JPH01281775A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH01281775A JPH01281775A JP11124888A JP11124888A JPH01281775A JP H01281775 A JPH01281775 A JP H01281775A JP 11124888 A JP11124888 A JP 11124888A JP 11124888 A JP11124888 A JP 11124888A JP H01281775 A JPH01281775 A JP H01281775A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
- H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System further characterised by the doping material
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電力用整流ダイオード等のダイオード素子
を有する半導体装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device having a diode element such as a power rectifier diode.
電力用整流ダイオードは、スイッチング電源等において
、大電流、高耐圧の条件における整流を目的として使用
される。したがって、電力用整流ダイオードには低順方
向電圧、高い逆方向阻止電圧、および高速スイッチング
のための短いリカバリー時間、などの特性が要求される
。Power rectifier diodes are used in switching power supplies and the like for the purpose of rectification under conditions of large current and high withstand voltage. Therefore, power rectifier diodes are required to have characteristics such as low forward voltage, high reverse blocking voltage, and short recovery time for high-speed switching.
このうち、短いリカバリー時間を実現し、高速スイッチ
ング特性を得るための手段として、一般的になされてい
るのは、半導体中のキャリアのライフタイムキラーを短
くするために、金・白金などのライフタイムキラーとな
る物質をダイオード中に拡散することである。これによ
り、順方向通電時の蓄積キャリアの減少、リカバリー時
の蓄積キャリアの速やかなる消滅が行なわれ、リカバリ
−時間が短くなり、高速スイッチング特性を得ることが
゛できる。。Among these, as a means to achieve a short recovery time and obtain high-speed switching characteristics, the life time killer of gold, platinum, etc. is generally used to shorten the lifetime killer of carriers in semiconductors. The goal is to diffuse a killer substance into the diode. As a result, the accumulated carriers are reduced during forward energization, and the accumulated carriers are quickly eliminated during recovery, so that the recovery time is shortened, and high-speed switching characteristics can be obtained. .
第８図はライフタイムキラー物質が拡散された従来の電
力用整流ダイオードの一例を示す平面図、第９図は第８
図のｒＸ−ｒＸ線断面図を示す。ただし、第８図ではチ
ップ表面の酸化膜とアノード電極が除去された状態を示
している。Figure 8 is a plan view showing an example of a conventional power rectifier diode in which a lifetime killer substance is diffused;
A sectional view taken along the line rX-rX of the figure is shown. However, FIG. 8 shows a state in which the oxide film and anode electrode on the chip surface have been removed.
両図に示すように、この電力用整流ダイオードでは、半
導体基板であるＮ型高抵抗層１とＮ型低抵抗層２とによ
りカソード領域３が形成され、Ｎ型低抵抗層２の上層部
にＰ型のアノード領１ｉｉｔ４が形成されている。また
、Ｎ型低抵抗層２の上面側には酸化膜５が形成されてお
り、この酸化ＩＩ ５に取り囲まれるようにして７ノー
ド領域４の上面側にアノード電極６が設けられている。As shown in both figures, in this power rectifier diode, a cathode region 3 is formed by an N-type high-resistance layer 1 and an N-type low-resistance layer 2, which are semiconductor substrates, and a cathode region 3 is formed in the upper layer of the N-type low-resistance layer 2. A P-type anode region 1iit4 is formed. Further, an oxide film 5 is formed on the upper surface side of the N-type low resistance layer 2, and an anode electrode 6 is provided on the upper surface side of the 7 node region 4 so as to be surrounded by this II oxide 5.
さらに、アノード領域４の上面側においては、アノード
電極６との接合面全体にわたり金等のライフタイムキラ
ー物質が拡散されてライフタイムキラー物質導入領域７
が形成されている。一方、カソード領域３の下面側には
、カソード電極８が形成されている。Further, on the upper surface side of the anode region 4, a lifetime killer substance such as gold is diffused over the entire joint surface with the anode electrode 6, and a lifetime killer substance introducing region 7
is formed. On the other hand, a cathode electrode 8 is formed on the lower surface side of the cathode region 3 .
