JP3072753B2 - 半導体装置及び製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，スイッチング半導体素
子を含む回路に用いるのに最適な低損失のソフトリカバ
リダイオードに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にスイッチング電源のスイッチング
半導体素子には図８に示すようにフライホイールダイオ
ードとして逆並列にダイオードが接続されることが多
い。例えばあるスイッチング半導体素子Ｔｒがオン状態
からオフ状態に移行するとき、負荷インダタタンスなど
回路に存在するインダクタンスＬに蓄積されたエネルギ
を放出するためダイオードＤは導通する。次にスイッチ
ング半導体素子Ｔｒがオフ状態からオン状態に移行する
とき、導通状態にあるダイオードＤは逆バイアス状態に
なるが、ダイオードＤに蓄積されていた電荷が吐き出さ
れるまで導通しているので、その逆回復時間中は負荷に
流れる電流に加えて逆回復電流がダイオードＤを流れ、
したがってスイッチング半導体素子Ｔｒのターンオン初
期には大きな電流が流れる。逆回復電流が減少するとき
の電流の時間変化と回路の浮遊インダクタンスにより電
圧ノイズが発生し、スイッチング半導体素子Ｔｒとダイ
オードＤには電源電圧に前記電圧ノイズが重畳された高
い電圧が印加される。この電圧は半導体素子の破壊の原
因になったり、回路動作を誤動作させる原因になる。

【０００３】このような電圧のノイズをダイオードの特
性によってできるだけ小さな値に抑制するには、逆回復
電流の時間変化を小さく、つまりソフトリカバリにすれ
ば良いことが知られている。しかし単にソフトリカバリ
にするだけでは逆回復時間が長くなるので、損失が大き
くなり好ましくない。したがって、ダイオードの逆回復
時間が短くて、ソフトリカバリであり、かつ逆回復電流
のピーク値が小さければ、ダイオードの逆回復時におけ
る問題を解決できる。次に現在提案されている幾つかの
ソフトリカバリ特性を有するダイオードについて説明を
行う。

【０００４】先ず特開昭６０−１４０７６８号公報に開
示されたソフトリカバリ特性を有する整流素子は、図９
に示すように、ｎ導電型の不純物濃度の低いｎ⁻半導体
層２１、ｎ導電型の不純物濃度の高いｎ^＋半導体層２
２、ｎ⁻半導体層２１とｐｎ接合２４を形成するｐ導電
型の不純物濃度の高いｐ^＋半導体層２３、二つの電極層
２５と２６、ｎ⁻半導体層２１とｎ^＋半導体層２２によ
り囲まれるように形成されるｐ導電型のｐ半導体層２
７、及び酸化膜や絶縁樹脂などからなる電気絶縁層２８
を備えている。この半導体構造においては、ｐ半導体層
２７と電気絶縁層２８がｎ^＋半導体層２２に並設され、
ｐ半導体層２７がｎ^＋半導体層２２の側面と共にｎ⁻半
導体層２１の主面と接合を形成しており、ｐ半導体層２
７とこのｐ半導体層２７直下のｎ⁻半導体層２１部分を
キャリアの蓄積領域に、又はキャリア源として用いてい
る。つまり、電気絶縁層２８により電極層２５から電気
絶縁されたｐ半導体層２７とこのｐ半導体層２７直下の
ｎ⁻半導体層２１部分が、整流素子の順方向導通時にｐ
^＋半導体層２３とｎ^＋半導体層２２から注入されたキャ
リアの蓄積領域として作用し、逆方向回復時にはキャリ
ア源としてキャリア消滅時間を長くするよう作用する。
このようにしてソフトリカバリ特性が得られる。

