JPH1093114A - ダイオード - Google Patents
ダイオードInfo
- Publication number
- JPH1093114A JPH1093114A JP24444196A JP24444196A JPH1093114A JP H1093114 A JPH1093114 A JP H1093114A JP 24444196 A JP24444196 A JP 24444196A JP 24444196 A JP24444196 A JP 24444196A JP H1093114 A JPH1093114 A JP H1093114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor region
- junction
- diode
- main surface
- 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
しながら、ダイオードの逆回復電流を低下する。 【解決手段】pn接合を有する第1のダイオードとシュ
ットキー接合を有する第2のダイオードとを有するダイ
オードにおいて、第1のダイオードのp層の表面濃度を
1×1015cm~3以上1×1017cm~3以下にする。 【効果】逆回復電流が低減されるので、回路に発生する
はね上り電圧が抑制される。
Description
回復電流の小さな高速ダイオードおよびその応用装置に
係わる。
に電流を流している状態から阻止状態に変化する際の電
流・電圧波形を示す。まず、アノードに正、カソードに
負の電圧を加えて順方向に電流を流した状態から、アノ
ードに負、カソードに正と逆方向に電圧をかけると、n
~ 層に蓄積していたホールはアノード、電子はカソード
に向かって流れる。このとき電流はカソードからアノー
ドに向かって流れるため、逆回復電流と呼ばれる。この
逆回復電流は電力損失の原因となる。また、逆回復電流
の時間変化di/dtと配線の漂遊インダクタンスLに
より、跳ね上がり電圧L×di/dtが生じ、この電圧
が素子耐圧を越えると素子が破壊する。また、電圧振動
が発生しこれがノイズとなって回路の誤動作を引き起こ
す。このため逆回復電流は小さい方が望ましい。
傍では電圧はほとんど加わっていない。従ってp+ n~
n+ 接合を有するダイオードにおいて逆回復電流を低減
するにはpn接合近辺に蓄積されているキャリアを減ら
せばよい。pn接合付近に蓄積されるキャリアを低減す
る方法が、特開平6−3148 号公報で提案されている。こ
の方法ではp層の濃度を低減し、p層からn~ 層へのキ
ャリアの注入を減らし、pn接合近傍のキャリアを低減
することでリカバリ電流を低減している。また、この構
造ではP層濃度を低減することで順方向電圧降下
(VF )が大きくなるため、p+ 層の厚みを3μm以下
と浅くすることでVF の上昇を抑えている。図7に上記
従来のダイオードの断面図を示す。図において、1は互
いに反対側に位置する一対の主表面、11,12を有す
る半導体基体で、一方の主表面11に隣接するn+ 層1
3と、他方の主表面12に隣接するn+ 層13より低不
純物濃度のn~ 層14と他方の主表面12からn~ 層1
4内に延びるn~ 層より高不純物濃度のp層15から成
っている。2は一方の主表面11においてn+ 層にオー
ミックコンタクトする一方の主電極、3は他方の主表面
12においてp層15にオーミック接触する他方の主電
極である。p層17はp層アクティブ構造を環状に包囲
し、4は環状のp層17にオーミックに接触する電極
で、18は電極を相互に隔てるための絶縁物である。表
面のアノードは電界を緩和し耐圧を確保するFLR(Fi
eld Limitting Ring)部と、電流が流れるアクティブ領
域に分かれている。
を抑えるため、アクティブ領域のp層の深さを浅くする
必要があった。通常FLR部のp層とアクティブ領域の
p層は同じ拡散層でつくるため、アクティブ領域のp層
の深さを浅くするとFLR部の接合も浅くなり、電界が
FLRの端部に集中して耐圧が低下するという問題があ
った。またこれを避けるためにFLR部のp層をアクテ
ィブ部のp層と分けて形成すると工程数が増加して製造
コストが上昇するという問題があった。
明の特徴とするところは、pn接合からなる第1のダイ
オードとショットキー接合からなる第2のダイオードを
並設し、pn接合を構成する層の表面濃度を1×1015
cm~3以上1×1017cm~3以下とした点にある。具体的構
成としては、一方の主表面を有する第1導電型の第1の
半導体領域と、前記主表面の複数個の箇所から前記第1
の半導体領域内に伸びる第2導電型の半導体領域と、隣
接する前記第2の半導体領域にまたがり前記主表面より
前記第1の半導体領域に伸び深さが前記第2の半導体領
域より浅い第2導電型の第3の半導体領域と、前記第2
の半導体領域とオーミック接合を、前記第3の半導体領
域とショットキー接合をなし前記一方の主表面に形成さ
れた第1の電極と、前記第1の半導体領域と接し他方の
主表面を有する第1導電型の第4の半導体領域と、第4
の半導体領域と他方の主表面でオーミック接合を形成す
る第2の電極から構成し、耐圧と注入効率とリカバリ時
の空乏層の伸びを考慮して各層の不純物濃度と厚さを定
める際、第2の半導体領域の第1の主表面における濃度
を1×1015cm~3以上1×1017cm~3以下とする。
例を示す断面図である。図において、1は互いに反対側
に位置する一対の主表面、11,12を有する半導体基
体で、一方の主表面11に隣接するn+ 層13と、n+
層13と他方の主表面12に隣接するn+ 層13より低
不純物濃度のn~ 層14と、他方の主表面12の選ばれ
た複数箇所からn~ 層14内に延びるn~ 層より高不純
物濃度のp層15と、p層15相互間にあって他方の主
表面12からn~ 層14内に延びるn~ 層14より高不
