專利名稱：具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置的制作方法
具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置說(shuō)明書(shū)本發(fā)明涉及一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置。JP-A-11-233795公開(kāi)了一種橫向二極管，其被用作并聯(lián)連接到諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的續(xù)流二極管(FWD)。橫向二極管的陽(yáng)極既具有歐姆接觸又具有肖特基接觸，從而可以減少空穴的累積。因此，減小了反向恢復(fù)電荷Qrr，從而可以改進(jìn)反向恢復(fù)能力。亦即，肖特基接觸減少了電子注入。因此，即使在可以減少空穴注入的時(shí)候，也不會(huì)減少電流的量。于是，減小了反向恢復(fù)電荷Qrr，從而可以改進(jìn)反向恢復(fù)能力。如上所述，在橫向二極管的陽(yáng)極既具有歐姆接觸又具有肖特基接觸時(shí)，減少了反向恢復(fù)電荷Qrr，從而可以改進(jìn)反向恢復(fù)能力。不過(guò)，不能改善雪崩耐量。因此，有可能在快速開(kāi)關(guān)操作期間發(fā)生雪崩擊穿。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置，橫向二極管既具有改進(jìn)的反向恢復(fù)能力又具有改進(jìn)的雪崩耐量。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置包括包含第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體層中的第一導(dǎo)電類型第一半導(dǎo)體區(qū)域，雜質(zhì)濃度大于第一半導(dǎo)體區(qū)域的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)域，位于半導(dǎo)體層中并與接觸區(qū)域分開(kāi)的第二半導(dǎo)體區(qū)域，通過(guò)接觸區(qū)域電連接到第一半導(dǎo)體區(qū)域的第一電極，以及電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域的第二電極。所述第一半導(dǎo)體區(qū)域和所述第二半導(dǎo)體區(qū)域之一為陰極區(qū)。所述第一半導(dǎo)體區(qū)域和所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的另一個(gè)為陽(yáng)極區(qū)。第一電極和第二電極中連接到陰極區(qū)的一個(gè)是橫向二極管的陰極電極。第一電極和第二電極中連接到陽(yáng)極區(qū)的另一個(gè)是橫向二極管的陽(yáng)極電極。所述第二半導(dǎo)體區(qū)域包括低雜質(zhì)濃度部分、高雜質(zhì)濃度部分和擴(kuò)展部分。所述低雜質(zhì)濃度部分與所述高雜質(zhì)濃度部分接觸，并具有比所述高雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度小的雜質(zhì)濃度。所述第二電極與所述高雜質(zhì)濃度部分形成歐姆接觸。擴(kuò)展部分的雜質(zhì)濃度大于低雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度并在半導(dǎo)體層的厚度方向上延伸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置包括包含支撐襯底的半導(dǎo)體襯底，支撐襯底上的絕緣層，絕緣層上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，從半導(dǎo)體層表面延伸到絕緣層的隔離結(jié)構(gòu)，位于半導(dǎo)體層中被隔離結(jié)構(gòu)隔離的第一導(dǎo)電類型第一半導(dǎo)體區(qū)域，雜質(zhì)濃度大于第一半導(dǎo)體區(qū)域雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)域，電連接到接觸區(qū)域的第一電極，以及位于第一半導(dǎo)體區(qū)域中且與接觸區(qū)域分隔的第二半導(dǎo)體區(qū)域。所述第二半導(dǎo)體區(qū)域包括低雜質(zhì)濃度部分和高雜質(zhì)濃度部分。所述低雜質(zhì)濃度部分與所述高雜質(zhì)濃度部分接觸，并具有比所述高雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度小的雜質(zhì)濃度。半導(dǎo)體裝置還包括電連接到低雜質(zhì)濃度部分和高雜質(zhì)濃度部分的第二電極。所述第二電極與所述高雜質(zhì)濃度部分形成歐姆接觸。半導(dǎo)體裝置還包括第二導(dǎo)電類型的擴(kuò)展部分，其位于半導(dǎo)體層中并具有比低雜質(zhì)濃度部分雜質(zhì)濃度更大的雜質(zhì)濃度。所述擴(kuò)展部分在所述半導(dǎo)體層的厚度方向上延伸并比所述低雜質(zhì)濃度部分和所述高雜質(zhì)濃度部分離所述接觸區(qū)域更遠(yuǎn)。從以下描述和附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見(jiàn)，在附圖中類似的附圖標(biāo)記表示類似元件。在附圖中


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖， 該截面圖取自圖2B中的線1-1;圖2A是示出了圖1的橫向二極管一個(gè)單元頂視圖的圖，圖2B是在圖2A中的區(qū)域 R之內(nèi)截取的放大圖；圖3是示出了在第一實(shí)施例橫向二極管和現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管中的開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流和陽(yáng)極-陰極電壓變化的圖；圖4A-4L是示出了在圖3中的時(shí)間(1)-(6)觀察到的陽(yáng)極側(cè)上電場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖；圖5是示出了在時(shí)間(1)-(6)來(lái)自陰極的低雜質(zhì)濃度部分的近側(cè)上電場(chǎng)強(qiáng)度變化的圖；圖6A-6C是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過(guò)程的圖；圖7A-7C是示出了圖6A-6C的制造過(guò)程之后的制造過(guò)程的圖；圖8A-8C是示出了圖7A-7C的制造過(guò)程之后的制造過(guò)程的圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖13是示出了在第二到第五實(shí)施例橫向二極管和現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管中的開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流和陽(yáng)極-陰極電壓變化的圖；圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖15是示出了圖14的半導(dǎo)體裝置部分放大頂視圖的圖；圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖17是示出了圖16的半導(dǎo)體裝置部分放大頂視圖的圖；圖18是示出了在第六和第七實(shí)施例橫向二極管和現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管中的開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流和陽(yáng)極-陰極電壓變化的圖；圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖23是示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖M是示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖沈是示出了根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖27A-27F是示出了陽(yáng)極擴(kuò)展區(qū)與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id分別分隔0 μ m，1. 5 μ m， 3. 5μπι，5. 75μπι，9· 5μπι禾口 14. 5μπι 的半導(dǎo)體裝置的圖；圖28是示出了為了測(cè)量圖27A-27F所示的反向恢復(fù)電荷和分隔距離之間的關(guān)系而進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果的圖；圖四是示出了根據(jù)本發(fā)明修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖30是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖31是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖32是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改的半導(dǎo)體裝置放大部分頂視圖的圖；圖33Α是取自圖32中的線XXXIIΙΑ-ΧΧΧΙΙIA的圖，圖3!3Β是取自圖32中的線 XXXIIIB-XXXIIIB 的圖；圖34是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖35是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖；圖36是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖； 以及圖37是示出了根據(jù)本發(fā)明另一修改的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。(第一實(shí)施例)下面參考圖1和2Α和2Β描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置。圖1是取自圖2Β中的線I-I的半導(dǎo)體裝置截面圖。圖2Α是半導(dǎo)體裝置的橫向二極管的一個(gè)單元的頂視圖。圖2Β是取自圖2Α中區(qū)域R之內(nèi)的放大圖。根據(jù)第一實(shí)施例，如圖1所示，利用半導(dǎo)體襯底1作為SOI襯底形成橫向二極管。 半導(dǎo)體襯底1包括支撐襯底la、支撐襯底Ia上的掩埋氧化物(BOX)層Ib以及BOX層Ib上的有源層lc。例如，支撐襯底Ia可以是硅襯底，有源層Ic可以是硅層。根據(jù)第一實(shí)施例， 有源層Ic充當(dāng)η—型陰極層2。橫向二極管的每個(gè)部分都形成于陰極層2中。BOX層Ib的厚度和有源層Ic (即陰極層2、的厚度和雜質(zhì)濃度不限于特定值，可以根據(jù)半導(dǎo)體裝置的使用目的而變化。例如，為了實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓，優(yōu)選BOX層Ib的厚度是 4微米(ym)或更大。例如，有源層Ic可以具有7. OX IO14CnT3的η型雜質(zhì)濃度。在半導(dǎo)體襯底1中形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id以圍繞橫向二極管，使得橫向二極管可以與其它元件隔離。 例如，溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id具有從有源層Ic的表面延伸到BOX層Ib的溝槽。以多晶硅通過(guò)絕緣層填充溝槽。在陰極層2的表面上形成L0C0S氧化物層3。通過(guò)L0C0S氧化物層3使橫向二極管的各部分彼此絕緣。N+型陰極接觸區(qū)域4形成于陰極層2的表面部分中并暴露到L0C0S 氧化物層3外部。陰極接觸區(qū)域4具有與半導(dǎo)體襯底1的表面平行的縱向。陰極接觸區(qū)域4由η型緩沖層5圍繞。緩沖層5的雜質(zhì)濃度大于陰極層2的雜質(zhì)濃度。例如，陰極接觸區(qū)域4可以具有1. OX IO2tlCnT3的η型雜質(zhì)濃度和0. 2 μ m的深度。例如，緩沖層5可以具有 3. OX IO16CnT3的η型雜質(zhì)濃度和5 μ m的深度。P型陽(yáng)極區(qū)6形成于陰極層2的表面部分中并暴露到LOCOS氧化物層3外部。沿圓周?chē)@陰極接觸區(qū)域4布置陽(yáng)極區(qū)6，使得陰極接觸區(qū)域4可以被陽(yáng)極區(qū)6圍繞。陽(yáng)極區(qū) 6具有ρ—型低雜質(zhì)濃度部分7和ρ+型高雜質(zhì)濃度部分8。低雜質(zhì)濃度部分7比高雜質(zhì)濃度部分8更靠近陰極接觸區(qū)域4。此外，低雜質(zhì)濃度部分7的深度大于高雜質(zhì)濃度部分8的深度。根據(jù)第一實(shí)施例，如圖2Α所示，在從頂部觀看時(shí)，低雜質(zhì)濃度部分7具有橢圓形狀。具體而言，低雜質(zhì)濃度部分7具有平行于陰極接觸區(qū)域4延伸的兩個(gè)直線部分和連接直線部分末端的兩個(gè)弧形部分。低雜質(zhì)濃度部分7具有 LOXIOiW3或更小的ρ型雜質(zhì)濃度。例如，低雜質(zhì)濃度部分7可以具有1. OX IO16CnT3的 P型雜質(zhì)濃度和3. Ιμπι的厚度。高雜質(zhì)濃度部分8與低雜質(zhì)濃度部分7的表面接觸。根據(jù)第一實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8的側(cè)表面被低雜質(zhì)濃度部分7覆蓋。如圖2Α所示，在從頂部觀看時(shí)，高雜質(zhì)濃度部分8具有直線形狀。高雜質(zhì)濃度部分8位于陰極接觸區(qū)域4的每一側(cè)。于是，高雜質(zhì)濃度部分8的總數(shù)為兩個(gè)。根據(jù)第一實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8形成于低雜質(zhì)濃度部分7的表面部分中，在距陰極接觸區(qū)域4最遠(yuǎn)的位置處。亦即，高雜質(zhì)濃度部分8位于低雜質(zhì)濃度部分7距陰極接觸區(qū)域4遠(yuǎn)的一側(cè)上。高雜質(zhì)濃度部分8具有1. OX IO19CnT3或更高的ρ型雜質(zhì)濃度。例如，高雜質(zhì)濃度部分8可以具有1. OX 102°cm_3的ρ型雜質(zhì)濃度和0. 55 μ m的厚度。P+型陽(yáng)極擴(kuò)展部分9形成于半導(dǎo)體襯底1中，至少沿有源層Ic的深度方向延伸。 陽(yáng)極擴(kuò)展部分9比陽(yáng)極區(qū)6的高雜質(zhì)濃度部分8和低雜質(zhì)濃度部分7距陰極接觸區(qū)域4更遠(yuǎn)。具體而言，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9相對(duì)于陰極接觸區(qū)域4位于低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8的外部。更具體而言，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9位于溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id和低雜質(zhì)濃度部分7 以及高雜質(zhì)濃度部分8之間。根據(jù)第一實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有第一部分9a和第二部分％。第一部分9a與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面接觸。第二部分9b將第一部分9a連接到高雜質(zhì)濃度部分8。如圖2A所示，在從頂部觀看時(shí)，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有直線形狀。陽(yáng)極擴(kuò)展部分9位于陰極接觸區(qū)域4的每一側(cè)。于是，陽(yáng)極擴(kuò)展區(qū)域9的總數(shù)為兩個(gè)。例如，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9可以具有1. OX IO2tlCnT3的ρ型雜質(zhì)濃度。例如，第一部分9a可以具有與有源層 Ic相同的厚度以及1 μ m的寬度。陰極電極10形成于陰極接觸區(qū)域4的表面上并電連接到陰極接觸區(qū)域4。陽(yáng)極電極11形成于陽(yáng)極區(qū)6的表面上并電連接到陽(yáng)極區(qū)6。陰極電極10與陰極接觸區(qū)域4形成歐姆接觸。陰極電極10具有與陰極接觸區(qū)域4相同的直線形狀并幾乎全部形成于陰極接觸區(qū)域4的表面上方。陽(yáng)極電極11具有直線形狀并位于陰極10的每一側(cè)。陽(yáng)極電極11 與陽(yáng)極區(qū)6的低雜質(zhì)濃度部分7的直線部分形成肖特基或歐姆接觸。此外，陽(yáng)極電極11與陽(yáng)極區(qū)6的高雜質(zhì)濃度部分8形成歐姆接觸。于是，陽(yáng)極電極11連接到低雜質(zhì)濃度部分7 和高雜質(zhì)濃度部分8。根據(jù)第一實(shí)施例，陽(yáng)極電極11幾乎全部形成于陽(yáng)極區(qū)6的直線部分上方。電阻器層12形成于陰極和陽(yáng)極之間的LOCOS氧化物層3上。例如，電阻器層12可以由摻雜多晶硅制成。電阻器層12用于維持陰極和陽(yáng)極之間的均勻電勢(shì)梯度。具體而言，如圖2A所示，電阻器層12具有螺旋形狀并纏繞在陰極電極10周?chē)ｋ娮杵鲗?2在一端電連接到陰極電極10，在另一端電連接到陽(yáng)極電極11。由于電阻器層12的內(nèi)阻導(dǎo)致的電壓降，電阻器層12的電勢(shì)隨著距陰極電極10的距離逐漸減小。于是，可以使電阻器層12 中的電勢(shì)梯度保持均勻。因此，可以使位于跨LOCOS氧化物層3的電阻器層12下方的陰極層2中的電勢(shì)梯度維持均勻。于是，減小了不均勻電勢(shì)梯度導(dǎo)致的電場(chǎng)集中，從而可以改善擊穿電壓。此外，減少了碰撞電離，從而可以減少關(guān)閉切換時(shí)間的增加。除了橫向二極管之外，在半導(dǎo)體襯底1中還形成諸如橫向IGBT的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。橫向二極管并聯(lián)連接到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件并被用作續(xù)流二極管。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例的橫向二極管，盡管陽(yáng)極電極11與陽(yáng)極區(qū)6的低雜質(zhì)濃度部分7的直線部分形成肖特基或歐姆接觸，但陽(yáng)極電極11與陽(yáng)極區(qū)6的高雜質(zhì)濃度部分8形成歐姆接觸。由于陽(yáng)極電極11電連接到低雜質(zhì)濃度部分7，所以注入電子的量變小， 從而可以減少注入空穴的量而不減小電流的量。于是，減小了反向恢復(fù)電荷Qrr，從而可以改進(jìn)反向恢復(fù)能力。此外，由于減少了注入空穴的量，所以橫向二極管能夠快速工作而無(wú)需壽命控制。此外，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9比陽(yáng)極區(qū)6的高雜質(zhì)濃度部分8和低雜質(zhì)濃度部分7距陰極接觸區(qū)域4更遠(yuǎn)。在這種方式中，可以改善橫向二極管的雪崩耐量。具體而言，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有在半導(dǎo)體襯底1的垂直方向(即厚度方向)上延伸的第一部分9a。于是，耗盡層在垂直于垂直方向的半導(dǎo)體襯底1的橫向(即平面方向)上從第一部分9a延伸，以減小電場(chǎng)的集中。因此，雪崩擊穿變得較不可能發(fā)生，從而可以改善雪崩耐量。此外，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有第一部分9a，具有第二部分％，用于通過(guò)高雜質(zhì)濃度部分8將第一部分9a連接到陽(yáng)極電極11。于是，通過(guò)第二部分9b和高雜質(zhì)濃度部分8從第一部分9a向陽(yáng)極電極11 高效地汲取空穴。因此，橫向二極管能夠執(zhí)行快速切換操作，從而可以減少恢復(fù)損耗。圖3、圖4A-4L以及圖5示出了本發(fā)明人為了評(píng)估第一實(shí)施例的效果而進(jìn)行的模擬結(jié)果。圖3示出了開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流Ia和陽(yáng)極-陰極電壓Vak的變化。在圖3中，虛線表示沒(méi)有陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管，實(shí)線表示具有陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的第一實(shí)施例的橫向二極管。圖4A-4L示出了圖3所示時(shí)間(1)-(6)觀察到的陽(yáng)極側(cè)上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。