JPH04262579A - ダイオード - Google Patents
ダイオードInfo
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- JPH04262579A JPH04262579A JP2245991A JP2245991A JPH04262579A JP H04262579 A JPH04262579 A JP H04262579A JP 2245991 A JP2245991 A JP 2245991A JP 2245991 A JP2245991 A JP 2245991A JP H04262579 A JPH04262579 A JP H04262579A
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- JP
- Japan
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- layer
- impurity concentration
- type layer
- diode
- reverse
- Prior art date
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Links
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- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types 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
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電源回路等に用い
られるＰｉＮ構造をもったダイオードに関する。
られるＰｉＮ構造をもったダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気回路の小型化のために、近時その高
周波化が進んでいる。ところが、周波数が高くなると共
に、回路のＬ・ｄｉ／ｄｔによる逆方向サージが増大す
るため、用いられるダイオードに対しては逆サージ耐量
の向上が要求されている。
周波化が進んでいる。ところが、周波数が高くなると共
に、回路のＬ・ｄｉ／ｄｔによる逆方向サージが増大す
るため、用いられるダイオードに対しては逆サージ耐量
の向上が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示す
ようなＰ＋ 層１， ｉ層２， Ｎ＋ 層３からなり、
図２（ｂ）に示すような不純物濃度分布のＰｉＮ構造を
もつダイオードの逆方向サージ耐量と、基板すなわちｉ
層２の不純物濃度ＮＤ との間には強い相関があり、サ
ージ耐量を向上させるには図３に示すようにＮＤ を高
くすればよいことがわかっている。しかしながら、ＮＤ
を高くすることはダイオード本来の逆方向阻止電圧Ｖ
Ｒ あるいはアバランシェ電圧自体を引下げる方向であ
り、所定の逆阻止電圧を得るためには、ダイオードを直
列接続する個数を増やす必要がある。積層型ダイオード
の場合は、積層するシリコンチップ枚数が増えることに
なり，いずれもコストアップとなってしまう問題がある
。
ようなＰ＋ 層１， ｉ層２， Ｎ＋ 層３からなり、
図２（ｂ）に示すような不純物濃度分布のＰｉＮ構造を
もつダイオードの逆方向サージ耐量と、基板すなわちｉ
層２の不純物濃度ＮＤ との間には強い相関があり、サ
ージ耐量を向上させるには図３に示すようにＮＤ を高
くすればよいことがわかっている。しかしながら、ＮＤ
を高くすることはダイオード本来の逆方向阻止電圧Ｖ
Ｒ あるいはアバランシェ電圧自体を引下げる方向であ
り、所定の逆阻止電圧を得るためには、ダイオードを直
列接続する個数を増やす必要がある。積層型ダイオード
の場合は、積層するシリコンチップ枚数が増えることに
なり，いずれもコストアップとなってしまう問題がある
。
【０００４】本発明の目的は、上述の問題を解決し、要
求される高い逆サージ耐量を有すると共に逆方向阻止電
圧も高いダイオードを提供することにある。
求される高い逆サージ耐量を有すると共に逆方向阻止電
圧も高いダイオードを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のダイオードは、高不純物濃度の第一導電
型の層， 低不純物濃度の第二導電型の層， ｉ層およ
び高不純物濃度の第二導電型の層が厚さ方向に順次隣接
してなるものとする。低不純物濃度の第二導電型の層の
厚さがｉ層の厚さの１／２以下であること、またｉ層の
不純物濃度が５×１０１３〜２×１０１４／ｃｍ３ の
範囲にあり、低不純物濃度の第二導電型の層の不純物濃
度が１×１０１４〜５×１０１５／ｃｍ３ の範囲にあ
ることが有効である。
めに、本発明のダイオードは、高不純物濃度の第一導電
型の層， 低不純物濃度の第二導電型の層， ｉ層およ
び高不純物濃度の第二導電型の層が厚さ方向に順次隣接
してなるものとする。低不純物濃度の第二導電型の層の
厚さがｉ層の厚さの１／２以下であること、またｉ層の
不純物濃度が５×１０１３〜２×１０１４／ｃｍ３ の
範囲にあり、低不純物濃度の第二導電型の層の不純物濃
度が１×１０１４〜５×１０１５／ｃｍ３ の範囲にあ
ることが有効である。
【０００６】
【作用】ダイオードの逆方向サージ耐量は、電圧が印加
されたときの空乏層の中で最も電界強度の大きいＰＮ接
合近傍の低不純物濃度側で電圧破壊が発生することによ
り決定される。従って、例えば図４に示すようにＰ＋
層１とｉ層の間にＮ− 層４が介在し、図４（ｂ） に
示すような不純物濃度分布をもつＰ＋ Ｎ− ｉＮ＋
構造とすれば、Ｎ− 層４が特に逆方向サージ耐量に影
響し、ｉ層２よりも高い不純物濃度を持たせることでサ
ージ耐量を高める事が可能となる。一方、逆方向阻止電
圧は、ＰＮ接合から低不純物濃度側に広がる空乏層全体
での電界強度の積分値であるから、限られた厚さのＮ−
