JPH0750423A - ソフトリカバリダイオード - Google Patents

ソフトリカバリダイオード

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JPH0750423A
JPH0750423A JP21525293A JP21525293A JPH0750423A JP H0750423 A JPH0750423 A JP H0750423A JP 21525293 A JP21525293 A JP 21525293A JP 21525293 A JP21525293 A JP 21525293A JP H0750423 A JPH0750423 A JP H0750423A
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layer
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Saburo Okumura
三郎 奥村
Ichiro Shimizu
一郎 清水
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で製造が容易なソフトリカバリダイオー
ドを製造する。 【構成】 高い濃度のN型不純物を有するN++型半導体
基板1と、これよりも少ない濃度のN型不純物を有して
いるN- 型半導体層2とが設けられている。N-型半導
体層2は、相対向する2つの主表面を有し、その一方の
主表面がN++型半導体基板1の一面に接しており、N-
型半導体層における他方の主表面側から、その内部に、
P型不純物を有するP+ 型半導体層3が設けられてい
る。このP+型半導体層3を囲んだ状態に、他方の主表
面側からN- 型半導体層2内にN+ 型半導体層5が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイオードに関し、特
にインバータ回路のトランジスタ、MOSFET、IG
BT等の制御素子に並列に接続されたり、直流を交流に
変換した後の整流用に用いるソフトリカバリダイオード
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ソフトリカバリダイオードには、
例えば図4に示すような構成のものがある。非常に高濃
度のN型不純物を有するN++型の半導体基板21の一方
の面上に、N- 半導体層22が形成されている。このN
- 半導体層22は、相対向する2つの主表面を有し、そ
の一方の主表面が半導体基板21の一方の面に接触して
いる。このN- 半導体層22は、例えば低濃度のN型の
不純物であるリンをエピタキシャル成長させることによ
って形成されている。
【0003】このN- 半導体層22における半導体基板
21と接していない主表面側には、高濃度のP型不純物
を有するP+ 半導体層23と、このP+ 半導体層23を
包囲するようにガードリング層24が形成されている。
このガードリング層24は、耐圧特性を改善するために
設けられており、P+ 半導体層23と同様にP+ 半導体
層から構成されている。これらP+ 半導体層23とガー
ドリング層24は、ボロン等のP型不純物を選択拡散ま
たはイオン注入することによって形成されている。
【0004】26はカソード電極、27はアノード電
極、28は保護用ガラス、29はカソード端子、30は
アノード端子である。
【0005】このようなソフトリカバリダイオードで
は、アノード端子30に正の電位、カソード端子29に
負の電位を印加すると、P+ 半導体層23から正孔がカ
ソード電極26に向かい、N++型の半導体基板21から
電子がアノード電極30に向かい、その結果、電流が流
れる。
【0006】この状態から、アノード端子30に負の電
位、カソード端子29に正の電位を印加すると、P+
導体層23とN- 半導体層22との接合部から空乏層が
カソード電極26側に広がり、同図に破線31で示すよ
うにN++型の半導体基板21に達すると、横方向に広が
って行く。このとき、バルク内の縦方向の電界強度が大
きくなって降伏し、スイッチングする。従って、このよ
うなソフトリカバリダイオードを、インバータ回路の制
御素子に並列に接続するダイオードとして使用した場
合、振動した出力が生じる。
【0007】この点を改良したものとして、例えば図5
に示すようなものがある。これは、N++型の半導体基板
21とN- 半導体層22との間に、N- 半導体層22よ
りも不純物濃度が高いN+ 半導体層32を形成したもの
である。このN+ 半導体層32は、N++型の半導体基板
21上にN+ のリンをエピタキシャル成長させて形成し
たものである。他の構成は、図4のソフトリカバリダイ