具體而言，圖4A、4B、4C、4G、4H和41分別示出了在時(shí)間(1)-(6)現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管的陽(yáng)極側(cè)上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。相反，圖4D、4E、4F、4J、4K和4L分別示出了在時(shí)間(1)-(6) 觀察的第一實(shí)施例橫向二極管的陽(yáng)極側(cè)上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。在圖4A-4L中，等勢(shì)線以10伏間隔分隔。圖5示出了在時(shí)間(1)-(6)觀察到的來(lái)自陰極的低雜質(zhì)濃度部分7近側(cè)(即， 圖4A和4D中的位置Z)上電場(chǎng)強(qiáng)度(EFI)的改變。在圖5中，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管，實(shí)線表示第一實(shí)施例的橫向二極管?；謴?fù)損耗取決于從陽(yáng)極電流Ia變?yōu)樨?fù)值到陽(yáng)極電流Ia變?yōu)榱銜r(shí)流動(dòng)的陽(yáng)極電流 Ia的量的總和。換言之，恢復(fù)損耗取決于陽(yáng)極電流Ia為零或更小的區(qū)域的面積?；謴?fù)損耗隨著面積的增加而增加。從圖3可以看出，在第一實(shí)施例的橫向二極管中，陽(yáng)極電流Ia的減少量小于現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管。因此，在第一實(shí)施例的橫向二極管中，陽(yáng)極電流Ia為零或更小的區(qū)域面積小于現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管。因此，在第一實(shí)施例的橫向二極管中，恢復(fù)損耗變得比現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管中小。
此外，由于現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管沒(méi)有陽(yáng)極擴(kuò)展部分9，低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8被等勢(shì)線圍繞，如圖4A和4B所示。然后，如圖4C所示，等勢(shì)線隨時(shí)間在下方延伸。然后，等勢(shì)線到達(dá)BOX層Ib并在橫向上延伸，如圖4G、4H和41所示。相反，由于第一實(shí)施例的橫向二極管具有陽(yáng)極擴(kuò)展部分9，所以耗盡層能夠從陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸，從而可以在橫向上加快耗盡。于是，如圖4D、4E、4F、4J、4K和4L所示，不僅低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8，而且陽(yáng)極擴(kuò)展部分9都被等勢(shì)線圍繞。通過(guò)這種方式，等勢(shì)線能夠從起始時(shí)間(1)開(kāi)始在橫向上延伸。因此，根據(jù)第一實(shí)施例，減小了在電場(chǎng)集中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的局部峰值。因此，雪崩擊穿不大可能發(fā)生，從而可以改善雪崩耐量。從圖5可以明白第一實(shí)施例的以上效果。如圖5所示，在第一實(shí)施例橫向二極管中，來(lái)自陰極的低雜質(zhì)濃度部分7的近側(cè)上的電場(chǎng)強(qiáng)度小于現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管。從圖3 也可以明白第一實(shí)施例的以上效果。如圖3所示，在反向恢復(fù)操作期間，陽(yáng)極電流Ia具有兩個(gè)局部最小值。第二局部最小值取決于雪崩耐量。亦即，由于第二局部最小值更小，所以雪崩耐量更小。在圖3中，點(diǎn)X表示第一實(shí)施例橫向二極管中的第二局部最小值，點(diǎn)Y表示現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管中的第二局部最小值。通過(guò)比較點(diǎn)X和點(diǎn)Y可以看出，第一實(shí)施例的橫向二極管中，第二局部最小值大于現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管。因此，在第一實(shí)施例的橫向二極管中，雪崩耐量大于現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，陽(yáng)極電極11電連接到低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9比低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8離陰極電極10更遠(yuǎn)。 在這種方案中，減少了注入空穴的量，從而可以改進(jìn)反向恢復(fù)能力，還可以改進(jìn)雪崩耐量。另外，在現(xiàn)有技術(shù)的橫向二極管中，高雜質(zhì)濃度部分8被低雜質(zhì)濃度部分7圍繞， 以減少來(lái)自高雜質(zhì)濃度部分8的空穴注入。因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，增加陽(yáng)極擴(kuò)展部分9能夠增加空穴注入并不是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明人曾進(jìn)行過(guò)模擬，并發(fā)現(xiàn)以下事實(shí)。在正向偏置條件下，載流子的傳導(dǎo)取決于擴(kuò)散，注入現(xiàn)象取決于陽(yáng)極區(qū)中的p-/p+陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。亦即，位于低雜質(zhì)濃度部分7背面的陽(yáng)極擴(kuò)展部分9對(duì)載流子傳導(dǎo)沒(méi)有貢獻(xiàn)。另一方面，在恢復(fù)條件下，載流子傳導(dǎo)取決于漂移，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9充當(dāng)具有ρ+型右邊緣表面的一維二極管的陽(yáng)極層。在恢復(fù)的開(kāi)始階段，從溝槽附近到陽(yáng)極下方的區(qū)域中存儲(chǔ)的空穴被迅速發(fā)射到陽(yáng)極擴(kuò)展部分9中，從而能夠發(fā)生耗盡。于是，迅速發(fā)生n_型漂移層(即陰極層幻中的耗盡，存儲(chǔ)的空穴被發(fā)射到低雜質(zhì)濃度部分7。結(jié)果，減小了電場(chǎng)的增大，從而能夠防止動(dòng)態(tài)雪崩。基于以上事實(shí)，本發(fā)明人進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)陽(yáng)極擴(kuò)展部分9比低雜質(zhì)濃度部分7 和高雜質(zhì)濃度部分8更遠(yuǎn)離陰極電極10的結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明陽(yáng)極擴(kuò)展部分9不會(huì)影響空穴注入。由于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9不影響空穴注入，所以可以防止反向恢復(fù)電荷Qrr的增加和反向恢復(fù)能力的減少。接下來(lái)，下文參考圖6A-6C、7A_7C和8A-8C描述制造根據(jù)第一實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置的方法。在附圖中，與橫向二極管相鄰地形成IGBT。首先，如圖6A所示，制備半導(dǎo)體襯底1。例如，通過(guò)BOX層Ib在支撐襯底Ia上鍵合用于有源層Ic的硅襯底，然后將硅襯底減薄到與有源層Ic對(duì)應(yīng)的預(yù)定厚度。通過(guò)這種方式，可以制備半導(dǎo)體襯底1。然后，如圖6B所示，在有源層Ic的表面上形成用于離子注入的帽蓋層20，在帽蓋層20上放置掩模(未示出)，在與要形成第二部分9b的位置處掩模具有開(kāi)口。然后，通過(guò)離子注入，經(jīng)掩模向有源層Ic中摻雜P型雜質(zhì)，以形成第二部分％。然后，去除掩模和帽蓋層20。然后，如圖6C所示，在有源層Ic上形成掩模(未示出)，掩模在與要形成的溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id對(duì)應(yīng)的位置具有開(kāi)口。然后，利用掩模在有源層Ic中蝕刻溝槽。然后，在去除掩模之后，在有源層Ic上以及溝槽內(nèi)部形成帽蓋層21。然后，如圖7A所示，在帽蓋層21上放置掩模，掩模在與要形成的溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id 對(duì)應(yīng)的位置具有開(kāi)口，例如，通過(guò)傾斜離子注入，經(jīng)由掩模摻雜P型雜質(zhì)以形成第一部分 9a。然后，去除掩模和帽蓋層21。然后，如圖7B所示，在有源層Ic上以及溝槽內(nèi)部，通過(guò)熱氧化形成熱氧化層22。 然后，在熱氧化層22上形成多晶硅層23以填充溝槽。然后，例如，執(zhí)行回蝕過(guò)程，使得能夠僅在溝槽內(nèi)部保留多晶硅層23。于是，獲得了溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id。如圖7C所示，在有源層Ic中的預(yù)定位置處形成η型擴(kuò)散層。根據(jù)第一實(shí)施例，擴(kuò)散層包括η型緩沖層5、η型緩沖層31和η型緩沖層32。緩沖層5位于二極管區(qū)域中，其中形成了橫向二極管。緩沖層31和緩沖層32位于形成IGBT的IGBT區(qū)域中。然后，通過(guò)公知的LOCOS氧化工藝形成LOCOS氧化物層3。然后，如圖8Α所示，在執(zhí)行柵極氧化之后，在半導(dǎo)體襯底1的表面上形成摻雜多晶硅層。然后，通過(guò)對(duì)二極管區(qū)域中的摻雜多晶硅層構(gòu)圖來(lái)形成電阻器層12。同樣地，通過(guò)對(duì) IGBT區(qū)域中的摻雜多晶硅層構(gòu)圖來(lái)形成電阻器層33和柵極電極34。然后，如圖8Β所示，反復(fù)執(zhí)行形成掩模的過(guò)程和通過(guò)掩模執(zhí)行離子注入的過(guò)程以形成擴(kuò)散層。