JP3791854B2

JP3791854B2 - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP3791854B2
Application number: JP03265196A
Authority: JP
Inventors: 秀雄小林; 信一篠原; 泰男長谷川
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09205217A

Description

【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高速リカバリで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５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ＤＵ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ＴＲ２がオン状態からオフ状態に移行するとき、負荷インダクタンスなど回路に存在するインダクタンスＬＩに蓄積されたエネルギを放出するためダイオードＤＵは導通する。次にスイッチング半導体素子ＴＲ２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ＤＵは逆バイアス状態になるが、その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、ダイオードＤＵの逆回復電流がを流れ、したがってスイッチング半導体素子ＴＲ２のターンオン初期には電源から大きな電流が流れる。このとき、ダイオードＤＵの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ＴＲ１とダイオードＤＵ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ー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６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２２、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２７、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。
【０００５】
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２７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。
【０００６】
次に図７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２１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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、逆耐圧を高くできる半導体構造で、高速動作を行い、しかもソフトリカバリ特性を有するスイッチング電力損失の小さい半導体装置及び製造方法を提供することを主目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、この第１の発明は、不純物濃度の高い第１の導電型の第１の半導体層と該第１の半導体層に隣接する不純物濃度の低い第１の導電型の第２の半導体層とからなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体層に形成された第１の電極と、前記第２の半導体層に周囲が囲まれて湾曲部をもつ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、前記湾曲部をもつｐｎ接合が前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領域の表面からほぼ１乃至１０μｍの範囲に存在するように、前記第２の導電型の半導体領域を、前記ｐｎ接合に沿って表面から設定深さまで除去して形成された凹面を有し、その凹面には第２の電極が形成され、前記不純物濃度の低い第２の半導体層における前記ｐｎ接合の近傍の部分では、前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分よりも白金の濃度勾配が大きくなり、前記ｐｎ接合の近傍の部分に存在する少数キャリアのライフタイムが前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分に存在する少数キャリアのライフタイムに比べて短くなることによって、高速性を維持しながらソフトリカバリとなることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１２】
また、この第２の発明は、前記ｐｎ接合の外周には、不純物濃度の高い第２の導電型の半導体環状領域が前記ｐｎ接合よりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置を提供する。
【００１３】
また、この第３の発明は、不純物濃度の高い第１の導電型の第１の半導体層と、該第１の半導体層に隣接する不純物濃度の低い第１の導電型の第２の半導体層とからなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体層に形成された第１の電極層と、前記第２の半導体層に周囲が囲まれて湾曲部をもつ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動作のプレーナ形の半導体装置の製造方法において、前記ｐｎ接合が前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領域の表面からほぼ１乃至１０μｍの範囲に存在するように、前記第２の導電型の半導体領域を前記第２の半導体層との間に形成された湾曲部をもつｐｎ接合に沿って表面から設定深さまで除去して薄くすることにより、前記ｐｎ接合に沿う凹面を形成し、しかる後に、前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分よりも白金の濃度勾配が大きくなり、前記ｐｎ接合の近傍の部分に存在する少数キャリアのライフタイムが前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分に存在する少数キャリアのライフタイムに比べて短くなるように、白金を拡散し、さらに、その後に前記薄くされた凹面に第２の電極層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１により本発明の原理について説明する。