第１０図はライフタイムキラー物質がアノード領域４の
表面全体に拡散されることを説明するために、ライフタ
イムキラー物質を拡散する工程の途中の状態を示した断
面図である。同図に示すように、カソード領域３の上層
部に酸化膜５をマスクとしてアノード領域４が拡散形成
された後、上記酸化膜５をマスクとしてアノード領域４
の表面全体にライフタイムキラー物質７ａが拡散される
。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in the middle of the step of diffusing the lifetime killer substance in order to explain that the lifetime killer substance is diffused over the entire surface of the anode region 4. As shown in the figure, after the anode region 4 is diffused and formed in the upper layer of the cathode region 3 using the oxide film 5 as a mask, the anode region 4 is formed using the oxide film 5 as a mask.
The lifetime killer substance 7a is diffused over the entire surface of.
こうして、７ノード領域４の表面全体にライフタイムキ
ラー物質導入領ｔｉｉ！７（第９図）が形成された後、
その上面側にアノード電極６が形成される。In this way, the lifetime killer substance is introduced into the entire surface of the 7-node region 4! 7 (Fig. 9) is formed,
An anode electrode 6 is formed on the upper surface side.
このように、従来の電力用整流ダイオードでは、アノー
ド領域４の表面全体にライフタイムキラー物質導入領域
７を形成して高速スイッチング特性を達成しているが、
このような高速スイッチング特性の代償として、問題と
なる点が現われてくる。As described above, in the conventional power rectifier diode, the lifetime killer substance introduction region 7 is formed on the entire surface of the anode region 4 to achieve high-speed switching characteristics.
At the cost of such fast switching characteristics, problems arise.
これを説明するために、一般的なダイオードのりカバリ
−特性を簡便化して表したものを第４図に、これを測定
するための最も簡便なる測定回路を第５図に示す。To explain this, FIG. 4 shows a simplified representation of the general diode coverage characteristic, and FIG. 5 shows the simplest measurement circuit for measuring this.
第４図において、横軸は時間軸であり矢印の方向が正、
１は電流波形、■は電圧波形である。また、ａ、ｂ、ｃ
、ｄは電流波形、Ｎ圧波形の変化に対応した時間の区間
を示す。第５図において、Ｄは供試ダイオード、その横
にｉ、■で示したのは先の第４図における電流波形ｉ、
電圧波形Ｖの正方向の向きを示している。また、Ｌ、Ｒ
はそれぞれ、インダクタンス及び抵抗を示しており、こ
れは意図的にそれぞれを入れたものと配線などにより避
は得ず入ってしまうものをあわせて示している。■１は
供試ダイオードＤに順方向電圧をかけるためのＮ源、Ｖ
２は供試ダイオードに逆方向電圧をかけるための電源で
あり、スイッチＳにより、１＝０以前は電源Ｖ１が、１
＝０以後は電源Ｖ２が選択される。また、■ はインダ
クタンスＬと抵抗Ｒの両端に現われる電圧（すなわち、
測定回路中、ｆｆ１ｌｌ！Ｖ１．Ｖ２と供試ダイオード
Ｄを除く部分に坦われる電圧を示している）で、矢印の
方向を正として、説明する。In Figure 4, the horizontal axis is the time axis, and the direction of the arrow is positive.
1 is a current waveform, and ■ is a voltage waveform. Also, a, b, c
, d indicates a time period corresponding to changes in the current waveform and N pressure waveform. In Figure 5, D is the diode under test, i is next to it, and ■ is the current waveform i in Figure 4,
It shows the positive direction of the voltage waveform V. Also, L, R
indicate inductance and resistance, respectively, and these indicate both those intentionally introduced and those unavoidably introduced due to wiring, etc. ■1 is an N source for applying a forward voltage to the diode D under test, V
2 is a power supply for applying a reverse voltage to the diode under test, and the switch S causes the power supply V1 to change from 1 to 1 before 1=0.
After =0, power supply V2 is selected. Also, ■ is the voltage appearing across the inductance L and the resistor R (i.e.,
During the measurement circuit, ff1ll! V1. The explanation will be made assuming that the direction of the arrow is positive.
■ 第４図中の１−０以前の区間について考える。■ Consider the section before 1-0 in Figure 4.
１＝０以前については、スイッチＳが順方向電源Ｖ１を
選択しているので、供試ダイオードＤには順方向電源ｖ
１により、順方向電流が流される。Before 1=0, the switch S selects the forward power supply V1, so the diode D under test is connected to the forward power supply V1.
1 causes a forward current to flow.
