專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及在p型半導(dǎo)體區(qū)和n型半導(dǎo)體區(qū)之間有低雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體區(qū)的pin構(gòu)造的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
一直以來，電力半導(dǎo)體器件一般使用pin二極管。如圖33所示，pin二極管具備n-型基極層101、與n-型基極層101的一個主表面連接的p型發(fā)射區(qū)103、與相對的另一個主表面連接的n+型發(fā)射區(qū)107、與p型發(fā)射區(qū)103連接的陽極電極108、以及與n+型發(fā)射區(qū)107連接的陰極電極109。
在陽極電極108上相對陰極109加正電壓。從p型發(fā)射區(qū)103向n-型基極層101注入空穴，電子相應(yīng)于空穴的注入量從n+型發(fā)射區(qū)107注入n-型基極層101。空穴和電子(以下稱作“載流子”)積蓄在n-型基極層101上，n-型基極層101的電阻值變低。二極管變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極108流向陰極電流109。
如果使導(dǎo)通狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在n-型基極層101中的載流子排出，耗盡層從n-型基極層101和p型發(fā)射區(qū)103之間的pn結(jié)開始擴大。其結(jié)果，二極管變成反向截止?fàn)顟B(tài)。
現(xiàn)有的pin二極管還有具備在n-型基極層101和p型發(fā)射區(qū)103之間配置的n型或n-型半導(dǎo)體區(qū)，且實現(xiàn)逆恢復(fù)時的軟恢復(fù)(softrecovery)特性的二極管。(例如參照專利文獻1日本特開平7-273354號公報第2～3頁和圖1、以及專利文獻2日本特開2000-323488號公報第5頁和圖1)。
其它現(xiàn)有的pin二極管還有進一步具備埋入至n-型基極層101的控制電極，提高載流子注入效率，降低通電狀態(tài)的順方向電壓的二極管(例如參照專利文獻3日本特開平9-139510號公報第12～14頁和圖1、以及日本特開平10-163469號公報第3～4頁和圖1)。
由于開關(guān)頻率伴隨近年來的逆變器(inverter)等的效率提高而上升，所以要求降低二極管的逆恢復(fù)損耗。為了降低逆恢復(fù)損耗，需要降低通電狀態(tài)下n-型基極層101中積蓄的載流子量。為了降低載流子量，可以降低p型發(fā)射區(qū)103的雜質(zhì)濃度。但是，為了抑制p型發(fā)射區(qū)103和陽極電極108之間的接觸電阻，不能降低p型發(fā)射區(qū)103的接觸面的雜質(zhì)濃度。因此，p型發(fā)射區(qū)103的雜質(zhì)濃度的減低是有限度的，二極管的逆恢復(fù)損耗的減低也是有限度的。
另外，如果降低了p型發(fā)射區(qū)103的雜質(zhì)濃度，則低電流驅(qū)動時，n-型基極層101中積蓄的載流子減少。因此，在逆恢復(fù)時，耗盡層快速擴大，電壓的上升率變高。該高的電壓上升率是導(dǎo)致負(fù)載的絕緣耐壓劣化的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而提出來的，其目的在于，提供一種具有優(yōu)良逆恢復(fù)特性的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備基極層，具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體形成；第1主電極層，在第1主表面與基極層連接；控制區(qū)，貫通第1主電極層，布置在到達基極層內(nèi)的槽的內(nèi)部；第2主電極層，在第2主表面與基極層連接，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層具備阻擋層，與上述第1主表面相接，由雜質(zhì)濃度高于上述基極層的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；及第1主電極區(qū)，選擇性布置在上述阻擋層內(nèi)，由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具備與上述第1主電極區(qū)連接的第1主電極。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述控制區(qū)相接，而且與上述第1主電極肖特基連接。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述控制區(qū)相接。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述第1主電極肖特基連接。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極區(qū)與上述基極層連接。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)具備控制絕緣膜，沿著上述槽的側(cè)面及底面布置；及導(dǎo)電體區(qū)，布置在上述絕緣膜的內(nèi)側(cè)。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述導(dǎo)電體區(qū)由多晶硅構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)由絕緣物構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)具備控制絕緣膜，沿著上述槽的側(cè)面布置；及導(dǎo)電體區(qū)，布置在上述絕緣膜的內(nèi)側(cè)。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層具備阻擋層，與上述第1主表面相接，由雜質(zhì)濃度高于上述基極層的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；及第1主電極區(qū)，選擇性布置在上述阻擋層內(nèi)，由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述電阻體區(qū)由多晶硅構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具備讀出區(qū)，布置在上述基極層的內(nèi)部，由與上述電阻體區(qū)連接的第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有與上述電阻體區(qū)及上述第1主電極層連接的第1主電極。


圖1是本發(fā)明實施方式1涉及的電力半導(dǎo)體器件整體的剖面圖。
圖2是擴大圖1示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分、沿著圖3的A-A’截斷面的剖面圖。
圖3是示出省略了陽極電極、與圖1所示電力半導(dǎo)體器件的陽極電極相接的平面的一部分的圖。
圖4(a)和圖4(b)是示出圖1所示電力半導(dǎo)體器件的制造方法的主要制造工序的工序剖面圖。(其1)圖5(a)和圖5(b)是示出圖1所示電力半導(dǎo)體器件的制造方法的主要制造工序的工序剖面圖。(其2)圖6是示出實施方式1的變形例涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖7是示出實施方式2涉及的電力半導(dǎo)體器件整體的剖面圖。
圖8是擴大圖1示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分、沿著圖9的B-B’截斷面的剖面圖。
圖9是示出省略了陽極電極、與圖7所示電力半導(dǎo)體器件的陽極電極相接的平面的一部分的圖。
圖10(a)是示出省略了陽極電極、具有布置成散點狀的圓形控制區(qū)的電力半導(dǎo)體器件的一部分的平面圖。G-G’截斷面與圖8的截斷面向?qū)?yīng)。圖10(b)是示出省略了陽極電極、具有布置成散點狀的圓形控制區(qū)的電力半導(dǎo)體器件的一部分的平面圖。
圖11是沿著圖10(b)所示電力半導(dǎo)體器件的H-H’截斷面的剖面圖。
圖12是示出實施方式2的變形例涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖13是示出實施方式3涉及的電力半導(dǎo)體器件整體的剖面圖。
圖14是擴大圖13示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分、沿著圖15的C-C’截斷面的剖面圖。
圖15是示出省略了陽極電極、與圖13所示電力半導(dǎo)體器件的陽極電極相接的平面的一部分的圖。
圖16是示出省略了陽極電極、實施方式3涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的平面圖。
圖17(a)是沿著圖16所示電力半導(dǎo)體器件的D-D’截斷面的剖面圖。圖17(b)是沿著圖16所示電力半導(dǎo)體器件的E-E’截斷面的剖面圖。
圖18是示出實施方式3的變形例1涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖19是示出實施方式3的變形例2涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖20是示出實施方式3的變形例3涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖21是本發(fā)明實施方式4涉及的電力半導(dǎo)體器件整體的剖面圖。
圖22是擴大圖21示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分、沿著圖23的F-F’截斷面的剖面圖。