図１（Ａ）は半導体基板である不純物濃度の高いｎ導電型の第１の半導体層１と、この第１の半導体層１に隣接する不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２とからなるｎ導電型の半導体層と、第２の半導体層２にｐ導電型の不純物を拡散して形成された不純物濃度の高いｐ導電型の半導体領域３と、半導体層２と半導体領域３との間に形成されたｐｎ接合４と、カソード電極５と、アノード電極６とを備えたダイオードチップを示す。
【００１６】
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の長さを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の長さをｔ２とする。また、時間ｔ１の電荷量をＱ１とし、時間ｔ２の電荷量をＱ２とする。
【００１７】
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など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の半導体層１に注入されたキャリアの内、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Ｓは、Ｓ＝ｔ２／ｔ１＝Ｑ２／Ｑ１である。ソフトネスファクタＳ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ｐｎ接合４の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、ソフトネスファクタＳは大きくなる。
【００１８】
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、１００μｍよりも深い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。
【００１９】
本発明は、上述したようなソフトネスファクタＳ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ｐｎ接合４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特性を持ち、かつ高耐圧にも適する半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【００２０】
【実施例】
図２により本発明の一実施例について説明を行う。この半導体装置の構造は、図２（Ａ）に示すように、ｎ導電型の第１の半導体層１は高不純物濃度を有する半導体基板であり、３００〜５００μｍ程度の厚みを有する。不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２は、通常のエピタキシアル成長によって第１の半導体層１上に、約３５μｍ以上、好ましくは６０μｍ以上の厚みで堆積されたものであり、その不純物濃度は７．５×１０¹⁴原子／ｃｍ³以下、好ましくは３．０×１０¹⁴原子／ｃｍ³以下である。第２の半導体層２の上に、第１の酸化膜Ａとして熱酸化法で二酸化珪素膜を形成する。
【００２１】
次に図２（Ｂ）に示すように、酸化膜Ａを選択的にエッチングして部分的に第２の半導体層２の表面を露出する。
【００２２】
しかる後に、図２（Ｃ）に示すように選択的に窓の開けられた酸化膜Ａだけを第２の半導体層２上に残し、その窓を利用してｐ導電型の不純物であるボロンをイオン注入する。
【００２３】
その注入されたボロンを不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２内へ拡散するため、熱処理が行われる。この結果、図２（Ｄ）に示すように，２．０×１０¹⁶原子／ｃｍ³以上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０¹⁸原子／ｃｍ³以上の高い不純物濃度を有するｐ導電型の半導体領域３及びこれを囲む環状のガードリング半導体領域Ｂ，Ｃが１０μｍ程度の深さで形成される。このとき第２の酸化膜Ａ’が形成される。
【００２４】
図２（Ｅ）に示すように，ｐ導電型の半導体領域３上の酸化膜Ａ’を選択的にエッチングする。
【００２５】
次に第２の酸化膜Ａ’の窓部に、ｐ導電型の半導体領域３の厚みがほぼ１〜１０μｍ、好ましくは１〜８μｍの範囲になるように、ｐｎ接合４の少なくとも一部分にほぼ沿って凹所がエッチングにより形成される。したがって、この実施例ではｐｎ接合４が表面から１０μｍよりも浅い位置にある。
【００２６】
このようにｐｎ接合４が表面から１０μｍよりも浅い位置に存在するように処理した後に、白金を半導体中に拡散して、図１（Ｃ）に示すような白金拡散のプロファイルを得る。
【００２７】
ここで、ｐ導電型の半導体領域３が１０μｍを越えると、つまりｐｎ接合４が１０μｍを超える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近傍の半導体層２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Ｓが０．７以上になりにくくなる。ｐ導電型の半導体領域３が１０μｍ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。
【００２８】
ｐ導電型の半導体領域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、半導体層２と半導体領域３との不純物濃度の間には大きな差があるといっても、半導体層２を延びる空乏層に比べて僅かであるが半導体領域３内をも空乏層が延びること、また、ｐｎ接合４の湾曲部にかかる電界集中が大きくなるため、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、６００Ｖ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。