オードと同一である。
【0008】図5のソフトリカバリダイオードでは、ア
ノード端子30に正の電位を、カソード端子29に負の
電位を印加した後、逆にアノード端子30に負の電位
を、カソード端子29に正の電位を印加すると、P+
導体層23とN- 半導体層22との接合部から空乏層が
縦方向に広がり、N+ 半導体層32内にも微小長さだけ
広がるが、横方向への広がりが或る程度制限される。そ
して、空乏層の広がりの近傍には、まだ少数キャリアが
蓄積している。この蓄積しているキャリアが再結合によ
り徐々に吸収されることによって、ソフトリカバリ特性
が生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5のような
ソフトリカバリダイオードでは、N+ 半導体層32の厚
みと濃度を厳密に管理する必要があり、しかも、N+
導体層32もN- 半導体層22と同様にエピタキシャル
成長によって形成しなければならず、そのため製造が面
倒である上に、高価になるという問題点があった。本発
明は、製造が容易でかつ安価なソフトリカバリダイオー
ドを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、高い濃度のN型不純物を有するN型
半導体基板と、上記基板よりも少ない濃度のN型不純物
を有している第1のN型半導体層とが設けられている。
第1のN型半導体層は、相対向する2つの主表面を有
し、その一方の主表面が上記N型半導体基板の一面に接
しており、この第1のN型半導体層における他方の主表
面側から第1のN型半導体層内に、P型不純物を有する
P型半導体層が設けられている。このP型半導体層を囲
んだ状態に上記他方の主表面側から第1のN型半導体層
内に第2のN型半導体層が設けられている。この第2の
N型半導体層は、第1のN型半導体層よりも多くのN型
不純物を有している。
【0011】
【作用】本発明によれば、P型半導体層に正の電位、N
型半導体基板に負の電位を印加した後、逆にP型半導体
層に負の電位、N型半導体基板に正の電位を印加する
と、P型半導体層と第1のN型半導体層の接合部から空
乏層が縦方向に広がり、N型半導体基板と第1のN型半
導体層の接合部まで広がり、その後に横方向に広がって
いく。この横方向の広がりは、第2のN型半導体層によ
って押さえられ、これ以上広がることはない。このた
め、第1のN型半導体層における空乏層とN型半導体基
板との間に少数キャリアが多数残存し、この少数キャリ
アを引き抜く時間が長くなり、ソフトリカバリ特性が生
じる。
【0012】
【実施例】この実施例では、図1に示すように、非常に
高濃度のN型不純物を有するN++型の半導体基板1が設
けられている。このN++型半導体基板1の一方の面に
は、カソード電極6が形成されている。このカソード電
極6は、カソード端子9に接続されている。
【0013】N++型半導体基板1の他方の面上には、N
- 型半導体層2が形成されている。このN- 型半導体層
2は、低濃度のN型不純物、例えばリンを有するもの
で、相対向する2つの主表面を有し、その一方の主表面
が、N++型半導体基板1の他方の面に接している。この
- 型半導体層2は、例えばN++型半導体基板1の他方
の面から、低濃度のリンをエピタキシャル成長させるこ
とによって形成される。
【0014】このN- 型半導体層2の他方の主表面側か
らN- 型半導体層2内に位置するように、P+ 型半導体
層3が形成されている。また、このP+ 型半導体層3を
完全に包囲するように、環状のP+ 型のガードリング層
4が形成されている。これらP+ 型半導体層3及びガー
ドリング層4は、N- 型半導体層2の他方の面側から例
えばボロンのようなP型不純物を高濃度に選択拡散また
はイオン注入することによって形成されている。
【0015】このようなガードリング層4の外側に、こ
れを包囲するように環状にN+ 型半導体層5が形成され
ている。この半導体層5は、N+ 型であるので、N-
半導体層2よりも不純物濃度が高い。このN+ 型半導体
層5は、例えばリン等のN型不純物をN- 型半導体層2
の他方の面から選択拡散またはイオン注入することによ
って形成されている。
【0016】N- 型半導体層2の他方の表面上には、P
+ 型半導体層3の周囲を包囲するように保護用ガラス8
が形成されており、さらにP+ 型半導体3の上面には、
アノード電極7が形成され、このアノード電極7はアノ
ード端子10に接続されている。
【0017】このように構成されたソフトリカバリダイ
オードでは、アノード端子10に正の電位を、カソード
端子9に負の電位を印加すると、アノード端子10から
カソード端子9に電流が流れる。その後に、アノード端
子10に負の電位を、カソード端子9に正の電位を印加