于是，在二極管區(qū)域中形成陰極接觸區(qū)域4、低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8，在IGBT區(qū)域中形成ρ型接觸層35、ρ型主體層36、ρ+型集電極區(qū)37和η+型發(fā)射極區(qū)38。然后，形成層間電介質(zhì)膜(未示出)，并在層間電介質(zhì)膜中形成接觸孔。然后，在層間電介質(zhì)膜上形成導(dǎo)體層以填充接觸孔。然后，如圖8C所示，通過(guò)對(duì)二極管區(qū)域中的導(dǎo)體層構(gòu)圖來(lái)形成陰極電極10和陽(yáng)極電極11。同樣地，通過(guò)對(duì)IGBT區(qū)域中的導(dǎo)體層構(gòu)圖來(lái)形成發(fā)射電極39和集電電極39。通過(guò)這種方式，在同一半導(dǎo)體襯底1中形成橫向二極管和橫向IGBT。可以與橫向二極管在同一半導(dǎo)體襯底1中形成另一種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，例如M0SFET。不過(guò)，在將橫向二極管與MOSFET組合時(shí)，在反向恢復(fù)操作期間陽(yáng)極電流Ia具有三個(gè)局部最小值。因此，在將橫向二極管與MOSFET組合時(shí)，恢復(fù)損耗變得比將橫向二極管與IGBT組合時(shí)更大。(第二實(shí)施例)下面參考圖9描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。第一和第二實(shí)施例之間的差異是陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的結(jié)構(gòu)。圖9是示出了根據(jù)第二實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖9 所示，根據(jù)第二實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的第一部分9a的厚度比有源層Ic小。具體而言， 第一部分9a從有源層Ic的表面延伸，終止于有源層Ic內(nèi)部，不到達(dá)BOX層lb。于是，在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面上半部附近，覆蓋有第一部分9a，但在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面的下半部附近，不被第一部分9a覆蓋。溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的下半部分附近，與陰極層2接觸。即使在圖9中所示的這種結(jié)構(gòu)中，耗盡層也能夠從包括第一部分9a和第二部分9b 的陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸，從而可以在橫向上加快耗盡。由于第一部分9a不到達(dá)BOX層lb， 耗盡層不太可能延伸到有源層Ic的下部。不過(guò)，可以獲得與第一實(shí)施例幾乎相同的效果?？梢酝ㄟ^(guò)與根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置幾乎相同的方法制造根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。不過(guò)，在執(zhí)行P型雜質(zhì)的傾斜離子注入以形成第一部分9a時(shí)，需要調(diào)節(jié)傾斜離子注入的角度，使得第一部分9a的厚度可以小于有源層Ic的厚度。(第三實(shí)施例)下面參考圖10描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。第一和第三實(shí)施例之間的差異是陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的結(jié)構(gòu)。圖10是示出了根據(jù)第三實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖 10所示，根據(jù)第三實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的第一部分9a的厚度比有源層Ic小。具體而言，像第二實(shí)施例那樣，第一部分9a從有源層Ic的表面延伸，終止于有源層Ic內(nèi)部，不到達(dá)BOX層lb。此外，根據(jù)第三實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分9b。因此，第一部分9a與陽(yáng)極區(qū)6分開(kāi)。即使在圖10中所示的這種結(jié)構(gòu)中，耗盡層也能夠從包括第一部分9a的陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸，從而可以在橫向上加快耗盡。由于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分％，所以不能利用通過(guò)第一部分9a、第二部分％、高雜質(zhì)濃度部分8和陽(yáng)極電極11的路徑汲取空穴。因此，從空穴汲取效率的角度來(lái)講，優(yōu)選陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有第二部分％?？梢酝ㄟ^(guò)與根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置幾乎相同的方法制造根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。不過(guò)，由于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分％，所以不需要執(zhí)行形成第二部分 9b的過(guò)程。(第四實(shí)施例)下面參考圖11描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。第一和第四實(shí)施例之間的差異是陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的結(jié)構(gòu)。圖11是示出了根據(jù)第四實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖 11所示，根據(jù)第四實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的第一部分9a的厚度比有源層Ic小。具體而言，第一部分9a從有源層Ic底部上的BOX層延伸，終止于有源層Ic內(nèi)部。于是，在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面下半部附近，覆蓋有第一部分9a，但在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面的上半部附近，不被第一部分9a覆蓋。溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的上半部分附近，與陰極層2接觸。即使在圖11中所示的這種結(jié)構(gòu)中，耗盡層也能夠從包括第一部分9a和第二部分 9b的陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸，從而可以在橫向上加快耗盡。由于第一部分9a不到達(dá)有源層 Ic的表面，所以耗盡層不太可能延伸到有源層Ic的上部。不過(guò)，可以獲得與第一實(shí)施例幾乎相同的效果。可以通過(guò)與根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置幾乎相同的方法制造根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。不過(guò)，由于第一部分9a需要僅在有源層Ic的深位置中形成，所以通過(guò)除傾斜離子注入之外的方法形成第一部分9a。例如，向用于有源層Ic的硅襯底表面中注入P型雜質(zhì)，然后通過(guò)BOX層Ib向支撐襯底Ia鍵合硅襯底的表面。于是，第一部分9a僅形成于有源層Ic中的深位置中。對(duì)于另一范例，在半導(dǎo)體襯底1中形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id之前，利用高能量向半導(dǎo)體襯底1中注入P型雜質(zhì)。(第五實(shí)施例)下面參考圖12描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。第一和第五實(shí)施例之間的差異是陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的結(jié)構(gòu)。圖12是示出了根據(jù)第五實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖 12所示，根據(jù)第五實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的第一部分9a的厚度比有源層Ic小。具體而言，像第四實(shí)施例那樣，第一部分9a從有源層Ic底部上的BOX層延伸，終止于有源層Ic內(nèi)部。此外，根據(jù)第五實(shí)施例，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分％。因此，第一部分9a與陽(yáng)極區(qū) 6分開(kāi)。即使在圖12中所示的這種結(jié)構(gòu)中，耗盡層也能夠從包括第一部分9a的陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸，從而可以在橫向上加快耗盡。由于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分％，所以不能利用通過(guò)第一部分9a、第二部分％、高雜質(zhì)濃度部分8和陽(yáng)極電極11的路徑汲取空穴。因此，從空穴汲取效率的角度來(lái)講，優(yōu)選陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有第二部分％?？梢酝ㄟ^(guò)與根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置幾乎相同的方法制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。不過(guò)，由于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9沒(méi)有第二部分％，所以不需要執(zhí)行形成第二部分 9b的過(guò)程。(第二到第五實(shí)施例的效果)圖13是示出了在第二實(shí)施例的橫向二極管、第三實(shí)施例的橫向二極管、第四實(shí)施例的橫向二極管、第五實(shí)施例的橫向二極管和現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的橫向二極管中的開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流Ia和陽(yáng)極-陰極電壓Vak變化的圖。