JPS58151069A - 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】 本発明は半導体装置、籍に、半導体ベレットがｐｉｎ構
造ｔ−有し、ライフタイムキラーとして白金が拡散６ｆ
′したダイオードに関するものでおる。

ｐ１Ω構造は半導体ベレットにおける逆耐圧を向上賂せ
るために多く採用さｎている。そして、ライフタイムキ
ラーの拡散は半導体ペレットにおけるキャリア消滅を早
め、所定の高速性を持たせるために多く採用さ几ている
。

ライフタイムキラーとしては、金、白雀、鉄。

銅等の重金属が公知であるが、主として用いられるのは
金でおる。白金は極めて電流が小さい、例えば数ｍＡ程
度の領域においてのみ使用されている。その理由は、大
電流になる根、順方向電圧降下が増加するためである。

一方、金は順方向電圧降下の問題はあまりないが、高温
でのリーク１１１ｆｔが白金に較べて約１桁根太きい欠
点がある。順方向電圧降下やり−クｔｆｉは半導体ペレ
ットの発生損失の要因でおり、これらが増加すると半導
体ペレットは一層高温となり、最後には熱暴走を起すの
で、発生損失はできるだけ、低い値に抑えなければなら
ない。

次に、−使用例をもって、ダイオードに要求さｎる緒特
性について説明する。

１４１図はテレビジョン受像機の水平偏向回路を示して
いる。

同図において、１ｒｉ水平偏向トランジスタ、２はダン
パーダイオード、３はコンデンサ、４は抵抗、５は水平
偏向コイル、６は電源、７は入カドランスである。

一蚊家庭用テレビジョン受１１機の水平１同回路は電子
ビームをブラウン！画面の左右に動かすため、水平偏向
コイル５に８４２図に示すように１！縁性の爽い１５．
７５ＫＨｉの一一状波直流凰を流す動作ｔしている。

即ち、時刻１．で水平偏向トランジスタ１が入カドラン
ス７からの１８号によりオン嘔ｎると、電源６から電流
１．が水平偏量コイル５を通して直−的に増加する。時
刻ｔ２で人カドランス７からのｔｌ’ｌが止り、水平偏
向トランジスタ１がオフすると、コンデンサ３．抵抗４
．水平偏向コイル５゜載置６で共振を起し、先ず、コン
デ／す３を光電する電ｔ１１ｔが滝ｎ１　コンデンサ３
の充電が終る（時刻１．）と、次にコンデ／す３が時刻
ｔ４まで放電し、ｍ１５１１１がｔｌｔ、ｎる。放電を
完了すると、水平偏向コイル５が現状を維持しようとし
て蓄えた電荷を放電して１υ４が時刻ｔ、まで流ｎる。

ｔ４〜ｔ、の期間にダンパーダイオード２にｉ４の電圃
が流れ、時間と共にその値は減衰する。図中、ｔ４〜ｔ
、が電子ビームをブラウン管−面の左右に勘かす期間、
ｔ、〜ｔ４が帰線期間で、１＆７５Ｋ）拓の一般家庭用
テレビジョン受律機の場合、を鵞〜ｔ４＝１２〜１５μ
ｍ、ｔ４〜１．＝１．〜ｔ、＝２４〜２６μｓｔ−採用
している。

同、電圧波形は水平偏量コイル５に加わる電圧の推移を
示している。

上述の如く、ダンパーダイオード２にはｔ４〜ｔ。

の期間に蝋流凰、が流ｎるが、時刻ｔ４に２いては数ア
ンペアの突入１ｆＬが水平偏向コイル５を流れ、また、
ダンパーダイオード２の内部ではこの電流ｔＫすのに必
要なキャリアの発生が時間的に追従できないため、ダン
パーダイオード２の順方向に極端な過渡電圧を発生させ
てしまう。通常、順回復電圧と称しているこの過渡電圧
は水平偏向トランジスタ１のベース・エミッタ間を逆バ
イアスし、その信頼性を低下させるので、ダンパーダイ
オード２での突入電流が立上るまでの過渡時の順回復電
圧は極力小さいことが望１ｎる。

時刻ｔ、で入カドランス７から再ひ信号が入り、水平偏
向トランジスタ１がオ／してｗｔ宛が流れ、−ｇｒｚダ
／パーダイオード２から、水平偏向トランジスタｌへ移
るが、ダンパーダイオード２内でキャリアが消滅しされ
ず、時刻１．以降には・点−で示す電流１．がダンパー
ダイオード２を流ｎる。時刻ｔ＠〜ｔ、〜ｔ、は時刻ｔ
、〜ｔ、〜ｔ４と同様、コ／デンサ３．抵抗４．水平偏
向コイル５゜電源６の共畿区関でめり、ダンパーダイオ
ード２には、水平偏向コイル５の磁圧Ｖが逆電圧として
加わる。この逆電圧は水平偏向回路特有の１２００〜１
６００Ｖの値を有しており、この値に、ダイオードとし
ては高耐圧でめる。また、時刻ｔ６までにダンパーダイ
オード２のキャリアが（自滅していなければ、ＶＸＩ、
で与えらｎる亭ダンパーダイオード２０消費区力が膨大
になる。従って、’１〜ｔ・の期間内にキャリアは消滅
し、逆回復が完了していなければならない。このｔ、〜
ｔ、の期間、即ち、２４〜２６μｓの逆回復特性′を有
するものは半導体分野では中速度ダイオードであり、半
導体ペレットにはツイツタイムキラーが適度に拡散され
ている必要がある。