圖23是示出省略了陽極電極、與圖21所示電力半導(dǎo)體器件的陽極電極相接的平面的一部分的圖。
圖24是示出實施方式4的變形例1涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖25是示出實施方式4的變形例2涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖26是本發(fā)明實施方式5涉及的電力半導(dǎo)體器件整體的剖面圖。
圖27是擴大圖26示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分、沿著圖28的J-J’截斷面的剖面圖。
圖28是示出省略了陽極電極、與圖26所示電力半導(dǎo)體器件的陽極電極相接的平面的一部分的圖。
圖29是用于說明圖26所示電力半導(dǎo)體器件的工作的剖面圖，圖29(a)表示通電狀態(tài)的電流量較多的情況，圖29(b)表示通電狀態(tài)的電流量較少的情況。
圖30(a)至圖30(c)是示出圖26所示電力半導(dǎo)體器件的制造方法的主要制造工序的工序剖面圖。(其1)圖31(a)至圖31(c)是示出圖26所示電力半導(dǎo)體器件的制造方法的主要制造工序的工序剖面圖。(其2)圖32是示出實施方式5的變形例涉及的電力半導(dǎo)體器件的一部分的剖面圖。
圖33是表示現(xiàn)有pin二極管的剖面圖。
具體實施例方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。圖的記載中，相同或類似的部分帶有相同或類似的符號。但是，圖是示意圖，應(yīng)該留意的是層及區(qū)域的厚度和寬度的關(guān)系、各層及各區(qū)域的厚度的比率等與實際制品有所不同。另外，在各圖之間，當(dāng)然包含相互之間尺寸的關(guān)系和比率不同的部分。
(實施方式1)如圖1所示，實施方式1涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的第1主電極層(陽極層)14、貫通陽極層14且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、4c、在第2主表面與基極層1連接的第2主電極層(陰極層)7、與陽極層14連接的第1主電極(陽極電極)8、與陰極層7連接的第2主電極(陰極電極)9、在多個控制區(qū)4a、4b、4c內(nèi)沿著布置在兩端的控制區(qū)的外周布置的環(huán)形區(qū)45a、45b、以及布置在環(huán)形區(qū)45a、45b和陽極電極8之間的層間絕緣膜46a、46b。
陽極層14具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層(勢壘層)32a、32b、32c、以及選擇性布置在阻擋層32a、32b、32c內(nèi)的第1主電極區(qū)(陽極區(qū))33a、33b、33c、33d。陽極電極8與阻擋層32a、32b、32c肖特基連接(肖特基接觸)，與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d歐姆連接(歐姆接觸)。
控制區(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面和底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。
基區(qū)層由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體形成。阻擋層32a、32b、32c由雜質(zhì)濃度高于基極層1的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體形成。也就是說，阻擋層32a、32b、32c的雜質(zhì)濃度設(shè)定得高于基極層1的雜質(zhì)濃度。陽極區(qū)33a、33b、33c、33d和環(huán)形區(qū)45a、45b由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體形成。陰極層7由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體形成。第1導(dǎo)電型和第2導(dǎo)電型是相反的導(dǎo)電型。也就是說，如果第1導(dǎo)電型是n型，則第2導(dǎo)電型是p型，如果第1導(dǎo)電型是p型，則第2導(dǎo)電型是n型。以下，將說明第1導(dǎo)電型是n型、第2導(dǎo)電型是p型的情況。另外，按照雜質(zhì)濃度，將基極層1記作“n-型”，將阻擋層32a、32b、32c記作“n型”，將陰極層7記作“n+型”，將陽極區(qū)33a、33b、33c、33d記作“p型”，將環(huán)形區(qū)45a、45b記作“p+型”。
環(huán)形區(qū)45a、45b與控制區(qū)4a鄰接，布置得比控制區(qū)4a深。將環(huán)形區(qū)45a、45b的p型雜質(zhì)濃度設(shè)定成在逆恢復(fù)狀態(tài)下不耗盡的程度。環(huán)形區(qū)45a、45b通過層間絕緣膜46a、46b與陽極電極8絕緣。但是，圖示省略了環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d電連接。因此，環(huán)形區(qū)45a、45b通過陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與陽極電極8電連接。
如圖2所示，在基極層1的第1主表面上布置陽極層14，在第2主表面上布置陰極層7。陽極層14具備與第1主表面相接的阻擋層32a、32b、32c、以及選擇性布置在阻擋層32a、32b、32c上部的陽極區(qū)33a、33b、33c、33d。控制區(qū)4a、4b貫通陽極區(qū)33a、33b、33c、33d及阻擋層32a、32b、32c，布置在達到基極層1中途的槽的內(nèi)部的深度?？刂平^緣膜5a、5b沿著槽的底面及側(cè)面布置成薄膜狀。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b布置成隔著控制絕緣膜5a、5b埋入槽的內(nèi)部。陽極電極8與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d、阻擋層32a、32b、32c、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接。陰極電極9與陰極層7連接。
如圖3所示，在與陽極電極相接的平面，陽極區(qū)33a、33b、33c、33d、阻擋層32a、32b、32c、控制絕緣膜5a、5b、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b露出。控制區(qū)4a、4b具有一定間隔而布置成帶狀。在導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的兩側(cè)布置控制絕緣膜5a、5b。在控制區(qū)4a和控制區(qū)4b之間，布置陽極區(qū)33b、阻擋層32b和陽極區(qū)33c。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖1至圖3示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓?！罢妷骸贝笥谧钃鯇?2a、32b、32c與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d之間的pn結(jié)上產(chǎn)生的擴散電位、以及陽極電極8與阻擋層32a、32b、32c之間的肖特基結(jié)上產(chǎn)生的內(nèi)建電位。這樣，空穴從陽極區(qū)33a、33b、33c、33d注入阻擋層32a、32b、32c，電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。另外，電子從阻擋層32a、32b、32c的肖特基結(jié)界面向陽極電極8排出。電力半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從阻擋層32a、32b、32c與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d之間的pn結(jié)開始擴大。另外，耗盡層從阻擋層32a、32b、32c的肖特基結(jié)界面開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
如以上說明，通過在陽極區(qū)33a、33b、33c、33d和基極層1之間形成阻擋層32a、32b、32c，控制從陽極區(qū)33a、33b、33c、33d注入基極層1的空穴的量。因此，在通電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子減少。其結(jié)果，半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗減少。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接至陽極電極8，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位變得與陽極電極8的電位相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。因此，陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與阻擋層32a、32b、32c的pn結(jié)的電場、以及陽極電極8與阻擋層32a、32b、32c的肖特基結(jié)的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
再有，采用導(dǎo)電體區(qū)6a、6b、控制絕緣膜5a、5b以及阻擋層32a、32b、32c的MOS結(jié)構(gòu)，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，在與控制區(qū)4a、4b相接的阻擋層32a、32b、32c上形成反轉(zhuǎn)層。其結(jié)果，由于空穴在逆恢復(fù)狀態(tài)下迅速排出，所以逆恢復(fù)損耗進一步降低。
