崿F(xiàn)各種各樣的變形。圖1的高濃度陽極層42與柵極氧化膜20相接觸，但也可以在與柵極氧化膜20之間設(shè)置0.Ιμπι?數(shù)μπι的間隙而形成高濃度陽極層。另外，二極管14中的溝槽18也可以不由柵極電極22掩埋而是由絕緣膜掩埋。
[0039 ]雖然半導(dǎo)體襯底16也可以由Si形成，但優(yōu)選由寬帶隙半導(dǎo)體形成。作為寬帶隙半導(dǎo)體，例如具有碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。另外，雖然使第I導(dǎo)電型為η型，使第2導(dǎo)電型為P型，但也可以使導(dǎo)電型調(diào)轉(zhuǎn)。此外，這些變形也能夠適當應(yīng)用于以下的實施方式所涉及的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置中。
[0040]實施方式2
[0041]圖6是本發(fā)明的實施方式2所涉及的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置的斜視圖。實施方式2所涉及的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置與實施方式I的共通點很多，因此以與實施方式I的不同點為中心進行說明。高濃度陽極層100在俯視觀察時配置為交錯狀。即，以高濃度陽極層100沒有經(jīng)由柵極氧化膜20和柵極電極22與其他高濃度陽極層相接觸的方式，使高濃度陽極層形成為鋸齒形。
[0042]通過使高濃度陽極層100在俯視觀察時配置為交錯狀，從而能夠使二極管14內(nèi)的電流分布均等化。通過使電流分布均等，從而能夠防止二極管14的特定的部位變?yōu)楦邷亍?br>【主權(quán)項】
1.一種反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底，其具有第I主面和第2主面； 柵極電極，其隔著柵極氧化膜而形成于在所述第I主面呈條帶狀地設(shè)置的多個溝槽中；晶體管，其具有在所述第I主面?zhèn)刃纬傻陌l(fā)射極層、在所述發(fā)射極層下形成并與所述柵極氧化膜相接觸的第2導(dǎo)電型的基極層、以及在所述第2主面?zhèn)刃纬傻牡?導(dǎo)電型的集電極層； 二極管，其在所述晶體管的旁邊形成，具有在所述第I主面?zhèn)刃纬傻牡?導(dǎo)電型的陽極層、在所述第I主面?zhèn)刃纬汕遗c所述陽極層相比雜質(zhì)濃度高的第2導(dǎo)電型的高濃度陽極層、以及在所述第2主面?zhèn)刃纬傻牡贗導(dǎo)電型的陰極層； 層間膜，其在所述第I主面上形成，具有避開所述柵極電極的正上方并與所述柵極電極平行地延伸的貫通槽； 阻擋金屬層，其以與所述陽極層和所述高濃度陽極層相接觸的方式形成在所述貫通槽中； 鎢插塞，其與阻擋金屬層相接觸，掩埋所述貫通槽；以及 發(fā)射極電極，其與所述鎢插塞相接觸， 所述高濃度陽極層的寬度大于所述阻擋金屬層與所述高濃度陽極層之間的接觸寬度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 每個陽極單元的所述高濃度陽極層與所述阻擋金屬層之間的接觸面積SI，比每個所述陽極單元的所述陽極層與所述阻擋金屬層之間的接觸面積S2小，其中，陽極單元是所述陽極層和所述高濃度陽極層的重復(fù)圖案的單位。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 所述接觸面積SI和所述接觸面積S2滿足0.1 <SI/(S1+S2) <0.5。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 所述高濃度陽極層的每單位面積的電阻小于或等于所述陽極層的每單位面積的電阻的 1/5。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 所述高濃度陽極層在俯視觀察時配置為交錯狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體襯底由寬帶隙半導(dǎo)體形成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置，其能夠使阻擋金屬層與高濃度陽極層之間的接觸面積固定。本發(fā)明所涉及的反向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體裝置的特征在于，具有：陽極層(40)及高濃度陽極層(42)，它們形成在二極管(14)的上表面?zhèn)?；以及鎢插塞(54)，其經(jīng)由阻擋金屬層(52)而與陽極層(40)及高濃度陽極層(42)相接觸，該高濃度陽極層的寬度大于該阻擋金屬層與該高濃度陽極層之間的接觸寬度。
【IPC分類】H01L29/417, H01L27/06
【公開號】CN105633077
【申請?zhí)枴緾N201510812427
【發(fā)明人】曾根田真也
【申請人】三菱電機株式會社
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月20日
【公告號】DE102015220171A1, US20160148928