半导体装置及电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供可不依赖于寿命控制而对VF‑EREC折衷特性进行调整的半导体装置以及具有该半导体装置的电力变换装置。本发明专利技术涉及的半导体装置具有n型阴极层(5)、p型阴极层(6)及包含施主杂质及受主杂质的p‑型阳极层(3)，n型阴极层(5)的厚度大于等于p型阴极层(6)的厚度，p型阳极层(2)的厚度大于等于p‑型阳极层(3)的厚度，n型阴极层(5)的施主杂质浓度大于等于p型阴极层(6)的受主杂质浓度，p型阳极层(2)的受主杂质浓度大于等于p‑型阳极层(3)的施主杂质浓度，p‑型阳极层(3)的受主杂质浓度大于等于p‑型阳极层(3)的施主杂质浓度，p‑型阳极层(3)的施主杂质浓度大于等于n‑型漂移层(1)的施主杂质浓度。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及电力变换装置
本专利技术涉及在大于或等于600V的高耐压功率模块使用的二极管等半导体装置、以及具有该半导体装置的电力变换装置。
技术介绍
当前，提出了在n-型漂移层与n型阴极层之间设置有n型缓冲层的二极管(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本特开2007-158320号公报就现有的二极管而言，二极管的导通电压VF与恢复损耗EREC的折衷特性传统上是通过使用重金属扩散或者电子或离子的照射技术实现的寿命控制进行调整的。下面，将导通电压VF与恢复损耗EREC的折衷特性称为VF-EREC折衷特性。但是，在通过寿命控制对VF-EREC折衷特性进行调整的情况下，存在下述问题，即，根据电子或离子照射时的相对于被照射体的照射角度或温度等，导通电压VF以及恢复损耗EREC的波动变大。另外，存在通过芯片通电动作时的自身发热而使晶格缺陷发生变化、电气特性发生变动这样的问题。并且，存在由晶格缺陷引起的泄露电流大而导致的高温动作时的故障等问题。因此，期望不依赖于寿命控制而对VF-EREC折衷特性进行调整。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够不依赖于寿命控制而对VF-EREC折衷特性进行调整的半导体装置以及具有该半导体装置的电力变换装置。为了解决上述课题，本专利技术所涉及的半导体装置具有：n型漂移层；第一p型阳极层，其设置于n型漂移层的表面；至少1个第二p型阳极层，其选择性地设置于第一p型阳极层的表面，包含施主杂质以及受主杂质，且与第一p型阳极层相比受主杂质浓度低；n型缓冲层，其设置于n型漂移层的背面；以及n型阴极层以及p型阴极层，它们以在俯视观察时彼此相邻的方式设置于n型缓冲层的表面，n型阴极层的厚度大于或者等于p型阴极层的厚度，第一p型阳极层的厚度大于或等于第二p型阳极层的厚度，n型阴极层的施主杂质浓度大于或等于p型阴极层的受主杂质浓度，第一p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于第二p型阳极层的施主杂质浓度，第二p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于第二p型阳极层的施主杂质浓度，第二p型阳极层的施主杂质浓度大于或等于n型漂移层的施主杂质浓度。专利技术的效果根据本专利技术，半导体装置具有：n型漂移层；第一p型阳极层，其设置于n型漂移层的表面；至少1个第二p型阳极层，其选择性地设置于第一p型阳极层的表面，包含施主杂质以及受主杂质，且与第一p型阳极层相比受主杂质浓度低；n型缓冲层，其设置于n型漂移层的背面；以及n型阴极层以及p型阴极层，它们以在俯视观察时彼此相邻的方式设置于n型缓冲层的表面，n型阴极层的厚度大于或者等于p型阴极层的厚度，第一p型阳极层的厚度大于或等于第二p型阳极层的厚度，n型阴极层的施主杂质浓度大于或等于p型阴极层的受主杂质浓度，第一p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于第二p型阳极层的施主杂质浓度，第二p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于第二p型阳极层的施主杂质浓度，第二p型阳极层的施主杂质浓度大于或等于n型漂移层的施主杂质浓度，因此，能够不依赖于寿命控制而对VF-EREC折衷特性进行调整。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的结构的一个例子的图。图2是表示本专利技术的实施方式2所涉及的半导体装置的结构的一个例子的图。图3是表示本专利技术的实施方式3所涉及的半导体装置的结构的一个例子的图。图4是表示本专利技术的实施方式4所涉及的半导体装置的结构的一个例子的图。图5是表示本专利技术的实施方式5所涉及的电力变换系统的结构的框图，在该电力变换系统中应用了电力变换装置。图6是表示前提技术所涉及的半导体装置的结构的图。标号的说明1n-型漂移层，2p型阳极层，3p-型阳极层，4n型缓冲层，5n型阴极层，6p型阴极层，7阳极电极，8阴极电极，9n-型漂移层，10p型阳极层，11n型阴极层，12阳极电极，13阴极电极，100电源，200电力变换装置，201主变换电路，202半导体模块，203控制电路，300负载。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。<前提技术>首先，对作为本专利技术的前提的技术进行说明。图6是表示前提技术所涉及的半导体装置的结构的图。在n-型漂移层9的表面设置有p型阳极层10。