JPS5839070A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS5839070A JPS5839070A JP56136773A JP13677381A JPS5839070A JP S5839070 A JPS5839070 A JP S5839070A JP 56136773 A JP56136773 A JP 56136773A JP 13677381 A JP13677381 A JP 13677381A JP S5839070 A JPS5839070 A JP S5839070A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types 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
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
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- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table further characterised by the doping material
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体装置にかかり、％Ｃｐ−１−ｎ栴造の
低損失ダイオードの構造の改良に関する。
低損失ダイオードの構造の改良に関する。
近年、電算機をはじめとして端末機１通信機など各機の
Ｉｋ器へのＩＣ，ＬＡＮの導入が急速かつ大観Ｉｌｌ二
進む１：つれて、これらに不可欠な低電圧、大電流の直
流安定化電源のｌｌｌｌＩ４１増加の一途をたどってい
る。この電源の方式として最近注目され導入されている
のがスイッチング方式のものであり、その％徴は小型軽
量で電力消費損失が少ない点にある。しかしながら、従
来畝上のために使用されてきたｐ−１−ｎダイオードは
順゛電圧降下が１ｖと高＜、１九逆回復時間も２００−
３００ ｎ ｓｅｃと長いため、装置の電力損失もまだ
大きく冷却フィン等が必要であるため、今後装置に対し
さらＩ：要求される小型軽量化への大きな障害の１つに
なっていた。
Ｉｋ器へのＩＣ，ＬＡＮの導入が急速かつ大観Ｉｌｌ二
進む１：つれて、これらに不可欠な低電圧、大電流の直
流安定化電源のｌｌｌｌＩ４１増加の一途をたどってい
る。この電源の方式として最近注目され導入されている
のがスイッチング方式のものであり、その％徴は小型軽
量で電力消費損失が少ない点にある。しかしながら、従
来畝上のために使用されてきたｐ−１−ｎダイオードは
順゛電圧降下が１ｖと高＜、１九逆回復時間も２００−
３００ ｎ ｓｅｃと長いため、装置の電力損失もまだ
大きく冷却フィン等が必要であるため、今後装置に対し
さらＩ：要求される小型軽量化への大きな障害の１つに
なっていた。
この発明は畝上の従来の問題点に対しこれを改良するた
め砿二なされたもので、逆方向耐圧を２００Ｖと高く保
ち、かつ、＊方向電圧を０．８５ Ｖと低く、逆回復時
間を５０〜６０ｎｓｅａと短かくシ、さら１：実用土間
Ｍになる逆サージー１量を充分太きくできる低造を有し
、以下に詳述する研究結釆区二基づいてその１層の厚さ
くＷｌ）が２５ｐｍ以下でおり、かつ、１層におけるキ
ャリア寿命なτ（ｓｅｅ ）としたとき、Ｗ１１／τの
値が２０〜２００ｄ／８．。の範囲になるようＷｌとτ
とを設定し、このＴを実現するためにいわゆるライフタ
イムキラーとして比抵抗補償効果の少ない物質を用い、
さら（′−１層を不純物１１ｋ度が互いに相違する２層
構造≦ニしたものでおる。なお、上１５Ｃ１層は通常の
真性半導体であることを資せず。
め砿二なされたもので、逆方向耐圧を２００Ｖと高く保
ち、かつ、＊方向電圧を０．８５ Ｖと低く、逆回復時
間を５０〜６０ｎｓｅａと短かくシ、さら１：実用土間
Ｍになる逆サージー１量を充分太きくできる低造を有し
、以下に詳述する研究結釆区二基づいてその１層の厚さ
くＷｌ）が２５ｐｍ以下でおり、かつ、１層におけるキ
ャリア寿命なτ（ｓｅｅ ）としたとき、Ｗ１１／τの
値が２０〜２００ｄ／８．。の範囲になるようＷｌとτ
とを設定し、このＴを実現するためにいわゆるライフタ
イムキラーとして比抵抗補償効果の少ない物質を用い、
さら（′−１層を不純物１１ｋ度が互いに相違する２層
構造≦ニしたものでおる。なお、上１５Ｃ１層は通常の
真性半導体であることを資せず。
Ｎ一層またはＰ一層をも含む広義のもので適する。
以下、第１図に示す単純な不純物プロファイルをもつＰ
−ニーＮダイオードの電流と電圧の関係式を導きながら
