JPH0334673B2 - - Google Patents
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- JPH0334673B2 JPH0334673B2 JP56111808A JP11180881A JPH0334673B2 JP H0334673 B2 JPH0334673 B2 JP H0334673B2 JP 56111808 A JP56111808 A JP 56111808A JP 11180881 A JP11180881 A JP 11180881A JP H0334673 B2 JPH0334673 B2 JP H0334673B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- semiconductor layer
- layered body
- silicon
- junction element
- 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.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/50—PIN diodes
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、第１の導電型を有する第１の半導体
層状体と、その第１の半導体層状体上にPN接合
を介して配された第１の導電型とは逆の第２の導
電型を有する第２の半導体層状体とを具備する
PN接合素子の改良に関する。
層状体と、その第１の半導体層状体上にPN接合
を介して配された第１の導電型とは逆の第２の導
電型を有する第２の半導体層状体とを具備する
PN接合素子の改良に関する。
斯種PN接合素子として従来、第１図に示す如
き、例えばＮ型の第１の半導体層状体１と、その
半導体層状体１上にPN接合２を介して配された
Ｐ型の第２の半導体層状体３とを具備し、この場
合半導体層状体１が比較的低い抵抗率を有する従
つて「N+」で表わされる半導体基板４でなり、
又半導体層状体３が、半導体層状体１側従つて半
導体基板４上の比較的高い抵抗率を有する従つて
「P-」で表わされる第１の半導体層５と、その半
導体層５上の比較的低い抵抗率を有する従つて
「P+」で表わされる第２の半導体層６とでなり、
そして半導体基板４及び半導体層５及び６の全て
従つて半導体層状体１及び３の全てが、単結晶シ
リコンでなり、一方半導体層状体１従つて半導体
基板４に半導体層状体３側とは反対側に於て電極
７がオーミツクに附され、又半導体層状体３を構
成せる半導体層６に半導体層状体１側とは反対側
に於て電極８がオーミツクに附されてなる構成の
ものが提案されている。
き、例えばＮ型の第１の半導体層状体１と、その
半導体層状体１上にPN接合２を介して配された
Ｐ型の第２の半導体層状体３とを具備し、この場
合半導体層状体１が比較的低い抵抗率を有する従
つて「N+」で表わされる半導体基板４でなり、
又半導体層状体３が、半導体層状体１側従つて半
導体基板４上の比較的高い抵抗率を有する従つて
「P-」で表わされる第１の半導体層５と、その半
導体層５上の比較的低い抵抗率を有する従つて
「P+」で表わされる第２の半導体層６とでなり、
そして半導体基板４及び半導体層５及び６の全て
従つて半導体層状体１及び３の全てが、単結晶シ
リコンでなり、一方半導体層状体１従つて半導体
基板４に半導体層状体３側とは反対側に於て電極
７がオーミツクに附され、又半導体層状体３を構
成せる半導体層６に半導体層状体１側とは反対側
に於て電極８がオーミツクに附されてなる構成の
ものが提案されている。
斯る構成を有するPN接合素子は、PN接合ダ
イオードとしての機能を呈すること明らかである
が、この場合半導体層状体１が比較的低い抵抗率
を有する半導体基板４でなり、そして、その半導
体基板４に電極７が附されているので、その電極
７が半導体層状体１に良好なオーミツク接触を以
つて連結しているものであり、又半導体層状体３
が比較的低い抵抗率を有する半導体層６を有し、
そしてその半導体層６に電極８が附されているの
で、その電極８が半導体層状体３に良好なオーミ
ツク接触を以つて連結しているものであり、従つ
てこの点でPN接合ダイオードとしての機能を良
好に呈するという特徴を有するものである。
イオードとしての機能を呈すること明らかである
が、この場合半導体層状体１が比較的低い抵抗率
を有する半導体基板４でなり、そして、その半導
体基板４に電極７が附されているので、その電極
７が半導体層状体１に良好なオーミツク接触を以
つて連結しているものであり、又半導体層状体３
が比較的低い抵抗率を有する半導体層６を有し、
そしてその半導体層６に電極８が附されているの
で、その電極８が半導体層状体３に良好なオーミ
ツク接触を以つて連結しているものであり、従つ
てこの点でPN接合ダイオードとしての機能を良
好に呈するという特徴を有するものである。
又第１図にて上述せる構成を有するPN接合素
子は、その半導体層状体３が比較的高い抵抗率を
有する半導体層５を有し、そしてその半導体層５
が比較的低い抵抗率を有する半導体基板４及び半
導体層６間に介挿されているので、電極７及び８
間でみた耐圧が高いものであり、従つて使用に便
であるという特徴を有するものである。
子は、その半導体層状体３が比較的高い抵抗率を
有する半導体層５を有し、そしてその半導体層５
が比較的低い抵抗率を有する半導体基板４及び半
導体層６間に介挿されているので、電極７及び８
間でみた耐圧が高いものであり、従つて使用に便
であるという特徴を有するものである。
然し乍ら第１図にて上述せる構成を有するPN
接合素子の場合、その半導体層状体３を構成せる
比較的低い抵抗率を有する半導体層６も又他の半
導体層５及び半導体層状体１と共に単結晶シリコ
ンでなる為、半導体層状体１従つて単結晶シリコ
ンでなる半導体基板４を予め用意し、その半導体
基板４上にエピタキシヤル成長法によつて比較的
高い抵抗率を有するＰ型の単結晶シリコン層を形