【０００５】次に図１０は、高耐圧のｐｎダイオードと
ショットキバリアダイオードの構造をまとめた高速ソフ
トリカバリダイオードを示している。これはｎ導電型の
不純物濃度の低いｎ⁻半導体層２１、ｎ導電型の不純物
濃度の高いｎ^＋半導体層２２、ｎ⁻半導体層２２により
囲まれるように形成される複数のｐ導電型の不純物濃度
の高いｐ^＋半導体層２３、複数のｐ^＋半導体層２３間の
ｎ⁻半導体層２１の非常に浅い位置に形成された不純物
濃度の低いｐ導電型のｐ半導体層２７、及びショットキ
接合を形成するショットキ金属２９からなる。このダイ
オードはｐｎ接合付近の正孔濃度が低く、特にショット
キ接合からの注入はほとんど無い。したがって、ｐｎ接
合付近の過剰キャリアが少ないことから逆バイアスが加
わり始めるときに生じる逆回復電流は小さくなる。一
方、ｎ⁻／ｎ^＋接合近傍ではｐｎダイオードと同等な過
剰キャリアが存在するため、逆回復電流はｐｎダイオー
ドとほぼ同じ時刻まで流れ続ける。つまり、逆回復電流
は小さくなる一方で、流れる時間はｐｎダイオードとほ
とんど変わらないため、逆回復電流の時間変化率は小さ
くなり、ソフトリカバリ特性となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の半導体
装置の場合には、逆回復電流のピーク値は勿論小さくな
らず、逆回復電流の流れる時間を長くして徐々に小さく
するような構造になっているので、ソフトリカバリ特性
とはなるが、逆回復時間が長くなり、動作時間が遅いと
いう大きな欠点が存在する。次に前記後者の半導体装置
は高速でソフトリカバリという点では申し分ないが、し
かしｐ層２７の不純物濃度を低くし、かつその厚みを十
分に薄くする構造であるために、逆耐圧の高いダイオー
ドを得ることが出来ないという問題がある。また、ｐ層
２７の不純物濃度を低くするので、順方向ドロップが多
少大きくならざるを得ないと言う問題もある。さらにま
た、低損失・高速ダイオードとして、ライフタイムキラ
ーを拡散せずに、ｎ／ｎ^＋シリコンウエハの上に適度の
ボロンを不純物として含んでいる多結晶ｐ^＋層をエピタ
キシアル法で形成することにより、極めて薄いｐ層を多
結晶ｐ^＋層とｎ層との間に形成する構造のものも提案さ
れているが、この構造ではｐ層が１μｍの厚みと極めて
薄いということから数百Ｖ以上の耐圧を得るのは難し
く、またソフトリカバリとはならない問題点がある。

【０００７】したがって、本発明はこのような従来の半
導体装置の問題点を解決し、簡単な半導体構造で高速ソ
フトリカバリ特性を有し、かつ容易に逆耐圧を高くでき
る構造の半導体装置を提供することを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するため，第１の発明では，不純物濃度の低い第１の導
電型の第１の半導体領域と該第１の半導体領域に隣接す
る不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域と
からなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体
領域とｐｎ接合を形成する不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層とからなり、ライフタイムキラーとして白
金がドープされた高速リカバリの半導体装置において、
前記第２の導電型の半導体層はその表面からほぼ１乃至
１５μｍの範囲にあり、かつ前記不純物濃度の低い第１
の半導体領域における前記ｐｎ接合の近傍の部分の白金
の濃度をその内部よりもが高くすることにより、前記ｐ
ｎ接合の近傍に存在する少数キャリアのライフタイムを
内部側に存在する少数キャリアに比べて短くすることを
特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置を
提供するものである。

【０００９】このような問題点を解決するため，第２の
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域と、格子欠陥密度の低い第１の導電型の別体の
第１の半導体領域とを接着させて第１の導電型の半導体
層を形成し、しかる後、前記第１の半導体領域に第１の
導電型とは逆の導電型の第２の導電型の不純物を前記第
１の半導体領域にドープして不純物濃度の高い第２の導
電型の半導体層を形成してｐｎ接合を形成すると共に、
前記格子欠陥密度の低い第１の導電型の第１の半導体領
域に第１の導電型の不純物をドープして不純物濃度の高
い第１の導電型の第２の半導体領域を形成した後、白金
をドープすることを特徴とする高耐圧で高速ソフトリカ
バリ特性を有する半導体装置の製造方法を提供するもの
である。

【００１０】このような問題点を解決するため，第３の
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域に第１の導電型とは逆の導電型の第２の導電型
の不純物を前記第１の半導体領域にドープして不純物濃
度の高い第２の導電型の半導体層を形成してｐｎ接合を
形成すると共に、格子欠陥密度の低い第１の導電型の別
体の第１の半導体領域に第１の導電型の不純物をドープ
して不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域
を形成し、前記第１の半導体領域と第２の半導体領域と
を接着させた後、白金をドープすることを特徴とする高
耐圧で高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装置の製
造方法を提供するものである。