この区間において供試ダイオードＤ中には十分な量のキ
ャリアが蓄積される。この蓄積キャリアが存在する間、
ダイオードＤはほぼ完全な導通状態となり、ダイオード
Ｄの両端には電圧がほとんど現われない状態で電流を流
すことができる。A sufficient amount of carriers are accumulated in the diode D under test in this section. While this accumulated carrier exists,
Diode D becomes almost completely conductive, allowing current to flow with almost no voltage appearing across diode D.
■ つぎに第４図中の区ＷＡａおよびｂについて考える
。■ Next, consider the areas WAa and b in Figure 4.
１＝０になると、スイッチＳが順方向電源ｖ１から逆方
向電源Ｖ２に切り換えられる。その結果、第４図中の区
間ａではそれまで流れていた順方向電流がしだいに減少
していき、区間すではそれがついに逆方向電流に転じ、
それに伴い蓄積キャリアも減少してゆく。しかし、区間
ａ、ｂの状態では電流を維持するのにまだ十分な量のキ
ャリアが存在するので、ダイオードＤはほぼ完全な導通
状態となり、ダイオードＤの両端には電圧がほとんど現
われない状態で電流が流れる。このとき、電源電圧■２
とほぼ同一の値の電圧が、Ｖ、＝−Ｖ２として現われる
。それで、電流ｉの変化率ｄｉ／ｄｔは回路の時定数の
みで決まり、区間ａ、 ｂでは電流ｉはほぼ直線上に変
化する。When 1=0, the switch S is switched from the forward power source v1 to the reverse power source V2. As a result, in section a in Figure 4, the forward current that had been flowing until then gradually decreases, and in section a, it finally turns into a reverse current.
Accompanying this, the accumulated carriers also decrease. However, in the states of sections a and b, there are still enough carriers to maintain the current, so the diode D becomes almost completely conductive, and the current flows with almost no voltage appearing across the diode D. flows. At this time, the power supply voltage ■2
A voltage of approximately the same value as V appears as V,=-V2. Therefore, the rate of change di/dt of the current i is determined only by the time constant of the circuit, and the current i changes almost linearly in sections a and b.
■ 第４図中の区間Ｃでは、ダイオードＤの蓄積キャリ
アが減少して来て、もはやダイオードＤとして逆方向電
流を十分維持できなくなって、逆方向電流は次第に減少
して行く。(2) In section C in FIG. 4, the accumulated carriers of diode D decrease, and diode D can no longer maintain a sufficient reverse current, and the reverse current gradually decreases.
これを第５図の測定回路でとらえると、抵抗Ｒとインダ
クタンスＬの両端には、それまでとは逆の第５図のＶ、
の正の方向の誘起電圧が生ずる。If we capture this using the measurement circuit shown in Figure 5, we can see that across the resistance R and inductance L there is
An induced voltage in the positive direction is generated.
この誘起電圧は回路定数に依存するとともに、ダイオー
ドＤの逆方向電流の減少の時間変化率ｄｉ／ｄｔにも依
存し、時間変換率が大きいほど、すなわち急激に電流が
減少するほど大きな電圧が誘起される。This induced voltage depends not only on the circuit constant but also on the time change rate di/dt of the decrease in the reverse current of the diode D, and the greater the time conversion rate, that is, the more rapidly the current decreases, the greater the induced voltage be done.
ここで、ダイオードＤには、電源電圧■２に誘起電圧■
８が重畳した電圧がかかつてくる。これが、−膜内にサ
ージ電圧といわれているもので、時には電源電圧■２の
数倍となることがある。Here, the diode D has an induced voltage ■
8 is applied. This is what is called a surge voltage in the - film, and it can sometimes be several times the power supply voltage (2).
■ 第５図中の区間ｄでは、ダイオードＤが完全にリカ
バリーした状態であり、ダイオードＤの両端には電源電
圧ｖ２が現われる。(2) In the section d in FIG. 5, the diode D is in a completely recovered state, and the power supply voltage v2 appears at both ends of the diode D.
ここで問題となってくるのは上記■の部分であり、電源
電圧の数倍に及ぶサージ電圧が発生することである。こ
のため、
■ 回路の絶縁を電源電圧を基準にするのではなく、そ
の数倍のサージ電圧を基準として設計しなければならず
、多大の負担を生ずる、■ サージ電圧が大きくなるこ
とで、ダイオード素子自身の破壊が心配される、
などの不利な点を生ずる。The problem here is the part (2) above, which is that a surge voltage several times the power supply voltage is generated. For this reason, ■ The circuit insulation must be designed not with the power supply voltage as a reference, but with a surge voltage several times higher than that, which creates a huge burden. ■ As the surge voltage increases, diode There are disadvantages such as fear of destruction of the element itself.
