[发明专利]功率用半导体装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月24日提交的在先日本国专利申请第2011-066652号的优先权并以其为基础，其全部内容在此通过引用被并入。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种从导通状态切换为关断状态时的反向恢复特性优良的功率用半导体装置。

背景技术

在至少一部分中具有在电源电路的开关元件中使用的FRD(Fast Recovery Diode：快恢复二极管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Diode：金属氧化物半导体场效应二极管)、以及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等的二极管结构的功率用半导体装置中，为了能够进行高速开关以及降低开关损耗而要求反向恢复时间短。为了缩短反向恢复时间，需要使用p型以及n型的杂质浓度低的半导体层来降低二极管为正向偏置时的空穴以及电子的供应量。另一方面，为了分别降低与阳极电极以及阴极电极的接触电阻，需要在与两个电极的接合部中将半导体层的p型以及n型的杂质浓度分别设定得高。然而，这会引起使二极管的反向恢复时间增大这样的问题。

发明内容

本发明的实施方式提供一种反向恢复特性优良、正向电压低、且反向泄漏电流小的功率用半导体装置。

本发明的实施方式的功率用半导体装置具备：第1导电类型的第1半导体层、第1导电类型的第2半导体层、第2导电类型的第3半导体层、第2导电类型的第4半导体层、第1主电极以及第2主电极。第2半导体层设置在第1半导体层上，具有比第1半导体层的第1导电类型杂质的浓度低的第1导电类型杂质的浓度。第3半导体层选择性地设置于第2半导体层的与第1半导体层相反侧的表面。第4半导体层选择性地设置于第3半导体层的与第1半导体层相反侧的表面，并具有比第3半导体层的第2导电类型杂质的浓度高的第2导电类型杂质的浓度。第1主电极电连接到第1半导体层，第2主电极电连接到第4半导体层。第3半导体层具有载流子寿命降低区域，该载流子寿命降低区域与第4半导体层的第1半导体层侧的底面邻接，并与第2半导体层有间隔，被处理为使载流子寿命变短。

根据本发明的实施方式，能够提供反向恢复特性优良、正向电压低、且反向泄漏电流小的功率用半导体装置。

附图说明

图1是与第1实施方式有关的功率用半导体装置的主要部分截面图。

图2是与第1实施方式有关的功率用半导体装置的深度方向的空穴浓度分布。

图3是与第1实施方式有关的功率用半导体装置的电压-电流特性。

图4是与第2实施方式有关的功率用半导体装置的主要部分截面图。

图5是与第3实施方式有关的功率用半导体装置的主要部分截面图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。实施方式中的说明中所使用的附图是为了便于说明而示意性地示出的图，图中的各要素的形状、尺寸、大小关系等在实际的实施中不一定如图所示，能够在可得到本发明的效果的范围内适当进行变更。关于半导体材料，以硅为一例来进行说明。关于第1导电类型以及第2导电类型，分别为n型以及p型的情况来进行说明。在使用n^-型、n型、以及n⁺型的情况下，设其杂质浓度中存在n^-＜n＜n⁺的关系。关于p^-型、p型、以及p⁺型也是同样的。各实施方式以二极管作为功率用半导体装置的例子来进行说明，但是这些实施方式也同样能够适用于内置二极管结构的MOSFET、IGBT、其它的绝缘栅型半导体装置。

(第1实施方式)

使用图1～图3来说明与本发明的第1实施方式有关的功率用半导体装置。图1表示与第1实施方式有关的功率用半导体装置的形成有二极管结构且电流流过的元件区域中的主要部分截面图。图2表示与第1实施方式有关的功率用半导体装置的深度方向的空穴浓度分布。图3表示与第1实施方式有关的功率用半导体装置的电压-电流特性。关于与第1实施方式有关的功率用半导体装置，以FRD为例来进行说明。关于半导体层，以硅为例来进行说明。此外，例如在称作p型杂质浓度的情况下表示包含在半导体层中的实际的p型杂质的浓度，在称作纯(即，净)的p型杂质浓度的情况下表示与包含在半导体层中的n型杂质进行补偿后的浓度。关于n型杂质浓度和纯的n型杂质浓度也是同样的。