p型阳极层10是通过从n-型漂移层9的表面使受主杂质进行扩散而形成的。在n-型漂移层9的背面设置有n型阴极层11。n型阴极层11是通过从n-型漂移层9的背面使施主杂质进行扩散而形成的。阳极电极12设置为与p型阳极层10进行欧姆接触。阴极电极13设置为与n型阴极层11进行欧姆接触。就前提技术所涉及的半导体装置而言，需要通过寿命控制对VF-EREC折衷特性进行调整，在该情况下，存在上述问题。本专利技术就是为了解决上述问题而提出的，下面进行详细说明。<实施方式1><结构>图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的结构的一个例子的图。在作为n型漂移层的n-型漂移层1的表面设置有作为第一p型阳极层的p型阳极层2。p型阳极层2是通过从n-型漂移层1的表面使受主杂质进行扩散而形成的。具体而言，p型阳极层2是通过从n-型漂移层1的表面在扩散深度为Xp2的区域使受主杂质浓度为Cp2的受主杂质进行扩散而形成的。例如，扩散深度Xp2是1.5～8[μm]，受主杂质浓度Cp2是1E15～1E17[atom/cm3]。扩散深度Xp2相当于p型阳极层2的厚度。此外，n-型漂移层1包含施主杂质浓度为Cn的施主杂质。在p型阳极层2的表面选择性地设置有多个作为第二p型阳极层的p-型阳极层3。p-型阳极层3是通过从n-型漂移层1的表面使施主杂质以及受主杂质进行扩散而形成的。即，p-型阳极层3包含施主杂质以及受主杂质。p-型阳极层3的受主杂质浓度比p型阳极层2的受主杂质浓度低。具体而言，p-型阳极层3是通过从n-型漂移层1的表面在扩散深度为Xp3的区域使施主杂质浓度为Cn3的施主杂质以及受主杂质浓度为Cp3的受主杂质进行扩散而形成的。例如，扩散深度Xp3是p型阳极层2的扩散深度Xp2的60～95[％]，施主杂质浓度Cn3是p型阳极层2的受主杂质浓度Cp2的60～95[％]，受主杂质浓度Cp3是1E15～1E17[atom/cm3]。扩散深度Xp3相当于p-型阳极层3的厚度。在n-型漂移层1的背面设置有n型缓冲层4。n型缓冲层4是通过从n-型漂移层1的背面使施主杂质进行扩散而形成的。在n型缓冲层4的表面以俯视观察时彼此相邻且交替的方式设置有多个n型阴极层5以及p型阴极层6。n型阴极层5是通过从n-型漂移层1的背面使施主杂质进行扩散而形成的。具体而言，n型阴极层5是通过从n-型漂移层1的背面在扩散深度为Xn2的区域使施主杂质浓度为Cn2的施主杂质进行扩散而形成的。扩散深度Xn2相当于n型阴极层5的厚度。另外，p型阴极层6是通过从n-型漂移层1的背面使受主杂质进行扩散而形成的。具体而言，p型阴极层6是通过从n-型漂移层1的背面在扩散深度为Xp1的区域使受主杂质浓度为Cp1的受主杂质进行扩散而形成的。扩散深度Xp1相当于p型阴极层6的厚度。阳极电极7设置为与p型阳极层2进行欧姆接触。阴极电极8设置为与n型阴极层5进行欧姆接触。n型阴极层5以及p型阴极层6经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具有：n型漂移层；第一p型阳极层，其设置于所述n型漂移层的表面；至少1个第二p型阳极层，其选择性地设置于所述第一p型阳极层的表面，包含施主杂质以及受主杂质，且与所述第一p型阳极层相比受主杂质浓度低；n型缓冲层，其设置于所述n型漂移层的背面；以及n型阴极层以及p型阴极层，它们以在俯视观察时彼此相邻的方式设置于所述n型缓冲层的表面，所述n型阴极层的厚度大于或者等于所述p型阴极层的厚度，所述第一p型阳极层的厚度大于或等于所述第二p型阳极层的厚度，所述n型阴极层的施主杂质浓度大于或等于所述p型阴极层的受主杂质浓度，所述第一p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于所述第二p型阳极层的施主杂质浓度，所述第二p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于所述第二p型阳极层的施主杂质浓度，所述第二p型阳极层的施主杂质浓度大于或等于所述n型漂移层的施主杂质浓度。

【技术特征摘要】
2017.03.13 JP 2017-0469561.一种半导体装置，其特征在于，具有：n型漂移层；第一p型阳极层，其设置于所述n型漂移层的表面；至少1个第二p型阳极层，其选择性地设置于所述第一p型阳极层的表面，包含施主杂质以及受主杂质，且与所述第一p型阳极层相比受主杂质浓度低；n型缓冲层，其设置于所述n型漂移层的背面；以及n型阴极层以及p型阴极层，它们以在俯视观察时彼此相邻的方式设置于所述n型缓冲层的表面，所述n型阴极层的厚度大于或者等于所述p型阴极层的厚度，所述第一p型阳极层的厚度大于或等于所述第二p型阳极层的厚度，所述n型阴极层的施主杂质浓度大于或等于所述p型阴极层的受主杂质浓度，所述第一p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于所述第二p型阳极层的施主杂质浓度，所述第二p型阳极层的受主杂质浓度大于或等于所述第二p型阳极层的施主杂质浓度，所述第二p型阳极层的施主杂质浓度大于或等于所述n型漂移层的施主杂质浓度。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二p型阳极层设置于与所述n型阴极层相对的位置，所述第二p型阳极层的宽度小于所述n型阴极层。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中香次，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP