JPH0777268B2 - サ−ジ吸収素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、雷やスイッチング・サージ等、各種サージ要
因に基く異常電圧から電気回路系を保護するためのサー
ジ吸収素子に関し、特にパンチスルー現象を利用したサ
ージ吸収素子に関する。

〈従来の技術〉 サージ吸収素子とは、“降伏電圧”と呼ばれる規定電圧
値以上の高電圧が印加されたとき、以降の過程において
自身の内に等価的な低インピーダンス電流線路を形成す
ることにより、その高電圧に伴う大電流を吸収し、素子
両端電圧を一定電圧値以下にクランプして、保護すべき
電気回路系にそうした異常電圧の影響が及ばないようす
るものを言うが、従来において市場に供されているもの
のほとんどは、その動作メカニズムが雪崩（なだれ）降
伏原理によるものであった。

すなわち、pn接合によるダイオード構造またはトランジ
スタのダイオード接続構造に逆バイアスを印加したとき
の雪崩降伏電圧をしてサージ吸収素子としての降伏電圧
を規定していた。

また、特公昭51-5913号公報等に認められるように、中
にはパンチ・スルー原理を利用するものもないではなか
ったが、そうしたものにおいても、上記した雪崩降伏型
共々、いわゆる定電圧ダイオードを提供するものでしか
なかった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の雪崩降伏原理によるサージ吸収素子においては、
上記のように、その雪崩降伏電圧そのものが、サージ吸
収素子としての特性を云々する場合に使われる“降伏電
圧”を直接に規定するものとなる。

しかし一方、こうした従来素子における雪崩降伏電圧
は、pn接合を形成する両領域の中、高比抵抗側を形成す
る一方の半導体領域、従って一般に半導体基板の不純物
濃度の如何により、略ゞ一義的に定まってしまう。

そのため、こうした従来の雪崩降伏型サージ吸収素子で
は、同一の不純物濃度の半導体基板を用いる限り、その
降伏電圧を任意に変えることはできないか、極めて難し
く、異なる降伏電圧の製品を得ようとするなら、それに
応じて不純物濃度の異なった半導体基板を用いねばなら
ない。

こうしたことは、それ自体、極めて不合理であるばかり
でなく、降伏電圧を変えると接合容量や直列抵抗等、降
伏電圧以外のその他の電気的特性も変わってしまうこと
になる。換言すれば、接合容量や直列抵抗等を降伏電圧
と独立には設計できないのである。

また逆に考えれば、こうした従来素子では、意図的な場
合に限らず、例え各ロット毎には製作公差の範囲内にあ
るとは言え、異なるロット間では始めから不純物濃度に
バラ付きのある半導体基板が供給されてきたような場合
には、しかもそれが予め分かっていたにしても、簡単に
はこれを修正する術がなく、従ってその結果は、製品と
して完成された後のサージ吸収素子の降伏電圧に関する
ロット間変動乃至バラ付きとして、そのまま正直に反映
されてしまうことになる。

さらにはまた、この種従来の雪崩降伏型サージ吸収素子
では、実際の物理的な構造上においても制約を生むこと
が多い。

というのも、この種サージ吸収素子において第一半導体
領域内への不純物拡散等により第二半導体領域を埋設的
に形成した場合、雪崩降伏は一般にその接合両端の電界
集中部分から起き易く、仮にそのようになると、降伏後
の入力電圧クランプ時において接合の全面積部分に亘り
均一に電流を流すことが極めて難しくなるからである。

これら欠点に加うるに、上記従来素子では、降伏後の入
力電圧クランプ時において、素子両端電圧（クランプ電
圧）がそれほどに低くはならないという欠点もある。む
しろ、こうした雪崩降伏型にしろ、先に少し述べたパン
チ・スルー型にしろ、いずれも定電圧特性であるので、
クランプ電圧の方が降伏電圧よりも高くなる。

そのため、降伏後、素子内にて消費される電力は、絶対
値において相当に高いこのクランプ電圧と吸収電流との
積になり、結果として素子に多大な発熱をもたらす。こ
れは言い換えれば、熱容量の観点からして、素子に許容
できる吸収電流にかなりな制限を生むことを意味する。

本発明は以上のような従来の実情にかんがみて成された
もので、用いる半導体基板の不純物濃度乃至抵抗率や厚
味の如何に拘らず、相当程度以上の幅で設計性良く任意
の降伏電圧が得られ、従ってまた、降伏電圧の如何によ
らず、接合容量や直列抵抗等、その他の電気的特性を独
立に設計することもでき、しかもサージ吸収時には、ク
ランプ電圧を降伏電圧に比し、十分に低電圧化させ、も
って大きな吸収電流をも流し得るサージ吸収素子を提供
せんとするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明においては、従来の雪
崩降伏型に代え、新たな動作原理としてパルチスルー現
象を導入し、かつ、ブレーク・オーバする素子として、
それぞれ下記の構成によるサージ吸収素子A,Bを提案す
る。

A:第一導電型の第一半導体領域と； 第一半導体領域の上下両表面の中、一方の表面側に形成
され、上記の第一導電型とは逆導電型であって第一半導
体領域との間でpn接合ダイオードを形成する第二の半導
体領域と； 第一半導体領域とは反対側から第二半導体領域に接触す
ることにより第一半導体領域との間の離間距離をして第
二半導体領域の実効厚味を規定し、かつ、第二半導体領
域とは逆導電型で第二半導体領域との間で上記pn接合ダ
イオードとは逆方向のpn接合を形成する第三半導体領域
と； 第一半導体領域の上記上下両表面の中、上記一方に対向
する他方の表面側に形成された第四領域と； 第四領域に接続した第一の端子と； 第二半導体領域と第三半導体領域とをそれらの表面にお
いて短絡する電極に接続した第二の端子とを有し； 上記第四領域は、上記pn接合ダイオードを逆バイアスす
る極性で降伏電圧以上の電圧のサージが印加されるに伴
い第一半導体領域と第三半導体領域間がパンチ・スルー
したとき以降、第一半導体領域中に第一半導体領域にと
っての少数キャリアを注入することにより第一、第二端
子間で上記サージ電流を吸収し始めるため、第一半導体
領域との間で少数キャリアの注入接合を形成する領域で
あり； 第三半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後におけ
る当該電流の増大により第二半導体領域中に第二半導体
領域と第三半導体領域との間の上記pn接合を順バイアス
する電圧が発生したとき以降、第二半導体領域に第二半
導体領域にとっての少数キャリアを注入することにより
第四領域から第一半導体領域への少数キャリアの注入を
促進し、上記吸収されるサージ電流のさらなる増大と共
に第一、第二端子間に負性特性としてのブレーク・オー
バ特性を生起させ、当該第一、第二端子間電圧を絶対値
において降伏電圧よりも低いクランプ電圧に移行させる
ため、第二半導体領域に対し少数キャリアを注入する領
域であること； を特徴とするサージ吸収素子。

B:第一導電型の第一半導体領域と； 第一半導体領域の上下両表面の中、一方の表面側に形成
され、上記の第一導電型とは逆導電型であって第一半導
体領域との間で第一のpn接合ダイオードを形成する第二
の半導体領域と； 第一半導体領域とは反対側から第二半導体領域に接触す
ることにより第一半導体領域との間の離間距離をして第
二半導体領域の実効厚味を規定し、かつ、第二半導体領
域とは逆導電型で第二半導体領域との間で上記第一のpn
接合ダイオードとは逆方向のpn接合を形成する第三半導
体領域と； 第一半導体領域の上記上下両表面の中、上記一方に対向
する他方の表面側に形成され、上記の第一導電型とは逆
導電型であって第一半導体領域との間で上記第一のpn接
合ダイオードとは逆向きの第二のpn接合ダイオードを形
成する第四の半導体領域と； 第一半導体領域とは反対側から第四半導体領域に接触す
ることにより第一半導体領域との間の離間距離をして第
四半導体領域の実効厚味を規定し、かつ、第四半導体領
域とは逆導電型で第四半導体領域との間で上記第二のpn
接合ダイオードとは逆方向のpn接合を形成する第五半導
体領域と； 第四半導体領域と第五半導体領域とをそれらの表面にお
いて短絡する第一の電極に接続した第一の端子と； 第二半導体領域と第三半導体領域とをそれらの表面にお
いて短絡する第二の電極に接続した第二の端子とを有
し； 上記第二のpn接合ダイオードは、上記第一のpn接合ダイ
オードを逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサ
ージが印加されるに伴い第一半導体領域と第三半導体領
域間がパンチ・スルーしたとき以降、第一半導体領域中
に第一半導体領域にとっての少数キャリアを注入するこ
とにより第一、第二端子間で上記サージ電流を吸収し始
めるため、当該第一半導体領域に対し少数キャリアを注
入するダイオードであり； 上記第一のpn接合ダイオードは、上記第二のpn接合ダイ
オードを逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサ
ージが印加されるに伴い第一半導体領域と第五半導体領
域間がパンチ・スルーしたとき以降、第一半導体領域中
に第一半導体領域にとっての少数キャリアを注入するこ
とにより第一、第二端子間で上記サージ電流を吸収し始
めるため、当該第一半導体領域に対し少数キャリアを注
入するダイオードであると共に； 第三半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後におけ
る当該電流の増大により第二半導体領域中に第二半導体
領域と第三半導体領域との間の上記pn接合を順バイアス
する電圧が発生したとき以降、第二半導体領域に第二半
導体領域にとっての少数キャリアを注入することにより
第四半導体領域から第一半導体領域への少数キャリアの
注入を促進し、上記吸収されるサージ電流のさらなる増
大と共に第一、第二端子間に負性特性としてのブレーク
・オーバ特性を生起させ、第一、第二端子間電圧を絶対
値において上記降伏電圧よりも低いクランプ電圧に移行
させるため、第二半導体領域に対し少数キャリアを注入
する領域である一方； 第五半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後におけ
る当該電流の増大により第四半導体領域中に第四半導体
領域と第五半導体領域との間の上記pn接合を順バイアス
する電圧が発生したとき以降、第四半導体領域に第四半
導体領域にとっての少数キャリアを注入することにより
第二半導体領域から第一半導体領域への少数キャリアの
注入を促進し、上記吸収されるサージ電流のさらなる増
大と共に第一、第二端子間に負性特性としてのブレーク
・オーバ特性を生起させ、第一、第二端子間電圧を絶対
値において上記降伏電圧よりも低いクランプ電圧に移行
させるため、第四半導体領域に対し少数キャリアを注入
する領域であること； を特徴とするサージ吸収素子。

〈作用〉 本願第一発明による上記のサージ吸収素子Ａでは、サー
ジの印加に伴い第一半導体領域と第二半導体領域とによ
り構成されるpn接合ダイオードに逆バイアスが掛かると
当該pn接合に形成される空乏層は第一半導体領域中を第
四領域に向けて伸びると同時に第二半導体領域中を第三
半導体領域に向けて伸びて行く。そして、この空乏層が
サージ印加に伴う過渡的な電圧上昇過程において伸び続
け、やがて第三半導体領域にまで達すると第一半導体領
域と第三半導体領域とがパンチスルーし、このパンチス
ルー領域を介してサージ電流が吸収され始める。このパ
ルチスルー動作の開始電圧が、第２図中における「降伏
電圧」である。

第四領域は、要旨構成中に記したように、第一半導体領
域に対して少数キャリアを注入し得る材料（例えば第一
半導体領域とは逆導電型の半導体とかシリサイド、さら
にはまた第一半導体領域がｐ型の場合には電子注入の可
能な金属等）から構成されていれば良いが、ここでは本
素子の動作の理解を容易にするため、例えばｐ型半導体
であったとする。従ってこの場合、本願要旨構成中の各
領域の導電型関係に関する限定に従い、第一半導体領域
の導電型はｎ型、第二半導体領域の導電型はｐ型、第三
半導体領域の導電型はｎ型にすることになる。

しかるに、上記の降伏の開始と共に第四半導体領域から
注入された正孔は、第三半導体領域から第二半導体領域
をパンチスルーして第一半導体領域に流れ込んで来た電
子と一部は結合して消滅するが、多くは空間電荷層とな
っている第二半導体領域にも到達し、第二半導体領域の
表面に接触している電極との間でサージ印加による電界
の存在の下に電流経路が確立しているため、当該第二半
導体領域中を第三半導体領域の下面をなめるようにして
横方向に移動した後に第二半導体領域の表面電極に到達
し、素子電流（サージを吸収した電流）として取出され
始める。

