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発明の名称 ガラス封止型ダイオード
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−46219
公開日 平成8年(1996)2月16日
出願番号 特願平6−175855
出願日 平成6年(1994)7月27日
代理人
発明者 増田 淳也
要約 目的
耐圧を超える電圧が印加されても素子破壊の生じ難いガラス封止型ダイオードを提供する。

構成
ダイオード素子1のアノード電極6の周囲に基板のN型領域と接続する導電層7を形成し、このダイオード素子を、ガラス管9内においてアノード電極側の外部電極10に対して上記導電層を非接触状態としてガラス封止する。
特許請求の範囲
【請求項1】 所定の導電型の半導体基体の上層部に反対導電型の領域を形成し、この領域上に上面電極を設ける一方、上記半導体基体の下面に下面電極を設け、上記半導体基体の上面に上記上面電極と離間し且つ上記半導体基体の所定の導電型の領域と電気的に接続する導電層を形成したダイオード素子と、該ダイオード素子に、これを上下から狭持するようにして電気的に接続される一対の外部電極と、上記ダイオード素子を上記一対の外部電極とで内包するガラス管と、を有し、上記ダイオード素子の上面側において上記導電層が上記上面電極側の外部電極と非接触状態であることを特徴とするガラス封止型ダイオード。
【請求項2】 導電層が、上面電極の周囲を囲むリング状である請求項1に記載のガラス封止型ダイオード。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス封止型ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス封止型ダイオードは、例えば、図4に示すように、ダイオード素子21をガラス管22の中に一対の外部電極23、24で挟持するように挿入されるという構造を有している。従来、上記ダイオード素子21は、図5に示すように、シリコン等のN型半導体基体25上に形成されたP型拡散領域26と、該拡散領域26を囲むように拡散形成されたP+型ガードリング層27と、上記半導体基体25上に設けられた酸化シリコン等の絶縁保護層28と、上記拡散領域26上に設けられた突起状のアノード電極29と、上記半導体基体25の下面に設けられたカソード電極30とを有するという構造とされている。
【0003】上記従来のガラス封止型ダイオードにおいて、上記ガラス管22内で、上記一対の外部電極のうち一方の外部電極23は上記ダイオード素子21のアノード電極29と接続され、他方の外部電極24は上記カソード電極30と接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなダイオードにおいて、従来より静電気、サージ電圧等による素子破壊の問題が主たる課題の一つとして検討されている。この課題を解決する方法として、上記ダイオード素子21における拡散層26の拡散濃度を高くしたり、該拡散層26を深く形成したりすることにより静電耐圧を向上させることが行われている。
【0005】しかしながら、上記の方法では、耐圧の向上の範囲がおのずと制限され、従来のダイオードは、この制限された耐圧の範囲を超えるサージ電圧が印加された場合には、やはり素子破壊を免れることができない。本発明は、上記サージ電圧等による電気的な素子破壊の極めて生じ難い高耐圧のガラス封止型ダイオードを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ダイオード素子に、その耐圧を超える電圧が印加されるとき、この電圧の一部乃至全部を上記ダイオード素子のPN接合部を迂回する電流経路(バイパス)を通過させて上記PN接合部に印加する電圧を低減させれば素子破壊を免れることに着目し、上記のようなバイパスを素子に設けるべく鋭意研究を重ねた。
【0007】即ち、本発明は、次のガラス封止型ダイオードに係るものである。
■ 所定の導電型の半導体基体の上層部に反対導電型の領域を形成し、この領域上に上面電極を設ける一方、上記半導体基体の下面に下面電極を設け、上記半導体基体の上面に上記上面電極と離間し且つ上記半導体基体の所定の導電型の領域と電気的に接続する導電層を形成したダイオード素子と、該ダイオード素子に、これを上下から狭持するようにして電気的に接続される一対の外部電極と、上記ダイオード素子を上記一対の外部電極とで内包するガラス管と、を有し、上記ダイオード素子の上面側において上記導電層が上記上面電極側の外部電極と非接触状態であることを特徴とするガラス封止型ダイオード。
