JPS58131736A - 半導体装置 - 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】 本発Ｗｉ４Ｆｉ、ライフタイムキラーを拡散してなる半
導体装置に係り、４１に電力損失を低減し、スイッチン
グ特性を改善し先生導体装置に関する。

従来、ダイオード、トランジスタ、ナイリスタなどの半
導体装置のスイッチング特性ｔ−改善するためには、特
定の不＃１Ｉ４１１１１鉱散工欄の終了後、ライフタイ
ムキラー、例えば、金、白金などを半導体ペレット内に
−１１に拡散させることが知られている。

しかし、ライフタイムキラーを拡散すると、トラップの
増加により、順方向の電圧降下の増加と逆方向洩れ電流
の増加を招く欠点があった。

前記欠点を改善する丸めに、半導体ペレット内のライフ
タイムキラーの１１度に差を持たせ、ライフタイムキラ
ーの濃度の＾い部分で、スイッチング特性を改善し、ラ
イフタイムキラーの１ＩＩＩＩＬの低い部分で、頭方向
電圧降下と逆方向の洩れ電流の増加を押える構造とした
ものが、提案されている。

その−例を第１図により説明する。嬉１図はダイオード
の半導体ペレットの断面図を示す。

まず、半導体ペレットのｎ形成−ス層２の片側にｎ層ｌ
を形成し、反対側Ｋｐ層３を形成する。

そののち、半導体ペレットの中央部ムではライフタイム
中２−の濃度が高くなシ、外周部Ｂではライフタイムキ
ラーの濃度が低くなる様に１金、白金などのライフタイ
ムキラ−を拡散する。

ライフタイムキラーの議直に差をもたせるためには、２
層３を形成する側の表面のうち、中央部Ａには、サンド
ブラストなどにより歪層を形成しておき、一方、外周部
Ｂには、エツチング面を九はミラー仕上などによシ歪層
を除去した状態にしてから、ボロンなどのＰ形不純物を
拡散すればよい０ このように処理しておくことにより、接合近くのペース
層２に出来る転位密度は、中央部Ａで多くなり、外周部
Ｂで少くなる。

以上の様にして製作されたペレットの全面に、ライフタ
イへキラーを拡散すると、転位密度の多い中央部Ａでは
、ライフタイムキラーの濃度が高くなり、反対に、転位
密度の少い外周部Ｂでは、ライフタイムキラーの濃度が
低くなる様にすることができる。

ｉ＆別の方法としては、中央部大にのみライフタイムキ
ラーのソースをつけて拡散することによシ、同様の半導
体ペレットを得ることができる。

この様に、ライフタイムキラーの娘直に差を持たせた構
造とすると、スイッチング特性は、ライフタイムキラー
の高＃Ｉ度部分に近い特性となシ、層方向電圧降下は、
ライフタイムキラーの低濃度部分に近い特性となる。又
、逆方向洩れ電流は、ライフタイムキラーの高−腹部分
がウェハの全面積に占める割合で決定される。

前述の特性を確認する丸めに、ライフタイム中２−を一
様に拡散した半導体装置と、ライフタイムキラーを拡散
しない半導体装置とを並列に接続した複合半導体装置と
、その゛スイッチング特性と同一のスイッチング特性に
なる橡なもので、かつ半導体ペレットの接合面積が２つ
の半導体装置の半導体ペレットの接合面積の和に等しく
なるような、全面に均一にライフタイムキラーを拡散し
先手導体装置とを準備し九。

そして両方の半導体装置の順電圧降下と逆方向洩れ電流
特性とを較べたところ、２つの半導体装置を並列Ｋｍ続
して得九複合半導体装置の方が、＊１ｍ圧降下が１５〜
２ＯＮ低く、逆方向洩れ電流がｌθ〜２ＯＮ低くなるこ
とがわかった。

さらに、前記のようにライフタイムキラーの高濃ｔＳ分
と低濃度部分とを有する半導体装置の特性を調べるため
、　Ａｕ（ライフタイムキラー）拡散レベルの異なる２
ケの半導体装置を並列Ｋｍ続して、順電流に対する逆回
復時間特性を側室したところ、ＩＥ２図の結果が得られ
た。

同図において、点線ム＃１Ａｕ（ｊイフタイムキツ−）
の拡散レベルの低い方の半導体装置の逆回復時間特性、
点線Ｂは、細り拡散レベルの高い方の半導体装置の逆回
復特性である。また、実線（Ａ＋Ｂ）は、両方の半導体
装置を並列接続し九場合の逆回復時間特性である。

８２図から明らかなように、前記両方の半導体装置を並
列接続し良場合には、層方向電流を増加させるに従って
、逆回復時間は１．紅拡散レベルの低い（遊園復時間の
長い）半導体装置に近い特性となシ、遊園復時間に対す
る効果が少なくなってくるという欠点がある。

