JP3327571B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3327571B2
JP3327571B2 JP05839492A JP5839492A JP3327571B2 JP 3327571 B2 JP3327571 B2 JP 3327571B2 JP 05839492 A JP05839492 A JP 05839492A JP 5839492 A JP5839492 A JP 5839492A JP 3327571 B2 JP3327571 B2 JP 3327571B2
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type semiconductor
conductivity type
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metal electrode
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孝 菅
勝 若田部
貢 田中
伸治 九里
明 杉山
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Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types 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
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に半導体整流器、バイポ−ラトランジスタ、静電誘導ト
ランジスタなどの高耐圧および高速動作を有する半導体
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a high withstand voltage and a high speed operation, such as a semiconductor rectifier, a bipolar transistor and an electrostatic induction transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、整流器等の半導体装置の
特性改善、特に、スイッチング速度、順方向及び逆方向
特性について改善のための開発が進められ、種々の半導
体装置が提案されている。
2. Description of the Related Art As is well known, developments have been made to improve the characteristics of semiconductor devices such as rectifiers, and particularly to improve the switching speed, forward and reverse characteristics, and various semiconductor devices have been proposed.

【0003】図19に通常のPN接合による整流器の構
造を示す。1はオ−ミック接合を形成する金属電極、2
はP+ −型半導体層、3はN−型半導体層、4はN+
型半導体層、5はオーミック金属電極であり、Aはアノ
ード、Cはカソードを示す。
FIG. 19 shows a structure of a rectifier using a normal PN junction. 1 is a metal electrode forming an ohmic junction, 2
Is P + − Type semiconductor layer, 3 is an N− type semiconductor layer, 4 is N +
Reference numeral 5 denotes an ohmic metal electrode, A denotes an anode, and C denotes a cathode.

【0004】一般に、図19で示されたような整流器に
おける順方向特性は図6のVF −JF (順電圧降下−順
電流)特性図の(a)のごとく、又、逆方向特性は図7
のVR −JR (逆方向電圧−逆漏れ電流)特性図の
(a)のごとき特性曲線を示す。
In general, the forward characteristics of the indicated such rectifier 19 V F -J F 6 - As the (forward voltage drop forward current) characteristic diagram of (a), and the reverse characteristic FIG.
A characteristic curve as shown in (a) of the V R -J R (reverse voltage-reverse leakage current) characteristic diagram of FIG.

【0005】一方、順方向から逆方向に印加電圧をスイ
ッチすると、N−型半導体層3に多量に注入された移動
速度の遅い正孔の存在により、完全にPN接合を逆方向
特性に回復するまでの時間(逆回復時間trr)として
例えば、数百nsec以上もの長時間を要し、高速回路
の用途には適さない。このような欠点を解消するため、
従来から種々の構造が提案されている。例えば、図19
の整流器に金、白金等の重金属を拡散することにより、
少数キャリア(正孔)の消滅を促進することが一般的に
行われている。
On the other hand, when the applied voltage is switched from the forward direction to the reverse direction, the PN junction is completely restored to the reverse characteristic due to the existence of the holes having a low moving speed injected into the N− type semiconductor layer 3 in large quantities. It takes a long time, for example, several hundred nsec or more as a time (reverse recovery time trr) until it is not suitable for use in a high-speed circuit. In order to eliminate such disadvantages,
Conventionally, various structures have been proposed. For example, FIG.
By diffusing heavy metals such as gold and platinum into the rectifier,
It is common practice to promote the annihilation of minority carriers (holes).

【0006】このような重金属拡散を用いた構造ではt
rrを約1/10程度まで減少できるが、通常のPN接
合の整流器より逆漏れ電流、及び順方向電圧降下が大と
なり、損失が増大する。
In such a structure using heavy metal diffusion, t
Although rr can be reduced to about 1/10, the reverse leakage current and the forward voltage drop are larger than those of a normal PN junction rectifier, and the loss increases.

【0007】また、ショットキバリア接合を用いた整流
器も高速化を目的とした整流器として提案されている
が、順方向については、図6のVF −JF 特性図の
(b)のごとき特性を示し、逆方向については、図7の
R −JR 特性図の(b)のごとき特性を示す。即ち、
スイッチング速度及び順方向電圧降下は通常のPN接合
型整流器に比較して改善されるが、図7の(a)と
(b)の対比で明らかなように、逆漏れ電流および耐圧
を改善することはできない。
Further, although the rectifier using a Schottky barrier junction has been proposed as a rectifier for the purpose of speeding the forward, the V F -J F characteristic diagram of FIG. 6 such characteristics of (b) shows, for the reverse direction, showing a such characteristic of (b) of the V R -J R characteristic diagram of FIG. That is,
Although the switching speed and the forward voltage drop are improved as compared with the ordinary PN junction rectifier, the reverse leakage current and the withstand voltage are improved as is apparent from the comparison between FIGS. 7A and 7B. Can not.

【0008】ショットキバリア型接合の前記の欠点を改
善するため、特公昭59−35183や特開昭60−7
4582が提案されているが、逆漏れ電流を抑制するた
めの要件及び高速化のための要件の提供において十分な
ものではない。
In order to improve the above-mentioned disadvantages of the Schottky barrier type junction, Japanese Patent Publication No. 59-35183 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
Although 4582 has been proposed, it is not sufficient in providing requirements for suppressing reverse leakage current and for speeding up.

【0009】[0009]

【発明の目的】本発明の一の目的は、従来のPN接合型
及びショットキバリア接合型の半導体装置の問題点を解
消し、高耐圧、高速の新規な半導体装置を提供すること
にある。本発明の他の目的は、順電圧降下および逆漏れ
電流の小さい半導体装置を提供することにある。本発明
の別の目的は、逆回復時間の小さい半導体装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the conventional PN junction type and Schottky barrier junction type semiconductor devices and to provide a new semiconductor device having a high breakdown voltage and a high speed. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device with small forward voltage drop and reverse leakage current. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a short reverse recovery time.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図1および図2は本発明の第1実施例に
よる整流器の単位セルを示し、また、図3は複数個の単
位セルを含む整流器を示す。なお、図19と同一符号は
同一部分を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a unit cell of a rectifier according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a rectifier including a plurality of unit cells. Note that the same reference numerals as those in FIG. 19 indicate the same parts.

