半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利說明】半導(dǎo)體器件
[0001]本申請基于并要求2014年9月16日提交的在先日本專利申請N0.2014-188157的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]這里說明的實(shí)施方式全面涉及半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0003]在電氣設(shè)備等中，以得到一定的電壓為目的而使用半導(dǎo)體器件(例如，齊納二極管)。齊納二極管的擊穿電壓一般對溫度具有依賴性。特別是，在擊穿電壓高的半導(dǎo)體器件中，溫度的變化所引起的擊穿電壓的變動也大。當(dāng)擊穿電壓的溫度依賴性大時，導(dǎo)致在低溫條件下或高溫條件下?lián)舸╇妷簭钠谕闹灯x大。其結(jié)果，使用了齊納二極管的電氣設(shè)備有可能不會正常地動作。
[0004]因此，期待對這種半導(dǎo)體器件的擊穿電壓的溫度依賴性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實(shí)施方式提供一種擊穿電壓的溫度依賴性小的半導(dǎo)體器件。
[0006]根據(jù)一個實(shí)施方式，半導(dǎo)體器件具備第1半導(dǎo)體區(qū)域、多個第2半導(dǎo)體區(qū)域、多個第3半導(dǎo)體區(qū)域、分離區(qū)域、第1電極、第2電極、以及第3電極。第2半導(dǎo)體區(qū)域選擇性地設(shè)置在第1半導(dǎo)體區(qū)域上。第3半導(dǎo)體區(qū)域選擇性地設(shè)置在第1半導(dǎo)體區(qū)域上。第3半導(dǎo)體區(qū)域與第2半導(dǎo)體區(qū)域鄰接。分離區(qū)域設(shè)置在第1半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)，位于相鄰的第2半導(dǎo)體區(qū)域之間以及相鄰的第3半導(dǎo)體區(qū)域之間。第1電極連接與分離區(qū)域相鄰的第2半導(dǎo)體區(qū)域和第3半導(dǎo)體區(qū)域。第2電極連接于第2半導(dǎo)體區(qū)域。第3電極連接于第3半導(dǎo)體區(qū)域。
[0007]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，能夠提供一種擊穿電壓的溫度依賴性小的半導(dǎo)體器件。
【附圖說明】
[0008]圖1是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0009]圖2是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0010]圖3是第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0011]圖4是第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0012]圖5是第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0013]圖6是第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0014]圖7是第6實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0015]圖8是第6實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0016]圖9是第7實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0017]圖10是第7實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0018]圖11是第8實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0019]圖12是第8實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0020]圖13是第9實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0021]圖14是第9實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0022]圖15是第10實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0023]圖16是第11實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0024]圖17是第11實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的俯視圖。
[0025]圖18是第12實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0026]圖19是第13實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，參照【附圖說明】本發(fā)明的各實(shí)施方式。
[0028]此外，附圖是示意性或者概念性的，各部分的厚度和寬度的關(guān)系、部分之間的大小的比例等未必與現(xiàn)實(shí)相同。另外，即使在表示相同的部分的情況下，也有時在附圖中相互的尺寸、比例被表現(xiàn)為不同。
