JPH0846221A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0846221A JPH0846221A JP19722994A JP19722994A JPH0846221A JP H0846221 A JPH0846221 A JP H0846221A JP 19722994 A JP19722994 A JP 19722994A JP 19722994 A JP19722994 A JP 19722994A JP H0846221 A JPH0846221 A JP H0846221A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高速リカバリ特性を損なうことなく、ソフトリ
カバリ特性をもつ電力用ダイオードおよびその製造方法
を提供すること。 【構成】不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導体
領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の高い
第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の導電
型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接合を形
成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層とから
なり、ライフタイムキラーとして白金がドープされた高
速リカバリの半導体装置において、前記不純物濃度の低
い第１の半導体領域における前記ＰＮ接合の近傍の部分
は、その内部側よりも白金の濃度が高いことを特徴とす
る高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置。
カバリ特性をもつ電力用ダイオードおよびその製造方法
を提供すること。 【構成】不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導体
領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の高い
第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の導電
型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接合を形
成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層とから
なり、ライフタイムキラーとして白金がドープされた高
速リカバリの半導体装置において、前記不純物濃度の低
い第１の半導体領域における前記ＰＮ接合の近傍の部分
は、その内部側よりも白金の濃度が高いことを特徴とす
る高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，スイッチング半導体素
子を含む回路に用いるのに最適な低損失のソフトリカバ
リダイオードに関する。
子を含む回路に用いるのに最適な低損失のソフトリカバ
リダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にスイッチング電源のスイッチング
半導体素子には図８に示すようにフライホイールダイオ
ードとして逆並列にダイオードが接続されることが多
い。例えばあるスイッチング半導体素子Ｔｒがオン状態
からオフ状態に移行するとき、負荷インダクタンスなど
回路に存在するインダクタンスＬに蓄積されたエネルギ
を放出するためダイオードＤは導通する。次にスイッチ
ング半導体素子Ｔｒがオフ状態からオン状態に移行する
とき、導通状態にあるダイオードＤは逆バイアス状態に
なるが、ダイオードＤに蓄積されていた電荷が吐き出さ
れるまで導通しているので、その逆回復時間中は負荷に
流れる電流に加えて逆回復電流がダイオードＤを流れ、
したがってスイッチング半導体素子Ｔｒのターンオン初
期には大きな電流が流れる。逆回復電流が減少するとき
の電流の時間変化と回路の浮遊インダクタンスにより電
圧ノイズが発生し、スイッチング半導体素子Ｔｒとダイ
オードＤには電源電圧に前記電圧ノイズが重畳された高
い電圧が印加される。この電圧は半導体素子の破壊の原
因になったり、回路動作を誤動作させる原因になる。
半導体素子には図８に示すようにフライホイールダイオ
ードとして逆並列にダイオードが接続されることが多
い。例えばあるスイッチング半導体素子Ｔｒがオン状態
からオフ状態に移行するとき、負荷インダクタンスなど
回路に存在するインダクタンスＬに蓄積されたエネルギ
を放出するためダイオードＤは導通する。次にスイッチ
ング半導体素子Ｔｒがオフ状態からオン状態に移行する
とき、導通状態にあるダイオードＤは逆バイアス状態に
なるが、ダイオードＤに蓄積されていた電荷が吐き出さ
れるまで導通しているので、その逆回復時間中は負荷に
流れる電流に加えて逆回復電流がダイオードＤを流れ、
したがってスイッチング半導体素子Ｔｒのターンオン初
期には大きな電流が流れる。逆回復電流が減少するとき
の電流の時間変化と回路の浮遊インダクタンスにより電
圧ノイズが発生し、スイッチング半導体素子Ｔｒとダイ
オードＤには電源電圧に前記電圧ノイズが重畳された高
い電圧が印加される。この電圧は半導体素子の破壊の原
因になったり、回路動作を誤動作させる原因になる。
【０００３】このような電圧のノイズをダイオードの特
性によってできるだけ小さな値に抑制するには、逆回復
電流の時間変化を小さく、つまりソフトリカバリにすれ
ば良いことが知られている。しかし単にソフトリカバリ
にするだけでは逆回復時間が長くなるので、損失が大き
くなり好ましくない。したがって、ダイオードの逆回復
時間が短くて、ソフトリカバリであり、かつ逆回復電流
のピーク値が小さければ、ダイオードの逆回復時におけ
る問題を解決できる。次に現在提案されている幾つかの
ソフトリカバリ特性を有するダイオードについて説明を
行う。
性によってできるだけ小さな値に抑制するには、逆回復
電流の時間変化を小さく、つまりソフトリカバリにすれ
ば良いことが知られている。しかし単にソフトリカバリ
にするだけでは逆回復時間が長くなるので、損失が大き
くなり好ましくない。したがって、ダイオードの逆回復
時間が短くて、ソフトリカバリであり、かつ逆回復電流
のピーク値が小さければ、ダイオードの逆回復時におけ
る問題を解決できる。次に現在提案されている幾つかの
ソフトリカバリ特性を有するダイオードについて説明を
行う。
【０００４】先ず特開昭６０ー１４０７６８号公報に開
示されたソフトリカバリ特性を有する整流素子は、図９
に示すように、ｎ導電型の不純物濃度の低いｎ- 半導体
層２１、ｎ導電型の不純物濃度の高いｎ+ 半導体層２
２、ｎ- 半導体層２１とｐｎ接合２４を形成するｐ導電
型の不純物濃度の高いｐ+ 半導体層２３、二つの電極層
２５と２６、ｎ- 半導体層２１とｎ+ 半導体層２２によ
り囲まれるように形成されるｐ導電型のｐ半導体層２
７、及び酸化膜や絶縁樹脂などからなる電気絶縁層２８
を備えている。この半導体構造においては、ｐ半導体層
２７と電気絶縁層２８がｎ+ 半導体層２２に並設され、
ｐ半導体層２７がｎ+ 半導体層２２の側面と共にｎ- 半
導体層２１の主面と接合を形成しており、ｐ半導体層２
７とこのｐ半導体層２７直下のｎ- 半導体層２１部分を
キャリアの蓄積領域に、又はキャリア源として用いてい
る。つまり、電気絶縁層２８により電極層２５から電気
絶縁されたｐ半導体層２７とこのｐ半導体層２７直下の
ｎ- 半導体層２１部分が、整流素子の順方向導通時にｐ
+ 半導体層２３とｎ+ 半導体層２２から注入されたキャ
リアの蓄積領域として作用し、逆方向回復時にはキャリ
ア源としてキャリア消滅時間を長くするよう作用する。
このようにしてソフトリカバリ特性が得られる。
示されたソフトリカバリ特性を有する整流素子は、図９
に示すように、ｎ導電型の不純物濃度の低いｎ- 半導体
層２１、ｎ導電型の不純物濃度の高いｎ+ 半導体層２
２、ｎ- 半導体層２１とｐｎ接合２４を形成するｐ導電
型の不純物濃度の高いｐ+ 半導体層２３、二つの電極層
２５と２６、ｎ- 半導体層２１とｎ+ 半導体層２２によ
り囲まれるように形成されるｐ導電型のｐ半導体層２
７、及び酸化膜や絶縁樹脂などからなる電気絶縁層２８
を備えている。この半導体構造においては、ｐ半導体層
２７と電気絶縁層２８がｎ+ 半導体層２２に並設され、
ｐ半導体層２７がｎ+ 半導体層２２の側面と共にｎ- 半
導体層２１の主面と接合を形成しており、ｐ半導体層２
７とこのｐ半導体層２７直下のｎ- 半導体層２１部分を
キャリアの蓄積領域に、又はキャリア源として用いてい
る。つまり、電気絶縁層２８により電極層２５から電気
絶縁されたｐ半導体層２７とこのｐ半導体層２７直下の
ｎ- 半導体層２１部分が、整流素子の順方向導通時にｐ
+ 半導体層２３とｎ+ 半導体層２２から注入されたキャ
リアの蓄積領域として作用し、逆方向回復時にはキャリ
ア源としてキャリア消滅時間を長くするよう作用する。
このようにしてソフトリカバリ特性が得られる。
【０００５】次に図１０は、高耐圧のｐｎダイオードと
ショットキバリアダイオードの構造をまとめた高速ソフ
トリカバリダイオードを示している。これはｎ導電型の
不純物濃度の低いｎ- 半導体層２１、ｎ導電型の不純物
濃度の高いｎ+ 半導体層２２、ｎ- 半導体層２２により
囲まれるように形成される複数のｐ導電型の不純物濃度
の高いｐ+ 半導体層２３、複数のｐ+ 半導体層２３間の
ｎ- 半導体層２１の非常に浅い位置に形成された不純物
濃度の低いｐ導電型のｐ半導体層２７、及びショットキ
接合を形成するショットキ金属２９からなる。このダイ
オードはｐｎ接合付近の正孔濃度が低く、特にショット
キ接合からの注入はほとんど無い。したがって、ｐｎ接
合付近の過剰キャリアが少ないことから逆バイアスが加