從圖13中可以看出，第二到第五實(shí)施例的每個(gè)的橫向二極管的恢復(fù)損耗都小于現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管。(第六實(shí)施例)下面參考圖14和15描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。第一和第六實(shí)施例之間的差異是高雜質(zhì)濃度部分8的結(jié)構(gòu)。圖14是示出了根據(jù)第六實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。圖15 是對(duì)應(yīng)于圖2B的圖，示出了圖14的橫向二極管的放大部分頂視圖。根據(jù)第一實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8位于低雜質(zhì)濃度部分7距陰極接觸區(qū)域4遠(yuǎn)的一側(cè)。相反，如圖15所示，根據(jù)第六實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8位于低雜質(zhì)濃度部分7的中心。具體而言，低雜質(zhì)濃度部分7的寬度方向垂直于陰極接觸區(qū)域4的縱向，高雜質(zhì)濃度部分8沿低雜質(zhì)濃度部分7的寬度方向位于低雜質(zhì)濃度部分7的中心。基本上，高雜質(zhì)濃度部分8具有直線形狀。具體而言，如圖15所示，高雜質(zhì)濃度部分8具有直線部分以及從直線部分垂直延伸并連接到第二部分9b的突出部。例如，可以以規(guī)則的間隔布置突出部。如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8的直線部分位于低雜質(zhì)濃度部分7 的中心，高雜質(zhì)濃度部分8的突出部從直線部分延伸并連接到第二部分％。在這種方式中， 可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。
(第七實(shí)施例)下面參考圖16和17描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。第一和第七實(shí)施例之間的差異是高雜質(zhì)濃度部分8的結(jié)構(gòu)。圖16是示出了根據(jù)第七實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。圖17 是對(duì)應(yīng)于圖2B的圖，示出了圖16的橫向二極管的放大部分頂視圖。像第一實(shí)施例那樣，根據(jù)第七實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8位于低雜質(zhì)濃度部分7距陰極接觸區(qū)域4遠(yuǎn)的一側(cè)。與第一實(shí)施例不同的是，高雜質(zhì)濃度部分8被分成多個(gè)部分。以規(guī)則間隔布置高雜質(zhì)濃度部分8的被分部分并將其連接到第二部分％。此外，高雜質(zhì)濃度部分8的被分部分電連接到陽(yáng)極電極11。如上所述，根據(jù)第七實(shí)施例，高雜質(zhì)濃度部分8被分成多個(gè)部分，它們以規(guī)則間隔布置并連接到第二部分％。在這種方案中，可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。(第六和第七實(shí)施例的效果)圖18示出了在第六實(shí)施例的橫向二極管和第七實(shí)施例的橫向二極管中的開(kāi)關(guān)操作期間陽(yáng)極電流Ia和陽(yáng)極-陰極電壓Vak的變化。從圖3和圖18中可以看出，第六和第七實(shí)施例的每個(gè)的橫向二極管的恢復(fù)損耗都小于現(xiàn)有技術(shù)橫向二極管。此外，圖18示出，在第六實(shí)施例的橫向二極管中，恢復(fù)損耗小于第七實(shí)施例的橫向二極管中的恢復(fù)損耗。具體而言，在第六實(shí)施例的橫向二極管中，反向恢復(fù)電荷Qrr為96. 8nC，反向恢復(fù)電流Irr為0. 56A。相反，在第七實(shí)施例的橫向二極管中， 反向恢復(fù)電荷Qrr為114. 8nC，反向恢復(fù)電流Irr為0. 75A。(第八實(shí)施例)下面參考圖19描述本發(fā)明的第八實(shí)施例。第一和第七實(shí)施例之間的差異是半導(dǎo)體襯底1的結(jié)構(gòu)。根據(jù)第一實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底1為SOI襯底。不過(guò)，半導(dǎo)體襯底1不限于SOI襯底。 圖19是示出了根據(jù)第八實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖19所示，根據(jù)第八實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底1是外延晶圓。具體而言，半導(dǎo)體襯底1包括硅襯底Ie和外延層 If,外延層If，作為半導(dǎo)體層，生長(zhǎng)于硅襯底Ie的表面上。硅襯底Ie是η型或P型襯底，具有例如1. OX IO13CnT3的低雜質(zhì)濃度。外延層If是η_型雜質(zhì)層，具有例如7. OX 1014cm_3的 η型低雜質(zhì)濃度。溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id形成于半導(dǎo)體襯底1中。溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id包括從外延層If的表面延伸到硅襯底Ie的溝槽。溝槽填充有絕緣層，從而可以實(shí)現(xiàn)元件隔離。如上所述，根據(jù)第八實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底1為外延晶圓。在將外延晶圓用作半導(dǎo)體襯底1時(shí)，耗盡層能夠向硅襯底Ie延伸。不過(guò)，在外延層If之內(nèi)，耗盡層幾乎均等地在半導(dǎo)體襯底1的橫向延伸。因此，可以改善雪崩耐量。于是，能夠獲得與第一實(shí)施例相同的效果。(第九實(shí)施例)下面參考圖20描述本發(fā)明的第九實(shí)施例。第九實(shí)施例類似于第八實(shí)施例。第八和第九實(shí)施例之間的差異如下。根據(jù)第九實(shí)施例，像第八實(shí)施例那樣，半導(dǎo)體襯底1為外延晶圓。與第八實(shí)施例不同的是，在半導(dǎo)體襯底1中不形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)ld，因此僅陽(yáng)極擴(kuò)展部分9能夠從外延層 If的表面延伸到硅襯底le。盡管半導(dǎo)體襯底1沒(méi)有溝槽隔離結(jié)構(gòu)ld，但耗盡層幾乎均等地在外延層If之內(nèi)的半導(dǎo)體襯底1的橫向上延伸。于是，能夠獲得與第一實(shí)施例相同的效

可以通過(guò)執(zhí)行將ρ型雜質(zhì)離子注入到外延層If中來(lái)形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9?；蛘撸?可以通過(guò)在外延層If中形成溝槽并通過(guò)外延生長(zhǎng)利用P+型層填充溝槽來(lái)形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。(第十實(shí)施例)下面參考圖21描述本發(fā)明的第十實(shí)施例。第一和第十實(shí)施例之間的差異是半導(dǎo)體襯底1的結(jié)構(gòu)。圖21是示出了根據(jù)第十實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖 20所示，根據(jù)第十實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底1為體晶圓。具體而言，半導(dǎo)體襯底1僅包括作為半導(dǎo)體層的硅襯底lg。硅襯底Ig是η—型硅襯底，具有例如7. OX IO14CnT3的η型雜質(zhì)濃度。 溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id形成于半導(dǎo)體襯底1中。溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id從硅襯底Ig的表面延伸到大于陽(yáng)極擴(kuò)展部分9深度的深度，從而可以實(shí)現(xiàn)元件隔離。如上所述，根據(jù)第十實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底1為體晶圓。在將體晶圓用作半導(dǎo)體襯底 1時(shí)，耗盡層能夠在陽(yáng)極擴(kuò)展部分9下方延伸。不過(guò)，在陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的深度，耗盡層幾乎均等地在半導(dǎo)體襯底1的橫向上延伸。因此，可以改善雪崩耐量。于是，能夠獲得與第一實(shí)施例相同的效果。可以通過(guò)拋光硅襯底Ig的背表面，直到陽(yáng)極擴(kuò)展部分9暴露于硅襯底Ig的背表面，從而減薄硅襯底lg。在這樣的方案中，耗盡層不在陽(yáng)極擴(kuò)展部分9下方延伸。因此，可以進(jìn)一步改善雪崩耐量。(第十一實(shí)施例)下面參考圖22描述本發(fā)明的第十一實(shí)施例。第十一實(shí)施例類似于第十實(shí)施例。第十和第十一實(shí)施例之間的差異是陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的結(jié)構(gòu)。圖22是示出了根據(jù)第十一實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖22所示，根據(jù)第十一實(shí)施例，像第十實(shí)施例那樣，半導(dǎo)體襯底1為體晶圓并包括硅襯底 lg。與第十實(shí)施例不同的是，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸到溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id下方，從而可以用陽(yáng)極擴(kuò)展部分9覆蓋溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的底部。即使在圖22中所示的這種結(jié)構(gòu)中，也可以獲得與第十實(shí)施例相同的效果。(第十二實(shí)施例)下面參考圖23描述本發(fā)明的第十二實(shí)施例。第十二實(shí)施例類似于第十實(shí)施例。