JP2002016265A - High withstand voltage diode - Google Patents

High withstand voltage diode

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JP2002016265A
JP2002016265A JP2000197109A JP2000197109A JP2002016265A JP 2002016265 A JP2002016265 A JP 2002016265A JP 2000197109 A JP2000197109 A JP 2000197109A JP 2000197109 A JP2000197109 A JP 2000197109A JP 2002016265 A JP2002016265 A JP 2002016265A
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JP
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conductivity type
impurity layer
layer
type impurity
semiconductor substrate
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JP2000197109A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Matsushita
憲一 松下
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high withstand voltage diode in which a current change rate is relaxed, surge voltage is suppressed, the generation of an electromagnetic noise is prevented and the breakdown of the diode is prevented by a method where holes are accumulated inside an n+-type stopper layer (cathode layer). SOLUTION: The high dielectric strength diode is provided with a p+-type anode layer 12, which is formed on one face of an n--type semiconductor substrate 11 and the n+-type stopper layer (cathode layer) 13, which is formed on the other face of the substrate 11. The total amount of impurities per unit area of the stopper layer 13 is 2.5×1015 cm-2 or less, and the depth of the stopper layer 13 is 40 μm or larger.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、高耐圧ダイオー
ドに関するものであり、特に電力用機器などのスイッチ
ング素子として使用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high withstand voltage diode, and more particularly to a diode used as a switching element for power equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に、従来の高耐圧ダイオードについ
て説明する。
2. Description of the Related Art A conventional high breakdown voltage diode will be described below.

【0003】図6(a)は、従来の高耐圧ダイオードの
構造を示す断面図である。図6(b)は、前記高耐圧ダ
イオードにおける不純物濃度分布を示す図である。
FIG. 6A is a sectional view showing the structure of a conventional high voltage diode. FIG. 6B is a diagram showing an impurity concentration distribution in the high breakdown voltage diode.

【0004】図6(a)に示すように、n-型半導体基
板101の一方の面上には、p+型アノード層102が
形成されている。一方、n-型半導体基板101の他方
の面上には、n+型カソード層103が形成されてい
る。さらに、p+型アノード層102の面上にはアノー
ド電極104が形成され、n+型カソード層103の面
上にはカソード電極105が形成されている。
As shown in FIG. 6A, ap + type anode layer 102 is formed on one surface of an n − type semiconductor substrate 101. On the other hand, an n + -type cathode layer 103 is formed on the other surface of the n − -type semiconductor substrate 101. Further, an anode electrode 104 is formed on the surface of the p + -type anode layer 102, and a cathode electrode 105 is formed on the surface of the n + -type cathode layer 103.

【0005】このような高耐圧ダイオードに対し、従来
では荷電粒子を照射することによって、素子内のライフ
タイム分布を制御し、特性を改善することが行われてい
る。
Conventionally, by irradiating such a high breakdown voltage diode with charged particles, the lifetime distribution in the device is controlled to improve the characteristics.

【0006】また、特開平8−102545号公報や特
開平10−74959号公報には、図6(c)に示すよ
うに、プロトンやヘリウムの照射を用いて、p+型アノ
ード層とn-型半導体基板の接合近傍や、n+型カソード
層とn-型半導体基板の境界近傍に、結晶欠陥による低
ライフタイム層を形成することにより、逆回復電流及び
損失を低減する手法が記載されている。
As shown in FIG. 6 (c), JP-A-8-102545 and JP-A-10-74959 disclose a p + type anode layer and an n- A method for reducing the reverse recovery current and loss by forming a low lifetime layer due to crystal defects near the junction of the n-type semiconductor substrate and near the boundary between the n + type cathode layer and the n − type semiconductor substrate has been described. I have.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、逆回復
電流及び損失をさらに改善するためには、ライフタイム
の制御だけでは不充分であり、n-型半導体基板を薄く
する必要がある。しかし、基板を薄くすると、逆回復動
作が終了し基板が完全に空乏化した際に、基板中に蓄積
する蓄積電子及び正孔が急激に消滅するために、電流変
化率di/dtが大きくなり、回路の寄生インダクタン
スによって高いサージ電圧が発生する。
However, in order to further improve the reverse recovery current and the loss, it is not sufficient to control only the lifetime, and it is necessary to make the n − type semiconductor substrate thinner. However, when the substrate is made thinner, when the reverse recovery operation is completed and the substrate is completely depleted, the accumulated electrons and holes accumulated in the substrate rapidly disappear, and the current change rate di / dt increases. In addition, a high surge voltage is generated by the parasitic inductance of the circuit.

