JPH02228072A - ショットキダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は整流効率のよい電力用ショットキダイオードに
関するものである。

（従来技術と解決すべき問題点） ショットキダイオードは第１図に示す如く、高濃度Ｎ°
型半導体基板（１）上に、これと同一導電型の低濃度半
導体（２）をのせたのち、この表面に金属。

シリサイド等ショットキバリアダイオードを作るための
バリアメタル（３）をつけ、また前記高濃度半導体基板
（１）の表面にはオーミックメタル（４）をつけて形成
される。また耐圧の安定化を図るため、第２図に示すよ
うに低濃度半導体層（２）と反対導電型の半導体（Ｐ”
）（５）や、絶縁物例えばＳ　ｉ　Ｏｚ膜（６）をつけ
、これらにまたがってバリアメタル（３）をつけるオー
バレイ構造をとるのが通常である。

ところでこのような構造をもつショットキダイオードに
おいては、ショットキバリアメタル（３）と低濃度半導
体層（２）間のショットキバリアを低くすることにより
順電圧を低くでき、それだけ順損失を小さくできる。従
って低電圧の整流用ダイオードとしてよく用いられる。

しかしながらその一方順方向抵抗をほぼ決定する低濃度
半導体層（２）にもとづく直列抵抗は、例えばオーミッ
クコンタクトを半径ｒの円形とした場合、１／ｒに比例
し、また逆方向直列抵抗は１／ｒ２に比例する。このた
め更に低電圧のダイオードを得ようとすると逆方向抵抗
が小さくなるため多くの逆電流が流れて順損失と逆損失
とは相反する関係となり、整流効率はかえって悪化する
。従って整流効率の改善には限界がある。

（発明の目的） 本発明はショットキダイオードにおける上記の如き順・
逆損失の相反関係を打破して整流効率の大幅な向上を図
りなから順電圧の低下を図りうる手段を提供し、整流効
率の高い整流回路の実現を図ったものである。

（問題点を解決するための本発明の手段）第３図は第２
図により前記したオーバレイ構造をとるショットキダイ
オードにおける本発明の一実施例図である。本発明の特
徴とするところは、第３図のようにショットキバリア（
３）を絶縁物例えばＳ　ｉ　Ｏｚ膜（７）により区切っ
て、ショットキダイオードが図中Ａ、Ｂう不ンにより区
切られて形成された複数個の単位セル（８）からなる構
成とする。そして各単位セル（８）のショットキ接合か
らの電流が低濃度半導体層（２）中を次第に拡がって高
濃度半導体基板（１）に流れこむようにすると共に、各
隣接単位セル間においてそれぞれの電流線が重なり合わ
ないように単位セルを示す第４図の如く深さ方向に約４
５°の広がり角度をもって高濃度半導体基板（１）中に
電流が流れこむように、ショットキバリア部分（３ａ）
の面積と低濃度半導体層の厚さを選定した点にある。

このようにすれば説明を判り易くするため、例えばショ
ットキバリア部分（３ａ）の直径を２ハ、低濃度半導体
層（２）の厚さを５ハｍ、高濃度半導体基板（＋）の直
径を１２ｎとした円錐状の単位セルを考えた場合、正方
向抵抗は厚さ５即、実効直径２＋１２／　２　＝　７　
ａｍの円柱の抵抗と等価となって１／π×３．５２　　
に比例することになる。これに対して逆方向抵抗従って
逆方向電流はショットキバリア部分の面積によって左右
されることから１／πｘ　ｌ　２に比例することになる
。従って、単位セルの太きさは従来のものに比べて大と
なりチップの大きさも大となるが、ショットキバリア部
分の総面積を従来のショットキダイオードのショットキ
バリア面積と同一となるようにすれば、逆方向抵抗即ち
逆方向電流を従来のそれと同一としながら、順電流に作
用する正方向抵抗を従来のショットキダイオードに比べ
て大幅に小さ（できる。従って従来のものと電流を同一
とした場合、従来のものに比べて順電圧が低く、整流効
率の高い低電圧用ショットキダイオードの提供が可能と
なるもので、この成果は第１図によって前記した耐圧の
安定化を考慮しない構造のショットキダイオードにおい
ても同様に得ら。れる。