特に、高速なスイッチングが要求される用途、あるいは
大電流を扱う用途ではく電流が大きくなっても低速でよ
いということは通常ないので）、電流の時間変化率ｄｉ
／ｄｔが大きくなるので、回路のインダクタンスを特に
低減するなどの手段をとらないとサージ電圧が高くなり
深刻な問題となる。回路のインダクタンスを低減するこ
とは非常に困難であることが多いため、スナバ−回路を
つけることが一般に行なわれるが、コストの増大。In particular, the time rate of change of current di
/dt increases, and unless measures are taken to specifically reduce the inductance of the circuit, the surge voltage will increase and become a serious problem. Since it is often very difficult to reduce the inductance of a circuit, it is common to install a snubber circuit, but this increases cost.
スイッチングスピードの低下、パワーロスの増大を必然
的に招く。This inevitably leads to a decrease in switching speed and an increase in power loss.
この発明は、上記従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、コストの増大、スイッチングスピードの低
下、パワーロスの増大などを招かずに、大幅にサージ電
圧を低減することができるダイオード素子を備えた半導
体装置を提供することである。This invention was made in order to solve the problems of the prior art described above, and provides a diode element that can significantly reduce surge voltage without increasing cost, reducing switching speed, or increasing power loss. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having the following features.
（課題を解決するための手段〕
この発明は、ダイオード素子を有する半導体装置であっ
て、上記目的を達成するために、前記ダイオード素子が
、半導体基板である第１導電型領域と、前記第１導電型
領域上に形成された第２導電型領域と、前記第１ｓ電型
領域の下面側に形成された第１電極と、前記第２導電型
領域の上面側に形成された第２電極とを備え、前記第２
導電型領域の上面側における前記第２電極との接合面お
よび前記第１導電型領域の下面側における前記第１電極
との接合面の少なくとも一方において、ライフタイムキ
ラー物質を選択的に拡散することに、よりライフタイム
キラー物質導入領域が選択的に形成されている。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a semiconductor device having a diode element, and in order to achieve the above object, the diode element has a first conductivity type region which is a semiconductor substrate, and a first conductivity type region, which is a semiconductor substrate. a second conductivity type region formed on the conductivity type region, a first electrode formed on the lower surface side of the first s conductivity type region, and a second electrode formed on the upper surface side of the second conductivity type region. and the second
selectively diffusing a lifetime killer substance in at least one of the bonding surface with the second electrode on the upper surface side of the conductive type region and the bonding surface with the first electrode on the lower surface side of the first conductive type region; In this way, the lifetime killer substance introduction region is formed more selectively.
この発明の半導体装置によれば、ダイオード素子内に、
ライフタイムキラー物質導入領域を選択的に形成してい
るため、一つのチップ内で、高速なりカバリ−特性を持
つ部分と低速なりカバリ−特性を持つ部分が選択的に形
成されて、トータルの特性としては両方の中間的なりカ
バリ−特性が得られる。According to the semiconductor device of the present invention, in the diode element,
Because the lifetime killer substance introduction region is selectively formed, within one chip, parts with high speed and recovery characteristics and parts with low speed and recovery characteristics are selectively formed, improving the total characteristics. As a result, coverage characteristics intermediate between the two can be obtained.
〔実施例）
第１図はこの発明の一実施例である電力用整流ダイオー
ドを示す平面図、第２図は第１図のＩＩ−■線断面図で
ある。ただし、第１図ではチップ表面の酸化膜とアノー
ド電極が除去された状態を示している。[Embodiment] FIG. 1 is a plan view showing a power rectifier diode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II--■ in FIG. 1. However, FIG. 1 shows a state in which the oxide film and anode electrode on the chip surface have been removed.
両図に示すように、この電力用整流ダイオードでは、ア
ノード領域４の上面側において、金で代表されるライフ
タイムキラー物質が選択的に拡散されて、ライフタイム
キラー物質導入領域７が選択的に形成されている。その
他の構成は、第８図および第９図に示す従来例と同様で
あるので、同一部分に同一符号を付してその説明を省略
する。As shown in both figures, in this power rectifier diode, a lifetime killer substance represented by gold is selectively diffused on the upper surface side of the anode region 4, and the lifetime killer substance introducing region 7 is selectively diffused. It is formed. The rest of the structure is similar to the conventional example shown in FIGS. 8 and 9, so the same parts are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.