【0008】図7を用いて、上述した高いサージ電圧が
発生する理由を説明する。図7(a)〜図7(c)は、
従来のダイオード内部のキャリア分布を示す図である。
The reason why the above-described high surge voltage occurs will be described with reference to FIG. FIG. 7A to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a carrier distribution inside a conventional diode.

【0009】従来のダイオードに順方向電圧を印加する
と、図7(a)に示すように、n-型半導体基板101
には高濃度の電子・正孔対が蓄積し、n-型半導体基板
101に蓄積された正孔はn+型カソード層103に流
れ込む。ただし、n+型カソード層103は、高濃度で
拡散の深さが浅いために、n+型カソード層103に流
れ込んだ正孔は瞬間的に再結合してしまい、ほとんどn
+型カソード層103には蓄積しない。
When a forward voltage is applied to a conventional diode, as shown in FIG.
, A high concentration of electron-hole pairs accumulate, and the holes accumulated in the n − -type semiconductor substrate 101 flow into the n + -type cathode layer 103. However, since the n + -type cathode layer 103 has a high concentration and a shallow diffusion depth, holes flowing into the n + -type cathode layer 103 are instantaneously recombined, and almost n
It does not accumulate in the + type cathode layer 103.

【0010】次に、このダイオードに逆方向電圧を印加
して逆回復動作をさせると、図7(b)に示すように、
p+型アノード層102とn-型半導体基板101の接合
部から空乏層が広がっていく。
Next, when a reverse voltage is applied to this diode to perform a reverse recovery operation, as shown in FIG.
The depletion layer spreads from the junction between the p + type anode layer 102 and the n − type semiconductor substrate 101.

【0011】次に、図7(c)に示すように、この空乏
層がn+型カソード層103に到達すると、n+型カソー
ド層103には正孔がほとんど蓄積していないために、
この時点で電流は急激に遮断され、電流変化率が非常に
大きくなり、大きなサージ電圧が発生する。
Next, as shown in FIG. 7C, when this depletion layer reaches the n + -type cathode layer 103, since almost no holes are accumulated in the n + -type cathode layer 103,
At this point, the current is suddenly cut off, the rate of change of the current becomes very large, and a large surge voltage is generated.

【0012】従来の高耐圧ダイオードにおいては、上述
したサージ電圧により、電磁ノイズの発生や最悪の場
合、ダイオードが破壊されるという問題がある。
In the conventional high breakdown voltage diode, there is a problem that the above-mentioned surge voltage generates electromagnetic noise or, in the worst case, destroys the diode.

【0013】そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなさ
れたものであり、n+型ストッパ層(カソード層)内に
正孔を蓄積させることにより、電流変化率を緩和しサー
ジ電圧を抑制して、電磁ノイズの発生及びダイオードの
破壊を防止できる高耐圧ダイオードを提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and accumulates holes in an n + -type stopper layer (cathode layer) to reduce a current change rate and suppress a surge voltage. It is another object of the present invention to provide a high voltage diode capable of preventing generation of electromagnetic noise and destruction of the diode.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る第1の高耐圧ダイオードは、第1導
電型半導体基板の一方の面上に形成された第1の第2導
電型不純物層と、前記第1導電型半導体基板の他方の面
上に形成された第1の第1導電型不純物層とを具備し、
前記第1の第2導電型不純物層と前記第1の第1導電型
不純物層との間に逆方向電圧を印加して逆回復動作をさ
せた際に、前記第1導電型半導体基板、第1の第2導電
型不純物層、及び第1の第1導電型不純物層に形成され
る空乏層の広がりが止まったとき、前記第1の第1導電
型不純物層内に正孔が蓄積していることを特徴とする。
To achieve the above object, a first high breakdown voltage diode according to the present invention comprises a first conductive type semiconductor substrate formed on one surface of a first conductive type semiconductor substrate. A type impurity layer, and a first first conductivity type impurity layer formed on the other surface of the first conductivity type semiconductor substrate,
When a reverse voltage is applied between the first second conductivity type impurity layer and the first first conductivity type impurity layer to perform a reverse recovery operation, the first conductivity type semiconductor substrate, When the spread of the depletion layer formed in the first second conductivity type impurity layer and the first first conductivity type impurity layer stops, holes accumulate in the first first conductivity type impurity layer. It is characterized by being.