層４の先の不純物濃度の低いｉ層２に十分空乏層を広
げることができるため、高い逆阻止電圧が確保できる。 同じ作用はＰＮを入れ換えても行われる。
されたときの空乏層の中で最も電界強度の大きいＰＮ接
合近傍の低不純物濃度側で電圧破壊が発生することによ
り決定される。従って、例えば図４に示すようにＰ＋
層１とｉ層の間にＮ− 層４が介在し、図４（ｂ） に
示すような不純物濃度分布をもつＰ＋ Ｎ− ｉＮ＋
構造とすれば、Ｎ− 層４が特に逆方向サージ耐量に影
響し、ｉ層２よりも高い不純物濃度を持たせることでサ
ージ耐量を高める事が可能となる。一方、逆方向阻止電
圧は、ＰＮ接合から低不純物濃度側に広がる空乏層全体
での電界強度の積分値であるから、限られた厚さのＮ−
層４の先の不純物濃度の低いｉ層２に十分空乏層を広
げることができるため、高い逆阻止電圧が確保できる。 同じ作用はＰＮを入れ換えても行われる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例のダイオードの不純
物濃度分布を示す。このダイオードは次のようにして製
作した。まず、厚さ２５０ μｍの不純物濃度１．４５
×１０１４／ｃｍ３ の弱いＮ型の通常ｉ質と見なされ
るシリコン基板２を用い、ドナー拡散により深さ５０μ
ｍの不純物濃度３×１０１４／ｃｍ３ のＮ− 層４を
形成した。さらにその側の表面からアクセプタを拡散し
て表面濃度１０２０／ｃｍ３ ， 深さ５０μｍのＰ＋
層１を形成し、他側の表面からドナーを拡散して表面
濃度１０２１／ｃｍ３ ， 深さ５０μｍのＮ＋層３を
形成した。これにより１０００〜１２００Ｖの逆阻止電
圧を持ち、逆サージ耐量が従来の１０００〜１２００Ｖ
のＰｉＮ構造のダイオードより２０％向上したダイオー
ドが得られた。
物濃度分布を示す。このダイオードは次のようにして製
作した。まず、厚さ２５０ μｍの不純物濃度１．４５
×１０１４／ｃｍ３ の弱いＮ型の通常ｉ質と見なされ
るシリコン基板２を用い、ドナー拡散により深さ５０μ
ｍの不純物濃度３×１０１４／ｃｍ３ のＮ− 層４を
形成した。さらにその側の表面からアクセプタを拡散し
て表面濃度１０２０／ｃｍ３ ， 深さ５０μｍのＰ＋
層１を形成し、他側の表面からドナーを拡散して表面
濃度１０２１／ｃｍ３ ， 深さ５０μｍのＮ＋層３を
形成した。これにより１０００〜１２００Ｖの逆阻止電
圧を持ち、逆サージ耐量が従来の１０００〜１２００Ｖ
のＰｉＮ構造のダイオードより２０％向上したダイオー
ドが得られた。
【０００８】図４に示した構造のＮ− 層４の厚さは、
空乏層をｉ層２に広げるためにＰ＋ 層１とＮ＋ 層３
の間に介在する （Ｎ− 層４の厚さ＋ｉ層２の厚さ）
の１／３ 以下、すなわち、Ｎ− 層４の厚さをｉ層
２の厚さの１／２ 以下にするのが望ましく、その濃度
ＮＤ２をｉ層の濃度ＮＤ１より高くその１０００倍まで
の範囲で選択すればよい。具体的には、ＮＤ２が１×１
０１４〜５×１０１５、ＮＤ１が５×１０１３〜２×１
０１４の範囲で、要求される逆方向サージ電圧に逆阻止
電圧の兼ね合いで選択すればよい。
空乏層をｉ層２に広げるためにＰ＋ 層１とＮ＋ 層３
の間に介在する （Ｎ− 層４の厚さ＋ｉ層２の厚さ）
の１／３ 以下、すなわち、Ｎ− 層４の厚さをｉ層
２の厚さの１／２ 以下にするのが望ましく、その濃度
ＮＤ２をｉ層の濃度ＮＤ１より高くその１０００倍まで
の範囲で選択すればよい。具体的には、ＮＤ２が１×１
０１４〜５×１０１５、ＮＤ１が５×１０１３〜２×１
０１４の範囲で、要求される逆方向サージ電圧に逆阻止
電圧の兼ね合いで選択すればよい。
【０００９】図４に示したような構造のダイオードを作
るには、Ｎ＋基板上にｉ層をエピタキシャル成長させた
ウエーハ、あるいはＰ＋ 基板上にＮ− 層およびｉ層
を順次エピタキシャル成長させたウエーハを用いてもよ
い。 また、導電型を逆にした構造のダイオードも同様に拡散
法， エピタキシャル法を用いて製作することができる
。
るには、Ｎ＋基板上にｉ層をエピタキシャル成長させた
ウエーハ、あるいはＰ＋ 基板上にＮ− 層およびｉ層
を順次エピタキシャル成長させたウエーハを用いてもよ
い。 また、導電型を逆にした構造のダイオードも同様に拡散
法， エピタキシャル法を用いて製作することができる
。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、トレード・オフ関係に
ある逆方向サージ耐量と逆方向阻止電圧を、ＰＮ接合の
近傍にｉ層より不純物濃度の高い層を介在させることに
より双方を満足させるダイオードを得ることができた。 その結果、ダイオード保護のための直列接続抵抗の削除
、ダイオードの直列接続数の削減あるいは積層型高圧ダ
イオードの積層枚数の低減等が可能になり、電気回路の
高周波化による小型化あるいは低コスト化に極めて有効
である。
ある逆方向サージ耐量と逆方向阻止電圧を、ＰＮ接合の
近傍にｉ層より不純物濃度の高い層を介在させることに
より双方を満足させるダイオードを得ることができた。 その結果、ダイオード保護のための直列接続抵抗の削除
、ダイオードの直列接続数の削減あるいは積層型高圧ダ
イオードの積層枚数の低減等が可能になり、電気回路の
高周波化による小型化あるいは低コスト化に極めて有効
である。
【図１】本発明の一実施例のダイオードの不純物濃度分
布線図
布線図
【図２】従来のＰｉＮダイオードを示し、（ａ） が構
造図、（ｂ）が不純物濃度分布線図
造図、（ｂ）が不純物濃度分布線図
【図３】図２に示したダイオードの逆サージ耐量とｉ層
不純物濃度との関係線図
不純物濃度との関係線図
【図４】本発明の一実施例のダイオードを概念的に示し
、（ａ） が構造図、（ｂ） が不純物濃度分布線図
、（ａ） が構造図、（ｂ） が不純物濃度分布線図
１ Ｐ＋ 層
２ ｉ層
３ Ｎ＋ 層
４ Ｎ− 層
Claims (3)
- 【請求項１】高不純物濃度の第一導電型の層， 低不純
物濃度の第二導電型の層， ｉ層および高不純物濃度の
第二導電型の層が厚さ方向に順次隣接してなることを特