、この発明の一実施例を説明する。
−ニーＮダイオードの電流と電圧の関係式を導きながら
、この発明の一実施例を説明する。
通常の領域論的手法ｌ：従って、電流が余り大きくない
場合Ｃ−は、Ｎエミッタ、Ｐエミッタ中のそれぞれの単
位ｉ１［１１１１Ｉ当りの少数キャリア電流ΔＪ９゜Δ
Ｊｎはほとんど拡散によって流れているので次の式で表
わされる。
場合Ｃ−は、Ｎエミッタ、Ｐエミッタ中のそれぞれの単
位ｉ１［１１１１Ｉ当りの少数キャリア電流ΔＪ９゜Δ
Ｊｎはほとんど拡散によって流れているので次の式で表
わされる。
ここに、ｎｐ＠ ｒ ｎｌｌ＠はそれぞれト１ツタ、Ｐ
ニオツタ中の１層側での少数中ヤリア密度であり、Ｄｐ
Ｈｌτ９．はそれぞれＮエミッタ中でのキャリア拡散係
数、キャリア寿命を表わしｓ Ｉ）ｎ・、τ１１１６は
それぞれＰニオツタ中でのキャリア拡散係数、キャリア
寿命を表わしている。
ニオツタ中の１層側での少数中ヤリア密度であり、Ｄｐ
Ｈｌτ９．はそれぞれＮエミッタ中でのキャリア拡散係
数、キャリア寿命を表わしｓ Ｉ）ｎ・、τ１１１６は
それぞれＰニオツタ中でのキャリア拡散係数、キャリア
寿命を表わしている。
１層中での中ヤリア再結合量は単位面積当りの電子電流
、正孔電流のそれぞれの１層中での変化分ＡＪｎｋ ＊
７％１１：等しいので、となる。ここではシｌツクレ
ーリードホール型の再結合だけを考慮しており、また簡
単のため土層中の電子と正孔の寿命を等しくτとした。
、正孔電流のそれぞれの１層中での変化分ＡＪｎｋ ＊
７％１１：等しいので、となる。ここではシｌツクレ
ーリードホール型の再結合だけを考慮しており、また簡
単のため土層中の電子と正孔の寿命を等しくτとした。
また、ｎｕ ｅ ｎｐ ｖ ｆｌｏはそれぞれ１Ｍ中で
の電子密度、正孔密度、電子正孔積（ｐｅｎ積）を示す
０１層中のキャリアｌ１１１度が１層の不純物ｓ度より
も大きい高注入の状態を考えると、ｎｎ ： ｎｐ ＊
ｎｏ／ｎ、＝ｏとおけるから、（８１式ｉｊ ｎｎ ＝
ｎｐ ＝ ｎとして、 ΔＪ４１；ΔＪｐｉ二ｑ ／ ” ｆ！Ｌｘ −−−
−−−−−−−−−−−−（４）２τ となる。
の電子密度、正孔密度、電子正孔積（ｐｅｎ積）を示す
０１層中のキャリアｌ１１１度が１層の不純物ｓ度より
も大きい高注入の状態を考えると、ｎｎ ： ｎｐ ＊
ｎｏ／ｎ、＝ｏとおけるから、（８１式ｉｊ ｎｎ ＝
ｎｐ ＝ ｎとして、 ΔＪ４１；ΔＪｐｉ二ｑ ／ ” ｆ！Ｌｘ −−−
−−−−−−−−−−−−（４）２τ となる。
不純物濃度は各エミッタと１層の境界で変化しているの
で、境界の両側のキャリア密度の間には近似的５１次の
ような関係があるＯ ここに、ｘ、、ｗｐｕそれぞれＮエミッタ、Ｐエミッタ
中の不純物濃度％ ｎ１１１は１層中のＮエミッタ側で
のキャリア密度、ｎ１９は１層中のＰエミッタ側でのキ
ャリア密度であり、塘たｈｎはＮエミッタと１層でのＰ
ｅｎ積の比、ｈｐはＰエミッタと１層で（Ｄｐ、ｎ積の
比である。
で、境界の両側のキャリア密度の間には近似的５１次の
ような関係があるＯ ここに、ｘ、、ｗｐｕそれぞれＮエミッタ、Ｐエミッタ
中の不純物濃度％ ｎ１１１は１層中のＮエミッタ側で
のキャリア密度、ｎ１９は１層中のＰエミッタ側でのキ
ャリア密度であり、塘たｈｎはＮエミッタと１層でのＰ
ｅｎ積の比、ｈｐはＰエミッタと１層で（Ｄｐ、ｎ積の
比である。
ところで、１層中の両端部でのキャリア密度ｍｉｘ Ｉ
ｎａｐの時龜二轄次の関係があることを簡単に導くこ
とができる（ Ｍ−１ｉａｉｔｏ等、工ＩＦｉｌ Ｔｒ
ａｎｓ−１１ｅｃｔｒｏｎ Ｄｅマｉｃ＠ｓ、 ＦＤ
−２３，９４５（１０７８） 参照）。
ｎａｐの時龜二轄次の関係があることを簡単に導くこ
とができる（ Ｍ−１ｉａｉｔｏ等、工ＩＦｉｌ Ｔｒ
ａｎｓ−１１ｅｃｔｒｏｎ Ｄｅマｉｃ＠ｓ、 ＦＤ
−２３，９４５（１０７８） 参照）。
ｎｌ、 ’ｎＪ１ ＝ｎ、ｓ Ｕｑｌ−Ｌ−（Ｖｙ −
Ｖｌ） −−−−−−−−−（７）ｋ？ ここで、ｖｙｉｊ順方向電圧降下、Ｖｌｉｊ：１層の両
端の電位差である。
Ｖｌ） −−−−−−−−−（７）ｋ？ ここで、ｖｙｉｊ順方向電圧降下、Ｖｌｉｊ：１層の両
端の電位差である。
ｖｌの簡単な式を導くためｉ二、１層中のキャリア密［
ｎを一定とする。この近似Ｆｉ１層中での中ヤリア拡散
長が１層の厚みＷｌよ抄大きいときは良い近似である。
ｎを一定とする。この近似Ｆｉ１層中での中ヤリア拡散
長が１層の厚みＷｌよ抄大きいときは良い近似である。
そうすると、全電流密度ＸｄＪ＝Ｑ、十）、、１＋１１
．Ｗｑ （μ９＋戸ｎ）ｎｌｉ −−−−（８１と宍
わされる。ここに、戸９１戸、＃ｉそれぞれ正孔・電子
の移動度を示し＠ １１ Ｆｉ１層中での電界を示して
いる。
