JP2013080946A - 低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサーおよび製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低逆電圧定格化PNダイオード、および独立集積回路素子におけるPNダイオードに電気的に並列接続した高逆電圧定格化ショットキー整流器からなる低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサー。
【選択図】図6
Description
本出願は、本明細書に援用する、仮特許出願第60/805,689(出願日:2006年6月23日)の優先権を米国特許法第119条に準拠して主張する出願である。
本発明は、低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサーおよびその製造方法に関する。
[表面電界の減少]
大半の市販ショットキー整流器の場合、チップ表面の大部分を金属バリヤで被覆するとともに、PNガードリングや界磁プレートなどの一つかそれ以上の終端構成で縁部を取り囲むが、本発明の場合には、PNガードリングの拡散深さおよび面積が大きく、そしてダイの表面から離れているPN界面の接合領域に臨界的な電界が存在しているため、これらが逆電圧特性を決定することになる。
図1〜3は、下部層epiの濃度をより高くしたepi(エピタキシー成長)のダブル層を利用した第1方法のコンピュータシミュレーションを示す図である。図1は、epi構成、およびショットキー整流器をPNダイオードに並列接続する方法を示す図である。図2は、このチップが逆バイアス作用下にあるときの電界シミュレーションおよびSRPを示す図である。図2に示すように、シリコン中の臨界電界がPN接合(Ec=4.5e5)(ただし、Ecはシリコン中の臨界電界である)の下層に発生したとき、ショットキーの表面の電界は、Ecのわずか約1/3(Es、Schottky=1.5e5)(ただし、Esはシリコン中の表面電界である)。図3は、順方向(VF<0.7V)(ただし、VFは順方向電圧降下で、Vは逆バイアスである)下にあるときのチップの一つの実施態様の電流ラインを示す図である。シミュレーションからの電流ラインは、明らかに、2つの並列接続ダイオードの機能を証明している。
ショットキーバリヤ高さおよび電流密度は、本発明の順方向電圧降下性能の主要なファクターである。サージ性能に影響しないようにするため、ショットキー面積を小さくして、安全ガードバンドをもつ一定の電流密度下で、順方向電圧降下条件を満足する。
14:過渡電圧サプレッション機能、
22:N形基体、
24A、24B:初期酸化物層、
34:層、および
36A、36B:端子。
Claims (19)
- 低逆電圧定格化PNダイオード、および
独立集積回路素子におけるPNダイオードに電気的に並列接続した高逆電圧定格化ショットキー整流器からなることを特徴とする低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサー。
- 前記PNダイオードが、前記過渡電圧サプレッサーのダイ表面から離れているPNダイオードの接合領域における電界により逆電圧性能を決定する拡張ガードリングを有する請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記ショットキー整流器が複合形P−I−Nショットキー整流器である請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記ショットキー整流器が、順方向バイアス時にキャリヤを注入するために主に利用されるP領域をもつ請求項4記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記ショットキー整流器が、逆電圧制御およびサージ保護に利用されるP/N拡散プロファイルを有する請求項4記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記集積回路素子をシリコン基体に構成した請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記基体が、インプランテーションドーピングを有する請求項6記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記過渡電圧サプレッサーはショットキーバリヤ形成するために高い電気抵抗epiをもつ第1エピタキシー成長層および第2エピタキシー成長層(epi)で構成されるが、サプレッサーの電圧定格を第1エピタキシー成長層のPN界面から誘導した請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記第1エピタキシー成長層の濃度が、第2エピタキシー成長層より高い請求項10記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記過渡電圧サプレッサーはベース幅圧縮によりPNダイオードのパンチスルー設計で構成され、前記ショットキー整流器のベース幅をPNダイオードよりも大きく構成した請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 前記ショットキー整流器の逆電圧定格を並列接続PNダイオードよりも高く設定し、このPNダイオードが破壊状態にあるときに、ショットキー整流器の表面電界をこのPNダイオードの臨界電界よりもはるかに低く設定した請求項1記載の過渡電圧サプレッサー。
- 基体上の拡張ガードリングで低逆電圧定格化PNダイオードを形成する工程、および、
この基体上においてこのPNダイオードに電気的に並列接続した高逆電圧定格化ショットキー整流器を形成する工程を有することを特徴とする低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサーの製造方法。
- 拡張ガードリングが、前記過渡電圧サプレッサーのダイ表面から離れているPNダイオードの接合領域における電界により逆電圧性能を決定する請求項12記載の方法。
- 前記電圧サプレッサーをさらに実装し、この電圧サプレッサーを電気回路に自動的に装着する工程を有する請求項12記載の方法。
- 前記ショットキー整流器に対して高い電気抵抗epiをもつ、前記サプレッサー内に第1エピタキシー成長層および第2エピタキシー成長層epiを形成し、前記サプレッサーが第1エピタキシー成長層epiとのPN界面から電圧定格を発生する工程をさらに有する請求項12記載の方法。
- 前記サプレッサーはベース幅圧縮による前記PNダイオードのパンチスルー設計を利用して構成され、前記ショットキー整流器のベース幅を前記PNダイオードのベース幅よりも大きくした請求項12記載の方法。
- 前記ショットキー整流器は前記の並列接続PNダイオードの逆電圧よりも高い逆電圧である請求項12記載の方法。
- 前記サプレッサーは、電流密度が低い状態でショットキー整流器に順方向伝導をもたらし、かつ逆破壊が前記PNダイオードによってのみ制御されるように、前記過渡電圧サプレッサーを構成した請求項12記載の方法。
- PN接合をもつPNダイオード、および
このPNダイオードに電気的に並列接続したショットキー整流器を有し、
電流密度が低い状態でショットキー整流器を介して順方向伝導が生じ、かつ逆破壊がこのPN接合によって制御されるように、このPNダイオードが逆電圧性能を決定するように適用し、
過渡電圧サプレッサーはショットキーバリヤ形成するために高い電気抵抗epiをもつ第1エピタキシー成長層および第2エピタキシー成長層(epi)で構成されるが、サプレッサーの電圧定格を第1エピタキシー成長層epiのPN界面から誘導したこと特徴とする独立チップ形低順方向電圧降下過渡電圧サプレッサー。
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