[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种具备PIN二极管的半导体装置。 

背景技术

近年来，在工业用电力装置等领域广泛使用逆变器(inverter)装置。在逆变器装置中通常使用商用电源(交流电源)。因此，逆变器装置的构成包括：将交流电首先变换成直流电(正变换)的变换器部分、平滑电路部分、将直流电变换成交流电(逆变换)的逆变器部分。作为逆变器部分中的主功率元件，主要使用可用较高的速度进行开关工作的栅极绝缘型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，下面记作“IGBT”)。 

逆变器装置的负载大多是感应电动机(感应式负载的电动机)。其感应式负载被连接于上支架元件和下支架元件的中间电位点，流经感应式负载的电流的方向成为正、负两个方向。因此，由于使流经感应式负载的电流，从负载连接端返回到高电位的电源侧，或从负载连接端流向接地侧，因而需要用于使电流在感应式负载和支架元件的闭合电路之间进行回流的续流二极管。作为这种续流二极管之一，有PIN二极管。 

在逆变器装置中，通常以IGBT作为开关进行工作，通过重复截止状态和导通状态来控制电能。在感应式负载的倒相电路的开关中，经过接通过程形成导通状态，另一方面，经过断开过程形成截止状态。所谓接通过程是指IGBT从截止状态转变到导通状态，所谓断开过程是指IGBT从导通状态转变到截止状态。 

在IGBT导通的状态下，PIN二极管中不流过电流，PIN二极管处于截止状态。另一方面，在IGBT截止的状态下，PIN二极管中流过电流，PIN二极管处于导通状态。为了提高逆变器装置的开关特性，要求尽快使PIN二极管从导通状态转变到截止状态。为此，需要在PIN二极管中缩短寿命(lifetime)。若缩短寿命则存在使导通状态的电阻(导通电阻)变高这一问题。因此，为了既确保PIN二极管的开关特性又降低导通电阻，就要求高精度地控制PIN二极管的寿命。而作为公开了PIN二极管的文献，例如有专利文献1、2。 

专利文献1：(日本)特开平11-026779号公报 

专利文献2：(日本)特开2000-323724号公报 

但是，上述半导体装置中，存在下面的问题。目前，通过利用电子射线照射或白金扩散形成结晶缺陷或杂质陷阱，来控制寿命。这种方法可改变基板整体的寿命。即，PIN二极管的以往的寿命的控制，是通过改变基板整体的寿命来实际控制PIN二极管的寿命。因此，其问题是，难以实现根据适用的装置的特性使PIN二极管的寿命达到最佳。发明内容 

本发明是为了解决上述问题而设立的，其目的在于提供一种可高精度地进行寿命(lifetime)的控制的半导体装置。 

本发明提供一种半导体装置，具备：阳极部、阴极部、中间部及具有结晶缺陷的规定的膜。阳极部包含第一导电型的第一区域；阴极部包含第二导电型的第二区域。中间部位于阳极部和阴极部之间，并分别与阳极部和阴极部接合。具有结晶缺陷的规定的膜，形成在所述阳极部侧的部分及所述阴极部侧的部分中的至少一侧的部分，其中存在高密度的载流子，该高密度的载流子的密度在正向偏压状态下比存在于所述中间部的厚度方向中央附近的载流子的密度还高。 

根据本发明的半导体装置，在正向偏压状态下密度更高的载流子存在的部分，形成有具有作为再结合中心的结晶缺陷的规定的膜。在形成该规定的膜时，通过改变膜厚或者选择所形成的区域等，可在反向偏压状态下改变因再结合而消失的载流子与注入的载流子整体的比例。其结果是，可根据所适用的装置的特性，很容易控制半导体装置的寿命。 

附图说明

图1是表示应用了本发明的各实施例的PIN二极管的逆变器装置的电路之一例的电路图； 

图2是表示本发明的各实施例的PIN二极管的结构的剖面图； 

图3是表示本发明的各实施例的PIN二极管的正向偏压状态下的载流子密度分布的曲线图； 

图4是表示本发明的实施例1的PIN二极管的结构的剖面图； 

图5是表示同实施例中在PIN二极管的正向偏压状态下的载流子密度分布的曲线图； 

图6是表示同实施例中在PIN二极管的反向偏压状态下的载流子运动的曲线图； 

图7是表示在同实施例中PIN二极管的制造方法的一工序的剖面图； 

图8是表示同实施例中，在图7所示的工序之后进行的工序的剖面图； 

图9是表示同实施例中，在图8所示的工序之后进行的工序的剖面图；