【0015】この発明に係る第2の高耐圧ダイオード
は、第1導電型半導体基板の一方の面上に形成された第
1の第2導電型不純物層と、前記第1導電型半導体基板
の他方の面上に形成された第1の第1導電型不純物層と
を具備し、前記第1の第1導電型不純物層の単位面積あ
たりの不純物総量が2.5×1015cm−2以下で、
前記第1の第1導電型不純物層の深さが40μm以上で
あることを特徴とする。
A second high-breakdown-voltage diode according to the present invention includes a first second-conductivity-type impurity layer formed on one surface of a first-conductivity-type semiconductor substrate and the other of the first-conductivity-type semiconductor substrate. The first first conductivity type impurity layer formed on the surface of the first conductive type impurity layer, and the total amount of impurities per unit area of the first first conductivity type impurity layer is 2.5 × 10 15 cm −2 or less. ,
The depth of the first first conductivity type impurity layer is 40 μm or more.

【0016】また、さらにこの発明に係る第3の高耐圧
ダイオードは、前記第1または第2の高耐圧ダイオード
が有する構成に加えて、前記第1の第1導電型不純物層
の前記第1導電型半導体基板が存在する一方の面と対向
する他方の面上に形成された第2の第1導電型不純物層
をさらに具備することを特徴とする。
Further, the third high-voltage diode according to the present invention may further comprise, in addition to the configuration of the first or second high-voltage diode, the first conductive type impurity layer of the first conductive type impurity layer. The semiconductor device further includes a second first conductivity type impurity layer formed on the other surface opposite to the one surface on which the type semiconductor substrate exists.

【0017】また、前記第2の第1導電型不純物層は、
単位面積あたりの不純物総量が5×1013cm−2
下で、層の厚さが1μm以下であることを特徴とする。
Further, the second first conductivity type impurity layer comprises:
The total amount of impurities per unit area is 5 × 10 13 cm −2 or less, and the thickness of the layer is 1 μm or less.

【0018】また、前記第1の第2導電型不純物層と前
記第1の第1導電型不純物層との間に逆方向電圧を印加
した際に、低キャリアライフタイム層の中心が、前記第
1導電型半導体基板及び第1の第1導電型不純物層に形
成される空乏層と、前記第1の第1導電型不純物層に形
成される中性領域との境界ないし境界近傍の中性領域側
に形成されていることを特徴とする。
When a reverse voltage is applied between the first second conductivity type impurity layer and the first first conductivity type impurity layer, the center of the low carrier lifetime layer becomes Neutral region at or near the boundary between the depletion layer formed in the one conductivity type semiconductor substrate and the first first conductivity type impurity layer and the neutral region formed in the first first conductivity type impurity layer It is characterized by being formed on the side.

【0019】また、前記低キャリアライフタイム層は、
粒子線照射あるいは放射線照射にいずれかにより形成さ
れた領域であることを特徴とする。
Further, the low carrier lifetime layer includes:
It is a region formed by either particle beam irradiation or radiation irradiation.

【0020】このように構成された高耐圧ダイオードに
よれば、逆回復動作が終了するときに、前記第1の第1
導電型不純物層内に蓄積している正孔が電子との再結合
によって消滅するまで再結合電流が流れ続けることによ
り、電流変化率が緩和される。これにより、サージ電圧
を抑制することができ、電磁ノイズの発生及びダイオー
ドの破壊を防止できる。
According to the high breakdown voltage diode configured as above, when the reverse recovery operation is completed, the first first voltage is applied.
The recombination current continues to flow until holes accumulated in the conductivity type impurity layer disappear by recombination with electrons, so that the current change rate is reduced. Thereby, surge voltage can be suppressed, and generation of electromagnetic noise and destruction of the diode can be prevented.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】[第1の実施の形態]図1(a)は、この
発明の第1の実施の形態の高耐圧ダイオードの構造を示
す断面図である。図1(b)は、前記高耐圧ダイオード
の不純物濃度分布を示す図である。
[First Embodiment] FIG. 1A is a sectional view showing the structure of a high breakdown voltage diode according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a diagram showing an impurity concentration distribution of the high breakdown voltage diode.

