JPS5866369A - 半導体ダイオ−ドの製造方法 - 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ｐ　ｉ　ａｊＪの改良され先学導体ダイオード
の製造方法に関する。

一般に願方向電圧降下管小さくし得る電力用整流ダイオ
ードとして、ショットキ會バリアφダイオードの他Ｋｐ
ｉｓ＊ｌｌｌの半導体ダイオードが良く知られている。

このｐｉｎダイオードはｐ導電型の半導体層とｎ導電型
の半導体層との関に真性半導体の１４を存在せしめ友も
のと説明されておシ、通常このｉ層は不純物ａｍがＩ　
Ｘ　１０”ａｔｏｍｆｆｉ−”以下のｎ一層かｐ一層で
ある。そして斯かるｐ−ｎ−接合は通常のｐｍ接合より
も拡散電位が小さくなるから、順方向電圧降下を低減さ
せる構成の１つの要因となるが、中ヤリアの拡散長、所
望耐。

圧を得るに必要なｐ一層、ｎ一層Ｏ厚さ、及び製進上の
問題などとの兼合いがある。斯かる点ｆｔ考慮してｐｉ
ｎ型ダイオードの好ましい構造としては、ｐ＋ｐ−ｎ−
ｎ土構造　或いｔｉｐ”ｐｎｎ＋構＼゛ 造、父はｐ＋　ｐ　　ｎ　ｎ”　構造が知られている。

しかし斯かる構造のものについても下記の様な欠点があ
る。

例えばｐ＋ｐ−構造について述べると、斯かるｐ＆ｎダ
イオードが導通状態にある場合、ｐ＋層とｐ一層との不
純物濃度の差に基づいてこれらの境界にはｐ一層に対し
ｐ中層が高い電位障壁を生じ、この電位障壁はｐ＋十層
からｐ−潜１１４１１Ｋ供給される多数キャリアである
正孔に対しては実質的に障壁を与えないが、ｎ″″′″
′鳩側−鳩に注入されたｐ一層における少数キャリアで
ある電子に対しては実質的な障壁として作用するので、
この電位障壁による少数キャリアの＃ｉ積がｐ一層にお
いて行われる。そしてこの仁とは逆回復特性を低下させ
るばかｐでなく、順方向電圧降下の増大を招来する。ま
たこのことは−＋ｎ構造においても全く同様に生ずるの
である。

本発明は斯かる従来のｐｉｎダイオードの欠点を除去し
得る構造を有する半導体ダイオードの製置方法に関する
。

先ず第１　因（Ａ）〜（Ｄ）により本発明の一実施例を
１明する。

先ず第１図（Ａ）に示す様に１〜５　Ｘ　Ｉ　Ｑ１８ａ
ｔｏｍｃ１ｍ−３程度の不純物濃１と２５０μｍ程変の
厚程度有する１４ｍ型の半導体基板１に％ＣＶＤ法によ
シ４ＸＩＱ、ａｔｏｍｃｍ　　の不純物一度のｎ導電型
の第１の半導体１１２ｔ１０μｍ程度形成する。次に第
１の半導体層２上ＫＣＶＤ法により４Ｘ１０ａｔｏｍｃ
ｒｎ−３程変の不純物濃度を有するｍ導電型の第２０半
導体層５を形成するつ但し牙１の半導体層２は半導体基
板１に逆の導電型の不純物を拡散することＫよって形成
して龜良い。

次に同図（Ｂ）　Ｋ示す様に第２０半導体４５　Ｋ　ｍ
導電型の不純物をドープしてＩ　Ｘ　１０”ａｔｏｍ□
３１！ｌｆの不純物濃度を有する１１ａｎａｇの厚゛さ
０第１の領域４を形成し、しかる後、ｍ導電型の不純物
を所定の間隔で島状にドープしてＩ　Ｘ　１０”ａｔｏ
ｍ５ｍ−３Ｉｆ＆の不純物ｆＩｉ度を有する２μ糟程度
め廖さの第２の領域５を形成す゛る。第１゛の領域４と
第２０１１−域５とによるパターンは格子状、くシ型状
、或いは同心状パターンなど樵々考見られる。

