JPS60140878A - サージ吸収用半導体装置 - Google Patents

サージ吸収用半導体装置

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JPS60140878A
JPS60140878A JP24992083A JP24992083A JPS60140878A JP S60140878 A JPS60140878 A JP S60140878A JP 24992083 A JP24992083 A JP 24992083A JP 24992083 A JP24992083 A JP 24992083A JP S60140878 A JPS60140878 A JP S60140878A
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electrostatic capacitance
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黒沢 秀行
Hidetaka Sato
秀隆 佐藤
Yasuo Hasegawa
長谷川 泰男
Mitsuyoshi Ebizuka
海老塚 充由
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、PN接合の逆方向非線形抵抗特性を主に利用
するサージ吸収素子の様な半導体装置に関する。
一般に通信線及び各種電気機器の制御線などにおいては
、自然雷の直撃や誘導、或いは負荷の開閉などによって
サージ電圧が生じ、特に通信装置、他の電子機器などの
高密度モジュール化の進展に伴い、サージ電圧や過電圧
に極めて弱いIC,LSI素子などが多用されているた
め、電子機器にサージが侵入する前にサージアブソーバ
でもってサージを吸収する必要が多くなっている。
斯かるサージアブソーバは大別して放電型のものと、金
属酸化物バリスタ或いはシリ・コン半導体バリスタの様
な固体素子とに分けられ、本発明の属する固体素子はサ
ージ電圧全高速で吸収する機能を有するが、サージ耐量
は比較的小さく、サージ耐量を大きくとれば静電容量が
大きくなるという相反した関係にある。そして静電容量
が大きくなると、電力損失が増え、特にこの傾向は高周
波伝送路、高速のデジタル信号伝送路などにおりて著し
くなるので、サージ吸収能力又はクラングミ圧に影響を
与えることなく半導体装置の静電容量を低減させること
が重要になっている。
本発明は、半導体装置の等価的な静電容量を小さくする
ことを主目的として、1つ以上の主PN接合の逆方向非
線形抵抗特性を利用する半導体装置内にその主PN接合
とは逆方向となる小さな容量低減用の従PN接合を形成
してその順方向特性金利用することにより、主PN接合
による静電容量に対し従PN接合による小さな容量低減
用の静電容量を直列に与え、これによって半導体素子全
体の静電容量全充分に小さくし得る半導体装置を提供す
るものである。
以下図面に従って本発明の実施例について説明する。
第1図(A) 、 (B) 、 (C)により本発明の
一実施例を説明すると、1は不純物濃度の低いn−導電
型の半導体基板、2け不純物濃度の高いp+高不純物濃
度の半導体層、6はこの領域の主面に形成された絶縁被
膜、4はこの絶縁被膜6の開口を利用して形成された本
発明の重要な小領域である。先ず不純物濃度の低いn″
″′導電型の半導体基板1の一方の面側からp導電型の
不純物を拡散してp+高不純物濃度の層2を形成して、
主PN接合J1を形成する。これら半導体層1,2及び
主PN接合J□がアバランシェブレークダウン機能を与
える。一般に、サージ耐量を大きくするにけ主PN接合
J1の接合面積を大きくするが、接合面積とそのPN接
合による静電容量はほぼ比例するので、サージ耐量全増
大させようとすると必然的にPN接合による静電容量も
大きくなる。従って、この実施例では主PN接合J1に
よる静電容量01ヲ小さくするために、半導体基板1に
おける層2とは逆の面に形成された絶縁被膜6の所定の
小さな窓からp導電型の不純物を拡散してp+高不純物
濃度の小領域4を形成し、これによシ接合面積の小さな
従PN接合J2を形成して小さな静電容量02ヲ前記静
電容量C1に対し直列l7c4′えている。
この構造によれば、第1図C,C)で示すように接合面
積の大きな主PN接合J1ヲ有するアバランシェブレー
クダウンタイプのダイオードD1と主PN接合J1の接
合面積に比べて充分に接合面積の小さいPNN接合2t
−有するダイオードD2とを直列接続したのと等価にな
る。従って、これら主PN接合J1による静電容量C8
とPN接合J2による静電容量C2とが直列接続された
ことにな9、合成静電容量、−つまシこの半導体装置全
体の等価的な静電容量Cは、 ここでC2<< C,とすれば、上記静電容量Cは、C
キC2になる。
従って、主PN接合J1の接合面積に比べて従PN接合
J2の接合面積が小さくなるように、小領域4を形成す
れば、半導体装置の等価的な静電容iCは従PN接合J
2による静電容量C2とほぼ等しくなる。
ここでPN接合J2は静電容量を小さくするためにだけ
に用いられる容量低減用のPN接合でib、このPN接
合J2は順方向バイアス状態で使用されるので、PN接
合J2はサージ耐量に制限を与えない程度にその接合面
IRを充分に小さくできる。
ここで図中、5,6は電極、7.8Fiこれら夫々の電
極から引出された端子であυ、使用状態においては、端
子7に負の電圧、端子8に正の電圧が印加される。
次に第2図に示す別の実施例では、半導体装置全体の等
価的な静電容量Ctl−小さくすると共に、サージ電流
が半導体基板1を均一に流れ易くするため、p十高不純
物濃度の小領域4 a = 4 b * 4 c・・・
・・・を複数個形成し、これら小領域に夫々形成された
電極6a、6b、6c・・・・・・をすべて共通に結合
している。この実施例において、小領域4a。
4b、4c・・・・・・の形成に伴い形成される夫々の
静電容量C,C,,C・・・・・・が互いに並列接続さ
a Q れるので、これら全合成した静電容量c2は、C2キC
a十Cb十Cc+・・・・・・となる。従って、小領域
4a、4b、4c・・・・・・全充分に小さくすること
が好ましい。
第3図に示す他の実施例ではn導電型の不純物濃度が非
常に低いn″′−低不純物濃度の半導体基板1を用いる
ことにより、この基板1と小領域4とによシ形成される
PN接合J2に起因する静電容量C2を更に小さくでき
る。
次に第4図(A) 、 (B)によシ本発明の他の実施
例t−説明すると、半導体基板1にp導電型の不純物を
拡散してp十高不純物濃度の小領域4を形成するとき、
同時に小領域4と離してp十高不純物濃度の第2の小領
域4′ヲ形成し、更に通常のフォトリゾグラフィ法を利
用して計高不純物濃度のオ6の小領域9を小領域4′内
に形成する。n−低不純物濃度の半導体層1と第2の小
領域4′との間に形成されるPN接合は不要なので、導
電性薄膜1oをこのPN接合に跨がるように形成して半
導体層1と第2の小領域4′と全電気的に短絡する。そ
してオ6の小領域9に形成された電極11と小領域4に
形成された電極6とを共通に接続することにょυ、同図
(B)に示すように主PN接合J1に−もちアバランシ
ェブレークダウン機能を行うダイオードD1に対し、接
合面積の小さなPNN接合、Jffi夫々3 有するダイオードD2t D、’fr、逆並列したもの
を直列に接続した構成と等価の構造を有する半導体装置
を得ることが出来る。斯かる半導体装置は、この半導体
素子2個の夫々の電極5を中間引出し端子12を介して
背中合せに半田付することにより、第5図に示す様な3
つの引出し端子を備えた双方向性のアバランシェブレー
クダウン機能を有するサージ吸収素子を得るのに適して
おシ、調整された小さな静電容量を有するだけの双方向
性の半導体装置を得ることが出来る。
次に26図(A) 、 (B、lによシ双方向性半導体
バリスタの実施例を説明すると、n−低不純物濃度の半
導体基板1の両側からp型不純物を拡散してp不純物濃
度の半導体層2.2”e形成することにょシ、主PN接
合J1.J1”k形成する。半導体層2にn十高不純物
濃度の小領域4aとn不純物濃度の小領域4b、!:’
を形成し、半導体層2′にn十高不純物濃度の小領域4
′aとn不純物濃度の小領域4’bとを形成する。更に
、小領域4b、4’bにはp+高不純物濃度の小領域1
1 、11’が夫々形成され、小領域9に形成された電
極11と小領域4aに形成された電極6とが電気的に結
合され、小領域9′に形成された電極11′と小領域4
′aに形成された電極6′とが電気的に結合される。ま
た第4図の実施例と同様に、導電性薄膜10 、10’
でもって、半導体層2と小領域4b%半導体層2′と小
領域4’ b ’に夫々電気的に短絡する。この様な構
成によれば、単一の半導体基板でもって、同図(B)に
示す様な静電容量を小さくし得る双方向性半導体バリス
タを得ることが出来る。
以上述べた様に本発明によれば、逆方向非線形抵抗特性
が主に利用される主PN接合を有する半導体素子自身に
、その静電容量を補償、つ″i!b半導体装置全体の静
電容量を小きくするための小さい静電容量を与える接合
面積の小さなPN接合を形成しているので、所定の値に
調整された静電容量を有する半導体装t’を容易に製作
することが出来、しかも充分に小さな接合面積をもっP
N接合を容易に形成できるから半導体装置の静電容量を
充分に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するための図であり、
(A)は断面図、(B)は半導体基板の上面図、(C)
はその等価図、第2図及び第3図は夫々本発明の他の実
施例を示す断面図、第4図は本発明の他の一実施例を示
す図であって、その(A)は断面図、(B)はその等価
図、第5図は本発明の他の実施例を説明するための図、
26図は本発明の他の一実施例を説明するための図であ
り、(A)は断面図、(B)はその等価図である。 1・・・半導体基板 2,2′・・・半導体層 6,3
′・・・絶縁被膜4.4′・・・小領域 5,6・・・
電極 7,8・・・引出し端子9.9′・・・小領域 
10 、10’・・・導電性薄膜 J、 l J2゜J
3・・・PN接合

