JPH05218389A - 半導体整流素子およびその使用方法 - Google Patents
半導体整流素子およびその使用方法Info
- Publication number
- JPH05218389A JPH05218389A JP6766792A JP6766792A JPH05218389A JP H05218389 A JPH05218389 A JP H05218389A JP 6766792 A JP6766792 A JP 6766792A JP 6766792 A JP6766792 A JP 6766792A JP H05218389 A JPH05218389 A JP H05218389A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- junction
- reverse
- layer
- depletion layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ショットキー接合型ダイオードとＰＮ接合型ダ
イオードを複合した場合の逆回復特性を良好にする。 【構成】第一導電型の第一領域の表面層に分散して設け
られてＰＮ接合を形成する第二導電型の第二領域の金属
層との接触面積を、第一領域に接触してショットキーバ
リアを形成する面積を含む金属層の総接触面積の50％よ
り小さく、５％より大きくすることにより、ショットキ
ー接合部の特性が支配的になって、逆回復特性はソフト
リカバリーになり、同時に低電流領域と大電流領域の双
方に低い順電圧降下が得られる。
イオードを複合した場合の逆回復特性を良好にする。 【構成】第一導電型の第一領域の表面層に分散して設け
られてＰＮ接合を形成する第二導電型の第二領域の金属
層との接触面積を、第一領域に接触してショットキーバ
リアを形成する面積を含む金属層の総接触面積の50％よ
り小さく、５％より大きくすることにより、ショットキ
ー接合部の特性が支配的になって、逆回復特性はソフト
リカバリーになり、同時に低電流領域と大電流領域の双
方に低い順電圧降下が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ショットキー接合の逆
方向もれ電流を低減し、逆方向降伏電圧を高めるためＰ
Ｎ接合を複合した半導体整流素子およびその使用方法に
関する。
方向もれ電流を低減し、逆方向降伏電圧を高めるためＰ
Ｎ接合を複合した半導体整流素子およびその使用方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ショットキーバリアダイオードは順方向
電圧降下が低く、順方向の電力損失が小さいという特徴
をもつが、逆方向耐圧100 Ｖ程度と低く高耐圧化できな
いとう欠点があるので、一つの半導体基体にショットキ
ー接合と200 Ｖ以上の逆耐圧を有するＰＮ接合を隣接し
て設けて高耐圧化を図ることは、例えば特公昭59−3518
3 号公報あるいは特開平３−105975号公報で公知であ
る。
電圧降下が低く、順方向の電力損失が小さいという特徴
をもつが、逆方向耐圧100 Ｖ程度と低く高耐圧化できな
いとう欠点があるので、一つの半導体基体にショットキ
ー接合と200 Ｖ以上の逆耐圧を有するＰＮ接合を隣接し
て設けて高耐圧化を図ることは、例えば特公昭59−3518
3 号公報あるいは特開平３−105975号公報で公知であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ショットキーバリアダ
イオードはユニポーラ動作により小数キャリアの蓄積効
果がないため、スイッチング速度が非常に速く、且つ接
合容量の影響だけであるためソフトリカバリーであると
いう特徴をもっている。一方、ＰＮ接合ダイオードは少
数キャリアの蓄積効果のためスイッチング速度が遅く、
かつハードリカバリーであり、スイッチングノイズが大
きいという欠点をもっている。従って、上記のようなシ
ョットキー接合とＰＮ接合を並設した半導体整流素子に
おいては、ショットキー接合型半導体整流素子の利点で
ある小さい順方向電圧降下、ソフトリカバリー特性と、
ＰＮ接合型半導体整流素子の利点である高耐圧性の双方
を生かすことが望ましい。
イオードはユニポーラ動作により小数キャリアの蓄積効
果がないため、スイッチング速度が非常に速く、且つ接
合容量の影響だけであるためソフトリカバリーであると
いう特徴をもっている。一方、ＰＮ接合ダイオードは少
数キャリアの蓄積効果のためスイッチング速度が遅く、
かつハードリカバリーであり、スイッチングノイズが大
きいという欠点をもっている。従って、上記のようなシ
ョットキー接合とＰＮ接合を並設した半導体整流素子に
おいては、ショットキー接合型半導体整流素子の利点で
ある小さい順方向電圧降下、ソフトリカバリー特性と、
ＰＮ接合型半導体整流素子の利点である高耐圧性の双方