第３図はライフタイムキラー物質がアノード領域４の表
面に選択的に拡散されることを説明するために、ライフ
タイムキラー物質を選択的に拡散する工程の途中の状態
を示した断面図である。同図に示すように、ライフタイ
ムキラー物質７ａは、酸化膜５をマスクとしてアノード
類［４の表面に選択的に拡散されて、ライフタイムキラ
ー物質導入領域７が選択的に形成される。この後、アノ
ード領域４上に位置する酸化膜５が除去されて、アノー
ド領域４上にアノード電極６が形成される。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in the middle of the process of selectively diffusing the lifetime killer substance in order to explain that the lifetime killer substance is selectively diffused onto the surface of the anode region 4. . As shown in the figure, the lifetime killer substance 7a is selectively diffused onto the surface of the anodes [4] using the oxide film 5 as a mask, and a lifetime killer substance introducing region 7 is selectively formed. After this, the oxide film 5 located on the anode region 4 is removed, and the anode electrode 6 is formed on the anode region 4.
この電力用整流ダイオードによれば、ライフタイムキラ
ー物質導入領域７ではライフタイムキラー物質の濃度が
高く、ライフタイムキラー物質導入領域７以外の部分で
は、積極的にライフタイムキラー物質が付着されていな
いのでライフタイムキラー物質の濃度の低い部分となっ
ている。ライフタイムキラー物質の多寡は順方向通電時
の蓄積キャリアの多寡に影響するとともに、蓄積キャリ
アの減少スピードにも影響する。すなわち、ライフタイ
ムキラー物質の濃度の＾い方が、蓄積キャリアの減少ス
ピードが早く、リカバリー時の逆方向電流の減少の仕方
も急である（第４図中の区間Ｃの電流変化）。このよう
にリカバリー特性の異なる部分を一つのチップ内に両方
持つダイオードの場合、トータルの特性としては両方の
中間的なりカバリ−特性となる。特に第４図中の区間Ｃ
については、第１図および第２図においてライフタイム
キラー物質導入領域７の直下の領域では、ライフタイム
キラー物質の濃度が高く、全体がリカバリーしていく過
程において、この直下の領域はりカバリ−特性が速いの
に対して、ライフタイムキラー物質導入領域７以外の部
分はりカバリ−特性が遅く、この部分にはキャリアがの
こる傾向にある。したがって、区間Ｃの終りの方につい
ては、ライフタイムキラー物質の濃度の低いライフタイ
ムキラー物質導入領域７以外の部分の特性がつよく現わ
れてくるため、区間Ｃにおける逆方向電流の減少の仕方
は緩やかになる。この結果、この実施例によるダイオー
ドでは、リカバリー時にダイオードの両端に現われるサ
ージ電圧を小さく抑えることができる。According to this power rectifier diode, the concentration of the lifetime killer substance is high in the lifetime killer substance introduction region 7, and the lifetime killer substance is not actively attached to the parts other than the lifetime killer substance introduction region 7. Therefore, it has a low concentration of lifetime killer substances. The amount of lifetime killer substance affects the amount of accumulated carriers during forward current flow, and also affects the speed at which the accumulated carriers decrease. That is, the lower the concentration of the lifetime killer substance, the faster the speed at which the accumulated carriers decrease, and the faster the reverse current decreases during recovery (current change in section C in FIG. 4). In the case of a diode having both portions with different recovery characteristics in one chip, the total characteristics will be an intermediate recovery characteristic between the two. In particular, section C in Figure 4
In Figs. 1 and 2, the concentration of the lifetime killer substance is high in the area immediately below the lifetime killer substance introduction area 7, and in the process of overall recovery, the area immediately below has a recovery characteristic. On the other hand, the recovery characteristics of the portion other than the lifetime killer substance introduction region 7 are slow, and carriers tend to remain in this portion. Therefore, towards the end of section C, the characteristics of the regions other than the lifetime killer substance introduction region 7 where the concentration of the lifetime killer substance is low appear strongly, so the manner in which the reverse direction current decreases in section C is gradual. become. As a result, in the diode according to this embodiment, the surge voltage that appears across the diode during recovery can be suppressed to a small level.