しかる後に第１図（Ｃ）で示す様に第１の領域４と第２
の領域５を含む第２の半導体層５の上に、ＣＶＤ法によ
り゛多結晶シリコン層６を３００Ｐ形成する。こＯ多結
晶シリコン層６は半導体支持板となるものである。

多結晶シリコン層６ｔ第２０半導体層３上に形成した後
、同図（Ｄ）　Ｋ示す＠＜半導体基板１をケミカルエツ
チングにより除去する。

そして半導体基板１を除去し九第１の半導体層２０面に
、ｍ導電型の不純物をドープして１ｘ１０　”　ａ　ｔ
　ｏｍ　ｃｄ’−ｓ＠　ｇの不純物濃蜜を有するｐ１型
Ｏ第３の領域７を１岸ｍ程ｆ：杉成すると共に１第１の
領域４に対する第２の領域５の位置関係と同様であるが
位置をずらしてｎ導電型の不純物をドーグしてＩ　Ｘ　
１０１９まｔｏｍ３　”種度Ｏ不糾物濃度を有する朧＋
型の第４の領域８ｔ−２Ｉｕｎ程度形成する。

しかる後、図示していないが多結晶シリコン６及び第１
０半導体層２′におけるオ６、第４の領域７．８の上に
金属電極を形成する。

次に上述の“様１に：製造工程を経て得゛られ先生導体
ダイオードにつ″いて説明する、 従来のｐ”ｐ−″■−ｎ十構造の半導体装置の問題点に
ついては既′に述ぺたが、本発明によシ製造された半導
体装置は低゛不純”物＃１度のｐ−型の第２０半導体層
５に逆の導電型のｎ中型の第１の領域４が付加され、を
九低不゛純物濃度の′ｎ−型の第１０半導体層′２に逆
の導電型のｐ十型０−２５の領域７が付加されているの
で、ｐ中型の層とｐ−型の層間、及びｎ−型の層とｎ中
型の層間の順方向電圧降下を低減することが出来、かつ
逆回復特性を向上することが出来る。

この点について詳しく述べると、この半導体ダイオード
が順バイアスされて導通している一合、ｐ−型の第２０
半導体層５とｎ中型必第１の領域４との間に癲゛不純物
濃変の差及び導電型の違いＫよる電位障゛壁が形成され
る。この電位障壁Ｆｉ２１Ｏ領域４＠に比べて第２の半
導体１ψ５１１を高レベルとする電位を４えるので、多
結晶半導体層６圃から第２０半導体層３に供給される多
数キャリアである正孔に対しては実質的な障壁となるが
、第１の半導体層２から注入され先方２０半導体層６に
おける少数キャリアである電子に対しては実質的な障壁
とならず、第１の領域は少数キャリアを能率よく吸収す
る。

一方、第２の領域５は従来の半導体装置の説明の箇所で
既に述べた様に、多結晶半導体層６＠から第２の半導体
層５に能率よく多数キャリアである正孔を供給する。そ
して第１の領域４及び第２の領域５の作用と全く同様な
作用がオ６の領域７及び第４の領域８とによっても行わ
れる。

従って斯かる構造を有する半導体ダイオードによれば、
ｐ−型の層と電極間、及びｎ−型の層と電極間Ｏ順方向
電圧降下を小さく出来るので、拡散電位の小さいｐ−ｎ
−接合とすることが出来、しかもｐ−型の半導体層とｎ
−型の半導体層における少数キャリアの吸収を良好に竹
い得るので少数キャリアの蓄積を低減てきるため、順方
向電圧降下を小さくできると同時に逆方向回復特性を改
善することが出来る。

次に第２図により本発明の他の一実施例を説明する。同
図において、第１図のものに対応する部分については同
一符号で示し、１０はｐ″′″型の第２０半導体層３と
メタルシリサイドによるショットキ接合を形成し得る金
属層であり、１１は支持板兼用の電極を示す。