再有，通過布置環(huán)形區(qū)45a、45b，可以防止電場集中在控制區(qū)4a的端部。通過不使環(huán)形區(qū)45a、45b和陽極電極8直接連接，可以防止電流集中在濃度高的環(huán)形區(qū)45a、45b。因此，可以防止逆恢復(fù)時的熱破壞。
而且，在圖3的A-A’截斷面，導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。但是，在不同于A-A’截斷面的截面，導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接也無妨。也就是說，在圖3所示的平面的至少一部分上，導(dǎo)電體區(qū)6a、6b也可以與陽極電極8連接。
在實施方式1中，優(yōu)選阻擋層32a、32b、32c的雜質(zhì)濃度為1×1011～1×1014cm-2。
另外，為了得到以上效果，對應(yīng)阻擋層32a、32b、32c的雜質(zhì)濃度，來設(shè)定控制區(qū)4a、4b的深度及控制區(qū)4a、4b之間的距離。例如，阻擋層32a、32b、32c的最大深度為3.5μm、雜質(zhì)濃度的最大值為1×1015cm-2時，也可以設(shè)定控制區(qū)4a、4b的深度為4μm、控制區(qū)4a、4b之間的距離為3μm。但是，圖示省略了環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d電連接。因此，環(huán)形區(qū)45a、45b通過陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與陽極電極8電連接。
導(dǎo)電體區(qū)6a、6b可以由例如摻入了高濃度的磷的多晶硅形成。由于在導(dǎo)電體區(qū)6a、6b內(nèi)產(chǎn)生電位差，所以通過將導(dǎo)電體區(qū)6a、6b埋入槽內(nèi)形成，可以進一步緩和電場。再有，通過連接導(dǎo)電體區(qū)6a、6b和陽極電極8，可以穩(wěn)定導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位，避免耐壓劣化。
參照圖4和圖5，示出圖1至圖3的半導(dǎo)體器件的制造方法。而且，圖4和圖5所示的截面與圖3的A-A’截斷面對應(yīng)。
(1)首先，在n-型半導(dǎo)體襯底的第1主表面上，外延生長雜質(zhì)濃度高于半導(dǎo)體襯底的n型半導(dǎo)體層。采用光刻法在n型半導(dǎo)體層上選擇性形成氧化膜，將氧化膜用作掩模，在n型半導(dǎo)體層上部選擇性注入硼(B)離子。從與n-型半導(dǎo)體襯底的第1主表面相對的第2主表面，注入磷(P)離子或砷(As)離子等n型雜質(zhì)離子。通過在氮氣環(huán)境中實施退火處理，如圖4(a)所示，形成n+型陰極層7、n-型基極層1、n型阻擋層32，在阻擋層32上部選擇性形成p型陽極區(qū)34a、34b。而且，也可以不采用外延生長，而采用離子注入及熱擴散形成n型阻擋層32。
(2)使用光刻法及各相異性腐蝕法，選擇性地除去陽極區(qū)34a、34b、阻擋層32及基極層1的一部分。各相異性腐蝕法也可以使用反應(yīng)離子腐蝕(RIE)法。在選擇性除去陽極區(qū)34a、34b的一部分、選擇性除去阻擋層32的一部分、選擇性除去基極層1的一部分直至中途的深度的時刻，腐蝕結(jié)束。然后，實施各相同性的腐蝕處理。如圖4(b)所示，形成貫通陽極區(qū)33a、33b、33c、33d及阻擋層32a、32b、32c，且直達基極層1的中途的深度的槽10a、10b。通過各相同性的腐蝕處理，槽10a、10b的底面成為與槽的側(cè)面連續(xù)的曲面。
(3)如圖5(a)所示，使用熱氧化法或化學(xué)氣相生長(CVD)法，在槽10a、10b的內(nèi)面、陽極區(qū)33a、33b、33c、33d及阻擋層32a、32b、32c之上淀積絕緣膜11。絕緣膜11可以使用氧化膜、氮化膜、氮氧化膜等。絕緣膜11的膜厚也可以是不由絕緣膜11埋入槽10a、10b的程度。采用CVD法或濺射法，在絕緣膜11上淀積導(dǎo)電體膜12。淀積導(dǎo)電體膜12直至槽10a、10b被絕緣膜11和導(dǎo)電體膜12埋入。導(dǎo)電體膜12可以使用鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉬(Mo)、Al-Si合金、TiW、WSi、TiS等。
(4)使用化學(xué)機械研磨(CMP)法等的平坦化技術(shù)，除去在陽極區(qū)33a、33b、33c、33d及阻擋層32a、32b、32c之上淀積的導(dǎo)電體膜12及絕緣膜11。平坦化處理在除去導(dǎo)電體膜12及絕緣膜11的一部分，陽極區(qū)33a、33b、33c、33d及阻擋層32a、32b、32c露出的時刻結(jié)束。如圖5(b)所示，將具備控制絕緣膜5a、5b及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的控制區(qū)4a、4b埋入槽10a、10b內(nèi)部。
(5)最后，使用濺射法或金屬蒸鍍法等，在陽極區(qū)33a、33b、33c、33d、阻擋層32a、32b、32c、以及控制區(qū)4a、4b上淀積陽極電極8，在陰極層7上淀積陰極電極9。經(jīng)過以上制造工序，制成圖1至圖3所示的電力半導(dǎo)體器件。
如以上說明，通過各相同性的腐蝕處理而使槽10a、10b的底面成為曲面，由此可以防止電場集中在控制區(qū)4a、4b的端部。
(實施方式1的變化例)如圖6所示，實施方式1的變化例涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層14、貫通陽極層14且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的絕緣體區(qū)13a、13b、與陽極層14連接的陽極電極8、與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層14具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層32a、32b、32c、以及選擇性布置在阻擋層32a、32b、32c內(nèi)的陽極區(qū)33a、33b、33c、33d。陽極電極8與阻擋層32a、32b、32c肖特基連接，與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d歐姆連接。與圖2所示的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在槽內(nèi)部布置絕緣物形成的絕緣體區(qū)13a、13b。
通過在陽極區(qū)33a、33b、33c、33d和基極層1之間形成阻擋層32a、32b、32c，限制從陽極區(qū)33a、33b、33c、33d注入基極層1的空穴的量。因此，在通電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子量減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗減少。
另外，由于在槽內(nèi)部布置了絕緣體區(qū)13a、13b，所以電場在逆恢復(fù)狀態(tài)下集中在槽底部。因此，由槽夾著的阻擋層32a、32b、32c和陽極區(qū)33a、33b、33c、33d之間的電場強度緩和。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與絕緣體區(qū)13a、13b相接的部分?jǐn)U大，電力半導(dǎo)體器件可以充分確保逆恢復(fù)時的耐壓。雪崩擊穿不易發(fā)生，可以避免逆恢復(fù)時的耐壓下降。
(實施方式2)如圖7所示，實施方式2涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層51、貫通陽極層51且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層51連接的陽極電極8、與陰極層7連接的陰極電極9、在多個控制區(qū)4a、4b內(nèi)沿著布置在兩端的控制區(qū)的外周布置的環(huán)形區(qū)45a、45b、以及布置在環(huán)形區(qū)45a、45b和陽極電極8之間的層間絕緣膜46a、46b。
陽極層51具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c、。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c歐姆連接?？刂茀^(qū)4a、4b與阻擋層2a、2b、2c和陽極區(qū)3a、3b、3c相接。
控制區(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。
如圖8所示，在基極層1的第1主表面上布置陽極層51，在第2主表面上布置陰極層7。陽極層51具備與第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c上部的陽極區(qū)3a、3b、3c。控制區(qū)4a、4b貫通陽極區(qū)3a、3b、3c及阻擋層2a、2b、2c，布置在槽內(nèi)部直達基極層1的中途的深度。控制絕緣膜5a、5b沿著槽的底面及側(cè)面布置成薄膜狀。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b布置成隔著控制絕緣膜5a、5b埋入槽的內(nèi)部。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接。陰極電極9與陰極層7連接。在圖2示出的電力半導(dǎo)體器件中，阻擋層32a、32b、32c與陽極電極8肖特基連接。另一方面，在圖8示出的電力半導(dǎo)體器件中，阻擋層2a、2b、2c不與陽極電極8肖特基連接，陽極區(qū)3a、3b、3c同樣布置在阻擋層2a、2b、2c的上部。
