JP2011507301A - ダイオード - Google Patents
ダイオード Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011507301A JP2011507301A JP2010538763A JP2010538763A JP2011507301A JP 2011507301 A JP2011507301 A JP 2011507301A JP 2010538763 A JP2010538763 A JP 2010538763A JP 2010538763 A JP2010538763 A JP 2010538763A JP 2011507301 A JP2011507301 A JP 2011507301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- diode
- zone
- main surface
- zones
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 41
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 17
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
- H01L29/0661—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
- H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
- H01L29/7412—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
高速度スイッチング応用のためのダイオード1は第１の主面21とその第１の主面21と反対側の第２の主面22とを有する第１の導電型の第１の層2と、第２の主面22上に位置される第２の導電型の第２の層3と、第１の層2よりも高いドーピング濃度を有する第１の導電型の複数の第１のゾーン4と、第２の導電型の複数の第２のゾーン5とを具備し、それらの両ゾーンは第１の主面21上で交互に配置されている。第１の金属層6はゾーンのその面上の第１及び第２のゾーン4、5の上に配置され、第１の層2と反対側に存在し、第２の金属層7は第２の層3のその面上の第２の層3の上に配置され、第１の層2と反対側に存在する。第１の層2は、第１の層2の第１の主面部により形成される第１のサブ層23と、第１の層2の第２の主面部により形成される第２のサブ層24とを具備している。第１の導電型の第３の層8は第１と前記第２のサブ層23、24の間に構成される。この第３の層（8）は前記第１の層2よりも高いドーピング濃度及び前記第１のゾーン4よりも低いドーピング濃度を有する。
【選択図】図８
【選択図】図８
Description
本発明はパワーエレクトロニクスの分野に関し、特にダイオードおよびこのようなダイオードの製造方法に関する。
従来技術のダイオードは、第１の主面とその第１の主面と反対側の第２の主面とを有する第１のｎドープ層を具備している。第２の主面では、第２のｐドープ層が配置され、ｐドープ層の上部には陽極として機能する金属層が配置されている。第１の主面では、高い（ｎ＋）ドープのバッファ層が設けられている。陰極の形態の第１の金属層はバッファ層の上部に設けられている。図４と５はこのような従来技術のダイオードのスナッピーターンオフ効果を示している。図４はターンオフ期間中に生じる過電圧を示しており、図５は過電流を示している。このような過電圧及び電流／電圧発振は、これらがダイオードの損傷および破壊につながりかねないので、パワーエレクトロニクスシステムの通常の動作では避けられるべきである。
前述のダイオードに対する改良はDE 36 31 136 A1に記載されている。この特許明細書では、高電流で使用されるための高速度スイッチング整流ダイオードが示されている。このダイオードは第１の主面21とその第１の主面21と反対側の第２の主面22とを有する第１のｎドープ層２を具備している。第２の主面22では、第２のｐドープ層３が設けられ、そのｐドープ層３の上部には陽極として機能する金属層が設けられている。第１の主面21では、高（ｎ＋）ドープのバッファ層81が配置されている。第１の層と反対側のバッファ層81のその面上には、第１の層２よりも高いドーピング濃度を有する複数の第１の（ｎ＋＋）ドープゾーン４と、複数の第２の（ｐ＋）ドープゾーン５が交互に配置されている。全てのｐ＋ゾーンの領域は完全な領域の５％である。バッファ層81のドーピング濃度は全阻止電圧における空間電荷領域が（ｐ＋）ドープされた第２のゾーン５に近接して延在するようにされている。
第１及び第２のゾーン４、５は陰極の形態の第１の金属層６により相互に接触され、その金属層は第１及び第２のゾーン４、５の上部、即ちバッファ層81と反対側の面上に配置されている。第２の層３の上部には第２の金属層７が配置され、これは陽極の機能を有する。