第二半導体領域の表面に設けられている電極は、本発明
に従うと第三半導体領域の表面にも接触してそれら第
二、第三半導体領域の表面相互を短絡しており、その結
果、当該第二、第三半導体領域の表面は共に同電位にな
っているが、上記のように第三半導体領域に沿って第二
半導体領域中を正孔が流れるため、この正孔流（電流）
の経路に沿った抵抗分の存在のために第二半導体領域の
内部では表面電位に対して電圧降下が生ずる。そして、
この電圧降下が、第二半導体領域と第三半導体領域とに
より形成されるpn接合の順バイアスに等しくなった個所
から当該pn接合のターンオンが始まり、第三半導体領域
から第二半導体領域を介し第一半導体領域に向けてパン
チスルーには依らない電子流が流れ始める。

このようにして第一半導体流域に注入された電子流は第
四半導体領域から第一半導体領域への少数キャリア（こ
こでの説明では正孔）の注入を促し、これに伴う素子電
流の増大により第二半導体領域と第三半導体領域とによ
り形成されるpn接合において順バイアスによりターンオ
ンする部位は増えて行き、益々もって第四半導体領域か
ら注入される正孔が増し、これに伴う第三半導体領域か
らの電子注入量も増して行く。

このようなキャリア注入過程が連続的に繰返されて行く
ことにより、当該キャリア注入に関する正帰還現象が顕
著になり、素子としてのブレーク・オーバに至って素子
両端電圧（本発明要旨構成中に言う第一、第二端子間電
圧）は第２図中に示されるように極端に低い「クランプ
電圧」に移行する。このときの素子電流値が第２図中で
「ブレーク・オーバ電流」として示されている値であ
り、また、ブレーク・オーバ以降の状態では、吸収され
るサージ電流は殆ど全てが第一半導体領域から第二半導
体領域と第三半導体領域で構成されるpn接合のほぼ全領
域を介して流れることになる。

このようにして、本発明のサージ吸収素子Ａでは、吸収
し得るサージの極性に制約はあるものの（上記した導電
型の組み合せ例では第四半導体領域側が、第三半導体
領域側が）、単純な二端子素子でありながら素子の発
熱を抑え、大きなサージ電流を吸収することができる。
なお、ブレーク・オーバを呈する時の電圧値を第２図中
に示すように「ブレーク・オーバ電圧」と呼ぶことがで
き、一般にこのブレーク・オーバ電圧自体は降伏電圧よ
りも高くなる。

これに対し、本発明の教示とは異なり、第二半導体領域
の表面と第三半導体領域の表面とを短絡させずに二端子
素子として用いた場合にはブレーク・オーバ特性を示さ
ないが、示すにしてもブレーク・オーバ電流は極めて小
さな値になってしまう。

例えば第二半導体領域の表面と第四半導体領域の表面と
にのみ電極を設け、これらから第一、第二の端子を取出
した場合には、サージ印加時のモデルとして第一、第二
半導体領域で構成されるpn接合に逆電圧を印加し、その
絶対値を増大させて行くと、まずは空間電荷領域が第一
半導体領域と第三半導体領域間の第二半導体領域中に広
がり、これが第三半導体領域にまで到達すると当該第三
半導体領域はそれまでのフローティング状態から電位固
定状態になる。その状態でさらに逆電圧の絶対値が増し
て行くと第二半導体領域と第三半導体領域とで構成され
るpn接合が「降伏」する電圧に至り、こうなると第二半
導体領域から第三半導体領域、パンチスルー領域、第一
半導体領域を順に経て第四半導体領域に至る経路に沿っ
て電流が流れ、二端子間電圧は「定電圧」となる。ブレ
ーク・オーバは、第二半導体領域と第三半導体領域とが
逆バイアスになるために起こりようがない。

また、仮に第三半導体領域の表面と第四半導体領域の表
面とにのみ電極を設け、二端子素子として動作させた場
合には、第一半導体領域と第二半導体領域とで構成され
るpn接合が逆バイアスとなる極性でサージ印加モデルと
しての電圧を印加し、その絶対値を増大させて行くと、
やがては第一半導体領域と第三半導体領域間がパンチス
ルーする。すると、第三半導体領域からのキャリアが第
二半導体領域を介して第一半導体領域に供給され、これ
により第四半導体領域から第一半導体領域への少数キャ
リアの注入が促される。ところが、第二半導体領域はフ
ローティング状態にあるから当該第二半導体領域と第三
半導体領域とはすぐにも順バイアスされてしまい、第三
半導体領域から第二半導体領域に対し、パンチスルーに
は依らないキャリア流が生じ、その結果、ブレーク・オ
ーバ特性を生ずるにしてもそのブレーク・オーバ電流は
極めて小さな値になってしまう。ブレーク・オーバ電流
の小さなデバイスには種々の問題が出る。

例えば、立ち上がりの鋭さがdV/dtで表されるサージの
印加に伴い、逆バイアスとなるpn接合の接合容量Cjを充
電しようとする変位電流idが流れるが、この大きさは id＝Cj（dV/dt）…………（１） で表される。しかるに、ブレークオーバ電流が小さい
と、ピーク電圧の絶対値がデバイスの規格動作電圧より
小さく、本来ならば吸収する必要のない“小さなサー
ジ”であるにもかかわらず、しかもその立ち上がりdV/d
tも余り鋭くないのに、変位電流idによってデバイスが
ターンオンしてしまうことがある。さらにこの場合、ブ
レークオーバ電流が小さいのと同じ理由で保持電流も小
さいので、一旦ターンオンしてしまうとサージが消失し
ても素子電流をほぼ零にしないと回復しない（この分野
で周知の「続流効果」が生ずる）と言う欠点も生まれ
る。

このような考案を施すと明らかなように、本発明におい
て第二半導体領域と第三半導体領域とを短絡して二端子
サージ吸収素子を構成することの有効性は明らかで、dV
/dt耐性を得るに必要な高いブレーク・オーバ電流と、
続流効果を避けるための高い保持電流とを得ることがで
きる。

しかも、ただ単に短絡させるのではなく、第二半導体領
域と第三半導体領域とをそれらの表面で短絡させている
ため、第二半導体領域と第三半導体領域の表面電位は何
等外部の影響を受けることなく同電位にすることができ
る。これはデバイス設計上、極めて有意義である。仮に
別途にリード線等により第二半導体領域と第三半導体領
域の表面からそれぞれ別途に端子を引き出し、これらを
素子外部で短絡させた場合には、サージ吸収素子の使用
目的からして、このリード線にノイズが乗ることは普通
に考えられる。また、リード線の持つインダクタンス成
分や接触抵抗等の存在、既述したサージのdV/dtが様々
であること等に鑑みると、二端子間でのブレークオーバ
特性がサージの印加ごとに不安定に変動する等の不都合
が考えられる。これに対し、本発明におけるように第
二、第三半導体領域の表面においてそれらを短絡する電
極を設け、そこから端子を取出すようにすれば、上記の
ような問題は解決、ないし少なくとも緩和される。