第十和第十二實(shí)施例之間的差異如下。圖23是示出了根據(jù)第十二實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。如圖23所示，根據(jù)第十二實(shí)施例，像第十實(shí)施例那樣，半導(dǎo)體襯底1為體晶圓并僅包括硅襯底 lg。與第十實(shí)施例不同的是，在半導(dǎo)體襯底1中不形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)ld，因此僅陽(yáng)極擴(kuò)展部分9能夠從硅襯底Ig的表面延伸到硅襯底Ig的預(yù)定深度。盡管半導(dǎo)體襯底1沒(méi)有溝槽隔離結(jié)構(gòu)ld，但在陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的深度上，耗盡層幾乎均等地在半導(dǎo)體襯底1的橫向上延伸。于是，能夠獲得與第一實(shí)施例相同的效果。可以通過(guò)執(zhí)行將ρ型雜質(zhì)離子注入到外延層Ig中來(lái)形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。或者， 可以通過(guò)在硅襯底Ig中形成溝槽并通過(guò)外延生長(zhǎng)利用P+型層填充溝槽來(lái)形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。(第十三實(shí)施例)下面參考圖M描述本發(fā)明的第十三實(shí)施例。第十三實(shí)施例與前面實(shí)施例的差異是陰極電極10的結(jié)構(gòu)。圖M是示出了根據(jù)第十三實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。圖 M示出了通過(guò)修改圖19所示第八實(shí)施例的陰極電極10的結(jié)構(gòu)獲得的第十三實(shí)施例的范例?？梢耘c圖M所示的相同方式修改其它前面實(shí)施例的陰極電極10。如圖M所示，根據(jù)第十三實(shí)施例，在外延層If中的緩沖層5中形成溝槽10a。在溝槽IOa的內(nèi)表面上形成陰極接觸區(qū)域4，在陰極接觸區(qū)域4上形成陰極電極10，從而可以用陰極接觸區(qū)域4和陰極電極10填充溝槽10a。即使在圖M中所示的這種結(jié)構(gòu)中，也可以獲得與第八實(shí)施例相同的效果。(第十四實(shí)施例)下面參考圖25描述本發(fā)明的第十四實(shí)施例。第十四實(shí)施例與前面實(shí)施例的差異是陽(yáng)極電極11的結(jié)構(gòu)。圖25是示出了根據(jù)第十四實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。圖 25示出了通過(guò)修改圖19所示第八實(shí)施例的陽(yáng)極電極11的結(jié)構(gòu)獲得的第十四實(shí)施例的范例?？梢耘c圖25所示的相同方式修改其它前面實(shí)施例的陽(yáng)極電極11。如圖25所示，根據(jù)第十四實(shí)施例，陽(yáng)極電極11被分成兩個(gè)電極lla、llb。一個(gè)電極Ila是電連接到低雜質(zhì)濃度部分7的肖特基電極，另一電極lib是電連接到高雜質(zhì)濃度部分8的歐姆電極。肖特基電極Ila和歐姆電極lib通過(guò)形成于諸如層間電介質(zhì)層的上層中的布線圖案電連接到一起。即使在圖25中所示的這種結(jié)構(gòu)中，也可以獲得與第八實(shí)施例相同的效果。(第十五實(shí)施例)下面參考圖沈描述本發(fā)明的第十五實(shí)施例。第十五實(shí)施例與前面實(shí)施例的差異是陰極電極10和陽(yáng)極電極11的結(jié)構(gòu)。圖沈是示出了根據(jù)第十五實(shí)施例具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置截面圖的圖。圖沈示出了通過(guò)修改第一實(shí)施例的陰極電極10和陽(yáng)極電極11的結(jié)構(gòu)獲得的第十五實(shí)施例的范例?？梢耘c圖26所示的相同方式修改其它前面實(shí)施例的陰極電極10和陽(yáng)極電極11。如圖沈所示，根據(jù)第十五實(shí)施例，陰極電極10具有阻擋金屬層10b。阻擋金屬層 IOb可以由TiN、Tai或TaN制成。在陰極電極10由諸如AlSi或AlSiCu (主要包含Al)的電極材料制成時(shí)，例如，由于電極材料和制造有源層Ic的半導(dǎo)體材料(例如Si)之間的相互擴(kuò)散，陰極電極10可能破碎。阻擋金屬層IOb位于陰極電極10和陰極接觸區(qū)域4之間以保護(hù)陰極電極10。同樣地，陽(yáng)極電極11具有阻擋金屬層11c。阻擋金屬層lie可以由TiN、Tai或TaN 制成。阻擋金屬層Uc位于陽(yáng)極電極11和陽(yáng)極區(qū)6之間，以保護(hù)陽(yáng)極電極11。如上所述，根據(jù)第十五實(shí)施例，陰極電極10具有阻擋金屬層10b，陽(yáng)極電極11具有阻擋金屬層11c。在這樣的方案中，可以保護(hù)陰極電極10和陽(yáng)極電極11，不受相互擴(kuò)散的損傷。于是，可以改善陰極電極10和陽(yáng)極電極11的可靠性。此外，由于阻擋金屬層IlC減小了肖特基阻擋的高度，因此，減少了注入空穴的量，從而可以減少反向恢復(fù)電荷Qrr。
可以在圖8C所示的過(guò)程中形成阻擋金屬層10b、llc。具體而言，在層間電介質(zhì)膜上形成阻擋材料層，然后在阻擋材料層上形成導(dǎo)體層。然后，對(duì)阻擋材料層和導(dǎo)體層構(gòu)圖， 從而可以同時(shí)形成阻擋金屬層IObUlC和陰極電極10和陽(yáng)極電極11。(修改)可以通過(guò)各種方式，例如，如下方式，修改上述實(shí)施例。在以上實(shí)施例中，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面接觸并相對(duì)于陰極接觸區(qū)域4位于低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8外部?；蛘撸?yáng)極擴(kuò)展部分9可以與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id分隔，只要陽(yáng)極擴(kuò)展部分9相對(duì)于陰極接觸區(qū)域4位于低雜質(zhì)濃度部分 7和高雜質(zhì)濃度部分8外部即可。下面參考圖27A-27F和圖28論述這樣做的原因。圖27A-27F是示出了陽(yáng)極擴(kuò)展部分9與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id分別分隔O μ m，1. 5 μ m， 3. 5 μ m，5. 75 μ m，9. 5 μ m禾口 14. 5 μ m的半導(dǎo)體裝置的圖。圖28是示出了本發(fā)明人為了測(cè)量陽(yáng)極擴(kuò)展部分9距溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的位置(即分隔距離)和反向恢復(fù)電荷Qrr之間的關(guān)系而進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果的圖。如圖觀所示，隨著陽(yáng)極擴(kuò)展部分9接近陰極接觸區(qū)域4，反向恢復(fù)電荷Qrr增加。 從恢復(fù)損耗的角度講，優(yōu)選反向恢復(fù)電荷Qrr為120nC或更少。從圖27A-27C和圖觀可以看出，在陽(yáng)極擴(kuò)展部分9的分隔距離為3.5 μ m或更小時(shí)，確保了反向恢復(fù)電荷Qrr為120nC 或更少。在圖27A-27C中，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9相對(duì)于陰極接觸區(qū)域4位于低雜質(zhì)濃度部分7 和高雜質(zhì)濃度部分8的外部。出于以上原因，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9可以與溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id分隔，只要陽(yáng)極擴(kuò)展部分 9相對(duì)于陰極接觸區(qū)域4位于低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8外部即可。在以上實(shí)施例中，陽(yáng)極電極11幾乎全部位于暴露于LOCOS氧化物層3外部的低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8上方。不過(guò)，只要陽(yáng)極電極11與低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8的每個(gè)接觸，就不需要陽(yáng)極電極11幾乎全部位于暴露于LOCOS氧化物層3 外部的低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8上方。亦即，即使在陽(yáng)極電極11與低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8的每個(gè)之間的接觸區(qū)域尺寸小時(shí)，也可以減小恢復(fù)損耗。如圖四所示，可以在有源層Ic和BOX層Ib之間插入雜質(zhì)濃度大于陰極層2的 η型雜質(zhì)區(qū)域30。在這樣的方案中，可以改善電壓擊穿電阻。例如，在η型雜質(zhì)區(qū)域30具有4μ m的厚度和1. 25X IO1W3的η型雜質(zhì)濃度時(shí)，優(yōu)選陰極層2的η型雜質(zhì)濃度大約為 1. OX 1014cm_3，低雜質(zhì)濃度部分7的ρ型雜質(zhì)濃度大約為3. 0X 1016cm_3。在這種情況下，優(yōu)選陰極接觸區(qū)域4的η型雜質(zhì)濃度大約為6. OX 102°Cm_3，緩沖層5的η型雜質(zhì)濃度大約為 3. 44X IO1W30可以通過(guò)如下方式形成η型雜質(zhì)區(qū)域30 向用于有源層Ic的硅襯底的表面注入 η-型雜質(zhì)，然后通過(guò)BOX層Ib將硅襯底的表面鍵合到支撐襯底la。在第六實(shí)施例中，高雜質(zhì)濃度部分8的直線部分沿低雜質(zhì)濃度部分7的寬度方向上位于低雜質(zhì)濃度部分7的中心，高雜質(zhì)濃度部分8的突出部從直線部分延伸并連接到陽(yáng)極擴(kuò)展部分9?；蛘撸唠s質(zhì)濃度部分8可以沒(méi)有突出部并與陽(yáng)極擴(kuò)展部分9斷開(kāi)。不過(guò)， 從載流子汲取效應(yīng)的角度來(lái)講，優(yōu)選高雜質(zhì)濃度部分8與陽(yáng)極擴(kuò)展部分9連接。在以上實(shí)施例中，陰極接觸區(qū)域4全部位于陰極電極10的底表面上。或者，如圖 30和31所示，陰極接觸區(qū)域4可以僅與陰極電極10的底表面的一部分接觸。在圖30所示的范例中，陰極接觸區(qū)域4僅與陰極電極10的底表面的一部分接觸，陰極電極10的底表面的剩余部分與緩沖層5接觸。在圖31中所示的范例中，陰極接觸區(qū)域4和ρ+型層50位于陰極電極10的底表面上并以條形方式交替布置，使得陰極電極10可以電連接到陰極接觸區(qū)域4和p+型層50。例如，p+型層50可以具有LOXlO2W的ρ型雜質(zhì)濃度和0. 55 μ m