図６および７はDE 36 31 136 A1に記載されているように従来技術の６ｋＶの電圧についてのターンオフ期間中の電圧及び電流を示しており、これは前述したように（両図面の円形符合により示されている）複数の第２の（ｐ＋）ドープゾーン５を具備している。このダイオードはこのような第２の（ｐ＋）ドープゾーンのないダイオードに対して図４および５に示されているような過電圧または過電流を示していない。
しかしながら、DE 36 31 136 A1に記載されているダイオードのようなダイオードの欠点はターンオフプロセス中に、空間電荷領域がｐ＋ドープ領域に近接して延在することである。このようにして、ダイオード本体からｐ＋領域の表面上の陰極方向への電子の側方流は非常に狭いチャンネルに限定される。チャンネルの抵抗は空間電荷領域が陰極方向に膨張し続けるにつれて増加し、側方電圧の低下はしたがって増加する。逆方向の回復電流が最大値に到達した時、第２の（ｐ＋）ドープゾーンはホールを注入し始める。電流にしたがって、このプロセスはダイオードの早期の破壊につながりかねない。図３はスナップオフ状態における通常のターンオフプロセス（高い電圧、低電流、高いｄｉ／ｄｔ、大きい漂遊、測定結果は図３の菱形符合）と、それに類似の状態であるが高い電流における第２のターンオフプロセス（測定結果は図３の方形符合）間の比較を示している。これらの測定(図３)に使用されるダイオード設計は図１に概略的に示されているようにDE 36 31 136による従来技術のダイオードのような種類である。第２のケースでは、即ち高い電流については、前述の機構を通るホールの強力な注入のために、電流はゼロに戻らず、ダイオードは過熱により破壊される。ＩＧＣＴ（集積ゲート整流サイリスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）についてのパワーエレクトロニクススイッチに関係する全ての回路技術では、ダイオードはフリーホイーリング装置として臨界的な役目を行う。図２はＩＧＣＴ12スイッチとクランプ回路を含む簡単化された回路を示している。フリーホイーリングダイオード11はＩＧＣＴ12がオフに切り換えられるとき負荷電流のパスを生成するために使用される。ＩＧＣＴ12がオンに切換えられるとき、ダイオードは逆バイアスされ、「逆回復」と呼ばれるプロセスを受ける。これらのスイッチング装置のターンオン能力はフリーホイーリングダイオードにより制限される。それ故、高い電圧と高い回復性能との両者を有する新しいダイオードが高電力応用で所望される。
回復プロセス期間中に、導通状態でダイオードをフラッディングした可動電荷キャリアは数ｋＶ程の高さの可能性があるＤＣリンク電圧ＶＤＣに対して除去されなければならない。この電荷が過度に大きいならば、高い逆電流が高いＤＣリンク電圧に対してダイオードを通って流れる。これはダイオードの損失を増加し、発生された熱が冷却システムにより除去されることができないならば装置は故障する。他方で、可動電荷量が非常に小さいならば、逆電流はスナップされる。後続する単位時間当たりの電流変化の大きな勾配はシステムに危険な過電圧と付加的な電磁雑音を誘起する可能性がある。それ故、ダイオードは低いトレードオフ損失とスナッピーとの妥協で設計されなければならない。非常に高い電圧（例えば１０ｋＶ）に対してダイオードのスナップはさらに一層臨界的になる。このようなダイオードは最小の損失と受け入れ可能な宇宙線の定格しか必要とせず、これらは他方でスナッピー動作につながる。
DE 36 31 136 A1では、第２の（ｐ＋）ドープされたゾーン５の前面のｎドープはさらに高く、それによって抵抗は小さくなる。それ故、高い注入効率を有するために、第２（ｐ＋）ドープされたゾーン５はさらに大きく作られなければならない。しかしながらそうすることによって、ダイオードのアクチブ領域、即ち第１の（ｎ＋＋）ドープされたゾーン４が構成されている領域は小さくなり、漏洩電流もまた不所望に増加する。
米国特許出願第2000/0286753 A1号明細書には高いドーピングを有する内部バッファ層と、内部バッファ層に隣接して構成され第１の層のドーピングよりは依然として高いが、低いドーピングを有する外部バッファ層とを備えたダイオードが記載されている。小さい電流勾配を実現するために大きな電荷タンクが必要とされる。このような大きい電流タンクは従来技術のダイオードでは利用可能な付加的な注入が存在しないので必要である。このような大きいタンクは深いイオン注入によってのみ実現されることができ、そのため高いイオン注入エネルギが使用される。しかしながらこのような高いエネルギは装置の構造に悪影響を有する。さらに内部バッファ層の高いドーピングのために、装置の阻止能力が不所望に減少される。
本発明の目的は、電荷キャリアをダイオード領域に注入することにおいて改良された制御を可能にし、大きな活性ダイオード領域をもちながら注入効率の強化された効果を有する高速度スイッチング応用のためのダイオードを提供し、このような装置の製造方法を提供することである。
この目的は請求項１によるダイオードと、請求項６と８によるこのようなダイオードの製造方法によって達成されることができる。
