JPS5833875A - 高速ダイオ−ド - Google Patents

高速ダイオ−ド

Info

Publication number
JPS5833875A
JPS5833875A JP13214081A JP13214081A JPS5833875A JP S5833875 A JPS5833875 A JP S5833875A JP 13214081 A JP13214081 A JP 13214081A JP 13214081 A JP13214081 A JP 13214081A JP S5833875 A JPS5833875 A JP S5833875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
diode
region
electrode
reverse recovery
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
Application number
JP13214081A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimihiro Muraoka
公裕 村岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Denki Seizo KK, Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Denki Seizo KK
Priority to JP13214081A priority Critical patent/JPS5833875A/ja
Publication of JPS5833875A publication Critical patent/JPS5833875A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types 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
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/868PIN diodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (AREA)

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】 最近急速な電力用半導体工業の進歩に伴い、ターンオフ
タイム10μ−以下のサイリスタが出現しつつある@電
圧形インバータに適用するIHcは、サイリス′りに逆
並列化ダイオードを接続して使用することが一般的であ
る◎ターンオフタイムの小さいサイリスタ化逆並列接続
して使用されるダイオードは、サイリスタのターンオフ
タイム能力に対応した高適度電流しゃ断能力を有する素
子(逆回復電荷の小さい素子)が要求される略逆−・復
電−荷Qr=T rx i rp/2 ’で表現される
ので、高速ダイオードに要求される特性は次の二点であ
る。なセTrは逆回復時間、i、は逆回復時のピーク電
流である・゛(1)  逆回復時間の小さいこと◎即ち
転流時にサイリスタ偶に再印加されるピーク電圧はダイ
オードの逆回復電荷の影響を受け、ダイオードの逆回復
電荷が大きいほど上昇するので、より高い定格電圧のサ
イリスタが必要となり、サイリスタ応用技術上、逆回復
電荷の大きいダオオードは好鵞しくない0 (り逆回復時のdi/dtが、ゆるやbs (8oft
 Recovery )であること。即ちダイオードの
逆回復時のdi/dtが、急峻な特性(8nap=of
f )では転流時にサイリスタに再印加される電圧は高
いdマ/dtを持った電圧が印加され、サイリスタのd
v/dt#性をおびやかすことになり、サイリスタ応用
技櫂面から8fl峠−off轡性を有するダイオードは
好ましくない。
以上の理由によって、前述の目的に使用される高速度ダ
イオードは逆回復時のd1/dtが、8oftReco
マ・ry特性を有するダイオードが望ましい。
本−羽は上記の目的のため番こなされたものであり、以
下図面番こより本発明の一実施例について詳細Km明す
る。
嬉1図418aap−off 4I性を有するダイオー
ドの逆回復時の電流波形の説明図、第2閣は8oft 
Recov@ry轡性を有するダイオードの逆−復時の
電流波形の諷−閣である。
ダイオードの逆回復4I性において、第illのよう化
逆回復時間Trの短かい急峻なdi/dtの変化を示す
Bnkp−off qI性と、鮪冨閣のような逆回復時
間テrの長く緩やかなdl/dtの変化を示す8oft
 Recovery轡性の差は、ダイオード量材層のラ
イフタイムに関係する。例えばP−Nl−N+接脅の鳩
舎にはNlられる。
本発明は一枚のシリコン円板からなるダイオードウェフ
ァの厚み方向内#c8nap−off II!I性を有
する領域と8層口Recovs+ry 41性を有する
領域を直列に親会せること化より、逆回復時間の小さい
 8oftRecovery @性を有するダイオード
を実現したものである・ N13図は本発明の一実施例を示す高速ダイオードの部
分縦断面図である・ 1は金(ムU)を主成分としこれに数パーセントのP形
不純物金属(ガリウム、ポロン、アルミニウム)を含ん
だアノード電極である。3はP層、4はM層、Sは1層
、6は金属ろう材、7は補強用支持電極でありカソード
電極となる。2は2層3ヘアノード電極1を溶着したこ
とによって形成された再結晶層のP層である。
第4図は第3図のアノード電極垂直方向における2層2
.P層3.N1層4.N層5の各層のライフタイムキラ
ー(Au)の濃度分布を示した説明図である。
ライフタイムキラーのamはP−P−N1層近傍(!I
ll中ム領域)が最も多く、つぎにN1層の中央部(I
t中中質領域が多く、最も少い場所はN −Ni層近!
II(1!iEl中C領域)であるe本発明の高速ダイ
オードは第111に示す構成で形成することにより第4
図に示した如くライフタイムキラーの#I度分布を容品
に得ることが特徴である・ つぎl(N4図に示すライフタイムキラー濃度分布を有
するダイオードの逆回復特性について説明する。
導過状態番こある本ダイオードへ逆電圧が印加されると
、導通時のキャリアはP −Nl 111合を中心とし
て正孔はアノード電極へ、電子はカソード電極へ向って
移動する一方、P−N1接舎近傍のライフタイムキラー
−直に依存して再結舎が行われ、キャリア鏝度が減少し
て行き、P−Nl接合近傍は逆電圧の値に応じた厚みを
もって空乏層化される。
このと会空乏層の厚みはP−Nl接合の接合面よりN1
層の方向に向って拡がって行く〇一般的にみてスイッチ
ング時にダイオードへ印加される逆電圧は定格電圧の1
15〜”/zo II !であるから、逆電圧印加によ
って生じる空乏層厚みは概念的にN1層の中央部または
それ以下まで拡がると考えてよい・このため空乏層厚み