成し、その単結晶シリコン層内にその表面側より
熱拡散法又はイオン注入法によつてＰ型不純物を
半導体基板４に達せざる深さに導入し、而してそ
の単結晶シリコン層のＰ型不純物の導入されてな
る領域を半導体層６として、又導入されていない
領域を半導体層５として得るという方法で得られ
るを普通としているものである。所で斯く半導体
層６を熱拡散法によつて得る場合通常900℃以上
の処理温度を要し、又半導体層６イオン注入法に
よつて得る場合、注入せる不純物の活性化と不純
物注入に伴つて単結晶シリコン層内に発生する結
晶欠陥の除去の為に900℃以上の温度での処理を
要し従つて半導体層６を得るに高温処理を要する
ものである。
接合素子の場合、その半導体層状体３を構成せる
比較的低い抵抗率を有する半導体層６も又他の半
導体層５及び半導体層状体１と共に単結晶シリコ
ンでなる為、半導体層状体１従つて単結晶シリコ
ンでなる半導体基板４を予め用意し、その半導体
基板４上にエピタキシヤル成長法によつて比較的
高い抵抗率を有するＰ型の単結晶シリコン層を形
成し、その単結晶シリコン層内にその表面側より
熱拡散法又はイオン注入法によつてＰ型不純物を
半導体基板４に達せざる深さに導入し、而してそ
の単結晶シリコン層のＰ型不純物の導入されてな
る領域を半導体層６として、又導入されていない
領域を半導体層５として得るという方法で得られ
るを普通としているものである。所で斯く半導体
層６を熱拡散法によつて得る場合通常900℃以上
の処理温度を要し、又半導体層６イオン注入法に
よつて得る場合、注入せる不純物の活性化と不純
物注入に伴つて単結晶シリコン層内に発生する結
晶欠陥の除去の為に900℃以上の温度での処理を
要し従つて半導体層６を得るに高温処理を要する
ものである。
この為第１図にて上述せる従来のPN接合素子
の場合、その半導体層状体１及び３が結晶欠陥を
伴つた、又不要な不純物にて汚染されたものとし
て得られているものであり、依つてこの点でPN
接合ダイオードとしての機能を良好に呈しないと
いう欠点を有していた。
の場合、その半導体層状体１及び３が結晶欠陥を
伴つた、又不要な不純物にて汚染されたものとし
て得られているものであり、依つてこの点でPN
接合ダイオードとしての機能を良好に呈しないと
いう欠点を有していた。
又第１図にて上述せる従来のPN接合素子の場
合、その電極７及び８間に、PN接合２が順方向
にバイアスされる極性を以つてバイアス源が接続
された場合、第２図に示す如きエネルギバンド構
造を有し、而して半導体層状体１より電子１０が
PN接合２を横切つて半導体層状体３内に入り、
そして電極８に到達するという機構で、電極７及
び８を通る電流を流すものであるが、半導体層５
及び６が共に単結晶シリコンでなり、そして半導
体層６が半導体層５に比し低い抵抗率を有するの
で、半導体層５及び６のなす界面に電子１０に対
する障壁１１を有し、この為半導体層状体１側よ
り電極８側に向う電子１０の流れの一部がその障
壁１１にて阻止され、依つて電極７及び８間に比
較的大なる順方向電圧降下を生ずると共に半導体
層５に電子が比較的多く蓄積されることになるも
のである。
合、その電極７及び８間に、PN接合２が順方向
にバイアスされる極性を以つてバイアス源が接続
された場合、第２図に示す如きエネルギバンド構
造を有し、而して半導体層状体１より電子１０が
PN接合２を横切つて半導体層状体３内に入り、
そして電極８に到達するという機構で、電極７及
び８を通る電流を流すものであるが、半導体層５
及び６が共に単結晶シリコンでなり、そして半導
体層６が半導体層５に比し低い抵抗率を有するの
で、半導体層５及び６のなす界面に電子１０に対
する障壁１１を有し、この為半導体層状体１側よ
り電極８側に向う電子１０の流れの一部がその障
壁１１にて阻止され、依つて電極７及び８間に比
較的大なる順方向電圧降下を生ずると共に半導体
層５に電子が比較的多く蓄積されることになるも
のである。
従つて第１図にて上述せる従来のPN接合素子
の場合、PN接合素子としての機能を大なる消費
電力を伴つてしか呈しないと共に低速度でしか呈
しないという欠点を有していた。
の場合、PN接合素子としての機能を大なる消費
電力を伴つてしか呈しないと共に低速度でしか呈
しないという欠点を有していた。
又従来、第３図に示す如き、第１図の場合と同
様に、例えばＮ型の第１の半導体層状体１と、そ
の半導体層状体１上にPN接合２を介して配され
たＰ型の第２の半導体層状体３とを具備し、然し
乍らこの場合、半導体層状体１が比較的低い抵抗
率を有する従つて「N+」で表わされる半導体基
板４と、その半導体基板４上の比較的高い抵抗率
を有する従つて「N-」で表わされる半導体層
５′とでなり、又半導体層状体３が比較的低い抵
抗率を有する従つて「P+」で表わされる半導体
層６とでなり、そして半導体基板４及び半導体層
５′及び６全て従つて半導体層状体１及び３の全
てが、第１図の場合と同様に単結晶シリコンでな
り、一方半導体層状体１を構成せる半導体基板４
に第１図の場合と同様に電極７が附され、又半導
体層状体３としての半導体層６に第１図の場合と
同様に電極８が附されてなる構成のものも提案さ
れている。
様に、例えばＮ型の第１の半導体層状体１と、そ
の半導体層状体１上にPN接合２を介して配され
たＰ型の第２の半導体層状体３とを具備し、然し
乍らこの場合、半導体層状体１が比較的低い抵抗
率を有する従つて「N+」で表わされる半導体基
板４と、その半導体基板４上の比較的高い抵抗率
を有する従つて「N-」で表わされる半導体層
５′とでなり、又半導体層状体３が比較的低い抵
抗率を有する従つて「P+」で表わされる半導体
層６とでなり、そして半導体基板４及び半導体層
５′及び６全て従つて半導体層状体１及び３の全
てが、第１図の場合と同様に単結晶シリコンでな
り、一方半導体層状体１を構成せる半導体基板４
に第１図の場合と同様に電極７が附され、又半導
体層状体３としての半導体層６に第１図の場合と
同様に電極８が附されてなる構成のものも提案さ
れている。