本発明の導電体は、第１の主面と第１の主面と反対側の第２の主面とを有する第１の導電型の第１の層と、第２の主面上に配置されている第２の導電型の第２の層と、第１の層よりも高いドーピング濃度を有する第１の導電型の複数の第１のゾーンと、第２の導電型の複数の第２のゾーンとを具備し、それらの両ゾーンは第１の主面上で交互に配置されている。ダイオードはさらに第１及び第２の金属層を具備し、第１の金属層は第１の層と反対側の第１及び第２のゾーンの上部に配置され、第２の金属層は第２の層の第１の層と反対側に設けられている。第１の層は第１の層の第１の主面部により形成されている第１のサブ層と、第１の層の第２の主面部により形成される第２のサブ層とを具備している。第１及び第２のサブ層の間には第１の層よりも高いドーピング濃度及び第１のゾーンよりも低いドーピング濃度で、第１の導電型の第３の層が配置されている。
図６および７はターンオフプロセスが過電圧または過電流のようなアーティファクトがない状態になる６ｄＶの電圧における本発明のダイオードについて示している。ターンオフプロセスの最終段の電流はゆっくりと減少し、第２（ｐ＋）のドープされたゾーンからのホールの注入によりサポートされる。本発明のダイオード設計はいわゆる自己スイッチングクランピングモードを提供し、ここではターンオフプロセス期間中の電圧は外部の電気部品を使用せずに一定の電圧に維持される。本発明のダイオード設計のさらに別の利点は減少されたターンオフエネルギである。ここで提示された結果では、ターンオフエネルギの減少は標準的なバッファ構造では４．２Ｊの値から約２５％である。
本発明のダイオードは従来技術の装置よりもダイオードのスイッチオフ期間中のスナップオフ効果に敏感ではなく、低いトレードオフ損失を有する。
本発明のダイオードは第３の層８から電荷タンクを有し、付加的に電荷キャリアが第２（ｐ＋）のドープゾーン５から注入されるので、電流の勾配が改良される。したがって第２（ｐ＋）ドープゾーン５は小さく維持されることができ、第３の層の浅いイオン注入は第３の層からの所望の電荷タンクを実現するのに十分であり、それによって本発明の装置は改良された高い阻止電圧を有する。イオン注入の深さは同じエネルギクラスの装置について米国特許出願第2006/0286753 A1に記載されているような従来技術の装置の例よりも非常に低く維持されることができる。さらに浅いイオン注入についての注入エネルギは比較的小さい（例えば約１ＭｅＶ）ので、結晶組織に不所望な影響は生じない。
さらに、本発明のダイオードでは、例えばDE 36 31 136 A1の装置と比較して第２（ｐ＋）ドープゾーン５の正面にさらに低いｎドーピングが存在し、したがって抵抗は有効に増加される。
本発明のダイオードはＩＧＣＴ（集積ゲート整流サイリスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）応用においてフリーホイーリングダイオードとして有効に使用されることができる。
さらに好ましい変形及び実施形態が従属の特許請求項に開示されている。
本発明の主題を添付図面を参照して以下のテキストでさらに詳細に説明する。
図面において使用されている参照符合及びそれらの意味は参照符合のリストに要約されている。通常、類似又は類似に機能する部分には同じ参照符合が与えられている。説明されている実施形態は例として記載されたものであり、本発明を限定するものではない。
図面において使用されている参照符合及びそれらの意味は参照符合のリストに要約されている。通常、類似又は類似に機能する部分には同じ参照符合が与えられている。説明されている実施形態は例として記載されたものであり、本発明を限定するものではない。
さらに説明はｎ型である第１の導電型とｐ型である第２の導電型とにより行われているが、代わりに導電型が逆であってもよい。
図２は、第１の主面21と第１の主面21と反対側の第２の主面22を有する第１の導電型、即ちｎ型の第１の層２を具備している本発明のフリーホイーリングダイオード１を示している。第２のｐ型ドープ層３は第２の主面22上に配置されている。第２の金属層７は第２の層３上に、即ち第２の層３の第１の層２と反対側の表面に位置している。第１の主面21上には、第１の層２よりも高いドーピング濃度を有する複数の第１（ｎ＋＋）のドープゾーン４と、複数の第２（ｐ＋）ドープゾーン５とが交互に配置されている。第１の金属層６は第１及び第２のゾーン４、５の上部の第１の層と反対側の表面上に存在する。第１の層２は２つのサブ層23、24を具備している。第１のサブ層23は第１の層２の第１の主面部により構成されている。このサブ層は第１の層２の第１の主面21を具備し、これは第１及び第２のゾーン４、５と近接及び接触して構成される。第２のサブ層24は第１の層２の第２の主面部により形成される。この第２のサブ層24は第２の主面22を具備し、これは第２の層３と隣接して接触して構成される。第３（ｎ＋）のドープ層８は第１の層２よりも高いドーピング濃度を有し第１のゾーン４よりも低いドーピング濃度を有する。深いバッファ層の形態の第３の層８は第２の主面22よりも第１の主面21に近く構成されている。
好ましい実施形態では、全ての第２（ｐ＋）ドープゾーン５の領域は全域の１０％を超える。
別の好ましい実施形態では、第３の層８は第１及び第２のゾーン４、５の上部から、即ちゾーン４、５と２０乃至５０μｍの第１の金属層６との間のインターフェースからある深さに配置される。第３の層８のドーピング濃度は好ましくは１０１５乃至１０１７／ｃｍ２の範囲である。