【００１１】このような問題点を解決するため，第４の
発明では，不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導
体領域とこの第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の
高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の
導電型の半導体層と、前記不純物濃度の低い第１の半導
体領域に囲繞され、かつ該半導体領域とｐｎ接合を形成
する不純物濃度の高い第２の導電型の第２の半導体領域
とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープさ
れた高速リカバリのプレーナ形半導体装置の製造方法に
おいて、前記白金は前記不純物濃度の高い第２の導電型
の第２の半導体領域の表面の一部面域からドープされる
ことを特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体
装置の製造方法を提供するものである。

【００１２】

【実施例】図１により本発明の原理について説明する。
図１（Ａ）は不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半
導体領域１とこの第１の半導体領域１に隣接する不純物
濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域２とからな
る第１の導電型の半導体層と、第１の半導体領域１にＰ
導電型不純物を大量に注入して形成された不純物濃度の
高い第２の導電型の半導体層３と、半導体領域１と半導
体層３との間に形成されたｐｎ接合４とを備えたダイオ
ードチップを示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した
ようなダイオードチップを備えたダイオードの逆回復電
流について説明するための図であって、逆回復電流Ｉｒ
のピーク値に達するまでの時間をｔ１とし、その時刻か
ら逆回復電流Ｉｒがゼロになるまでの時間をｔ２とす
る。また、時間ｔ１の少数キャリア量をＱ１とし、時間
ｔ２の少数キャリア量をＱ２とする。

【００１３】順方向に導通しているダイオードに逆バイ
アス電圧を印加すると、図１（Ｂ）に示すように順方向
電流Ｉｆはその電流路のインダクタンス等による傾斜で
減少し、やがてゼロに至る。順方向導通時に不純物濃度
の低い第１の導電型の第１の半導体領域１に注入された
少数キャリア（正孔）の内、ｐｎ接合４近傍側における
少数キャリア（正孔）とｎ^＋ｎ接合近傍のキャリア（電
子）が先ず外部へ引き抜かれ、ｐｎ接合４近傍の少数キ
ャリア濃度がゼロになるときに逆回復電流Ｉｒがピーク
値に達する。ここで、ソフトネスファクタＳＦは、ＳＦ
＝ｔ２／ｔ１＝Ｑ２／Ｑ１となる。したがって、ソフト
ネスファクタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の近傍
に存在する少数キャリアよりも内部側に存在する少数キ
ャリアが多いか、あるいは近傍に存在する少数キャリア
が内部側に存在する少数キャリアに比べて再結合が速け
れば、良いことが分かった。

【００１４】次に白金のドープについて説明を行う。白
金を一方の主面からシリコン中に熱拡散すると、シリコ
ンの両主面近傍には内部に比べて空孔が多数存在し、格
子間シリコンが少なくなるために、図１（Ｃ）に示すよ
うに双方の表面で白金の濃度が最も高く、ほぼ５０μｍ
深さ近辺までほぼ指数関数的に濃度が低くなり、内部で
はほぼ一定の濃度になることが報告されている。熱拡散
温度が異なると、白金の濃度は異なるものの、シリコン
の深さに対する白金の濃度は図１（Ｃ）に示すような傾
向を呈する。

【００１５】本発明は、上述したようなソフトネスファ
クタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の近傍に存在す
る少数キャリアよりも内部側に存在する少数キャリアが
多いか、あるいはその近傍に存在する少数キャリアは内
部側に存在する少数キャリアに比べて再結合が速ければ
良いという知見と、上述のような白金のドープ特性につ
いての報告とを組み合わせることにより、高速でソフト
リカバリの特性を持ち、高耐圧にも適する半導体構造お
よびその製造方法を提供するものである。

【００１６】図２により本発明の一実施例について説明
を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体領域
１は、７．５×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の不純物濃
度、好ましくは３．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の不
純物濃度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好ましく
は６０μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域２
はカソード電極５とオーミックコンタクトを形成するの
に必要な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と２
はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体層
３は、ｎ⁻半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープす
ることにより形成され、２．０×１０^１６原子／ｃｍ^３
以上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０^１８原子／
ｃｍ^３以上の高い不純物濃度を有する。このｐ導電型の
半導体層３は、ｐｎ接合４をその表面からほぼ１５μｍ
より浅く、好ましくは１〜１０μｍの範囲に形成するた
め、ほぼ１５μｍ、好ましくは１〜１０μｍの範囲の厚
みを有する。