を生かすことが望ましい。
【０００４】本発明の目的は、上述のようにショットキ
ー接合型半導体素子とＰＮ接合型半導体素子の双方の利
点を生かし、ソフトリカバリー特性をもち、逆回復特性
に起因するスイッチングノイズが小さく、高耐圧で良好
な順方向特性をもつ半導体整流素子を提供することにあ
る。
ー接合型半導体素子とＰＮ接合型半導体素子の双方の利
点を生かし、ソフトリカバリー特性をもち、逆回復特性
に起因するスイッチングノイズが小さく、高耐圧で良好
な順方向特性をもつ半導体整流素子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、本発明の半導体整流素子は、半導体素体の第一導
電型の第一領域の表面層に選択的に第二導電型の第二領
域が分散して設けられ、表面上に第一領域に接触してシ
ョットキーバリアを形成し、第二領域とオーミック接触
する金属層が被着する半導体整流素子において、金属層
の第二領域との接触面積が金属層の半導体素体との総接
触面積の50％より小さく５％より大きいものとする。そ
して、少なくとも第二領域にライフタイムキラーが導入
されたことが有効である。さらに、隣接する第二領域間
の間隔が第二領域の深さの２倍より広いことが有効で、
そのような素子の使用方法が、生ずる空乏層の幅が第一
領域間の間隔の２分の１となる逆電圧より低く、第二領
域の深さより深くなる逆電圧より高い逆電圧を印加する
ものとする。
めに、本発明の半導体整流素子は、半導体素体の第一導
電型の第一領域の表面層に選択的に第二導電型の第二領
域が分散して設けられ、表面上に第一領域に接触してシ
ョットキーバリアを形成し、第二領域とオーミック接触
する金属層が被着する半導体整流素子において、金属層
の第二領域との接触面積が金属層の半導体素体との総接
触面積の50％より小さく５％より大きいものとする。そ
して、少なくとも第二領域にライフタイムキラーが導入
されたことが有効である。さらに、隣接する第二領域間
の間隔が第二領域の深さの２倍より広いことが有効で、
そのような素子の使用方法が、生ずる空乏層の幅が第一
領域間の間隔の２分の１となる逆電圧より低く、第二領
域の深さより深くなる逆電圧より高い逆電圧を印加する
ものとする。
【０００６】
【作用】第一導電型の第一領域と第二導電型の第二領域
よりなるＰＮ接合部面積が金属層と第一領域とからなる
ショットキー接合部面積より小さくすることにより、シ
ョットキー接合部特性が支配的になる。従って、ＰＮ接
合部における少数キャリアの蓄積効果の影響が少なくな
り、ショットキー接合部の接合容量の影響が大きくなる
ため、逆回復特性はソフトリカバリーになる。さらに、
少なくとも第二領域にライフタイムキラーを導入するこ
とにより、ＰＮ接合部の逆回復特性も改善され、全体と
しての逆回復特性が向上する。一方、順方向特性は低電
流領域では、ショットキー接合の特性が得られ、大電流
領域では５％以上の面積のあるＰＮ接合部の伝導度変調
効果による特性が現れるので低電流領域から大電流領域
まで優れた特性が得られる。
よりなるＰＮ接合部面積が金属層と第一領域とからなる
ショットキー接合部面積より小さくすることにより、シ
ョットキー接合部特性が支配的になる。従って、ＰＮ接
合部における少数キャリアの蓄積効果の影響が少なくな
り、ショットキー接合部の接合容量の影響が大きくなる
ため、逆回復特性はソフトリカバリーになる。さらに、
少なくとも第二領域にライフタイムキラーを導入するこ
とにより、ＰＮ接合部の逆回復特性も改善され、全体と
しての逆回復特性が向上する。一方、順方向特性は低電
流領域では、ショットキー接合の特性が得られ、大電流
領域では５％以上の面積のあるＰＮ接合部の伝導度変調
効果による特性が現れるので低電流領域から大電流領域
まで優れた特性が得られる。
【０００７】さらに、第二領域間の間隔が第二領域の深
さの２倍より広くされており、逆電圧印加時に第一領域
と第二領域との間のＰＮ接合部から、あるいはショット
キー接合部から第一領域内に広がる空乏層の幅が第二領
域の間隔の半分より狭く、第二領域の深さより広くなる
ようにすれば、隣接するＰＮ接合部からの空乏層はつな
がらず、その間にショットキー接合部から第二領域の深
さより広がる空乏層が存在して、それ故、ショットキー
接合部を流れる逆もれ電流はショットキー接合の特性が
現れるので、ソフトリカバリーとする。
さの２倍より広くされており、逆電圧印加時に第一領域
と第二領域との間のＰＮ接合部から、あるいはショット
キー接合部から第一領域内に広がる空乏層の幅が第二領
域の間隔の半分より狭く、第二領域の深さより広くなる
ようにすれば、隣接するＰＮ接合部からの空乏層はつな
がらず、その間にショットキー接合部から第二領域の深
さより広がる空乏層が存在して、それ故、ショットキー
接合部を流れる逆もれ電流はショットキー接合の特性が
現れるので、ソフトリカバリーとする。
【０００８】
