半導体装置

【目的】セルサイズに対する有効なチャネル幅の比を決定する順電流有効領域比を増大した順方向特性、逆方向特性及びスイッチング特性の優れた半導体装置を得ることを目的とする。
【構成】一導電型半導体１表面を凹凸５，６状とし、凸部６の上部に第１の逆導電型半導体領域２ａ、凸部の底部又は側部の一部を含む底部に第２の逆導電型半導体領域２ｂを形成し、第１と第２の領域がはさむ凸部の少なくとも一つの側部にショットキ３又はオ−ミック接触を形成する金属層を設けることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の半導体装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、半導体装置の特性改善、特に、順方向特性、逆方向特性、スイッチング特性についての改善のため、開発が進められ、種々の構造が提案されている。
【０００３】図１に従来の半導体装置についての断面構造図を示す。図１は本発明者等が特願平３−１１５３４１「ショットキバリア半導体装置」により発明した構造であり、１は一導電型半導体領域、例えば、Ｎ型シリコン半導体、１′は低抵抗の一導電型半導体領域、例えば、Ｎ+型シリコン半導体、２は逆導電型半導体領域、例えば、Ｐ+型シリコン半導体、３は一電極金属、４はオ−ミック電極金属、５はトレンチ溝による凹部、６は凸部、Ａはアノ−ド、Ｃはカソ−ドである。
【０００４】前記の特願平３−１１５３４１では、一電極金属３としてショットキバリア接触を形成する公知の金属を選択し、順方向特性を改善すると共に、逆バイ（２）アス時には一導電型半導体領域１と一電極金属３が形成するショットキバリア接触面ｅから延びる空間電荷層を逆導電型半導体領域２が形成するＰＮ接合からの空間電荷層で両側からはさみ込むことにより、ある逆電圧以上で３方向の空間電荷層が併合し、接触面ｅにかかる電界強度Ｅが低い値におさえられ逆漏れ電流を改善する。なお、このような効果は接触面ｅがショットキバリア接触を形成する場合に限らず、オ−ミック接触であっても同様である。
【０００５】しかして、セルサイズＣＷ内における有効なチャネル幅を決定する相隣る逆導電型半導体領域２の最近接距離Ｗとすると、現在の半導体製造技術では、順電流有効領域比 α＝Ｗ／ＣＷ＜０.２〜０.４程度とならざるを得ない。従って、必要とする順電流を決定する最近接距離Ｗを確保するためにはセルサイズＣＷは極めて大きくなる。即ち、特性面で優れていても半導体チップの形状が大きくなり、高価な半導体装置となる。
【０００６】
【発明の目的】本発明は前記せる従来装置の問題点を解消し、逆漏れ電流、及び順電圧降下が小さく、高速でかつ、低損失の半導体装置を順電流有効領域比αの大きな構造で得ることを目的とする。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図２の断面構造図に示し、図１と同一符号は同一部分をあらわす。２ａは凸部６の上部に形成された第１の逆導電型半導体領域、２ｂは凸部６の底部及び側部の下方にわたり形成された第２の逆導電型半導体領域であり、第１の領域２ａと第２の領域２ｂがはさむ凸部６の側部に一電極金属３によりショットキ又はオ−ミックの接触面ｅ′を形成する。
【０００８】具体的には、Ｎ型シリコン半導体基板にトレンチ溝を公知の方法で形成し、凹部５及び凸部６を設けて、第１の逆導電型半導体領域２ａ、及び第２の逆（３）導電型半導体領域２ｂの位置にボロン原子をイオン注入法又は気相拡散法でＰ+領域として形成する。次いで、一電極金属３を蒸着法により形成した。
【０００９】第２の逆導電型半導体領域２ｂは凸部６の底部及び側部の一部に及んで形成することが望ましいが、少なくとも底部の角部に形成する必要がある。