如圖9所示，在與陽極電極相接的平面，陽極區(qū)3a、3b、3c、控制絕緣膜5a、5b、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b露出?？刂茀^(qū)4a、4b具有一定間隔而布置成帶狀。在導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的兩側(cè)布置著控制絕緣膜5a、5b。在控制區(qū)4a、4b之間布置著陽極區(qū)3b，在控制區(qū)4a、4b外側(cè)布置陽極區(qū)3a、3c。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖7至圖9示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓。“正電壓”大于阻擋層2a、2b、2c與陽極區(qū)3a、3b、3c之間的pn結(jié)上產(chǎn)生的擴散電位。這樣，空穴從陽極區(qū)3a、3b、3c注入阻擋層2a、2b、2c，電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。電力半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從阻擋層2a、2b、2c與陽極區(qū)3a、3b、3c之間的pn結(jié)開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
如以上說明，通過在陽極區(qū)3a、3b、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2b、2c，控制從陽極區(qū)3a、3b、3c注入基極層1的空穴的量。因此，在通電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子減少。其結(jié)果，半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗減少。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接至陽極電極8，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位變得與陽極電極8的電位相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。因此，陽極區(qū)3a、3b、3c與阻擋層2a、2b、2c的pn結(jié)的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
再有，采用導(dǎo)電體區(qū)6a、6b、控制絕緣膜5a、5b以及阻擋層2a、2b、2c的MOS結(jié)構(gòu)，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，在與控制區(qū)4a、4b相接的阻擋層2a、2b、2c上形成反轉(zhuǎn)層。其結(jié)果，由于空穴在逆恢復(fù)狀態(tài)下迅速排出，所以逆恢復(fù)損耗進一步降低。
再有，通過布置環(huán)形區(qū)45a、45b，可以防止電場集中在控制區(qū)4a的端部。通過不使環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極電極8直接連接，可以防止電流集中在濃度高的環(huán)形區(qū)45a、45b。因此，可以防止逆恢復(fù)時的耐壓劣化。
另外，如圖9所示，控制區(qū)4a、4b以一定間隔布置成帶狀。但是本發(fā)明并不限于此。也可以如圖10(a)所示，控制區(qū)36a、36b、36c具備圓形的平面形狀，以一定間隔布置成散點狀?？刂茀^(qū)36a、36b、36c具備圓形的導(dǎo)電體區(qū)38a、38b、38c、以及圍繞導(dǎo)電體區(qū)38a、38b、38c外周的環(huán)狀絕緣膜37a、37b、37c。在沒有布置控制區(qū)36a、36b、36c的區(qū)域，陽極區(qū)35露出。沿著圖10(a)的G-G’截斷面的剖面圖與圖8相對應(yīng)。另外，在圖10(a)中，也可以用絕緣膜形成的絕緣體區(qū)替換控制區(qū)36a、36b、36c。
另外，在圖10(a)中，也可以置換控制區(qū)36a、36b、36c和陽極區(qū)35。也就是說，如圖10(b)所示，陽極區(qū)39a、39b、39c也可以具備圓形的平面形狀，以一定間隔布置成散點狀。在沒有布置陽極區(qū)39a、39b、39c的區(qū)域，控制區(qū)(40、41)露出?？刂茀^(qū)(40、41)具備圍繞陽極區(qū)39a、39b、39c外周的環(huán)狀控制絕緣膜40、以及在沒有布置陽極區(qū)39a、39b、39c和絕緣膜40的區(qū)域布置的導(dǎo)電體區(qū)41。在圖10(b)中，也可以用絕緣膜形成的絕緣體區(qū)替換絕緣膜40及導(dǎo)電體區(qū)41。
如圖11所示，圖10(b)的電力半導(dǎo)體器件在H-H’截斷面上具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的阻擋層50a、50b、選擇性布置在阻擋層50a、50b內(nèi)的陽極區(qū)39a、39b、貫通阻擋層50a、50b及陽極區(qū)39a、39b且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)(40、41)、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極區(qū)39a、39b及控制區(qū)(40、41)連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c歐姆連接?？刂茀^(qū)(40、41)具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜40、以及布置在控制絕緣膜40內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)41。導(dǎo)電體區(qū)41與陽極電極8連接。
(實施方式2的變形例)如圖12所示，實施方式2的變形例涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層51、貫通陽極層51且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的絕緣體區(qū)13a、13b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層51連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層51具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c歐姆連接。與圖8所示的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在槽內(nèi)部布置由絕緣物形成的絕緣體區(qū)13a、13b。
通過在陽極區(qū)3a、3b、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2b、2c，限制從陽極區(qū)3a、3b、3c注入基極層1的空穴的量。因此，積蓄在基極層1中的載流子量在通電狀態(tài)下減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗降低。
另外，由于在槽內(nèi)部布置著絕緣體區(qū)13a、13b，所以電場在逆恢復(fù)狀態(tài)下集中在槽底部。因此，由槽夾著的阻擋層2a、2b、2c和陽極區(qū)3a、3b、3c之間的電場強度緩和。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從與基極層1的絕緣體區(qū)13a、13b相接的部分?jǐn)U大，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。雪崩擊穿不易發(fā)生，可以避免逆恢復(fù)時的熱破壞。
(實施方式3)如圖13所示，實施方式3涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層52、貫通陽極層52且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層52連接的陽極電極8、與陰極層7連接的陰極電極9、在多個控制區(qū)4a、4b內(nèi)沿著布置在兩端的控制區(qū)的外周布置的環(huán)形區(qū)45a、45b、以及布置在環(huán)形區(qū)45a、45b和陽極電極8之間的層間絕緣膜46a、46b。但是，雖然省略了圖示，環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d電連接。因此，環(huán)形區(qū)45a、45b經(jīng)由陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與陽極電極8連接。
陽極層52具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c、3d。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3c歐姆連接，與阻擋層2b肖特基連接?？刂茀^(qū)4a、4b與阻擋層2a、2b、2c和陽極區(qū)3a、3c連接。
控制區(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。
