[發明專利]二極管

有效

• 申請號: 200910126539.0
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101533859A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 三好誠二;岡田哲也
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社;三洋半導體株式會社
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/04;H01L29/12;H01L29/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 岳雪蘭

技術領域

本發明涉及一種二極管，特別是涉及一種實現縮短斷開時的反向恢復時間和減少漏電流的二極管。?

背景技術

圖6中表示現有的pn結二極管60的剖面圖。?

該pn結二極管60，在n+型半導體硅基板51上層積n-型半導體層(外延層)52，在從絕緣膜54露出的n-型半導體層52的表面離子注入并擴散高濃度的p型雜質而設置p型雜質區域53。在基板的外周端設置n型雜質區域56和與其接觸的金屬層57。在p型雜質區域53的表面設置陽極電極55，在n+型半導體硅基板51的整個背面設置陰極電極58(例如參照專利文獻1)。?

專利文獻1：(日本)特開平10-335679號公報(第20頁、圖39)?

在使切換時間高速化的pn結二極管(Fast?Recovery?Diode：FRD(快恢復二極管))中，需要縮短直至將積累的電荷量Qrr釋放的時間即反向恢復時間trr。?

作為縮短反向恢復時間trr的方法，可考慮降低p型雜質區域53的雜質濃度，減少向成為漂移層的n-型半導體層52的空穴注入量。?

但是，如果降低p型雜質區域53的雜質濃度，則自然而然由于n-型半導體層52中的載流子(空穴)的積累量降低，故導致電導率調制效果降低。因此，存在額定電流附近的正向電壓VF增大的問題。?

另外，雖然公知有在n-型半導體層52摻雜被稱作所謂的壽命扼殺劑(ライフタイムキラ一)的重金屬的方法，但存在如下問題，即重金屬的摻雜量過多，也會因電阻增加而導致正向電壓VF的特性劣化。?

另外，空間電荷中的漏電流和壽命存在反比例關系，如果通過導入壽命扼殺劑來縮短壽命，則也存在漏電流增加的問題。?

本發明是鑒于上述課題而開發的，其通過使二極管具有以下結構來解決上述課題，本發明的二極管具備：n型半導體基板、設置在該n型半導體基板上的n型的硅外延半導體層、設置在該n型半導體層上的p型多晶硅層、設置在該p型多晶硅層表面的第一電極、設置在所述n型半導體基板的第二電極、以及形成在所述多晶硅層與所述硅外延半導體層之間的硅氧化膜，所述二極管構成為，將所述n型半導體層作為陰極、將所述多晶硅作為陽極，從所述多晶硅層對于所述n型半導體層貫穿所述氧化膜進行空穴注入。?

根據本實施例，第一，通過在n型半導體層表面設置p型多晶硅層，在該p型多晶硅層設置陽極電極，從而與目前情況相比可以減少反向恢復時電子消失所需要的時間。由于多晶硅中晶界多，所以多晶硅層的電子遷移率是單晶硅層的例如1/3～1/4，電子的消失也快。?

因此，與在n型外延層(單晶硅層)表面離子注入并擴散p型雜質而設置p型雜質區域的現有結構相比，可以縮短反向恢復時間trr。?

進一步，通過設置在n型半導體層和p型多晶硅層之間的自然氧化膜，可以降低施加正向電壓時從p型多晶硅層向n型半導體層的空穴注入量。在氧化膜中，空穴難以通過，僅電子可以通過。即，與現有結構相比，由于在施加正向電壓時注入到n型半導體層的空穴注入量少，另外，在施加反向電壓時多晶硅中的電子很快消失，所以可實現反向恢復時間trr的高速化。?

另外，由于不使用壽命扼殺劑，所以能夠抑制漏電流，也可防止正向電壓VF的劣化。進一步，由于不需要采用重金屬或離子注入等壽命扼殺劑，也可實現低成本。?

附圖說明

圖1是用于說明本發明的二極管的剖面圖；?

圖2(A)～(B)是用于說明本發明的二極管的剖面圖；?

圖3是用于與本發明的二極管比較的現有結構的剖面圖；?

圖4(A)～(C)是用于說明本發明的二極管的制造方法的剖面圖；?

圖5(A)～(C)是用于說明本發明的二極管的制造方法的剖面圖；?

圖6是用于說明現有的二極管的剖面圖；?

附圖標記說明?

1??n+型半導體硅基板???????????2??n-型半導體層?

3??氧化膜?????????????????????4??n型雜質區域?

5???p型雜質區域????6???自然氧化膜?

7???p型多晶硅層????8???陽極電極?

9???陰極電極???????10??金屬層?

20??二極管?????????51??n+型半導體硅基板?

52??n-型半導體層???53??p型雜質區域?