■ 導電層が、上面電極の周囲を囲むリング状である上記■に記載のガラス封止型ダイオード。
【0008】
【発明の作用及び効果】上記のようにダイオード素子の上面(上面電極側)に導電層を設けているので、上面電極側又は下面電極側の外部電極から過電圧が印加されると、該導電層と上記一方の外部電極及び/又は上面電極との間に放電が生じ、ダイオード素子のPN接合部を通電することなく、上記導電層から上記半導体基体の所定の導電型領域を経由して下面電極に通過する、又は逆の経路で通過することとなる。その結果、ダイオード素子に電気的な破壊が生じることをより一層防止し得るのである。
【0009】従って、本発明によれば、ガラス封止型ダイオードにおける耐圧を飛躍的に向上させることができるのである。また、上記導電層をリング状に形成するときは、外部電極から過電圧が印加された場合に、放電をより確実に行わせることができるとともに上記所定の導電性領域に対して分散させて通電させることができる。
【0010】
【実施例】以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはない。図1(a)及び(b)に本発明の実施例におけるダイオード素子の構造断面図及び上面図を示す。同図において、符号1はダイオード素子を、符号2はN型の半導体基体を、符号3はP型の拡散領域を、符号4はP+型ガードリング層を、符号5は絶縁保護層を、符号6は上面電極(アノード電極)を、符号7は導電層を、符号8は下面電極(カソード電極)をそれぞれ示す。
【0011】上記ダイオード素子1は、例えば次のようにして製造することができる。シリコン基板等のN型の半導体基体2上から例えばボロン等の不純物をドープしてP型の拡散領域3を形成し、上記拡散領域3の周縁部に更に不純物をドープしてP+型ガードリング層4を形成する。上記半導体基体2上に熱酸化、CVD等により酸化シリコン層等の絶縁保護層5形成し、該絶縁保護層5を選択エッチングして上記拡散領域3上及びその周囲(半導体基体2のN型領域上)に窓を開設する。そして、上記半導体基体2上にTi、Ag、Al、Au等の金属を真空蒸着、スパッタリングにより蒸着後、フォトエッチングにより上記窓に上記半導体基板2との間にオーミック接触を形成し、更に電気鍍金等により上記金属上にAg等の突起状のアノード電極6を形成する。一方、上記導電層7となる部位は、スパッタリング、鍍金等により厚みを制御して金属を堆積させてリング状の導電層7とされる。ここでは、上記導電層7の頂部を上記アノード電極6の頂部よりも低い位置に形成する。また、上記半導体基体2の下面にAu、Ag等の金属を蒸着させてカソード電極8を形成する。
【0012】このようにして得られるダイオード素子1は、図2に示すように、円筒状のガラス管9の上開口に一対の外部電極のうち一方の外部電極10を、下開口に他方の外部電極11のを挿入し、この一対の外部電極10,11間に狭持されて上記ガラス管9内に封止され、ガラス管9を一対の外部電極に溶着させてガラス封止型ダイオードとされる。上記一対の外部電極のうち一方の外部電極10の上記ダイオード素子1に対向する面は平面形状で、上記ダイオード素子1のアノード電極6と接触して電気的に接続されるが、上記導電層7とは非接触状態とされる。一方、上記他方の外部電極11は、上記ダイオード素子1のカソード電極8と接触し接続される。
【0013】上記導電層7は、少なくとも上記ダイオード素子1の耐圧を超える電圧が上記一方の外部電極10から印加されようとしたときに、該一方の外部電極10及び/又は上記アノード電極6との間に放電が生じるように、上記一方の外部電極10及び/又はアノード電極6と距離調整されて設けられる。次に、本発明の他の実施例について説明する。図3に示すように、ここでは、ダイオード素子1’における導電層7’をアノード電極6とほぼ同じ高さに設け、上記アノード電極6側の外部電極10’の上記ダイオード素子1’に対向する面の周縁に切欠部を設けて、上記外部電極10’と導電層7’とを非接触状態において距離を調整する。このようにすれば、上記導電層7’をアノード電極6と同じ工程で形成することができる。
【0014】上記実施例において、導電層7,7’は、アノード電極6の周囲を囲むリング状として形成されているが、本発明においてこれに限定されることはなく、導電層をアノード電極6の周囲の一部に設けてもよい。また、上記実施例において、半導体基体2をN型とし、拡散領域3をP型としているが、勿論本発明において、半導体基体をP型とし、拡散領域をN型としてもよい。




 

 


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