．Ｗｑ （μ９＋戸ｎ）ｎｌｉ −−−−（８１と宍
わされる。ここに、戸９１戸、＃ｉそれぞれ正孔・電子
の移動度を示し＠ １１ Ｆｉ１層中での電界を示して
いる。
ｖｉ ＝ １１ ・ｖ、であるから、（８（式と（１）
−（６） 式、！：から となる。ここでμｍ＝１（μユ＋戸、）である。また（
５）。
−（６） 式、！：から となる。ここでμｍ＝１（μユ＋戸、）である。また（
５）。
（６）式でｎｉｐ” ｎｉｎ 、＝ ｎとおいている。
（９）式の最初の２項は電流密度が非常に大きくない場
合、すなわち、ｎ／島＜ｌｅｎ／Ｎｐ（１が成り立つ場
合Ｃ：は省略することができ、従って（１）弐〜（９）
式を用いて次の関係が導かれる。
合、すなわち、ｎ／島＜ｌｅｎ／Ｎｐ（１が成り立つ場
合Ｃ：は省略することができ、従って（１）弐〜（９）
式を用いて次の関係が導かれる。
るＯ
各エイツタ中のキャリア寿命τｐ＋９ ＋ τ□は高い
不純物ｍ度に依存して決められており、１層中の中ヤリ
ア寿命τを金拡散あるいは白金等Ｃ二より変化させても
はぼ一定とみなすことができるので、一式の８１項の係
数Ａは定数とみなすことができる。一式で第１項はいわ
ゆる拡散電流を示し、第２項は再結合電流を示している
。従って再結合電流＃ｉ輪式の第２項を微分して容易Ｃ
二導かれるようｃｈｉ／丁；８戸ｉｋＴ ／ ｑのとき
Ｃ二最大になり、最大値は１ ／Ｗｉ ｉ二比例する。
不純物ｍ度に依存して決められており、１層中の中ヤリ
ア寿命τを金拡散あるいは白金等Ｃ二より変化させても
はぼ一定とみなすことができるので、一式の８１項の係
数Ａは定数とみなすことができる。一式で第１項はいわ
ゆる拡散電流を示し、第２項は再結合電流を示している
。従って再結合電流＃ｉ輪式の第２項を微分して容易Ｃ
二導かれるようｃｈｉ／丁；８戸ｉｋＴ ／ ｑのとき
Ｃ二最大になり、最大値は１ ／Ｗｉ ｉ二比例する。
一方拡散電流はＷｉ ／τの単調減少関数である。
以上のことから、１層の厚みＷｌの十分率さいダイオー
ドでは拡散電流に比べて再結合電流が１０倍以上大きく
なる。−例えば、Ｗｉ＝１０μｍおよびＷ１＝１７．ａ
＋Ｂの場合についてｓ Ｖｖ ＝ ０．８５ ｖの〜と
き（至）式をＷ１／τＣ二対してプロットすると第２図
のようになる。ただし、図Ｃ二おいて戸ｌ＝ ４００
ｊ／ｙ、ｓｅｅ。
ドでは拡散電流に比べて再結合電流が１０倍以上大きく
なる。−例えば、Ｗｉ＝１０μｍおよびＷ１＝１７．ａ
＋Ｂの場合についてｓ Ｖｖ ＝ ０．８５ ｖの〜と
き（至）式をＷ１／τＣ二対してプロットすると第２図
のようになる。ただし、図Ｃ二おいて戸ｌ＝ ４００
ｊ／ｙ、ｓｅｅ。
ｎｏ ” １．２ Ｘ １０１・／−、テト３００°に
、Ｔ、、＝τ、。＝５ × １０−畠８６０ ｅ
ｈｎ ” ｈｌ −１０、Ｄｎａ＝Ｄｐ＊ ＝
２ ’／８８゜。
、Ｔ、、＝τ、。＝５ × １０−畠８６０ ｅ
ｈｎ ” ｈｌ −１０、Ｄｎａ＝Ｄｐ＊ ＝
２ ’／８８゜。
ＩＩＩ ＝ Ｎ、 ＝ ｓ ｘ ｉｏ”／−とする。
ｌＩｃ２図において、実線ａｔｆ拡散電流、実線ｂｌ、
ｂｌはそれぞれＷｉ＝１０戸１１１．ＷＩ篇１７μｍの
ときの再結合電流であり、破線ｃｌ Ｉ Ｏｌはそれぞ
れＷｉ＝１０μｍ ＋ Ｗｉ＝１７μｍのときの全電流
を示している。なお、第２図中。
ｌＩｃ２図において、実線ａｔｆ拡散電流、実線ｂｌ、
ｂｌはそれぞれＷｉ＝１０戸１１１．ＷＩ篇１７μｍの
ときの再結合電流であり、破線ｃｌ Ｉ Ｏｌはそれぞ
れＷｉ＝１０μｍ ＋ Ｗｉ＝１７μｍのときの全電流
を示している。なお、第２図中。
黒丸でプロットしたのは、近似を用いていない正確な数
値計算−二よるｗｔｚ１７μｍのときの全電流であり、
これから上述の近似が妥当なものであることが判る。
値計算−二よるｗｔｚ１７μｍのときの全電流であり、
これから上述の近似が妥当なものであることが判る。
第２図から、再結合電流の最大値がはソ全電流の最大値
を決めている。再結合電流が大きい領域は半値幅をとっ
てＷｉ ／ ｒが２０〜２００ ａｗ”、へｅｃの範囲
であり、また再結合電流の最大値が通常用いる電流値１
５０ム／ｊより大きくなるのは、最大値が” ／ ｙｌ
に比例することがら＊ Ｗｔ ＞ ２５μｍとなる。
を決めている。再結合電流が大きい領域は半値幅をとっ
てＷｉ ／ ｒが２０〜２００ ａｗ”、へｅｃの範囲
であり、また再結合電流の最大値が通常用いる電流値１
５０ム／ｊより大きくなるのは、最大値が” ／ ｙｌ
に比例することがら＊ Ｗｔ ＞ ２５μｍとなる。
従って逆１：Ｗｉを２５μｍ以下とし、Ｗｉ ／ ｙを
２０〜２００ ｅｍ”／ Ｂ。。の範囲の適尚な値響二
辿ぶことによって、通常用いる電流値１５０Ａ／ａｍに
おいて再結合電流が大きくなり、約０．８５Ｖ以下の低
い順方向電圧降下を実現することができる。