なお、上記ブレーク・オーバ電流の値は、第二半導体領
域の抵抗や第三領域と第一半導体領域に対する形状の如
何により決められ、また第四領域の第一半導体領域に対
する形状、さらには、後述するように第一半導体領域が
直接に外部端子に接続されている場合には、当該第一半
導体領域の抵抗と第四領域近傍の形状の如何によっても
決めることができる。

一方、パンチスルー動作を開始せしめる降伏電圧につい
て考えると、本発明サージ吸収素子では、第一半導体領
域に対し、その反対側で第二半導体領域に接する第三半
導体領域の高さ位置をどの程度に設定するか、換言すれ
ば中間の第二半導体領域の実効厚味をどの程度に設定す
るかにより、第一、第三領域間のパンチスルー電圧、つ
まりは当該降伏電圧を任意に変更、制御できるものとな
る。

例えば中間の第二半導体領域の実効厚味を厚く設定した
場合には、他の条件が同一であれば生成した空乏層が第
三領域にまで伸びるにはより大きな逆方向バイアスが必
要となり、これは結局、素子が降伏する降伏電圧を高め
たことになるし、逆に中間の第二半導体領域の実効厚味
を薄く設定すれば、生成した空乏層は比較的低い印加電
圧でも容易に第三領域に到達することになるから、降伏
電圧を低目に設定したことになる。

勿論、こうした降伏電圧は、中間の第二半導体領域の不
純物濃度によっても制御し得るが、いづれにしても、上
記のことからすれば、本発明によった場合、第一半導体
領域として適当な市販の半導体基板ウエハをそのまま用
いても、そしてまた同一種類の半導体基板を出発部材と
しても、任意所望の降伏電圧のサージ吸収素子を得られ
ることが分かる。

また、第二半導体領域の実効厚味の制御とその不純物濃
度の制御とを適当に操作すれば、降伏電圧の如何に対し
て接合容量や直列抵抗を独立にも設計できるようにな
る。

さらに、半導体基板そのもの、乃至半導体基板上に、ま
たは半導体基板内に形成された第一半導体領域に対し、
順次に第二半導体領域、第三領域を形成していく手法自
体は、既存のエピタキシャル成長技術によっても良い
し、イオン打込み、選択拡散等々によっても良いが、い
づれによるにしても、第二半導体領域の実効厚味とか不
純物濃度の制御は、現在の技術でも極めて高いものが得
られるから、結局は本発明により作成されるサージ吸収
素子は、要すればその精度を極めて高いものとすること
ができる。

構造的な観点からしても、第二半導体領域の実効厚味は
第一領域の厚味とは無関係に薄く設定できるから、第一
半導体領域としては市販の半導体基板ウエハに何等特殊
な前加工を施さず、厚いままにそのまま用いることもで
き（その方が一般的でもある）、従って工程の増加を招
かず、物理的な強度低下も招かないで済むし、一つの半
導体基板内に本発明素子を複数個、形成することもで
き、集積化が容易な効果もある。

以上説明した本願第一発明としての上記サージ吸収デバ
イスＡに対し、第二発明としての上記サージ吸収デバイ
スＢは、両極性のサージ電流をも吸収可能としたもので
ある。

すなわち、第四領域が半導体に限定されたものとしてこ
れを第一発明における第二半導体領域相当の領域と考
え、同様に第五半導体領域（以下、単に第五領域とも言
う）を第一発明中の第三半導体領域（以下、単に第三領
域とも言う）相当の領域と考えれば、既述のように第一
半導体領域と第二半導体領域とにより構成された第一発
明中におけるpn接合ダイオードに相当する第二発明中の
第一のpn接合ダイオードにおいて生じ得るパンチスルー
現象は、逆極性のサージ電流に関して第一半導体領域と
第四半導体領域とで構成される第二のpn接合ダイオード
の逆バイアスの結果としても同様に生ずることになる。

すなわち、第一半導体領域と第四半導体領域との間の第
二のpn接合ダイオードにてパンチスルーが生起している
ときには、第二半導体領域が先の第一発明の説明中にお
いて半導体で構成した場合の第四領域がなした機能を営
むことになる。

こうしたことから、第四半導体領域については第二半導
体領域に関しての、そして第五領域については第三領域
に関しての各説明がそのまま単なる読み代えで適用でき
るし、その他の配慮事項についてもまた然りとなる。

従って、クランプ電圧が十分に低いとか、降伏電圧の任
意設計性が良い等々、第一発明のサージ吸収素子が有し
ていた利点は、全く同様に、この第二発明のサージ吸収
素子においても発揮することができる。

〈実施例〉 以下、図示する本発明実施例の幾つかにつき詳記する。
勿論、第一発明と第二発明の個々に対してそれぞれの実
施例があるが、すでに述べたきたように、両者は極めて
密接な関連にあるので、互いに参考にすることができ
る。

第１図に示すサージ吸収素子10は、第一発明による基本
的な実施例の一つであって、半導体基板を第一導電型の
第一半導体領域１としてそのまま用い、その上下両表面
の中、一方の表面に順次、第二半導体領域２、第三領域
３を二重拡散技術で形成し、他方の表面、すなわち裏面
には、第四領域４を半導体製に選び、これを拡散技術で
形成したものである。

このような関係において、例えば半導体基板乃至第一半
導体領域１がｎ型半導体であった場合には、ホウ素等の
適当な不純物の拡散技術により、第二半導体領域２及び
第四半導体領域４はｐ型とする。

第三領域３は、パンチスルーを起こした際の主電流線路
の一端部を形成するので、望ましくは高導電率であるこ
とが良く、この実施例では高不純物濃度ｎ型、すなわち
n⁺型領域として第二半導体領域２内への不純物の二重拡
散により形成されている。実際にはこれは高濃度燐拡散
等により得ることができる。

各領域には、それぞれオーミックな引き出し端子を付し
て素子として完結させるが、第二半導体領域２の引き出
し端子2tと第三領域３の引き出し端子3tとは、図中では
仮想線の線路Lsで示されているが、実際には製作の段階
で短絡させておくもので、このような表面短絡線路Ls
は、第二半導体領域２の露出表面と第三領域３の露出表
面との上に一連に蒸着される等してオーミックに接触し
た金属層等で形成することができる。

ここではまず、両端子2t,3tがこのように線路Lsで短絡
されており、それらと第四半導体領域４の引き出し端子
4tとの間にサージ電圧が印加されるものとして説明す
る。