【0023】図1(a)に示すように、高抵抗のn-型
半導体基板11の一方の面上には、10μm程度以下の
浅いp+型アノード層12が形成されている。前記n-型
半導体基板11の厚さは、500μm程度である。一
方、n-型半導体基板11の他方の面上には、厚さ40
μm程度のn+型ストッパ層(カソード層)13が形成
されている。前記n+型ストッパ層の単位面積あたりの
不純物総量は、2.5×1015cm−2以下である。
As shown in FIG. 1A, a shallow p + -type anode layer 12 of about 10 μm or less is formed on one surface of a high-resistance n − -type semiconductor substrate 11. The thickness of the n − type semiconductor substrate 11 is about 500 μm. On the other hand, on the other surface of the n − type semiconductor substrate 11, a thickness of 40
An n + type stopper layer (cathode layer) 13 of about μm is formed. The total amount of impurities per unit area of the n + type stopper layer is 2.5 × 10 15 cm −2 or less.

【0024】さらに、p+型アノード層12の面上には
アノード電極14が形成され、n+型ストッパ層13の
面上にはカソード電極15が形成されている。このよう
に構成された高耐圧ダイオードの不純物濃度分布を図1
(b)に示す。
Further, an anode electrode 14 is formed on the surface of the p + type anode layer 12, and a cathode electrode 15 is formed on the surface of the n + type stopper layer 13. FIG. 1 shows the impurity concentration distribution of the high breakdown voltage diode thus configured.
(B).

【0025】図1(a)、図1(b)に示すダイオード
に逆電圧を印加すると、n-型半導体基板11は空乏化
し、形成される空乏層はn+型ストッパ層13の途中の
Aの位置でストップする。このダイオードには、部分的
にキャリアライフタイムを短くするために、プロトンや
ヘリウムなどの粒子線が照射されており、図1(c)に
示すように、その欠陥密度分布の中心はAの境界線から
n+型ストッパ層13の空乏化していない中性領域側に
位置している。
When a reverse voltage is applied to the diodes shown in FIGS. 1A and 1B, the n − type semiconductor substrate 11 is depleted, and the formed depletion layer is formed in the middle of the n + type stopper layer 13. Stop at the position. The diode is irradiated with a particle beam such as proton or helium in order to partially shorten the carrier lifetime. As shown in FIG. It is located on the neutral region side of the n + -type stopper layer 13 that is not depleted from the line.

【0026】このダイオードに順方向の電圧を印加する
と、p+型アノード拡散層12からは正孔が、n+型スト
ッパ層13からは電子がn-型半導体基板11に注入さ
れ、n-型半導体基板11には高濃度の電子・正孔対が
蓄積する。そして、n-型半導体基板11に蓄積された
正孔はn+型ストッパ層13に流れ込む。図2(a)
は、このときのダイオード内部のキャリア分布を示す図
である。
When a forward voltage is applied to the diode, holes are injected from the p + -type anode diffusion layer 12 and electrons are injected from the n + -type stopper layer 13 into the n − -type semiconductor substrate 11. A high concentration of electron-hole pairs accumulates on the semiconductor substrate 11. Then, the holes accumulated in the n − type semiconductor substrate 11 flow into the n + type stopper layer 13. FIG. 2 (a)
FIG. 4 is a diagram showing a carrier distribution inside the diode at this time.

【0027】このとき、n+ストッパ層13の不純物濃
度が薄いほど、拡散の深さが深いほど、n+型ストッパ
層13に蓄積する正孔の総量が多くなり、後述するこの
実施の形態の効果が大きくなる。
At this time, as the impurity concentration of the n + stopper layer 13 is lower and the diffusion depth is deeper, the total amount of holes accumulated in the n + stopper layer 13 increases, and this embodiment will be described later. The effect increases.

【0028】次に、このダイオードに逆方向電圧を印加
し、逆回復動作をさせると、n-型半導体基板11に蓄
積している電子はn+型ストッパ層13に、正孔はp+型
アノード層12に移動するため、図2(b)に示すよう
に、p+型アノード層12とn-型半導体基板11の接合
部から空乏層が広がっていく。
Next, when a reverse voltage is applied to the diode to perform a reverse recovery operation, electrons accumulated in the n − type semiconductor substrate 11 are transferred to the n + type stopper layer 13 and holes are stored in the p + type As shown in FIG. 2B, the depletion layer spreads from the junction between the p + -type anode layer 12 and the n − -type semiconductor substrate 11 as it moves to the anode layer 12.