２０〜２００ ｅｍ”／ Ｂ。。の範囲の適尚な値響二
辿ぶことによって、通常用いる電流値１５０Ａ／ａｍに
おいて再結合電流が大きくなり、約０．８５Ｖ以下の低
い順方向電圧降下を実現することができる。
順方向特性１二ついて畝上の如き手段で実現できるが、
さらに素子として実用上桟された問題−二進サージ耐量
がある。このような素子が使用されているスイッチング
レギエレータ装置では、電源ラインからのスパイク電圧
がトランスを介してその２次備響二接続されている上記
素子Ｉ：加わることが多く、これらの嵩子嬬その為効率
特性と同じ飽充） 分５二強い耐サージ破壊特性が要求されている。前述の
理論から、このような素子ではその電気的特性を出すた
め１ニライ７タイムキ２−をかなりの高１１１１＆で拡
散させる必要があり、場合Ｉ：よってはその拡散物質の
比抵抗補償効果によってはじめの比抵抗よりも大きく上
昇してしまうことがある。
さらに素子として実用上桟された問題−二進サージ耐量
がある。このような素子が使用されているスイッチング
レギエレータ装置では、電源ラインからのスパイク電圧
がトランスを介してその２次備響二接続されている上記
素子Ｉ：加わることが多く、これらの嵩子嬬その為効率
特性と同じ飽充） 分５二強い耐サージ破壊特性が要求されている。前述の
理論から、このような素子ではその電気的特性を出すた
め１ニライ７タイムキ２−をかなりの高１１１１＆で拡
散させる必要があり、場合Ｉ：よってはその拡散物質の
比抵抗補償効果によってはじめの比抵抗よりも大きく上
昇してしまうことがある。
上記比抵抗の変化Ｃ：よりｖｙはほとんど影曽を受性な
いが、この種の素子はその電気的特性、特ｇ：電力損失
Ｃ；大きな影響をもつＶＦを可態な限り小さくシ、また
、逆回復時間を所望される小なる値にするため、原理的
６二極限直二近いきつい設計がなされている。よって上
記比抵抗変化の度合が大きいと、ブレークダウン電圧が
かかつ九場合Ｃ；空乏層は１層の厚さ１１以上Ｃ：なる
、いわゆるパンチスル−型となって逆サージー圧に対し
非宮に弱く々る。
いが、この種の素子はその電気的特性、特ｇ：電力損失
Ｃ；大きな影響をもつＶＦを可態な限り小さくシ、また
、逆回復時間を所望される小なる値にするため、原理的
６二極限直二近いきつい設計がなされている。よって上
記比抵抗変化の度合が大きいと、ブレークダウン電圧が
かかつ九場合Ｃ；空乏層は１層の厚さ１１以上Ｃ：なる
、いわゆるパンチスル−型となって逆サージー圧に対し
非宮に弱く々る。
値上に基づき、この発明１ユかかる低損失ダイｊ−ドＦ
ｉｉ ／ｗの厚さＷｌを２５μｍ以下とし、かつ、１層
でのキャリア寿命をτ（ｓｅｅ ）としたときＷｌ／τ
の値が２０〜２６６ ｄ ／ｓｅｅになるよう６二Ｔ＋
Ｗｉを設定しこのＴを実現するためのライフタイムキラ
ーとして比抵抗補償効果の少ない物質を使用するととも
カニ、前記１層が基体と接する１ｉｌｌにその層厚の一
部を低比抵抗に形成された低比抵抗１層を含む２層構造
になることを特徴とするものである。
ｉｉ ／ｗの厚さＷｌを２５μｍ以下とし、かつ、１層
でのキャリア寿命をτ（ｓｅｅ ）としたときＷｌ／τ
の値が２０〜２６６ ｄ ／ｓｅｅになるよう６二Ｔ＋
Ｗｉを設定しこのＴを実現するためのライフタイムキラ
ーとして比抵抗補償効果の少ない物質を使用するととも
カニ、前記１層が基体と接する１ｉｌｌにその層厚の一
部を低比抵抗に形成された低比抵抗１層を含む２層構造
になることを特徴とするものである。
次Ｃ二この発明を１実施例の低損失ダイオード（二つき
詳ａ＋：に明する。まず、１層はベレット（二おける不
純物濃度を示す第３図墓ユおいて、一方の電極と々るＮ
＋の基体と、他方の電極となる前記基体と反対導電型の
１層との間隔Ｗ１が２５μｍで、そのうち、基体側から
５μｍ厚さの層を残る２０μ祷さの層よりも不純物濃度
を比較的Ｓ工高め、低比抵抗としている。そして、ライ
フタイムキ２−を拡散して拡がり抵抗測定法によって比
抵抗をｌ１ｔｌ定し、電気的特性を充分満足するととも
（二前記１層の低いような層厚や比抵抗値を見い出した
。このようにしてサージ電圧による空乏層の拡がりを低
比抵抗層で止め、空乏層が１着金体の厚さＷｌよりも狭
くなるようにした。これｌ；よりサージ電圧印加時にも
パンチスルー型に見られる電流集中Ｉ：起因する永久破
壊を防ぐことが可能となった。
詳ａ＋：に明する。まず、１層はベレット（二おける不
純物濃度を示す第３図墓ユおいて、一方の電極と々るＮ
＋の基体と、他方の電極となる前記基体と反対導電型の
１層との間隔Ｗ１が２５μｍで、そのうち、基体側から
５μｍ厚さの層を残る２０μ祷さの層よりも不純物濃度
を比較的Ｓ工高め、低比抵抗としている。そして、ライ
フタイムキ２−を拡散して拡がり抵抗測定法によって比