内のライフタイムキラー濃度が高いほど、空乏層内のキ
ャリアは急激な変化を示すため逆回復電流も急激な変化
を示す。
つぎに空乏層の外側(Ni層の中央部からN+層まで)
へ移動したキャリアーは、ライフタイムキラー濃度の低
い領域へ移るので、この場所ではキャリアは再結舎によ
り緩やか化減衰するため逆回復電流も緩やかな変化を示
す・ 以上の説明から理解されるように本ダイオードのスイッ
チング時の逆回復電流は、逆回復電流が流れ始めた前期
は急激な電流変化を示す5nap−off善性が現れ、
後半期には緩やかな電流炭化を示す8oft Reco
very 4I性が現れ、本特許の目的とする2段階の
電流変化を示す逆回復特性を得ることができる0 第5図は上述した状態を説明するための逆回復時の電流
波形を示した説明図である。
本ダイオードの逆回復4I性は5nap−off %性
を示すd I L/d tの大きい領域8と8oft 
Recovery 4I性を示すd l vd tの小
さい領域9が出現する0高遮ダイオードで4HCI!!
な点は領域9のdlV’dtを小さく押えることであり
、本発明ではこれが可能になった・つぎに本lI明によ
る高速ダイオードの一実施例の調造工程を第6図を用い
て説明する。
な口第1図と同一符号は同一または相幽部分を示す。
まず、ダイオードウェファの製作化ついて説明すると基
板シリコンとして比抵抗7001のN形シリコンで厚み
G、li?ms直11:Hmが使用される〇予め基板シ
リコンの片面には、P形不純物のボロンを用いて2層3
が50JMの厚みで形成されており、傭のIIKはNj
ill不純物のリンを用いて表面濃度的I X 1G 
a@oms/ccで厚み30Jの8層5が形成され、N
1j14が180−を有し、かつ基−全面に酸化膜10
を有した円板状シリコンが準備される。
つぎにダイオードウェファの逆回復時間を小さくするた
めKp層層面面上酸化膜10を除去して、この面に対し
て真空蒸着にて金が蒸着され、820°0のa直で60
分間の熱処理が行われる。この熱処理によって金の磯直
分布は菖4図に示すB、C,Dノ!111 領域となる0金濃共がC領域で減少する塩山4よ、金が
N”jl Bにゲッターされるためである。金のゲッタ
ー効果はリンを拡散して形成したN層が特に有効であり
本特許の一つの特徴となっているOこの熱処理後、表面
を被っている酸化膜10を除去し、PjlBの間化対し
てはアノード電極1となる直径1stlls厚み40#
を有する金−ガリウム箔(金95−、ガリウム5−)を
置き、8層5の面に対してはダイオードウェファと同価
のタングステ行ひ一体に固着されるO 固着の際の熱処理温度は、前述の金の熱処理温度が前述
の金の熱処理で得た濃度よりも高くなる温度が必要であ
る・本発明のN1論例では固着温度を860℃にして5
〜lO分間熱処理を行い、再結晶層の2層2の厚みを2
0〜25声にして小らを得ることができた働 以上説明したような二つの熱処理工程を経て第4111
に示されるA、B、Cのごとく三つの領域を示す金の濃
度分布を11現することがで合る0固着完成後、電圧阻
止接合であるP−N1接会は球面研磨法等により負ベベ
ルに整形された後にベベル面に対して化学研塵、表面保
護膜形成等がなされてダイオードが完成する・、 このようにして製作されたダイオードの定格は1!10
ム、2000Vで逆回復時間は約2μ−であり、舎た− な詔、逆關復電荷一定条件としては、原電流300ム、
屓電滝降下率50A/μ8で行った。
第    ill 嬉ll111は本実施例によって製作された素子と従来
製作されていた同定格の素子を比較したものである。第
1111Iから理解されるように本発明による素子は、
逆回復時間が小さく、サイリスタに与えるdマ/dt耐
量に大きな影譬力をもつ111/dtが従来の素子より
も低減された高速ダイオードが製作可能となった◎この
ためサイリスタ応用技術面に寄与する効果が極めて大き
いものである・
【図面の簡単な説明】
第1図は5nap−off ’Pi性を有するダイオー
ドの逆回復時の電流tIL形の説明り第allは 8o
ftRecov@ry 4I惟を有するダイオードの逆
回復時の電流波形の説明図、第3図は本発明の一実施例
を示す高速ダイオードの部分断面図、第4図は本発明ダ
イオードの金機度分布を示した説明図、WJ5図はその
逆回復時の電流波形を示した説明図、第6図は本発明の
高速ダイオードの一実施例の製造工程を示す縦断面図で
あるO 1、・・・、アノード電極、2・・・・・P+層、3・
・・・・・P層、4 ・・・・N1層、5・・・・・N
+層、6・・・・・・金属ろう、7・・・・・・支持電
極、10・・・・・酸化膜O特許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井  厚 瀾 1図      1図 83図     第4W 第 5 図 ′46凶 手続補正書(自発) WB和66都10月J日 轡許庁長實 殿 1、事件の表示 喝$88年畳許履jlllH14・希 i 発−の本称 高速ダイオード 龜 補正をする者 事件との関係 畳許出願人 郵便曹4)  1G4 東京都中央区八重洲二丁@1番2号 嘴麟書のrawの簡単な説明」の欄 !L @正の内容 (1)@細書第11頁第1行目「ダイオードの金機度分
布を・・・・・・」を「ダイオードの会議度分布を・・
・・・・」に訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Ni1II母材から成るシリコン基板の片11KP形不
    純物を、偽の一面iCN形不純物を拡散して形成したp
    =At−N”@台構造ダイオードウェファの逆回復電荷
    を小さくするために、P層表面よりライフタイムキラー
    である金を熱拡散した前記ダイオ゛−ドウエファに対し
    て、P層表面に電極を形成するに際して金を主成分とし
    た電極材料を用い、この電極と前記1層を固着する鶏処
    履温度を、前記金竺散亀直よりも高く設定してこの電極
    から金を高い機11てP−Nlll舎近くに拡散形成し
    たことを特徴とする高速ダイオード。
JP13214081A 1981-08-25 1981-08-25 高速ダイオ−ド Pending JPS5833875A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13214081A JPS5833875A (ja) 1981-08-25 1981-08-25 高速ダイオ−ド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13214081A JPS5833875A (ja) 1981-08-25 1981-08-25 高速ダイオ−ド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5833875A true JPS5833875A (ja) 1983-02-28