このようなサージ吸収素子10においては、すでに作用の
項で詳説したのでここではその動作につき簡単に述べる
と、第一半導体領域１と第二半導体領域２との間のpn接
合に逆バイアスが印加されると、それにより生ずる空乏
層は第一半導体領域１の側へのみならず、第三領域３の
側に向けても伸びて行く。

従って、端子2t,3tと端子4t間にサージ電圧が印加さ
れ、それが上記pn接合に逆バイアスを印加する位相で相
当程度に大きいものであると、当該空乏層の上方端部が
第三領域３に達することが起こり得る。

この状態が、第一半導体領域１と第三領域３との間での
パンチスルー状態の開始であり、大電流を流し得る低イ
ンピーダンス状態、乃至本サージ吸収素子としての降伏
状態の始まりとなる。この開始点は第２図中にあって電
圧軸上に降伏電圧として示してある。

こうした降伏開始状態が具現すると、端子2t,3tと端子4
t間にサージ電流が流れ出し、第四半導体領域４から正
孔が第一半導体領域１に注入され、それが第二半導体領
域２で収集されて外部端子2tを介し、外部電流（素子電
流）となる。

従って、第三領域３と第一半導体領域１とに挟まれた第
二半導体領域２中の電流経路に沿った抵抗値と、上記電
流の積が、領域2,3で構成されるpn接合ダイオードの順
方向電圧に等しくなったときに、今度は第三領域３から
電子が第二半導体領域２に注入され、これが電流の増大
を招き、再びまた第四半導体領域４から正孔の注入が行
なわれるという正帰還現象が生ずる。

このような正帰還現象が起こり始める電流値がこれまで
述べたきたブレーク・オーバ電流であり、このときの素
子両端電圧（外部端子4t,3t間電圧）がブレーク・オー
バ電圧となる。

すでに記したように、このブレーク・オーバ電圧は、降
伏電圧よりはいく分か大きな値となるが、一旦、正帰還
が起こり始めると、素子両端電圧は著しく低い値に遷移
する。この値は第２図中にあってクランプ電圧として示
されているが、具体的には吸収電流と各部の直列抵抗と
の積に、pn接合の順方向電圧一つ分を加えた値に略ゞ等
しい。

このようなメカニズムから理解されるように、本発明の
サージ吸収素子10は、サージが印加されていないときに
は高い降伏電圧を維持して素子内に流れる電流を最少限
度に抑え、本素子により無駄に電流が消費されるのを妨
げる一方で、一旦、降伏電圧以上にサージが印加される
と、間もなく極めて低いクランプ電圧を呈し、もって大
電流を吸収して後続の回路系を確実に保護するようにな
る。

このような動作をなす本サージ吸収素子10における降伏
電圧は、第一半導体領域１の抵抗率乃至不純物濃度のみ
ならず、第一半導体領域１と第三領域３との間の離間距
離で規定される第二半導体領域２の実効厚味Dtの如何、
及びあるいは不純物濃度の如何によってパンチスルー電
圧が制御できることにより、かなりに広い設計幅内で任
意に設定することができる。実際にも本出願人の実験に
よれば、この設計幅は、数ボルトから数百ボルトまでの
極めて広範な範囲に及ぶものであることが確かめられて
いる。

第１図示の実施例の場合は、既述のように、半導体基板
１に対して第二半導体領域２及び第三領域３を二重拡散
技術で作成する場合を示しているが、このような場合に
は、当該第二半導体領域２の実効厚味Dtは、第二半導体
領域２の形成後、その表面からの第三領域形成用不純物
の拡散深さDdを制御することにより、直接に制御される
ものとなる。すなわち、二重拡散技術による場合には、
第一半導体領域に対する第三領域３の高さ位置の変動乃
至変更設定は、直接に第二半導体領域２の実効厚味Dtを
変更するものとなる。

一方、第二半導体領域２、及び第三領域３をエピタキシ
ャル成長技術により形成した場合には、当該第二半導体
領域２の実効厚味Dtは当該エピタキシィにおける諸条件
に基いて決定される成長膜厚自体により規定されるのが
一般的であるが、その場合にも実際上、第三領域３の存
在がパンチスルーに関する実効厚味Dtを規定しているこ
とに変わりはない。

そして、拡散技術による場合もエピタキシィによる場合
も、第二半導体領域２の実効厚味Dtの制御は、既存の技
術をしても極めて高い精度で制御できるから、結局、本
発明によるサージ吸収素子は、その降伏電圧を極めて高
い精度で設定できるものとなる。

また同様に、パンチスルー電圧、ひいては本素子の降伏
電圧を規定する他の一要因となる第二半導体領域２の不
純物濃度も、既存の技術をして極めて高い精度で調整、
制御することができる。

上記はまた、本発明の素子の場合、降伏電圧を設計する
のに、第二半導体領域２の実効厚味Dtと不純物濃度とい
う、それぞれ設計性の良い、しかも互いには独立の二つ
の変数を有していることを意味している。従って、これ
ら変数を一方のみ使ったり、双方使ってそれぞれ適当に
按配することにより、単に極めて広範な範囲に亘って降
伏電圧を設定できるだけでなく、接合容量や直列抵抗
等、その他の電気的特性を降伏電圧と独立に設計するこ
ともできることが分かる。

勿論、第四半導体領域４についても、不純物拡散、エピ
タキシィ等の従来技術を援用して制御性良く形成するこ
とができるし、またそもそも、既述したように、この第
一発明に限っては、当該第四領域４が第一半導体領域１
に対して少数キャリアを注入し得る注入接合を形成する
材料で形成されていれば足り、図示実施例におけるよう
に、第一半導体領域１と逆導電型の半導体であることに
限らず、シリサイド製とか、さらにはまた第一半導体領
域１がｐ型である場合には、それに対して電子注入の可
能な金属製とすることも等も考えられる。

本発明のサージ吸収素子においては、その原理上、第
一、第三領域間でパンチスルーが起きた後のサージ電流
の電流分布は、比較的均一なものとなる。しかし、なお
一層の均一性を確保しようとするなら、第３図に示すよ
うな構成を採ることもできる。

すなわち、この第３図示の第二実施例では、半導体基板
乃至第一半導体領域１の表面に形成された逆導電型の第
二半導体領域２に対して形成される第三領域３を、複数
に分割された第三領域要素31,32,33,……,3n（図示の場
合ｎ＝５）の集合から構成しており、各領域要素31〜3n
は、共通の引き出し端子3tから外部に導通を採られるよ
うにしている。