わり始めるときに生じる逆回復電流は小さくなる。一
方、ｎ- ／ｎ+ 接合近傍ではｐｎダイオードと同等な過
剰キャリアが存在するため、逆回復電流はｐｎダイオー
ドとほぼ同じ時刻まで流れ続ける。つまり、逆回復電流
は小さくなる一方で、流れる時間はｐｎダイオードとほ
とんど変わらないため、逆回復電流の時間変化率は小さ
くなり、ソフトリカバリ特性となる。
ショットキバリアダイオードの構造をまとめた高速ソフ
トリカバリダイオードを示している。これはｎ導電型の
不純物濃度の低いｎ- 半導体層２１、ｎ導電型の不純物
濃度の高いｎ+ 半導体層２２、ｎ- 半導体層２２により
囲まれるように形成される複数のｐ導電型の不純物濃度
の高いｐ+ 半導体層２３、複数のｐ+ 半導体層２３間の
ｎ- 半導体層２１の非常に浅い位置に形成された不純物
濃度の低いｐ導電型のｐ半導体層２７、及びショットキ
接合を形成するショットキ金属２９からなる。このダイ
オードはｐｎ接合付近の正孔濃度が低く、特にショット
キ接合からの注入はほとんど無い。したがって、ｐｎ接
合付近の過剰キャリアが少ないことから逆バイアスが加
わり始めるときに生じる逆回復電流は小さくなる。一
方、ｎ- ／ｎ+ 接合近傍ではｐｎダイオードと同等な過
剰キャリアが存在するため、逆回復電流はｐｎダイオー
ドとほぼ同じ時刻まで流れ続ける。つまり、逆回復電流
は小さくなる一方で、流れる時間はｐｎダイオードとほ
とんど変わらないため、逆回復電流の時間変化率は小さ
くなり、ソフトリカバリ特性となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の半導体
装置の場合には、逆回復電流のピーク値は勿論小さくな
らず、逆回復電流の流れる時間を長くして徐々に小さく
するような構造になっているので、ソフトリカバリ特性
とはなるが、逆回復時間が長くなり、動作時間が遅いと
いう大きな欠点が存在する。次に前記後者の半導体装置
は高速でソフトリカバリという点では申し分ないが、し
かしｐ層２７の不純物濃度を低くし、かつその厚みを十
分に薄くする構造であるために、逆耐圧の高いダイオー
ドを得ることが出来ないという問題がある。また、ｐ層
２７の不純物濃度を低くするので、順方向ドロップが多
少大きくならざるを得ないと言う問題もある。さらにま
た、低損失・高速ダイオードとして、ライフタイムキラ
ーを拡散せずに、ｎ／ｎ+ シリコンウエハの上に適度の
ボロンを不純物として含んでいる多結晶ｐ+ 層をエピタ
キシアル法で形成することにより、極めて薄いｐ層を多
結晶ｐ+ 層とｎ層との間に形成する構造のものも提案さ
れているが、この構造ではｐ層が１μｍの厚みと極めて
薄いということから数百Ｖ以上の耐圧を得るのは難し
く、またソフトリカバリとはならない問題点がある。
装置の場合には、逆回復電流のピーク値は勿論小さくな
らず、逆回復電流の流れる時間を長くして徐々に小さく
するような構造になっているので、ソフトリカバリ特性
とはなるが、逆回復時間が長くなり、動作時間が遅いと
いう大きな欠点が存在する。次に前記後者の半導体装置
は高速でソフトリカバリという点では申し分ないが、し
かしｐ層２７の不純物濃度を低くし、かつその厚みを十
分に薄くする構造であるために、逆耐圧の高いダイオー
ドを得ることが出来ないという問題がある。また、ｐ層
２７の不純物濃度を低くするので、順方向ドロップが多
少大きくならざるを得ないと言う問題もある。さらにま
た、低損失・高速ダイオードとして、ライフタイムキラ
ーを拡散せずに、ｎ／ｎ+ シリコンウエハの上に適度の
ボロンを不純物として含んでいる多結晶ｐ+ 層をエピタ
キシアル法で形成することにより、極めて薄いｐ層を多
結晶ｐ+ 層とｎ層との間に形成する構造のものも提案さ
れているが、この構造ではｐ層が１μｍの厚みと極めて
薄いということから数百Ｖ以上の耐圧を得るのは難し
く、またソフトリカバリとはならない問題点がある。
【０００７】したがって、本発明はこのような従来の半
導体装置の問題点を解決し、簡単な半導体構造で高速ソ
フトリカバリ特性を有し、かつ容易に逆耐圧を高くでき
る構造の半導体装置を提供することを主目的とする。
導体装置の問題点を解決し、簡単な半導体構造で高速ソ
フトリカバリ特性を有し、かつ容易に逆耐圧を高くでき
る構造の半導体装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するため，第１の発明では，不純物濃度の低い第１の導
電型の第１の半導体領域と該第１の半導体領域に隣接す
る不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域と
からなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体
領域とＰＮ接合を形成する不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層とからなり、ライフタイムキラーとして白
金がドープされた高速リカバリの半導体装置において、
前記不純物濃度の低い第１の半導体領域における前記Ｐ
Ｎ接合の近傍の部分は、前記不純物濃度の高い第２の半
導体領域に近い部分よりも白金の濃度が高いことを特徴
とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置を提供
するものである。
するため，第１の発明では，不純物濃度の低い第１の導
電型の第１の半導体領域と該第１の半導体領域に隣接す
る不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域と
からなる第１の導電型の半導体層と、前記第１の半導体
領域とＰＮ接合を形成する不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層とからなり、ライフタイムキラーとして白
金がドープされた高速リカバリの半導体装置において、
前記不純物濃度の低い第１の半導体領域における前記Ｐ
Ｎ接合の近傍の部分は、前記不純物濃度の高い第２の半
導体領域に近い部分よりも白金の濃度が高いことを特徴
とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置を提供
するものである。
【０００９】このような問題点を解決するため，第２の
発明では，前記ＰＮ接合は前記不純物濃度の高い第２の
導電型の半導体層の表面からほぼ１乃至１５μｍ以下の
範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置を提供するものである。
発明では，前記ＰＮ接合は前記不純物濃度の高い第２の
導電型の半導体層の表面からほぼ１乃至１５μｍ以下の
範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置を提供するものである。
【００１０】このような問題点を解決するため，第３の
発明では，前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体
層中央部分に凹所が形成され、この凹所における前記Ｐ
Ｎ接合は周囲の部分のＰＮ接合に比べて前記第２の導電
型の半導体層表面から浅い位置にあることをことを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置を提供
するものである。
発明では，前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体
層中央部分に凹所が形成され、この凹所における前記Ｐ
Ｎ接合は周囲の部分のＰＮ接合に比べて前記第２の導電
型の半導体層表面から浅い位置にあることをことを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置を提供
するものである。
【００１１】このような問題点を解決するため，第４の
発明では，前記ＰＮ接合はその中央部分がその周囲の部
分に比べて前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体
層の表面から浅い位置にあることをことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の半導体装置を提供するもの
である。
発明では，前記ＰＮ接合はその中央部分がその周囲の部
分に比べて前記不純物濃度の高い第２の導電型の半導体
層の表面から浅い位置にあることをことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の半導体装置を提供するもの
である。
【００１２】このような問題点を解決するため，第５の
発明では，第２の導電型の不純物の濃度が高い単結晶又
は多結晶の半導体板を前記不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層に固着したことを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の半導体装置を提供するもの
である。
発明では，第２の導電型の不純物の濃度が高い単結晶又
は多結晶の半導体板を前記不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層に固着したことを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の半導体装置を提供するもの
である。
【００１３】このような問題点を解決するため，第６の
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域と、格子欠陥密度の低い第１の導電型の第２の
半導体領域とを接着させて第１の導電型の半導体層を形
成し、しかる後、前記第１の半導体領域に第１の導電型
とは逆の導電型の第２の導電型の不純物を前記第１の半
導体領域にドープして不純物濃度の高い第２の導電型の