この実施例において第１＠に示した実施例と異なる点は
、ｎ＋型の第１の領域４を形成する拡散工程の代’）Ｋ
ｓｐ−型の第２０半導体層５とメタルシリサイドによる
ショットキ接合を形成する金属、例えばクームｔ−２ｏ
ｏｏｉ程度スパッタリングして金属層１０を第２０半導
体層５に形成し、しかる後に４００Ｃ〜６５０Ｃ程質の
温度で数十分熱処理を行って、クロムシリナイドによる
ショットキ接合ｔＳ成する工程を備えていることである
。ショットキ接合が形成され九領域４′は第１図におけ
るｎ十型０才１の領域４と全く同様な作用、つまシ第１
０半導体層２から注入され先方２の半導体層５における
少数キャリアである電子を能率よく吸収する作用を行う
。ここで電極１１ｔ′ｉモリブデン或いはタングステン
の様に半導体材料とほぼ熱膨張係数の等しい金属、或い
は高不純物ＩＩＩ度、例えばＩ　Ｘ　Ｉ　Ｑ”ａｔｇｍ
　ｅｙｓ−”　　以上の不純物濃度を有する鳳導ｔｆｆ
ｉ着しくはｐ導電型の半導体ペレットである。半導体ベ
レットの場合、この電極１１は機械的強度０Ｉｉｉｉか
ら２５０Ｐ程度以上の厚さを有することが好ましい。そ
して電極１１ｉ金属層１０に接着させた後、前記実施例
と同様に半導体基板１を除去し、第１の半導体層２Ｋｐ
　　型の才ＳＯ領域７とｎ土製の第４の領域８とを形成
する。尚、この実施例においては第１の領域４′のみを
ショットキ接合により得たが、第２の領域乃至第４０領
域のいずれか、又はすべてｔショットキ接合によ）得る
ことも出来、ま九前記実施例ではｐ−ｎ−接合を有する
対称型のｐｏｏｆイオードとしたが、ｉ層ｔｐ一層、或
いはロー鳩とするｐ＋ｐ−ｎ　ｍ＋構造、又ｆｄ　ｐ＋
ｐ　ｍ−ａ＋構造の非対称■ｐｉｎルミｎダイオードも
勿論よい。ここでｐ一層、ｎ一層とは不純物濃度がＩ　
Ｘ　１０　　ａｔｏｍ３−３相度以下のｐ導電型の層、
ｎ導電型の層を夫々指す０ 以上述べ先様に本発明による製造方法によれば、ｐ　−
ｎ接合を形成する不純物ａ度が低い、或いは比較的低い
２つの半導体層夫々と電極との間の順方向電圧降下及び
キャリアの蓄積の両者を低減し得る領域を前記２つの半
導体）−に確実に形成できるので、順方向電圧降下が小
さく、かつ逆回復特性の良好な半導体ダイオードを得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明による
製造方法の一実施例を説明するための図であシ、第２図
（Ａ）、（Ｂ）、　　（Ｃ）は本発明による製造方法の
他の一実施例を示す図である。 １・・・半導体基板 ２・・・第１の半導体１ｍ ３・・・第２の半導体層 ４．４′・・・第１の領域 ５・・・第２の領域 ６・・・半導体電極 ７・・・第５の領域 ８・・・第４の領域 １０・・・金属層 １１・・・支持体兼用１！極 オリジン電気株式会社 ４″れ１４　　日本電信電話公社 吊　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 、第１０導亀■を有する半導体基板又はその上Ｋ、眩半
   導体基板に比べて不−物濃度が低く且つ導電層が同じの
   ２１４０半導体層と前記半導体基板に比べて不純、物＃
   １度が低く且つ導電型が反対の第２０半導体層−ｂを形
   成してこれら第１、第２の半導体層による接合を形成す
   るニーと、 前記第２の半導体層に紘第２０半導体層に多数中ヤリア
   を供給する作用を行う第１の領域と前記第２（ｌ導体層
   に注入され九少数キャリアを吸収する作用を行、う第２
   の領域とを形成する工程と、少くとも前記第１、第２の
   領域にわたる一様に前記第２０半導体層上に、前記第１
   、第２の半導体層に実質的な機械強度を与える導電性部
   材を何する工程と、 前記半導体基板を除去する工程と、 該半導体基板が除去され友傭の前記第１の牛一体層Ｏｍ
   Ｋ、皺第１０半導体層に多数キャリアを供給する作用を
   行う第５の領域と前記第１の半導体層に注入され九少数
   キャリアを吸収する作用を行う第４の領域とを形成する
   工程と、 から々ることｔ＊黴とする半導体ダイオードの製造方法
   。