さらに、ダンパーダイオード２は逆電圧Ｖが加わること
によって、リーク鑞流工、が流れるが、逆電圧Ｖは上記
の如く高電圧でめる友め、リーク電流工、は極力小石い
ものとして、”ｌ／ＸＩ、で与えられる逆方向損失は小
さく抑える必要がおる。

そして、％流１４が流れることによって生ずるダンパー
ダイオード２でのｌ畝方向電圧降下も小さくして、順方
向損失も小さく抑える必要がめる。

従って、本発明の目的は、順方向、逆方向特性が良好で
、かつ、中速度で動作し得る半導体ｇｃｌｌｌを提供す
ることにるる。

上記目的ケ達成する本発明の％徴とするところはシリコ
ンペレットの１層が４０〜８０Ω国の比抵抗、１２０〜
１８０μｍの厚さを有し、白金が２　Ｘ　１０”〜２Ｘ
１０”個／備１拡散されていることに必る。

以下、本発明全図面に示した一実施例に基いて説明する
。

第３図は第１図に示すダンパーダイオード２としても用
ｖｈ得る本発明になるガラスモールド臘ダイオード１０
を示している。

同図において、１１はシリコンペレットで、ｐ１ｎ構造
を有しており、時に中央の１層１１ａはｎ！ｌ導電性で
４０〜８０９ｃｍ（Ｄ比抵抗、　１２０−１８０−の厚
さｔ−Ｖしている。そして、クリコンベレット１１全体
には７８０〜９００Ｃで白金が拡散されている。

この温ｔｍ囲による白金拡散量は２Ｘ１０”〜２Ｘ１０
１４個１５１ｓでおる。

シリコンペレット１１の両側にはアルミニウム鑞１２，
１３によりモリブデ／電極１４．１５が固着され、電極
１４．１５には銅リード１６　、１７がｓ＊　されてい
、６゜周囲ＶＣｔｆｉＺ−ＯＢＨＯＨ５ｌｏｔ系ガラス
１８がモールドされている。

８４図はシリコンペレット１１の１層１１ｍの厚さと最
大Ｊｌ［回復電圧Ｖ　ｔ　ｒの関係を示している。

１２００〜１６００Ｖの高電圧に耐えるためにクリコン
ペレット１１の１層１１ａは比抵抗が４０〜８０９０の
ものである必要がある。そして、１層１１ａの厚さの下
限は１２０μｍである。

最大順回復電圧■むはｒＪｍｌｔａの両Ｈｔｏ層、即ち
、ｐ、ｎｌｌｌ１層からのキャリアの注入の離易度で決
まり、短時間で１層１１ａ全体が所定のキャリア密度で
充満嘔ｎるためにはム層１１ｍの厚さは薄い根、最大順
回復電圧Ｖむは小さくなる。第１図のダンパーダイオー
ド２として有効であるためには、経験上、最大順回復電
圧マ蕾、は２５Ｖ以下でめる必要があり、また、４４図
に示すように、量産過程では、１層１１ａの厚さにばら
つ１１を生ずるため、１Ｊｌｌｉａの厚さは上限が１８
０声ｍでめる必要がめる。

即ち、耐圧、最大順回復電圧Ｖｔｔから、シリコンペレ
ット１１の１層１１ａの厚さは１２０−１８０％の範囲
内にあることが工い。

同、麟４図のデータは第２図に示す電流波形に基いて、
ｄｉ／ｄｔ＝５０人／μｓｔ＞＊方向立ち上りを有する
電ｆｉｔシリコンペレット１１に印加して、１層ｉｌｌ
の厚さｔ変えて得たものでおる。

門５図は、白金拡散温度と逆回復時間の関係につ−て求
めたものでるる。

白金の拡散ｆ１Ｋが烏い程、白金はシリコンペレット１
１円に多く拡散さｎ１キヤリアのライフタイムは蝋かく
なる。４２図のｔ、〜ｔ、めるいばｔ、〜ｔ、の期間は
上記したように２４〜２６μｓでめった。従って、シリ
コンペレット１１は２４〜２６μＳ以内にキャリアが消
滅している必要がＴｏす、即ち、２４〜２６μＳの逆回
復時間特性を有している必要があり、第５図によればこ
ｎは、白金ｔ’１８０ｃ以上で拡散しておく必要のめる
ことが分る。

