(57)【要約】【課題】  所望する順方向電圧の熱特性を実現可能なＰＩＮダイオードを提供する。【解決手段】  ＰＩＮダイオード１００は、カソード領域１４とアノード領域４の間に高抵抗領域１２を備えている。高抵抗領域１２には、順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥を形成するためにイオンが照射されている。高抵抗領域１２にはさらに、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥を形成するために電子線が照射されている。【選択図】  図１
2010258121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード領域とアノード領域の間に高抵抗領域を有するＰＩＮダイオードの製造方法であって、
順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥が形成されるように、イオンを高抵抗領域に向けて照射するイオン照射工程と、
順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されるように、電子線を高抵抗領域に向けて照射する電子線照射工程と、
を備えるＰＩＮダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記電子線照射工程では、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されるように、電子線の照射量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＰＩＮダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記イオン照射工程において前記イオンを照射する前記高抵抗領域の第１範囲と前記電子線照射工程において前記電子線を照射する前記高抵抗領域の第２範囲が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＩＮダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記イオン照射工程では、アノード領域側から高抵抗領域に向けて前記イオンを照射するとともに、照射される前記イオンのピーク深さが高抵抗領域内に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＩＮダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記イオンは、水素イオンとヘリウムイオンの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＰＩＮダイオードの製造方法。
【請求項６】
カソード領域とアノード領域の間に高抵抗領域を有するＰＩＮダイオードであって、
前記高抵抗領域は、
順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥と、
順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥と、を有するＰＩＮダイオード。
【請求項７】
前記高抵抗領域は、第１範囲と、その第１範囲とは異なる第２範囲とを有し、
前記第１範囲には、順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥が形成されており、
前記第２範囲には、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のＰＩＮダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソード領域とアノード領域の間に高抵抗領域を有するＰＩＮダイオードと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カソード領域とアノード領域の間に高抵抗領域を有するＰＩＮダイオードが開発されている。ＰＩＮダイオードをオンすると、カソード領域から高抵抗領域に電子が注入され、アノード領域から高抵抗領域に正孔が注入され、高抵抗領域で伝導度変調が生じる。そのようなＰＩＮダイオードの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のＰＩＮダイオードでは、高抵抗領域の一部にヘリウムイオンを照射することによって、高抵抗領域の一部に結晶欠陥を形成する。
【０００３】
上記したように、特許文献１のＰＩＮダイオードには、高抵抗領域の一部に結晶欠陥が形成されている。結晶欠陥が形成されている領域では、ＰＩＮダイオードをオフしたときに、キャリア（正孔と電子）のライフタイムが短い。それに対して、結晶欠陥が形成されていない領域では、キャリアのライフタイムが長い。特許文献１のＰＩＮダイオードは、高抵抗領域がキャリアのライフタイムが長い領域と短い領域を有することを特徴としている。それにより、ＰＩＮダイオードをオフした後の電力損失の改善とサージ電圧の抑制の両立を図っている。
【０００４】
さらに、特許文献１には、高抵抗領域にヘリウムイオンを照射すると、ＰＩＮダイオードの順方向電圧の熱特性を正に傾かせることができると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３２２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、所望する順方向電圧の熱特性を実現すると、ヘリウムイオンの照射量が一義的に決定されてしまう。しかしながら、そのヘリウムイオンの照射量は、電力損失の改善やサージ電圧の抑制にとって望ましくないことが多い。そのため、所望する順方向電圧の熱特性を実現することができない。本明細書に開示する技術は、所望する順方向電圧の熱特性を実現可能なＰＩＮダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず、「順方向電圧の熱特性」について説明する。「順方向電圧の熱特性が正」とは、等しい電流を流すのに要する順方向電圧が、低温よりも高温のときの方が大きい場合をいう。他方、「順方向電圧の熱特性が負」とは、等しい電流を流すのに要する順方向電圧が、高温よりも低温のときの方が大きい場合をいう。