こうした構造では、従来の雪崩降伏型素子に見られたよ
うな電界の集中効果はこれを避けることができ、均一な
電流分布を得ることができる。そのためまた、電流容量
も略ゞ素子面積に比例して増大させることができる。

この第３図示の実施例でも、第一実施例について述べた
他の配慮は同様に採用することができる。なお、二つの
端子2t,3tは、既述したように動作原理上、短絡できる
だけでなく、短絡して用いると過渡現象を避け得る効果
もある。

本発明のような構成のサージ吸収素子では、本来、パン
チスルー現象によって規定されるべき降伏電圧が、第一
半導体領域１と第二半導体領域２の雪崩降伏電圧に近く
なってくると、制御性が悪くなることも考えられる。

そのような危惧のある時には、第二半導体領域２の端部
の接合で生じ始める雪崩降伏を初期の段階で防ぐか抑え
るため、後述する第二発明の実施例としての第４図に示
されるように、第二半導体領域２の周囲を囲むように第
二半導体領域と同一の導電型のガード・リング領域2Gを
形成するか、同様に第二発明の第二実施例としての第５
図に示されるように、第二半導体領域２と第三半導体領
域３との表面に一連に形成されたオーミック電極６の端
縁部6aを、絶縁膜８を介して第二半導体領域の端部にお
ける第一半導体領域との接合を越えるようにさらに張り
出させると良い。

このようにすれば、第二半導体領域端部における電界の
集中を緩和し、実効的に雪崩降伏電圧を増加させること
により、本発明の思想に即し、パンチスルーによっての
みの降伏電圧の設計性を拡大、改善することができる。

次いで、当該第4,5図に示される第二発明の実施例につ
き説明する。

この第4,5図に示される実施例においても、第一半導体
領域１、第二半導体領域２、第三領域３、第三領域要素
31,32,33,……,3nについては第１図及び第３図に示され
た第一発明に即する実施例におけると同様の構成、形
状、配置関係が適用できる。というよりも、この第二発
明の実施例においては、第３図に示されたサージ吸収素
子の構成に加えて、第四半導体領域４内に、第三領域要
素31,32,33,……,3nと実質的に同様な第五領域要素51,5
2,53,……,5nが追加されていると考えて良い。

従って、この第4,5図示のサージ吸収素子においては、
端子3tと5tとの間に印加されるサージ電圧の極性に応じ
て、パンチスルーを起こすダイオードが第一半導体領域
１と第二半導体領域２により構成される第一のダイオー
ドであったり、第一半導体領域１と第四半導体領域４と
で構成される第二のダイオードであったりするが、その
いづれのダイオードにてバンチスルー現象が生起するに
しろ、その動作メカニズムは、すでに第一発明の第一半
導体領域１と第二半導体領域２とにより構成されるダイ
オードに関して説明したのと全く同じことになる。

換言すれば、この第二発明に即する実施例としてのサー
ジ吸収素子は、両極性のサージ電圧乃至サージ電流に対
し、吸収機能を呈することができる。勿論、サージ電圧
に対して設計性良く降伏電圧を定め得ること、クランプ
電圧を降伏電圧に比して十分に小さくすることができる
こと等々は、第一発明に関して説明されたサージ吸収素
子におけると全く同様である。

第４図に示される実施例と第５図に示される実施例との
相違は、あれば望ましい配慮として、第二半導体領域及
び第四半導体領域の端部の接合で生じ始める雪崩降伏を
初期の段階で防ぐか抑えるための手段が異なるだけであ
る。

つまり、第４図示の実施例にあっては、先にも少し述べ
たが、第二半導体領域２と第四半導体領域４の周囲を囲
むように第二、第四半導体領域と同一の導電型のガード
・リング領域2G,4Gが形成されており、第５図示の実施
例では、第二半導体領域２と第三半導体領域３との表
面、及び第四半導体領域４と第五領域５との表面に各一
連に形成されたオーミック電極6,7のそれぞれの端縁部6
a,7aを、絶縁膜8,9を介して第一半導体領域との接合端
部を越えるようにさらに張り出させている。

なお勿論、第4,5図示の実施例においては、第三、第五
領域3,5はそれぞれ複数の当該領域用の領域要素群31〜3
n,51〜5nの集合から構成されているが、第一発明の第１
図に示されている第三領域３に代表されるように、最も
基本的には、これら第三領域３、第五領域５は、それぞ
れ単一の領域として形成されていても良い。

これまで述べてきた各実施例に示されるような本発明の
サージ吸収素子の場合、素子完成後、従来の雪崩降伏型
において必要とされていた端面研磨等の付帯処理は原則
としては必要ない。従って、これら既述の各実施例構成
は、一つの半導体基板１内に複数個、同時に作ることが
できる。

もっとも、逆に多数個を集積する必要のないときには、
先に述べた雪崩降伏電圧を増加させるための他の手段と
して、第６図に示すように、第一、第二半導体領域1,2
間の接合端部に相当する部分を、表面に垂直または角度
を持った斜面でエッチングまたは切断処理しても良い。
第６図に示される場合は、本発明の第一発明に相当する
サージ吸収素子に関してであるが、第二発明のものにつ
いても同様の考えを適用することはできる。ただし、こ
のような簡便な手法によった場合には、切り落とし面に
適当な保護膜（図示せず）を要するのが普通である。

最後に、一例として、本発明の効果を実際の素子におけ
る比較で確認する。

まず、以下に述べる工程により、第１図に示される本発
明のサージ吸収素子に対し、第四半導体領域４のないも
のを比較用として作成した。

抵抗率５Ω−cm,導電型ｎ型,111面,300μｍ厚のシリコ
ン・ウエハを第一半導体領域１の出発部材とし、まずそ
の表裏面に6000ÅのSiO₂膜を形成した。

その中、裏面のSiO₂膜をのみ除去し、高濃度燐拡散を深
さ３μｍに亘るよう、行なった。

次に、第二半導体領域２の平面形状を規定するため、表
面のシリコン酸化膜に対し所定のパターンに従ってフォ
ト・エッチング工程を適用し、不純物拡散窓を開けた。

この拡散窓を介してホウ素を拡散し、その深さが2.5μ
ｍに亘るｐ型領域を形成した。

新たにウエハ表面にシリコン酸化膜を形成した後、複数
個の第三領域要素31〜3nの平面形状を規定するため、当
該シリコン酸化膜に対して所定パターンに即したフォト
・エッチングを施し、複数個の第三領域要素用の不純物
拡散窓を形成した。