【0011】図1および図2において、整流器の単位セ
ルはN+ −型半導体層4とN−型半導体層3とを有する
半導体基板を含む。N−型半導体層3には、深さDを有
するP+ −型半導体層2が設けられPN接合を形成して
いる。上記基板表面に金属電極1を設けて露出したN−
型半導体層3の表面と接触面eを形成する。P+ −型半
導体層2の上記深さDは接触面eからの距離により与え
られる。また、接触面e、即ち、基板表面に露出したN
−型半導体層3の直下において、P+ −型半導体層2の
互いに対向する部分或るいはPN接合間の最近接距離は
Wで与えられる。この場合、互いに対向するP+ −型半
導体層2の上記部分は接触面eの外側に存在する、言い
換えると、接触面eの内側に存在しないので、上記最近
接距離Wは、基板表面においてN−型半導体層3が露出
する幅により実質的に与えられる。N+ −型半導体層4
にはオ−ミック金属電極5が設けられる。図3から明ら
かなように、基板表面に露出したN−型半導体層3は幅
(最近接距離)Wを有する正方形である。
In FIGS. 1 and 2, the unit cell of the rectifier is N + And a semiconductor substrate having a semiconductor layer 4 and an N-type semiconductor layer 3. The N − type semiconductor layer 3 has a P + having a depth D. -Type semiconductor layer 2 is provided to form a PN junction. The N- electrode exposed by providing the metal electrode 1 on the substrate surface
A contact surface e is formed with the surface of the mold semiconductor layer 3. P + The depth D of the-type semiconductor layer 2 is given by the distance from the contact surface e. Further, the contact surface e, that is, N exposed on the substrate surface
Immediately below the − type semiconductor layer 3, P + The closest distance between the opposing portions of the -type semiconductor layer 2 or the PN junction is given by W. In this case, P + Since the above-mentioned portion of the − type semiconductor layer 2 exists outside the contact surface e, in other words, does not exist inside the contact surface e, the closest distance W exposes the N − type semiconductor layer 3 on the substrate surface. Substantially given by the width. N + -Type semiconductor layer 4
Is provided with an ohmic metal electrode 5. As is clear from FIG. 3, the N− type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface is a square having a width (nearest distance) W.

【0012】このような整流器のアノ−ドAとカソ−ド
C間に電圧を印加しない、即ち、零バイアス時の空乏層
6は、低い不純物濃度を有するN−型半導体層3中に伸
び、その幅はWbiで与えられる。
No voltage is applied between the anode A and the cathode C of such a rectifier, that is, the depletion layer 6 at zero bias extends into the N- type semiconductor layer 3 having a low impurity concentration. Its width is given by Wbi.

【0013】図1は基板表面に露出したN−型半導体層
3の幅Wと上記空乏層6の幅Wbiとの関係がW<2W
biで与えられる構造を示し、また、図2は同様にW>
2Wbiで与えられる構造を示す。図1および図2の構
造で重要な要件は、P+ −型半導体2の深さDと上記最
近接距離Wの関係をD≧0.5Wとすることである。
FIG. 1 shows that the relationship between the width W of the N− type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface and the width Wbi of the depletion layer 6 is W <2W.
2 shows the structure given by bi, and FIG.
2 shows a structure provided by 2Wbi. An important requirement in the structures of FIGS. 1 and 2 is that P + The relationship between the depth D of the type semiconductor 2 and the closest distance W is set to D ≧ 0.5 W.

【0014】なお、深さDは接触面eからの距離で与え
られるから、例えば、接触面eの部分がP+ −型半導体
層2の表面より突出する構造の場合はその突出せる接触
面からの深さとなり、また、最近接距離Wが接触面eよ
り下方(N−型半導体層3の内部)にあるときはその位
置での距離となる、ことは明らかである。
Since the depth D is given by the distance from the contact surface e, for example, the portion of the contact surface e is P + In the case of a structure protruding from the surface of the − type semiconductor layer 2, the depth is from the protruding contact surface, and when the closest distance W is below the contact surface e (inside the N− type semiconductor layer 3). Is the distance at that location.

【0015】図3に示されたように、基板表面に露出し
たN−型半導体層3は幅(最近接距離)Wを有する正方
形としているが、図4に示すように、基板表面に露出し
たN−型半導体層3を幅(最近接距離)Wのストライプ
状にしても良い。なお、図5はその断面図である。
As shown in FIG. 3, the N-type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface is a square having a width (nearest distance) W, but as shown in FIG. 4, it is exposed on the substrate surface. The N− type semiconductor layer 3 may be formed in a stripe shape having a width (closest distance) W. FIG. 5 is a sectional view thereof.

【0016】図1に示した整流器は、例えば、次のよう
に形成される。比抵抗が0.010Ω−cmのN+ −型
半導体層4と、該半導体層上にエピタキシャル成長技術
により成長され、比抵抗が5Ω−cm、厚さが14μm
のN−型半導体層3とを有する半導体基板を用意する。
次いで、N−型半導体層3に選択的にP−型不純物を導
入して、基板表面に露出したN−型半導体層3が2μm
の幅(最近接距離)Wを有する正方形となるように、深
さDが3μmのP+ −型半導体層2を形成する。上記基
板表面にTi電極1を設けて露出したN−型半導体層3
の表面と接触面eを形成する。この場合、金属電極1と
N−型半導体層3と間にショットキバリア接合が形成さ
れ、また、金属電極1とP+ −型半導体層2との間にオ
ーミック接合が形成される。Tiに代えて、Mo,W,
Cr,Al等を用いても良い。N+ −型半導体層4に
は、リンを1021Atoms/cm3 の濃度となるよう
に導入した後、Crによりオ−ミック金属電極5が設け
られる。しかる後、半導体基板を1.6×1.6mmの大
きさのチップに分割して整流器を得る。
The rectifier shown in FIG. 1 is formed, for example, as follows. N + having a specific resistance of 0.010 Ω-cm -Type semiconductor layer 4 and grown on the semiconductor layer by an epitaxial growth technique, having a specific resistance of 5 Ω-cm and a thickness of 14 μm.
A semiconductor substrate having the N− type semiconductor layer 3 is prepared.
Next, a P- type impurity is selectively introduced into the N- type semiconductor layer 3 so that the N- type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface has a thickness of 2 μm.
P + having a depth D of 3 μm so as to form a square having a width (nearest distance) W of -Type semiconductor layer 2 is formed. N-type semiconductor layer 3 exposed by providing Ti electrode 1 on the substrate surface
And a contact surface e. In this case, a Schottky barrier junction is formed between the metal electrode 1 and the N− type semiconductor layer 3, and the metal electrode 1 and the P + An ohmic junction is formed with the negative type semiconductor layer 2. Instead of Ti, Mo, W,
Cr, Al or the like may be used. N + The − type semiconductor layer 4 contains 10 21 Atoms / cm 3 of phosphorus. After that, the ohmic metal electrode 5 is provided by Cr. Thereafter, the semiconductor substrate is divided into chips of 1.6 × 1.6 mm to obtain a rectifier.