斯る構成を有するPN接合素子も、第１図の場
合と同様に、PN接合ダイオードとしての機能を
呈し、又比較的低い抵抗率を有する半導体基板４
及び半導体層６に夫々電極７及び８が附されてい
るので、それ等電極７及び８が夫々半導体基板４
及び半導体層６に良好なオーミツク接触を以つて
連結しているものであり、従つてこの点でPN接
合ダイオードとしての機能を良好に呈するという
特徴を有するものである。
合と同様に、PN接合ダイオードとしての機能を
呈し、又比較的低い抵抗率を有する半導体基板４
及び半導体層６に夫々電極７及び８が附されてい
るので、それ等電極７及び８が夫々半導体基板４
及び半導体層６に良好なオーミツク接触を以つて
連結しているものであり、従つてこの点でPN接
合ダイオードとしての機能を良好に呈するという
特徴を有するものである。
又第３図にて上述せる構成を有するPN接合素
子も、その半導体層状体１が比較的高い抵抗率を
有する半導体層５′を有するので、第１図の場合
と同様に、電極７及び８間でみた耐圧が高く、従
つて使用に便であるという特徴を有するものであ
る。
子も、その半導体層状体１が比較的高い抵抗率を
有する半導体層５′を有するので、第１図の場合
と同様に、電極７及び８間でみた耐圧が高く、従
つて使用に便であるという特徴を有するものであ
る。
然し乍ら第３図にて上述せる構成を有するPN
接合素子の場合も、第１図の場合と同様に、比較
的低い抵抗率を有する半導体層６も又他の半導体
層５′及び半導体層状体１と共に単結晶シリコン
でなる為、その半導体層６を得るに高温処理を要
し、この為第１図の場合と同様に半導体層状体１
及び３が結晶欠陥を伴なつた、又不要な不純物に
て汚染されたものとして得られているものであ
り、この点でPN接合ダイオードとしての機能を
良好に呈しないという欠点を有していた。
接合素子の場合も、第１図の場合と同様に、比較
的低い抵抗率を有する半導体層６も又他の半導体
層５′及び半導体層状体１と共に単結晶シリコン
でなる為、その半導体層６を得るに高温処理を要
し、この為第１図の場合と同様に半導体層状体１
及び３が結晶欠陥を伴なつた、又不要な不純物に
て汚染されたものとして得られているものであ
り、この点でPN接合ダイオードとしての機能を
良好に呈しないという欠点を有していた。
依つて本発明は上述せる欠点のない新規なPN
接合素子を提案せんとするもので、以下詳述する
所より明らかとなるであろう。
接合素子を提案せんとするもので、以下詳述する
所より明らかとなるであろう。
第４図は本発明によるPN接合素子の一例を示
し、第１図との対応部分には同一符号を附し詳細
説明はこれを省略するも、第１図にて上述せる構
成に於て、その半導体層状体３を構成せる、Ｐ型
の比較的低い抵抗率を有する単結晶シリコンでな
る半導体層６が、Ｐ型の比較的低い抵抗率を有す
る、アモルフアスシリコン又はシリコンとシリコ
ン以外の族元素とからなる多元アモルフアス半
導体でなる半導体層１６に置換されてなることを
除いては第１図の場合と同様の構成を有する。但
し、この場合、半導体層１６は、硼素をＰ型不純
物として高濃度に含んでいる。尚半導体層１６が
シリコンとシリコン以外の族元素とからなるア
モルフアス半導体でなる場合に於て、その族元
素としてはシリコンに比し大なる原子半径を有す
るゲルマニウム、錫等就中ゲルマニウムを可とす
るものである。
し、第１図との対応部分には同一符号を附し詳細
説明はこれを省略するも、第１図にて上述せる構
成に於て、その半導体層状体３を構成せる、Ｐ型
の比較的低い抵抗率を有する単結晶シリコンでな
る半導体層６が、Ｐ型の比較的低い抵抗率を有す
る、アモルフアスシリコン又はシリコンとシリコ
ン以外の族元素とからなる多元アモルフアス半
導体でなる半導体層１６に置換されてなることを
除いては第１図の場合と同様の構成を有する。但
し、この場合、半導体層１６は、硼素をＰ型不純
物として高濃度に含んでいる。尚半導体層１６が
シリコンとシリコン以外の族元素とからなるア
モルフアス半導体でなる場合に於て、その族元
素としてはシリコンに比し大なる原子半径を有す
るゲルマニウム、錫等就中ゲルマニウムを可とす
るものである。
以上が本発明によるPN接合素子の一例構成で
あるが、斯る構成によれば、第１図の場合と同様
に、PN接合ダイオードとしての機能を呈するこ
と明らかであり、又半導体層状体１としての比較
的低い抵抗率を有する半導体基板４及び半導体層
状体３を構成せる比較的低い抵抗率を有する半導
体層１６に夫々電極７及び８がオーミツクに附さ
れているので、それ等電極７及び８が夫々半導体
基板４及び半導体層１６に良好なオーミツク接触
を以つて連結しているものであり、従つてこの点
で、第１図の場合と同様に、PN接合ダイオード
としての機能を良好に呈するという特徴を有する
ものである。
あるが、斯る構成によれば、第１図の場合と同様
に、PN接合ダイオードとしての機能を呈するこ
と明らかであり、又半導体層状体１としての比較
的低い抵抗率を有する半導体基板４及び半導体層
状体３を構成せる比較的低い抵抗率を有する半導
体層１６に夫々電極７及び８がオーミツクに附さ
れているので、それ等電極７及び８が夫々半導体
基板４及び半導体層１６に良好なオーミツク接触
を以つて連結しているものであり、従つてこの点
で、第１図の場合と同様に、PN接合ダイオード
としての機能を良好に呈するという特徴を有する
ものである。
又第４図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の構成によれば、その半導体層状体３が、第１
図の場合と同様に、比較的高い抵抗率を有する半
導体層５を有するので、第１図の場合と同様に、
電極７及び８間でみた耐圧が高く、従つて使用に
便であるという特徴を有するものである。
子の構成によれば、その半導体層状体３が、第１
図の場合と同様に、比較的高い抵抗率を有する半
導体層５を有するので、第１図の場合と同様に、
電極７及び８間でみた耐圧が高く、従つて使用に
便であるという特徴を有するものである。