的厚度。如圖32和圖33A和3 所示，高雜質(zhì)濃度部分8可以被分成第一和第二部分。圖 32是與圖2A對(duì)應(yīng)的圖，示出了根據(jù)修改，具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置放大部分頂視圖。 圖33A是示出了取自圖32中的線XXXIIIA-XXXIIIA的截面圖的圖，圖3 是示出了取自圖 32中的線XXXIIIB-XXXIIIB的截面圖的圖。像第一實(shí)施例那樣，高雜質(zhì)濃度部分8的第一部分位于低雜質(zhì)濃度部分7中，在距陰極接觸區(qū)域4最遠(yuǎn)的位置處。像第六實(shí)施例那樣，高雜質(zhì)濃度部分8的第二部分在低雜質(zhì)濃度部分7的寬度方向上位于低雜質(zhì)濃度部分7的中心。在以上實(shí)施例中，高雜質(zhì)濃度部分8被低雜質(zhì)濃度部分7圍繞?；蛘?，如圖34所示，高雜質(zhì)濃度部分8可以位于低雜質(zhì)濃度部分7外部。在圖34所示的范例中，高雜質(zhì)濃度部分8與低雜質(zhì)濃度部分7接觸并比低雜質(zhì)濃度部分7離陰極接觸區(qū)域4更遠(yuǎn)。在以上實(shí)施例中，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9是陽(yáng)極區(qū)6的獨(dú)立件。或者，如圖35所示，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9可以是陽(yáng)極區(qū)6的單個(gè)件。亦即，陽(yáng)極區(qū)6可以包括陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。在圖35 所示的范例中，低雜質(zhì)濃度部分7具有大約3. OX IO16CnT3的ρ型雜質(zhì)濃度和15 μ m的厚度， 并從有源層Ic的表面延伸到BOX層lb。即使在圖35中所示的這種結(jié)構(gòu)中，也可以獲得與以上實(shí)施例相同的效果。此外，如圖36所示，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9可以延伸到陽(yáng)極區(qū)6下方，從而可以利用陽(yáng)極擴(kuò)展部分9覆蓋陽(yáng)極區(qū)6底表面的至少一部分。在圖36所示的范例中，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9具有大約3. OX IO16CnT3的ρ型雜質(zhì)濃度和15 μ m的厚度，并延伸到低雜質(zhì)濃度部分7下方。 具體而言，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9延伸到低雜質(zhì)濃度部分7下方的位置并比高雜質(zhì)濃度部分8更接近陰極接觸區(qū)域4。即使在圖36中所示的這種結(jié)構(gòu)中，也可以獲得與以上實(shí)施例相同的效果。在以上實(shí)施例中，如圖7A所示，在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面上，通過(guò)執(zhí)行傾斜離子注入，形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9?；蛘?，可以在不同的過(guò)程中形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。例如，在形成用于溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的溝槽之后，在溝槽中形成ρ摻雜的多晶硅或ρ摻雜的氧化物層， 然后通過(guò)熱處理進(jìn)行固相擴(kuò)散或氣相擴(kuò)散，從而可以在溝槽的側(cè)表面上形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分 9。在實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置包括IGBT，連同橫向二極管。或者，半導(dǎo)體裝置可以包括其它元件，例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)和橫向擴(kuò)散的金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)， 還有橫向二極管。如前面參考圖7A-7C和圖8A-8C所述，由于橫向二極管和IGBT是在同一過(guò)程中形成的，所以在除二極管區(qū)域之外的IGBT區(qū)域中形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。同樣地，在橫向二極管和其它元件形成于同一半導(dǎo)體襯底1中時(shí)，陽(yáng)極擴(kuò)展部分9形成于除二極管區(qū)域之外的其它元件區(qū)域中。圖37是示出了半導(dǎo)體裝置截面圖的圖，該半導(dǎo)體裝置具有CMOS和LDM0S，還有橫向二極管和IGBT。橫向二極管、IGBT、CMOS和LDMOS形成于同一半導(dǎo)體襯底1中。不過(guò)，為了容易理解，圖37中未示出橫向二極管和IGBT。如圖37所示，在半導(dǎo)體襯底1中形成LDMOS和CMOS，半導(dǎo)體襯底1為SOI襯底。 形成LDMOS的LDMOS區(qū)域被溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id從形成CMOS的CMOS區(qū)域隔離。于是，LDMOS 和CMOS彼此隔離。如圖7所示，在CMOS區(qū)域和LDMOS區(qū)域的每個(gè)中形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9。在CMOS區(qū)域中，在有源層Ic的表面上形成L0C0S氧化物層3，使得P溝道MOSFET 60和N溝道MOSFET 61可以彼此隔離。具體而言，由L0C0S氧化物層3隔離在有源層Ic的表面部分中形成的η阱層6 和ρ阱層62b。在P溝道MOSFET 60中，在η阱層62a中形成p+型源極區(qū)63a和p+型漏極區(qū)64a。 通過(guò)柵極絕緣層65a，在源極區(qū)63a和漏極區(qū)6 之間的η阱層6 的表面上形成柵極電極 66a。源極電極67a形成于源極區(qū)63a上并電連接到源極區(qū)63a，漏極電極68a形成于漏極區(qū)64a并電連接到漏區(qū)64a。在N溝道MOSFET 61中，在ρ阱層62b中形成n+型源極區(qū)63b和n+型漏極區(qū)64b。 通過(guò)柵極絕緣層65b，在源極區(qū)6 和漏極區(qū)64b之間的ρ阱層62b的表面上形成柵極電極 66b。源極電極67b形成于源極區(qū)6 上并電連接到源極區(qū)63b，漏極電極68b形成于漏極區(qū)64b并電連接到漏極區(qū)64b。通過(guò)這種方式，在CMOS區(qū)域中形成具有P溝道MOSFET 60和N溝道MOSFET 61的 CMOS。在LDMOS區(qū)域中，在有源層Ic的表面上形成L0C0S氧化物層3，從而可以隔離 LDMOS 70的部分。LDMOS 70包括形成于有源層Ic的表面部分中的η型漏極區(qū)71、ρ型溝道區(qū)72和η+型源極區(qū)73。N+型接觸層74形成于漏極區(qū)71的表面部分中。P+型接觸層75 形成于溝道區(qū)72的表面部分中。漏極區(qū)71和溝道區(qū)被L0C0S氧化物層3彼此隔離。通過(guò)柵極絕緣層77在溝道區(qū)72上形成柵極電極78。源極電極79形成于源極區(qū)73和接觸層75 上并電連接到源極區(qū)73。漏極電極80形成于接觸層74上并通過(guò)接觸層74電連接到漏極區(qū)71。此外，形成ρ型主體層81和ρ型深層82。主體層81與溝道區(qū)72交疊并延伸得比溝道區(qū)72更深。深層82位于主體層81外部。主體層81和深層82增大了雪崩耐量。通過(guò)這種方式，在LDMOS區(qū)域中形成LDMOS 70。如上所述，半導(dǎo)體裝置可以包括CMOS和LDM0S，連同橫向二極管。在這種情況下， 如圖37所示，在溝槽隔離結(jié)構(gòu)Id的側(cè)表面上形成陽(yáng)極擴(kuò)展部分9，通過(guò)其隔離CMOS區(qū)域和 LSMOS區(qū)域。在以上實(shí)施例中，配置橫向二極管，使得陽(yáng)極位于陰極的每個(gè)側(cè)面。或者，可以配置橫向二極管，使得陰極位于陽(yáng)極的每個(gè)側(cè)面。亦即，導(dǎo)電類型可以反轉(zhuǎn)。具體而言，在實(shí)施例中，η—型陰極層2被定義為第一半導(dǎo)體區(qū)域，ρ型陽(yáng)極區(qū)6被定義為第二半導(dǎo)體區(qū)域，陰極電極10被定義為電連接到第一半導(dǎo)體區(qū)域的第一電極，陽(yáng)極電極11被定義為電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域的第二電極。第二半導(dǎo)體區(qū)域具有低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8，第二電極以如下方式電連接到低雜質(zhì)濃度部分7和高雜質(zhì)濃度部分8，使得第二電極與高雜質(zhì)濃度部分8形成歐姆接觸。此外，第二半導(dǎo)體區(qū)域具有P+ 型陽(yáng)極擴(kuò)展部分9，其在半導(dǎo)體襯底1的深度方向上延伸并具有大于低雜質(zhì)濃度部分7的雜質(zhì)濃度。亦即，在實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)閚型，第二半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)镻型?；蛘?，第一半導(dǎo)體區(qū)域可以是P型，第二半導(dǎo)體區(qū)域可以是η型的。即使在通過(guò)這種方式反轉(zhuǎn)導(dǎo)電類型時(shí)，也可以獲得與實(shí)施例相同的效果。在每種情況下，在IGBT的導(dǎo)通周期期間，陰極側(cè)上的電勢(shì)大于陽(yáng)極側(cè)，在IGBT的截止周期期間，陽(yáng)極側(cè)上的電勢(shì)大于陰極側(cè)。
