半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置，具备：第一电极；第二电极；第一导电型的第一半导体层，设置于上述第一电极与上述第二电极之间，具有硅碳化物；第一导电型的第二半导体层，设置于上述第一半导体层与上述第二电极之间，杂质浓度比上述第一半导体层低，具有硅碳化物；第二导电型的第三半导体层，设置于上述第二半导体层与上述第二电极之间，具有硅碳化物；以及多个绝缘层，设置于上述第三半导体层与上述第二电极之间。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置本申请以日本专利申请2013-189798号(申请日:2013年9月12日)为基础申请并享受其优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
实施方式一般涉及半导体装置。
技术介绍
作为用于逆变器等电力转换装置的半导体装置，有MOS(Metal-Oxide-Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅双极型晶体管)、二极管等。二极管与IGBT反向并联连接而用于回流。因此，将这种情况下的二极管称为FWD (Free Wheeling D1de:续流二极管)。在电力转换装置的特性改善中，MOS晶体管、IGBT的特性改善，以及FWD的特性、例如通态电阻的改善是很重要的。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种低通态电阻的半导体装置。 实施方式的半导体装置具备:第一电极；第二电极；第一导电型的第一半导体层，设置于上述第一电极与上述第二电极之间，具有硅碳化物；第一导电型的第二半导体层，设置于上述第一半导体层与上述第二电极之间，杂质浓度比上述第一半导体层低，具有硅碳化物；第二导电型的第三半导体层，设置于上述第二半导体层与上述第二电极之间，具有硅碳化物；以及多个绝缘层，设置于上述第三半导体层与上述第二电极之间。 【附图说明】 图1A是实施方式涉及的半导体装置的示意性剖视图，图1B是实施方式涉及的半导体装置的示意性俯视图。 图2是参考例I涉及的半导体装置的示意性剖视图。 图3是参考例2涉及的半导体装置的示意性剖视图。 图4是表示实施方式涉及的半导体装置的作用效果的示意性剖视图。 图5是实施方式涉及的半导体装置的变形例的示意性剖视图。 【具体实施方式】 以下，参照附图对实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同部件赋予相同符号，对于已作过说明的部件，适当省略其说明。 图1A是实施方式涉及的半导体装置的示意性剖视图，图1B是实施方式涉及的半导体装置的示意性俯视图。 图1A表示了图1B的X-Y线的位置处的截面。 半导体装置I是应用于高电压的整流设备的PiN结构的二极管。半导体装置I具备:阴极电极10 (第一电极)、阳极电极11 (第二电极)、η+型的半导体层20 (第一半导体层)、η_型的半导体层25 (第二半导体层)、P+型的半导体层30 (第三半导体层)、以及多个绝缘层40。 此处，作为η+、η_型(第一导电型)的杂质元素，例如能够列举P (磷)、砷(八8)^(氮)等。作为P+型(第二导电型)的杂质元素，能够列举硼(B)、Ga (镓)、Α1 (铝)等。 在半导体装置I中，在阴极电极10与阳极电极11之间，分别设置有半导体层20、 25、30。例如，高浓度的半导体层20设置于阴极电极10与低浓度的半导体层25之间。半导体层25设置于半导体层20与高浓度的半导体层30之间。半导体层25的杂质浓度比半导体层20的杂质浓度低。半导体层30设置于半导体层25与阳极电极11之间。半导体层30是在半导体层25中离子注入P型的杂质元素而形成的。 此外，在半导体层30与阳极电极11之间设置有多个绝缘层40。多个绝缘层40分别在Y方向上隔着规定的间隔而配置。即，与半导体层30相接的阳极电极11被绝缘层40分隔成小区间。多个绝缘层40分别在X方向上延伸。多个绝缘层40的Y方向上的间距，例如为2 μ m。 此外，在多个绝缘层40各自之间设置有从阳极电极11延伸的延伸部11a。延伸部Ila与半导体层30相接。延伸部Ila为阳极电极11的一部分。 在半导体装置I中，半导体层30的厚度与在半导体层30内流动的电子的扩散长度相同、或比该扩散长度薄。例如，半导体层30的厚度为Ιμπι以下，例如为0.5μπι。此外，在导通时，与阴极电极10相比，对阳极电极11施加更高的电压。 半导体层20、25的材料及半导体层30的材料具有硅碳化物(SiC)、硅(Si)等。在实施方式中，作为半导体装置I的作用，对半导体层20、25的材料及半导体层30的材料为硅碳化物(SiC)的情况下的例子进行说明。 半导体层20的杂质浓度，例如为1\1018?1父1019(&如1118/0113)。