如圖14所示，在基極層1的第1主表面上布置陽極層52，在第2主表面上布置陰極層7。陽極層52具備與第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c上部的陽極區(qū)3a、3c?？刂茀^(qū)4a、4b貫通陽極區(qū)3a、3c及阻擋層2a、2b、2c，布置在槽內(nèi)部直達基極層1的中途的深度?？刂平^緣膜5a、5b沿著槽的底面及側(cè)面布置成薄膜狀。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b布置成隔著控制絕緣膜5a、5b埋入槽的內(nèi)部。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3c、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b歐姆連接，與阻擋層2b肖特基連接。陰極電極9與陰極層7連接。
如圖15所示，在與陽極電極相接的平面，陽極區(qū)3a、3b、3c、阻擋層2b、控制絕緣膜5a、5b、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b露出?？刂茀^(qū)4a、4b具有一定間隔而布置成帶狀。在導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的兩側(cè)布置著控制絕緣膜5a、5b。在控制區(qū)4a和控制區(qū)4b之間布置著阻擋層2b。在控制區(qū)4a、4b外側(cè)布置陽極區(qū)3a、3b。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖13至圖15示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓?！罢妷骸贝笥谧钃鯇?a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)上產(chǎn)生的擴散電位、以及在陽極電極8和阻擋層2b之間的肖特基結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)建電位。這樣，空穴從陽極區(qū)3a、3c注入阻擋層2a、2c，電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。另外，電子從阻擋層2b的肖特基結(jié)界面向陽極電極8排出。半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從阻擋層2a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)開始擴大。另外，耗盡層從阻擋層2b的肖特基結(jié)界面開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
如以上說明，通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，控制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，在通電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗減少。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接至陽極電極8，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位變得與陽極電極8的電位相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。因此，陽極區(qū)3a、3c與阻擋層2a、2c的pn結(jié)的電場、以及阻擋層2b的肖特基結(jié)的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
再有，采用導(dǎo)電體區(qū)6a、6b、控制絕緣膜5a、5b以及阻擋層2a、2c的MOS結(jié)構(gòu)，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，在與控制區(qū)4a、4b相接的阻擋層2a、2b、2c上形成反轉(zhuǎn)層。其結(jié)果，由于空穴在逆恢復(fù)狀態(tài)下迅速排出，所以逆恢復(fù)損耗進一步降低。
再有，通過布置環(huán)形區(qū)45a、45b，可以防止電場集中在控制區(qū)4a的端部。通過不使環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極電極8直接連接，可以防止電流集中在濃度高的環(huán)形區(qū)45a、45b。因此，可以防止逆恢復(fù)時的耐壓劣化。雖然省略了圖示，環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d電連接。因此，環(huán)形區(qū)45a、45b經(jīng)由陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與陽極電極8連接。
再有，與圖7至圖9所示電力半導(dǎo)體器件比較，由于陽極區(qū)3a、3c的面積減少，所以進一步限制了從陽極區(qū)3a、3b注入基極層1的空穴的量。因此，在導(dǎo)電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子的量減少。其結(jié)果，進一步降低了電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗。
另外，如圖16所示，也可以在鄰接的控制區(qū)4a、4b夾著的區(qū)域的一部分上，選擇性布置陽極區(qū)3a、3b、3c。也就是說，也可以在鄰接的控制區(qū)4a、4b夾著的區(qū)域的其他部分上，布置阻擋層2a、2b、2c。與圖15所示的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在垂直于控制區(qū)4a、4b的方向上，將陽極區(qū)3a、3b、3c布置成帶狀。
如圖17(a)所示，圖16的電力半導(dǎo)體器件在D-D’截斷面上具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的阻擋層2a、2b、2c、選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c、貫通阻擋層2a、2b、2c及陽極區(qū)3a、3b、3c且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層52連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。
如圖17(b)所示，在圖16的E-E’截斷面上，在基極層1的第1主表面上布置阻擋層2b，在阻擋層2b的上部選擇性布置陽極區(qū)3b。在基極層1的第2主表面上布置陰極層7。陽極區(qū)3b和阻擋層2b與陽極電極8連接。陰極層7與陰極電極9連接。
即使陽極區(qū)3a、3b、3c和控制區(qū)4a、4b之間的掩模配合精度不高的情況，電力半導(dǎo)體器件的特性也不劣化。
(實施方式3的變形例1)如圖18所示，實施方式3的變形例1涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層52、貫通陽極層52且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的絕緣體區(qū)13a、13b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層52連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層52具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c。陽極電極8與阻擋層2b肖特基連接，與陽極區(qū)3a、3c歐姆連接。與圖14所示的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在槽內(nèi)部布置由絕緣物形成的絕緣體區(qū)13a、13b。
通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，限制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，積蓄在基極層1中的載流子量在通電狀態(tài)下減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗降低。
另外，由于在槽內(nèi)部布置著絕緣體區(qū)13a、13b，所以電場在逆恢復(fù)狀態(tài)下集中在槽底部。因此，陽極區(qū)3a、3c和阻擋層2a、2c的pn結(jié)的電場、以及阻擋層2b的肖特基結(jié)的電場緩和。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與絕緣體區(qū)13a、13b相接的部分?jǐn)U大，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。雪崩擊穿不易發(fā)生，可以避免逆恢復(fù)時耐壓降低。
(實施方式3的變形例2)如圖19所示，實施方式3的變形例2涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在包括第1主表面的基極層1的上部選擇性布置的陽極層52、貫通陽極層52且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層52及基極層1連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層52具備與基極層1相接的阻擋層2a、2b、2c、2b’、以及選擇性布置在阻擋層2a、2c上的陽極區(qū)3a、3c?？刂茀^(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。
陽極電極8與阻擋層2b、2b’及基極層1肖特基連接，與陽極區(qū)3a、3c歐姆連接?？刂平^緣膜5a、5b在槽的側(cè)面與阻擋層2a、2b、2c、2b’及陽極區(qū)3a、3c相接。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。與圖14示出的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，沿著鄰接的控制絕緣膜5a、5b的側(cè)面設(shè)置阻擋層2b及阻擋層2b’，位于阻擋層2b、2b’之間的基極層1的一部分與陽極電極8肖特基連接。