抵抗をｌ１ｔｌ定し、電気的特性を充分満足するととも
（二前記１層の低いような層厚や比抵抗値を見い出した
。このようにしてサージ電圧による空乏層の拡がりを低
比抵抗層で止め、空乏層が１着金体の厚さＷｌよりも狭
くなるようにした。これｌ；よりサージ電圧印加時にも
パンチスルー型に見られる電流集中Ｉ：起因する永久破
壊を防ぐことが可能となった。
次５二１実施例の低損失ダイオードの製造方法ｌ：つき
第４図ないし第１θ図を参照して詳細に欣明する０ まず、適当な比抵抗値を示すｒシリコン基体１を用意し
く第４−）、前記シリコン基体１の１主面に１層の一部
で低い比抵抗たとえば５Ω・−程度ＯＮ−エピタキシャ
ル層２を５ｔｍの層厚Ｃ二被着し。
第４図ないし第１θ図を参照して詳細に欣明する０ まず、適当な比抵抗値を示すｒシリコン基体１を用意し
く第４−）、前記シリコン基体１の１主面に１層の一部
で低い比抵抗たとえば５Ω・−程度ＯＮ−エピタキシャ
ル層２を５ｔｍの層厚Ｃ二被着し。
さら６二積層させて残る１層のＭ−エピタキシャル層３
を２θ声ｍＩＤ層犀に被着する（第５図）。次に表面ｉ
二８１０１ ＠ ４’を形成しく第６図）、Ｐ＋層形成
予定域Ｃ二開孔４ａ ＠ ４ａ’＝をエツチング形成す
る（第７図）０さらＣ：前記８ｉｏｓ層４をｉスフＣ二
して３価の不純物、例えばボロンを選択的１：拡散させ
、層岸酌５μｍのＰ＋層５・・・を形成してｐ−１−ｎ
構造とする（第８図）。ここでキャリア寿命のコント
ロールのためライフタイムキラーとして例えば白金を９
００℃以上の温度で拡散してライフタイム力監１０ 〜
１０ ｓｅａトするよう（ユコントロールしたのち、Ｐ
＋層５−二７ノード電極６・・・を％また、′層ｌＩ：
カソード電極７を設け（第９図）％′）し）で汐１０３
部分で切断を施して個別のベレツ） １０ 、 ｔｏ’
・・・Ｃ二分割した０（第１θ図）０ 値上の素子構造はサージ電圧番ユよる空乏層の拡がりを
低比抵抗層で止めて空乏層がＷｌよりも狭（まため、サ
ージ電圧印加時の電流集中Ｃ二よる永久破壊が防止でき
、逆サージ耐量試験として１０００ｐｆのコンデンサＣ
二８００ｖで充電したものを印加しても破壊されなかっ
た。また、上Ｉ：述べたようＣニジて形成さ−れた素子
は第ＢＩｉＩ−お轄るＮ一層（１ｔ−）域の不純物濃度
がライ７タイムキラーを拡散導入してもほとんど変化し
ないという大きな利点カニある。これは比抵抗補償−果
の少５）白金を拡散する本発明の特徴Ｉ：よるもので、
従来の金を拡散した場合Ｆｉ四図Ｃ：破線で示したよう
な顕著な低下刃；紹められた０実際に比抵抗値がライフ
タイムキラー拡散前に５０響：形成されても、金を拡散
した場合は１００〜５００Ωにも達して耐圧を低下させ
てしまうが、白金でＦ１５〜６０でほとんど変化しなし
護ことに基因するためである。このため、逆方向耐圧２
００ Ｖ以上％願方向電圧降下０．８５Ｖであり、また
逆回復時間は１層のキャリア却命Ｔ力ｉ、Ｊ＼さ％、ｚ
ため区：、５０〜６０ ｎ ｓｅａと短かく、さらＩ：
逆サージ耐量は、 １０００ｐＦのコンデンサＣ二ｓ
ｏｏ ｖで充電させ友ものを加えても全く不良が出なか
った。これに対して、金を使用したものは２００ｖで破
壊が始まり、５ｏｏｖでは＃まぽ全部が破壊した。第１
】図６二叙上の工Ｒ−ＶＲの相関を儀式的に表わす０以
上のようｉ二この発明によれｔｆ ”ｉ／ｌの値が２０
〜２００ ａｍ”／ｓｅａの範囲になるよう１；Ｗｌと
τを設定し、このτを実現するためのライフタイムキラ
ーとして比抵抗補償効果の少ない物質を使用するととも
に、１層を２層構造として逆サージ耐量を顕著に向上さ
せた。その結果、順方向電圧０．８６７ ｓ逆回復時間
５０−６０ ｎ ｓｅａ、逆す−ジ耐１ｉ１ｓｏｏ ｖ
以上が得られた。
を２θ声ｍＩＤ層犀に被着する（第５図）。次に表面ｉ
二８１０１ ＠ ４’を形成しく第６図）、Ｐ＋層形成
予定域Ｃ二開孔４ａ ＠ ４ａ’＝をエツチング形成す
る（第７図）０さらＣ：前記８ｉｏｓ層４をｉスフＣ二
して３価の不純物、例えばボロンを選択的１：拡散させ
、層岸酌５μｍのＰ＋層５・・・を形成してｐ−１−ｎ
構造とする（第８図）。ここでキャリア寿命のコント
ロールのためライフタイムキラーとして例えば白金を９
００℃以上の温度で拡散してライフタイム力監１０ 〜
１０ ｓｅａトするよう（ユコントロールしたのち、Ｐ
＋層５−二７ノード電極６・・・を％また、′層ｌＩ：
カソード電極７を設け（第９図）％′）し）で汐１０３
部分で切断を施して個別のベレツ） １０ 、 ｔｏ’
・・・Ｃ二分割した０（第１θ図）０ 値上の素子構造はサージ電圧番ユよる空乏層の拡がりを
低比抵抗層で止めて空乏層がＷｌよりも狭（まため、サ
ージ電圧印加時の電流集中Ｃ二よる永久破壊が防止でき