然し乍ら第４図にて上述せる本発明によるPN
接合素子の構成によれば、半導体層状体３を構成
せる比較的低い抵抗率を有する半導体層１６が、
他の半導体層５及び半導体層状体１が単結晶シリ
コンでなるとは異なり、アモルフアスシリコン又
はシリコンとシリコン以外の族元素とからなる
多元アモルフアス半導体でなる為、半導体層状体
１従つて単結晶シリコンでなる半導体基板４を予
め用意し、その半導体基板４上にエピタキシヤル
成長法によつて半導体層５を形成し、その半導体
層５上に蒸着法、スパツタリング法、グロー放電
法、CVD法等によつて半導体層１６を形成する
という方法によつて得ることが出来るものであ
る。所で斯く半導体層１６を蒸着法、スパツタリ
ング法、グロー放電法によつて得る場合、半導体
基板４の温度が300℃乃至400℃程度又はそれ以下
であつて良く、又半導体層１６をCVD法によつ
て得る場合も半導体基板４の温度が600℃程度又
はそれ以下であつて良く、従つて半導体層１６を
得るに、第１図の場合の半導体層６を得る場合の
如くに高温処理を要しないものである。
接合素子の構成によれば、半導体層状体３を構成
せる比較的低い抵抗率を有する半導体層１６が、
他の半導体層５及び半導体層状体１が単結晶シリ
コンでなるとは異なり、アモルフアスシリコン又
はシリコンとシリコン以外の族元素とからなる
多元アモルフアス半導体でなる為、半導体層状体
１従つて単結晶シリコンでなる半導体基板４を予
め用意し、その半導体基板４上にエピタキシヤル
成長法によつて半導体層５を形成し、その半導体
層５上に蒸着法、スパツタリング法、グロー放電
法、CVD法等によつて半導体層１６を形成する
という方法によつて得ることが出来るものであ
る。所で斯く半導体層１６を蒸着法、スパツタリ
ング法、グロー放電法によつて得る場合、半導体
基板４の温度が300℃乃至400℃程度又はそれ以下
であつて良く、又半導体層１６をCVD法によつ
て得る場合も半導体基板４の温度が600℃程度又
はそれ以下であつて良く、従つて半導体層１６を
得るに、第１図の場合の半導体層６を得る場合の
如くに高温処理を要しないものである。
この為第４図にて上述せる本発明によるPN接
合素子の構成によれば、その半導体層状体１及び
半導体層状体３を構成せる半導体層５が、第１図
の場合の如くに結晶欠陥を伴なつた、又不要な不
純物にて汚染されたものとして得られて居らず、
依つてこの点でPN接合ダイオードとしての機能
を第１図にて上述せる従来のPN接合素子に比し
より良好に呈するという特徴を有するものであ
る。
合素子の構成によれば、その半導体層状体１及び
半導体層状体３を構成せる半導体層５が、第１図
の場合の如くに結晶欠陥を伴なつた、又不要な不
純物にて汚染されたものとして得られて居らず、
依つてこの点でPN接合ダイオードとしての機能
を第１図にて上述せる従来のPN接合素子に比し
より良好に呈するという特徴を有するものであ
る。
又第４図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の構成によれば、電極７及び８間に、PN接合
２が、順方向にバイアスされる極性を以つてバイ
アス電源が接続された場合、第１図の場合と同様
に、半導体層状体１より電子がPN接合２を横切
つて半導体層状体３内に入り、そして電極８に到
達するという機構で、電極７及び８を通る電流を
流すものであるが、半導体層状体３を構成せる半
導体層５及び１６中前者の半導体層５が単結晶シ
リコンでなるも、後者の半導体層１６がアモルフ
アスシリコン又はシリコンとシリコン以外の族
元素とからなる多元アモルフアス半導体でなり、
且つ硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいる
ことにより、半導体層５及び１６のなす界面に、
第１図にて前述せる従来のPN接合素子の半導体
層５及び６のなす界面に有する障壁１１の如き障
壁を有さず、この為電極７及び８間に生ずる順方
向降下電圧が、第１図にて前述せる従来のPN接
合素子に比し格段的に小であると共に、半導体層
５に電子が第１図のPN接合素子の場合の如くに
多く蓄積されることがないものである。
子の構成によれば、電極７及び８間に、PN接合
２が、順方向にバイアスされる極性を以つてバイ
アス電源が接続された場合、第１図の場合と同様
に、半導体層状体１より電子がPN接合２を横切
つて半導体層状体３内に入り、そして電極８に到
達するという機構で、電極７及び８を通る電流を
流すものであるが、半導体層状体３を構成せる半
導体層５及び１６中前者の半導体層５が単結晶シ
リコンでなるも、後者の半導体層１６がアモルフ
アスシリコン又はシリコンとシリコン以外の族
元素とからなる多元アモルフアス半導体でなり、
且つ硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいる
ことにより、半導体層５及び１６のなす界面に、
第１図にて前述せる従来のPN接合素子の半導体
層５及び６のなす界面に有する障壁１１の如き障
壁を有さず、この為電極７及び８間に生ずる順方
向降下電圧が、第１図にて前述せる従来のPN接
合素子に比し格段的に小であると共に、半導体層
５に電子が第１図のPN接合素子の場合の如くに
多く蓄積されることがないものである。
因みに半導体層状体１としての半導体基板４が
抵抗率0.01ΩcmのＮ型単結晶シリコン基板でな
り、又半導体層状体３を構成せる半導体層５がエ
ピタキシヤル成長法によつて形成された抵抗率
15Ωcm、厚さ15μｍのＰ型単結晶シリコン層でな
り、更に半導体層１６がCVD法によつて形成さ
れた、シリコンとゲルマニウムとからなり且硼素
をＰ型不純物として含む、抵抗率が1.6ΩcmのＰ
型多元アモルフアス半導体層でなり、電極７及び
８がアルミニウムとニツケルとからなる金属電極
でなる場合に於て、順方向電圧電流特性を測定し
た所、第５図にて実線図示の結果が得られた。之
に対し第１図にて前述せる従来のPN接合素子に
於て、その半導体基板４及び半導体層５が夫々上
述せるＮ型単結晶シリコン基板及びＰ型シリコン