雖然圖14示出的阻擋層2a、2b、2c采用外延生長法形成，但圖19示出的阻擋層2a、2b、2c、2b’也可以通過擴散形成，可以簡化制造工序。
另外，通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，限制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，積蓄在基極層1中的載流子量在通電狀態(tài)下減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗降低。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位與陽極電極8的電位變成相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。由此，陽極區(qū)3a、3c和阻擋層2a、2c的pn結(jié)的電場、以及阻擋層2b、2b’及基極層1的肖特基結(jié)界面的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
(實施方式3的變形例3)如圖20所示，實施方式3的變形例3涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在包括第1主表面的基極層1的上部選擇性布置的陽極層52、貫通陽極層52且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層52及基極層1連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層52具備與基極層1相接的阻擋層2a、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2c上的陽極區(qū)3a、3c。控制區(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。
陽極電極8在第1主表面與基極層1肖特基連接，與陽極區(qū)3a、3c歐姆連接?？刂平^緣膜5a、5b在槽的側(cè)面與阻擋層2a、2b、2c、2b’及陽極區(qū)3a、3c相接。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。與圖14示出的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在控制絕緣膜5a、5b之間僅布置基極層1，不布置陽極層52。
與圖19示出的電力半導(dǎo)體器件相比較，由于沒有布置n型雜質(zhì)濃度高于基極層1的阻擋層2b、2b’，所以可以抑制基極層1和陽極電極8的肖特基連接界面的n型雜質(zhì)濃度，使其較低，可以容易地形成肖特基連接。
另外，通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，限制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，積蓄在基極層1中的載流子量在通電狀態(tài)下減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗降低。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位與陽極電極8的電位變成相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從與基極層1的控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。由此，陽極區(qū)3a、3c和阻擋層2a、2c的pn結(jié)的電場、以及基極層1和陽極電極8的肖特基結(jié)界面的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
(實施方式4)如圖21所示，實施方式4涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層53、貫通陽極層53且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層53連接的陽極電極8、與陰極層7連接的陰極電極9、在多個控制區(qū)4a、4b內(nèi)沿著布置在兩端的控制區(qū)的外周布置的環(huán)形區(qū)45a、45b、以及布置在環(huán)形區(qū)45a、45b和陽極電極8之間的層間絕緣膜46a、46b。但是，雖然省略了圖示，環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極區(qū)33a、33b、33c、33d電連接。因此，環(huán)形區(qū)45a、45b經(jīng)由陽極區(qū)33a、33b、33c、33d與陽極電極8連接。
陽極層53具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3c。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c歐姆連接。陽極區(qū)3b在第1主表面與基極層1連接?？刂茀^(qū)4a、4b與阻擋層2a、2c和陽極區(qū)3a、3b、3c連接。
控制區(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。
如圖22所示，在基極層1的第1主表面上布置陽極層53，在第2主表面上布置陰極層7。陽極層53具備與第1主表面相接的阻擋層2a、2c、選擇性布置在阻擋層2a、2c上部的陽極區(qū)3a、3c、以及與第1主表面相接的陽極區(qū)3b?？刂茀^(qū)4a、4b貫通陽極區(qū)3a、3b、3c及阻擋層2a、2c，布置在槽的內(nèi)部直達基極層1的中途的深度?？刂平^緣膜5a、5b沿著槽的底面及側(cè)面布置成薄膜狀。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b布置成隔著控制絕緣膜5a、5b埋入槽的內(nèi)部。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接。陰極電極9與陰極層7連接。在鄰接的控制區(qū)4a、4b夾著的區(qū)域的一部分，選擇性布置與基極層1相接的陽極區(qū)3b。
如圖23所示，在與陽極電極相接的平面，陽極區(qū)3a、3b、3c、控制絕緣膜5a、5b、以及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b露出?？刂茀^(qū)4a、4b具有一定間隔而布置成帶狀。在導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的兩側(cè)布置著控制絕緣膜5a、5b。在控制區(qū)4a和控制區(qū)4b之間布置陽極區(qū)3b。在控制區(qū)4a、4b外側(cè)布置陽極區(qū)3a、3c。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖21至圖23示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓?！罢妷骸贝笥谧钃鯇?a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)上產(chǎn)生的擴散電位、以及在陽極區(qū)3b和基極層1之間的pn結(jié)產(chǎn)生的擴散電位。這樣，空穴從陽極區(qū)3a、3c注入阻擋層2a、2c，空穴從陽極區(qū)3b注入基極層1。電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從阻擋層2a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)開始擴大。另外，耗盡層從陽極區(qū)3b與基極層1之間的pn結(jié)界面開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
如以上說明，通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，控制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，在通電狀態(tài)下，積蓄在基極層1中的載流子減少。其結(jié)果，半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗減少。
另外，通過控制阻擋層2a、2c的面積，可以調(diào)整注入基極層1的空穴的量。
另外，由于導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接至陽極電極8，所以布置在基極層1內(nèi)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b的電位變得與陽極電極8的電位相同。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從基極層1的與控制區(qū)4a、4b相接的部分?jǐn)U大。因此，陽極區(qū)3a、3c與阻擋層2a、2c的pn結(jié)的電場、以及陽極區(qū)3b與基極層1的pn結(jié)的電場緩和，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。
再有，采用導(dǎo)電體區(qū)6a、6b、控制絕緣膜5a、5b以及阻擋層2a、2c的MOS結(jié)構(gòu)，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，在與控制區(qū)4a、4b相接的阻擋層2a、2c及基極層1上形成反轉(zhuǎn)層。其結(jié)果，由于空穴在逆恢復(fù)狀態(tài)下迅速排出，所以逆恢復(fù)損耗進一步降低。