本発明による電力用整流ダイオード、並びに、従来例の
電力用整流ダイオードの試作品について、そのリカバリ
ー特性（電流、電圧）をそれぞれ第６図、第７図に示す
。The recovery characteristics (current, voltage) of the prototype power rectifier diode according to the present invention and the conventional power rectifier diode are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
この試作品は、両仕様とも同一製造ロフトとして作成さ
れたＮ型のシリコン拡散ウェハを使用して試作を行ない
、アノード領域となるＰ型の拡散にはボロンを用いてい
る。その他のウニハブ０セスは、ライフタイムキラー物
質である金を選択的に拡散する工程以外は両仕様とも同
一製造ロフトとして、同時に同一条件において作成して
いる。This prototype was manufactured using an N-type silicon diffusion wafer made with the same manufacturing loft for both specifications, and boron was used for the P-type diffusion that would become the anode region. Other Unihub 0 Sesses are manufactured at the same manufacturing loft and under the same conditions at the same time, except for the process of selectively diffusing gold, which is a lifetime killer substance.
本発明によるダイオードの試作品において、選択的に金
を拡散する工程の開口面積はダイオードの全アノード面
積の約５０％とした。得られたいずれのダイオードも逆
方向ブレークダウン電圧は約８００ボルトである。測定
は一つのパッケージの中に、６１１１＊ ５ ｍａ＋の
サイズのチップを１０個並列に接続したサンプルについ
て行なっている。In a prototype diode according to the present invention, the aperture area of the selective gold diffusion process was approximately 50% of the total anode area of the diode. Both diodes obtained have a reverse breakdown voltage of about 800 volts. The measurements were performed on a sample in which 10 chips of size 6111*5 ma+ were connected in parallel in one package.
また、リカバリー特性の測定条件は、いずれも同じにし
ており、順方向電流は２００アンペア、供試ダイオード
に逆方向電圧をかけるための電源電圧■２は１００ボル
トである。測定回路についても同一にしてあり、回路定
数で決まる第４図で説明した区間ａ及びｂにおける電流
の時間変化率ｃ＋ｉ／（Ｈは、１２ＯＡ／μｓｅｃとし
た。Furthermore, the conditions for measuring the recovery characteristics were the same in all cases: the forward current was 200 amperes, and the power supply voltage (2) for applying a reverse voltage to the diode under test was 100 volts. The measurement circuit was also the same, and the time rate of change of current c+i/(H) in the sections a and b explained in FIG. 4 determined by the circuit constants was set to 12OA/μsec.
従来例による電力用整流ダイオードの場合、サージ電圧
は５２０ボルトと電源電圧の５．２倍に達するのに対し
、本発明による電流用整流ダイオードの場合、サージ電
圧が４００ボルトと従来例による電力用ダイオードの場
合より約２０％のサージ電圧を押えることができること
が、実験的に確められた。この時のりカバリ−時間は、
本発明による場合が０．５９μｓｅｃ、従来例による場
合が０．５０μｓｅｃであり、ライフタイムキラー物質
の濃度の低い部分が存在する分だけりカバリ−時間は大
きくなっているが、これは実使用上問題のないレベルで
ある。また、逆サージ電圧による破壊に対する耐量は従
来例として示したダイオードと同程度であった。In the case of the conventional power rectifier diode, the surge voltage is 520 volts, which is 5.2 times the power supply voltage, whereas in the case of the current rectifier diode according to the present invention, the surge voltage is 400 volts, which is 5.2 times the power supply voltage. It has been experimentally confirmed that the surge voltage can be suppressed by about 20% compared to the case of a diode. The recovery time at this time is
The recovery time is 0.59 μsec in the case of the present invention and 0.50 μsec in the case of the conventional example, and the recovery time is longer due to the existence of the part with a low concentration of the lifetime killer substance, but this is not practical in practical use. It is at a level that poses no problems. Further, the withstand capability against breakdown due to reverse surge voltage was comparable to that of the diode shown as a conventional example.