【００１７】ここでｐ導電型の半導体層３が１５μｍ程
度を越えると、つまりｐｎ接合４が１５μｍ程度以上深
いレベルに位置すると、図１（Ｃ）に示すように白金の
拡散深さに対する濃度からｐｎ接合４の表面付近の半導
体領域１における少数キャリアと内部の少数キャリアの
濃度に差が無くなり、これに伴い再結合速度の差がなく
なってくるため、ソフトネスファクタＳＦが０．７以上
になりにくくなる。ｐ導電型の半導体層３が１５μｍ以
下の厚みの場合には、製造プロセスのバラツキなどを入
れても、好ましいソフトリカバリ特性を得ることができ
る。また、ｐ導電型の半導体層３が１μｍ程度以下、つ
まりｐｎ接合４が１μｍ程度よりも浅いレベルに位置す
ると、半導体領域１と半導体層３との不純物濃度の間に
は大きな差があるといっても、半導体領域１を延びる空
乏層に比べて僅かであるが半導体層３内をも空乏層が延
びるため、実際上、数百Ｖ程度以上の高耐圧の電力用ダ
イオードを製作するのはかなり難しくなる。特に、電流
容量が数十Ａ以上で、８００Ｖ以上の高耐圧、高速リカ
バリの電力用ダイオードを得ることは極めて難しい。

【００１８】次にこの電力用ダイオードの逆回復時に
は、７．５×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の不純物濃度の
ｎ導電型の第１の半導体領域１におけるｐｎ接合４の近
傍、つまりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する
少数キャリアは白金の濃度が高いためそれよりも深い内
部の少数キャリアに比べてライフタイムが短いので、再
結合によって消滅する少数キャリアの量は多くなる。一
方、図１（Ｃ）に示すように内部に存在する少数キャリ
アは、白金の濃度が低いためライフタイムが長いので、
再結合によって消滅する少数キャリアの量は少ない。し
たがって、時間ｔ１おいて再結合により減少するｐｎ接
合４の表面付近の少数キャリア（正孔）の量は多いが、
時間ｔ１おいて再結合により減少する内部に存在する少
数キャリアの量は少ない。このことは、とりもなおさず
ソフトリカバリになることを示している。なお、リカバ
リタイムはｎ⁻半導体領域内部の注入少数キャリアの分
布と白金の濃度にほぼ依存するので、従来の白金拡散の
ものよりも有効に高速リカバリを呈する。

【００１９】図３により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、７．５×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の不純物
濃度、好ましくは３．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の
不純物濃度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好まし
くは６０μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域
２はカソード電極５とオーミックコンタクトを形成する
のに必要な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と
２はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体
層３は、ｎ⁻半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープ
することにより形成され、２．０×１０^１６原子／ｃｍ
^３以上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０^１８原子
／ｃｍ^３以上の高不純物濃度を有する。このｐ導電型の
半導体層３は数十μｍの深さを有するが、通常のホトリ
ソグラフィ技術により中央部の厚みがほぼ１５μｍ以
下、好ましくは１〜１０μｍの範囲になるように凹所３
Ａが形成される。したがって、この実施例ではｐｎ接合
４が中央部では表面から１０μｍよりも浅い位置にある
が、周辺部では数十μｍの深さにある。

【００２０】しかる後、ホトリソグラフィ時のマスク
（図示せず）を用いて白金を拡散する。この白金の熱拡
散は８５０乃至９００℃で行われる。この実施例におい
ても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように中央部のｐ
ｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キャリア、つ
まりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する少数キ
ャリアは白金の濃度が高いため、前記実施例と同じよう
に高速でソフトなリカバリ特性を呈する。なお、この実
施例では周辺部は従来のダイオードと同様に高速である
がソフトではないリカバリ特性を呈するが、周辺部のパ
ッシベーションに有利な構造であると共に、デバイス全
体としては中央部のソフトリカバリ特性が有効に働い
て、高速でソフトなリカバリ特性を呈することになる。

【００２１】図４により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０^１４原子／
ｃｍ^３以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０^１４
原子／ｃｍ^３以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３
５μｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型
の第２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコ
ンタクトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、こ
れら半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成す
る。ｐ導電型の半導体層３は、ｎ⁻半導体領域１にｐ導
電型の不純物をドープすることにより形成され、２．０
×１０^１６原子／ｃｍ^３以上の不純物濃度、好ましくは
１．０×１０^１８原子／ｃｍ^３以上の高不純物濃度を有
する。その後に前記実施例と同様、８５０乃至９００℃
程度の温度で白金の熱拡散を行う。