半導体層を形成してＰＮ接合を形成すると共に、前記格
子欠陥密度の低い第１の導電型の第１の半導体領域に第
１の導電型の不純物をドープして不純物濃度の高い第１
の導電型の第２の半導体領域を形成した後、白金をドー
プすることを特徴とする高耐圧で高速ソフトリカバリ特
性を有する半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域と、格子欠陥密度の低い第１の導電型の第２の
半導体領域とを接着させて第１の導電型の半導体層を形
成し、しかる後、前記第１の半導体領域に第１の導電型
とは逆の導電型の第２の導電型の不純物を前記第１の半
導体領域にドープして不純物濃度の高い第２の導電型の
半導体層を形成してＰＮ接合を形成すると共に、前記格
子欠陥密度の低い第１の導電型の第１の半導体領域に第
１の導電型の不純物をドープして不純物濃度の高い第１
の導電型の第２の半導体領域を形成した後、白金をドー
プすることを特徴とする高耐圧で高速ソフトリカバリ特
性を有する半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
【００１４】このような問題点を解決するため，第７の
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域に第１の導電型とは逆の導電型の第２の導電型
の不純物を前記第１の半導体領域にドープして不純物濃
度の高い第２の導電型の半導体層を形成してＰＮ接合を
形成すると共に、格子欠陥密度の低い第１の導電型の別
体の第１の半導体領域に第１の導電型の不純物をドープ
して不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域
を形成し、前記第１の半導体領域と第２の半導体領域と
を接着させ、しかる後に白金をドープすることを特徴と
する高耐圧で高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装
置の製造方法を提供するものである。
発明では，格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１の半
導体領域に第１の導電型とは逆の導電型の第２の導電型
の不純物を前記第１の半導体領域にドープして不純物濃
度の高い第２の導電型の半導体層を形成してＰＮ接合を
形成すると共に、格子欠陥密度の低い第１の導電型の別
体の第１の半導体領域に第１の導電型の不純物をドープ
して不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域
を形成し、前記第１の半導体領域と第２の半導体領域と
を接着させ、しかる後に白金をドープすることを特徴と
する高耐圧で高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装
置の製造方法を提供するものである。
【００１５】このような問題点を解決するため，第８の
発明では，不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導
体領域とこの第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の
高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の
の導電型の半導体層と、前記不純物濃度の低い第１の半
導体領域に囲繞され、かつ該半導体領域とＰＮ接合を形
成する不純物濃度の高い第２の導電型の第２の半導体領
域とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープ
された高速リカバリのプレーナ形半導体装置の製造方法
において、前記白金は前記不純物濃度の高い第２の導電
型の第２の半導体領域の表面の一部面域からドープされ
ることを特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導
体装置の製造方法を提供するものである。
発明では，不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導
体領域とこの第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の
高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の
の導電型の半導体層と、前記不純物濃度の低い第１の半
導体領域に囲繞され、かつ該半導体領域とＰＮ接合を形
成する不純物濃度の高い第２の導電型の第２の半導体領
域とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープ
された高速リカバリのプレーナ形半導体装置の製造方法
において、前記白金は前記不純物濃度の高い第２の導電
型の第２の半導体領域の表面の一部面域からドープされ
ることを特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導
体装置の製造方法を提供するものである。
【００１６】このような問題点を解決するため，第９の
発明では，不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導
体領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の高
い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の導
電型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接合を
形成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層とか
らなり、ライフタイムキラーとして白金がドープされた
高速リカバリの半導体装置において、白金の濃度が周辺
部に比べて中央部の方が高いことを特徴とする高速ソフ
トリカバリ特性をもつ半導体装置を提供するものであ
る。
発明では，不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半導
体領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度の高
い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１の導
電型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接合を
形成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層とか
らなり、ライフタイムキラーとして白金がドープされた
高速リカバリの半導体装置において、白金の濃度が周辺
部に比べて中央部の方が高いことを特徴とする高速ソフ
トリカバリ特性をもつ半導体装置を提供するものであ
る。
【００１７】
【実施例】図１により本発明の原理について説明する。
図１（Ａ）は不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半
導体領域１とこの第１の半導体領域１に隣接する不純物
濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域２とからな
る第１の導電型の半導体層と、第１の半導体領域１にＰ
導電型不純物を大量に注入して形成された不純物濃度の
高い第２の導電型の半導体層３と、半導体領域１と半導
体層３との間に形成されたｐｎ接合４とを備えたダイオ
ードチップを示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した
ようなダイオードチップを備えたダイオードの逆回復電
流について説明するための図であって、逆回復電流Ｉｒ
のピーク値に達するまでの時間をｔ１とし、その時刻か
ら逆回復電流Ｉｒがゼロになるまでの時間をｔ２とす
る。また、時間ｔ１の少数キャリア量をＱ１とし、時間
ｔ２の少数キャリア量をＱ２とする。
図１（Ａ）は不純物濃度の低い第１の導電型の第１の半
導体領域１とこの第１の半導体領域１に隣接する不純物
濃度の高い第１の導電型の第２の半導体領域２とからな
る第１の導電型の半導体層と、第１の半導体領域１にＰ
導電型不純物を大量に注入して形成された不純物濃度の
高い第２の導電型の半導体層３と、半導体領域１と半導
体層３との間に形成されたｐｎ接合４とを備えたダイオ
ードチップを示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した
ようなダイオードチップを備えたダイオードの逆回復電
流について説明するための図であって、逆回復電流Ｉｒ
のピーク値に達するまでの時間をｔ１とし、その時刻か
ら逆回復電流Ｉｒがゼロになるまでの時間をｔ２とす
る。また、時間ｔ１の少数キャリア量をＱ１とし、時間
ｔ２の少数キャリア量をＱ２とする。
【００１８】順方向に導通しているダイオードに逆バイ
アス電圧を印加すると、図１（Ｂ）に示すように順方向
電流Ｉｆはその電流路のインダクタンス等による傾斜で
減少し、やがてゼロに至る。順方向導通時に不純物濃度
の低い第１の導電型の第１の半導体領域１に注入された
少数キャリア（正孔）の内、ｐｎ接合４表面近傍側にお
ける少数キャリア（正孔）とｎ+ ｎ接合近傍のキャリア
（電子）が先ず外部へ引き抜かれ、ｐｎ接合４表面の少
数キャリア濃度がゼロになるときに逆回復電流Ｉｒがピ
ーク値に達する。ここで、ソフトネスファクタＳＦは、
ＳＦ＝ｔ２／ｔ１＝Ｑ２／Ｑ１となる。したがって、ソ
フトネスファクタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の
表面近傍に存在する少数キャリアよりも内部側に存在す
る少数キャリアが多いか、あるいは表面近傍に存在する
少数キャリアが内部側に存在する少数キャリアに比べて