別の好ましい実施形態では、第２のゾーン５は５０μｍと４００μｍの間の範囲の直径を有する。好ましくは第２のゾーン５の厚さは２μｍと２０μｍの間の範囲にあり、および／またはドーピング濃度は１０１７乃至１０１９／ｃｍ２の範囲にある。
別の好ましい実施形態では、ダイオード１はＩＧＣＴ（集積ゲート整流サイリスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）応用においてフリーホイーリングダイオードとして使用される。
ダイオードは以下のステップを有する以下の製造方法により製造されることができる。ｎ型ウエハ20には第１の表面201と、その第１の表面201と反対側の第２の表面202が設けられている（図９）。ｐｎ接合を製造するため、ウエハ20の第２の表面202上には、第２のｐ型層３が第１のイオン注入の最新技術のプロセスと、それに続く高温の拡散処理によって生成される（図１０）。その後第１のイオンが所望の深さまでウエハ20中へ送り込まれる。これは典型的に数時間１０００−１４００℃までウエハを加熱することにより行われる。第４のｎ型層51は第２のゾーンの製造のために第２のイオンをウエハ20へ注入することにより製造される（図１１）。好ましくはホウ素および／またはアルミニウムが第１のイオンとして使用され、燐が第２のイオンとして使用される。その後第２のイオンは高温で拡散によりウエハ中へ送り込まれる。その後、マスク層52が生成される（図１２）。これは典型的に第１の表面201上の第４の層51にフォトレジスト層を設け、その後マスク層52をその層に生成することにより行われる。第４の層51の第１のｎ型のゾーン４は例えば化学プロセスによっておよび低温でのドープ剤のドライブインプロセスによってマスク層52を通して生成される（図１３）。第１のゾーン４が生成されない第４の層51の部分は第２のゾーン５を形成する。マスク層52は除去され（図１４）、その後典型的な金属化プロセスがウエハの両面上で行われ、それによって第１の表面201上に陰極として第１の金属層６を、第２の表面202上に陽極として第２の金属層７を生成する（図１５）。エッジの終端は装置の電圧阻止能力を改良するために作られる。その後、ウエハ20は第１の表面201から第３の層８を製造するため第３のタイプのイオンで照射され（図１６；図面中の矢印により表わされている）、アニールされる（図１７）。好ましくは第３のタイプのイオンは陽子である。イオンのエネルギ及び密度は第３の層８の所望の深さおよびドーズ濃度が実現されるように選択される。アニール温度は所望されるｎドープ剤の濃度が第３の層８で得られるように選択される。さらに別のステップでは、ダイオード１は装置のターンオフ損失をさらに減少するために層地全体にわたって電子で照射されることができる（図１８；図面中の矢印により表わされている）。
代わりに、以下の製造方法が使用されることができる。ｎ型のウエハ20には第１の表面201とその第１の表面201と反対側の第２の表面202が設けられている（図１９）。ウエハ20は完成されたダイオード１中に第１のサブ層23を形成する。ウエハ20よりも高いドーピングを有する第３のｎ型の層８はウエハ20の第１の表面201上にエピタキシャルに成長される（図２０）。この層の厚さは好ましくは５乃至２０μｍである。その後第５の層241も典型的には厚さ１００μｍ未満で第１のサブ層23と反対側の表面上に第３の層８上にエピタキシャルに成長される（図２１）。その後の製造段において第１及び第２のゾーン４、５の生成によりドーピングで修正されない第５の層241の部分は完成されたダイオード１中に第１のサブ層23を形成する。第５の層241の生成後、第１及び第２のゾーン４、５は前述したように第５の層241中に生成される。第２の層３、第１及び第２の金属層６、７も前述したように生成され、電子照射も同じ方法で行われることができる。
１…ダイオード、２…第１の層、３…第２の層、４…第１のゾーン、５…第２のゾーン、６…第１の金属層、７…第２の金属層、８…第３の層、９…陽極、10…陰極、20…ウエハ、21…第１の主面、22…第２の主面、23…第１のサブ層、24…第２のサブ層、51…第４の層、52…マスキング層、201…第１の表面、202…第２の表面、241…第５の層。
Claims (9)
- 第１の主面（21）と前記第１の主面（21）と反対側の第２の主面（22）とを有する第１の導電型の第１の層（2）と、
前記第２の主面（22）上に配置されている第２の導電型の第２の層（3）と、
第１の層（2）よりも高いドーピング濃度を有する前記第１の導電型の複数の第１のゾーン（4）と、
前記第２の導電型の複数の第２のゾーン（5）とを具備し、それらの両ゾーンは前記第１の主面（21）上で交互に配置されており、さらに、
第１の金属層（6）及び第２の金属層（7）を具備し、前記第１の金属層（6）は前記第１及び第２のゾーン（4、5）の上面に配置され、前記第２の金属層（7）は前記第２の層（3）の前記第１の層（2）と反対側の面上に配置されているダイオード（1）において、 前記第１の層（2）は、
前記第１の層（2）の前記第１の主面部により形成される第１のサブ層（23）と、前記第１の層（2）の前記第２の主面部により形成される第２のサブ層（24）と、