徴とするダイオード。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、低不純物濃
度の第二導電型の層の厚さがｉ層の厚さの１／２ 以下
であるダイオード。 - 【請求項３】請求項１あるいは２記載のものにおいて、
ｉ層の不純物濃度が５×１０１３〜２×１０１４／ｃｍ
３ の範囲にあり、低不純物濃度の第二導電型の層の不
純物濃度が１×１０１４〜５×１０１５／ｃｍ３ の範
囲にあるダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245991A JPH04262579A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245991A JPH04262579A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262579A true JPH04262579A (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=12083296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2245991A Pending JPH04262579A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04262579A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003318412A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-11-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2004039842A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2008010846A (ja) * | 2006-05-29 | 2008-01-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置及び半導体電力変換装置 |
| JP2008516436A (ja) * | 2004-10-06 | 2008-05-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半導体素子 |
| JP2009246049A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2017183582A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社サイオクス | 窒化物半導体基板、半導体装置、および窒化物半導体基板の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2245991A patent/JPH04262579A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003318412A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-11-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4539011B2 (ja) * | 2002-02-20 | 2010-09-08 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置 |
| JP2004039842A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2008516436A (ja) * | 2004-10-06 | 2008-05-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半導体素子 |
| JP4801080B2 (ja) * | 2004-10-06 | 2011-10-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半導体素子 |
| US8072043B2 (en) | 2004-10-06 | 2011-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Semiconductor component |
| JP2008010846A (ja) * | 2006-05-29 | 2008-01-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置及び半導体電力変換装置 |
| JP2009246049A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2017183582A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社サイオクス | 窒化物半導体基板、半導体装置、および窒化物半導体基板の製造方法 |
| WO2017169175A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社サイオクス | 窒化物半導体基板、半導体装置、および窒化物半導体基板の製造方法 |
| US10770554B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-09-08 | Sciocs Company Limited | Nitride semiconductor substrate, semiconductor device, and method for manufacturing nitride semiconductor substrate |
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