JP2000311900A - ダイオードとその製造方法 - Google Patents

ダイオードとその製造方法

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JP2000311900A
JP2000311900A JP11120209A JP12020999A JP2000311900A JP 2000311900 A JP2000311900 A JP 2000311900A JP 11120209 A JP11120209 A JP 11120209A JP 12020999 A JP12020999 A JP 12020999A JP 2000311900 A JP2000311900 A JP 2000311900A
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JP
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type semiconductor
concentration
semiconductor layer
diode
voltage
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JP11120209A
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Saburo Okumura
三郎 奥村
Yoshikazu Nishimura
良和 西村
Yasuyoshi Nakamura
泰美 中村
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常時負荷が接続される蓄電池設備に最適
なダイオードを提供する。 【解決手段】 厚い板厚を有し,高濃度のN型半導体基
板2の一方の表面に低濃度で十分薄いN型半導体層4を
形成する。このN型半導体層4を高濃度のP型半導体層
6に置換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,ダイオードとその
製造方法に関するものである。特にダイオードは直流の
常時負荷が接続される蓄電池設備に使用されるダイオー
ドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】蓄電池設備は一般に,図5に示すような
構成になっている。40a,40b,40cの入力端子
には常用の商用交流電源が入力され,この商用電源は,
充電装置42により整流され,充電装置42から直流が
出力される。上記充電装置42は,内蔵するサイリスタ
により制御整流して直流を出力するものと,内蔵する入
力側整流器で一旦直流に変換し,この直流を内蔵するイ
ンバータ等により高周波交流に変換し,さらにこの高周
波交流を出力側整流器で,再度直流に変換して直流を出
力するものがある。44は充電装置42の出力と,並列
に接続された蓄電池で,常用の商用交流電源が停電した
場合,負荷補償装置46を介して通信設備など直流の常
時負荷58に直流を供給する。
【0003】今常用の商用交流電源が停電した後,商用
電源が復旧したとき,停電時に放電した蓄電池44は充
電装置42により充電されていく。この蓄電池44の充
電末期電圧が負荷58の最高許容電圧を上回り,負荷5
8に過電圧の悪影響を及ぼすことがある。このため,蓄
電池44と負荷58との間に負荷補償装置46が設けら
れている。この負荷補償装置46はダイオード48a,
48b,48c,48d,50a,50b,50c,5
0dが正方向に直列に接続される。ダイオード48a〜
48d,50a〜50dは1/10〜定格電流の変化に
対し,1素子当たり0.5〜1.1Vが得られるので,
これを必要個数直列に接続される。また,蓄電池44の
電池電圧を電圧検出器52により検出し,電池電圧に応
じて直列接続されたダイオードを短絡する短絡手段54
a,54bを切換て負荷補償を行っている。
【0004】上記負荷補償装置46に使用されるダイオ
ード48a〜48d,50a〜50dは図6に示すよう
な汎用の電力用ダイオードが用いられている。すなわ
ち,22は厚みが400μm程度で,高濃度のN型半導
体基板で,このN型半導体基板22の上に厚みが50μ
m程度の低濃度のN型半導体層24が形成され,さら
に,この低濃度のN型半導体層24の上には厚みが数μ
mで高濃度のP型半導体層26が形成されている。この
後,P型半導体層26,高濃度のN型半導体基板22の
表面にアルミニウムを蒸着などによってそれぞれアノー
ド電極28とカソード電極30が形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記ダイオードは,汎
用のダイオードであり,低濃度のN型半導体層によって
図7の出力電圧電流特性図に示すように電圧VFは0.
65〜1.1Vと少し変化する。また,逆電圧を得るた
めに設けられた低濃度のN型半導体層を製造するとき管
理が十分でないと,製造ロットごとに出力電圧電流特性
の変化が少しづつ異なる。このため,負荷を最適に補償
するには,直列接続されるダイオードの特性を揃えるな
ど負荷補償装置46の製作時の管理が必要となってい
た。また,最小電流時でも負荷58に印加する電圧を最
適にするには最小出力電流時の電圧降下を0.65Vに
して負荷補償装置46のダイオードの数を設計しなけれ
ばならない。このために,出力電流に応じて数多くの短
絡手段54a,54bが必要となっていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1記載の発明は, 厚い板厚を有し,高濃度
のN型半導体基板と,上記N型半導体基板の一方の表面
に,十分薄く形成された高濃度のP型半導体層とにより
形成されたものである。
【0007】請求項1記載の発明によれば,N型半導体
基板とP型半導体層は,ともに高濃度で,N型半導体基
板とP型半導体層とのバリアが高くなり,ダイオードが
順方向にオンする電圧は高くなる。また,P型半導体層
の厚みはN型半導体基板の厚みより十分に薄い。すなわ
ち,N型半導体基板の厚みがP型半導体層の厚みより十
分厚いため,電圧電流特性の立ち上がりは,ほとんどN
型半導体基板により決定される。さらに,N型半導体基
板の濃度が高濃度であるため,低抵抗となる。
【0008】よって,このダイオードを蓄電池設備の負
荷補償装置に使用したときは,最小出力電流時のダイオ
ードのオン電圧と,定格電流時のオン電圧とが,ほぼ等
しく出力電流に応じてダイオードを短絡する短絡手段を
少なくすることができる。また,ダイオードのオン電圧
は大きいため,蓄電池を負荷補償させるダイオードの数
を少なくすることができる。
【0009】請求項2記載の発明は,厚い板厚を有し,
高濃度のN型半導体基板の一方の表面に,低濃度で,十
分薄いN型半導体層を形成する工程と,上記N型半導体
層を高濃度のP型半導体層に置換する工程とを備えたも
のである。
【0010】請求項2記載の発明によれば,高濃度のN
型半導体基板の表面に高濃度のP型半導体層を形成する
のは容易ではない。まず,高濃度のN型半導体基板の表
面に低濃度のN型半導体層を既存の技術により形成す
る。この低濃度のN型半導体層い高濃度のP型半導体不
純物をイオン注入又は拡散によりP型半導体層に容易に
置換される。これら工程の技術は既存の安価な技術で行
うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を,その実施の形態を示す
図1乃至4を用いて説明する。図2は本発明のダイオー
ドの製造方法の工程を示したものである。図2(a)に
おいて2は厚みが400μm程度で高濃度,例えば1立
方センチメートル当たり10の18乗乃至19乗アト
ム,N型半導体基板であり,この高濃度のN型半導体基
板2の一方の面に,エピタキシャル成長技術などの既存
技術により,例えば数μm程度の薄い低濃度のN型半導
体層を形成する。
【0012】次に,この低濃度のN型半導体層4の表面
から高濃度,例えば1立方センチメートル当たり10の
19乗乃至20乗アトムのP型半導体不純物をイオン注
入又は拡散によりして,図2(b)に示すように低濃度
のN型半導体層の全体又は1μm程度の厚みを残して高
濃度のP型半導体層6に置換する。このとき,P型半導
体層が数μmと薄く,N型半導体層が低濃度であるため
に,P型濃度の変化は少なく,1立方センチメートル当
たり10の19乗乃至20乗アトムを維持している。こ
の後,図2(c)に示すようにP型半導体層6の表面及
び高濃度のN型半導体基板2の他の表面に,アルミニウ
ムを蒸着又は表面処理などの既存技術によってアノード
電極10とカソード電極12を形成し,図1に示すダイ
オード1を形成する。
【0013】このようにして形成されたダイオード1の
アノード電極10に+電位を,またカソード電極12に
−電位を印加する。印加する電圧が小さい場合には,図
3に示すように電流が流れない。さらに,アノード電極
10とカソード電極12とに印加する電圧を大きくし,
例えば電圧VFがほぼ1Vになるとダイオード1は急激
に流れる。
【0014】この電圧VFまで流れないのは,N型半導
体基板2とP型半導体層6がともに高濃度で,N型半導
体基板2とP型半導体層6との間には空乏層がなくバリ
アが高くなっていることによる。その値は大きい。ま
た,N型半導体基板2とP型半導体層6との間に低濃度
のN型半導体層がないため,N型半導体基板2とP型半
導体層6の抵抗分によって図3に示すような電圧電流特
性が決定される。特に,N型半導体基板2の厚みは,P
型半導体層6の厚みより十分に厚いため,電圧電流特性
の立ち上がり(抵抗分)はほとんどN型半導体基板2に
よって決定される。このN型半導体基板2は高濃度であ