前記第１と前記第２のサブ層（23、24）の間に構成され、前記第１の層（2）よりも高いドーピング濃度で前記第１のゾーン（4）よりも低いドーピング濃度を有する前記第１の導電型の第３の層（8）を具備していることを特徴とするダイオード（1）。 - 前記第３の層（8）は前記第１及び第２のゾーン（4、5）の上部から２０乃至５０μｍの深さに構成され、および／または前記第３の層（8）は１０１５乃至１０１７／ｃｍ２の範囲のドーピング濃度を有していることを特徴とする請求項１記載のダイオード（1）。
- 前記第２のゾーン（5）は５０μｍと４００μｍの間の範囲の直径、および／または２μｍ乃至２０μｍの範囲の厚さ、および／または１０１７乃至１０１９／ｃｍ２の範囲のドーピング濃度を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のダイオード（1）。
- 前記第１のゾーン（4）は５０μｍ乃至４００μｍの範囲の直径、および／または２μｍ乃至２０μｍの範囲の厚さ、および／または１０１７乃至１０１９／ｃｍ２の範囲のドーピング濃度を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のダイオード（1）。
- 請求項１乃至４のいずれか１項記載のフリーホイーリングダイオードとしてのダイオード（1）を備えている集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ。
- 前記第１の導電型のウエハ（20）が与えられ、
第２の層（3）が第１のイオンを前記ウエハ（20）に注入することにより生成され、
その後前記第１のイオンがウエハ（20）へ駆動され、
前記第２のゾーン（5）を製造するための第４の層（51）が第２のイオンを前記ウエハ（20）へ注入することにより生成され、
その後、前記第２のイオンを前記ウエハ（20）へ駆動され、
その後、マスキング層（52）が前記第４の層（51）に形成され、
その後、前記第１のゾーン（52）が前記マスキング層（52）を通して前記第４の層（51）に生成され、第１のゾーン（4）が生成されない前記第４の層（51）の部分は前記第２のゾーン（5）を形成し、
その後、ウエハ（20）が前記第３の層（8）を製造するために第３のイオンで照射され、
その後、前記第３のイオンがアニールされ、
前記第１の金属層（6）と前記第２の金属層（7）が任意の適切な製造ステップで生成される製造ステップを含んでいる請求項１乃至４のいずれか１項記載のダイオード（1）の製造方法。 - 前記第１のタイプのイオンは硼素および／またはアルミニウムであり、前記第２のタイプのイオンは燐であり、および／または前記第３のタイプのイオンは陽子であることを特徴とする請求項６記載のダイオードの製造方法。
- 前記第１の導電型のウエハ（20）は第１の表面（201）とこの第１の表面（201）と反対側の第２の表面（202）を有し、
前記第３の層（8）は前記第１の表面（201）上でエピタキシャルに成長され、
その後、前記第５の層（241）が前記第３の層（8）上に成長され、その第５の層（241）の一部が完成されたダイオード（1）で第２のサブ層（24）を形成し、その後、前記第１及び第２のゾーン（4、5）が前記第５の層（241）中に生成される製造ステップを含んでいる請求項１乃至４のいずれか１項記載のダイオードの製造方法 - 全ての層の生成後、前記ダイオード（1）全体は電子で照射されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のダイオード（1）の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP07150156 | 2007-12-19 | ||
| EP08156147A EP2073274A1 (en) | 2007-12-19 | 2008-05-14 | Diode |
| PCT/EP2008/068043 WO2009077619A1 (en) | 2007-12-19 | 2008-12-19 | Diode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011507301A true JP2011507301A (ja) | 2011-03-03 |
Family
ID=39791209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010538763A Pending JP2011507301A (ja) | 2007-12-19 | 2008-12-19 | ダイオード |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100301384A1 (ja) |
| EP (2) | EP2073274A1 (ja) |
| JP (1) | JP2011507301A (ja) |
| CN (1) | CN101952969A (ja) |
| WO (2) | WO2009077566A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5557581B2 (ja) * | 2010-04-08 | 2014-07-23 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置および電力変換装置 |