【実施例】図１(a),(b) は本発明の一実施例の半導体整
流素子を示す。この整流素子は、ｎ+ サブストレート１
の上にｎ型エピタキシャル層２を有するシリコン基板３
の表面からの不純物拡散により、図 (b)の平面図に示す
ように行列状に約24μｍの等間隔を介して配置されたｐ
+ 領域４が形成されている。そして、そのｐ+ 領域と同
時に環状のｐ+ ガードリング領域５が形成されている。
この場合、ｐ+ 領域４の総面積はガードリング領域５に
囲まれた面積の50％未満で５％を超えるようにされる。
さらに基板３の表面からはライフタイムキラーとしての
白金が拡散されている。表面上には酸化膜６のガードリ
ング領域５の上に周縁のある開口部７において接触する
金属層８が接触している。この金属層８は、バリアハイ
ト0.50eV以上のショットキーバリアをｎ層２との間に形
成するモリブデンあるいは白金からなる。
流素子を示す。この整流素子は、ｎ+ サブストレート１
の上にｎ型エピタキシャル層２を有するシリコン基板３
の表面からの不純物拡散により、図 (b)の平面図に示す
ように行列状に約24μｍの等間隔を介して配置されたｐ
+ 領域４が形成されている。そして、そのｐ+ 領域と同
時に環状のｐ+ ガードリング領域５が形成されている。
この場合、ｐ+ 領域４の総面積はガードリング領域５に
囲まれた面積の50％未満で５％を超えるようにされる。
さらに基板３の表面からはライフタイムキラーとしての
白金が拡散されている。表面上には酸化膜６のガードリ
ング領域５の上に周縁のある開口部７において接触する
金属層８が接触している。この金属層８は、バリアハイ
ト0.50eV以上のショットキーバリアをｎ層２との間に形
成するモリブデンあるいは白金からなる。
【０００９】図２は最も高い逆電圧印加時の空乏層の広
がりを示し、ショットキー接合部から広がる空乏層11の
幅をＷS 、ｎ層２とｐ+ 領域４との間の接合部から広が
る空乏層12の幅をＷB としたとき、ｐ+ 領域４の深さＤ
との間にＷB ＞Ｄ、ＷS ＞Ｄとなるようにされている。
またｐ+ 領域４の間隔をＷとしたとき、Ｗ＞２ＷB のよ
うにされている。この結果、隣接する空乏層11の間には
間隙があり、それを空乏層11がつなぐ状態となる。
がりを示し、ショットキー接合部から広がる空乏層11の
幅をＷS 、ｎ層２とｐ+ 領域４との間の接合部から広が
る空乏層12の幅をＷB としたとき、ｐ+ 領域４の深さＤ
との間にＷB ＞Ｄ、ＷS ＞Ｄとなるようにされている。
またｐ+ 領域４の間隔をＷとしたとき、Ｗ＞２ＷB のよ
うにされている。この結果、隣接する空乏層11の間には
間隙があり、それを空乏層11がつなぐ状態となる。
【００１０】図３は200 Ｖ以上の耐圧をもつ半導体整流
素子の本発明の実施例および比較例における電流・電圧
特性、図４はそれらの逆回復特性を示す。点線21はＰＮ
接合型ダイオードで、図３に示すように逆もれ電流が小
さく、良好な逆耐圧特性をもつが、図４に示すように逆
回復時の逆電流が大きく、逆電流の減少も急激なハード
リカバリー特性を示している。一点鎖線22のショットキ
ーバリアダイオードで200 Ｖ耐圧品を作った場合、逆回
復特性は図４に示すように良好で、順方向から逆方向へ
電流が移るときから逆方向に流れる電流が最大となるま
での時間ｔ1 、それから最大値ＩR ' の10％まで減少す
る時間をｔ2 としたときｔ1 ＜ｔ2 の関係を有し、最大
値になってから減少しはじめるときの減少速度の緩やか
なソフトリカバリー特性を示す。しかし、図３に示すよ
うに逆もれ電流が大きい。また順方向電流の立上がりは
線21の場合より急であるが、大電流領域になると電圧降
下が大きくなる。線23はｐ+ 領域４の総面積をｐ- ガー
ドリング領域５で囲まれた面積の30％にした本発明の一
実施例の整流素子の特性で、逆特性は線21、22の中間の
特性を示し、順特性は低電流領域ではショットキー接合
型ダイオードに近く、大電流領域ではＰＮ接合型ダイオ
ードに近い。また逆回復特性はショットキー型ダイオー
ドに近く、ｔ1 ＜ｔ2 でソフトリカバリー特性を示す。
このようなｔ 1 ＜ｔ2 の逆回復特性を得るためには、ラ
イフタイムキラーの拡散濃度の調整も有効である。
素子の本発明の実施例および比較例における電流・電圧
特性、図４はそれらの逆回復特性を示す。点線21はＰＮ
接合型ダイオードで、図３に示すように逆もれ電流が小
さく、良好な逆耐圧特性をもつが、図４に示すように逆
回復時の逆電流が大きく、逆電流の減少も急激なハード
リカバリー特性を示している。一点鎖線22のショットキ
ーバリアダイオードで200 Ｖ耐圧品を作った場合、逆回
復特性は図４に示すように良好で、順方向から逆方向へ
電流が移るときから逆方向に流れる電流が最大となるま
での時間ｔ1 、それから最大値ＩR ' の10％まで減少す
る時間をｔ2 としたときｔ1 ＜ｔ2 の関係を有し、最大