再結合が速ければ、良いことが分かった。ソフトネスフ
ァクタＳＦは大きくなることが分かる。
アス電圧を印加すると、図１（Ｂ）に示すように順方向
電流Ｉｆはその電流路のインダクタンス等による傾斜で
減少し、やがてゼロに至る。順方向導通時に不純物濃度
の低い第１の導電型の第１の半導体領域１に注入された
少数キャリア（正孔）の内、ｐｎ接合４表面近傍側にお
ける少数キャリア（正孔）とｎ+ ｎ接合近傍のキャリア
（電子）が先ず外部へ引き抜かれ、ｐｎ接合４表面の少
数キャリア濃度がゼロになるときに逆回復電流Ｉｒがピ
ーク値に達する。ここで、ソフトネスファクタＳＦは、
ＳＦ＝ｔ２／ｔ１＝Ｑ２／Ｑ１となる。したがって、ソ
フトネスファクタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の
表面近傍に存在する少数キャリアよりも内部側に存在す
る少数キャリアが多いか、あるいは表面近傍に存在する
少数キャリアが内部側に存在する少数キャリアに比べて
再結合が速ければ、良いことが分かった。ソフトネスフ
ァクタＳＦは大きくなることが分かる。
【００１９】次に白金のドープについて説明を行う。白
金を一方の主面からシリコン中に熱拡散すると、シリコ
ンの両主面近傍には内部に比べて空孔が多数存在し、格
子間シリコンが少なくなるために、図１（Ｃ）に示すよ
うに双方の表面で白金の濃度が最も高く、ほぼ５０μｍ
深さ近辺までほぼ指数関数的に濃度が低くなり、内部で
はほぼ一定の濃度になることが報告されている。熱拡散
温度が異なると、白金の濃度は異なるものの、シリコン
の深さに対する白金の濃度は図１（Ｃ）に示すような傾
向を呈する。
金を一方の主面からシリコン中に熱拡散すると、シリコ
ンの両主面近傍には内部に比べて空孔が多数存在し、格
子間シリコンが少なくなるために、図１（Ｃ）に示すよ
うに双方の表面で白金の濃度が最も高く、ほぼ５０μｍ
深さ近辺までほぼ指数関数的に濃度が低くなり、内部で
はほぼ一定の濃度になることが報告されている。熱拡散
温度が異なると、白金の濃度は異なるものの、シリコン
の深さに対する白金の濃度は図１（Ｃ）に示すような傾
向を呈する。
【００２０】本発明は、上述したようなソフトネスファ
クタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の表面近傍に存
在する少数キャリアよりも内部側に存在する少数キャリ
アが多いか、あるいは表面近傍に存在する少数キャリア
は内部側に存在する少数キャリアに比べて再結合が速け
れば良いという知見と、上述のような白金のドープ特性
についての報告とを組み合わせることにより、高速でソ
フトリカバリの特性を持ち、かつ高耐圧にも適する半導
体構造およびその製造方法を提供するものである。
クタＳＦを大きくするには、ｐｎ接合４の表面近傍に存
在する少数キャリアよりも内部側に存在する少数キャリ
アが多いか、あるいは表面近傍に存在する少数キャリア
は内部側に存在する少数キャリアに比べて再結合が速け
れば良いという知見と、上述のような白金のドープ特性
についての報告とを組み合わせることにより、高速でソ
フトリカバリの特性を持ち、かつ高耐圧にも適する半導
体構造およびその製造方法を提供するものである。
【００２１】図２により本発明の一実施例について説明
を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体領域
１は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃度、
好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃
度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好ましくは６０
μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域２はカソ
ード電極５とオーミックコンタクトを形成するのに必要
な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と２はｎ導
電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体層３は、
ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープすること
により形成され、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以上の不
純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ3 以上
の高い不純物濃度を有する。このｐ導電型の半導体層３
は、ｐｎ接合４をその表面からほぼ１５μｍより浅く、
好ましくは１〜１０μｍの範囲に形成するため、ほぼ１
５μｍ、好ましくは１〜１０μｍの範囲の厚みを有す
る。
を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体領域
１は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃度、
好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃
度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好ましくは６０
μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域２はカソ
ード電極５とオーミックコンタクトを形成するのに必要
な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と２はｎ導
電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体層３は、
ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープすること
により形成され、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以上の不
純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ3 以上
の高い不純物濃度を有する。このｐ導電型の半導体層３
は、ｐｎ接合４をその表面からほぼ１５μｍより浅く、
好ましくは１〜１０μｍの範囲に形成するため、ほぼ１
５μｍ、好ましくは１〜１０μｍの範囲の厚みを有す
る。
【００２２】ここでｐ導電型の半導体層３が１５μｍ程
度を越えると、つまりｐｎ接合４が１５μｍ程度以上深
いレベルに位置すると、図１（Ｃ）に示すように白金の
拡散深さに対する濃度からｐｎ接合４の表面付近の半導
体領域１における少数キャリアと内部の少数キャリアの
濃度に差が無くなり、これに伴い再結合速度の差がなく
なってくるため、ソフトネスファクタＳＦが０．７以上
になりにくくなる。ｐ導電型の半導体層３が１５μｍ以
下の厚みの場合には、製造プロセスのバラツキなどを入
れても、好ましいソフトリカバリ特性を得ることができ
る。また、ｐ導電型の半導体層３が１μｍ程度以下、つ
まりｐｎ接合４が１μｍ程度よりも浅いレベルに位置す
ると、半導体領域１と半導体層３との不純物濃度の間に
は大きな差があるといっても、半導体領域１を延びる空
乏層に比べて僅かであるが半導体層３内をも空乏層が延
びるため、実際上、数百Ｖ程度以上の高耐圧の電力用ダ
イオードを製作するのはかなり難しくなる。特に、電流
容量が数十Ａ以上で、８００Ｖ以上の高耐圧、高速リカ
バリの電力用ダイオードを得ることは極めて難しい。
度を越えると、つまりｐｎ接合４が１５μｍ程度以上深
いレベルに位置すると、図１（Ｃ）に示すように白金の
拡散深さに対する濃度からｐｎ接合４の表面付近の半導
体領域１における少数キャリアと内部の少数キャリアの
濃度に差が無くなり、これに伴い再結合速度の差がなく
なってくるため、ソフトネスファクタＳＦが０．７以上
になりにくくなる。ｐ導電型の半導体層３が１５μｍ以
下の厚みの場合には、製造プロセスのバラツキなどを入
れても、好ましいソフトリカバリ特性を得ることができ
る。また、ｐ導電型の半導体層３が１μｍ程度以下、つ
まりｐｎ接合４が１μｍ程度よりも浅いレベルに位置す
ると、半導体領域１と半導体層３との不純物濃度の間に
は大きな差があるといっても、半導体領域１を延びる空
乏層に比べて僅かであるが半導体層３内をも空乏層が延
びるため、実際上、数百Ｖ程度以上の高耐圧の電力用ダ
イオードを製作するのはかなり難しくなる。特に、電流
容量が数十Ａ以上で、８００Ｖ以上の高耐圧、高速リカ
バリの電力用ダイオードを得ることは極めて難しい。
【００２３】次にこの電力用ダイオードの逆回復時に
は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃度のｎ
導電型の第１の半導体領域１におけるｐｎ接合４の表面
近傍、つまりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在す
る少数キャリアは白金の濃度が高いためそれよりも深い
内部の少数キャリアに比べてライフタイムが短いので、
再結合によって消滅する少数キャリアの量は多くなる。
一方、図１（Ｃ）に示すように内部に存在する少数キャ
リアは、白金の濃度が低いためライフタイムが長いの
で、再結合によって消滅する少数キャリアの量は少な
い。したがって、時間ｔ１おいて再結合により減少する
ｐｎ接合４の表面付近の少数キャリア（正孔）の量は多
いが、時間ｔ１おいて再結合により減少する内部に存在
する少数キャリアの量は少ない。こことは、とりもなお
さずソフトリカバリになることを示している。なお、リ
カバリタイムはｎ- 半導体領域内部の注入少数キャリア
の分布と白金の濃度にほぼ依存するので、従来の白金拡