単結晶シリコン層でなり、又電極７及び８が上述
せる金属電極でなり、然し乍ら半導体層６が表面
濃度５×1018cm-3、厚さ1μｍの硼素をＰ型不純物
として含む単結晶シリコン層でなる場合、順方向
電圧電流特性を測定した所、第５図にて点線図示
の結果が得られた。また、第１図の従来のPN接
合素子の場合のこのような結果は、半導体層６が
硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいる多結
晶シリコン層である場合も同様であつた。これよ
りしても本発明によるPN接合素子の場合、第１
図にて前述せる従来のPN接合素子の場合に比
し、順方向降下電圧が格段的に小であることが明
らかであろう。
抵抗率0.01ΩcmのＮ型単結晶シリコン基板でな
り、又半導体層状体３を構成せる半導体層５がエ
ピタキシヤル成長法によつて形成された抵抗率
15Ωcm、厚さ15μｍのＰ型単結晶シリコン層でな
り、更に半導体層１６がCVD法によつて形成さ
れた、シリコンとゲルマニウムとからなり且硼素
をＰ型不純物として含む、抵抗率が1.6ΩcmのＰ
型多元アモルフアス半導体層でなり、電極７及び
８がアルミニウムとニツケルとからなる金属電極
でなる場合に於て、順方向電圧電流特性を測定し
た所、第５図にて実線図示の結果が得られた。之
に対し第１図にて前述せる従来のPN接合素子に
於て、その半導体基板４及び半導体層５が夫々上
述せるＮ型単結晶シリコン基板及びＰ型シリコン
単結晶シリコン層でなり、又電極７及び８が上述
せる金属電極でなり、然し乍ら半導体層６が表面
濃度５×1018cm-3、厚さ1μｍの硼素をＰ型不純物
として含む単結晶シリコン層でなる場合、順方向
電圧電流特性を測定した所、第５図にて点線図示
の結果が得られた。また、第１図の従来のPN接
合素子の場合のこのような結果は、半導体層６が
硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいる多結
晶シリコン層である場合も同様であつた。これよ
りしても本発明によるPN接合素子の場合、第１
図にて前述せる従来のPN接合素子の場合に比
し、順方向降下電圧が格段的に小であることが明
らかであろう。
又第４図にて上述せる本発明によるPN接合素
子に於て、半導体層状体１従つて半導体基板４、
半導体層状体３を構成せる半導体層５及び１６、
電極７及び８を、第５図の実線図示の測定結果を
得た場合と同様にして、電極７及び８間に電源を
接続して4A／cm2の順方向電流を流した状態より、
その電源の極性を反転した場合に於ける時間に対
する逆方向電流を測定した所、第６図にて実線図
示の結果が得られた。之に対し第１図にて前述せ
る従来のPN接合素子に於て、その半導体基板
４、半導体層５及び６、電極７及び８を、第５図
の点線図示の測定結果を得た場合と同様にして、
上述せると同様の時間に対する逆方向電流を測定
した所、第６図にて点線図示の結果が得られた。
これよりしても本発明によるPN接合素子の場
合、半導体層５に蓄積される電子の量が第１図に
前述せる従来のPN接合素子の場合に比し格段的
に小であることが明らかであろう。
子に於て、半導体層状体１従つて半導体基板４、
半導体層状体３を構成せる半導体層５及び１６、
電極７及び８を、第５図の実線図示の測定結果を
得た場合と同様にして、電極７及び８間に電源を
接続して4A／cm2の順方向電流を流した状態より、
その電源の極性を反転した場合に於ける時間に対
する逆方向電流を測定した所、第６図にて実線図
示の結果が得られた。之に対し第１図にて前述せ
る従来のPN接合素子に於て、その半導体基板
４、半導体層５及び６、電極７及び８を、第５図
の点線図示の測定結果を得た場合と同様にして、
上述せると同様の時間に対する逆方向電流を測定
した所、第６図にて点線図示の結果が得られた。
これよりしても本発明によるPN接合素子の場
合、半導体層５に蓄積される電子の量が第１図に
前述せる従来のPN接合素子の場合に比し格段的
に小であることが明らかであろう。
従つて第４図にて上述せる本発明によるPN接
合素子の場合、PN接合ダイオードとしての機能
を、第１図にて前述せる従来のPN接合素子の場
合に比し格段的に小なる消費電力しか伴なわない
ものとして呈すると共に、従来のPN接合素子の
場合に比し格段的に高速で呈するという大なる特
徴を有するものである。
合素子の場合、PN接合ダイオードとしての機能
を、第１図にて前述せる従来のPN接合素子の場
合に比し格段的に小なる消費電力しか伴なわない
ものとして呈すると共に、従来のPN接合素子の
場合に比し格段的に高速で呈するという大なる特
徴を有するものである。
又上述せる本発明の特徴は、第４図にて上述せ
る構成に於て、その、半導体層状体３を構成せる
半導体層５の厚さを、この半導体層５内での少数
キヤリアの拡散長より小とすれば尚更である。そ
の理由は、半導体層５が斯る厚さを有する場合、
前述せる如くに電子が半導体層状体１側より電極
８側に流れるとき、その電子が容易に少数キヤリ
アとして半導体層５を横切つて半導体層１６内に
入り、そしてその電子が半導体層１６内で効果的
に吸収されるからである。
る構成に於て、その、半導体層状体３を構成せる
半導体層５の厚さを、この半導体層５内での少数
キヤリアの拡散長より小とすれば尚更である。そ
の理由は、半導体層５が斯る厚さを有する場合、
前述せる如くに電子が半導体層状体１側より電極
８側に流れるとき、その電子が容易に少数キヤリ
アとして半導体層５を横切つて半導体層１６内に
入り、そしてその電子が半導体層１６内で効果的
に吸収されるからである。
更に上述せる本発明の効果は、アモルフアス半
導体としてモビリテイギヤツプ中の準位の密度が
高いもの程著しく現われることを本発明者らは発
見した。すなわち、光学バンドギヤツプに相当す
るエネルギより低いエネルギをもつ光に対する光
吸収係数で表現すれば、例えば0.5eVの光子エネ
ルギの光に対しても103cm-1を下らぬような大き
い光吸収係数をもつ、アモルフアスシリコンもし