値になってから減少しはじめるときの減少速度の緩やか
なソフトリカバリー特性を示す。しかし、図３に示すよ
うに逆もれ電流が大きい。また順方向電流の立上がりは
線21の場合より急であるが、大電流領域になると電圧降
下が大きくなる。線23はｐ+ 領域４の総面積をｐ- ガー
ドリング領域５で囲まれた面積の30％にした本発明の一
実施例の整流素子の特性で、逆特性は線21、22の中間の
特性を示し、順特性は低電流領域ではショットキー接合
型ダイオードに近く、大電流領域ではＰＮ接合型ダイオ
ードに近い。また逆回復特性はショットキー型ダイオー
ドに近く、ｔ1 ＜ｔ2 でソフトリカバリー特性を示す。
このようなｔ 1 ＜ｔ2 の逆回復特性を得るためには、ラ
イフタイムキラーの拡散濃度の調整も有効である。
【００１１】図５、図６、図７はｐ+ 領域４の種々の形
状を示す平面図でｐ+ 領域４の面積が制約されているの
で、このように小さい面積の領域を分散して設けること
が有効である。
状を示す平面図でｐ+ 領域４の面積が制約されているの
で、このように小さい面積の領域を分散して設けること
が有効である。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、ショットキー接合型ダ
イオードとＰＮ接合型ダイオードを複合して低い順方向
電圧と高い逆方向耐圧を両立させた半導体整流素子にお
いてＰＮ接合型ダイオードの面積を50％より小さくする
ことにより、ショットキー接合による特性を支配的にし
てソフトリカバリーの逆回復特性を持たせることが可能
になった。
イオードとＰＮ接合型ダイオードを複合して低い順方向
電圧と高い逆方向耐圧を両立させた半導体整流素子にお
いてＰＮ接合型ダイオードの面積を50％より小さくする
ことにより、ショットキー接合による特性を支配的にし
てソフトリカバリーの逆回復特性を持たせることが可能
になった。
【図１】本発明の一実施例の半導体整流素子を示し、
(a) が断面図、(b) が平面図
(a) が断面図、(b) が平面図
【図２】図１の素子への逆電圧印加時に広がる空乏層説
明図
明図
【図３】本発明の実施例および比較例の半導体整流素子
の電流電圧特性線図
の電流電圧特性線図
【図４】同じく逆回復特性線図
【図５】本発明の異なる実施例の半導体整流素子の平面
図
図
【図６】本発明の異なる実施例の半導体整流素子の平面
図
図
【図７】本発明の異なる実施例の半導体整流素子の平面
図
図
１ ｎ+ サブストレート ２ ｎエピタキシャル層 ３ シリコン基板 ４ ｐ+ 領域 ５ ｐ+ ガードリング領域 ８ 金属層 １１ 空乏層 １２ 空乏層
Claims (4)
- 【請求項１】半導体素体の第一導電型の第一領域の表面
層に選択的に第二導電型の第二領域が分散して設けら
れ、表面に第一領域に接触してショットキーバリアを形
成し、第二領域とオーミック接触する金属層が被着する
ものにおいて、金属層の第二領域との接触面積が金属層
の半導体素体との総接触面積の50％より小さく５％より
大きいことを特徴とする半導体整流素子。 - 【請求項２】少なくとも第二領域にライフタイムキラー
が導入された請求項１記載の半導体整流素子。 - 【請求項３】隣接する第二領域間の間隔が第二領域の深
さの２倍より広い請求項１あるいは２記載の半導体整流
素子。 - 【請求項４】生ずる空乏層の幅が第一領域の間隔の２分
の１となる逆電圧より低く、第一領域の深さより深くな
る逆電圧より高い逆電圧を印加することを特徴とする請
求項３記載の半導体整流素子の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6766792A JPH05218389A (ja) | 1991-11-21 | 1992-03-26 | 半導体整流素子およびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-305156 | 1991-11-21 | ||
| JP30515691 | 1991-11-21 | ||
| JP6766792A JPH05218389A (ja) | 1991-11-21 | 1992-03-26 | 半導体整流素子およびその使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218389A true JPH05218389A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=26408880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6766792A Pending JPH05218389A (ja) | 1991-11-21 | 1992-03-26 | 半導体整流素子およびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218389A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4333618C2 (de) * | 1992-10-02 | 1999-05-20 | Fuji Electric Co Ltd | Injektions-gesteuerter Schottky-Gleichrichter |