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電型の半導体層と第2の導電型の半導体
    層とにより形成される1つ以上の主PN接合が逆方向非
    線形抵抗特性を呈する半導体装置において、前記第1の
    導電型の半導体層又は第2の導電型の半導体層に、これ
    ら半導体層の面積よ)も小さく且つ逆の導電型の小領域
    を1つ以上形成して、前記主PN接合の静電容量に比べ
    て小さい静電容量を前記主PN接合の等測的な容量に対
    し直列に与えることによシ、半導体装置全体の静電容量
    を小さくしたことを特徴とする半導体装置。 ■ 第1の導電型の半導体層と第2の導電型の半導体層
    とにより形成される1つ以上の主PN接合の非線形逆方
    向特性を利用する半導体装置において、前記第1の導電
    型の半導体層又は第2の導電型の半導体層にこれら半導
    体層の面積よシ小さく且つ逆の導電型の小領域を複数形
    成すると共に、これら小領域のうちの少くとも1つにこ
    の小領域の導電型と逆の導電型の別の小領域を形成し、
    更にこの別の小領域と該領域が形成されていない前記小
    領域を電気的に結合することを特徴とする半導体装置。
JP24992083A 1983-12-28 1983-12-28 サージ吸収用半導体装置 Granted JPS60140878A (ja)

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