以上は、カソード領ｉｉ！！３であるＮ型の半導体基板
上にＰ型のアノード領域４を有する電力用整流ダイオー
ドについて説明したが、これとは逆に、アノード領域で
あるＰ型の半導体基板上にＮ型のカソード領域を有する
電流用整流ダイオードについても、上記と同様に説明で
きる。The above is cathode territory II! ! 3, a power rectifier diode having a P-type anode region 4 on an N-type semiconductor substrate has been described, but conversely, an N-type cathode region is formed on a P-type semiconductor substrate, which is an anode region. The current rectifier diode can also be explained in the same manner as above.
また、上記実施例では、第２図に示すように、ライフタ
イムキラー物質導入領域７をアノード領域４の上面側に
おけるアノード電極６との接合面に選択的に形成してい
るが、ライフタイムキラー物質導入領域７は、カソード
領ｂ１．３の下面側におけるカソード電極８との接合面
に選択的に形成されてもよく、あるいはこれら両方の接
合面にそれぞれ選択的に形成されてもよい。In addition, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the lifetime killer substance introducing region 7 is selectively formed on the upper surface side of the anode region 4 at the joint surface with the anode electrode 6. The substance introduction region 7 may be selectively formed on the lower surface side of the cathode region b1.3 at the joint surface with the cathode electrode 8, or may be selectively formed on both of these joint surfaces.
また、上記実施例では、半導体基板中に一つのダイオー
ド素子が形成される場合について説明したが、このよう
なダイオード素子が複数個−つの半導体基板中に集積さ
れてもよく、あるいは上記ダイオード素子と他の素子と
が混成して一つの半導体基板中に集積されてもよい。Further, in the above embodiment, a case was explained in which one diode element is formed in a semiconductor substrate, but a plurality of such diode elements may be integrated in one semiconductor substrate, or the diode element and the above diode element may be integrated in a single semiconductor substrate. Other elements may be mixed and integrated into one semiconductor substrate.
以上のように本発明による電力用整流ダイオードはりカ
バリ−時のサージ電圧を小さく抑えることに対して、非
常に有効である。これに対してリカバリー特性の異なる
別々のパッケージからなるダイオードをアセンブリ時に
並列に接続して使用する場合についても同様の効果が期
待し得る。しかし、この場合には次のような問題点があ
り、実際には行なわれない。すなわち、
■ 別々のダイオード素子をアセンブリ時に並列に接続
して使用する場合、電流の偏りを避けるため、順方向電
圧などの特性を合わせることが行なわれる。しかし、別
々の素子の場合特性の不揃いは避は得ない。As described above, the present invention is very effective in suppressing the surge voltage when the power rectifier diode beam is covered. On the other hand, a similar effect can be expected when diodes made of separate packages with different recovery characteristics are connected in parallel during assembly. However, this case has the following problems and is not actually carried out. That is, (1) When different diode elements are used by connecting them in parallel during assembly, characteristics such as forward voltage are matched in order to avoid current imbalance. However, in the case of separate elements, unevenness in characteristics is unavoidable.
その点、本発明によるダイオードの場合は、最初から同
一チップ内に異なるリカバリー特性を持つ部分をつくり
こむわけであるから、特性を合わすために特別な手段を
とる必要がない。On this point, in the case of the diode according to the present invention, parts with different recovery characteristics are built into the same chip from the beginning, so there is no need to take special measures to match the characteristics.
■ 並列接続するダイオードの中で、特性の不揃いがお
きた場合、特定の素子のみに電流が集中し、逆サージ電
圧による破壊あるいは熱による破壊が起こる。■ If diodes connected in parallel have uneven characteristics, current will concentrate only on a specific element, causing destruction due to reverse surge voltage or heat.
別々の素子を並列接続した場合、配線によるサージ電圧
の増大あるいは隔りが避けられず、また、素子間の熱的
な独立性が高いので、電流集中が起きた場合温度が上が
りやすく破損し易いといえる。When different elements are connected in parallel, it is unavoidable that the surge voltage will increase or be separated by wiring, and since the elements are highly thermally independent, the temperature will rise easily and damage will occur if current concentration occurs. It can be said.
以上のように、本発明のダイオード素子を有する半導体
装置は、リカバリー時のサージ電圧を抑えるのに優れた
特性を具備するものであり、サージ電圧を低減するため
の代償としてコストの増大。As described above, the semiconductor device having the diode element of the present invention has excellent characteristics for suppressing surge voltage during recovery, but the reduction in surge voltage comes at the expense of increased cost.
スイッチングスピードの低下、パワーロスの増大などを
沼かすに、大幅にサージ電圧を低減することができる。It is possible to significantly reduce surge voltage by reducing switching speed and increasing power loss.
