JPH0286173A - 半導体ダイオード - 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、半導体基板内に基板主面に平行にｐｎ接合が
形成され、基板の両生面にそれぞれアノード電極および
カソード電極が接触する半導体ダイオードに関する。

〔従来の技術〕

ｐｎ接合を形成する一方の半導体層と金属電極とをオー
ミックに接続するためには、その半導体層に少数キャリ
アが注入された場合、金属電極側より半導体層側に向か
って多数キャリアが直ちに注入されて、半導体層に注入
された少数キャリアが中和されるように多数キャリアに
対する障壁が形成されていないことと、半導体層に注入
された少数キャリアを金属電極側に吸収、消滅せしめて
、少数キャリアが半導体層および金属電極間に不必要に
蓄積されないように少数キャリアに対する障壁が形成さ
れていないことが要望される。この要望に対応するもの
として、特公昭５９−４９７１１号公報に第２図に示す
断面構造をもつ半導体ダイオードが示されている。この
構造においては、ｐ形半導体層１に接する低不純物濃度
ｎ−層２によってｐｎ接合が形成され、ｎ−層２のｐ層
と反対側の面上に高不純物濃度のｎ″謂域３およびｐ″
領域４が相互に接して設けられている。そして、ｎ゛領
域３およびｐ″領域４の露出表面には金属電極５がオー
ミック接触し、カソード電極となっている一方、ｎ−層
２に比して高不純物濃度の９層１の露出表面には、金属
電極６がオーミック接触し、アノード電極となっている
。ｎ−層２に接触するｐ″領域４は、９層１からｎ−層
２に注入された少数キャリアである正孔を吸い出す作用
を持ち、ｎ−層２に蓄積される正孔の量を低減させ結果
として、ダイオードの逆回復電流を小さくし、また逆回
復時間も短くする効果を有する。このｐ’ｆｔＩ域４は
島状でｎ′″領域３に囲まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の公報に記載のダイオードでは、ｐＨからｎ−層２
に注入された少数キャリアである正孔を吸い出す作用を
ｐ″領域４が行うが、ｎ−層２より９層１に注入された
少数キャリアである電子を効果的に吸い出す作用は行わ
れない。

本発明の課題は、逆回復時に蓄積された少数キャリアの
双方が効果的に吸い出されて逆回復電流が低減すると共
に、逆回復耐量の高い半導体ダイオードを提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題の解決のために、本発明は、半導体基板内に
基板主面に平行なｐｎ接合を有するものにおいて、ｐ層
およびｎ層がいずれも、それらより高い不純物濃度をも
ち、基板面方向に並んで配置される少なくとも一方が複
数のｐ形領域、ｎ形領域の双方を介してそれぞれ主電極
に接触し、また、ｐｎ接合を構成する各層のうち不純物
濃度の高い方の層がその層と異なる導電形の前記高不純
物濃度領域との界面に接する部分において５Ｘ１０′？
原子／−以上の不純物濃度をもつものとする。

〔作用〕

接合を構成するｐＨ，ｎＮと主電極との間に介在する高
不純物濃度ｎ０領域の領域のうち、同導電形の領域はオ
ーミック接触の形成に役立ち、逆導電形の領域はｐ層　
　ｎ各層に蓄積された少数キャリアの逆回復時の主電流
への効果的な吸い出しに役立つため高周波動作を可能に
する。しかし、この場合ｐ”ｎｐｎ”の４Ｎ構造が生じ
るため、ｐｎ接合を構成する各層のうちの高不純物濃度
の方の層のキャリア吸い出しのための逆導電形の高不純
物濃度領域との界面に接する部分の不純物濃度を高くし
て、ダイオードの逆回復時のサイリスタ動作への移行を
防ぐ。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例のダイオードの断面図で、第
２図と共通の部分には同一の符号が付されている。この
場合は低不純物濃度ｎ−層２のカソード電８ｉ５側にそ
れより不純物濃度の高い８層７が設けられ、その結果ｐ
ｌｎ＜ｐｎ−ｎ）構造の接合が構成されている。ｎ層の
不純物濃度はカソード側で後述の理由で１０１″（原子
＞７ｄ程度である。８層７は、逆電圧印加時のｐｎ−接
合部よりの空乏層の拡がりを止めるバッファ層としての
働きをする。８層７はカソード電極５とオーミック接触
を得るための表面濃度１０”　／−程度の高不純物濃度
ｎ０領域３と接続されている。このｎ０領域３の中には
、９層１からｎ−層２を通して０層７中に注入される少
数キャリアである正孔を効率よくカソード電極５に吸い
出すために、表面濃度１０”／−程度の高不純物濃度ｐ
″領域が島状に分布している。