すると、N- 半導体層2とP+ 半導体層3との接合部か
ら、図1に破線で示すように下方に向かって空乏層11
が広がり、N++型半導体基板1にまで達する。そして、
空乏層11は横方向に広がっていき、P+ 型半導体層4
を越えて、N+ 型半導体層5に達し、このN+ 型半導体
層5を越えて、空乏層11が横方向に広がることはな
い。
【0018】ガラス層8とN+ 半導体層5との間で降伏
が生じるので、このように空乏層11の横方向への広が
りが阻止され、このソフトリカバリダイオードは、図2
に符号イで示すような電圧−電流特性となり、同図に符
号ロで示す通常のダイオードの電圧−電流特性との比較
から明らかなように、降伏の生じる逆電圧が小さくな
る。
【0019】このように空乏層11の横方向への広がり
を阻止したことにより、空乏層11が形成されていない
半導体層2の領域2aに、多数の少数キャリア12が残
存する。これら多数の少数キャリア12が、再結合によ
り引き抜かれるが、それには多くの時間が必要になり、
ソフトリカバリ特性を生じる。
【0020】上記の実施例では、ガードリング層4を設
けたが、降伏電圧を通常のダイオードにおいて生じる降
伏電圧よりも小さくして、少数キャリアが残存するよう
にすればよいので、ガードリング層4は必ずしも必要で
はなく、場合によっては除去することもできる。また、
+ 半導体層5を、P+ 半導体層3を完全に取り巻く環
状に構成したが、図3に示すように一部に開口部13を
有するN+ 半導体層5aを設けてもよい。また、上記の
実施例では、N++型半導体の一方の面上にN-型半導体
層をエピタキシャル成長させたが、N- 型半導体の一方
の面上に高濃度のN型不純物を拡散し、N++型半導体層
を形成したものを使用してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第1のN
型半導体層における一主表面側に設けたP型半導体層を
囲んだ状態に、第1のN型半導体層よりも多くのN型不
純物を有する第2のN型半導体層を形成することによっ
て、ソフトリカバリ特性を得ている。従って、第2のN
型半導体層の形成場所は、通常のダイオードにおける降
伏電圧よりも小さな降伏電圧となる場所とすればよいの
で、厳密に形成位置を管理する必要がなく、しかもエピ
タキシャル成長でなく、選択拡散やイオン注入等により
形成することができるので、高価なエピタキシャル成長
装置を使用する必要がなく、製造が容易である上にコス
トを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるソフトリカバリダイオードの1実
施例の縦断面図である。
【図2】同実施例と従来のダイオードとの電圧−電流特
性図である。
【図3】同実施例の変形例を示す部分省略平面図であ
る。
【図4】従来のソフトリカバリダイオードの一例の縦断
面図である。
【図5】従来のソフトリカバリダイオードの他の例の縦
断面図である。
【符号の説明】
1 N++型半導体基板 2 N- 型半導体層(第1のN型半導体層) 3 P+ 型半導体層(P型半導体層) 5 N+ 型半導体層(第2のN型半導体層)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高い濃度のN型不純物を有するN型半導
    体基板と、相対向する2つの主表面を有しその一方の主
    表面が上記N型半導体基板の一面に接した状態に形成さ
    れ上記基板よりも少ない濃度のN型不純物を有する第1
    のN型半導体層と、この第1のN型半導体層における他
    方の主表面側から第1のN型半導体層内に設けられP型
    不純物を有するP型半導体層と、このP型半導体層を囲
    んだ状態に上記他方の主表面側から第1のN型半導体層
    内に設けられ第1のN型半導体層よりも多くのN型不純
    物を有する第2のN型半導体層とを、具備するソフトリ
    カバリダイオード。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378094B1 (ko) * 2012-07-13 2014-03-27 주식회사 케이이씨 고속 회복 다이오드
JP2016001671A (ja) * 2014-06-12 2016-01-07 サンケン電気株式会社 半導体装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378094B1 (ko) * 2012-07-13 2014-03-27 주식회사 케이이씨 고속 회복 다이오드
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