純物濃度でp層15より薄くされたp層16とから成っ
ている。2は一方の主表面11においてn+ 層にオーミ
ックコンタクトする一方の主電極、3は他方の主表面1
2においてp層15にオーミック接触しp層16との間
にショットキーバリアを形成する他方の主電極である。
これによってアクティブ部は一対の主表面間にn+ 層1
3,n~ 層14,p層15からなる第一のダイオードと
n層13,n~ 層14,p層16及びショットキーバリ
アから成る第二のダイオードとが併設された構造のダイ
オードとなっている。p層17はp層アクティブ構造を
環状に包囲し耐圧を維持するためのFLRである。4は
環状のp層17にオーミックに接触する電極で、18は
電極を相互に隔てるための絶縁物である。pn接合を担
うp層15の深さは約5〜10μmである。
層の表面濃度と逆回復電流のピーク値Irp及びVF の関
係である。p層の表面濃度が1×1017cm~3以下になる
と急にIrpが小さくなる。一方1×1015cm~3以下では
キャリアの注入が起こらずVF が増加するので深いp層
の濃度は1×1015cm~3以上1×1017cm~3以下にする
ことが必要である。
き、p層のシート抵抗は300Ω/□以上17000Ω
/□以下である。またこのときp層の拡散前工程のイオ
ンインプラのドーズ量は、すなわちシートキャリア濃度
5×109cm~2 以上1×1014cm~3以下である。
の不純物濃度のプロファイルである。点線で順バイアス
状態でのキャリアのプロファイルを示す。逆回復電流の
ピークでは、電圧はほとんど加わっていない。従ってこ
の領域ではpn接合近傍のキャリアによる電流が支配的
である。図1に示した実施例ではp層の濃度を1×10
17cm~3以下まで低減することによりp+層からn~ 層へ
の注入が抑制され、導通状態でのキャリア分布のうちp
n接合近傍のキャリアが少なくなりIrpを抑制すること
が出来る。一方n+ /n接合近傍のキャリア濃度はほぼ
従来通りであるので、このn+ /n接合からのキャリア
注入によりn層に蓄積するキャリアはp層の濃度を低下
させてもほとんど低下せず、またn~ 層のライフタイム
も同じであるため逆回復電流が0になるまでの逆回復時
間Trrは変化しない。このようにIrpが小さくなること
で損失が低減できるとともに、Trrは変化しないので逆
回復電流の電流変化率dir/dtrr は小さくなり、は
ね上がり電圧を抑制することが出来る。
LR部の深さが浅くなると電界が端部に集中して耐圧が
低下する。求められる接合深さは4μm以上であり、ア
クティブ部のp層の厚さが3μm以下とFLRに必要な
接合深さ以下である第1の従来例では、FLR部のp層
をアクティブ部分と分けて形成する必要がある。そのた
めホトリソグラフィー・打ち込み・拡散の一連の工程と
マスク1枚が新たに必要となり、製造コストが増加す
る。本実施例のアクティブ部の深いp層の深さは5〜1
0μmであり、FLR部分のp層をアクティブ部のp層
と同時に作ることが出来るため、従来例のようにFLR
部のために新たに1工程を追加することなく生産でき
る。このように本発明はpn接合とショットキー接合を
複合化し、さらにp層の濃度を1017cm~3以下とするこ
とでアクティブ領域のp層の深さをFLR部と同じ5〜
10μmとしても、VF を増加することなくリカバリ電
流を低減している。
モータ駆動用インバータ回路の例を示す。IGBT200 には
逆並列にダイオード201が接続されており、IGBT
が2個直列に接続され1相が形成されている。IGBT
が接続された中点からの出力がモータ206と接続され
ている。上アーム側のIGBT200a,200b,200cのコレクタ
は共通であり、整流回路の高電位側と接続されている。
また、下アーム側のIGBT200d,200e,200fのコレクタは
共通であり、整流回路のアース側と接続されている。整
流回路203は交流202を直流に変換する。IGBT200
は、この直流を受電し、再度交流に変換してモータを駆
動する。上下の駆動回路204,205はIGBTのゲートに
駆動信号を伝え、所定の周期でIGBTをオン,オフさ
せる。例えばIGBT200aと200eがオンしている状態
で、200eがオフすると電流はIGBT200a,ダイオード
201bを通って流れる。この状態でIGBT200eが再度オ
ンすると、ダイオード201bは逆バイアスされる。す
るとダイオードには逆回復電流が流れ、その逆回復電流
の電流変化率と配線の漂遊インダクタンスにより跳ね上
がり電圧と電圧ノイズが発生し、このノイズにより、オ
フしていた並列接続のIGBTのゲート回路を誤動作さ
せ、IGBTをオンしてしまうという不具合があった。
その結果IGBTのコレクタ・エミッタ間が短絡し、最
悪の場合IGBTが破壊する。本発明のダイオードを使
うと、リカバリ時のdi/dtが小さいため跳ね上がり
電圧Ldi/dtが小さく、アームの駆動回路204,205
が誤動作する危険がない。またリカバリ時の電流が小さ
いためスイッチングの損失も低減できる。
たままVF の上昇を抑えるとともにリカバリをソフトに
する効果がある。
キャリア濃度のプロファイル。
逆回復時間、VF …順方向電圧降下。
Claims (3)
- 【請求項1】一方の主表面を有する第1導電型の第1の
半導体領域と、前記主表面の複数個の箇所から前記第1
の半導体領域内に伸びる第2導電型の第2の半導体領域
と、隣接する前記第2の半導体領域にまたがり前記一方
の主表面より前記第1の半導体領域に伸び深さが前記第
2の半導体領域より浅い第2導電型の第3の半導体領域
と、前記第2の半導体領域とオーミック接合をなし、か
つ前記第3の半導体領域とショットキー接合をなす前記
一方の主表面に形成される第1の電極と、前記第1の半
導体領域と接し他方の主表面を有する第1導電型の第4
の半導体領域と、第4の半導体領域と他方の主表面でオ
