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公開番号2024137244
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2023048689
出願日2023-03-24
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 29/861 20060101AFI20240927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチング損失を低減可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第1電極と、第1導電形の第1半導体領域と、第1領域と、第2導電形の第2半導体領域と、第2電極と、を備える。第1半導体領域は、第1電極の上に設けられている。第1領域は、第1半導体領域中に設けられている。第1領域における炭素の濃度は、第1半導体領域における炭素の濃度よりも高い。第1領域における第1元素の濃度は、第1半導体領域における第1元素の濃度よりも高い。第1元素は、白金、金、鉄、銅、及びニッケルからなる群より選択された少なくとも1つである。第2半導体領域は、第1半導体領域の上に設けられている。第2電極は、第2半導体領域の上に設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域中に設けられた第１領域であって、前記第１領域における炭素の濃度は前記第１半導体領域における炭素の濃度よりも高く、前記第１領域における第１元素の濃度は前記第１半導体領域における前記第１元素の濃度よりも高く、前記第１元素は白金、金、鉄、銅、及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１つである、前記第１領域と、
前記第１半導体領域の上に設けられた第２導電形の第２半導体領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第２電極と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第２電極と前記第１領域との間の距離は、前記第１電極と前記第１領域との間の距離よりも短い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１電極と前記第１領域との間の距離は、前記第２電極と前記第１領域との間の距離よりも短い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１半導体領域は、第１部分と、前記第１部分の上に設けられた第２部分と、を含み、
前記第２部分におけるｎ形不純物濃度は、前記第１部分におけるｎ形不純物濃度よりも低く、
前記第１領域は、前記第１部分中に設けられた、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１半導体領域中に設けられた第２領域をさらに備え、
前記第２領域における炭素の濃度は、前記第１半導体領域における炭素の前記濃度よりも高く、
前記第２領域における前記第１元素の濃度は、前記第１半導体領域における前記第１元素の前記濃度よりも高く、
前記第１電極と前記第１領域との間の距離は、前記第２電極と前記第１領域との間の距離よりも短い、
前記第２電極と前記第２領域との間の距離は、前記第１電極と前記第２領域との間の距離よりも短い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１電極と前記第１半導体領域との間に設けられた第２導電形の第３半導体領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第１導電形の第４半導体領域と、
前記第１電極から前記第１半導体領域に向かう第１方向に垂直な第２方向において、前記第２半導体領域とゲート絶縁層を介して対面するゲート電極と、
をさらに備えた、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域の上に設けられた第２導電形の第２半導体領域と、
前記第２半導体領域中に設けられた第１領域であって、前記第１領域における炭素の濃度は前記第２半導体領域における炭素の濃度よりも高く、前記第１領域における第１元素の濃度は前記第２半導体領域における前記第１元素の濃度よりも高く、前記第１元素は白金、金、鉄、銅、及びニッケルからなる群より選択された１つである、前記第１領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第２電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項８】
第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第１導電形の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域の一部の上に設けられた第２導電形の第２半導体領域と、
前記第１電極の一部と前記第１半導体領域の前記一部との間に設けられた第２導電形の第３半導体領域と、
前記第２半導体領域の上に設けられた第１導電形の第４半導体領域と、
前記第１電極から前記第１半導体領域に向かう第１方向に垂直な第２方向において、前記第２半導体領域とゲート絶縁層を介して対面するゲート電極と、
前記第１電極の別の一部と前記第１半導体領域の別の一部との間に設けられ、前記第１半導体領域よりも高い第１導電形の不純物濃度を有する第１導電形の第５半導体領域と、
前記第１半導体領域の前記別の一部の上に設けられた第２導電形の第６半導体領域と、
前記第１半導体領域の前記別の一部の中に設けられた第１領域であって、前記第１領域における炭素の濃度は前記第１半導体領域における炭素の濃度よりも高く、前記第１領域における第１元素の濃度は前記第１半導体領域における前記第１元素の濃度よりも高く、前記第１元素は白金、金、鉄、銅、及びニッケルからなる群より選択された１つである、前記第１領域と、
前記第２半導体領域、前記第４半導体領域、及び前記第６半導体領域の上に設けられた第２電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項９】
前記第１元素は白金である、請求項１～８のいずれか１つに記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイオード、Insulated Gate Bipolar Transistor（ＩＧＢＴ）、Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor（ＲＣ－ＩＧＢＴ）などの半導体装置は、電力変換等の用途に用いられる。これらの半導体装置について、スイッチング損失は小さいことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－６９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、スイッチング損失を低減可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、第１電極と、第１導電形の第１半導体領域と、第１領域と、第２導電形の第２半導体領域と、第２電極と、を備える。前記第１半導体領域は、前記第１電極の上に設けられている。前記第１領域は、前記第１半導体領域中に設けられている。前記第１領域における炭素の濃度は、前記第１半導体領域における炭素の濃度よりも高い。前記第１領域における第１元素の濃度は、前記第１半導体領域における前記第１元素の濃度よりも高い。前記第１元素は、白金、金、鉄、銅、及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１つである。前記第２半導体領域は、前記第１半導体領域の上に設けられている。前記第２電極は、前記第２半導体領域の上に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図３は、図１及び図２のＡ１－Ａ２断面図である。
図４は、濃度プロファイルを例示する模式図である。
図５は、第１実施形態に係る半導体装置の特性を例示する模式図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図８は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図９は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１０は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１１は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１２は、第２実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図１３は、図１２のＡ１－Ａ２断面図である。
図１４は、第２実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１５は、第２実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１６は、第２実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１７は、第２実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図１８は、第３実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図１９は、図１８のＡ１－Ａ２断面図である。
図２０は、第３実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図２１は、第３実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
図２２は、第３実施形態の変形例に係る半導体装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
以下の説明において、ｎ
＋
、ｎ、ｎ
－
及びｐ
＋
、ｐの表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、ｎ
＋
はｎよりもｎ形の不純物濃度が相対的に高く、ｎ
－
はｎよりもｎ形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、ｐ
＋
はｐよりもｐ形の不純物濃度が相対的に高く、ｐ
－
はｐよりもｐ形の不純物濃度が相対的に低いことを示す。以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形とｎ形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
【０００９】
実施形態の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いる。第１電極から第１半導体領域に向かう方向をＺ方向（第１方向）とする。Ｚ方向に対して垂直であり、相互に直交する二方向をＸ方向（第２方向）及びＹ方向（第３方向）とする。また、説明のために、第１電極から第１半導体領域に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、第１電極と第１半導体領域との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。
【００１０】
（第１実施形態）
図１及び図２は、第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図３は、図１及び図２のＡ１－Ａ２断面図である。
第１実施形態に係る半導体装置は、ダイオードである。図１～図３に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１００は、ｎ形（第１導電形の一例）のカソード領域１０１（第１半導体領域の一例）、ｐ形（第２導電形の一例）のアノード領域１０２（第２半導体領域の一例）、コンタクト領域１０３、ガードリング領域１０４、絶縁層１０５、第１領域１１１、カソード電極１２１（第１電極の一例）、及びアノード電極１２２（第２電極の一例）を含む。なお、図２では、絶縁層１０５が省略され、アノード電極１２２が破線で示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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