、逆サージ耐量試験として１０００ｐｆのコンデンサＣ
二８００ｖで充電したものを印加しても破壊されなかっ
た。また、上Ｉ：述べたようＣニジて形成さ−れた素子
は第ＢＩｉＩ−お轄るＮ一層（１ｔ−）域の不純物濃度
がライ７タイムキラーを拡散導入してもほとんど変化し
ないという大きな利点カニある。これは比抵抗補償−果
の少５）白金を拡散する本発明の特徴Ｉ：よるもので、
従来の金を拡散した場合Ｆｉ四図Ｃ：破線で示したよう
な顕著な低下刃；紹められた０実際に比抵抗値がライフ
タイムキラー拡散前に５０響：形成されても、金を拡散
した場合は１００〜５００Ωにも達して耐圧を低下させ
てしまうが、白金でＦ１５〜６０でほとんど変化しなし
護ことに基因するためである。このため、逆方向耐圧２
００ Ｖ以上％願方向電圧降下０．８５Ｖであり、また
逆回復時間は１層のキャリア却命Ｔ力ｉ、Ｊ＼さ％、ｚ
ため区：、５０〜６０ ｎ ｓｅａと短かく、さらＩ：
逆サージ耐量は、 １０００ｐＦのコンデンサＣ二ｓ
ｏｏ ｖで充電させ友ものを加えても全く不良が出なか
った。これに対して、金を使用したものは２００ｖで破
壊が始まり、５ｏｏｖでは＃まぽ全部が破壊した。第１
】図６二叙上の工Ｒ−ＶＲの相関を儀式的に表わす０以
上のようｉ二この発明によれｔｆ ”ｉ／ｌの値が２０
〜２００ ａｍ”／ｓｅａの範囲になるよう１；Ｗｌと
τを設定し、このτを実現するためのライフタイムキラ
ーとして比抵抗補償効果の少ない物質を使用するととも
に、１層を２層構造として逆サージ耐量を顕著に向上さ
せた。その結果、順方向電圧０．８６７ ｓ逆回復時間
５０−６０ ｎ ｓｅａ、逆す−ジ耐１ｉ１ｓｏｏ ｖ
以上が得られた。
第１図は一般のｐ−１−ｎダイオードの不純物濃度プロ
ファイルを示す線図、第２図はＪ −Ｗｉ ／τ特性を
示す線図、第３図はこの発明の１実施例の素子の不純物
濃度プロファイル（破ｍｌ＝て金拡散墨；よる１層の不
純物Ｉ１１！度プロファイルの変化を示す）、第４図な
いし１ｓ１０図（ａ）、 （ｂ）はこの発明の１実施例
にかかるｐ−１−ｎダイオードの製造工程を説明するた
めのいずれも断面図、第１１図は金拡散と白金拡散の場
合を比較して示す工Ｒ−ＶＲＷ柱間である。 ＩＮ＋シリコン基体 ２Ｎ−エピタキシャル層（１）９ＩＩの一部の低比抵抗
層） ３Ｎ−エピタキシャル層 ４ ５ｉｌ１層 ５・・・ Ｐ＋層 ６・・・ アノード電極 ７ カンード電極 １０．１０’・・・ ペレット 代理人弁理士 井 上 −男 第３図 理さ□ 第 ４ 図 第 ６ 図
ファイルを示す線図、第２図はＪ −Ｗｉ ／τ特性を
示す線図、第３図はこの発明の１実施例の素子の不純物
濃度プロファイル（破ｍｌ＝て金拡散墨；よる１層の不
純物Ｉ１１！度プロファイルの変化を示す）、第４図な
いし１ｓ１０図（ａ）、 （ｂ）はこの発明の１実施例
にかかるｐ−１−ｎダイオードの製造工程を説明するた
めのいずれも断面図、第１１図は金拡散と白金拡散の場
合を比較して示す工Ｒ−ＶＲＷ柱間である。 ＩＮ＋シリコン基体 ２Ｎ−エピタキシャル層（１）９ＩＩの一部の低比抵抗
層） ３Ｎ−エピタキシャル層 ４ ５ｉｌ１層 ５・・・ Ｐ＋層 ６・・・ アノード電極 ７ カンード電極 １０．１０’・・・ ペレット 代理人弁理士 井 上 −男 第３図 理さ□ 第 ４ 図 第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 半導体素子が、その一方の主面側の第１導電屋高
濃度層と、他方の主面側の第２導電凰＾一度層と、前記
両高濃度層間Ｃ介在させた層厚ｗ１が２５μｍ以下で２
層からなる極低濃度層とを備え、前記極低濃度層は前記
第１導電型高Ｉ１１度層に接する第２導電型の第１極低
濃度鳩および前記第２導電型高濃度層に接し第２導電型
で前記第１極低捩度層よりも低抵抗の第２極低譲に鳩と
からなり、前記極低ｍ度層直二おけるキャリア寿命なＴ
（ｓｅａ）としたときＩＦｉ”／ｌの値が２０−２０
０−九。。になるようにτ、Ｗ１を設定し、かつ、ライ
フタイムキラーとして比抵抗補償効果の少ない物質を使
用したことを特徴とする半導体装置。 ２、比抵抗補償効果の少ない物質が白金であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136773A JPS5839070A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体装置 |
| US06/384,649 US4476481A (en) | 1981-08-31 | 1982-06-03 | Low-loss P-i-n diode |