くはシリコンを含む多元アモルフアス半導体が好
ましい。因みに上に述べたＰ型のシリコンとゲル
マニウムとからなる多元アモルフアス半導体の光
吸収係数は第７図に示すとおりであるので、この
条件を満たしている。特に、ギヤツプ内準位密度
が高いという点からは、CVD法、スパツタリン
グ法、蒸着法で作製された不純物を含むアモルフ
アスシリコンもしくはシリコンとシリコン以外の
族元素とからなる多元アモルフアス半導体が好
ましい。
導体としてモビリテイギヤツプ中の準位の密度が
高いもの程著しく現われることを本発明者らは発
見した。すなわち、光学バンドギヤツプに相当す
るエネルギより低いエネルギをもつ光に対する光
吸収係数で表現すれば、例えば0.5eVの光子エネ
ルギの光に対しても103cm-1を下らぬような大き
い光吸収係数をもつ、アモルフアスシリコンもし
くはシリコンを含む多元アモルフアス半導体が好
ましい。因みに上に述べたＰ型のシリコンとゲル
マニウムとからなる多元アモルフアス半導体の光
吸収係数は第７図に示すとおりであるので、この
条件を満たしている。特に、ギヤツプ内準位密度
が高いという点からは、CVD法、スパツタリン
グ法、蒸着法で作製された不純物を含むアモルフ
アスシリコンもしくはシリコンとシリコン以外の
族元素とからなる多元アモルフアス半導体が好
ましい。
又、アモルフアスシリコンもしくはシリコンと
シリコン以外の族元素とからなる多元アモルフ
アス半導体には、単結晶シリコンでの溶解度以上
のアクセプタ不純物又はドナ不純物を含ませるこ
とができ、そのように多量の不純物を含ませたも
のが上記の効果をより著しくする上で適している
ことも本発明者らの実験の結果、明らかになつ
た。
シリコン以外の族元素とからなる多元アモルフ
アス半導体には、単結晶シリコンでの溶解度以上
のアクセプタ不純物又はドナ不純物を含ませるこ
とができ、そのように多量の不純物を含ませたも
のが上記の効果をより著しくする上で適している
ことも本発明者らの実験の結果、明らかになつ
た。
尚更に上述せる本発明によるPN接合素子の場
合、その半導体層状体３を構成せる半導体層１６
がアモルフアスシリコン又は上述せる多元アモル
フアス半導体であるので、その半導体層１６内
に、それをＰ型たらしめる硼素でなる不純物を、
単結晶シリコンでの溶解度以上に多量に含ませる
ことが出来るものである。この為半導体層１６に
於ける電極７及び８間でみた直列抵抗を十分低減
せしめると共に、半導体層５に電子が蓄積せんと
する効果を十分低減せしめ、従つて上述せる本発
明の特徴がより発揮して得られるものである。
合、その半導体層状体３を構成せる半導体層１６
がアモルフアスシリコン又は上述せる多元アモル
フアス半導体であるので、その半導体層１６内
に、それをＰ型たらしめる硼素でなる不純物を、
単結晶シリコンでの溶解度以上に多量に含ませる
ことが出来るものである。この為半導体層１６に
於ける電極７及び８間でみた直列抵抗を十分低減
せしめると共に、半導体層５に電子が蓄積せんと
する効果を十分低減せしめ、従つて上述せる本発
明の特徴がより発揮して得られるものである。
次に第８図を伴なつて本発明によるPN接合素
子の他の例を述べるに、第３図との対応部分には
同一符号を附して詳細説明はこれを省略するも、
第１図にて上述せる構成に於て、その半導体層状
体３としての単結晶シリコンでなる半導体層６
が、第４図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の場合に準じて、Ｐ型の比較的低い抵抗率を有
する、アモルフアスシリコン又はシリコンとシリ
コン以外の族元素とからなる多元アモルフアス
半導体でなり、且つ硼素をＰ型不純物として高濃
度に含んでいる半導体層１６に置換されてなるこ
とを除いては、第３図の場合と、同様の構成を有
する。尚本例に於ても、半導体層１６がシリコン
とシリコン以外の族元素とからなる多元アモル
フアス半導体でなる場合、第４図にて上述せるに
準じてその族元素としてはゲルマニウム、錫等
就中ゲルマニウムを可とするものである。
子の他の例を述べるに、第３図との対応部分には
同一符号を附して詳細説明はこれを省略するも、
第１図にて上述せる構成に於て、その半導体層状
体３としての単結晶シリコンでなる半導体層６
が、第４図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の場合に準じて、Ｐ型の比較的低い抵抗率を有
する、アモルフアスシリコン又はシリコンとシリ
コン以外の族元素とからなる多元アモルフアス
半導体でなり、且つ硼素をＰ型不純物として高濃
度に含んでいる半導体層１６に置換されてなるこ
とを除いては、第３図の場合と、同様の構成を有
する。尚本例に於ても、半導体層１６がシリコン
とシリコン以外の族元素とからなる多元アモル
フアス半導体でなる場合、第４図にて上述せるに
準じてその族元素としてはゲルマニウム、錫等
就中ゲルマニウムを可とするものである。
以上が本発明によるPN接合素子の他の例の構
成であるが、斯る構成によれば、第４図の場合と
同様に、PN接合ダイオードとしての機能を呈す
ること明らかであり、又比較的低い抵抗率を有す
る半導体基板４及び半導体層１６に夫々電極７及
び８が附されているので、それ等電極７及び８が
夫々半導体基板４及び半導体層１６に良好なオー
ミツク接触を以つて連結しているものであり、従
つてこの点で第３図の場合と同様にPN接合ダイ
オードとしての機能を良好に呈するという特徴を
有するものである。
成であるが、斯る構成によれば、第４図の場合と
同様に、PN接合ダイオードとしての機能を呈す
ること明らかであり、又比較的低い抵抗率を有す
る半導体基板４及び半導体層１６に夫々電極７及
び８が附されているので、それ等電極７及び８が
夫々半導体基板４及び半導体層１６に良好なオー
ミツク接触を以つて連結しているものであり、従
つてこの点で第３図の場合と同様にPN接合ダイ
オードとしての機能を良好に呈するという特徴を
有するものである。