第５図は実施面からショットキバリアの面積が２ｒｏ角
の従来のショットキダイオードの順方向抵抗をＲｏとし
、第６図のようにこれと同一ショットキバリア面積２ｒ
ｏ角をもち、かつ電流が深さ方向に４５°の角度で拡が
るように低濃度半導体層（２）の深さＷを選定した、本
発明ショットキダイオードの順方向抵抗をＲとして、Ｒ
／Ｒ，とｒ０／Ｗの関係を示した図であって、例えばこ
れから明らかなようにｒ　６　／　ＷＳ２としたときＲ
／Ｒ，≦２７３になる。従って本発明によれば逆方向電
流を従来のダイオードと同一としたまま順方向抵抗を充
分小さ（できる。

また順方向抵抗Ｒが従来ダイオードのそれと同じになる
ように、本発明のショットキバリア面積を小さ（した場
合には、逆方向電流はショットキバリアの面積比によっ
て小さくなる。従って整流効率を向上できる。またショ
ットキバリア面積が小さくなるということはバリアの静
電容量も小さくなるので高周波整流としても優れた性能
をもつことになる。

次に本発明の具体例について説明する。

第７図は次の諸元即ち低濃度半導体層（２）の厚さＷ＝
５．５ｕａ＋、比抵抗０．７８Ω−ｃｍ（ａｔ　３００
°Ｋ）、ショットキバリア面積２ｒｏ角＝２×１μｍ角
、高濃度半導体基板（１）の厚さ２９０即、比抵抗０．
００３Ω−ｃｍ、（ａｔ　３００°Ｋ）、バリア高さ０
．４８３ｅＶ、セルの大きさ１３μｍ角とし、順電流を
ショットキバリア面積でノーマライズした本発明と従来
ダイオードの順電圧と順電流の関係図である。

これから明らかなように従来のショットキダイオードに
おいては、上記諸元による場合順電流は一般に２００　
Ａ　／　ｃｄであるので、このときの順電圧はへ曲線か
ら０．２９Ｖ、また本発明ダイオードの場合８曲線から
０．２０Ｖとなり、従来ダイオードの２７３になる。従
って本発明によれば従来のものに比べて大幅な順損失減
となる。またこのとき本発明と従来ダイオードの逆損失
は同じであるので、整流効率も大幅に向上する。なお、
本発明ダイオードにおいて順電圧を従来ダイオードの順
電圧　０．２９Ｖ　（２０ＯＡ　／　ｃｒＡにおいて）
と同じになるようにした場合には、第７図から明らかな
ように本発明の場合約１０００Ａ／ｃｄの順電流即ち従
来ダイオードの約５倍の順電流を流しうる。

また順電圧が０．２９Ｖになるように本発明のチップサ
イズを小さくする（ショットキバリア面積で従来ダイオ
ードの１７５）とすると、順損失は従来ダイオードと同
じであるが、逆損失が１７５になり、何れにしても整流
効率の大幅な向上が可能になる。

なお以上においてはＮ／Ｎ”構造のショットキダイオー
ドについて説明したが、低濃度半導体層（２）を拡散に
よって作ることも可能である。またショットキバリアを
区切るに当たって絶縁物を用いたが、これに代えてＰ゛
拡散層を用いることも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、従来のショットキダイオ
ードにおける順・逆損失の相反関係を打破して、整流効
率のよいショットキダイオードを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のショットキダイオードの説明図
、第３図、第４図、第５図、第６図、第７図は本発明の
説明図である。 （１）・・・高濃度Ｎ゛型半導体基板、　（２）・・・
低濃度Ｎ型半導体層、　（３）・・・ショットキバリア
、（３ａ）・・・ショットキバリア部分、　（４）・・
・オーミックメタル、　（５）・・・Ｐ゛型半導体層、
　＜６）＜７）・・・絶縁物、　（８）・・・単位セル
。 亮１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高濃度半導体基板上に低濃度半導体層を設け、この低濃
   度半導体層表面にショットキバリア形成物を付着させた
   ショットキダイオードにおいて、前記ショットキバリア
   を区切ってショットキダイオードを複数個の単位セルに
   より形成すると共に、各単位セルにおけるショットキバ
   リア部分の面積と低濃度半導体層の厚さを選定して前記
   高濃度半導体基板の面積を単位セルの合計面積より大と
   したことを特徴とするショットキダイオード。