【0017】このような整流器においては、零バイアス
時の空乏層6の幅Wbiは1.05μmで与えられる。
なお、この空乏層6の幅Wbiは、上記N−型半導体層
3における比抵抗の製作上のバラツキ、或るいはP+
型半導体層2の形成条件等により1〜1.5μmの範囲
で変化する。
In such a rectifier, the width Wbi of the depletion layer 6 at the time of zero bias is given by 1.05 μm.
Note that the width Wbi of the depletion layer 6 varies depending on the manufacturing of the specific resistance of the N− type semiconductor layer 3 or P +
It varies in the range of 1 to 1.5 μm depending on the formation conditions of the mold semiconductor layer 2 and the like.

【0018】上記第1実施例においてN−型半導体層3
と金属電極1との間をショットキバリア接合、P+ −型
半導体層2と金属電極1との間をオーミック接合とした
が、P+ −型半導体層2或るいはN−型半導体層3の不
純物濃度を変えることにより、3−1間および2−1間
をショトキバリア接合で、3−1間および2−1間をオ
ーミック接合で、および3−1間をオーミック接合、2
−1間をショットキバリア接合でそれぞれ形成すること
もできる。
In the first embodiment, the N-type semiconductor layer 3
Schottky barrier junction between P + and metal electrode 1, P + Although an ohmic junction was made between the − type semiconductor layer 2 and the metal electrode 1, P + By changing the impurity concentration of the − type semiconductor layer 2 or the N − type semiconductor layer 3, a Schottky barrier junction is formed between 3-1 and 2-1 and an ohmic junction is formed between 3-1 and 2-1. Ohmic junction between 3-1 and 2-1
The gap between −1 can be formed by a Schottky barrier junction.

【0019】図6は種々に組み合わせられた接合を有す
る整流器の順方向特性を示すVF −JF 特性図であり、
図7はそれらの逆方向特性を示すVR −JR 特性図であ
る。
[0019] Figure 6 is a V F -J F characteristic diagram showing the forward characteristics of the rectifier having a junction combined variously,
Figure 7 is a V R -J R characteristic diagram showing the reverse characteristics thereof.

【0020】即ち、図6および図7において、本発明の
構造による順方向特性および逆方向特性は、(c)、
(d)、(e)、および(f)の曲線により、それぞれ
示される。曲線(c)〜(f)は、下記のようなN−型
半導体層3又はP+ −型半導体層2と金属電極1との接
合の組み合わせを示す。 曲線(c):3−1間をオーミックコンタクトおよび2
−1間をオーミックコンタクト 曲線(d):3−1間をオーミックコンタクトおよび2
−1間をショットキバリア接合 曲線(e):3−1間をショットキバリア接合および2
−1間をオーミックコンタクト 曲線(f):3−1間をショットキバリア接合および2
−1間をショットキバリア接合 なお、曲線(a)は上記したように、PN接合を用いた
整流器の特性を、また、曲線(b)はショットキバリア
接合を用いた整流器の特性をそれぞれ示す。
That is, in FIGS. 6 and 7, the forward characteristic and the reverse characteristic by the structure of the present invention are (c)
This is shown by the curves (d), (e) and (f), respectively. The curves (c) to (f) show the following N− type semiconductor layer 3 or P + 2 shows a combination of the junction between the − type semiconductor layer 2 and the metal electrode 1. Curve (c): ohmic contact between 3-1 and 2
Curve (d): ohmic contact between 3-1 and 2
Curve (e): Schottky barrier junction between 3-1 and 2
Ohmic contact between -1 Curve (f): Schottky barrier junction between 3-1 and 2
As described above, the curve (a) shows the characteristics of the rectifier using the PN junction, and the curve (b) shows the characteristics of the rectifier using the Schottky barrier junction.

【0021】これらの特性から明らかなように、
(c)、(d)、(e)および(f)の構造を有する整
流器においては順方向特性の小さなJF 領域では、従来
型ショットキバリア整流器の特性(b)とPN接合型整
流器の特性(a)との間のVF 値となり、逆方向特性は
PN接合型整流器の特性(a)と同等の特性となること
がわかる。図8および図9は基板表面に露出したN−型
半導体層3の幅(最近接距離)Wと零バイアス時の空乏
層の幅Wbiとの関係について示す。
As is apparent from these characteristics,
(C), (d), (e) and the Do J F region small in the forward characteristics in rectifier having a structure (f), a conventional Schottky barrier rectifier characteristic (b) the PN junction rectifier characteristics ( becomes V F value between a), reverse characteristics are understood to be a same characteristics and properties of the PN junction rectifier (a). 8 and 9 show the relationship between the width (nearest distance) W of the N− type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface and the width W bi of the depletion layer at zero bias.

【0022】即ち、図8はW−JR (最近接距離−逆漏
れ電流)特性図を、図9はW−VF(最近接距離−順電
圧降下)特性図をそれぞれ示す。これらはDとWの関係
において、本発明の範囲外のD=0.1WやD=0.0
5Wの曲線についても図示している。
That is, FIG. 8 shows a W-J R (nearest distance-reverse leakage current) characteristic diagram, and FIG. 9 shows a W-V F (nearest distance-forward voltage drop) characteristic diagram. These are D = 0.1W and D = 0.0 out of the scope of the present invention in the relationship between D and W.
The 5 W curve is also shown.

【0023】なお、図8のW−JR 特性において、本発
明の範囲外のD=0.05WやD=0.1Wの構造のも
のは逆漏れ電流JR が著しく大きくなることがわかる。
W<3Wbiの範囲でD≧0.5Wではきわめて逆漏れ電
流JR が小さくなることは明らかである。さらに、図1
0は本発明の整流器のW−trr(最近接距離−逆回復
時間)特性図を示す。
In the W-J R characteristic shown in FIG. 8, it can be seen that those having a structure of D = 0.05 W or D = 0.1 W outside the range of the present invention have a remarkably large reverse leakage current J R.
It is apparent that the reverse leakage current JR becomes extremely small when D ≧ 0.5 W in the range of W <3 W bi . Further, FIG.
0 shows a W-trr (closest distance-reverse recovery time) characteristic diagram of the rectifier of the present invention.

【0024】図10においては本発明の構造によるD=
Wの値を示している。実線は2−1間をオーミックとし
た場合であり、単一接合のショットキバリア接合型整流
器に比し、若干、trrが増加するが、実用上、同等で
ある。
FIG. 10 shows that D =
The value of W is shown. The solid line shows the case where the area between 2-1 is ohmic. Although trr is slightly increased as compared with the single junction Schottky barrier junction rectifier, it is practically equivalent.