| CN104659081A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-05-27 | 江苏中科君芯科技有限公司 | 改善恢复耐量的二极管结构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1093113A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Hitachi Ltd | ダイオード |
| JP2000223720A (ja) * | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Meidensha Corp | 半導体素子およびライフタイム制御方法 |
| JP2003152198A (ja) * | 2001-02-23 | 2003-05-23 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006245475A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS554975A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device for power application and manufacturing method |
| DE3631136A1 (de) | 1986-09-12 | 1988-03-24 | Siemens Ag | Diode mit weichem abrissverhalten |
| DE3939324A1 (de) * | 1989-11-28 | 1991-05-29 | Eupec Gmbh & Co Kg | Leistungs-halbleiterbauelement mit emitterkurzschluessen |
| DE10048165B4 (de) * | 2000-09-28 | 2008-10-16 | Infineon Technologies Ag | Leistungshalbleiterbauelement mit einer beabstandet zu einer Emitterzone angeordneten Stoppzone |
| DE10349908C5 (de) * | 2003-10-25 | 2009-02-12 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines zweifach passivierten Leistungshalbleiterbauelements mit einer MESA Randstruktur |
| JP4791704B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2011-10-12 | 三菱電機株式会社 | 逆導通型半導体素子とその製造方法 |
| JP4843253B2 (ja) * | 2005-05-23 | 2011-12-21 | 株式会社東芝 | 電力用半導体装置 |
| DE102005026408B3 (de) * | 2005-06-08 | 2007-02-01 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer Stoppzone in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer Stoppzone |
| DE102005046707B3 (de) * | 2005-09-29 | 2007-05-03 | Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg | SiC-PN-Leistungsdiode |
| JP2008186922A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
2008
- 2008-05-14 EP EP08156147A patent/EP2073274A1/en not_active Withdrawn
- 2008-12-17 WO PCT/EP2008/067765 patent/WO2009077566A1/en active Application Filing
- 2008-12-19 EP EP08861619A patent/EP2223342A1/en not_active Ceased
- 2008-12-19 WO PCT/EP2008/068043 patent/WO2009077619A1/en active Application Filing
- 2008-12-19 CN CN2008801274783A patent/CN101952969A/zh active Pending
- 2008-12-19 JP JP2010538763A patent/JP2011507301A/ja active Pending
-
2010