又第８図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の構成によれば、その半導体層状体１が第３図
の場合と同様に比較的高い抵抗率を有する半導体
層５′を有するので、第３図の場合と同様に、電
極７及び８間でみた耐圧が高く、従つて使用に便
であるという特徴を有するものである。
子の構成によれば、その半導体層状体１が第３図
の場合と同様に比較的高い抵抗率を有する半導体
層５′を有するので、第３図の場合と同様に、電
極７及び８間でみた耐圧が高く、従つて使用に便
であるという特徴を有するものである。
然し乍ら第８図にて上述せる本発明によるPN
接合素子の構成によれば、半導体層状体３として
の半導体層１６が、第４図にて上述せる本発明に
よるPN接合素子の場合と同様にアモルフアスシ
リコン又はシリコンとシリコン以外の族元素と
からなる多元アモルフアス半導体でなる為、詳細
説明はこれを省略するも、半導体層状体１が、第
３図の場合の如くに結晶欠陥を伴なつた、又不要
な不純物にて汚染されたものとして得られず、依
つてこの点でPN接合ダイオードとしての機能を
第３図にて上述せる従来のPN接合素子に比しよ
り良好に呈するという特徴を有するものである。
接合素子の構成によれば、半導体層状体３として
の半導体層１６が、第４図にて上述せる本発明に
よるPN接合素子の場合と同様にアモルフアスシ
リコン又はシリコンとシリコン以外の族元素と
からなる多元アモルフアス半導体でなる為、詳細
説明はこれを省略するも、半導体層状体１が、第
３図の場合の如くに結晶欠陥を伴なつた、又不要
な不純物にて汚染されたものとして得られず、依
つてこの点でPN接合ダイオードとしての機能を
第３図にて上述せる従来のPN接合素子に比しよ
り良好に呈するという特徴を有するものである。
又第８図にて上述せる本発明によるPN接合素
子の構成によれば、半導体層状体３としての半導
体層１６が、第４図の場合と同様に、アモルフア
スシリコン又はシリコンとシリコン以外の族元
素とからなる多元アモルフアス半導体でなり、且
つ硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいるの
で、詳細説明はこれを省略するも、電極７及び８
間に生ずる順方向降下電圧が、第３図にて前述せ
る従来のPN接合素子に比し格段的に小であると
共に、半導体層５′に電子が第３図のPN接合素
子の場合の如くに多く蓄積されることがないもの
である。因みに半導体基板４が抵抗率0.01Ωcmの
Ｎ型単結晶シリコン基板でなり、又半導体層５′
がエピタキシヤル成長法によつて形成された抵抗
率5Ωcm、厚さ17μｍのＮ型単結晶シリコン層でな
り、更に半導体層１６がCVD法によつて形成さ
れた、シリコンとゲルマニウムとからなり且硼素
をＰ型不純物として含む、抵抗率が1.6ΩcmのＰ
型多元アモルフアス半導体層でなり、電極７及び
８がアルミニウムとニツケルとからなる金属電極
でなる場合に於て、順方向電圧電流特性を測定し
た所、第９図にて実線図示の結果が得られた。之
に対し第３図にて前述せる従来のPN接合素子に
於て、その半導体基板４、半導体層５′、及び電
極７及び８が夫々上述せるＮ型単結晶シリコン基
板、Ｎ型単結晶シリコン層、及び金属電極でな
り、然し乍ら半導体層６が表面濃度５×1018cm
-3、厚さ1μｍの硼素をＰ型不純物として含む単結
晶シリコン層でなる場合、順方向電圧電流特性を
測定した所、第９図にて点線図示の結果が得られ
た。また、第３図の従来のPN接合素子の場合の
このような結果は、半導体層６が硼素をＰ型不純
物として高濃度に含んでいる多結晶シリコン層で
ある場合も同様であつた。これよりしても本発明
によるPN接合素子の場合、第３図の従来のPN
接合素子に比し、順方向降下電圧が格段的に小で
あることが明らかであろう。尚本例の場合も、第
３図の従来のPN接合素子の場合と対比して、第
４図にて前述せるに準じて、第６図にて上述せる
と同様の逆方向電流を測定した所、第６図にて上
述せるに準じた結果が得られた。従つて半導体層
５′に蓄積される電子の量が第３図の従来のPN
接合素子に比し格段的に小であることが明らかと
なつた。
子の構成によれば、半導体層状体３としての半導
体層１６が、第４図の場合と同様に、アモルフア
スシリコン又はシリコンとシリコン以外の族元
素とからなる多元アモルフアス半導体でなり、且
つ硼素をＰ型不純物として高濃度に含んでいるの
で、詳細説明はこれを省略するも、電極７及び８
間に生ずる順方向降下電圧が、第３図にて前述せ
る従来のPN接合素子に比し格段的に小であると
共に、半導体層５′に電子が第３図のPN接合素
子の場合の如くに多く蓄積されることがないもの
である。因みに半導体基板４が抵抗率0.01Ωcmの
Ｎ型単結晶シリコン基板でなり、又半導体層５′
がエピタキシヤル成長法によつて形成された抵抗
率5Ωcm、厚さ17μｍのＮ型単結晶シリコン層でな
り、更に半導体層１６がCVD法によつて形成さ
れた、シリコンとゲルマニウムとからなり且硼素
をＰ型不純物として含む、抵抗率が1.6ΩcmのＰ
型多元アモルフアス半導体層でなり、電極７及び
８がアルミニウムとニツケルとからなる金属電極
でなる場合に於て、順方向電圧電流特性を測定し
た所、第９図にて実線図示の結果が得られた。之
に対し第３図にて前述せる従来のPN接合素子に
於て、その半導体基板４、半導体層５′、及び電
極７及び８が夫々上述せるＮ型単結晶シリコン基
板、Ｎ型単結晶シリコン層、及び金属電極でな
り、然し乍ら半導体層６が表面濃度５×1018cm
-3、厚さ1μｍの硼素をＰ型不純物として含む単結
晶シリコン層でなる場合、順方向電圧電流特性を
測定した所、第９図にて点線図示の結果が得られ
た。また、第３図の従来のPN接合素子の場合の
このような結果は、半導体層６が硼素をＰ型不純
物として高濃度に含んでいる多結晶シリコン層で
ある場合も同様であつた。これよりしても本発明
によるPN接合素子の場合、第３図の従来のPN
接合素子に比し、順方向降下電圧が格段的に小で
あることが明らかであろう。尚本例の場合も、第