【0025】図10において、破線は2−1間をショッ
トキバリアとした場合であり、極めてtrrの小なる特
性が得られる。即ち、アノードA、カソードC間に順バ
イアスが印加されると、2−1間のショットキバリア接
合が逆バイアスされ、P+ N接合にはほとんど順バイア
ス電圧がかからない。そのためP+ −型半導体層2から
N−型半導体層3への正孔の注入がほとんどなく、結果
として、順方向特性は図6の(d)、(f)の高シリー
ズ抵抗をもった特性となるが、図10の破線のごとく高
速スイッチング特性が得られる。
In FIG. 10, a broken line indicates a case where a Schottky barrier is formed between 2-1 and a characteristic with extremely small trr is obtained. That is, when a forward bias is applied between the anode A and the cathode C, the Schottky barrier junction between 2-1 is reverse-biased and P + The forward bias voltage is hardly applied to the N junction. Therefore P + Although almost no holes are injected from the − type semiconductor layer 2 into the N − type semiconductor layer 3, as a result, the forward characteristics have characteristics of high series resistance shown in FIGS. 6 (d) and 6 (f). 10, high-speed switching characteristics can be obtained as shown by the broken line in FIG.

【0026】上記したように、本発明の重要な要件であ
るD≧0.5Wを満足する構造であっても、既に図8、
図9、図10に提示するごとく、それらの特性はWとW
biの関係に影響を受けることがわかる。即ち、W≦3W
bi又はW≧Wbiの条件を満たすことにより、本発明の整
流器として、更に、優れた特性を示すものとなる。次ぎ
に、本発明の第2実施例による整流器について説明す
る。図11〜図14は、本発明の第1実施例と同様に、
整流器の単位セルを示し、その平面図は図3〜図4と同
じである。
As described above, even if the structure satisfies the important requirement of the present invention, D ≧ 0.5 W, FIG.
As shown in FIGS. 9 and 10, their characteristics are W and W
It turns out that it is influenced by the relation of bi . That is, W ≦ 3W
By satisfying the condition of bi or W ≧ W bi , the rectifier of the present invention exhibits more excellent characteristics. Next, a rectifier according to a second embodiment of the present invention will be described. 11 to 14 are similar to the first embodiment of the present invention.
Fig. 4 shows a unit cell of the rectifier, and its plan view is the same as Figs.

【0027】この実施例においては、第1実施例におけ
るD≧0.5Wに加えて、接触面eまたはN−型半導体
層3の表面とPN接合上の点fを通る接線sとのなす角
度θを60°≦θ≦120°とすることである。この場
合、PN接合上の点fは、PN接合と、零バイアス時の
空乏層6の頂部を通り上記接触面eまたは露出したN−
型半導体層3の表面と平行に伸びる直線gとの交点で与
えられる。
In this embodiment, in addition to D ≧ 0.5 W in the first embodiment, the angle formed between the contact surface e or the surface of the N− type semiconductor layer 3 and the tangent s passing through the point f on the PN junction. θ is set to 60 ° ≦ θ ≦ 120 °. In this case, the point f on the PN junction passes through the top of the depletion layer 6 at zero bias and the contact surface e or the exposed N−
It is given at the intersection with the straight line g extending parallel to the surface of the type semiconductor layer 3.

【0028】図11は、N−型半導体層3と金属電極1
との間の接触面eがP+ −型半導体層2と電極金属1と
の間の接触面より一層突出した構造を有する整流器の単
位セルを示し、接触面eとPN接合上の点fを通る接線
sとのなす角度θは鋭角、例えば、60°であり、その
範囲は60°≦θ<90°となる。この場合、図1およ
び図2で示した第1実施例とは異なり、P+ −型半導体
層2の互いに対向する部分は、接触面eの内側に存在す
るので、上記最近接距離Wは、P+ −型半導体層2の互
いに対向する上記部分或るいはPN接合間の距離により
与えられる。また、P+ −型半導体層2の上記深さDは
接触面eからの深さであるから、それは突出せる接触面
eとP+ −型半導体層2との間の距離となる。
FIG. 11 shows the N− type semiconductor layer 3 and the metal electrode 1.
Contact surface e between P + FIG. 3 shows a unit cell of a rectifier having a structure more protruding than a contact surface between a negative type semiconductor layer 2 and an electrode metal 1, wherein an angle θ between a contact surface e and a tangent s passing through a point f on a PN junction is an acute angle. For example, 60 °, and the range is 60 ° ≦ θ <90 °. In this case, unlike the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, P + Since the opposing portions of the − type semiconductor layer 2 exist inside the contact surface e, the closest distance W is P + -Type semiconductor layer 2 is given by the distance between the above-mentioned portions or PN junctions facing each other. Also, P + Since the depth D of the − type semiconductor layer 2 is a depth from the contact surface e, it is equal to the protruding contact surface e and P + −type semiconductor layer 2.

【0029】図11、図12、図13および図14は、
角度θを60°≦θ≦120°の範囲で変化した整流器
の単位セルを示し、角度θは順次大きくなっており、図
14において角度θは120°である。この場合、P+
−型半導体層2の上記深さDは接触面eからの深さであ
るが、上記最近接距離Wは、基板表面においてN−型半
導体層3が露出する幅により実質的に与えられる。
FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13 and FIG.
14 shows a unit cell of a rectifier in which the angle θ is changed in a range of 60 ° ≦ θ ≦ 120 °, and the angle θ is sequentially increased, and in FIG. 14, the angle θ is 120 °. In this case, P +
Although the depth D of the − type semiconductor layer 2 is a depth from the contact surface e, the closest distance W is substantially given by the width of the N − type semiconductor layer 3 exposed on the substrate surface.

【0030】さらに、第2実施例における整流器は第1
実施例と同様に製造される。また、それらのVF −JF
順方向特性およびVR−JR 逆方向特性は、第1実施例
における図6および図7と同様である。図15はθ−J
R (角度−逆漏れ電流)特性図を示す。
Further, the rectifier in the second embodiment is the first rectifier.
It is manufactured in the same manner as in the embodiment. Also, their V F -J F
Forward characteristics and V R -J R reverse characteristics are the same as FIGS. 6 and 7 in the first embodiment. FIG. 15 shows θ-J
An R (angle-reverse leakage current) characteristic diagram is shown.