- 2010-06-21 US US12/819,839 patent/US20100301384A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1093113A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Hitachi Ltd | ダイオード |
| JP2000223720A (ja) * | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Meidensha Corp | 半導体素子およびライフタイム制御方法 |
| JP2003152198A (ja) * | 2001-02-23 | 2003-05-23 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006245475A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100301384A1 (en) | 2010-12-02 |
| CN101952969A (zh) | 2011-01-19 |
| WO2009077566A1 (en) | 2009-06-25 |
| EP2223342A1 (en) | 2010-09-01 |
| WO2009077619A1 (en) | 2009-06-25 |
| EP2073274A1 (en) | 2009-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3242330B1 (en) | Diode and power convertor using the same | |
| JP6237915B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| US9882038B2 (en) | Method of manufacturing a bipolar semiconductor switch | |
| US7932583B2 (en) | Reduced free-charge carrier lifetime device | |
| JP5033335B2 (ja) | 半導体装置およびそれを用いたインバータ装置 | |
| US20150014742A1 (en) | Semiconductor device and production method for semiconductor device | |
| EP2359404B1 (en) | Bipolar punch-through semiconductor device and method for manufacturing such a semiconductor device | |
| JP2010541266A (ja) | 半導体モジュール | |
| JP2005317751A (ja) | 逆導通型半導体素子とその製造方法 | |
| JP2006332127A (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP2000323488A (ja) | ダイオードおよびその製造方法 | |
| JP2021531665A (ja) | 絶縁ゲートパワー半導体装置、およびそのような装置を製造するための方法 | |
| US20140117406A1 (en) | Reverse blocking mos semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| CN112397593B (zh) | 半导体器件及制造方法 | |
| US20100117117A1 (en) | Vertical IGBT Device | |
| JP2006245475A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| TWI706562B (zh) | Ｍｏｓｆｅｔ、ｍｏｓｆｅｔ的製造方法以及電力轉換電路 | |
| JP2011507301A (ja) | ダイオード | |
| JP2004088012A (ja) | ダイオード | |
| JP5359567B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US11522047B2 (en) | Non-punch-through reverse-conducting power semiconductor device and method for producing same | |
| JP2002353454A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2009158643A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110922 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130702 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131126 |