【0029】次に、図2(c)に示すように、この空乏
層がn+型ストッパ層13に到達すると、空乏層の広が
りは止まり、n+型ストッパ層13には正孔が残ったま
まになる。このため、n+型ストッパ層13中に残って
いる正孔がこのストッパ層13中の電子との再結合によ
って消滅するまで、再結合電流が流れ続ける。
Next, as shown in FIG. 2C, when the depletion layer reaches the n + type stopper layer 13, the expansion of the depletion layer stops, and holes remain in the n + type stopper layer 13. Will remain. Therefore, the recombination current continues to flow until the holes remaining in the n + type stopper layer 13 disappear by recombination with the electrons in the stopper layer 13.

【0030】この逆回復動作時の電流と電圧波形を図3
に示す。実線が図1(a)に示す実施の形態の場合を示
し、波線が図6(a)に示す従来のダイオードの場合を
示している。図3に示すように、Bの時点で従来の場合
は電流が急激に遮断され、電流変化率が非常に大きくな
り、大きなサージ電圧が発生している。しかし、この実
施の形態の場合は、電流が急激に遮断されることなく、
n+型ストッパ層13に残っている正孔が電子との再結
合によって消滅するまで、再結合電流が流れ続けてい
る。
FIG. 3 shows the current and voltage waveforms during the reverse recovery operation.
Shown in The solid line shows the case of the embodiment shown in FIG. 1A, and the broken line shows the case of the conventional diode shown in FIG. 6A. As shown in FIG. 3, at the time point B, in the case of the related art, the current is suddenly cut off, the current change rate becomes extremely large, and a large surge voltage is generated. However, in this embodiment, the current is not suddenly interrupted,
The recombination current continues to flow until the holes remaining in the n + type stopper layer 13 disappear by recombination with electrons.

【0031】したがって、この第1の実施の形態では、
前記再結合電流により、電流変化率が緩和されて、サー
ジ電圧が抑制される。この結果、サージ電圧による電磁
ノイズの発生及びダイオードの破壊を防止できる。
Therefore, in the first embodiment,
Due to the recombination current, the current change rate is reduced, and the surge voltage is suppressed. As a result, generation of electromagnetic noise and destruction of the diode due to the surge voltage can be prevented.

【0032】また、図4は、第1の実施の形態の高耐圧
ダイオードにおけるn+型ストッパ層13の層厚と振動
が発生する電流密度との関係を示す図である。n+型ス
トッパ層13の厚さが40μm以上あれば、実用上問題
のないダイオードを形成できる。さらに、n+型ストッ
パ層13の厚さを60μm〜100μmの範囲内に設定
すれば、振動が発生する電流密度を最も小さいすること
ができ、サージ電圧の発生を防止するために、より好ま
しい特性を持つダイオードを形成できる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the layer thickness of the n + type stopper layer 13 and the current density at which vibration occurs in the high breakdown voltage diode according to the first embodiment. If the thickness of the n + type stopper layer 13 is 40 μm or more, a diode having no practical problem can be formed. Further, when the thickness of the n + type stopper layer 13 is set in the range of 60 μm to 100 μm, the current density at which vibration occurs can be minimized, and more preferable characteristics are obtained in order to prevent generation of surge voltage. Can be formed.

【0033】以上説明したようにこの第1の実施の形態
によれば、逆回復動作が終了するときに、n+型ストッ
パ層内に蓄積している正孔により、電流変化率が緩和さ
れてサージ電圧を抑制することができ、電磁ノイズの発
生及びダイオードの破壊を防止できる。
As described above, according to the first embodiment, when the reverse recovery operation is completed, the current change rate is reduced by the holes accumulated in the n + type stopper layer. Surge voltage can be suppressed, and generation of electromagnetic noise and destruction of the diode can be prevented.

【0034】[第2の実施の形態]図5(a)は、この
発明の第2の実施の形態の高耐圧ダイオードの構造を示
す断面図である。図5(b)は、前記高耐圧ダイオード
の不純物濃度分布を示す図である。
[Second Embodiment] FIG. 5A is a sectional view showing the structure of a high voltage diode according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5B is a diagram showing an impurity concentration distribution of the high breakdown voltage diode.

【0035】この第2の実施の形態と前記第1の実施の
形態との違いは、n+型ストッパ層(カソード層)13
とカソード電極15との間に、n++型コンタクト層1
6が形成されている点である。これにより、n+型スト
ッパ層13とカソード電極15との間の接触抵抗を下げ
ることができる。その他の構成は、前記第1の実施の形
態と同様である。なお、前記n++型コンタクト層16
は、単位面積あたりの不純物総量が5×1013cm
−2以下で、層の厚さが1μm以下である。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that an n + type stopper layer (cathode layer) 13
N ++ type contact layer 1 between
6 is formed. Thereby, the contact resistance between n + type stopper layer 13 and cathode electrode 15 can be reduced. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The n ++ type contact layer 16
Means that the total amount of impurities per unit area is 5 × 10 13 cm
−2 or less, and the thickness of the layer is 1 μm or less.

【0036】n+型ストッパ層13とカソード電極15
との間に、n++コンタクト層16を形成することによ
り、n+型ストッパ層13とカソード電極15間の接触
抵抗を上げることなく、n+型ストッパ層13の不純物
総量をさらに下げたり、n+型ストッパ層13の深さを
さらに深くすることができるようになる。
N + type stopper layer 13 and cathode electrode 15
By forming the n ++ contact layer 16 between these two, the total amount of impurities in the n + type stopper layer 13 can be further reduced without increasing the contact resistance between the n + type stopper layer 13 and the cathode electrode 15, or n + The depth of the mold stopper layer 13 can be further increased.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、n
+型ストッパ層(カソード層)内に正孔を蓄積させるこ
とにより、電流変化率を緩和しサージ電圧を抑制して、
電磁ノイズの発生及びダイオードの破壊を防止できる高
耐圧ダイオードを提供することが可能である。
As described above, according to the present invention, n
By accumulating holes in the + type stopper layer (cathode layer), the current change rate is reduced and the surge voltage is suppressed,
It is possible to provide a high breakdown voltage diode capable of preventing generation of electromagnetic noise and destruction of the diode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)はこの発明の第1の実施の形態の高耐圧
ダイオードの構造を示す断面図であり、(b)は前記高
耐圧ダイオードの不純物濃度分布を示す図であり、
(c)は前記高耐圧ダイオードのキャリアライフタイム
及び欠陥密度分布を示す図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a structure of a high-breakdown-voltage diode according to a first embodiment of the present invention; FIG. 1B is a diagram illustrating an impurity concentration distribution of the high-breakdown-voltage diode;
(C) is a diagram showing a carrier lifetime and a defect density distribution of the high breakdown voltage diode.

【図2】この発明の第1の実施の形態の高耐圧ダイオー
ドのキャリア密度分布及び不純物濃度分布を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a carrier density distribution and an impurity concentration distribution of the high breakdown voltage diode according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施の形態の高耐圧ダイオー
ドにおける逆回復動作時の電流波形と電圧波形を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a current waveform and a voltage waveform during a reverse recovery operation in the high breakdown voltage diode according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1の実施の形態の高耐圧ダイオー
ドにおけるn+型ストッパ層の層厚と振動が発生する電
流密度との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a layer thickness of an n + type stopper layer and a current density at which vibration occurs in the high breakdown voltage diode according to the first embodiment of the present invention.

【図5】(a)はこの発明の第2の実施の形態の高耐圧
ダイオードの構造を示す断面図であり、(b)は前記高
耐圧ダイオードの不純物濃度分布を示す図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a structure of a high voltage diode according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a diagram illustrating an impurity concentration distribution of the high voltage diode.

【図6】(a)は従来の高耐圧ダイオードの構造を示す
断面図であり、(b)は前記高耐圧ダイオードの不純物
濃度分布を示す図であり、(c)は前記高耐圧ダイオー
ドのキャリアライフタイム及び欠陥密度分布を示す図で
ある。
6A is a cross-sectional view showing a structure of a conventional high breakdown voltage diode, FIG. 6B is a diagram showing an impurity concentration distribution of the high breakdown voltage diode, and FIG. 6C is a diagram showing a carrier of the high breakdown voltage diode. It is a figure which shows a lifetime and a defect density distribution.

【図7】従来の高耐圧ダイオードのキャリア密度分布及
び不純物濃度分布を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a carrier density distribution and an impurity concentration distribution of a conventional high breakdown voltage diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…n-型半導体基板 12…p+型アノード層 13…n+型ストッパ層(カソード層) 14…アノード電極 15…カソード電極 16…n++型コンタクト層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... n-type semiconductor substrate 12 ... p + type anode layer 13 ... n + type stopper layer (cathode layer) 14 ... anode electrode 15 ... cathode electrode 16 ... n ++ type contact layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板の一方の面上に形
成された第1の第2導電型不純物層と、 前記第1導電型半導体基板の他方の面上に形成された第
1の第1導電型不純物層とを具備し、 前記第1の第2導電型不純物層と前記第1の第1導電型
不純物層との間に逆方向電圧を印加して逆回復動作をさ
せた際に、前記第1導電型半導体基板、第1の第2導電
型不純物層、及び第1の第1導電型不純物層に形成され
る空乏層の広がりが止まったとき、前記第1の第1導電
型不純物層内に正孔が蓄積していることを特徴とする高
耐圧ダイオード。
A first conductive type impurity layer formed on one surface of the first conductive type semiconductor substrate; and a first conductive type impurity layer formed on the other surface of the first conductive type semiconductor substrate. A first conductivity type impurity layer, wherein a reverse recovery operation is performed by applying a reverse voltage between the first second conductivity type impurity layer and the first first conductivity type impurity layer. When the spread of the first conductivity type semiconductor substrate, the first second conductivity type impurity layer, and the depletion layer formed in the first first conductivity type impurity layer stops, the first first conductivity type A high breakdown voltage diode wherein holes are accumulated in the impurity layer.
【請求項2】 第1導電型半導体基板の一方の面上に形
成された第1の第2導電型不純物層と、 前記第1導電型半導体基板の他方の面上に形成された第
1の第1導電型不純物層とを具備し、 前記第1の第1導電型不純物層の単位面積あたりの不純
物総量が2.5×10 15cm−2以下で、前記第1の
第1導電型不純物層の深さが40μm以上であることを
特徴とする高耐圧ダイオード。
2. The method according to claim 1, wherein the first conductive type semiconductor substrate has a shape on one surface thereof.
A first second conductivity type impurity layer formed, and a first second conductivity type impurity layer formed on the other surface of the first conductivity type semiconductor substrate.
An impurity layer per unit area of the first first conductivity type impurity layer.
2.5 × 10 Fifteencm-2In the following, the first
The depth of the first conductivity type impurity layer is 40 μm or more.
High-voltage diode featuring.
【請求項3】 前記第1の第1導電型不純物層の前記第
1導電型半導体基板が存在する一方の面と対向する他方
の面上に形成された第2の第1導電型不純物層をさらに
具備することを特徴とする請求項1または2に記載の高
耐圧ダイオード。
3. The method according to claim 1, wherein the second first conductivity type impurity layer formed on the other surface of the first first conductivity type impurity layer opposite to the one surface on which the first conductivity type semiconductor substrate exists is provided. The high breakdown voltage diode according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記第2の第1導電型不純物層は、単位
面積あたりの不純物総量が5×1013cm−2以下
で、層の厚さが1μm以下であることを特徴とする請求
項3に記載の高耐圧ダイオード。
4. The second first-conductivity-type impurity layer has a total impurity amount per unit area of 5 × 10 13 cm −2 or less and a thickness of 1 μm or less. 4. The high breakdown voltage diode according to 3.
【請求項5】 前記第1の第2導電型不純物層と前記第
1の第1導電型不純物層との間に逆方向電圧を印加した
際に、低キャリアライフタイム層の中心が、前記第1導
電型半導体基板及び第1の第1導電型不純物層に形成さ
れる空乏層と、前記第1の第1導電型不純物層に形成さ
れる中性領域との境界ないし境界近傍の中性領域側に形
成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
か1つに記載の高耐圧ダイオード。
5. When a reverse voltage is applied between said first second conductivity type impurity layer and said first first conductivity type impurity layer, the center of said low carrier lifetime layer is said Neutral region at or near the boundary between the depletion layer formed in the one conductivity type semiconductor substrate and the first first conductivity type impurity layer and the neutral region formed in the first first conductivity type impurity layer The high breakdown voltage diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the diode is formed on the side.
【請求項6】 前記低キャリアライフタイム層は、粒子
線照射あるいは放射線照射にいずれかにより形成された
領域であることを特徴とする請求項5に記載の高耐圧ダ
イオード。
6. The high breakdown voltage diode according to claim 5, wherein said low carrier lifetime layer is a region formed by either particle beam irradiation or radiation irradiation.
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