【0031】図15から明らかなように、図7の
(c)、(d)、(e)および(f)のような特性を示
すためには、60°≦θ≦120°の範囲になる必要が
ある。即ち、θが60°より小さくなる場合、及び12
0°を超える場合は、D≧0.5Wの条件を満足してい
ても逆漏れ電流JR は増大し、本発明の目的を達成でき
ない。なお、図15はD=Wにおいて、3−1間をショ
ットキバリア接合で形成し、2−1間をショットキバリ
ア接合又はオーミック接合で形成した際の曲線を示して
いる。ここで、θを変えた試料はボロン源からの熱処理
拡散条件、表面からの研磨及びイオン注入の技術の一つ
又は組合せた製作工程により作製した。また、図15に
示すように、最近接距離Wと零バイアス時の空乏層の幅
biの関係をパラメータとして示した。
As apparent from FIG. 15, in order to exhibit the characteristics as shown in FIGS. 7 (c), (d), (e) and (f), the range is 60 ° ≦ θ ≦ 120 °. There is a need. That is, when θ is smaller than 60 °, and 12
If it exceeds 0 °, the reverse leakage current J R increases even if the condition of D ≧ 0.5 W is satisfied, and the object of the present invention cannot be achieved. FIG. 15 shows a curve in the case where D = W, when 3-1 is formed by a Schottky barrier junction and 2-1 is formed by a Schottky barrier junction or an ohmic junction. Here, the sample in which θ was changed was prepared by one or a combination of a heat diffusion condition from a boron source, a polishing from a surface, and an ion implantation technique. Further, as shown in FIG. 15, the relationship between the closest distance W and the width W bi of the depletion layer at zero bias is shown as a parameter.

【0032】図16はDをパラメータとしたVR −EJ
(逆方向電圧−電界強度)特性図を示す。ここでEJ
3−1間の接合(接触面e)を横切る電界強度である。
FIG. 16 shows V R -E J with D as a parameter.
A (reverse voltage-electric field strength) characteristic diagram is shown. Here, E J is the electric field strength across the junction (contact surface e) between 3-1.

【0033】図16から明らかなように、上記した条件
であるD≧0.5Wの範囲では電界強度EJ は小さな値
で飽和することがわかる。又、EJ が小さな値で飽和す
ると逆漏れ電流JR も電圧依存性をもたない小電流値と
なることは一般に知られる理論式から明らかである。上
記条件の範囲外であるD=0.05WやD=0.1Wで
はEJ が電圧依存性をもった大きな値となっている。逆
回復時間trrについては、第1実施例における図10
のW−trr(最近接距離−逆回復時間)特性図と同様
である。
As is apparent from FIG. 16, it is understood that the electric field intensity E J saturates at a small value in the range of D ≧ 0.5 W which is the above condition. It is clear from a generally known theoretical formula that when E J is saturated with a small value, the reverse leakage current J R also becomes a small current value having no voltage dependency. When D = 0.05 W or D = 0.1 W which is out of the range of the above conditions, E J has a large voltage-dependent value. Regarding the reverse recovery time trr, FIG.
This is the same as the W-trr (closest distance-reverse recovery time) characteristic diagram of FIG.

【0034】以上述べたように、第2実施例において二
つの条件60°≦θ≦120°およびD≧0.5Wを満
たしても、既に図10および図15に示したように、そ
れらの特性はWとWbiの関係に影響を受けることがわか
る。即ち、W≦3Wbi又はW≧Wbiの条件を満足するこ
とにより、本発明の半導体整流器として、更に、優れた
特性を示すものとなる。
As described above, even if the two conditions of 60 ° ≦ θ ≦ 120 ° and D ≧ 0.5 W are satisfied in the second embodiment, as shown in FIGS. Is affected by the relationship between W and W bi . That is, by satisfying the condition of W ≦ 3W bi or W ≧ W bi , the semiconductor rectifier of the present invention exhibits more excellent characteristics.

【0035】上記した第2実施例から明らかなように、
本発明者は、P+ −型半導体層2と金属電極1がオ−ミ
ック接触で少数キャリアの注入を伴う場合においても、
D≧0.5W、Wbi≦W≦3Wbiおよび60°≦θ≦1
20°の条件を満たす構造においては、金属電極1とN
−型半導体層3との接触がショットキ接触或いはオ−ミ
ック接触にかかわらず、逆回復特性で著しく特異な現象
が起こっていることを見出だした。
As is clear from the second embodiment,
The present inventor has proposed that P + -Type semiconductor layer 2 and metal electrode 1 are in ohmic contact with minority carrier injection,
D ≧ 0.5W, W bi ≦ W ≦ 3W bi and 60 ° ≦ θ ≦ 1
In the structure satisfying the condition of 20 °, the metal electrode 1 and N
It has been found that, regardless of whether the contact with the negative type semiconductor layer 3 is Schottky contact or ohmic contact, a remarkably peculiar phenomenon occurs in the reverse recovery characteristic.

【0036】即ち、逆転流時の初期の数ナノ秒の極く短
時間の間に、N−型半導体層3に過剰に注入された少数
キャリア(ホ−ル)は金属電極1の方向へP+ −型半導
体層2を通って流れ込み、同時に、N−型半導体層3内
の多数キャリア(電子)が上記過剰少数キャリア(ホ−
ル)と同量だけ金属電極1内に電位方向に逆らって流
れ、金属電極1内でホ−ルと電子が再結合して消滅す
る。外部電極には、極く短時間のこれらのキャリアの流
れは観測されない。その後、残留少数キャリアはP+
型半導体層2の下部のN−型半導体層3内で自然消滅す
る。したがって、極めてすぐれたtrr特性が得られ
る。図17は本発明の第3実施例を示し、本発明をバイ
ポ−ラトランジスタ、例えば、拡散型PNPトランジス
タのエミッタ部に適用した構造を示している。
That is, the minority carriers (holes) excessively injected into the N − -type semiconductor layer 3 during the very short time of the initial few nanoseconds at the time of the reverse current flow become P-type in the direction of the metal electrode 1. + And the majority carriers (electrons) in the N− type semiconductor layer 3 are simultaneously converted into the excess minority carriers (electrons).
2) flows in the metal electrode 1 in the opposite direction to the potential direction, and the holes and electrons are recombined and disappear in the metal electrode 1. The flow of these carriers for a very short time is not observed at the external electrode. After that, the remaining minority carriers are P +
Spontaneously disappears in the N − type semiconductor layer 3 below the type semiconductor layer 2. Therefore, extremely excellent trr characteristics can be obtained. FIG. 17 shows a third embodiment of the present invention, and shows a structure in which the present invention is applied to an emitter of a bipolar transistor, for example, a diffusion type PNP transistor.