散のものよりも有効に高速リカバリを呈する。
は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃度のｎ
導電型の第１の半導体領域１におけるｐｎ接合４の表面
近傍、つまりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在す
る少数キャリアは白金の濃度が高いためそれよりも深い
内部の少数キャリアに比べてライフタイムが短いので、
再結合によって消滅する少数キャリアの量は多くなる。
一方、図１（Ｃ）に示すように内部に存在する少数キャ
リアは、白金の濃度が低いためライフタイムが長いの
で、再結合によって消滅する少数キャリアの量は少な
い。したがって、時間ｔ１おいて再結合により減少する
ｐｎ接合４の表面付近の少数キャリア（正孔）の量は多
いが、時間ｔ１おいて再結合により減少する内部に存在
する少数キャリアの量は少ない。こことは、とりもなお
さずソフトリカバリになることを示している。なお、リ
カバリタイムはｎ- 半導体領域内部の注入少数キャリア
の分布と白金の濃度にほぼ依存するので、従来の白金拡
散のものよりも有効に高速リカバリを呈する。
【００２４】図３により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃
度、好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純
物濃度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好ましくは
６０μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域２は
カソード電極５とオーミックコンタクトを形成するのに
必要な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と２は
ｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体層３
は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープする
ことにより形成され、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以上
の不純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ3
以上の高不純物濃度を有する。このｐ導電型の半導体層
３は数十μｍの深さを有するが、通常のホトリソグラフ
ィ技術により中央部の厚みがほぼ１５μｍ以下、好まし
くは１〜１０μｍの範囲になるように凹所３Ａが形成さ
れる。したがって、この実施例ではｐｎ接合４が中央部
では表面から１０μｍよりも浅い位置にあるが、周辺部
では数十μｍの深さにある。
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純物濃
度、好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純
物濃度を持ち、その厚みは約３５μｍ以上、好ましくは
６０μｍ以上である。ｎ導電型の第２の半導体領域２は
カソード電極５とオーミックコンタクトを形成するのに
必要な高不純物濃度を有し、これら半導体領域１と２は
ｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ導電型の半導体層３
は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の不純物をドープする
ことにより形成され、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以上
の不純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ3
以上の高不純物濃度を有する。このｐ導電型の半導体層
３は数十μｍの深さを有するが、通常のホトリソグラフ
ィ技術により中央部の厚みがほぼ１５μｍ以下、好まし
くは１〜１０μｍの範囲になるように凹所３Ａが形成さ
れる。したがって、この実施例ではｐｎ接合４が中央部
では表面から１０μｍよりも浅い位置にあるが、周辺部
では数十μｍの深さにある。
【００２５】しかる後、ホトリソグラフィ時のマスク
（図示せず）を用いて白金を拡散する。この白金の熱拡
散は８５０乃至９００℃で行われる。この実施例におい
ても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように中央部のｐ
ｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キャリア、つ
まりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する少数キ
ャリアは白金の濃度が高いため、前記実施例と同じよう
に高速でソフトなリカバリ特性を呈する。なお、この実
施例では周辺部は従来のダイオードと同様に高速である
がソフトではないリカバリ特性を呈するが、周辺部のパ
ッシベーションに有利な構造であると共に、デバイス全
体としては中央部のソフトリカバリ特性が有効に働い
て、高速でソフトなリカバリ特性を呈することになる。
（図示せず）を用いて白金を拡散する。この白金の熱拡
散は８５０乃至９００℃で行われる。この実施例におい
ても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように中央部のｐ
ｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キャリア、つ
まりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する少数キ
ャリアは白金の濃度が高いため、前記実施例と同じよう
に高速でソフトなリカバリ特性を呈する。なお、この実
施例では周辺部は従来のダイオードと同様に高速である
がソフトではないリカバリ特性を呈するが、周辺部のパ
ッシベーションに有利な構造であると共に、デバイス全
体としては中央部のソフトリカバリ特性が有効に働い
て、高速でソフトなリカバリ特性を呈することになる。
【００２６】図４により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃ
ｍ3以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子
／ｃｍ3 以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３５μ
ｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型の第
２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコンタ
クトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、これら
半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ
導電型の半導体層３は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の
不純物をドープすることにより形成され、２．０×１０
16原子／ｃｍ3 以上の不純物濃度、好ましくは１．０×
１０18原子／ｃｍ3 以上の高不純物濃度を有する。その
後に前記実施例と同様、８５０乃至９００℃程度の温度
で白金の熱拡散を行う。
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃ
ｍ3以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子
／ｃｍ3 以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３５μ
ｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型の第
２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコンタ
クトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、これら
半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ
導電型の半導体層３は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の
不純物をドープすることにより形成され、２．０×１０
16原子／ｃｍ3 以上の不純物濃度、好ましくは１．０×
１０18原子／ｃｍ3 以上の高不純物濃度を有する。その
後に前記実施例と同様、８５０乃至９００℃程度の温度
で白金の熱拡散を行う。
【００２７】この実施例では逆耐圧を大きくするために
側面がベベル構造になっており、その周辺部で数十μｍ
の深さを有し、中央部ではその厚みがほぼ１５μｍ以
下、好ましくは１〜１０μｍの範囲になるよう形成し
て、ｐ導電型の半導体層３の周辺部での厚みを確保して
いる。これによってｐ導電型の半導体層３の周辺部の機
械的強度を増大させている。したがって、この実施例で
はｐｎ接合４が中央部で表面から１５μｍよりも浅い位
置にあるが、周辺部では数十μｍの深さにあり、前記実
施例と同様な高速でソフトなリカバリ特性を呈する。
側面がベベル構造になっており、その周辺部で数十μｍ
の深さを有し、中央部ではその厚みがほぼ１５μｍ以
下、好ましくは１〜１０μｍの範囲になるよう形成し
て、ｐ導電型の半導体層３の周辺部での厚みを確保して
いる。これによってｐ導電型の半導体層３の周辺部の機
械的強度を増大させている。したがって、この実施例で