第１図は、この発明の一実施例である電力用整流ダイオ
ードを示す平面図、第２図は第１図の■−Ｉ線断面図、
第３図はライフタイムキラー物質を拡散する工程の途中
の状態を示した断面図、第４図は一般的なダイオードの
りカバリ−特性を簡便化して表した図、第５図はダイオ
ードのりカバリ−特性を測定するための測定回路を示す
図、第６図は本発明の試作品である電力用整流ダイオー
ドのりカバリ−特性を示す図、第７図は従来例の試作品
である電力用整流ダイオードのりカバリ−特性を示す図
、第８図は従来の電力用整流ダイオードを示す平面図、
第９図は第８図のｔｘ −ｒＸ線断面図、第１０図はラ
イフタイムキラー物質を拡散する工程の途中の状態を示
した断面図である。
図において、３はカソード領域、４はアノード領域、６
はアノード電極、７はライフタイムキラー物質導入領域
、８はカソード電極である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
４ニアノードや貢塙 ７：ｙイフタイＡキテー坊質
導入領へ第２図
３：かり−１：４塙 ６：γノーＦｔ才※ ８：力・ノ
ード電才壬第３弱
第４図
第５図
第６図
第７図
ｔ ： ０．５．ｇａｓ／Ｄｉｖ
第８図
第９図
第１０図FIG. 1 is a plan view showing a power rectifier diode as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-I in FIG.
Figure 3 is a cross-sectional view showing the state in the middle of the process of diffusing the lifetime killer substance, Figure 4 is a simplified diagram showing the typical diode adhesive recovery characteristics, and Figure 5 is the diode adhesive recovery characteristic. A diagram showing a measurement circuit for measuring the characteristics, FIG. 6 is a diagram showing the coverage characteristics of a power rectifier diode which is a prototype of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a power rectifier diode which is a prototype of the conventional example. Figure 8 is a plan view showing a conventional power rectifier diode;
FIG. 9 is a tx-rX cross-sectional view of FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in the middle of the process of diffusing the lifetime killer substance. In the figure, 3 is a cathode region, 4 is an anode region, and 6 is a cathode region.
is an anode electrode, 7 is a lifetime killer substance introduction region, and 8 is a cathode electrode. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. 4 near node and tribute 7:y Iftai A kite bo pawn introduction territory 2 Figure 3: Kari-1: 4 Hanawa 6: γ no Ft sai* 8: Power/node electric power 3 weak 4 figure 5 Figure 6 Figure 7 t: 0.5. gas/Div Figure 8 Figure 9 Figure 10
Claims (1)
接合面および前記第１導電型領域の下面側における前記
第１電極との接合面の少なくとも一方において、ライフ
タイムキラー物質を選択的に拡散することにより形成さ
れたライフタイムキラー物質導入領域とを備えたことを
特徴とする半導体装置。(1) A semiconductor device having a diode element, wherein the diode element includes: a first conductivity type region that is a semiconductor substrate; a second conductivity type region formed on the first conductivity type region; and the first conductivity type region. A first electrode formed on the lower surface side of the conductivity type region, a second electrode formed on the upper surface side of the second conductivity type region, and a junction with the second electrode on the upper surface side of the second conductivity type region. a lifetime killer substance introducing region formed by selectively diffusing a lifetime killer substance on at least one of the surface and the bonding surface with the first electrode on the lower surface side of the first conductivity type region. A semiconductor device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124888A JPH01281775A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124888A JPH01281775A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281775A true JPH01281775A (en) | 1989-11-13 |
Family
ID=14556354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11124888A Pending JPH01281775A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01281775A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523009A (en) * | 2003-04-09 | 2006-10-05 | オイペク オイロペーシェ ゲゼルシャフト フューア ライストゥングスハルプライター エムベーハー | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58114468A (en) * | 1981-12-28 | 1983-07-07 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | High speed diode |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP11124888A patent/JPH01281775A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58114468A (en) * | 1981-12-28 | 1983-07-07 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | High speed diode |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523009A (en) * | 2003-04-09 | 2006-10-05 | オイペク オイロペーシェ ゲゼルシャフト フューア ライストゥングスハルプライター エムベーハー | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8187937B2 (en) | 2003-04-09 | 2012-05-29 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor component and method for producing the same |
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