【0037】即ち、このバイポ−ラトランジスタは、P
+ −型半導体層122からなるコレクタ領域と、N−型
半導体層123からなるベ−ス領域と、該ベ−ス領域に
形成された複数個のP+ −型半導体層125からなるエ
ミッタ領域と、コレクタ領域に設けられたコレクタ電極
121と、絶縁膜124の開口部を介してベ−ス領域に
設けられたベ−ス電極126と、露出したベ−ス領域お
よびエミッタ領域に形成され、ベ−ス領域とショットキ
バリア接合を形成するエミッタ電極127とを含んでい
る。この場合、上記第1および第2実施例と同様に、エ
ミッタ領域を形成するP+ −型半導体層125の深さ、
表面に露出したベ−ス領域の幅、接触面eまたはベ−ス
領域の表面とP+ N接合上の点fを通る接線sとのなす
角度(図示せず)は、それぞれ、D、Wおよびθで与え
られ、しかも、D≧0.5W、Wbi≦W≦3Wbiおよび
/または60°≦θ≦120°の条件を有している。
That is, this bipolar transistor has a P
+ A collector region formed of a negative-type semiconductor layer 122, a base region formed of an N- type semiconductor layer 123, and a plurality of P + formed in the base region. An emitter region formed of a negative type semiconductor layer 125, a collector electrode 121 provided in the collector region, a base electrode 126 provided in the base region through an opening of the insulating film 124, and an exposed base. And an emitter electrode 127 formed in the base region and the emitter region to form a Schottky barrier junction with the base region. In this case, as in the first and second embodiments, the P + The depth of the type semiconductor layer 125,
The width of the base region exposed on the surface, the contact surface e or the surface of the base region and P + The angle (not shown) between the tangent s passing through the point f on the N junction and the tangent s is given by D, W and θ, respectively, and D ≧ 0.5W, W bi ≦ W ≦ 3W bi and / or It has a condition of 60 ° ≦ θ ≦ 120 °.

【0038】通常のエミッタ構造を有するP+ NP+
トランジスタではエミッタ領域から注入された少数キャ
リアがベ−ス領域中に蓄積されて、スイッチング時間t
OFFを小さくできないが、上記したエミッタ構造を有す
るバイポ−ラトランジスタにおいては、ベ−ス領域中に
蓄積された少数キャリアのホ−ルはタ−ンオフ期間の初
期にエミッタ領域からエミッタ電極127に抜け、同時
にベ−ス領域中の多数キャリアの電子がエミッタ電極1
27側に数ナノ秒という高速で達し、エミッタ電極内で
同量のホ−ルと電子の再結合が起こり、スイッチング時
間tOFF を極めて短くできる。また、ショットキ接合か
らベ−ス領域へ多量の多数キャリアの流入があるため、
従来構造に比較してベ−ス抵抗を強く変調し、低抵抗化
する。その結果、VCEの飽和特性、hFEが著しく改善さ
れる。
P + having a normal emitter structure NP + In the type transistor, the minority carriers injected from the emitter region are accumulated in the base region, and the switching time t
Although the OFF cannot be reduced, in the bipolar transistor having the above-described emitter structure, the minority carrier holes accumulated in the base region escape from the emitter region to the emitter electrode 127 at the beginning of the turn-off period. At the same time, majority carrier electrons in the base region are
Reaching the 27 side at a high speed of several nanoseconds, the same amount of holes and electrons recombine in the emitter electrode, and the switching time t OFF can be extremely shortened. In addition, since a large amount of majority carriers flow into the base region from the Schottky junction,
Compared with the conventional structure, the base resistance is strongly modulated to reduce the resistance. As a result, the saturation characteristics and h FE of V CE are significantly improved.

【0039】例えば、比抵抗が5Ω−cmのN−型半導
体層123を用い、エミッタ電極127をTiにより形
成して、露出したベ−ス領域(N−型半導体層123)
との間をショットキバリア接合とし、しかも、W=2μ
m、D=3μm、θ=95°とした際、次のような良好
な結果が得られた。
For example, an emitter electrode 127 is formed of Ti using an N-type semiconductor layer 123 having a specific resistance of 5 Ω-cm, and an exposed base region (N-type semiconductor layer 123) is formed.
And a Schottky barrier junction between them and W = 2μ
When m, D = 3 μm and θ = 95 °, the following good results were obtained.

【0040】 更に、図18は本発明の第4実施例を示し、本発明を静
電誘導トランジスタ(SIT)のゲ−ト部に適用した構
造を示している。
[0040] FIG. 18 shows a fourth embodiment of the present invention, and shows a structure in which the present invention is applied to a gate portion of a static induction transistor (SIT).

【0041】この静電誘導トランジスタは、金属電極1
31を有するN+ −型半導体層132からなるドレイン
領域と、N−型半導体層133からなるチャンネル領域
と、絶縁膜134を介してチャンネル領域に形成された
複数個のP+ −型半導体層135および露出したチャン
ネル領域およびP+ −型半導体層135に形成され、テ
ャンネル領域とショットキバリア接合を形成するゲ−ト
電極136とからなるゲ−ト部と、該ゲ−ト部に隣接し
てチャンネル領域に形成され、N+ −型半導体層137
からなるソ−ス領域と、該ソ−ス領域に設けられたソ−
ス電極138とを備えている。この場合、上記第3実施
例と同様に、ゲ−ト部を形成するP+ −型半導体層13
5の深さ、表面に露出したチャンネル領域の幅、接触面
eまたはチャンネル領域の表面とP+ N接合上の点fを
通る接線sとのなす角度(図示せず)は、それぞれ、
D、Wおよびθで与えられ、しかも、D≧0.5W、W
bi≦W≦3Wbiおよび/または60°≦θ≦120°の
条件を有している。
This static induction transistor has a metal electrode 1
N + with 31 A plurality of P + layers formed in the channel region with the drain region including the − type semiconductor layer 132, the channel region including the N − type semiconductor layer 133, and the insulating film 134. − Type semiconductor layer 135 and exposed channel region and P + - a isolation portion,該Ge - - gate consisting of gate electrode 136. - -type semiconductor layer 135 is formed on, gate to form a Teyan'neru region and the Schottky barrier junction is formed in the channel region adjacent to the isolation portion, N + − Type semiconductor layer 137
And a source provided in the source region.
Electrode 138. In this case, as in the third embodiment, P + forming the gate portion is used. -Type semiconductor layer 13
5, the width of the channel region exposed on the surface, the contact surface e or the surface of the channel region and P + An angle (not shown) formed with a tangent s passing through a point f on the N junction is
D, W and θ, and D ≧ 0.5W, W
bi ≦ W ≦ 3W bi and / or 60 ° ≦ θ ≦ 120 °.