同、逆回復時間は、シリコンペレット１１に逆電圧がは
とんど印加さｎず、リーク１１ｃ［Ｉ、ｔ−生じないよ
うにして得たものである。

１枚のシリコンペレットで１６００ＶＯ高電圧に耐える
ものは、通常用いらｎているダイオードとしてはかなり
大容量のもので、１層１１ａの比抵抗、厚さはともに高
くなっている。特に１層１１ａの厚さの増加は順方向電
圧降下の増大の原因であり、さらに、ライフタイムキラ
ーを拡散すると順方向電圧降下は増加し、順方向損失を
大きくする。

逆回復時間短縮のためにはより高温で白金を拡散すれば
良いが、順方向電圧降下を低下式せる九めには、白金は
できるだけ低温で拡散さｎる必要がめる。

そこで、順方同電圧降下をできるだけ下げるために、比
抵抗４０〜８０Ω国、厚さ１２０〜１８０μｍの１７ｍ
１ｌａｉ持つシリコンペレット１１の定常時の順方向電
圧降下と白金拡散温度の関係を求め、第６１ｉＡＫその
結果を示した。

第６図によれば、９０（Ｉｔ−越えると、順方向電圧降
下が、ｔｌ、ｅｉＬに増大することが分る。

従って、９０００以下で白金を拡散する必要がめる。

第５図、第６図の結果から、白金は７８０〜９０００の
範囲で拡散すれば、逆回復時間は短かく、順方向電圧降
下は小さく、それによって、発生損失は低く抑えられる
。

７８０〜９００Ｃ（Ｄ温［範囲で拡散した白金の拡散量
は２　Ｘ　１０”〜２Ｘ１０ｍ４個／画８でるり、こＯ
拡散量は、ライフタイムキラーとして通常拡散される量
に較ぺて、少ないものでおり、比抵抗の補償効果を生ず
ることはなく％　　’層１１ａの比抵抗は変動しない。

また、同じ比抵抗、厚さの１層１１ａを有し、同じ逆回
復時間を得るべく金を拡散したシリコ／ベンツ）　１１
　ｔ＃作したところ、拡散温度は８２０〜５ｏｏｃの範
囲となり、白金を拡散したものに収べて順方向電圧降下
は同等でおるが、リーク電流ｒ１５〜１０倍となり、発
生損失は増大することが確認され次。

本発明になるシリコンペレットｌｌ’に有するダイオー
ドは発生損失が少ないため、熱放散性が悪いガラス１８
でモールドしてあっても、充分使用可能でるる、ガラス
モールドし次ダイオード１０は缶シール臘のダイオード
に較べて、小皺軽量でｈす、レジンモールド臘に較べて
、さらに、耐熱性が良い利点かめるので、小臘化しつつ
める鬼気機器に好適でるる。

本発明になるダイオードは高耐圧性、順回復特性、逆回
復ｔ￥を性、順方向電圧降下において優れ次もので、水
平偏向回路のダンパーダイオードとして用いに場合、水
平偏向回路のｍｓ性を向上する同、シリコンペレットの
ｐ層、ｎ層については籍に触れなかったが、両層の比抵
抗、厚さ等の変動は、上記緒特性にほとんど悪影響を与
えない九め、鑞材１２，１３とのオーミックコンタクト
との関係において、自由に選定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はテレビジョン受像機の水平偏向回路の（ロ）路
接続図、ｓ２図は一般家庭用テレビジョン受像機の水平
偏向回路の＊ｆｔ、、電圧波形を示す図。 １層３図は本発明の一実施％ｌｔ−示すガラスモールド
麗ダイオードの断面図、第４図はｐ１ｎ構造のシリコン
ペレットの１層の厚さと最大順回復電圧の関係を示す図
、第５図、第６図は同じく１層への白金拡散温度と逆回
復時間、順方向電圧降下Ｏ関係を示す図でるる。 １０−／イオード、１１・・・シリコンペレット、１１
ａ−を層、１２．１３−・・鑞材、１４．１５・・・電
礁、１６，１７・・・リード、１８・・・モールドガラ
ス ・　やトゲ１］− 第３圀 ／／（１ 第４日 ｌ眉４（紳〕 ｖＪＳ記 第乙聞 白金＄敷混産（’ｃｌ ３５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　ｐｉｎ構造を有し、１層の比抵抗が４０〜８０ｉ
   ＪＣＩＩＩ、　１層の厚さが１２０〜１８０μｍでめる
   シリコンベレットに白金が２　Ｘ　１０”〜２　Ｘ　１
   ０”−／ｄ拡散されていることをｔ￥ｉ倣とする半導体
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、１層はｎ型でるる
   ことｔ％黴とする半導体装置。 ３、、特許請求の範囲第１項において、シリコ／ベレッ
   トはガラスでモールドさｎていることを特徴とする半導
   体装置。