半导体层25的杂质浓度，例如为lX1015(atoms/cm3)o半导体层30的杂质浓度，例如为I X 118?I X 119(atoms/cm )。 图2是参考例I涉及的半导体装置的示意性剖视图。 在参考例涉及的半导体装置100中，从半导体装置I中去除了绝缘层40。S卩，在参考例涉及的半导体装置100中，半导体层20设置于阴极电极10与半导体层25之间。半导体层25设置于半导体层20与半导体层30之间。半导体层30设置于半导体层25与阳极电极11之间。而且，在半导体装置100中，未设置绝缘层40。 在半导体层20、25、30的材料为硅碳化物的情况下，与半导体材料为硅的情况相t匕，不能够将pn结部50的位置形成得更深。这是因为，硅碳化物中的杂质元素的扩散系数比硅中的杂质元素的扩散系数小。因而，在选择硅碳化物作为半导体材料的情况下，pn结部50的位置形成于半导体层25的表层的较浅位置。 因而，P+型的半导体层30的厚度变薄(例如I μπι以下)。由此，半导体装置100为导通状态下的空穴的注入效率(从半导体层30向半导体层25的空穴(h)的注入效率)不会提高。即，在半导体装置100中，在阴极、阳极间流动的电流成为主要由电子(e)引起的电流。此外，由于空穴(h)的注入效率不会提高，因此在半导体层25内，难以引起电导调制，很难降低半导体装置100的通态电阻。 此外，以下说明PiN 二极管的其它作用。 图3是参考例2涉及的半导体装置的示意性剖视图。 图3表示了一般的PiN结构的二极管101 (半导体装置101)。 二极管101具有高浓度的η型半导体层20、低浓度的η型半导体层(η型半导体i层)25及高浓度的P型半导体层30。当对该二极管101施加反偏压时，低浓度的半导体层25会耗尽化。另外，反偏压是指使阴极电极10的电位高于阳极电极11的电位的电压施加。例如，二极管101具有下述耐性:假定使用4H型的SiC作为半导体层，如果击穿电场强度为2MV/cm,则在半导体层25的厚度为50 μ m时，在理想的平行平板结构的元件中，可以承受到1kV的反偏压。 在正偏压状态下，从高浓度的半导体层30向半导体层25注入空穴，从高浓度的半导体层20向半导体层25注入电子，通过半导体层25低电阻化，而能够减小正向的电位降低。另外，正偏压是指使阳极电极11的电位高于阴极电极10的电位的电压施加。 此处，考虑到半导体层25的掺杂浓度非常小的状态，在正偏压状态下，可视为Nn(电子浓度)=Np (空穴浓度)。在正偏压状态下，为降低半导体层25的电阻，需要增加载流子浓度Np (Nn)0 另一方面，在半导体层30与半导体层25的界面处，为了从半导体层30向半导体层25注入空穴，必须使空穴电流占总电流的比率非常大，且必须降低电子电流的成分。 此外，另一方面，当在正偏压时向半导体层25过量地注入空穴时，具有在开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具备：第一电极；第二电极；第一导电型的第一半导体层，设置于上述第一电极与上述第二电极之间，具有硅碳化物；第一导电型的第二半导体层，设置于上述第一半导体层与上述第二电极之间，杂质浓度比上述第一半导体层低，具有硅碳化物；第二导电型的第三半导体层，设置于上述第二半导体层与上述第二电极之间，具有硅碳化物；以及多个绝缘层，设置于上述第三半导体层与上述第二电极之间。

【技术特征摘要】
2013.09.12 JP 2013-1897981.一种半导体装置，具备: 第一电极； 第二电极； 第一导电型的第一半导体层，设置于上述第一电极与上述第二电极之间，具有硅碳化物； 第一导电型的第二半导体层，设置于上述第一半导体层与上述第二电极之间，杂质浓度比上述第一半导体层低，具有硅碳化物； 第二导电型的第三半导体层，设置于上述第二半导体层与上述第二电极之间，具有硅碳化物；以及 多个绝缘层，设置于上述第三半导体层与上述第二电极之间。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中， 上述第三半导体层的厚度与在上述第三半导体层内流动的电子的扩散长度相同、或比上述扩散长度薄。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中， 上述第三半导体层的厚度为I μ m以下。4.如权利要求2所述的半导体装置，其中， 上述第三半导体层的厚度为I μ m以下。5.如权利要求1所述的半导体装置，其中， 上述第二电极在上述多个绝缘层各自之间延伸，延伸的上述第二电极与上述第三半导体层相接。6.如权利要求2所述的半导体装置，其中， 上述第二电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：森塚宏平，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP