JP2005512329A - 整流ダイオード - Google Patents

Abstract

半導体ダイオードが、低いバンドギャップ層（１０）、及び低いバンドギャップ層（１０）と逆の導電形の第一の領域（２）との間に延在する複数のフィールドレリーフ領域（６，８）を備える中間領域（４）を有する。フィールドレリーフ領域はダイオードのオフ状態において中間領域を空乏化させる。

Description

本発明は、整流ダイオードに関し、特にカソードよりも低いバンドギャップの半導体から形成されるアノードを有する整流ダイオードに関する。

標準的な高電圧ダイオード技術は、低ドーピングの薄いｉ領域を挟む、高ドーピングのｐ＋形及びｎ＋形領域を備えるｐ−ｉ−ｎダイオード構造体である。用語“ｉ領域”は、低ドーピングの中央領域を参照するために本明細書において使用される。実際この領域は必ずしも真性ではなく、軽ドーピングのｎ形であってもよく、又はことによるとｐ形であってもよい。前記構造体は、例えば２０Ｖ又はそれよりも高い定格電圧、例えば約６００Ｖを備える、例えば高速ダイオードのために使用されてもよい。

当該ｐ＋−ｉ−ｎ＋構造体において、順方向で動作させられるときの、ダイオードを通る電流に対して二つのコンポーネントがもたらされている。“ｉ”領域がｎ形であると仮定される場合、一方のコンポーネントは、ｉ領域に入ると共にそこで再結合するｐ＋形領域における正孔からの正孔電流となり、他方のコンポーネントは、ｐ＋形領域に入ると共にそこで再結合するｉ領域における電子からの電子電流となる。概して正孔電流が支配的となる。正孔はｉ領域においてかなりの寿命を有するため、ダイオードが順方向で導通するとき、ｉ領域においてかなりの数の正孔が存在している。

ダイオードが順方向から逆方向に切り替えられると、これらの正孔は除去されなければならないが、このことは期間を要する。正孔の除去を速めるために、順動作の間にもたらされている正孔の数は低減され得る。このことは、金（ｇｏｌｄ）又は白金（ｐｌａｔｉｎｕｍ）のような、寿命抑制体（ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｋｉｌｌｅｒ）としても知られている再結合中心（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｒｅｓ）でダイオードのｉ領域をドーピングすることによって実現され得る。代わりに、例えば概してシリコン構造体におけるＳｉＧｅ層を使用することによって、異なる物質の領域がもたらされてもよい。異なる物質の層の間にもたらされる機械的ストレスによってもたらされる不整合転位（ｍｉｓｆｉｔ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）は、金原子に対して同様に少数キャリア（ｍｉｎｏｒｉｔｙ ｃａｒｒｉｅｒ）の有効寿命（ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ）を低減させる。

６００Ｖの定格の高電圧ダイオードに対して使用されると、この技術は、２．５Ｖ乃至３．５Ｖの高い順方向電圧、及び数十ボルトの高さとなり得る、ターンオンの間のずっとより高い過渡順方向電圧を含む複数の不利点を有している。逆回復（ｒｅｖｅｒｓｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ）は、大きなリンギング（発振）を含んでいる。更に、ある程度のドーパントは、高温で高い逆リークをもたらし得る。これは熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）の危険性をもたらす。

半導体構造体の逆阻止特性（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を改善することに対する、知られている手法は、米国フィリップス社（ＵＳ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｃｏｒｐ）に特許されている基礎の米国特許第ＵＳ４，７３４，３１０号公報に開示されている。当該文献は、前記デバイスの間の高い電圧を伝えるために空乏化されるべき領域としてｐ形ストライプとｎ形ストライプとの交互の使用を開示している。

更に知られている手法が、フィリップス社に対する国際特許第ＷＯ０１／５９８４４号公報に開示されている。ｐ−ｉ−ｎダイオード構造体は、ｐ形及びｉ層を通ってｎ形層に延在する複数のトレンチで形成される。半絶縁パス又は抵抗性パスがトレンチに形成される。デバイスが逆バイアスされると、電気的ポテンシャルは、ｉ層を通って延在する空乏領域をもたらす反転パス（ｒｅｖｅｒｓｅ ｐａｔｈ）に沿って生成される。これにより、ｉ層における、所与のドーピングレベルに対して逆降伏電圧が増大させられるか、又は所与の降伏電圧に対してｉ層において可能なドーピングが同等に増大させられる。

ｐ−ｉ−ｎ構造体の中間のｉ層におけるドーピングを増大させる方法、及びそれ故に、デバイスがターンオフされるときにｉ層は逆電圧をサポートし得ることがなお保証される一方で、デバイスがターンオンされるとき導電率を増大させる方法を提供するため、米国特許第ＵＳ４，７３４，３１０号公報及び国際特許第ＷＯ０１／５９８４４号公報の手法の各々は、ＭＯＳＦＥＴ及びショットキダイオードのようなユニポーラデバイスにおいて特に有利となる。

ｐ−ｉ−ｎダイオードの場合、“ｉ”領域においてより高いドーピングの使用を可能にするこのフィールドレリーフ構造体（ｆｉｅｌｄ ｒｅｌｉｅｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の利点は、あまり明らかではない。当該デバイスにおいて、最小の厚さで最大阻止電圧を実現するために、非常に低いドーピングの（真性に近い）“ｉ”領域を使用することは常に可能である。低ドーピング層は、いずれにしても注入によって変調されるため、オン状態において大きな不利点をもたらさない。すなわち、順方向導通の間の“ｉ”層におけるキャリアの数は、単に“ｉ”層におけるドーピングからのキャリアの数にならないが、ずっと大きな数のキャリア、特にｐ形アノードから注入される正孔になる。

フィリップス社に対する国際特許第ＷＯ９９／５３５５３号公報に開示されているように、ｐ形アノードから“ｉ”領域への正孔の注入に間するｐ−ｉ−ｎダイオードの依存性を低減させるために超短ヘテロ接合整流器構造体（ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が使用されてもよい。これにより、再結合中心を使用することなく非常に低い逆回復期間が実現され得る。低いバンドギャップ半導体，ｐ形ドーピングされているシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）アロイの薄い（短い）領域が、ｎ形ドーピングされている、より広いバンドギャップのシリコン（Ｓｉ）から形成されるカソードと共に、ダイオードのアノードを形成する。ＳｉＧｅ領域は、Ｓｉの格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）にかなり近い格子定数をもたらすと共に、不整合転位をほとんど防止するのに十分なほど薄くなるように選択されるＳｉ：Ｇｅ比を持つように選択される。

当該ダイオードは、より多くの従来の構造体と比較していくつかの利点を有している。特に、当該ダイオードにおいて、かなりの割合（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆｒａｃｔｉｏｎ）の電流が、ｎ形Ｓｉからｐ形ＳｉＧｅに注入されると共にそこで再結合する電子によってもたらされる。これにより、従来のダイオード構造体と比べて、ダイオードが電流をもたらしているとき、ｎ形領域における、注入された正孔のレベルが低減される。このことは今度は、順方向導通の間にダイオードにおいて降下（ｄｒｏｐ）させられる全電圧が低減されること、更には逆回復期間及び電荷伝導が低いことを意味している。

当該技術は、２００Ｖよりも下の動作用のダイオードにおいて正常に動作している。薄い低ドーピング層における１０^１５ｃｍ^−３のドーピングは、前記層における動作の間、注入された正孔濃度とほぼ同じオーダの大きさになる。これにより、非常に速いスイッチング期間がもたらされる。

しかしながら、６００Ｖの逆電圧をサポートし得るダイオードを製造する短ＳｉＧｅダイオード（ｓｈｏｒｔ ＳｉＧｅ ｄｉｏｄｅ）に関する試みにより、商用のための、十分低い逆回復期間を備える製品はもたらされなかった。

国際特許第ＷＯ９９／５３５５３号公報自体はこの問題を扱っており、白金ドーピング又は放射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）のような寿命制御方法によって逆回復期間を低減させることを提供している。しかしながら、これは、短ＳｉＧｅダイオードを製造するための商用プロセスと組み合わせるために困難となり得る。

従って、大きな逆電圧をサポートし得る、短い逆回復期間を備えるダイオードに対する必要性が残されている。当該ダイオードは、例えば電力ファクタ修正用途（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）のために必要とされる。

本発明によれば、第一の導電形を有するようにドーピングされる第一の半導体物質から形成される第一の領域と、前記第一の半導体物質よりも低いバンドギャップを有する第二の半導体物質から形成される第二の領域と、前記第一の領域と前記第二の領域との間に延在する中間領域とを含む半導体ダイオードであって、薄い第二の領域は厚さを有し、前記第一の半導体物質と前記第二の半導体物質との格子不整合部が、機械的ストレスのレベルは不整合転位が形成されるレベルよりも下になるように選択され、前記中間領域は、前記ダイオードのオフ状態において前記中間領域を空乏化させるために、前記第一の領域と前記第二の領域との間に延在する垂直の並列パスをもたらす、複数の横方向に間隔を置いてもたらされるフィールドレリーフ領域を含む半導体ダイオードがもたらされる。

本発明者は、６００Ｖに耐え得るＳｉＧｅダイオードを製造することが困難な理由が、ｐ形ＳｉＧｅ層に隣接する低ドーピングｎ形領域において１０^１４ｃｍ^−３のオーダの低ドーピングが必要とされることにあることを認識している。当該ドーピングは、より低い電圧で動作するダイオードにおいて使用され得る１０^１５ｃｍ^−３のドーピングよりもずっと低くなる。ｎ形領域は、より高い電圧をサポートするために、より厚くなる必要もある。このより厚い、より低くドーピングされた領域は、順方向動作の間に、低電圧デバイスにおける電荷よりも多くの電荷を記憶する。その結果、スイッチング期間は従来型においてほとんど向上されていないことが示される。従って、電力ファクタ修正用途において使用されるような高電圧ダイオードに対する超短ヘテロ接合整流器構造体の有用性を拡張するために、“ｉ”領域におけるあまりに低いドーピングを防止することが必要とされる。“ｉ”領域は、逆阻止において６００Ｖのような高電圧をサポートし得る必要があるが、“ｉ”領域におけるドーピングレベルは、ＳｉＧｅのｐ形アノードから注入される正孔のレベルに相当しているべきである。

フィールドレリーフ構造体の使用は、薄い低バンドギャップ層を備える構造体において特定の利点をもたらす。当該ダイオード構造体は、順方向導通の場合、従来の構造体よりも、ｐ形領域からの正孔の注入にずっと少なく依存しており、従来の構造体よりも、中間領域から低バンドギャップ層へのキャリアの注入に多く依存している。従って、順方向動作の間の、低ドーピング領域における、注入された正孔の濃度はずっとより少なくなっている。

フィールドレリーフ構造体の使用は、中間領域におけるより高いドーピングレベルを可能にする。このことは、いかなる所与の注入レベルでも記憶される全電荷（より少なく充電し始める注入電荷）がより少なく、それ故により速い逆回復期間及びより低い逆回復電流がもたらされることを意味する。従来のダイオードにおいて、フィールドレリーフ領域を使用して実現可能な、より高いドーピングレベルとさえ比較して、注入電荷の濃度は高くなり得る。これにより、フィールドレリーフ領域からの最小限の利点がもたらされる。対照的に、より低いバンドギャップダイオード構造体における注入電荷のより低い濃度は、フィールドレリーフ領域の使用によって実現され得る中間領域におけるドーピングの増大がかなりの有利な効果をもたらすことを意味している。

“ｉ”領域からｐ形アノードへの電子の、より多くの注入に有利なように、ｐ形アノードから“ｉ”領域への正孔の注入が殊更に抑制される超短ヘテロ接合ｐ−ｉ−ｎ整流器構造体の場合、スイッチングトランジスタに対してだけでなく、順方向導通状態に対して、特に６００Ｖのようなより高い電圧に対しても、“ｉ”領域におけるドーピングのレベルが重要となる。従って、“ｉ”領域におけるより高いドーピングの使用を可能にするフィールドレリーフ技術との、超短ヘテロ接合の使用の組み合わせにより、通常再結合中心の高いレベルの使用に関連する不利点がもたらされることなく、非常に速いスイッチング及び低い順方向電圧を備える高電圧ダイオードの製造が可能となる。

本発明による構造体は更なる有利な効果をもたらす。上記のように、中心の低ドーピング領域を備えるｐ−ｉ−ｎダイオード構造体において、動作中に降下させられる電圧は、低ドーピング領域における真性ドーピングレベルよりも、ｐ形領域から低ドーピング領域に注入されるキャリア濃度に、より多く依存している。本発明者は、短い期間の間、中間領域が、少数キャリアの注入によってフルに変調されるべき期間をまだ有していないため、ターンオンの間の過渡順方向電圧（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）として規定される順方向回復電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｖｏｌｔａｇｅ）は、中間領域の変調されない直列抵抗によって支配的にさせられることを認識している。本発明による構造体は、所与の降伏電圧に対して、中間領域において従来よりも高いドーピングを可能にするため、本発明による構造体は、従来手法よりも望ましい（低い）順方向回復電圧をもたらし得る。更に、本発明によるダイオード構造体を使用することによって、中間領域における金又は白金ドーピングのような再結合中心を使用することなく、１０ｎｓよりも少ない期間の低い逆回復期間を実現することが可能となる。

特に、本発明の実施例は、５００Ｖを超える降伏電圧と、２Ｖよりも低い順方向電圧、例えば１０ｎｓよりも短い逆回復期間、及び低い最大逆回復電流のような、良好な更なるパラメータとを備える超高速ダイオードをもたらし得る。

更に、本発明によるダイオード構造体を使用することによって、中間領域における金又は白金ドーピングのような寿命抑制体の使用を防止することが可能となる。

好都合なことに、第一の半導体物質はシリコンであってもよく、第二の半導体物質はシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）であってもよい。ＳｉＧｅは、シリコンとの過度な格子不整合を防止するために、重量で１０％乃至３０％のゲルマニウム含有量を有していてもよい。

不整合転位を防止するために、第一及び第二の半導体層の格子定数の相対的なずれと第二の物質層の厚さとの積（ｐｒｏｄｕｃｔ）は、４０ｎｍ％、好ましくは３０ｎｍ％を超えることはない。この後者のレベルは、不整合転位を防止するための安全限界（ｓａｆｅ ｌｉｍｉｔ）となる。

実施例において、中間領域は、第一の領域と第二の領域との間に延在する複数の、横方向に間隔を置いてもたらされるフィールドレリーフ領域を含んでいる。フィールドレリーフ領域は、第一の半導体物質から形成され、ｐ形とｎ形とに交互にドーピングされる。交互のｐ形とｎ形とのフィールドレリーフ領域におけるドーピングは、好ましくは中間領域の平均のドーピングが、第一の半導体領域におけるドーピングよりもずっと少なくなると共に第二の半導体領域におけるドーピングよりもずっと少なくなるように平衡（ｂａｌａｎｃｅ）されるべきである。このように、前記デバイスが逆電圧をサポートするようにターンオフされるとき、中間領域は空乏化されるべきである。

ｎ形フィールドレリーフ領域におけるドーピングは、５×１０^１４ｃｍ^−３乃至２×１０^１６ｃｍ^−３の範囲にあり、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^−３乃至１×１０^１６ｃｍ^−３の範囲にある。ｐ形フィールドレリーフ領域におけるドーピングは、ｎ形領域におけるドーピングと平衡するように選択されるべきである。領域が等しい幅となる場合、濃度は、ｎ形フィールドレリーフ領域とｐ形フィールドレリーフ領域とでほぼ同じとなるように選択され得る。

中間領域における、ことによると可能となり得る濃度よりも高いドーピング濃度の使用は、他の利点を有する。すなわち前記使用により、“ｉ”領域からｐ−ＳｉＧｅアノードへの電子の注入が更に向上させられ得る。従って、順方向導通の間に、中間領域から第二の領域に注入されるキャリアからのより大きな寄与の（主にヘテロ接合部の使用に起因する）効果は更に向上させられる。

代わりの実施例において、フィールドレリーフ領域は、ダイオードが逆バイアスされるときに垂直電気的ポテンシャル勾配（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ）を生成すると共に中間領域の空乏化をもたらすために、第一の半導体領域から第二の半導体領域に中間領域を通って延在する複数の抵抗性パスを含んでいる。

フィールドレリーフ領域は、第二の領域から第一の領域に中間領域を通って延在する複数のトレンチを含んでいる。トレンチは、第一及び第二の領域にコンタクトする抵抗性物質を含んでいる。抵抗性物質は半絶縁多結晶シリコンであってもよい。

５×１０^１５ｃｍ^−３乃至４×１０^１６ｃｍ^−３の範囲のドーピング濃度で、中間領域はｎ形にドーピングされてもよく、第一の領域はｎ＋形にドーピングされてもよく、第二の領域はｐ＋形にドーピングされてもよい。

上記の構造体により、ダイオードは、他の所望のパラメータと共に５００Ｖを超える降伏電圧で製造され得る。他の所望のパラメータは、例えば２Ｖよりも低い順方向電圧、例えば約１０ｎｓよりも短い低逆回復期間、低い最大逆回復電流、及び最小限のリンギングでの軟回復を含む。

しかしながら当業者は、本発明によるダイオードが、必要とされる様々な降伏電圧で製造され得ることを評価するであろう。例えば、１０００Ｖの降伏電圧のダイオードは、従来３００Ｖのダイオードに対してのみ十分となり得る中間層におけるドーピングレベルで製造され得る。

本発明のより正確な理解のために、実施例がこの場合、添付図面を参照して純粋に例によって記載される。

図１を参照すると、本発明の第一の実施例によるダイオード構造体が、高くドーピングされたｎ＋形Ｓｉ基板２上に形成される。中間半導体領域４が基板２上に形成される。中間領域は、基板２の表面に渡って横方向に交互にもたらされている交互のｐ形ドーピングストライプ８及びｎ形ドーピングストライプ６を含んでいる。ストライプは１×１０^１５ｃｍ^−３乃至１×１０^１６ｃｍ^−３の範囲のドーピング濃度にドーピングされ、各々は約２０μｍ乃至４０μｍの幅を有する。

薄いｐ形ドーピングＳｉＧｅ領域１０は中間領域上に形成される。ゲルマニウム含有量は重量で２０％であり、厚さはたった２０ｎｍである。１００％のゲルマニウムのサンプルは、４％のシリコンと異なる格子定数を有するため、この場合格子定数のずれは約０．８％となり、３０ｎｍ％の安全限界の下の、１６ｎｍ％の格子定数のずれとゲルマニウム含有量との積がもたらされる。従って薄いｐ形ドーピングＳｉＧｅ領域１０は歪層（ｓｔｒａｉｎｅｄ ｌａｙｅｒ）を形成する。

従ってストライプ６及び８は、垂直にＳｉＧｅ領域１０と高ドーピング基板２とを接続する導通パスを形成する。

コンタクト１２及び１４は、薄いｐ形ドーピングＳｉＧｅ領域１０及び基板２上にもたらされる。

使用において、順方向動作で中間層４が導通する。電子は、ｎ形ストライプ６から薄いＳｉＧｅ領域１０に注入され、正孔は、ＳｉＧｅ領域１０から中間層に注入される。薄いＳｉＧｅ領域１０を備える構造体は、通常のヘテロ接合ｐ−ｎダイオードを備える従来技術のデバイスよりもずっと高い、電流をもたらす電子の濃度を有している。従って、順方向動作の間に中間領域４にもたらされる注入正孔の濃度はこの場合、ｎ形領域６の開始ドーピング（ｓｔａｒｔｉｎｇ ｄｏｐｉｎｇ）に相当している。前記デバイスが順方向から逆方向バイアスにスイッチされるとき、中間領域にもたらされる、低減された数の注入正孔はより速く消滅させられ、これにより、寿命抑制体の使用が必要とされることなく、ずっとより望ましいスイッチング期間がもたらされる。

前記デバイスは、低い順方向電圧、短い逆回復期間、及び低い最大逆回復電流（Ｉｒｒｍ）を含む有用な特性と、６００Ｖの逆降伏電圧とを有している。

図２を参照すると、本発明の代わりの実施例が、代わりのフィールドレリーフ領域を使用している。ｎ形Ｓｉ中間領域２０はｎ＋形Ｓｉ基板２上に形成され、薄いｐ形ＳｉＧｅ層１０はｎ形Ｓｉ中間領域上に形成される。ｎ形Ｓｉ中間領域２０は、約１×１０^１５ｃｍ^−３のドーピングを有している。基板に渡って横方向に間隔を置いてもたらされている複数のトレンチ２２が、中間領域２０及び薄いｐ形ＳｉＧｅ層１０を通ってｎ＋形Ｓｉ基板２に延在する。本願に参照として組み込まれている上記のフィリップス社に対する国際特許第ＷＯ０１／５９８４４号公報に記載されているように、トレンチは、示されているようにトレンチを満たすか、又は代わりにフィラー物質（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）を囲う半絶縁多結晶シリコン（ＳＩＰＯＳ（ｓｅｍｉ−ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）２４を含んでいる。従ってＳＩＰＯＳ２４は、基板２と薄いＳｉＧｅ層１０との間に抵抗性パスを形成する。

逆バイアスされると、半絶縁多結晶シリコンは、基板２と薄いｐ形ＳｉＧｅ層１０との間で垂直に電圧を降下させる。これにより中間領域２０は、空乏化され得ると共に、かなり均一な垂直電界を有し得る。それ故に、中間領域２０が、中間領域の所与のドーピングに対してサポートし得る降伏電圧は増大させられる。

このことは今度は、中間領域が従来のｐ−ｉ−ｎダイオードよりも高くドーピングされ得ることを意味している。このドーピングレベルはそれから、いずれにせよ正孔の比較的低い注入部を有するＳｉＧｅのようなヘテロ接合整流器からのｐ形アノードからの注入キャリアのレベルに相当し得る。それ故に、スイッチング期間は、降伏前の逆バイアスの５００Ｖ又はそれより高い電圧をサポートし得るダイオードに対してさえも低くなり得る。

本発明は、例えば電力ファクタ修正用途に対して有用となり得る、高い定格電圧を備える高速ダイオードをもたらす。それでも当業者は、前記ダイオードが特定の要求仕様に対して設計されるが、他の目的のために開示されている構造体を使用することも可能であることを評価するであろう。

実施例は様々な領域に対して特定のドーピング形を使用するが、これらが必要に応じて変更され得ることは当業者によって評価されるであろう。例えば、ｐ形として記載されている領域はｎ形でドーピングされてもよいし、その逆も可能であり、又は代わりに単にドーピング形のいくつかが変更されてもよい。構造体の特定の寸法が、必要とされるように変更されてもよい。

直接基板２上ではなく、基板上に堆積されているエピ層（ｅｐｉｌａｙｅｒ）上の、記載されている構造体を形成することが可能である。これにより、必要ならば絶縁又は半絶縁基板を使用することが可能となる。

使用されている特定の物質は、必要とされるように変更されてもよく、当業者は、必要ならばＳｉＧｅ／Ｓｉの代わりに使用され得る、例えばＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのような異なるバンドギャップの複数の物質を知っているであろう。

簡単化のため、単数形の用語が本開示において使用されているが、複数形を含んでいることが意図されることは注意されるべきである。従って、本開示は“中間領域”、“コンタクト”、及び“ダイオード”等を参照し得るが、当業者は、多くのデバイス及び／又はコンポーネントが基板及び／又はパッケージに含まれ得ることと、本発明がこのような複数のデバイスを含むこととを認識するであろう。

本発明の開示を読むことにより、他のバリエーション及び変形例は当業者にとって明らかであろう。当該バリエーション及び変形例は、半導体デバイスの設計、製造、及び使用において既に知られている同等の特徴及び他の特徴を含んでいてもよいと共に、ここに記載されている特徴の代わりに、又はここに記載されている特徴に加えて使用されてもよい同等の特徴及び他の特徴を含んでいてもよい。請求項は、特定の特徴の組み合わせに対して本願において明確に記載されているが、本発明の開示の範囲は、本発明が軽減させる技術的課題と同じ技術的課題の何れか若しくは全てを軽減させるか否かにかかわらず、明示的又は暗示的にここに開示されているいかなる新規な特徴若しくはいかなる新規な特徴の組み合わせ、又はそれらのいかなる概念も含んでいることが理解されるべきである。従って、本出願人は、本出願又はそれから引き出される何れかの他の出願の係争中、新たな請求項が当該特徴及び／又は当該特徴の組み合わせに対して明確に記載されてもよいという注意をもたらすものである。