はｐｎ接合４が中央部で表面から１５μｍよりも浅い位
置にあるが、周辺部では数十μｍの深さにあり、前記実
施例と同様な高速でソフトなリカバリ特性を呈する。
【００２８】図５により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃ
ｍ3以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子
／ｃｍ3 以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３５μ
ｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型の第
２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコンタ
クトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、これら
半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ
導電型の半導体層３は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の
不純物をドープすることにより形成され、２．０×１０
16原子／ｃｍ3 以上の不純物濃度、好ましくは１．０×
１０18原子／ｃｍ3 以上の高不純物濃度を有する。ｐ導
電型の半導体層３は１〜１０μｍの範囲の厚みに形成さ
れている。次に前記実施例と同様に、８５０乃至９００
℃程度の温度で白金の熱拡散を行う。この実施例におい
ても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように中央部のｐ
ｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キャリア、つ
まりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する少数キ
ャリアは白金の濃度が高いため、前述理由と同様にソフ
トリカバリ特性となる。
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の第１の半導体
領域１は、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃ
ｍ3以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子
／ｃｍ3 以下の不純物濃度を持ち、その厚みは約３５μ
ｍ以上、好ましくは６０μｍ以上である。ｎ導電型の第
２の半導体領域２はカソード電極５とオーミックコンタ
クトを形成するのに必要な高不純物濃度を有し、これら
半導体領域１と２はｎ導電型の半導体層を形成する。ｐ
導電型の半導体層３は、ｎ- 半導体領域１にｐ導電型の
不純物をドープすることにより形成され、２．０×１０
16原子／ｃｍ3 以上の不純物濃度、好ましくは１．０×
１０18原子／ｃｍ3 以上の高不純物濃度を有する。ｐ導
電型の半導体層３は１〜１０μｍの範囲の厚みに形成さ
れている。次に前記実施例と同様に、８５０乃至９００
℃程度の温度で白金の熱拡散を行う。この実施例におい
ても逆回復時には、図１（Ｃ）に示すように中央部のｐ
ｎ接合４近傍の半導体領域１における少数キャリア、つ
まりｐｎ接合４表面から数十μｍ以内に存在する少数キ
ャリアは白金の濃度が高いため、前述理由と同様にソフ
トリカバリ特性となる。
【００２９】この実施例では、ｐ導電型の半導体層３が
非常に薄いことから、これを機械的強度を補強するため
に、ｐ導電型の不純物濃度の十分に高いｐ+ 単結晶半導
体板７をアルミニウムを主成分とする硬ろうのようなろ
う材層８によりｐ導電型の半導体層３に固着させる。こ
のｐ+ 単結晶半導体板７は、３．０×１０18原子／ｃｍ
3 以上の高い不純物濃度で、１００μｍ程度の厚みを有
するので、比抵抗が小さい機械的補強板として有効であ
る。次に通常のフォトグラフィ技術を用いて、少なくと
もｐ+ 単結晶半導体板７の表面に至るまで深く形成され
た溝９内にガラス又はポリイミドなどのような電気絶縁
物１０が充填されている。この実施例ではｐ+ 単結晶半
導体板７をｐ導電型の半導体層３に固着させており、非
常に薄い半導体層３がｐ+ 単結晶半導体板７の内側に位
置した状態で、それ以後の各種プロセスを行えるので、
信頼性の高い高耐圧、高速でソフトなリカバリ特性をも
つ半導体装置を得ることができる。なお、通常の製造工
程では、溝の形成、電気絶縁物の充填などのプロセスは
大面積のウエハの段階で行われ、個々の半導体素子に分
離するための切断は各溝の底部を通過する位置で半導体
素子表面に対して垂直に行われる。また、ｐ+ 単結晶半
導体板の代わりにｐ導電型の不純物濃度の十分に高いｐ
+ 多結晶半導体板を用いても良く、溝を形成することな
く、ケミカルエッチングした半導体構造のものでもよ
い。
非常に薄いことから、これを機械的強度を補強するため
に、ｐ導電型の不純物濃度の十分に高いｐ+ 単結晶半導
体板７をアルミニウムを主成分とする硬ろうのようなろ
う材層８によりｐ導電型の半導体層３に固着させる。こ
のｐ+ 単結晶半導体板７は、３．０×１０18原子／ｃｍ
3 以上の高い不純物濃度で、１００μｍ程度の厚みを有
するので、比抵抗が小さい機械的補強板として有効であ
る。次に通常のフォトグラフィ技術を用いて、少なくと
もｐ+ 単結晶半導体板７の表面に至るまで深く形成され
た溝９内にガラス又はポリイミドなどのような電気絶縁
物１０が充填されている。この実施例ではｐ+ 単結晶半
導体板７をｐ導電型の半導体層３に固着させており、非
常に薄い半導体層３がｐ+ 単結晶半導体板７の内側に位
置した状態で、それ以後の各種プロセスを行えるので、
信頼性の高い高耐圧、高速でソフトなリカバリ特性をも
つ半導体装置を得ることができる。なお、通常の製造工
程では、溝の形成、電気絶縁物の充填などのプロセスは
大面積のウエハの段階で行われ、個々の半導体素子に分
離するための切断は各溝の底部を通過する位置で半導体
素子表面に対して垂直に行われる。また、ｐ+ 単結晶半
導体板の代わりにｐ導電型の不純物濃度の十分に高いｐ
+ 多結晶半導体板を用いても良く、溝を形成することな
く、ケミカルエッチングした半導体構造のものでもよ
い。
【００３０】図６により本発明の別の一実施例について
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の半導体領域１
Ａは、放射線照射などにより格子欠陥密度の高い、約５
０乃至８０μｍ程度の厚みの第１のシリコンウエハに形
成され、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃｍ
3 以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子／
ｃｍ3 以下の不純物濃度を持つ。そしてその第１のシリ
コンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることにより
不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成してｐｎ
接合４を形成する。したがって、このｐ導電型の半導体
層３は格子欠陥密度が高く、前記実施例と同様な不純物
濃度を有し、１５乃至数十μｍの深さにｐｎ接合４を形
成する。不純物濃度の低いｎ- 電型の半導体領域１Ｂと
ｎ導電型の不純物濃度の高い半導体領域２は、半導体領
域１Ａの形成された第１のシリコンウエハとは別に用意
された約２００乃至２３０μｍ程度の厚みで、格子欠陥
密度が低い第２のシリコンウエハに形成される。これら
第１、第２のシリコンウエハは半導体領域１Ａと１Ｂと
の主面を合わせて通常の接着方法により接着され、半導
体領域１Ａと１Ｂは、不純物濃度の低いｎ- 半導体領域
１を形成する。
説明を行う。不純物濃度の低いｎ導電型の半導体領域１
Ａは、放射線照射などにより格子欠陥密度の高い、約５
０乃至８０μｍ程度の厚みの第１のシリコンウエハに形
成され、前記実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃｍ
3 以下の不純物濃度、好ましくは３．０×１０14原子／
ｃｍ3 以下の不純物濃度を持つ。そしてその第１のシリ
コンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることにより
不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成してｐｎ
接合４を形成する。したがって、このｐ導電型の半導体
層３は格子欠陥密度が高く、前記実施例と同様な不純物
濃度を有し、１５乃至数十μｍの深さにｐｎ接合４を形
成する。不純物濃度の低いｎ- 電型の半導体領域１Ｂと
ｎ導電型の不純物濃度の高い半導体領域２は、半導体領
域１Ａの形成された第１のシリコンウエハとは別に用意
された約２００乃至２３０μｍ程度の厚みで、格子欠陥
密度が低い第２のシリコンウエハに形成される。これら
第１、第２のシリコンウエハは半導体領域１Ａと１Ｂと
の主面を合わせて通常の接着方法により接着され、半導
体領域１Ａと１Ｂは、不純物濃度の低いｎ- 半導体領域
１を形成する。
【００３１】しかる後、８５０乃至９００℃で予め白金
を拡散する。この場合の白金の拡散濃度は、第１のシリ
コンウエハの格子欠陥密度が高いために、格子欠陥密度
が低い第２のシリコンウエハに比べて高くなる。したが
って、ｐｎ接合４を深く形成しても、ｐｎ接合４近傍の
白金の拡散濃度は第２のシリコンウエハ、つまり内部の
ｎ- 半導体領域１Ｂにおける白金の濃度に比べて高濃度
であるから、前記実施例と同様に高速でソフトなリカバ
リ特性を呈する。なお、この実施例では不純物濃度の高
いｐ導電型の半導体層３をも厚くできるので、特に高耐
圧の高速ソフトリカバリダイオードに適する。この実施
