[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201380077391.0
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN105283962B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 增岡史仁;中村勝光;西井昭人
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/739;H01L29/78;H01L29/868
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張天舒

技術領域

本發明涉及一種在高耐壓功率模塊(≥600V)中使用的二極管等半導體裝置。

背景技術

在20世紀50年代的半導體初期以后，針對Si基p-i-n二極管中的高頻振蕩現象(例如參照非專利文獻1)和擊穿現象(例如參照非專利文獻2)進行了各種研究。近年來，在高速動作化得到發展的功率器件中，會導致周邊電路的誤動作和器件自身的浪涌擊穿，這些現象再次受到了關注(例如參照非專利文獻3)。

已知在快速恢復二極管中，這些現象在高Vcc、高配線電感(Ls)、低動作溫度、以及低電流密度(JA)等硬恢復條件下變得顯著(例如參照非專利文獻5、11)。在快速恢復二極管中，通過采用厚的n^－型漂移層或厚的n型緩沖層、以及應用壽命控制技術等(例如參照非專利文獻5～7)所謂的“軟恢復化”，解決了上述課題。但是，在這些方法中，存在EMI(Electromagnetic Compatibility)噪聲、擊穿耐量、以及總損耗之間的折衷關系，難于以高水平同時兼顧。

另一方面，通過以RFC二極管(例如參照非專利文獻10～14)為代表的、在背面形成p⁺型層的二極管(例如參照非專利文獻4、8、9)，顯著地提高了二極管的主要特性。但是，作為進一步的開發課題，遺留有下述課題，即，通過降低泄漏電流而使動作溫度范圍向高溫側擴展、通過降低高電流密度區域的VF(二極管的導通時的壓降)而提高最大切斷電流密度、以及通過增強緩沖構造而提高雪崩耐量。

另外，提出了在n^－型漂移層與n型負極層之間設置了具有兩者中間的雜質濃度的n型緩沖層的二極管(例如參照專利文獻1、2)。雖然專利文獻1中未記載n型緩沖層的濃度梯度的具體數值，但從專利文獻1的圖3能夠估計出濃度梯度為8×10³cm^-4。另外，專利文獻2的n型緩沖層是非專利文獻10中記載的結構，其濃度梯度為1×10⁵cm^-4。

專利文獻1：日本特開2007－158320號公報

專利文獻2：日本特開2010－283132號公報

非專利文獻1：W.T.READ,JR,“A Proposed High-Frequency,Negative-Resistance Diode,”The Bell system technical journal,pp.401-446(March 1958)

非專利文獻2：H.Egawa,“Avalanche Characteristics and Failure Mechanism of High Voltage Diodes,”IEEE Trans.Electron Devices,vol.ED-13,No.11,pp.754-758(1966)

非專利文獻3：R.Siemieniec,P.Mourick,J.Lutz,M.Netzel,“Analysis of Plasma Extraction Transit Time Oscillations in Bipolar Power Devices,”Proc.ISPSD’04,pp.249-252,Kitakyushu,Japan(2004)

非專利文獻4：K.Satoh,K.Morishita,Y.Yamaguchi,N.Hirano,H.Iwamoto and A.Kawakami,“A Newly Structured High Voltage Diode Highlighting Oscillation Free Function in Recovery Process,”Proc.ISPSD’2000,pp.249-252,Toulouse,France(2000)

非專利文獻5：M.T.Rahimo and N.Y.A.Shammas,“Optimization of the Reverse Recovery Behavior of Fast Power Diodes Using Injection Efficiency And Lifetime Control Techniques,”Proc.EPE’97,pp.2.099-2.104,Trondheim,Norway(1997)