【0042】従来の静電誘導トランジスタでは単一のP
+ −型半導体層からなるゲ−トを順バイアスすると、少
数キャリアがN−型半導体層のチャンネル領域に注入さ
れると共に蓄積されて、静電誘導トランジスタのスイッ
チング時間が遅れ高周波対応のデバイスとして限界があ
る。
In a conventional static induction transistor, a single P
+ When the gate made of the-type semiconductor layer is forward biased, minority carriers are injected and accumulated in the channel region of the N-type semiconductor layer, so that the switching time of the electrostatic induction transistor is delayed and the limit as a high frequency compatible device is limited. is there.

【0043】一方、上記したゲ−ト構造を有する静電誘
導トランジスタにおいては、テャンネル領域中に蓄積さ
れた少数キャリアのホ−ルはタ−ンオフ期間の初期にP
+ −型半導体層135からゲ−ト電極136に抜け、同
時にチャンネル領域中の多数キャリアの電子がショット
キバリア接合を有するゲ−ト電極136側に数ナノ秒と
いう高速で達し、ゲ−ト部を形成する金属電極内で同量
のホ−ルと電子の再結合が起こる。
On the other hand, in the above-mentioned static induction transistor having the gate structure, the minority carrier holes accumulated in the channel region are turned off at the beginning of the turn-off period.
+ -Type semiconductor layer 135 passes through to gate electrode 136, and at the same time, majority carrier electrons in the channel region reach gate electrode 136 having a Schottky barrier junction at a high speed of several nanoseconds to form a gate portion. The same amount of holes and electrons recombine within the metal electrode.

【0044】その結果、従来の静電誘導トランジスタに
おいては、チャンネル領域内に蓄積された少数キャリア
の消滅がキャリアライフタイムにしたがって自然消滅し
ていたのに対し、本発明においてチャンネル領域と接す
るゲ−ト電極はショットキバリア接合を有するので、キ
ャリア濃度に大きな濃度勾配と内部電界勾配を形成す
る。したがって、チャンネル領域に蓄積された少数キャ
リアはこのような濃度勾配と内部電界勾配により超高速
で消滅する。その後、残留した少量の少数キャリアはラ
イフタイムに応じて自然消滅する。それ故、本発明によ
れば、スイッチング時間が著しく改善され、良好な高周
波特性を有する静電誘導トランジスタが得られる。
As a result, in the conventional electrostatic induction transistor, the extinction of minority carriers accumulated in the channel region naturally disappears in accordance with the carrier lifetime, whereas in the present invention, the gate contacting the channel region in the present invention. Since the gate electrode has a Schottky barrier junction, a large concentration gradient and an internal electric field gradient are formed in the carrier concentration. Therefore, the minority carriers accumulated in the channel region disappear at a very high speed due to the concentration gradient and the internal electric field gradient. After that, the remaining small amount of minority carriers disappears spontaneously according to the lifetime. Therefore, according to the present invention, a switching time is remarkably improved, and an electrostatic induction transistor having good high-frequency characteristics can be obtained.

【0045】例えば、比抵抗が100Ω−cmのN−型
半導体層133を用い、ゲ−ト電極136をAlにより
形成して、露出したチャンネル領域(N−型半導体層1
33)との間をショットキバリア接合とし、しかも、W
=5μm、D=5μm、θ=95°とした際、良好な結
果が得られた。
For example, using an N-type semiconductor layer 133 having a specific resistance of 100 Ω-cm, a gate electrode 136 is formed of Al, and an exposed channel region (N-type semiconductor layer 1) is formed.
33) and a Schottky barrier junction between
= 5 μm, D = 5 μm, and θ = 95 °, good results were obtained.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明したごとく、本発明の半導体
装置は特に、高耐圧、かつ高速の特性を得ることがで
き、パワー用をはじめ、各種の産業機器に利用される整
流素子、トランジスタ、スイッチ素子等の半導体装置と
して広く適用でき、その効果極めて大なるものである。
As described above, the semiconductor device of the present invention can obtain a high withstand voltage and high-speed characteristics, and can be used for various industrial devices including power devices. It can be widely applied as a semiconductor device such as a switch element, and the effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による整流器(W<2
bi)の単位セルを示す断面図である。
FIG. 1 shows a rectifier (W <2) according to a first embodiment of the present invention.
It is a sectional view showing a unit cell of W bi ).

【図2】本発明の第1実施例による整流器(W>2
bi)の単位セルを示す断面図である。
FIG. 2 shows a rectifier (W> 2) according to a first embodiment of the present invention.
It is a sectional view showing a unit cell of W bi ).

【図3】図1または図2の単位セルを多数個配列した整
流器の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a rectifier in which a number of unit cells of FIG. 1 or 2 are arranged.

【図4】図1または図2の単位セルを多数個配列した整
流器の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a rectifier in which a number of unit cells of FIG. 1 or 2 are arranged.

【図5】図4の線X−Xに沿う断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line XX of FIG. 4;

【図6】整流器のVF −JF (順電圧降下−順電流)特
性図である。
[6] rectifier V F -J F - a (forward voltage drop forward current) characteristic diagram.

【図7】整流器のVR −JR (逆方向電圧−逆漏れ電
流)特性図である。
[7] rectifier V R -J R - a (reverse voltage reverse leakage current) characteristic diagram.

【図8】整流器のW−JR (最近接距離−逆漏れ電流)
特性図である。
[8] rectifier W-J R (closest distance - reverse leakage current)
It is a characteristic diagram.

【図9】整流器のW−VF (最近接距離−順電圧降下)
特性図である。
FIG. 9: W-V F of the rectifier (closest distance-forward voltage drop)
It is a characteristic diagram.

【図10】整流器のW−trr(最近接距離−逆回復時
間)特性図である。
FIG. 10 is a W-trr (closest distance-reverse recovery time) characteristic diagram of the rectifier.

【図11】本発明の第2実施例による整流器の単位セル
を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a unit cell of a rectifier according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2実施例による他の整流器の単位
セルを示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a unit cell of another rectifier according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2実施例による別の整流器の単位
セルを示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a unit cell of another rectifier according to a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第2実施例によるさらに別の整流器
の単位セルを示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a unit cell of still another rectifier according to a second embodiment of the present invention.

【図15】整流器のθ−JR (角度−逆漏れ電流)特性
図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram of θ-J R (angle-reverse leakage current) of the rectifier.

【図16】整流器のVR −EJ (逆方向電圧−電界強
度)特性図である。
FIG. 16 is a V R -E J (reverse voltage-electric field strength) characteristic diagram of the rectifier.