【００２２】この実施例では逆耐圧を大きくするために
側面がベベル構造になっており、その周辺部で数十μｍ
の深さを有し、中央部ではその厚みがほぼ１５μｍ以
下、好ましくは１〜１０μｍの範囲になるよう形成し
て、ｐ導電型の半導体層３の周辺部での厚みを確保して
いる。これによってｐ導電型の半導体層３の周辺部の機
械的強度を増大させている。したがって、この実施例で
はｐｎ接合４が中央部で表面から１５μｍよりも浅い位
置にあるので、周辺部では数十μｍの深さにあるが、前
記実施例と同様な高速でソフトなリカバリ特性を呈す
る。

【００２３】図５により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０^１４原子／
ｃｍ^３以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０^１４
原子／ｃｍ^３以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３
５μｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型
の第２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコ
ンタクトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、こ
れら半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成す
る。ｐ導電型の半導体層３は、ｎ⁻半導体領域１にｐ導
電型の不純物をドープすることにより形成され、２．０
×１０^１６原子／ｃｍ^３以上の不純物濃度、好ましくは
１．０×１０^１８原子／ｃｍ^３以上の高不純物濃度を有
する。ｐ導電型の半導体層３は１〜１０μｍの範囲の厚
みに形成されている。次に前記実施例と同様に、８５０
乃至９００℃程度の温度で白金の熱拡散を行う。この実
施例においても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように
中央部のｐｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キ
ャリア、つまりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在
する少数キャリアは白金の濃度が高いため、前述理由と
同様にソフトリカバリ特性となる。

【００２４】この実施例では、ｐ導電型の半導体層３が
非常に薄いことから、これを機械的強度を補強するため
に、ｐ導電型の不純物濃度の十分に高いｐ^＋単結晶半導
体板７をアルミニウムを主成分とする硬ろうのようなろ
う材層８によりｐ導電型の半導体層３に固着させる。こ
のｐ^＋単結晶半導体板７は、３．０×１０^１８原子／ｃ
ｍ^３以上の高い不純物濃度で、１００μｍ程度の厚みを
有するので、比抵抗が小さい機械的補強板として有効で
ある。次に通常のフォトグラフィ技術を用いて、少なく
ともｐ^＋単結晶半導体板７の表面に至るまで深く形成さ
れた溝９内にガラス又はポリイミドなどのような電気絶
縁物１０が充填されている。この実施例ではｐ^＋単結晶
半導体板７をｐ導電型の半導体層３に固着させており、
非常に薄い半導体層３がｐ^＋単結晶半導体板７の内側に
位置した状態で、それ以後の各種プロセスを行えるの
で、信頼性の高い高耐圧、高速でソフトなリカバリ特性
をもつ半導体装置を得ることができる。なお、通常の製
造工程では、溝の形成、電気絶縁物の充填などのプロセ
スは大面積のウエハの段階で行われ、個々の半導体素子
に分離するための切断は各溝の底部を通過する位置で半
導体素子表面に対して垂直に行われる。また、ｐ^＋単結
晶半導体板の代わりにｐ導電型の不純物濃度の十分に高
いｐ^＋多結晶半導体板を用いても良く、溝を形成するこ
となく、ケミカルエッチングした半導体構造のものでも
よい。

【００２５】図６により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の半導体領域１
Ａは、放射線照射などにより格子欠陥密度の高い、約５
０乃至８０μｍ程度の厚みの第１のシリコンウエハに形
成され、前記実施例と同様に７．５×１０^１４原子／ｃ
ｍ^３以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０^１４原
子／ｃｍ^３以下の不純物濃度を持つ。そしてその第１の
シリコンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることに
より不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成して
ｐｎ接合４を形成する。したがって、このｐ導電型の半
導体層３は格子欠陥密度が高く、前記実施例と同様な不
純物濃度を有し、１５乃至数十μｍの深さにｐｎ接合４
を形成する。不純物濃度の低いｎ⁻電型の半導体領域１
Ｂとｎ導電型の不純物濃度の高い半導体領域２は、半導
体領域１Ａの形成された第１のシリコンウエハとは別に
用意された約２００乃至２３０μｍ程度の厚みで、格子
欠陥密度が低い第２のシリコンウエハに形成される。こ
れら第１、第２のシリコンウエハは半導体領域１Ａと１
Ｂとの主面を合わせて通常の接着方法により接着され、
半導体領域１Ａと１Ｂは、不純物濃度の低いｎ⁻半導体
領域１を形成する。