【００２９】
この電力用ダイオードの逆回復時には、不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２におけるｐｎ接合４の近傍、つまり表面から１０数μｍ以内に存在する少数キャリアのライフタイムτ_J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のライフタイムτ_Bに比べて短いので、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、内部に存在する少数キャリアは、図１（Ｃ）に示すように白金の濃度が低いため、ライフタイムτ_Bが長いので、再結合で消滅する少数キャリアの量は少ない。
【００３０】
したがって、順方向導通状態において、表面から１０数μｍ以内に存在する少数キャリアは、それよりもかなり深い内部の少数キャリアよりも少なくなる。
【００３１】
時間ｔ１おいて、上述のようにｐｎ接合４の近傍に存在する少数キャリアがそれよりも深い内部に存在する少数キャリアよりも少ないこと、及び再結合により減少する少数キャリアの量が多いことから、時間ｔ１は短くなる。逆に時間ｔ２は長くなる。したがって、高速性を維持しながら、ソフトリカバリ特性を得ることができる。
【００３２】
最後に、不純物濃度の高いｎ導電型の第１の半導体層１の表面にカソード電極５が、また不純物濃度の高いｐ導電型の半導体領域３の凹所３Ａ面にアノード電極６がそれぞれ形成される。
【００３３】
この実施例では、ｐ導電型の半導体領域３の拡散深さが１０数μｍ程度で、その厚みがほぼ１〜１０μｍの範囲にあり、この状態で白金を拡散しているので、不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２におけるｐｎ接合４の近傍部分とそれよりも離れた領域部分間では、白金の不純物濃度勾配の傾斜が急になり、したがって、高耐圧で高速リカバリ、かつソフトリカバリ特性を得ることができる。
【００３４】
図３により本発明の別の一実施例について説明を行う。この実施例の製造プロセスは途中まで前記実施例のものと類似しているので、半導体領域３の形成以降の製造プロセスについて説明する。
【００３５】
この実施例では、図３（Ａ）に示すように、ガードリング半導体領域Ｂ，Ｃ，Ｂ’を形成した後、ｐ導電型の半導体領域３を形成するために、前述のような選択エッチングにより酸化膜Ａ’に窓を明けて、不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２の一部分を露出させる。このとき、その第２の半導体層２の露出部分は最内側のガードリング半導体領域Ｂ’の表面の一部分を含む囲まれた面域となる。そして、その露出した面域からｐ導電型不純物であるボロンをイオン注入する。
【００３６】
その注入されたボロンを不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２内へ拡散するため、熱処理が行われる。この結果、図３（Ｂ）に示すように，２．０×１０¹⁶原子／ｃｍ³以上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０¹⁸原子／ｃｍ³以上の高い不純物濃度を有するｐ導電型の半導体領域３がほぼ１〜１０μｍ、好ましくは１〜８μｍの範囲の厚みで形成される。半導体領域３の外周部は、それよりも拡散深さが深く、その厚みが厚いｐ導電型のガードリング半導体領域Ｂ’と接しており、その半導体領域Ｂ’が本来であればｐｎ接合４の湾曲部にかかるであろう電界集中を緩和させる働きを行う。なお、ｐ導電型のガードリング半導体領域Ｂ，Ｃは、ガードリング半導体領域Ｂ’と同様にｐ導電型の半導体領域３の拡散深さよりも深く形成される。
【００３７】
図３（Ｃ）に示すように，前の工程で形成された第２の酸化膜Ａ''の所定領域に窓を開けるため、選択的にエッチングする。
【００３８】
次に、白金を半導体中に拡散して図１（Ｃ）に示すような白金拡散のプロファイルを得る。この実施例においても逆回復時には、不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２におけるｐｎ接合４の近傍、つまり表面から１０数μｍ以内に存在する少数キャリアのライフタイムτ_J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のライフタイムτ_Bに比べて短いので、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、内部に存在する少数キャリアは、図１（Ｃ）に示すように白金の濃度が低いため、ライフタイムτ_Bが長いので、再結合で消滅する少数キャリアの量は少ない。
【００３９】
したがって、順方向導通状態において、表面から約１０数μｍ以内に存在する少数キャリアは、それよりも深い内部の少数キャリアよりも少なくなる。
【００４０】
時間ｔ１おいて、上述のようにｐｎ接合４の近傍に存在する少数キャリアがそれよりも深い内部に存在する少数キャリアよりも少ないこと、及び再結合により減少する少数キャリアの量が多いことから、時間ｔ１は短くなる。逆に時間ｔ２は長くなる。したがって、高速性を維持しながら、ソフトリカバリ特性を得ることができる。
【００４１】
最後に、不純物濃度の高いｎ導電型の第１の半導体層１の表面にカソード電極５が、また不純物濃度の高いｐ導電型の半導体領域３の表面にアノード電極６がそれぞれ形成される。
【００４２】
次に、第２の半導体層２におけるｐｎ接合４の近傍のライフタイムτ_Jと、それよりも深い内部のライフタイムτ_Bとの値をパラメータとし、順方向電流Ifを２００Ａ／ｃｍ²，そのdi／dtを２０００Ａ／ｃｍ²／μｓに固定してシミュレーションした結果を下表１に示す。
【００４３】
表１

【００４４】
ライフタイムτ_Bを１００ｎｓに固定し、ライフタイムτ_Jを従来ダイオードＡの１００ｎｓに対して、５０ｎｓ、３０ｎｓとそれぞれ減少させた本発明のダイオードＢ，Ｃの場合、ピーク逆電流Ｉ_rpは約１／２まで減少し、逆回復電流Ｉ_rの単位時間当たりの変化、dI_r／dtも３／４以下まで減少する。このことは、リカバリー特性がソフト化することを表している。
【００４５】