この拡散窓から高濃度に燐を拡散し、その深さが1.2μ
ｍに亘るn⁺型第三領域要素31〜3nの集合から成る第三領
域３を形成した。従って、これと同時に第二半導体領域
２が形成され、その実効厚味Dtは1.3μｍとされた。

その後、第二、第三領域に共通のオーミック・コンタク
トを採るためのフォト・エッチング、金属薄膜蒸着、そ
のエッチング工程を経て電極６乃至端子2t,3tを形成し
た。半導体基板側の電極乃至端子1tも、上記金属薄膜蒸
着工程において同時に形成した。

こうしたプロセスによって作成された比較用のサージ吸
収素子の降伏電圧は120Vを示し、サージ吸収電流は最大
300A/cm²まで取れた。

一方、本発明の思想に即するサージ吸収素子として、上
記第三領域に関するまでの作成工程は上記比較用のサー
ジ吸収素子におけると同じであるが、ｎ型半導体基板の
裏側に第四半導体領域としてのP⁺領域を不純物拡散によ
って形成し、金属薄膜蒸着によって電極乃至端子4tを形
成したサージ吸収素子においては、降伏電圧は121Vと略
ゞ同じであったが、ブレーク・オーバ電流が4A/cm²でサ
ージ吸収電流は何と最大10000A/cm²も取ることができ
た。この特性例を見ても、本発明により設けられた第四
半導体領域の働きは極めて大きいものであることが分か
る。

そしてまた、他は上記と同一条件として、実質的に第二
半導体領域２の実効厚味を規定することになるn⁺型第三
領域を形成する際の拡散時間を変化させた所、降伏電圧
は30Vから170Vの間で変化させることができた。勿論、
この変化幅も最大変化幅ではなく、他の条件も勘案すれ
ば数ボルトから数百ボルトに亘る極めて広範な変化範囲
を得ることができることも確認されている。

また、本素子における降伏メカニズムも、トンネリング
や雪崩降伏によらず、確実にパンチスルー現象にのみよ
って制御可能であることも確認された。

なお、ブレーク・オーバ電流をさらに大きくして、“小
さなサージ”、例えば電圧の時間微分値は大きいものの
持続時間が極めて短い単なる一過性のノイズ等が侵入し
た場合、直流降伏電圧以下ではこれに応答させないよう
にするには、第二半導体領域あるいは及び第四半導体領
域が金属薄膜に接触する面積を大きくするか、第７図に
示されるように、第四半導体領域４を複数の領域要素4
1,42,……,4nの集合から構成し、それら隣接する第四半
導体領域要素間に横方向に挟まれる第一半導体領域部分
11,12,……，1n_-1が形成されるようにして、当該第一半
導体領域部分11,12,……，1n_-1に対し共通にオーミック
接触する電極を設けて端子1tとし、同様に第四半導体領
域要素群41,42,……,4nにも共通の線路を形成して端子4
tを引き出し、使用すると良い。

いづれにしても、ブレーク・オーバ電流はかなりな範囲
で任意に設計することができるし、上記において特に、
第一半導体領域部分11,12,……1n_-1と第四半導体領域要
素41,42,……4nとの各表面にそれぞれオーミック接触す
る電極1t,4tを、第７図中にあって仮想線の線路Lsで示
すように互いに短絡して用いる構造は、第四半導体領域
４が一つしかない第１図，第３図に示される実施例にお
いても同様に採用することができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば以下列記するように、既存の雪崩降伏型
素子に比し、各種優れた効果を得ることができる。

半導体基板乃至半導体ウエハはこの種素子の各部の
部品価額としては最も高価で、且つ最も融通の効かない
部材であるが、本発明によれば、同一の材料定数の出発
ウエハからも異なる降伏電圧のサージ吸収素子を得るこ
とができる。

第二半導体領域及び第三領域の組、また第四半導体
領域と第五領域の組を第一半導体領域に対して同一の側
から形成することができるため、降伏電圧の変更及び定
められた降伏電圧にするための制御が極めて簡単で、且
つ高精度で行なえる。

降伏電圧に対して他の電気的特性、例えば接合容量
とか直列抵抗等は独立に設計することができ、従って例
えば、異なる降伏電圧でも他の電気的特性は略ゞ同様と
することもできる。

共通の半導体基板内に複数の素子を集積化すること
も容易である。

大電流領域では降伏電圧よりもさらに端子電圧（ク
ランプ電圧）が大きく低減化する設計原理を有するの
で、極めて大きなサージ電流をも吸収することができ、
回路系の保護に関して極めて高い能力を有する。

第二半導体領域と第三領域とからそれぞれ独立に端
子を取出し、素子の外部にて短絡する場合には、当該短
絡線路ないし短絡手段に見込まれる抵抗値やインダクタ
ンス値の如何により、印加されるサージ波形の電圧の時
間微分値によりブレーク・オーバ電圧が変動する可能性
が高いが、本発明のサージ吸収素子では当該第二半導体
領域と第三領域とをその表面において短絡しているの
で、そのようなおそれがなく、ブレーク・オーバ電圧の
安定を得ることができる。