【００２６】しかる後、８５０乃至９００℃で予め白金
を拡散する。この場合の白金の拡散濃度は、第１のシリ
コンウエハの格子欠陥密度が高いために、格子欠陥密度
が低い第２のシリコンウエハに比べて高くなる。したが
って、ｐｎ接合４を深く形成しても、ｐｎ接合４近傍の
白金の拡散濃度は第２のシリコンウエハ、つまり内部の
ｎ⁻半導体領域１Ｂにおける白金の濃度に比べて高濃度
であるから、前記実施例と同様に高速でソフトなリカバ
リ特性を呈する。なお、この実施例では不純物濃度の高
いｐ導電型の半導体層３をも厚くできるので、特に高耐
圧の高速ソフトリカバリダイオードに適する。この実施
例において、前述のような異なる格子欠陥密度をもつ第
１と第２のシリコンウエハを接着させた後、第１のシリ
コンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることにより
不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成してｐｎ
接合４を形成し、しかる後に白金の拡散を行っても良
い。

【００２７】図７により本発明の別の一実施例であるプ
レナー形ダイオードの製造方法について説明する。前記
実施例と同様に７．５×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の不
純物濃度、好ましくは３．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以
下の不純物濃度を持つｎ⁻半導体領域１と、カソード電
極５とオーミックコンタクトを形成するのに必要な高不
純物濃度を有するｎ^＋半導体領域２とからなる半導体基
板を用い、選択的にｎ⁻半導体領域１へｐ導電型の不純
物をドープすることにより、２．０×１０^１６原子／ｃ
ｍ^３以上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０^１８原
子／ｃｍ^３以上の高不純物濃度を有するｐ導電型の半導
体層３及びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，Ｇ２を形
成する。

【００２８】しかる後、ｐ導電型の不純物の熱拡散時に
マスクとして用いた酸化膜を用いるとともに、そのとき
形成された酸化膜の一部分をエッチングにより除去して
ｐ導電型の半導体層３の中央の一部表面を露出させ、そ
の露出面から８５０乃至９００℃の温度で白金を熱拡散
する。白金は全方向に拡散するが、その拡散面直下部分
における濃度に比べて周辺部における濃度が少し低くな
るので、中央部のライフタイムに比べて周辺部のライフ
タイムが長くなる。したがって、中央部のリカバリタイ
ムに比べて周辺部のリカバリタイムが少し長くなり、周
辺部がソフトリカバリ特性に寄与する。その後、ｐ導電
型の不純物の熱拡散時に形成された酸化膜を除去し、通
常の方法でカソード電極５とアノード電極６を形成す
る。

【００２９】以上述べたようにこの実施例では、ｐ導電
型の半導体層３及びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，
Ｇ２は通常の方法で、通常の深さに形成し、その後に白
金の拡散を行っているので、単一のダイオードでライフ
タイムの短い部分と長い部分とを形成できるが、従来の
プレナー形半導体ダイオードの場合には半導体ウエハの
段階で白金を拡散した後に各ｐｎ接合を形成し、それぞ
れに分離しているので、厚み方向の同一レベルではいず
れの点も白金の濃度はほぼ一定であり、したがって中央
部も周辺部もリカバリタイムはほぼ一定になる。このよ
うなものの場合には、前記幾つかの実施例のように深さ
方向の白金の濃度差を利用して、ｐｎ接合近傍の少数キ
ャリアのライフタイムが内部の少数キャリアのライフタ
イムに比べて短くなるような深さにｐｎ接合を形成すれ
ば良い。なお、このような白金拡散はメサ形の半導体装
置についても全く同様に適用でき、同じ効果が得られ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように，この発明によれば、
白金をライフタイムキラーとして拡散してなる高速リカ
バリダイオードにおいて、深さ方向の白金の濃度差を利
用して、ｐｎ接合近傍の少数キャリアのライフタイムが
内部の少数キャリアのライフタイムに比べて短くなるよ
うな深さにｐｎ接合を形成することにより、高速リカバ
リ特性を損なうことなく、ソフトリカバリ特性を付与す
ることができる。また、高速リカバリでソフトリカバリ
の高耐圧ダイオードを容易に得ることができる。さら
に、白金の拡散方法により横方向の白金の濃度差を利用
して高速でソフトなリカバリ特性をもつ電力用ダイオー
ドを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の原理を説明するための図である。