【００１０】各部の形状については、第１の領域２ａと第２の領域２ｂの最近接距離ＷL、相隣る第２の領域の各２ｂ間の最近接距離Ｌ、接触面ｅ′から延びる零バイアス時の空間電荷層の深さＷbi、絶縁破壊時の空間電荷層ＷB、第２の領域２ｂにおけるＷbiの位置ｆ点での接線が接触面ｅ′となす角度θとすると、ＷL及びＬが２Ｗbiより小さいか、又は、少なくとも２ＷB以内であり、θを６０度≦θ≦１８０度に形成することが好ましい。このようにして、アノ−ドＡ及びカソ−ドＣ間に、第１の領域２ａと、それぞれの第２の領域２ｂによりはさまれた２つの金属と半導体の接触面ｅ′をもつ一導電型半導体１を基体とする半導体装置を形成する。即ち、図２における凸部６の左右それぞれに、接触面ｅ′をもつ、図１R>１と同様の動作原理による半導体装置を形成できる。
【００１１】図１の接触面ｅと図２の接触面ｅ′を同一面積にすると、図２の本発明構造においては順電流有効領域比αを図１の従来構造の２倍にできる。
【００１２】一導電型半導体表面を凹凸状とするトレンチ溝の形成においては、複数個の短冊状配列トレンチ溝により、前記の順電流有効領域比αを２倍とすることができるが、図３の平面構造図のように、複数個の島状配列トレンチ溝の形成により、セルの３次元寸法の工夫により、有効領域比αを４倍以上とすることも可能である。
【００１３】以上のごとく、本発明構造は、図１での説明による逆漏れ電流抑制効果をそ（４）こなうことなく、接触面ｅ′の拡大、即ち、セル内有効面積の増大ができる。同一順電流に対し、接触面ｅ′の電流密度を減少でき、ｅ′がショットキ接触である場合には、その順電圧降下を低減し得る。又、電流密度を図１の従来構造と同等とした場合にはチップ寸法を小さくでき、従って安価な半導体装置を得る。
【００１４】又、接触面ｅ′をオ−ミック接触とした場合は、第１の領域２ａ及び第２の領域２ｂの形成にもとづき一導電型半導体領域内に電子ポテンシアル高さに応じた電気特性を示し、接触面ｅ′をショットキ接触とした場合と同様の順方向、逆方向の整流特性を観測できた。
【００１５】図２の断面構造におけるトレンチ溝、即ち、凹部５の形状は台形、長方形に限定されず、又、第２の領域２ｂの形状や各部の距離、寸法関係も実施例に限定されるものではない。その他の変形、変換、付加等の変更についても本発明の要旨の範囲で本願権利に包含される。
【００１６】
【発明の効果】以上、説明したように、順方向特性、逆方向特性、及びスイッチング特性の優れた半導体装置を順電流有効領域比を増大した構造で得ることができ、ショットキ又はオ−ミック接触面の電流密度の低減、又はチップサイズの減少による経済化を達成でき、パワ−用をはじめ各種の産業機器に利用される半導体装置に適用し、その効果極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の断面構造図である。
【図２】本発明の実施例を示す断面構造図である。
【図３】（５）本発明の実施例を示す平面構造図である。
【符号の説明】
１一導電型半導体領域
１′ 低抵抗の一導電型半導体領域
２逆導電型半導体領域
２ａ第１の逆導電型半導体領域
２ｂ第２の逆導電型半導体領域
３一電極金属
４オ−ミック電極金属
５凹部
６凸部
Ａアノ−ド
Ｃカソ−ド
ｅ、ｅ′接触面
ｆ接点
ＣＷセルサイズ
Ｗ相隣る２の最近接距離
ＷL ２ａと２ｂ間の最近接距離
Ｗbi 零バイアス時の空間電荷層の深さ
ＷB 絶縁破壊時の空間電荷層幅
Ｌ相隣る２ｂの最近接距離
θ 角度

【特許請求の範囲】
【請求項１】一導電型半導体表面を凹凸状にするトレンチ溝を形成した半導体装置において、凸部の上部に第１の逆導電型半導体領域、凸部の底部又は側部の一部を含む底部に第２の逆導電型半導体領域を形成し、第１と第２の逆導電型半導体領域がはさむ凸部の少なくとも一つの側部にショットキ又はオ−ミック接触を形成する金属層を設けたことを特徴とする半導体装置。

【図１】