例において、前述のような異なる格子欠陥密度をもつ第
１と第２のシリコンウエハを接着させた後、第１のシリ
コンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることにより
不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成してｐｎ
接合４を形成し、しかる後に白金の拡散を行っても良
い。
を拡散する。この場合の白金の拡散濃度は、第１のシリ
コンウエハの格子欠陥密度が高いために、格子欠陥密度
が低い第２のシリコンウエハに比べて高くなる。したが
って、ｐｎ接合４を深く形成しても、ｐｎ接合４近傍の
白金の拡散濃度は第２のシリコンウエハ、つまり内部の
ｎ- 半導体領域１Ｂにおける白金の濃度に比べて高濃度
であるから、前記実施例と同様に高速でソフトなリカバ
リ特性を呈する。なお、この実施例では不純物濃度の高
いｐ導電型の半導体層３をも厚くできるので、特に高耐
圧の高速ソフトリカバリダイオードに適する。この実施
例において、前述のような異なる格子欠陥密度をもつ第
１と第２のシリコンウエハを接着させた後、第１のシリ
コンウエハにｐ導電型の不純物をドープすることにより
不純物濃度の高いｐ導電型の半導体層３を形成してｐｎ
接合４を形成し、しかる後に白金の拡散を行っても良
い。
【００３２】図７により本発明の別の一実施例であるプ
レナー形ダイオードの製造方法について説明する。前記
実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純
物濃度、好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の
不純物濃度を持つｎ- 半導体領域１と、カソード電極５
とオーミックコンタクトを形成するのに必要な高不純物
濃度を有するｎ+ 半導体領域２とからなる半導体基板を
用い、選択的にｎ- 半導体領域１へｐ導電型の不純物を
ドープすることにより、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以
上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ
3 以上の高不純物濃度を有するｐ導電型の半導体層３及
びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，Ｇ２を形成する。
レナー形ダイオードの製造方法について説明する。前記
実施例と同様に７．５×１０14原子／ｃｍ3 以下の不純
物濃度、好ましくは３．０×１０14原子／ｃｍ3 以下の
不純物濃度を持つｎ- 半導体領域１と、カソード電極５
とオーミックコンタクトを形成するのに必要な高不純物
濃度を有するｎ+ 半導体領域２とからなる半導体基板を
用い、選択的にｎ- 半導体領域１へｐ導電型の不純物を
ドープすることにより、２．０×１０16原子／ｃｍ3 以
上の不純物濃度、好ましくは１．０×１０18原子／ｃｍ
3 以上の高不純物濃度を有するｐ導電型の半導体層３及
びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，Ｇ２を形成する。
【００３３】しかる後、ｐ導電型の不純物の熱拡散時に
マスクとして用いた酸化膜を用いるとともに、その時形
成された酸化膜の一部分をエッチングにより除去してｐ
導電型の半導体層３の中央の一部表面を露出させ、その
露出面から８５０乃至９００℃の温度で白金を熱拡散す
る。白金は全方向に拡散するが、その拡散面直下部分に
おける濃度に比べて周辺部における濃度が少し低くなる
ので、中央部のライフタイムに比べて周辺部のライフタ
イムが長くなる。したがって、中央部のリカバリタイム
に比べて周辺部のリカバリタイムが少し長くなり、周辺
部がソフトリカバリ特性に寄与する。その後、ｐ導電型
の不純物の熱拡散時に形成された酸化膜を除去し、通常
の方法でカソード電極５とアノード電極６を形成する。
マスクとして用いた酸化膜を用いるとともに、その時形
成された酸化膜の一部分をエッチングにより除去してｐ
導電型の半導体層３の中央の一部表面を露出させ、その
露出面から８５０乃至９００℃の温度で白金を熱拡散す
る。白金は全方向に拡散するが、その拡散面直下部分に
おける濃度に比べて周辺部における濃度が少し低くなる
ので、中央部のライフタイムに比べて周辺部のライフタ
イムが長くなる。したがって、中央部のリカバリタイム
に比べて周辺部のリカバリタイムが少し長くなり、周辺
部がソフトリカバリ特性に寄与する。その後、ｐ導電型
の不純物の熱拡散時に形成された酸化膜を除去し、通常
の方法でカソード電極５とアノード電極６を形成する。
【００３４】以上述べたようにこの実施例では、ｐ導電
型の半導体層３及びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，
Ｇ２は通常の方法で、通常の深さに形成し、その後に白
金の拡散を行っているので、単一のダイオードでライフ
タイムの短い部分と長い部分とを形成できるが、従来の
プレナー形半導体ダイオードの場合には半導体ウエハの
段階で白金を拡散した後に各ｐｎ接合を形成し、それぞ
れに分離しているので、厚み方向の同一レベルではいず
れの点も白金の濃度はほぼ一定であり、したがって中央
部も周辺部もリカバリタイムはほぼ一定になる。このよ
うなものの場合には、前記幾つかの実施例のように深さ
方向の白金の濃度差を利用して、ｐｎ接合近傍の少数キ
ャリアのライフタイムが内部の少数キャリアのライフタ
イムに比べて短くなるような深さにｐｎ接合を形成すれ
ば良い。なお、このような白金拡散はメサ形の半導体装
置についても全く同様に適用でき、同じ効果が得られ
る。
型の半導体層３及びｐ導電型のガードリング領域Ｇ１，
Ｇ２は通常の方法で、通常の深さに形成し、その後に白
金の拡散を行っているので、単一のダイオードでライフ
タイムの短い部分と長い部分とを形成できるが、従来の
プレナー形半導体ダイオードの場合には半導体ウエハの
段階で白金を拡散した後に各ｐｎ接合を形成し、それぞ
れに分離しているので、厚み方向の同一レベルではいず
れの点も白金の濃度はほぼ一定であり、したがって中央
部も周辺部もリカバリタイムはほぼ一定になる。このよ
うなものの場合には、前記幾つかの実施例のように深さ
方向の白金の濃度差を利用して、ｐｎ接合近傍の少数キ
ャリアのライフタイムが内部の少数キャリアのライフタ
イムに比べて短くなるような深さにｐｎ接合を形成すれ
ば良い。なお、このような白金拡散はメサ形の半導体装
置についても全く同様に適用でき、同じ効果が得られ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように，この発明によれば、
白金をライフタイムキラーとして拡散してなる高速リカ
バリダイオードにおいて、深さ方向の白金の濃度差を利
用して、ｐｎ接合近傍の少数キャリアのライフタイムが
内部の少数キャリアのライフタイムに比べて短くなるよ
うな深さにｐｎ接合を形成することにより、高速リカバ
リ特性を損なうことなく、ソフトリカバリ特性を付与す
ることができる。また、高速リカバリでソフトリカバリ
の高耐圧ダイオードを容易に得ることができる。さら
に、白金の拡散方法により横方向の白金の濃度差を利用
して高速でソフトなリカバリ特性をもつ電力用ダイオー
ドを提供するものである。
白金をライフタイムキラーとして拡散してなる高速リカ
バリダイオードにおいて、深さ方向の白金の濃度差を利
用して、ｐｎ接合近傍の少数キャリアのライフタイムが
内部の少数キャリアのライフタイムに比べて短くなるよ
うな深さにｐｎ接合を形成することにより、高速リカバ
リ特性を損なうことなく、ソフトリカバリ特性を付与す
ることができる。また、高速リカバリでソフトリカバリ
の高耐圧ダイオードを容易に得ることができる。さら
に、白金の拡散方法により横方向の白金の濃度差を利用
して高速でソフトなリカバリ特性をもつ電力用ダイオー
ドを提供するものである。
【図１】この発明の原理を説明するための図である。
【図２】この発明の一実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図３】この発明の他の一実施例を示す図である。
【図４】この発明の他の一実施例を示す図である。
【図５】この発明の他の一実施例を示す図である。
【図６】この発明の他の一実施例を示す図である。
【図７】この発明の他の一実施例を示す図である。
【図８】逆回復電流を説明するための回路図である。
【図９】従来の高速ソフトリカバリダイオードの一例を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図１０】従来の高速ソフトリカバリダイオードの一例
を説明するための図である。
を説明するための図である。
１・・・第１の半導体領域 ２・・・第２の
半導体領域 ３・・・高不純物濃度の半導体層 ４・・・ｐｎ接
合 ５・・・カソード電極 ６・・・アノー
ド電極 ７・・・ｐ+ 半導体板 ９・・・溝 １０・・電気絶縁物 Ｇ１，Ｇ２・・
・ガードリング領域
半導体領域 ３・・・高不純物濃度の半導体層 ４・・・ｐｎ接
合 ５・・・カソード電極 ６・・・アノー
ド電極 ７・・・ｐ+ 半導体板 ９・・・溝 １０・・電気絶縁物 Ｇ１，Ｇ２・・
・ガードリング領域
Claims (9)
- 【請求項１】 不純物濃度の低い第１の導電型の第１の
半導体領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度
の高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１
の導電型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接
合を形成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層
とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープさ
れた高速リカバリの半導体装置において、 前記不純物濃度の低い第１の半導体領域における前記Ｐ
Ｎ接合の近傍の部分は、その内部よりも白金の濃度が高
いことを特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半導
体装置。 - 【請求項２】 前記ＰＮ接合は前記不純物濃度の高い第
２の導電型の半導体層の表面からほぼ１乃至１５μｍの
範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置。 - 【請求項３】 前記不純物濃度の高い第２の導電型の半
導体層中央部分に凹所が形成され、この凹所における前
記ＰＮ接合は周囲の部分のＰＮ接合に比べて前記第２の
導電型の半導体層表面から浅い位置にあることをことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記ＰＮ接合はその中央部分がその周囲
の部分に比べて前記不純物濃度の高い第２の導電型の半
導体層の表面から浅い位置にあることをことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。 - 【請求項５】 第２の導電型の不純物の濃度が高い単結
晶又は多結晶の半導体板を前記不純物濃度の高い第２の
導電型の半導体層に固着したことを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項６】 格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１
の半導体領域と、格子欠陥密度の低い第１の導電型の第
２の半導体領域とを接着させて第１の導電型の半導体層
を形成し、しかる後、前記第１の半導体領域に第１の導
電型とは逆の導電型の第２の導電型の不純物を前記第１
の半導体領域にドープして不純物濃度の高い第２の導電
型の半導体層を形成してＰＮ接合を形成すると共に、前
記格子欠陥密度の低い第１の導電型の第１の半導体領域
に第１の導電型の不純物をドープして不純物濃度の高い
第１の導電型の第２の半導体領域を形成した後、白金を
ドープすることを特徴とする高耐圧で高速ソフトリカバ
リ特性を有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 格子欠陥密度の高い第１の導電型の第１
の半導体領域に第１の導電型とは逆の導電型の第２の導
電型の不純物を前記第１の半導体領域にドープして不純
物濃度の高い第２の導電型の半導体層を形成してＰＮ接
合を形成すると共に、格子欠陥密度の低い第１の導電型
の別体の第１の半導体領域に第１の導電型の不純物をド
ープして不純物濃度の高い第１の導電型の第２の半導体
領域を形成し、前記第１の半導体領域と第２の半導体領
域とを接着させた後、白金をドープすることを特徴とす
る高耐圧で高速ソフトリカバリ特性を有する半導体装置
の製造方法。 - 【請求項８】 不純物濃度の低い第１の導電型の第１の
半導体領域とこの第１の半導体領域に隣接する不純物濃
度の高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第
１の導電型の半導体層と、前記不純物濃度の低い第１の
半導体領域に囲繞され、かつ該半導体領域とＰＮ接合を
形成する不純物濃度の高い第２の導電型の第２の半導体
領域とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドー
プされた高速リカバリのプレーナ形半導体装置の製造方
法において、前記白金は前記不純物濃度の高い第２の導
電型の第２の半導体領域の表面の一部面域からドープさ
れることを特徴とする高速ソフトリカバリ特性をもつ半
導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 不純物濃度の低い第１の導電型の第１の
半導体領域と該第１の半導体領域に隣接する不純物濃度
の高い第１の導電型の第２の半導体領域とからなる第１
の導電型の半導体層と、前記第１の半導体領域とＰＮ接
合を形成する不純物濃度の高い第２の導電型の半導体層
とからなり、ライフタイムキラーとして白金がドープさ
れた高速リカバリの半導体装置において、白金の濃度が
周辺部に比べて中央部の方が高いことを特徴とする高速
ソフトリカバリ特性をもつ半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06197229A JP3072753B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 半導体装置及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06197229A JP3072753B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 半導体装置及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846221A true JPH0846221A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3072753B2 JP3072753B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16370997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06197229A Expired - Lifetime JP3072753B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 半導体装置及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072753B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999009600A1 (en) * | 1997-08-14 | 1999-02-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| KR20000066564A (ko) * | 1999-04-19 | 2000-11-15 | 장용화 | 다목적 다이오드 센서 및 그 제조 방법 |
| US6707131B2 (en) | 2001-01-31 | 2004-03-16 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method for the same |
| US7400017B2 (en) | 2004-04-28 | 2008-07-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Reverse conducting semiconductor device and a fabrication method thereof |
| WO2014006695A1 (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置 |
| CN103700712A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种快恢复二极管的结构及其制造方法 |
| CN104701162A (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | 江苏物联网研究发展中心 | 半导体器件、pin二极管和igbt的制作方法 |
| CN115799067A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-14 | 深圳市威兆半导体股份有限公司 | 高压快恢复二极管的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58131736A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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| JPH06502277A (ja) * | 1990-11-14 | 1994-03-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半導体エレメントの、例えばダイオードの製造法 |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP06197229A patent/JP3072753B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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| CN103700712A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种快恢复二极管的结构及其制造方法 |
| CN103700712B (zh) * | 2012-09-27 | 2017-05-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种快恢复二极管的结构及其制造方法 |
| CN104701162A (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | 江苏物联网研究发展中心 | 半导体器件、pin二极管和igbt的制作方法 |
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