[0029]各附圖中的箭頭X、Y、Z表示相互正交的三個方向，例如箭頭X表示的方向(X方向)、箭頭Y表示的方向(Y方向)是與半導(dǎo)體基板的主面平行的方向，箭頭Z表示的方向(Z方向)表示與半導(dǎo)體基板的主面垂直的方向。
[0030]此外，在本申請的說明書和各圖中，對與已經(jīng)說明的要素相同的要素，附加相同的符號并適當(dāng)省略詳細(xì)的說明。
[0031]在下面的說明中，n+、n以及p+、p的表述表示各導(dǎo)電類型中的雜質(zhì)濃度的相對的高低。即，n+表示與η相比η型的雜質(zhì)濃度相對地高。另外，ρ +表示與ρ相比ρ型的雜質(zhì)濃度相對地高。
[0032]關(guān)于下面說明的各實(shí)施方式，也可以使各半導(dǎo)體區(qū)域的ρ型和η型反轉(zhuǎn)，使陽極以及陰極的極性反轉(zhuǎn)而實(shí)施各實(shí)施方式。
[0033](第1實(shí)施方式)
[0034]圖1是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100的截面圖。
[0035]圖2是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100的俯視圖。
[0036]圖1是圖2中的Α-Α’截面圖。
[0037]在圖2中，省略了絕緣層、保護(hù)層等。另外，在圖2中，為了示出各半導(dǎo)體區(qū)域和電極的位置關(guān)系，透過電極進(jìn)行了圖示。在圖2中，各半導(dǎo)體區(qū)域以及分離區(qū)域用虛線來表示，電極用實(shí)線來表示。
[0038]半導(dǎo)體器件100具備半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體基板1)、第1電極(電極11)、第2電極(陽極電極13)、以及第3電極(陰極電極15)。
[0039]半導(dǎo)體基板具備第1半導(dǎo)體區(qū)域(ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4)、包括第1導(dǎo)電類型的第2半導(dǎo)體區(qū)域(Ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5)及第2導(dǎo)電類型的第3半導(dǎo)體區(qū)域(η +型半導(dǎo)體區(qū)域7)的多個二極管、分離區(qū)域(分離區(qū)域9)、以及第4半導(dǎo)體區(qū)域(η型半導(dǎo)體區(qū)域3)。
[0040]半導(dǎo)體基板1 (以下簡稱為基板1)例如是以硅為主成分的基板。在基板1設(shè)置有各半導(dǎo)體區(qū)域。
[0041]基板1具有η型半導(dǎo)體區(qū)域3。在η型半導(dǎo)體區(qū)域3上設(shè)置有ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4。例如通過在包含硅的η型半導(dǎo)體基板上外延生長ρ型的半導(dǎo)體層，從而形成ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4。或者，通過在η型半導(dǎo)體基板的表面將ρ型的雜質(zhì)進(jìn)行離子注入來形成。
[0042]ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5選擇性地設(shè)置在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4上。另外，ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域5設(shè)置在基板1的表面。如圖2所示，ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5向X方向延伸。在相對X方向正交的Υ方向上設(shè)置了多個Ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5。
[0043]ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5的ρ型雜質(zhì)濃度高于ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4的ρ型雜質(zhì)濃度。ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域5的表面的ρ型雜質(zhì)濃度成為電氣性地可得到歐姆特性的程度的雜質(zhì)濃度。
[0044]ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5是例如通過在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4上選擇性地離子注入ρ型的雜質(zhì)而形成的。
[0045]η+型半導(dǎo)體區(qū)域7選擇性地設(shè)置在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4上。η +型半導(dǎo)體區(qū)域7設(shè)置在基板1的表面。η+型半導(dǎo)體區(qū)域7向X方向延伸。在Υ方向上設(shè)置了多個η +型半導(dǎo)體區(qū)域7。η+型半導(dǎo)體區(qū)域7在Υ方向上與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5鄰接而形成ρη結(jié)。S卩，相互鄰接的Ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5和η +型半導(dǎo)體區(qū)域7構(gòu)成了二極管D。在圖1所示的例子中，在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4上設(shè)置有五個二極管D。