本願第二発明によった場合には、上記効果に加え、
両極性のサージ電流を吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一発明に従う第一実施例の概略構成
図、第２図は第１図示実施例の動作特性図、第３図は第
一発明に従う第二実施例の概略構成図、第４図及び第５
図は、本発明の第二発明に従う各実施例の概略構成図、
第６図は本発明サージ吸収素子における雪崩降伏電圧の
影響をなくすための一例の説明図、第７図は第一発明に
従うサージ吸収素子の更に他の改変例の概略構成図、で
ある。 図中、１は第一半導体領域乃至半導体基板、２は第二半
導体領域、３は第三領域、31〜3nは第三領域要素、４は
第四半導体領域、41〜4nは第四半導体領域要素、５は第
五領域、51〜5nは第五領域要素、2G,4Gはガード・リン
グ、10は全体としての本発明サージ吸収素子、である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正明 神奈川県相模原市宮下１丁目１番12号 株 式会社三光社相模工場内 (72)発明者 吉原 弘章 東京都青海市藤橋３丁目３番12号 株式会 社三鷹電子科学研究所内 審判の合議体 審判長 飛鳥井 春雄 審判官 石川 正幸 審判官 青木 俊明 (56)参考文献 特公 昭51−5913（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一導電型の第一半導体領域と； 該第一半導体領域の上下両表面の中、一方の表面側に形
   成され、上記第一導電型とは逆導電型であって上記第一
   半導体領域との間でpn接合ダイオードを形成する第二の
   半導体領域と； 上記第一半導体領域とは反対側から上記第二半導体領域
   に接触することにより、該第一半導体領域との間の離間
   距離をして上記第二半導体領域の実効厚味を規定し、か
   つ、該第二半導体領域とは逆導電型で該第二半導体領域
   との間で上記pn接合ダイオードとは逆方向のpn接合を形
   成する第三半導体領域と； 上記第一半導体領域の上記上下両表面の中、上記一方に
   対向する他方の表面側に形成された第四領域と； 上記第四領域に接続した第一の端子と； 上記第二半導体領域と上記第三半導体領域とをそれらの
   表面において短絡する電極に接続した第二の端子とを有
   し； 上記第四領域は、上記pn接合ダイオードを逆バイアスす
   る極性で降伏電圧以上の電圧のサージが印加されるに伴
   い上記第一半導体領域と上記第三半導体領域間がパンチ
   ・スルーしたとき以降、上記第一半導体領域中に該第一
   半導体領域にとっての少数キャリアを注入することによ
   り上記第一、第二端子間で上記サージ電流を吸収し始め
   るため、該第一半導体領域との間で該少数キャリアの注
   入接合を形成する領域であり； 上記第三半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後に
   おける該電流の増大により上記第二半導体領域中に該第
   二半導体領域と該第三半導体領域との間の上記pn接合を
   順バイアスする電圧が発生したとき以降、該第二半導体
   領域に該第二半導体領域にとっての少数キャリアを注入
   することにより上記第四領域から上記第一半導体領域へ
   の上記少数キャリアの注入を促進し、上記吸収されるサ
   ージ電流のさらなる増大と共に上記第一、第二端子間に
   負性特性としてのブレーク・オーバ特性を生起させ、該
   第一、第二端子間電圧を絶対値において上記降伏電圧よ
   りも低いクランプ電圧に移行させるため、該第二半導体
   領域に対し上記少数キャリアを注入する領域であるこ
   と； を特徴とするサージ吸収素子。
2. 【請求項２】上記第四領域に接続した第一の端子は、該
   第四領域の表面と上記第一半導体領域の表面を短絡する
   電極に接続していること； を特徴とする特許請求の範囲１）に記載のサージ吸収素
   子。
3. 【請求項３】第一導電型の第一半導体領域と； 該第一半導体領域の上下両表面の中、一方の表面側に形
   成され、上記第一導電型とは逆導電型であって上記第一
   半導体領域との間で第一のpn接合ダイオードを形成する
   第二の半導体領域と； 上記第一半導体領域とは反対側から上記第二半導体領域
   に接触することにより、該第一半導体領域との間の離間
   距離をして上記第二半導体領域の実効厚味を規定し、か
   つ、該第二半導体領域とは逆導電型で該第二半導体領域
   との間で上記第一のpn接合ダイオードとは逆方向のpn接
   合を形成する第三半導体領域と； 上記第一半導体領域の上記上下両表面の中、上記一方に
   対向する他方の表面側に形成され、上記第一導電型とは
   逆導電型であって上記第一半導体領域との間で上記第一
   のpn接合ダイオードとは逆向きの第二のpn接合ダイオー
   ドを形成する第四の半導体領域と； 上記第一半導体領域とは反対側から上記第四半導体領域
   に接触することにより、該第一半導体領域との間の離間
   距離をして上記第四半導体領域の実効厚味を規定し、か
   つ、該第四半導体領域とは逆導電型で該第四半導体領域
   との間で上記第二のpn接合ダイオードとは逆方向のpn接
   合を形成する第五半導体領域と； 上記第四半導体領域と上記第五半導体領域とをそれらの
   表面において短絡する第一の電極に接続した第一の端子
   と； 上記第二半導体領域と上記第三半導体領域とをそれらの
   表面において短絡する第二の電極に接続した第二の端子
   とを有し； 上記第二のpn接合ダイオードは、上記第一のpn接合ダイ
   オードを逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサ
   ージが印加されるに伴い上記第一半導体領域と上記第三
   半導体領域間がパルチ・スルーしたとき以降、上記第一
   半導体領域中に該第一半導体領域にとっての少数キャリ
   アを注入することにより上記第一、第二端子間で上記サ
   ージ電流を吸収し始めるため、該第一半導体領域に対し
   該少数キャリアを注入するダイオードであり； 上記第一のpn接合ダイオードは、上記第二のpn接合ダイ
   オードを逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサ
   ージが印加されるに伴い上記第一半導体領域と上記第五
   半導体領域間がパンチ・スルーしたとき以降、上記第一
   半導体領域中に該第一半導体領域にとっての少数キャリ
   アを注入することにより上記第一、第二端子間で上記サ
   ージ電流を吸収し始めるため、該第一半導体領域に対し
   該少数キャリアを注入するダイオードであると共に； 上記第三半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後に
   おける該電流の増大により上記第二半導体領域中に該第
   二半導体領域と該第三半導体領域との間の上記pn接合を
   順バイアスする電圧が発生したとき以降、該第二半導体
   領域に該第二半導体領域にとっての少数キャリアを注入
   することにより上記第四半導体領域から上記第一半導体
   領域への上記少数キャリアの注入を促進し、上記吸収さ
   れるサージ電流のさらなる増大と共に上記第一、第二端
   子間に負性特性としてのブレーク・オーバ特性を生起さ
   せ、該第一、第二端子間電圧を絶対値において上記降伏
   電圧よりも低いクランプ電圧に移行させるため、該第二
   半導体領域に対し上記少数キャリアを注入する領域であ
   る一方； 上記第五半導体領域は、上記サージ電流の吸収開始後に
   おける該電流の増大により上記第四半導体領域中に該第
   四半導体領域と該第五半導体領域との間の上記pn接合を
   順バイアスする電圧が発生したとき以降、該第四半導体
   領域に該第四半導体領域にとっての少数キャリアを注入
   することにより上記第二半導体領域から上記第一半導体
   領域への上記少数キャリアの注入を促進し、上記吸収さ
   れるサージ電流のさらなる増大と共に上記第一、第二端
   子間に負性特性としてのブレーク・オーバ特性を生起さ
   せ、該第一、第二端子間電圧を絶対値において上記降伏
   電圧よりも低いクランプ電圧に移行させるため、該第四
   半導体領域に対し上記少数キャリアを注入する領域であ
   ること； を特徴とするサージ吸収素子。