また、逆回復時間ｔ_rrがほぼ等しいτ_J／τ_B＝３０ｎｓ／１００ｎｓのダイオードＣと、τ_J／τ_B＝５０ｎｓ／５０ｎｓの従来ダイオードＤを比較した場合でも、Ｉ_rp、dI_r／dtとも本発明のダイオードＣの方が小さく、高速でありながらソフトなリカバリー特性を示している。
【００４６】
つまりこの発明では、ｐｎ接合が存在する半導体領域における白金の濃度勾配が急傾斜になるように拡散させているので、換言すれば、拡散された白金の濃度勾配の急傾斜の領域にｐｎ接合が存在するので、白金のライフタイムキラー作用によって、不純物濃度の低いｎ導電型の第２の半導体層２におけるｐｎ接合４の近傍に存在する少数キャリアのライフタイムτ_J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のライフタイムτ_Bに比べて短くなる。したがって、この発明ではτ_J／τ_Bの値を小さくし、かつライフタイムτ_Jを小さくして過剰キャリアの消滅を速くしているので、この発明に係るダイオードは高速でありながらソフトなリカバリー特性を呈する。
【００４７】
次に本発明に係る１０００ＶクラスのダイオードＤと、従来構造の市販されている１０００ＶクラスのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を、図４（Ａ）に示すような３相電力コンバータにそれぞれ用いた場合の各ダイオードのスイッチング電力損失を図４（Ｂ）に示す。
【００４８】
図４（Ａ）において、ＲＣはそれぞれダイオードが逆並列に接続された６個のＩＧＢＴを３相ブリッジ構成にしてなる３相全波スイッチング型整流回路、ＬＩは入力側インダクタ、ＤＵはフィルタ用コンデンサＣＡの充電電荷の逆流を防ぐための逆流防止用ダイオードである。このダイオードＤＵとして、ダイオードＤ，そのダイオードＤとほぼ同じ特性をもつ一般のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４をそれぞれ用いた場合のスイッチング電力損失を測定し、その結果を示したのが図４（Ｂ）である。この図から、本発明に係るダイオードのスイッチング電力損失が、他の４種類のダイードに比べて小さいことが分かる。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように，この発明によれば、高速リカバリ特性を損なうことなく、スイッチング電力損失の小さいソフトリカバリの優れた高耐圧ダイオードを容易に得ることができる。
【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】（Ａ）はダイオードのスイッチング電力損失を測定するための回路を示し、（Ｂ）は各ダイオードのスイッチング電力損失を示す図である。
【図５】逆回復電流を説明するための回路を示す図である。
【図６】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７】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の導電型の第１の半導体層
２・・・第１の導電型の第２の半導体層
３・・・第２の導電型の半導体領域
４・・・ｐｎ接合
５・・・カソード電極
６・・・アノード電極
Ａ，Ａ’、Ａ''・・酸化膜
Ｂ，Ｂ’，Ｃ・・・ガードリング半導体領域

Claims

不純物濃度の高い第１の導電型の第１の半導体層と該第１の半導体層に隣接する不純物濃度の低い第１の導電型の第２の半導体層とからなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体層に形成された第１の電極と、前記第２の半導体層に周囲が囲まれて湾曲部をもつ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、
前記湾曲部をもつｐｎ接合が前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領域の表面からほぼ１乃至１０μｍの範囲に存在するように、前記第２の導電型の半導体領域を、前記ｐｎ接合に沿って表面から設定深さまで除去して形成された凹面を有し、
該凹面には第２の電極が形成され、
前記不純物濃度の低い第２の半導体層における前記ｐｎ接合の近傍の部分では、前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分よりも白金の濃度勾配が大きくなり、前記ｐｎ接合の近傍の部分に存在する少数キャリアのライフタイムが前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分に存在する少数キャリアのライフタイムに比べて短くなることによって、高速性を維持しながらソフトリカバリとなることを特徴とする半導体装置。
前記ｐｎ接合の外周には、不純物濃度の高い第２の導電型の半導体環状領域が前記ｐｎ接合よりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
不純物濃度の高い第１の導電型の第１の半導体層と、該第１の半導体層に隣接する不純物濃度の低い第１の導電型の第２の半導体層とからなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体層に形成された第１の電極層と、前記第２の半導体層に周囲が囲まれて湾曲部をもつ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動作のプレーナ形の半導体装置の製造方法において、
前記ｐｎ接合が前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体領域の表面からほぼ１乃至１０μｍの範囲に存在するように、前記第２の導電型の半導体領域を前記第２の半導体層との間に形成された湾曲部をもつｐｎ接合に沿って表面から設定深さまで除去して薄くすることにより、前記ｐｎ接合に沿う凹面を形成し、
しかる後に、前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分よりも白金の濃度勾配が大きくなり、前記ｐｎ接合の近傍の部分に存在する少数キャリアのライフタイムが前記第２の半導体層における前記ｐｎ接合から離れた部分に存在する少数キャリアのライフタイムに比べて短くなるように、白金を拡散し、
さらに、その後に前記薄くされた凹面に第２の電極層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。