[0046]η+型半導(dǎo)體區(qū)域7的η型雜質(zhì)濃度高于ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4的ρ型雜質(zhì)濃度。η +型半導(dǎo)體區(qū)域7的表面的η型的雜質(zhì)濃度與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5同樣地，成為電氣性地可得到歐姆特性的程度的雜質(zhì)濃度。η+型半導(dǎo)體區(qū)域7的η型的雜質(zhì)濃度例如與ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域5的ρ型的雜質(zhì)濃度相等。但是，如果能夠得到作為二極管的功能，則η+型半導(dǎo)體區(qū)域7的η型的雜質(zhì)濃度也可以不同于ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5的ρ型的雜質(zhì)濃度。
[0047]η+型半導(dǎo)體區(qū)域7是例如通過在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4上選擇性地離子注入η型的雜質(zhì)而形成的。
[0048]二極管D也可以將η型半導(dǎo)體區(qū)域3設(shè)為ρ型的半導(dǎo)體區(qū)域，并將ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4設(shè)為η型的半導(dǎo)體區(qū)域，而形成在η型的半導(dǎo)體區(qū)域4中。
[0049]分離區(qū)域9設(shè)置在相鄰的二極管D之間。分離區(qū)域9向X方向延伸、且在Υ方向上設(shè)置了多個。
[0050]在本實(shí)施方式中，分離區(qū)域9設(shè)置成從ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4的表面(基板1的表面)到達(dá)至η型半導(dǎo)體區(qū)域3。但是，分離區(qū)域9也可以并非到達(dá)至η型半導(dǎo)體區(qū)域3。在分離區(qū)域9的前端與η型半導(dǎo)體區(qū)域3的距離小的情況下，與分離區(qū)域9到達(dá)至η型半導(dǎo)體區(qū)域3的情況同樣地，半導(dǎo)體器件100能夠進(jìn)行動作。
[0051]分離區(qū)域9是例如通過向形成于基板1的溝槽埋入絕緣材料而形成的。
[0052]電極11設(shè)置在基板1上。電極11連接于一個二極管D的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5以及與其相鄰的二極管D的η+型半導(dǎo)體區(qū)域7。即，電極11連接了與一個分離區(qū)域9相鄰的Ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5和η+型半導(dǎo)體區(qū)域7。通過電極11，多個二極管D被串聯(lián)地連接。SP，經(jīng)由分離區(qū)域9而相鄰的p+型半導(dǎo)體區(qū)域5和η +型半導(dǎo)體區(qū)域7被電連接。
[0053]電極11向X方向延伸，且在Υ方向上設(shè)置了多個。電極11與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域5以及η+型半導(dǎo)體區(qū)域7同樣地向X方向延伸，從而能夠增大與ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域5以及η +型半導(dǎo)體區(qū)域7的接觸面積，降低電阻。
[0054]被串聯(lián)地連接的多個二極管D中的位于陽極端的二極管的p+型半導(dǎo)體區(qū)域5連接于陽極電極13。
[0055]被串聯(lián)地連接的多個二極管D中的位于陰極端的二極管的n+型半導(dǎo)體區(qū)域7連接于陰極電極15。
[0056]作為電極11、陽極電極13以及陰極電極15的材料，例如能夠使用金屬、多晶硅。作為將金屬用作各電極的材料時的一個例子，各電極包含設(shè)置在基板1上的Ti和設(shè)置在Ti上的A1。
[0057]在基板1的表面，在電極11與各半導(dǎo)體區(qū)域的接觸部分以外的區(qū)域設(shè)置有絕緣層
17。絕緣層17例如設(shè)置在分離區(qū)域9與電極11之間、以及p+型半導(dǎo)體區(qū)域5和η +型半導(dǎo)體區(qū)域7的ρη結(jié)界面的正上方。作為絕緣層17的材料，例如能夠使用氧化硅。
[0058]在電極11上以及絕緣層17上設(shè)置有保護(hù)層19。作為保護(hù)層19的材料，例如能夠使用聚酰亞胺。
[0059]下面說明本實(shí)施方式的作用以及效果。
[0060]相對于陰極電極15，向陽極電極13施加正的電位時，各二極管D被施加正向電壓。此時，在各二極管D中發(fā)生電壓的下降。向二極管施加了正向電壓時的下降電壓對溫度具有依賴性。具體地說，常溫下的下降電壓約為0.7V，每當(dāng)溫度上升1°C時，下降電壓變小約
2.5mV0
[0061]在二極管D被串聯(lián)地連接的情況下，各二極管D的溫度依賴