るため,抵抗値が小さく,電圧電流特性の立ち上がりは
大きく低抵抗となる。
【0015】このため,高濃度のN型半導体基板の表面
に形成する低濃度で,薄いN型半導体層を形成する管理
及び低濃度のN型半導体層を高濃度のP型半導体に置換
するときの管理に必要以上の管理をすることなく,ダイ
オードを形成することができる。
【0016】いま,このダイオードを蓄電池の負荷補償
装置に使用した場合,最小出力電流時のダイオードのオ
ン電圧と定格電流時のオン電圧とがほぼ等しく,出力電
流に応じて切り換える短絡手段を少なくすることができ
る。また,ダイオードがオンする電圧VTは大きいた
め,負荷補償させるダイオードの数を少なくすることが
できる。
【0017】上記実施の形態は,低濃度のN型半導体層
の表面全体からP型不純物をイオン注入又は拡散してP
型半導体層を形成していたが,図4に示すように低濃度
のN型半導体層の表面の周端部を除く一部に,高濃度,
例えば1立方センチメートル当たり10の19乗〜20
乗アトムのP型半導体不純物をイオン注入又は拡散して
高濃度のP型半導体層6aを形成してもよい。この場合
のダイオードは上記図3に示す実施の形態のダイオード
と同じ動作をする。なお,この場合P型半導体層6aの
表面を含み,周端部までを酸化膜8で覆い,さらに,こ
の酸化膜とP型半導体層6aの表面,及び高濃度のN型
半導体基板2の他方の表面にアルミニウムを蒸着又は表
面処理してアノード電極10及びカソード電極12を形
成する。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば,順方向に
オンする電圧が高く,電圧電流特性の立ち上がりは大き
く低抵抗特性となる。そして,このダイオードを蓄電池
設備の負荷補償装置に使用したとき,最小出力電流時の
ダイオードのオン電圧と,定格電流時のオン電圧とがほ
ぼ等しくなり,出力電流に応じてダイオードを短絡する
短絡手段を少なくすることができる。また,ダイオード
のオン電圧は大きくなり,蓄電池を負荷補償させるダイ
オードの数を少なくすることができる。
【0019】請求項2記載の発明によれば,高濃度のN
型半導体基板の表面に低濃度で薄いN型半導体層を形成
する工程及び,低濃度のN型半導体層を高濃度のP型半
導体層に置換する工程は,ともに,安価な既存技術で行
うことができる。また,低濃度のN型半導体層は十分に
薄いため,その形成時の管理は必要以上管理する必要が
なく,低濃度のN型半導体層を高濃度のP型半導体層に
置換するときの管理も必要以上管理する必要がなく,安
価にダイオードを形成することができ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダイオードの一実施の形態を示す概略
断面図である。
【図2】図1のダイオードの製造工程を示す概略断面図
である。
【図3】図1のダイオードの電圧電流特性図である。
【図4】本発明のダイオードの他の実施の形態を示す概
略断面図である。
【図5】本発明のダイオードが実装される蓄電池設備の
ブロック図である。
【図6】従来のダイオードの概略断面図である。
【図7】図6のダイオードの出力特性図である。
【符号の説明】
2 (高濃度の)N型半導体基板 4 (低濃度の)N型半導体層 2 (高濃度の)P型半導体層 10 アノード電極 12 カソード電極 42 充電装置 44 蓄電池 46 負荷補償装置 48a,48b,48c,48d,50a,50b,5
0c,50d ダイオード 54a,54b 短絡手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚い板厚を有し,高濃度のN型半導体基
    板と,上記N型半導体基板の一方の表面に,十分薄く形
    成された高濃度のP型半導体層とにより形成されたダイ
    オード。
  2. 【請求項2】 厚い板厚を有し,高濃度のN型半導体基
    板の一方の表面に,低濃度で,十分薄いN型半導体層を
    形成する工程と,上記N型半導体層を高濃度のP型半導
    体層に置換する工程とを備えたダイオードの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112889137A (zh) * 2018-09-03 2021-06-01 株式会社Uacj 半导体制造方法以及半导体制造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112889137A (zh) * 2018-09-03 2021-06-01 株式会社Uacj 半导体制造方法以及半导体制造装置
CN112889137B (zh) * 2018-09-03 2025-02-25 株式会社Uacj 半导体制造方法以及半导体制造装置

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