ーミック接合を形成する第2の電極とを有し、前記第2
の半導体領域の第1の主表面における不純物濃度が1×
1015cm~3以上1×1017cm~3以下であることを特徴と
するダイオード。 - 【請求項2】請求項1のダイオードにおいて、前記第2
の半導体領のシートキャリア濃度が5×109cm~2以上
1×1014cm~3 以下であることを特徴とするダイオー
ド。 - 【請求項3】請求項1のダイオードにおいて、前記第2
の半導体領域のシート抵抗が300Ω/□以上1700
0Ω/□以下であることを特徴とするダイオード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24444196A JPH1093114A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24444196A JPH1093114A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | ダイオード |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1093114A true JPH1093114A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17118708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24444196A Pending JPH1093114A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | ダイオード |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1093114A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9059236B2 (en) | 2012-11-06 | 2015-06-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP24444196A patent/JPH1093114A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9059236B2 (en) | 2012-11-06 | 2015-06-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
US9337189B2 (en) | 2012-11-06 | 2016-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0794578B1 (en) | Diode and power converting apparatus | |
EP2365532B1 (en) | Semiconductor device and power converter using it | |
US9799648B2 (en) | Semiconductor device | |
EP2359404B1 (en) | Bipolar punch-through semiconductor device and method for manufacturing such a semiconductor device | |
JP2005317751A (ja) | 逆導通型半導体素子とその製造方法 | |
JP2006332127A (ja) | 電力用半導体装置 | |
JPH1074959A (ja) | 電力用半導体素子 | |
US4791470A (en) | Reverse conducting gate turn-off thyristor device | |
JP2001501042A (ja) | 縦形パワーmosfet | |
JP2000077682A (ja) | ショットキーダイオード | |
JPH0534834B2 (ja) | ||
JPH1093113A (ja) | ダイオード | |
JPH09246570A (ja) | 半導体装置 | |
JP2000114550A (ja) | ダイオード及び電力変換装置 | |
JPH08213639A (ja) | 電子ドナーを有する半導体ダイオード | |
JP5135666B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4004357B2 (ja) | ダイオード | |
JP3695249B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 | |
JPH10189956A (ja) | 半導体装置 | |
JP3409503B2 (ja) | ダイオード及びダイオードの駆動方法並びに半導体回路 | |
JPH09107097A (ja) | 整流素子およびその駆動方法 | |
JPH1093114A (ja) | ダイオード | |
JP3297087B2 (ja) | 高耐圧半導体装置 | |
JP6002387B2 (ja) | ダイオードおよびそれを用いた電力変換システム | |
JP2000228404A (ja) | ダイオード |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040611 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20061003 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061204 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070327 |