| DE19823231676 DE3231676A1 (de) | 1981-08-31 | 1982-08-26 | Verlustarme pin-diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136773A JPS5839070A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839070A true JPS5839070A (ja) | 1983-03-07 |
| JPS6335113B2 JPS6335113B2 (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=15183171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56136773A Granted JPS5839070A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4476481A (ja) |
| JP (1) | JPS5839070A (ja) |
| DE (1) | DE3231676A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189679A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Hitachi Ltd | ダイオ−ド |
| JPH02246160A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151069A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS5929469A (ja) * | 1982-08-11 | 1984-02-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| GB8400959D0 (en) * | 1984-01-13 | 1984-02-15 | British Petroleum Co Plc | Semiconductor device |
| US4885622A (en) * | 1984-03-23 | 1989-12-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Pin photodiode and method of fabrication of the same |
| DE3832748A1 (de) * | 1988-09-27 | 1990-03-29 | Asea Brown Boveri | Leistungshalbleiterdiode |
| US5742092A (en) * | 1989-11-24 | 1998-04-21 | Zotov; Vladislav Dmitrievich | Semiconductor structures, methods for controlling their conductivity and sensing elements based on these semiconductor structure |
| DE4135259C1 (ja) * | 1991-10-25 | 1993-01-07 | Semikron Elektronik Gmbh, 8500 Nuernberg, De | |
| DE4342482C2 (de) * | 1993-12-13 | 1995-11-30 | Siemens Ag | Schnelle Leistungshalbleiterbauelemente |
| DE19713962C1 (de) * | 1997-04-04 | 1998-07-02 | Siemens Ag | Leistungsdiode (FCI-Diode) |
| EP1145329A2 (en) | 1999-10-20 | 2001-10-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor pn-junction diode, method of making the same and electronic circuit comprising the same |
| JP4080659B2 (ja) * | 2000-01-28 | 2008-04-23 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| US7737534B2 (en) * | 2008-06-10 | 2010-06-15 | Northrop Grumman Systems Corporation | Semiconductor devices that include germanium nanofilm layer disposed within openings of silicon dioxide layer |