再有，通過布置環(huán)形區(qū)45a、45b，可以防止電場集中在控制區(qū)4a的端部。通過不使環(huán)形區(qū)45a、45b與陽極電極8直接連接，可以防止電流集中在濃度高的環(huán)形區(qū)45a、45b。因此，可以防止逆恢復(fù)時的熱破壞。
另外，與基極層1相接的陽極區(qū)3b的面積比例，優(yōu)選不大于陽極區(qū)3a、3b、3c整體的10％。通過調(diào)整與基極層1相接布置的陽極區(qū)3b相對控制區(qū)4a、4b的區(qū)域的比例、或者調(diào)整形成了陽極區(qū)3b的控制區(qū)4a、4b的間隔，可以實現(xiàn)不大于10％。如果阻擋層2a、2c的面積過于狹窄，則不能確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓，不能降低逆恢復(fù)損耗。
(實施方式4的變形例1)如圖24所示，實施方式4的變形例1涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層53、貫通陽極層53且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的絕緣體區(qū)13a、13b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層53連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層53具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2c上的陽極區(qū)3a、3b、3c。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3c歐姆連接。陽極區(qū)3b在第1主表面與基極層1連接。與圖22示出的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在槽內(nèi)部布置由絕緣物形成的絕緣體區(qū)13a、13b。
通過在陽極區(qū)3a、3c和基極層1之間形成阻擋層2a、2c，限制從陽極區(qū)3a、3c注入基極層1的空穴的量。因此，積蓄在基極層1中的載流子量在通電狀態(tài)下減少。其結(jié)果，電力半導(dǎo)體器件的逆恢復(fù)損耗降低。
另外，由于在槽內(nèi)部布置著絕緣體區(qū)13a、13b，所以電場在逆恢復(fù)狀態(tài)下集中在槽底部。因此，由槽夾著的阻擋層2a、2c和陽極區(qū)3a、3c之間的電場強度、以及陽極區(qū)3b和基極層1之間的電場強度緩和。因此，在逆恢復(fù)狀態(tài)下，耗盡層從與基極層1的絕緣體區(qū)13a、13b相接的部分?jǐn)U大，電力半導(dǎo)體器件可以確保充分的逆恢復(fù)時的耐壓。雪崩擊穿不易發(fā)生，可以避免逆恢復(fù)時耐壓下降。
(實施方式4的變形例2)如圖25所示，實施方式4的變形例2涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層53、貫通陽極層53且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)4a、4b、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、與陽極層53連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層53具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層2a、2b、2c、以及選擇性布置在阻擋層2a、2b、2c內(nèi)的陽極區(qū)3a、3b、3b’、3c?？刂茀^(qū)4a、4b具備沿著槽的側(cè)面及底面布置的控制絕緣膜5a、5b、以及布置在控制絕緣膜5a、5b內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電體區(qū)6a、6b。導(dǎo)電體區(qū)6a、6b與陽極電極8連接。陽極電極8與陽極區(qū)3a、3b、3b’、3c歐姆連接，與阻擋層2b肖特基連接。陽極區(qū)3b、3b’在第1主表面與基極層1連接。與圖22示出的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在阻擋層2b內(nèi)選擇布置陽極區(qū)3b、3b’。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖25示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓?！罢妷骸贝笥谧钃鯇?a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)上產(chǎn)生的擴散電位、在陽極區(qū)3b、3b’和基極層1之間的pn結(jié)產(chǎn)生的擴散電位、以及在陽極電極8和阻擋層2b之間肖特基結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)建電位。這樣，空穴從陽極區(qū)3a、3c注入阻擋層2a、2c，空穴從陽極區(qū)3b、3b’注入基極層1。電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。另外，電子從阻擋層2b的肖特基結(jié)界面向陽極電極8排出。半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從阻擋層2a、2c與陽極區(qū)3a、3c之間的pn結(jié)開始擴大。耗盡層從陽極區(qū)3b、3b’和基極層1之間的pn結(jié)界面開始擴大。另外，耗盡層從阻擋層2b的肖特基結(jié)界面開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
如以上說明，通過控制阻擋層2a、2b的面積及陽極區(qū)3b、3b’的面積，可以調(diào)整注入基極層1的空穴的量。
(實施方式5)如圖26所示，實施方式5涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層54、貫通陽極層54且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)17a、17b、17c、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、布置在基極層1的內(nèi)部且與控制區(qū)17a、17b、17c連接的讀出(sense)區(qū)20a、20b、20c、與陽極層54及控制區(qū)17a、17b、17c連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9?？刂茀^(qū)17a、17b、17c具備沿著槽的側(cè)面布置的控制絕緣膜18a、18b、18c、以及布置在控制絕緣膜18a、18b、18c內(nèi)側(cè)的電阻體區(qū)19a、19b、19c。電阻體區(qū)19a、19b、19c與讀出區(qū)20a、20b、20c及陽極電極8連接。在實施方式5中，陽極層54表示由p型半導(dǎo)體形成的陽極區(qū)27a、27b。讀出區(qū)20a、20b、20c由p型半導(dǎo)體形成。
如圖27所示，在基極層1的第1主表面上布置陽極區(qū)27a、27b，在第2主表面上布置陰極層7。控制區(qū)17a、17b、17c貫通陽極區(qū)27a、27b，布置在槽的內(nèi)部直至到達基極層1的途中的深度?？刂平^緣膜18a、18b、18c沿著槽的側(cè)面布置成薄膜狀。導(dǎo)電體區(qū)19a、19b、19c布置成隔著控制絕緣膜18a、18b、18c埋入槽的內(nèi)部。陽極電極8與陽極區(qū)27a、27b及導(dǎo)電體區(qū)6a、6b連接。陰極電極9與陰極層7連接。
如圖28所示，在與陽極電極相接的平面，陽極區(qū)27a、27b、控制絕緣膜18a、18b、18c、以及導(dǎo)電體區(qū)19a、19b、19c露出?？刂茀^(qū)17a、17b、17c具有一定間隔而布置成帶狀。在導(dǎo)電體區(qū)19a、19b、19c兩側(cè)布置控制絕緣膜18a、18b、18c。在控制區(qū)17a、17b、17c之間布置陽極區(qū)27a、27b。
對處于通電狀態(tài)和逆恢復(fù)狀態(tài)下的圖26至圖28示出的電力半導(dǎo)體器件的工作進行說明。在陽極電極8上相對陰極電極9加正電壓?！罢妷骸贝笥诨鶚O層1與陽極區(qū)27a、27b之間的pn結(jié)產(chǎn)生的擴散電位。這樣，空穴從陽極區(qū)27a、27b注入基極層1，電子對應(yīng)空穴的注入量從陰極層7注入基極層1。載流子積蓄在基極層1中，基極層1的電阻值變低。電力半導(dǎo)體器件變成導(dǎo)電狀態(tài)，電流從陽極電極8流向陰極電極9。
對使加在通電狀態(tài)下的陽極電極8和陰極電極9之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)的逆恢復(fù)時的工作進行說明。如果通電狀態(tài)下的施加電壓反轉(zhuǎn)，則積蓄在基極層1中的載流子排出，耗盡層從基極層1與陽極區(qū)27a、27b之間的pn結(jié)開始擴大。其結(jié)果，陽極電極8與陰極電極9之間不流過電流，電力半導(dǎo)體器件變成逆恢復(fù)狀態(tài)。
當(dāng)變成逆恢復(fù)狀態(tài)時，積蓄在基極層1中的空穴、即逆恢復(fù)電流的一部分通過讀出區(qū)20a、20b、20c及電阻體區(qū)19a、19b、19c流入陽極電極8。在電阻體區(qū)19a、19b、19c上產(chǎn)生壓降，電阻體區(qū)19a、19b、19c的讀出區(qū)20a、20b、20c側(cè)的電位相對陽極電極8側(cè)的電位上升。這樣，利用由電阻體區(qū)19a、19b、19c、控制絕緣膜18a、18b、18c、以及基極層1構(gòu)成的MOS結(jié)構(gòu)，如圖29(a)所示，使耗盡層25a、25b從基極層1的與控制絕緣膜18a、18b相接的面擴大。耗盡層25a、25b向垂直于控制絕緣膜18a、18b側(cè)面的方向擴大。通過該耗盡層25a、25b，從基極層1到陽極區(qū)27a的電流路被縮窄。