Family

ID=15074291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13214081A Pending JPS5833875A (ja) 1981-08-25 1981-08-25 高速ダイオ−ド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5833875A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60198778A (ja) * 1984-03-23 1985-10-08 Toshiba Corp スイツチング素子
JPH0846221A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Origin Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60198778A (ja) * 1984-03-23 1985-10-08 Toshiba Corp スイツチング素子
JPH0846221A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Origin Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3503125A (en) Method of making a semiconductor multi-stack for regulating charging of current producing cells
US3339274A (en) Top contact for surface protected semiconductor devices
US2937960A (en) Method of producing rectifying junctions of predetermined shape
US3668481A (en) A hot carrier pn-diode
US3280386A (en) Semiconductor a.c. switch device
US2959505A (en) High speed rectifier
US3356543A (en) Method of decreasing the minority carrier lifetime by diffusion
US3445301A (en) Controlled rectifier having shunted emitter formed by a nickel layer underneath an aluminum layer
US3537174A (en) Process for forming tungsten barrier electrical connection
US3241011A (en) Silicon bonding technology
JPS5833875A (ja) 高速ダイオ−ド
US3116443A (en) Semiconductor device
US3443175A (en) Pn-junction semiconductor with polycrystalline layer on one region
US3913215A (en) Process for the production of a semiconductor component
US4963509A (en) Gold diffusion method for semiconductor devices of high switching speed
US3555669A (en) Process for soldering silicon wafers to contacts
US4672415A (en) Power thyristor on a substrate
JPS58114467A (ja) 高速ダイオ−ド
JPS5834982A (ja) 高速ダイオ−ド
US3688164A (en) Multi-layer-type switch device
JPH0234190B2 (ja) Kosokudaioodo
US3195218A (en) Method of influencing minority carrier lifetime in the semiconductor body of a pn junction device
US3659334A (en) High power high frequency device
US2953729A (en) Crystal diode
JPH0234188B2 (ja) Kosokudaioodo