| US20210399143A1 (en) * | 2018-12-03 | 2021-12-23 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Pin diodes with multi-thickness intrinsic regions |
| US11127737B2 (en) | 2019-02-12 | 2021-09-21 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Monolithic multi-I region diode limiters |
| WO2020176878A1 (en) | 2019-02-28 | 2020-09-03 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Monolithic multi-i region diode switches |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516538A (en) * | 1978-07-20 | 1980-02-05 | Nec Corp | Automatic level regulator circuit |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2843516A (en) * | 1954-11-08 | 1958-07-15 | Siemens Ag | Semiconductor junction rectifier |
| US3640783A (en) * | 1969-08-11 | 1972-02-08 | Trw Semiconductors Inc | Semiconductor devices with diffused platinum |
| DE7317598U (de) * | 1972-06-09 | 1974-04-04 | Bbc Ag | Halbleiterbauelement |
| US4149906A (en) * | 1977-04-29 | 1979-04-17 | International Business Machines Corporation | Process for fabrication of merged transistor logic (MTL) cells |
| US4410902A (en) * | 1981-03-23 | 1983-10-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Planar doped barrier semiconductor device |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP56136773A patent/JPS5839070A/ja active Granted
-
1982
- 1982-06-03 US US06/384,649 patent/US4476481A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-08-26 DE DE19823231676 patent/DE3231676A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516538A (en) * | 1978-07-20 | 1980-02-05 | Nec Corp | Automatic level regulator circuit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189679A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Hitachi Ltd | ダイオ−ド |
| JPH02246160A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3231676A1 (de) | 1983-03-17 |
| JPS6335113B2 (ja) | 1988-07-13 |
| US4476481A (en) | 1984-10-09 |
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