通電狀態(tài)下的電流量比較多的情況，積蓄在基極層1中的載流子量也增加，逆恢復(fù)電流變大。由此，流過電阻體區(qū)19a、19b的電流也增大，所以如圖29(a)所示，耗盡層25a、25b擴大。因此，逆恢復(fù)時積蓄在基極層1中的載流子不急劇注入陽極區(qū)27a，故提高逆恢復(fù)時的雪崩特性。
另一方面，通電狀態(tài)下的電流量比較少的情況，流過電阻體區(qū)19a、19b的電流也減少，所以如圖29(b)所示，耗盡層56a、56b不擴大。因此，可以在逆恢復(fù)時抑制電流振動。
如以上說明，通電狀態(tài)下的電流量比較多的情況，逆恢復(fù)時的雪崩特性提高。另一方面，通電狀態(tài)下的電流量比較少的情況，可以在逆恢復(fù)時抑制電流振動。
參照圖30和圖31，示出以下說明過的圖26至圖29示出的電力半導(dǎo)體器件的制造方法。另外，圖30和圖31所示的剖面與圖28的J-J’截斷面對應(yīng)。
(1)首先，由n-型半導(dǎo)體襯底的第1主表面，注入磷(P)離子或砷(As)離子等n型雜質(zhì)離子。在氮氣環(huán)境下進行退火處理，如圖30(a)所示形成n-型基極層1及n+型陰極層7。
(2)使用光刻法及各相異性腐蝕法，從與n-型半導(dǎo)體襯底的第1主表面相對的第2主表面除去基極層1的一部分。如圖30(b)所示，形成深度達到基極層1途中的槽21a、21b、21c。
(3)采用CVD法或熱氧化法，如圖30(c)所示，在槽21a、21b、21c的內(nèi)面及半導(dǎo)體襯底的第2主表面上，淀積絕緣膜23。絕緣膜23的膜厚也可以為槽21a、21b、21c被絕緣膜23埋入的程度。
(4)使用離子注入法，在基極層1整體，由半導(dǎo)體襯底的第2主表面注入硼(B)離子等p型雜質(zhì)離子。在氮氣環(huán)境下進行退火處理，如圖31(a)所示，形成陽極區(qū)27a、27b及讀出區(qū)20a、20b、20c。
(5)使用各相異性的腐蝕法，選擇性除去在陽極區(qū)27a、27b及讀出區(qū)20a、20b、20c上形成的絕緣膜23。如圖31(b)所示，沿著槽21a、21b、21c的側(cè)面形成控制絕緣膜18a、18b、18c。
(6)使用CVD法或濺射法，如圖31(c)所示，在半導(dǎo)體襯底的第2主表面上淀積導(dǎo)電體膜24。淀積導(dǎo)電體膜24直至槽21a、21b、21c被絕緣膜18a、18b、18c和絕緣膜24填埋。
(7)最后，使用CMP法或平坦化技術(shù)，除去在陽極區(qū)27a、27b上淀積的導(dǎo)電體膜24的一部分。平坦化處理在除去導(dǎo)電體24的一部分，陽極區(qū)27a、27b露出的時刻結(jié)束。經(jīng)過以上工序，制成圖26及圖29示出的電力半導(dǎo)體器件。
如以上說明，通過在槽21a、21b、21c的底面及半導(dǎo)體襯底的第2主表面注入p型雜質(zhì)離子，形成陽極區(qū)27a、27b及讀出區(qū)20a、20b、20c。此時，由于在槽21a、21b、21c的側(cè)面形成絕緣膜23，所以p型雜質(zhì)離子不從槽21a、21b、21c的側(cè)面注入。另外，陽極區(qū)27a、27b及讀出區(qū)20a、20b、20c利用同一工序形成。但也可以用不同工序形成。
(實施方式5的變形例)如圖32所示，實施方式5涉及的電力半導(dǎo)體器件具備具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面的基極層1、在第1主表面與基極層1連接的陽極層55、貫通陽極層55且在達到基極層1內(nèi)的槽的內(nèi)部布置的控制區(qū)17a、17b、17c、在第2主表面與基極層1連接的陰極層7、布置在基極層1的內(nèi)部且與控制區(qū)17a、17b、17c連接的讀出區(qū)20a、20b、20c、與陽極層55及控制區(qū)17a、17b、17c連接的陽極電極8、以及與陰極層7連接的陰極電極9。陽極層55具備與基極層1的第1主表面相接的阻擋層28a、28b、以及選擇性布置在阻擋層28a、28b內(nèi)的陽極區(qū)29a、29b?？刂茀^(qū)17a、17b、17c具備沿著槽的側(cè)面布置的控制絕緣膜18a、18b、18c、以及布置在控制絕緣膜18a、18b、18c內(nèi)側(cè)的電阻體區(qū)19a、19b、19c。電阻體區(qū)19a、19b、19c與讀出區(qū)20a、20b、20c及陽極電極8連接。與圖27所示的電力半導(dǎo)體器件的不同之處在于，在基極層1和陽極區(qū)29a、29b之間布置阻擋層28a、28b。
根據(jù)實施方式5的變形例，可以減少從陽極區(qū)29a、29b注入基極層1的空穴的注入量而降低逆恢復(fù)損耗。在逆恢復(fù)狀態(tài)下，電場集中在控制區(qū)17a、17b、17c的底面附近?？刂茀^(qū)17a、17b、17c的底面附近由讀出區(qū)20a、20b、20c保護。因此，即使阻擋層28a、28b的雜質(zhì)濃度高，耐壓也不劣化。
另外，作為本發(fā)明的其他實施方式，可以制作使用實施方式1至5示出的電力半導(dǎo)體器件的一部分的、小信號用的二極管。
發(fā)明的效果如下如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有優(yōu)良逆恢復(fù)特性的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備基極層，具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；第1主電極層，在上述第1主表面與上述基極層連接；控制區(qū)，貫通上述第1主電極層，布置在到達上述基極層內(nèi)的槽的內(nèi)部；及第2主電極層，在上述第2主表面與上述基極層連接，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層具備阻擋層，與上述第1主表面相接，由雜質(zhì)濃度高于上述基極層的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；及第1主電極區(qū)，選擇性布置在上述阻擋層內(nèi)，由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具備與上述第1主電極區(qū)連接的第1主電極。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述控制區(qū)相接，而且與上述第1主電極肖特基連接。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述控制區(qū)相接。
6.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述阻擋層與上述第1主電極肖特基連接。
7.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極區(qū)與上述基極層連接。
8.如權(quán)利要求2～7任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)具備控制絕緣膜，沿著上述槽的側(cè)面及底面布置；及導(dǎo)電體區(qū)，布置在上述絕緣膜的內(nèi)側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述導(dǎo)電體區(qū)由多晶硅構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求2～7任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)由絕緣物構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述控制區(qū)具備控制絕緣膜，沿著上述槽的側(cè)面布置；及導(dǎo)電體區(qū)，布置在上述絕緣膜的內(nèi)側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1主電極層具備阻擋層，與上述第1主表面相接，由雜質(zhì)濃度高于上述基極層的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；及第1主電極區(qū)，選擇性布置在上述阻擋層內(nèi)，由第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述電阻體區(qū)由多晶硅構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具備讀出區(qū)，布置在上述基極層的內(nèi)部，由與上述電阻體區(qū)連接的第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求11～15任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有與上述電阻體區(qū)及上述第1主電極層連接的第1主電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良逆恢復(fù)特性的半導(dǎo)體器件，其具備基極層，具有第1主表面和與第1主表面相對的第2主表面，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成；第1主電極層，在第1主表面與基極層連接；控制區(qū)，貫通第1主電極層，布置在達到基極層內(nèi)的槽的內(nèi)部；第2主電極層，在第2主表面與基極層連接，由第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成。
文檔編號H01L29/861GK1505173SQ20031011875
公開日2004年6月16日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者井上智樹, 杉山公一, 二宮英彰, 小倉常雄, 一, 彰, 雄 申請人:株式會社東芝