[发明专利]半导体装置

说明书

相关申请

本申请享受以日本专利申请2012-190638号（申请日：2012年8月30日）及日本专利申请2013-110389号（申请日：2013年5月24日）为基础申请的优先权。本申请通过参照这些基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式一般涉及半导体装置。

背景技术

作为在逆变器等电力转换装置中使用的半导体装置，有MOS （Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）、二极管等。二极管作为回流用途与IGBT逆并联连接而使用。因此，将该情况下的二极管称为FWD（Free Wheeling Diode）。

在电力转换装置的特性改善方面重要的是，在改善MOS晶体管及IGBT的特性的同时改善FWD的特性，例如改善开关时间、接通电压以及漏电流等电特性。

发明内容

本发明的实施方式提高半导体装置的电特性。

实施方式的半导体装置具备：第1电极；第2电极；第1导电型的第1半导体层，设置于所述第1电极与所述第2电极之间，与所述第1电极进行欧姆接触；第1导电型的第2半导体层，包括设置于所述第1半导体层与所述第2电极之间的部分和设置于所述第1电极与所述第2电极之间并与所述第1电极进行肖特基接触的部分，所述第2半导体层的有效杂质浓度比所述第1半导体层的有效杂质浓度低；第1导电型的第3半导体层，设置于所述第2半导体层与所述第2电极之间，所述第3半导体层的有效杂质浓度比所述第2半导体层的有效杂质浓度低；以及第2导电型的第4半导体层，设置于所述第3半导体层与所述第2电极之间，与所述第2电极接触。

附图说明

图1A是例示第1实施方式的半导体装置的截面示意图，图1B是图1A所示的AA’线的、将阴极电极除去的平面示意图。

图2是例示金属与半导体的欧姆接触及肖特基接触的曲线图。

图3是在第1实施方式的半导体装置中例示图1A所示的区域B的动作的放大图。

图4A及图4B是在第1实施方式的半导体装置中例示能带的图。

图5是例示第1实施方式的半导体装置的杂质浓度分布和施加了顺向的偏压时的载流子分布的示意图。

图6是例示第1实施方式的半导体装置的杂质浓度分布和施加了逆向的偏压时的过渡状态的载流子分布的曲线图。

图7是例示第1实施方式及后述的比较例的半导体装置的从200安培（A）的稳定导通电流起的开关电流、开关电压及开关特性的计算结果的曲线图。

图8A是例示第1实施方式的半导体装置的开关损耗与顺向电压的关系的曲线图，图8B是例示漏电流的温度特性的曲线图。

图9A是例示第1实施方式的变形例的半导体装置的截面示意图，图9B是例示图9A所示的AA’线的、将阴极电极除去的平面示意图。

图10是例示第1实施方式的比较例的半导体装置的截面图。

图11A是例示第1实施方式的比较例的半导体装置的杂质浓度分布和施加了顺向的偏压时的载流子分布的曲线图，图11B是例示施加了逆向的偏压时的过渡状态的载流子分布的曲线图。

图12是例示第2实施方式的半导体装置的截面示意图。

图13A是在第2实施方式的半导体装置中，将图12所示的AA’线的阳极电极除去的平面示意图，图13B是将图12所示的BB’线的阴极电极除去的平面示意图。

图14是例示第2实施方式的半导体装置的杂质浓度分布和施加了顺向的偏压时的载流子分布的曲线图。

图15是在第2实施方式及比较例的半导体装置中，例示施加了顺向的偏压时的100A/cm²左右的稳定导通状态下的载流子分布的计算结果的曲线图，横轴表示半导体层的厚度方向的位置，纵轴表示载流子浓度（cm^-3）。

图16A是例示第2实施方式的半导体装置的开关电流的曲线图，图16B是例示第1实施方式的比较例的半导体装置的开关电流的曲线图。

图17是例示第2实施方式的第1变形例的半导体装置的截面示意图。

图18A是表示在第2实施方式的第1变形例的半导体装置中，将图17所示的AA’线的阳极电极除去的平面示意图，图18B是表示将图17所示的BB’线的阴极电极除去的平面示意图。

图19是例示第2实施方式的第2变形例的半导体装置的截面示意图。