これは、ん拡散レベルの低い＠仲願方向電圧降下が少な
く、電流が大きくなるに従ってん拡散レベルの低い側に
順電流が集中してくるため、劾拡散レベルの低い側の逆
回復時間が支配的になるためである。

本発明の目的は、層方向電圧降下と逆方向洩れ電流の増
加を押えると共に、順電流の増大に伴なう逆回復時間特
性の劣化をも改譬した、スイッチング特性の嵐い半導体
装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、半導体装置のペ
ース層の厚みを、クイ７タイムキラ一貴度の高い部分が
、ツイフタイ゛＾キラー＃１ＩｌｌＬの低い部分よりも
薄くなるようにし九ことに特徴がある。

以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第３
図は、本発明の一実施例を示す半導体装置のシリコンペ
レットの断面図である。

図において、１１はｎ層、１２はｎベース層、１３は前
記ｎベース層１２との間に戸接合を形成するｐ層である
。まえ、ＪＩ１図の場合と同じように、中央のＡの部分
は、ライフタイムキラ−濃度の高い部分、周辺のＢの部
分はライフタイム中ツー員度の低い部分を示している。

図に明瞭に示されているように、ライフタイムキラー濃
度の＾いムの部分のｎベース層１２の厚みは、ライフタ
イムキラー＃に度の低いｌの部分より薄く構成されてい
る。

このように構成しておくことにより、Ｂｆ）１１分の順
電圧降下を低くすることが可能となり、大電流域におい
て、順電流がライフタイム中２−濃度の低いＢｔＱ部分
に集中することが防止される。従って、大電流域におい
ても逆回復時間を短かく保つことが可能となる。

本発明者の実験的考察によれば、Ａ、Ｂ両部分のｎベー
ス層の厚みＷ、　＄ＰよびＷ、と逆回復時間Ｔｒｒとの
関係を、下記の（１）式が成立するようＫすると、Ａ、
ＩＩＭ部分での順電圧降下がほぼ等しくなる。

Ｗ、　　　　　　ち ただし　　ＷＡ：大部分のｎペース層厚みＷ、：１１１
分のｎペース層厚み ＴｒｒＡ：大部分の逆回復時間 Ｔ’ｒｒ、　：　Ｂ部分の逆回復時間 すなわち、ライフタイムキラーの濃度によりＡ。

Ｂ両部分における逆回復時間が設定されるので、これを
用いて、Ａ、Ｂ各部分のｎベース層の厚みＷ、、Ｗｌ　
　を（１）式が成立するように設定することにより、ラ
イフタイム中う−議゛度の差による、Ｂ部分への順電流
の集中をさけることができる。

このため、大電流領域ｖｃｊ？いて逆回復時間が長くな
ることを効果的に防止することができる。

又、半導体ペレットの外周部にライフタイムキラー濃度
の低い部分を配置し、ペース層厚みを厚くしておくむと
により、端面での電界強度が低くなシ、半導体装置の逆
方向電圧に対する不良率を低減することが可能となる。

′を九、電力用のダイオードなどの橡に、順方向の損失
が食！１流時の損失の大部分を占める様な場合には、外
周部にライフタイムキラー濃度の低い部分を形成してお
くことによシ、順方向１！流を半導体ウニ／〜の外周部
に流すことができ、放熱効果が嵐くなる。

以上の説明では、ダイオードについて説明してきたが、
トランジスタ、サイリスタなどにおいても同様な効果が
得られる。

を九、ライフタイムキラーの拡散濃度の異なる部分を集
中させず、分布させる様にしても、同様の効果が得られ
ることは轟然であるＯ

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置を示す断面図、亀２図は第１
図の半導体装置の順電流に対する逆回復時間の関係を示
す図、第３ａＯは本発明の一実施例の断１ｉｉｉ図であ
る。 代通人弁鳳士　　平　木　道　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少くとも１つ以上のｐｎ接合を有する半導体ベレ
   ットに、ライフタイムキラーを拡散してなる半導体装置
   において、前記半導体ペレット内における２イアタイム
   キラーの濃度に差を持九せると共に、そのベース層の厚
   みを、ライフタイムキラー濃度の高い部分が、ライフタ
   イムキｔ　−ｓ度の低い部分よシも陣くなるように構成
   したことを特徴とする半導体装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、半導体ベレット
   の中央部のライフタイムキラー濃度を高くしたことを特
   徴とする半導体装置。 （３）特許請求の範囲第１項および第２項において、半
   導体ペレット内の転位密度に差を持九せることにより、
   ライ７タイムキラー漁直に差をもたせたことを特徴とす
   る半導体装置。