| JP2002508888A (ja) * | 1997-06-03 | 2002-03-19 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | パワー半導体構成素子及びその作製方法 |
| CN105826399A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-03 | 上海安微电子有限公司 | 一种多混合结构的软快恢复二极管及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP6766792A patent/JPH05218389A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4333618C2 (de) * | 1992-10-02 | 1999-05-20 | Fuji Electric Co Ltd | Injektions-gesteuerter Schottky-Gleichrichter |
| JP2002508888A (ja) * | 1997-06-03 | 2002-03-19 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | パワー半導体構成素子及びその作製方法 |
| CN105826399A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-03 | 上海安微电子有限公司 | 一种多混合结构的软快恢复二极管及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR920010677B1 (ko) | 반도체장치 | |
| US5262669A (en) | Semiconductor rectifier having high breakdown voltage and high speed operation | |
| JP2590284B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3099557B2 (ja) | ダイオード | |
| JP2809253B2 (ja) | 注入制御型ショットキーバリア整流素子 | |
| JPH07226521A (ja) | 整流用半導体装置 | |
| US4901120A (en) | Structure for fast-recovery bipolar devices | |
| KR920010675B1 (ko) | 복합형 다이오드장치 | |
| JPH0766433A (ja) | 半導体整流素子 | |
| JPH02137368A (ja) | 半導体整流装置 | |
| US6657273B2 (en) | Termination for high voltage schottky diode | |
| JP4623259B2 (ja) | ショットキバリアを有する半導体装置 | |
| JPH05226638A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05218389A (ja) | 半導体整流素子およびその使用方法 | |
| JPH06268202A (ja) | 高耐圧炭化珪素ショットキ−・ダイオ−ド | |
| KR100491851B1 (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
| JPH05259436A (ja) | ショットキバリア整流半導体装置 | |
| JPH0324767A (ja) | 半導体整流装置 | |
| JP2934606B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2002237605A (ja) | 半導体素子 | |
| JPS5949713B2 (ja) | シヨツトキバリヤダイオ−ド | |
| JP3947921B2 (ja) | ショットキバリアを有する半導体装置 | |
| JP2000294805A (ja) | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 | |
| JPS62115880A (ja) | Ｐｎ接合素子 | |
| JPH04233281A (ja) | 半導体装置 |