一方、アノード側の９層１の表面にはオーミック接触の
ためのアノード電極６が設けられ、このアノード電極６
に接触する表面濃度１０”　／−程度の高不純物濃度ｎ
　＋　６１域８がｐｉｉｌの表面部に島状に分布してい
る。このｎ０領域８は、２層１中に注入された少数キャ
リアである電子を効率よ（アノード電極に吸い出す働き
をする。

このように、アノード側及びカソード側の両面に少数キ
ャリアの吸い出し口であるｎ　ＯｈＭＭＢ２ｐ０領域４
をそれぞれに設けることでダイオード中に蓄積される少
数キャリアの量を低減させて逆回復電流を減少させるこ
とが可能となる。しかし、第１図からもわかるように、
部分的にｐｎｐｎの４層サイリスタ構造が形成されるた
めに逆回復時に起こるブレークオーバ現象が起こるおそ
れがあり、これを防止する必要がある。このためには、
アノード側及びカソード側に形成された少数キャリア吸
い出し口であるｎ″領域８もしくはｐ”ｆｉＪｊ域９の
拡散先端部でのそれぞれｐＮｌおよびｎ層３での不純物
濃度を少なくともどちらか一方奄高めればよい、カソー
ド側では、中程度不純物濃度ｎ層７の濃度を高めればよ
いが、正孔の蓄積をより少なくするという目的からでは
、１層３の濃度は１×１０Ｉ４／−からｌＸｌ０”／−
の範囲が望ましく、余り高くすることはできない、従っ
て、ダイオードの逆回復耐量を向上させるには、アノー
ド側の吸い出し口ｎ″領域との界面に接する場所のｐＮ
ｌの不純物濃度を調整する必要が生じる。

第３図には、ｎ　ｌＸｌ７の濃度がＩＸＩＱ”／’−の
場合の、第４図に示す吸い出し口ｎ″領域との界面と接
する２層１での不純物濃度Ｃ，，と逆回復耐量との相関
を示す、試作したダイオードは、逆耐圧２５００Ｖ、平
均量ｆｉ２０Ａの定格を持つ、ｃ、、が５ＸＩＯ”／−
以上でサイリスタ動作が防止され、電流減少率（−ｄｉ
／ｄｔ）が１００ＯＡ／−以上の耐量があることがわか
る。なおｎ　４　ｈＸ域８の間隔を広げることもサイリ
スタ動作の防止に有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ダイオードのアノード側においてもカ
ソード側においても、主電極をオーム接触のための高不
純物濃度領域ばかりでなく、少数キャリアの吸い出し口
となる異なる導電形の高不純物濃度領域にも接触させる
ことにより、ダイオード中に蓄積される少数キャリアの
量を逆回復時に急速に低減させ、ダイオードの高周波動
作を可能にした。また、下層の吸い出し口となる高不純
物濃度濃度領域との界面に接する部分の不純物濃度を５
Ｘ１０”／−以上とすることにより、逆回復時でのｐｎ
ｐｎ４層からなるサイリスタ動作モードへの移行を制限
し、従来のダイオードと同等の高い逆回復耐量を得るこ
とができた。さらに、金等の重金属元素の注入や、電子
等の高エネルギ粒子線あるいは放射線の照射によるライ
フタイム制御を行えば、逆回復特性の一段の向上も可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は公知の（
晶１の断面図、第３図は本発明に基づく断面図の電子吸
い出し口ｎ゛層の下のｐＪｉｉ濃度Ｃ０と−ｄｉ／ｄＬ
値との関係線図、第４図は第３図のＣａｔ説明のための
濃度分布図である。 １：９層、２：ｎ−層、３，８：ｎ”ｔｌ域、４：ｐ０
頌域、５：カソード電極、６：アノード電場、７：バソ
フア層書 第１胎 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）半導体基板内に基板主面に平行なｐｎ接合を有する
   ものにおいて、ｐ層およびｎ層がいずれも、それらより
   高い不純物濃度をもち、基板面方向に並んで配置される
   少なくとも一方が複数のｐ形領域、ｎ形領域の双方を介
   してそれぞれ主電極に接触し、また、ｐｎ接合を構成す
   る各層のうち不純物濃度の高い方の層がその層と異なる
   導電形の前記高不純物濃度領域との界面に接する部分に
   おいて５×１０＾１＾７原子／ｃｍ＾２以上の不純物濃
   度をもつことを特徴とする半導体ダイオード。