【図17】本発明の第3実施例によるバイポ−ラトラン
ジスタを示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第4実施例による静電誘導トランジ
スタを示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a static induction transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】従来の整流器を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing a conventional rectifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…金属電極 2…P+ 導電型半導体層 3…N導電型半導体層 4…N+ 導電型半導体層 5…オーミック金属電極 A…アノード C…カソード W…相互間の最近接距離 Wbi…零バイアス時の空乏層6の幅 VF …順電圧 JF …順電流 VR …逆方向電圧 JR …逆漏れ電流 trr…逆回復時間 θ…角度 e…接触面 f…PN接合上の接点 s…PN接合上の接線 D…接触面eからの深さ B…ベース E…エミッタ G…ゲート S…ソース DR…ドレーン1. Metal electrode 2. P + Conductive semiconductor layer 3 ... N conductive semiconductor layer 4 ... N + Conductive semiconductor layer 5 ... ohmic metal electrodes A ... anode C ... cathode W ... closest distance W width V F of the bi ... zero bias when the depletion layer 6 ... forward voltage J F ... forward current V R ... reverse mutual Voltage J R … Reverse leakage current trr… Reverse recovery time θ… Angle e… Contact surface f… Contact on PN junction s… Tangential line on PN junction D… Depth from contact surface e B… Base E… Emitter G… Gate S… Source DR… Drain

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/872 (72)発明者 九里 伸治 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社工場内 (72)発明者 杉山 明 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社工場内 (56)参考文献 特開 昭60−31271(JP,A) 特開 平3−105975(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/02 H01L 29/48 H01L 29/72 H01L 29/80 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 29/872 (72) Inventor Shinji Kuri 10-13 Minamimachi, Hanno City, Saitama Prefecture Shindengen Kogyo Co., Ltd. (72) Invention Person Akira Sugiyama 10-13, Minami-cho, Hanno-shi, Saitama Pref. Shindengen Kogyo Co., Ltd. (56) References JP-A-60-31271 (JP, A) JP-A-3-105975 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/02 H01L 29/48 H01L 29/72 H01L 29/80

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一導電型半導体層を有する半導体基板
と、前記一導電型半導体層とPN接合を形成、前記一
導電型半導体層の表面に前記一導電型半導体層の複数個
の露出した領域を画成するように設けられた逆導電型半
導体層と、前記一導電型半導体層の複数個の露出した領
域と前記逆導電型半導体層とに亘って設けられた金属電
極とを備え、 前記一導電型半導体層の複数個の露出した領域の中の一
つの領域と前記金属電極とにより形成される接触面と前
記逆導電型半導体層の底部との間の深さDと、前記接触
面下にあって前記逆導電型半導体層の互いに対向する領
域間の最近接距離Wとの関係をD≧0.5Wにすると共
に、前記接触面又は前記一導電型半導体層の表面と、前
記一導電型半導体層中に生じる零バイアス時の空乏層の
頂部を通り前記接触面又は前記一導電型半導体層の表面
と平行に伸びる直線と前記PN接合との交点を通る接線
とのなす角度θを、60°≦θ≦120°とすることを
特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate having a 1. A one conductivity type semiconductor layer to form the one conductivity type semiconductor layer and the PN junction, and a plurality of exposure of the one conductivity type semiconductor layer on a surface of the one conductivity type semiconductor layer A reverse conductivity type semiconductor layer provided so as to define a region, comprising a plurality of exposed regions of the one conductivity type semiconductor layer and a metal electrode provided over the reverse conductivity type semiconductor layer, A depth D between a contact surface formed by one of a plurality of exposed regions of the one conductivity type semiconductor layer and the metal electrode and a bottom of the opposite conductivity type semiconductor layer; co when the relationship between the minimum distance W between the regions be under the surface opposing the opposite conductivity type semiconductor layer to D ≧ 0.5 W
The contact surface or the surface of the one conductivity type semiconductor layer;
Depletion layer at zero bias generated in the semiconductor layer of one conductivity type
The top surface of the contact surface or the surface of the one conductivity type semiconductor layer
Tangent passing through the intersection of a straight line extending in parallel with the PN junction
Wherein the angle θ is 60 ° ≦ θ ≦ 120 ° .
【請求項2】 前記空乏層の幅をWb1としたとき、前
記最近接距離WはWb1≦W≦3Wb1であることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置。
Wherein when the width of the depletion layer was W b1, the closest distance W is a semiconductor device according to claim 1, characterized in that the W b1 ≦ W ≦ 3W b1.
【請求項3】 前記金属電極と前記一導電型半導体層と
の前記接触面、及び前記金属電極と前記逆導電型半導体
層との前記接触面をオーミック接触、又はショットキバ
リア接触のいずれかに形成することを特徴とする請求項
1又は2記載の半導体装置。
3. The contact surface between the metal electrode and the one conductivity type semiconductor layer and the contact surface between the metal electrode and the opposite conductivity type semiconductor layer are formed by either ohmic contact or Schottky barrier contact. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記半導体基板が高不純物濃度を有する
一導電型半導体からなり、前記一導電型半導体層が低不
純物濃度を有することを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれか1つ記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of a semiconductor having a high impurity concentration, and the semiconductor layer has a low impurity concentration. Semiconductor device.
【請求項5】 前記半導体基板が高不純物濃度を有する
逆導電型半導体からなるコレクタ、前記一導電型半導体
層が低不純物濃度を有するベース、前記接触面を含む前
記金属電極がエミッタとなることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1つ記載のバイポーラトランジスタ。
5. A semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a collector made of a reverse conductivity type semiconductor having a high impurity concentration, said one conductivity type semiconductor layer is a base having a low impurity concentration, and said metal electrode including said contact surface is an emitter. Claim 1.
4. The bipolar transistor according to any one of claims 1 to 3,
【請求項6】 前記半導体基板が高不純物濃度を有する
一導電型半導体からなるドレイン、前記一導電型半導体
層が低不純物濃度を有するチャンネル、前記接触面を含
む前記金属電極がゲートとなり、前記一導電型半導体層
に設けられ、高不純物濃度を有する一導電型半導体から
なるソースを有することを特徴とする請求項1乃至3の
いずれか1つ記載の静電誘導トランジスタ。
6. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate has a drain made of one conductivity type semiconductor having a high impurity concentration, the one conductivity type semiconductor layer has a channel having a low impurity concentration, and the metal electrode including the contact surface serves as a gate. 4. The static induction transistor according to claim 1, further comprising a source provided in the conductive semiconductor layer and made of a semiconductor having a high impurity concentration.
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