這樣的改變和修改應(yīng)被理解為在所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括 包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層(lc，lf，lg)的半導(dǎo)體襯底(1)；位于所述半導(dǎo)體層(lc，lf，lg)中的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域O)； 雜質(zhì)濃度大于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域O)的雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電類型的接觸區(qū)域； 位于所述半導(dǎo)體層(lc，lf，lg)中并與所述接觸區(qū)域(4)分開(kāi)的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)；通過(guò)所述接觸區(qū)域⑷電連接到所述第一半導(dǎo)體區(qū)域⑵的第一電極(10)；以及電連接到所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)的第二電極(11)，其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)域( 和所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)之一為陰極區(qū)， 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域( 和所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)的另一個(gè)為陽(yáng)極區(qū)， 所述第一電極(10)和所述第二電極(11)中的一個(gè)電極為所述橫向二極管的陰極電極，所述第一電極(10)和所述第二電極(11)中的所述一個(gè)電極連接到所述陰極區(qū)，所述第一電極(10)和所述第二電極(11)中的另一個(gè)電極為所述橫向二極管的陽(yáng)極電極，所述第一電極(10)和所述第二電極(11)中的所述另一個(gè)電極連接到所述陽(yáng)極區(qū)， 所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)包括低雜質(zhì)濃度部分(7)、高雜質(zhì)濃度部分(8)和擴(kuò)展部分(9),所述低雜質(zhì)濃度部分(7)與所述高雜質(zhì)濃度部分(8)接觸，并具有比所述高雜質(zhì)濃度部分(8)的雜質(zhì)濃度小的雜質(zhì)濃度，所述第二電極(11)與所述高雜質(zhì)濃度部分(8)形成歐姆接觸，并且所述擴(kuò)展部分(9)的雜質(zhì)濃度大于所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的雜質(zhì)濃度并在所述半導(dǎo)體層(lc，lf，lg)的厚度方向上延伸。
2.一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體襯底(1)，所述半導(dǎo)體襯底包括支撐襯底(la)、所述支撐襯底(Ia)上的絕緣層 (Ib)以及所述絕緣層(Ib)上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層(Ic)；從所述半導(dǎo)體層(Ic)的表面延伸到所述絕緣層(Ib)的隔離結(jié)構(gòu)(Id)； 位于所述半導(dǎo)體層(Ic)中且被所述隔離結(jié)構(gòu)(Id)隔離的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域⑵；雜質(zhì)濃度大于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域O)的雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電類型的接觸區(qū)域； 電連接到所述接觸區(qū)域⑷的第一電極(10)；位于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域( 中并與所述接觸區(qū)域(4)分隔的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)包括低雜質(zhì)濃度部分(7)和高雜質(zhì)濃度部分(8)， 所述低雜質(zhì)濃度部分(7)與所述高雜質(zhì)濃度部分(8)接觸，并且具有比所述高雜質(zhì)濃度部分(8)的雜質(zhì)濃度小的雜質(zhì)濃度；電連接到所述低雜質(zhì)濃度部分(7)和所述高雜質(zhì)濃度部分(8)的第二電極(11)，所述第二電極(11)與所述高雜質(zhì)濃度部分(8)形成歐姆接觸；以及第二導(dǎo)電類型的擴(kuò)展部分(9)，其位于所述半導(dǎo)體層(Ic)中并且其雜質(zhì)濃度大于所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的雜質(zhì)濃度，其中所述擴(kuò)展部分(9)在所述半導(dǎo)體層(Ic)的厚度方向上延伸并比所述低雜質(zhì)濃度部分 (7)和所述高雜質(zhì)濃度部分(8)離所述接觸區(qū)域(4)更遠(yuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述擴(kuò)展部分(9)從所述半導(dǎo)體層(Ic)的表面延伸到所述半導(dǎo)體層(Ic)的預(yù)定深度，并且所述深度小于所述半導(dǎo)體層(Ic)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述擴(kuò)展部分(9)包括第一部分(9a)和第二部分(9b)， 所述第一部分(9a)在所述半導(dǎo)體層(Ic)的厚度方向上延伸，并且所述第二部分(％)位于所述半導(dǎo)體層(Ic)的表面部分中并將所述第一部分(9a)連接到所述高雜質(zhì)濃度部分(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述接觸區(qū)域(4)具有直線部分，所述高雜質(zhì)濃度部分(8)在所述接觸區(qū)域(4)的每一側(cè)具有直線部分， 所述低雜質(zhì)濃度部分(8)在所述接觸區(qū)域(4)的每一側(cè)具有直線部分， 所述擴(kuò)展部分(9)相對(duì)于所述接觸區(qū)域(4)位于所述低雜質(zhì)濃度部分(7)和所述高雜質(zhì)濃度部分⑶的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述高雜質(zhì)濃度部分(8)的所述直線部分位于所述低雜質(zhì)濃度部分(7)距所述陰極接觸區(qū)域⑷遠(yuǎn)的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述高雜質(zhì)濃度部分(8)的所述直線部分在所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的寬度方向上位于所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的中心，并且所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的寬度方向垂直于所述接觸區(qū)域的縱向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述高雜質(zhì)濃度部分(8)還具有從其直線部分垂直延伸并連接到所述擴(kuò)展部分(9)的突出部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)域( 在與所述第一電極(10)對(duì)應(yīng)的位置具有溝槽(10a)， 所述接觸區(qū)域(4)位于所述溝槽(IOa)的內(nèi)表面上，所述第一電極(10)以如下方式位于所述溝槽(IOa)中所述第一電極(10)和所述接觸區(qū)域(4)在所述溝槽(IOa)內(nèi)電連接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一電極(10)具有與所述接觸區(qū)域(4)接觸的第一阻擋金屬層(10b)，并且所述第二電極(11)具有與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)接觸的第二阻擋金屬層(11c)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述低雜質(zhì)濃度部分(7)的雜質(zhì)濃度為L(zhǎng)OXlO16Cm-3或更小，使得所述第二電極(11) 與所述低雜質(zhì)濃度部分(7)形成肖特基接觸，并且所述高雜質(zhì)濃度部分⑶的雜質(zhì)濃度為L(zhǎng)OXlO19Cm-3或更大，使得所述第二電極(11) 與所述高雜質(zhì)濃度部分(8)形成歐姆接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述接觸區(qū)域(4)僅與所述第一電極(10)的背表面的一部分接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，還包括位于所述第一電極(10)下方的第二導(dǎo)電類型層(50)，其中所述第一電極(10)電連接到所述接觸區(qū)域(4)和所述第二導(dǎo)電類型層(50)。
全文摘要
一種具有橫向二極管的半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體層(1c，1f，1g)、半導(dǎo)體層中的第一半導(dǎo)體區(qū)域(2)、雜質(zhì)濃度大于第一半導(dǎo)體區(qū)域的接觸區(qū)域(4)、位于半導(dǎo)體層中并與接觸區(qū)域分開(kāi)的第二半導(dǎo)體區(qū)域(6)、通過(guò)接觸區(qū)域電連接到第一半導(dǎo)體區(qū)域的第一電極(10)、以及電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域的第二電極(11)。所述第二半導(dǎo)體區(qū)域包括低雜質(zhì)濃度部分(7)、高雜質(zhì)濃度部分(8)和擴(kuò)展部分(9)。所述第二電極與所述高雜質(zhì)濃度部分形成歐姆接觸。擴(kuò)展部分的雜質(zhì)濃度大于低雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度并在半導(dǎo)體層的厚度方向上延伸。
文檔編號(hào)H01L29/861GK102376773SQ20111022661
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者中川明夫, 加藤久登, 山本貴生, 戶倉(cāng)規(guī)仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