交互のｐ形とｎ形とのフィールドレリーフ領域を有する本発明の第一の実施例によるダイオードを示している。 抵抗性物質で満たされるトレンチを有する本発明の第二の実施例によるダイオードを示している。

Claims (12)

1. 第一の導電形を有するようにドーピングされる第一の半導体物質から形成される第一の領域と、
   前記第一の半導体物質よりも低いバンドギャップ有する第二の半導体物質から形成される薄い第二の領域と、
   前記第一の領域と前記第二の領域との間に延在する中間領域と
   を含む半導体ダイオードであって、
   前記第一の半導体物質と前記第二の半導体物質との格子不整合部、及び前記薄い第二の領域の厚さが、機械的ストレスのレベルは不整合転位が形成されるレベルよりも下になるように選択され、
   前記中間領域は、前記ダイオードのオフ状態において前記中間領域を空乏化させるために、前記第一の領域と前記第二の領域との間に延在する並列パスをもたらす、複数の横方向に間隔を置いてもたらされるフィールドレリーフ領域を含む
   半導体ダイオード。
2. 前記第一の半導体物質はシリコンであり、前記第二の半導体物質はシリコン・ゲルマニウムである請求項１に記載の半導体ダイオード。
3. 前記シリコン・ゲルマニウムが、重量で１０％乃至３０％のゲルマニウム含有量を有する請求項２に記載の半導体ダイオード。
4. 前記第一及び第二の半導体物質の前記格子定数の相対的なずれと前記薄い第二の領域の厚さとの積は３０ｎｍ％を超えない請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体ダイオード。
5. 前記中間領域は、前記第一の領域と前記第二の領域との間に延在する、複数の横方向に間隔を置いてもたらされるフィールドレリーフ領域を含み、前記フィールドレリーフ領域は、前記第一の半導体物質から形成されると共にｐ形とｎ形とに交互にドーピングされる請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体ダイオード。
6. 前記交互のｐ形とｎ形とのフィールドレリーフ領域におけるドーピングは、前記中間領域の平均のドーピングが、前記第一の半導体領域におけるドーピングよりもずっと少なくなると共に前記第二の半導体領域におけるドーピングよりもずっと少なくなるように平衡される請求項５に記載の半導体ダイオード。
7. 前記ｎ形フィールドレリーフ領域におけるドーピングは、５×１０^１４ｃｍ^−３乃至２×１０^１６ｃｍ^−３の範囲にある請求項６に記載の半導体ダイオード。
8. 前記フィールドレリーフ領域は、前記ダイオードが逆バイアスされるときに垂直な電気的ポテンシャル勾配を生成すると共に前記中間領域の空乏化をもたらすために、前記第一の領域から前記第二の領域に前記中間領域を通って延在する複数の抵抗性パスを含む請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体ダイオード。
9. 前記フィールドレリーフ領域は、前記第二の領域から前記第一の領域に前記中間領域を通って延在する複数のトレンチを含み、前記トレンチは、前記第一及び第二の領域にコンタクトする抵抗性物質を含む請求項８に記載の半導体ダイオード。
10. 前記抵抗性物質は半絶縁多結晶シリコンである請求項９に記載の半導体ダイオード。
11. ５×１０^１５乃至４×１０^１５ｃｍ^−３のドーピング濃度で前記中間領域はｎ形にドーピングされ、前記第一の領域はｎ＋形にドーピングされ、前記第二の領域はｐ＋形にドーピングされる請求項８乃至１０の何れか一項に記載の半導体ダイオード。
12. 少なくとも５００Ｖの逆降伏電圧を有する請求項１乃至１１の何れか一項に記載の半導体ダイオード。

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