３図の従来のPN接合素子の場合と対比して、第
４図にて前述せるに準じて、第６図にて上述せる
と同様の逆方向電流を測定した所、第６図にて上
述せるに準じた結果が得られた。従つて半導体層
５′に蓄積される電子の量が第３図の従来のPN
接合素子に比し格段的に小であることが明らかと
なつた。
従つて第８図にて上述せる本発明によるPN接
合素子の場合、PN接合ダイオードとしての機能
を、第３図の従来のPN接合素子の場合に比し格
段的に小なる消費電力しか伴なわないものとして
呈すると共に、格段的に高速で呈するという大な
る特徴を有するものである。
合素子の場合、PN接合ダイオードとしての機能
を、第３図の従来のPN接合素子の場合に比し格
段的に小なる消費電力しか伴なわないものとして
呈すると共に、格段的に高速で呈するという大な
る特徴を有するものである。
又斯る特徴は、半導体層５′の厚さ、半導体層
１６が多元アモルフアス半導体でなる場合に於け
るその多元アモルフアス半導体の材料等につき、
詳細説明はこれを省略するも、第４図にて上述せ
るに準じたものとすることにより、より発揮して
得られるものである。
１６が多元アモルフアス半導体でなる場合に於け
るその多元アモルフアス半導体の材料等につき、
詳細説明はこれを省略するも、第４図にて上述せ
るに準じたものとすることにより、より発揮して
得られるものである。
尚上述に於ては本発明をPN接合ダイオードに
適用した場合につき述べたが、PNP型又はNPN
型のトランジスタであつても、要はPN接合を有
する素子に本発明を適用し得ること明らかであろ
う。
適用した場合につき述べたが、PNP型又はNPN
型のトランジスタであつても、要はPN接合を有
する素子に本発明を適用し得ること明らかであろ
う。
第１図及び第３図は従来のPN接合素子を示す
断面図、第２図はエネルギバンド構造図、第４図
及び第８図は本発明によるPN接合素子の一例を
示す断面図、第５図及び第９図は順方向電圧電流
特性図、第６図は逆方向電流特性図、第７図は半
導体層の光吸収を示す図である。
断面図、第２図はエネルギバンド構造図、第４図
及び第８図は本発明によるPN接合素子の一例を
示す断面図、第５図及び第９図は順方向電圧電流
特性図、第６図は逆方向電流特性図、第７図は半
導体層の光吸収を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｎ型を有する第１の半導体層状体と、 該第１の半導体層状体上にPN接合を介して配
されたＰ型を有する第２の半導体層状体とを具備
するPN接合素子に於て、 上記第１の半導体層状体が比較的低い比抵抗を
有する単結晶シリコン基板と、該単結晶シリコン
基板上の比較的高い比抵抗を有する単結晶シリコ
ン層でなり、 上記第２の半導体層状体が、アモルフアスシリ
コン又はシリコンと該シリコン以外の族元素と
からなる多元アモルフアス半導体でなり、且つ硼
素をＰ型不純物として高濃度に含んでいる事を特
徴とするPN接合素子。 ２ Ｎ型を有する第１の半導体層状体と、 該第１の半導体層状体上にPN接合を介して配
されたＰ型を有する第２の半導体層状体とを具備
するPN接合素子に於て、 上記第１の半導体層状体が単結晶シリコンでな
り、 上記第２の半導体層状体が、上記第１の半導体
層状体側の比較的高い比抵抗を有する第１の半導
体層と、該第１の半導体層上の比較的低い比抵抗
を有する第２の半導体層とでなり、 上記第１の半導体層が単結晶シリコンでなり、 上記第２の半導体層がアモルフアスシリコン又
はシリコンとシリコン以外の族元素とからなる
多元アモルフアス半導体でなり、且つ硼素をＰ型
不純物として高濃度に含んでいる事を特徴とする
PN接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111808A JPS5814579A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | Ｐｎ接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56111808A JPS5814579A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | Ｐｎ接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814579A JPS5814579A (ja) | 1983-01-27 |
| JPH0334673B2 true JPH0334673B2 (ja) | 1991-05-23 |
Family
ID=14570669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56111808A Granted JPS5814579A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | Ｐｎ接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814579A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672988B2 (ja) * | 1984-02-24 | 1994-09-14 | シチズン時計株式会社 | 表示装置用薄膜非線形抵抗素子 |
| KR20000066564A (ko) * | 1999-04-19 | 2000-11-15 | 장용화 | 다목적 다이오드 센서 및 그 제조 방법 |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP56111808A patent/JPS5814579A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5814579A (ja) | 1983-01-27 |
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