【図２】 この発明の一実施例を説明するための図であ
る。

【図３】 この発明の他の一実施例を示す図である。

【図４】 この発明の他の一実施例を示す図である。

【図５】 この発明の他の一実施例を示す図である。

【図６】 この発明の他の一実施例を示す図である。

【図７】 この発明の他の一実施例を示す図である。

【図８】 逆回復電流を説明するための回路図である。

【図９】 従来の高速ソフトリカバリダイオードの一例
を説明するための図である。

【図１０】 従来の高速ソフトリカバリダイオードの一
例を説明するための図である。

【符号の説明】

１・・・第１の半導体領域 ２・・・第２の
半導体領域 ３・・・高不純物濃度の半導体層 ４・・・ｐｎ接
合 ５・・・カソード電極 ６・・・アノー
ド電極 ７・・・ｐ^＋半導体板 ９・・・溝 １０・・電気絶縁物 Ｇ１，Ｇ２・・
・ガードリング領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−33875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−131736（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−34630（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平６−502277（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不純物濃度の低い第１の導電型の第１の
   半導体領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度
   の高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１
   の導電型の半導体層と、前記第１の半導体領域とｐｎ接
   合を形成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領
   域とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープ
   された高速リカバリの半導体装置において、前記不純物
   濃度の低い第１の半導体領域における前記ｐｎ接合の近
   傍の領域の白金の濃度をその内部領域よりも高くして、
   前記ｐｎ接合の近傍領域に存在する少数キャリアのライ
   フタイムを内部側領域に存在する少数キャリアに比べて
   短くするために、前記ｐｎ接合は前記白金の不純物濃度
   の傾斜が急激に変化する範囲内で、かつ表面からほぼ１
   乃至１５μｍの範囲にあることを特徴とする高速ソフト
   リカバリ特性をもつ半導体装置。
2. 【請求項２】 格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１
   の半導体領域と格子欠陥密度の低い第１の導電型の第２
   の半導体領域とからなる第１の導電型の半導体層と、前
   記格子欠陥密度の高い第１の半導体領域に第１の導電型
   とは逆の第２の導電型の不純物をドープすることにより
   形成された不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領域
   と、該第２の導電型の半導体領域と前記格子欠陥密度の
   高い第１の半導体領域との間に形成されたｐｎ接合と、
   前記格子欠陥密度の低い第１の導電型の第２の半導体領
   域に第１の導電型の不純物をドープすることにより形成
   された不純物濃度の高い第１の導電型の第３の半導体領
   域とを備え、これら半導体領域に白金をドープすること
   を特徴とする高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装
   置。
3. 【請求項３】 格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１
   の半導体領域と、格子欠陥密度の低い第１の導電型の別
   体の第２の半導体領域とを接着させて第１の導電型の半
   導体層を形成する工程と、第１の導電型とは逆の第２の
   導電型の不純物を前記格子欠陥密度の高い第１の半導体
   領域にドープして不純物濃度の高い第２の導電型の半導
   体領域を形成してｐｎ接合を形成する工程と、前記格子
   欠陥密度の低い第１の導電型の第２の半導体領域に第１
   の導電型の不純物をドープして不純物濃度の高い第１の
   導電型の第３の半導体領域を形成する工程と、これら半
   導体領域に白金をドープする工程と、からなることを特
   徴とする高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装置の
   製造方法。
4. 【請求項４】 不純物濃度の低い第１の導電型の第１の
   半導体領域とこの第１の半導体領域に隣接する不純物濃
   度の高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第
   １の導電型の半導体層と、前記不純物濃度の低い第１の
   半導体領域に囲繞され、かつ該第１の半導体領域とｐｎ
   接合を形成する不純物濃度の高い第１の導電型とは逆の
   第２の導電型の半導体領域とからなり、ライフタイムキ
   ラーとして白金がドープされた高速リカバリのプレーナ
   形半導体装置の製造方法において、前記白金は不純物濃
   度の高い第２の導電型の前記半導体領域の表面の一部面
   域からドープされることを特徴とする高速ソフトリカバ
   リ特性をもつ半導体装置の製造方法。