JP2016001671A - 半導体装置 - Google Patents

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直樹 森川
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直樹 森川
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Abstract

【課題】高速ダイオードの逆回復動作時の電流波形をソフト化する。

【解決手段】縦方向に電流を流すＰｉＮ型のダイオード構造を有するダイオードにおいて逆バイアスをかけた際に形成される空乏層領域の外側のドリフト層の領域に、逆バイアス印加時にキャリアを発生するキャリア残存層（Ｎ＋層）を局所的に配置する。キャリア残存層によってスイッチング動作時にキャリア（電子）が供給され、これによる電流が流れるため、急激キャリアが消失せず、逆回復動作時の電流波形をソフト化することができる。ダイオードの裏面に、厚いキャリア残存層（Ｎ＋層）を設けない構造のため、Ｖｆを上昇させずに電流波形をソフト化できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、逆回復動作時の電流波形において、ソフトスイッチング特性を有するダイオードに関する。
近年、高周波整流に用いるスイッチングダイオードの高速化が求められている。ダイオードを高速化するには半導体素子内のキャリアのライフタイムを短く調整して逆回復時間を短くすることが必要であり、キャリアの消滅が急速に行われるようにライフタイムキラーとして働く、金（Ｐｔ）、白金（Ｐｔ）などが導入されることがある。
特開平２−１７０４７１号公報 富士電機 号公報
しかしながら、従来技術でダイオードを高速化した場合、逆回復動作時に逆方向電流が0電流値に近づく際の波形の立ち上がりの勾配（図１の１）が大きくなり（ハード波形）、これによって波形が0電流値に収束する際にリンギングと呼ばれるノイズが発生する問題があった。
本発明は、上記問題点を解決し、逆方向電流の波形の立ち上がりの勾配を小さくする（図２の１参照：ソフト波形）ことを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。本発明の半導体装置は、縦方向に電流を流すＰｉＮ構造のダイオードであり、逆バイアスをかけた際に半導体内部に形成される空乏層領域の外側の、不活性領域のチャネルストッパ下部のドリフト層の領域内に、局所的にキャリアを発生するキャリア残存層（Ｎ＋層）を持つ。
キャリア残存層（Ｎ＋層）の濃度は、ドリフト領域の濃度より高いことを特徴とする。
キャリア残存層（Ｎ＋層）の濃度は、２Ｅ１３atom/cm３から５Ｅ１９atom/cm3の間であることを特徴とする。
キャリア残存層（Ｎ＋層）の幅（図４Ｗｂ）は、チャネルストッパの幅（図４Ｗａ）より小さいことを特徴とする。これによってチャネルストッパの特性を変化させることなく、逆回復動作時の電流波形をソフト化することができる。
本発明によれば、高速ダイオードの逆回復動作時の電流波形をソフト化でき、リンギングを抑制できる。
従来品のダイオードの逆回復動作時の電流波形である。 本発明の実施例1に係るダイオードの逆回復動作時の電流波形である。 従来品のダイオードチップの断面図である。 本発明の実施例１に係るダイオードチップの断面図である。
以下、本発明の実施の形態となる構造について説明する。
実施例１に係るダイオードの構造について説明する。図４に示されているように本発明のダイオードは、空乏層領域の外側の外周領域（不活性領域）のドリフト層内部、チャネルストッパ下部に、キャリア残存層（Ｎ＋層）を有している。
１、逆回復動作時の逆方向電流の立ち上がりの勾配
２、アノード電極
３、Ｐ＋拡散層
４、Ｎ−拡散層（ドリフト層）
５、Ｎ＋拡散層（裏面コンタクト層）
６、カソード電極
７、ＥＱＲ
８、絶縁膜
９、チャネルストッパ
１０、空乏層
１１、キャリア残存層（Ｎ＋層）

Claims (3)

  1. 縦方向に電流を流すＰｉＮ型のダイオード構造を有し、逆バイアスをかけた際に形成される空乏層外側の外周領域（不活性領域）に、キャリアを発生するキャリア残存層（Ｎ＋層）を持つ構造を特徴とする半導体装置。
  2. 前記キャリア残存層（Ｎ＋層）の濃度は、ドリフト層の濃度より高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記キャリア残存層（Ｎ＋層）は、チャネルストッパの下のドリフト層内に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
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