[发明专利]半导体装置

说明书

在半导体基板(10)的背面(10a)的表面层分别选择性地设置有n⁺型阴极区(4)和p型阴极区(5)。n⁺型阴极区(4)和p型阴极区(5)构成阴极层(6)，并在与半导体基板(10)的背面(10a)平行的方向上邻接。n⁺型阴极区(4)和p型阴极区(5)与阴极电极(8)接触。在n^‑型漂移层(1)的内部，以距离半导体基板(10)的背面(10a)比阴极层(6)深且各不相同的深度设置有多个n型FS层(7)。由此，在二极管中能够改善正向电压的降低与反向恢复损耗的降低之间的权衡关系，且能够实现软恢复化。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

以往，作为应用于4WD(Four-WheelDrive：四轮驱动)等汽车的二极管，公知有图17所示的结构的二极管。图17是表示现有的二极管的结构的截面图。如图17所示，在现有结构的二极管中，由在与半导体基板110的背面平行的方向上邻接而配置的n⁺型区域(以下称为n⁺型阴极区)104和p型区域(以下称为p型阴极区)105构成阴极层106。

另外，现有结构的二极管在n^-型漂移层101与阴极层106之间具备n型缓冲层107。n型缓冲层107是通过以磷(P)为掺杂剂，从半导体基板110的背面110a进行加速能量620keV左右的离子注入而形成1.7×10¹²/cm³左右的杂质浓度。在图17中将n型缓冲层(以下称为P-n型缓冲层)107图示为P-n缓冲。

这样，由于P-n型缓冲层107是通过从半导体基板110的背面110a进行磷的离子注入而形成，所以被配置到距离半导体基板110的背面110a足够浅的深度。因此，在具备P-n型缓冲层107的二极管中，在反向恢复时少数载流子的扫出快，反向恢复时间缩短，因此在反向恢复时间产生的电力损耗(以下称为反向恢复损耗)Err降低。半导体基板110的背面110a是指露出阴极层106的面，且是与阴极电极108的接触面。符号102、103分别为p型阳极层和阳极电极。

在现有结构的二极管中，在反向恢复时，从阴极电极108向p型阴极区105注入空穴(正孔(日文))。因此，与仅由n⁺型阴极区构成阴极层的通常的二极管相比，阴极侧的空穴浓度(少数载流子浓度)变高。其结果是，阴极侧的电场被缓和，反向恢复时的电压/电流波形的振荡得到抑制。作为这样的现有结构的二极管，提出了使n型FS层的杂质浓度最佳化而改善了正向电压(正向电压降)Vf的降低与反向恢复损耗Err的降低之间的权衡关系的装置(例如参照下述专利文献1)。

在下述专利文献1中，n型缓冲层的杂质浓度的峰值(最大值：峰浓度)为1×10¹⁶/cm³～1×10²⁰/cm³，比n^-型漂移层的杂质浓度高，且比n⁺型阴极区的杂质浓度的峰值低。n型缓冲层的杂质浓度的峰值与p型阴极区的杂质浓度的峰值的比为0.001以上且0.1以下。特别是，在n型缓冲层的被n⁺型阴极区与n^-型漂移层所夹的部分的杂质浓度比被p型阴极区与n^-型漂移层所夹的部分的杂质浓度高的情况下，正向电压Vf的降低与反向恢复损耗Err的降低之间的权衡关系得到进一步改善。

另外，作为n型场截止(FS：Field Stop)层的形成方法，提出了从成为n^-漂移层的半导体基板的背面以不同的加速能量反复进行多次的质子注入，形成电阻比n型半导体基板低的n型FS层的方法(例如参照下述专利文献2)。在下述专利文献2中，在进行多次的质子注入时，以补偿由前次的质子注入中残留的无序所导致的迁移率降低的方式进行下次的质子注入，由此减少无序，而形成抑制特性不良的发生且具有高浓度的氢相关施主层的n型FS层。