【０００８】
本明細書で開示される技術は、高抵抗領域に電子線を照射すると、電子線の照射量が少なければ順方向電圧の熱特性が正に傾き、電子線の照射量が多ければ順方向電圧の熱特性が負に傾くという特性を利用することを特徴としている。本明細書に開示する技術は、高抵抗領域における順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されるように、電子線を高抵抗領域に向けて照射することを特徴とする。それにより、順方向電圧の熱特性を正に傾けるイオンの照射量の自由度が広がる。本明細書に開示する技術を利用すれば、例えばＰＩＮダイオードのオフ後の電力損失を改善しつつ、順方向電圧の熱特性が小さく調整されたＰＩＮダイオードを実現することができる。
【０００９】
本明細書に開示する技術は、カソード領域とアノード領域の間に高抵抗領域を有するＰＩＮダイオードの製造方法に具現化することができる。その製造方法は、イオン照射工程と電子線照射工程を備える。イオン照射工程では、順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥が形成されるように、イオンを高抵抗領域に向けて照射する。また、電子線照射工程では、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されるように、電子線を高抵抗領域に向けて照射する。順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥と順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥の双方を形成することにより、順方向電圧の熱特性が小さいＰＩＮダイオードを製造することができる。なお、イオン照射工程と電子線照射工程の順序は任意である。本明細書で開示するＰＩＮダイオードでは、高抵抗領域が、順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥と、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥を有する。
【００１０】
電子線照射工程は、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されるように、電子線の照射量を制御することが好ましい。これにより、高抵抗領域内に、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥を形成することができる。
【００１１】
イオン照射工程においてイオンを照射する高抵抗領域の第１範囲と電子線照射工程において電子線を照射する高抵抗領域の第２範囲が異なることが好ましい。第１範囲に形成される結晶欠陥が、電子線照射の影響を受けることを防止することができる。同様に、第２範囲に形成される結晶欠陥が、イオン照射の影響を受けることを防止することができる。第１範囲と第２範囲に形成される結晶欠陥の種類を制御することができるので、順方向電圧の熱特性を精度よく調整することができる。すなわち、高抵抗領域は、第１範囲と、その第１範囲とは異なる第２範囲を有していることが好ましい。この場合、第１範囲には、順方向電圧の熱特性を正にする種類の結晶欠陥が形成されている。第２範囲には、順方向電圧の熱特性を負にする種類の結晶欠陥が形成されている。
【００１２】
イオン照射工程では、アノード領域側から高抵抗領域に向けてイオンを照射するとともに、照射されるイオンのピーク深さが高抵抗領域内に位置することが好ましい。これにより、高抵抗領域のカソード領域側に、結晶欠陥の量が少ない部分を確保することができる。この部分には多くのキャリアが蓄積されるので、ＰＩＮダイオードをオフした後に、サージ電圧が生じることを抑制することができる。
【００１３】
イオン照射工程で照射するイオンは、水素イオンとヘリウムイオンの少なくとも一方を含むことが好ましい。これらの軽元素イオンであれば、高抵抗領域の深部にまで照射することができる。任意の深さに結晶欠陥を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書で開示する技術によると、スイッチング後の電力損失を低減しながら、順方向電圧が温度に影響されにくいＰＩＮダイオードを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のＰＩＮダイオードの要部断面図を示す。
【図２】実施例１のＰＩＮダイオードの動作時の電流−電圧特性を示す。
【図３】一般的なＰＩＮダイオードの電流−電圧特性を示す。
【図４】結晶欠陥の濃度と電流クロスポイントの関係を示す。
【図５】ヘリウムイオン又は電子線の照射量と電流クロスポイントの関係を示す。
【図６】熱特性が正のときのＰＩＮダイオードの電流−電圧特性を示す。
【図７】熱特性が負のときのＰＩＮダイオードの電流−電圧特性を示す。
【図８】実施例２のＰＩＮダイオードの要部断面図を示す。
【図９】高抵抗領域内における結晶欠陥の濃度分布を示している。
【図１０】実施例３のＰＩＮダイオードの要部断面図を示す。
【図１１】実施例４のＰＩＮダイオードの要部断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施例の特徴をいくつか列記する。
（第１特徴）電子線が、高抵抗領域に対して２．５×１０１２ｃｍ−２よりも多く照射されている。
（第２特徴）実施例２，３のＰＩＮダイオードは、電子線を照射することによって形成される結晶欠陥が、高抵抗領域内のアノード領域側に偏って存在している。
【実施例】
【００１７】
以下、図面を参照して各実施例を説明する。以下の実施例では、半導体層の材料としてシリコンが用いられているＰＩＮダイオードを説明する。しかしながら、以下の実施例で開示される技術は、他の半導体材料が用いられた半導体装置にも適用可能である。例えば、以下の実施例で開示される技術は、窒化ガリウム、炭化シリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体を用いたＰＩＮダイオードにも適用可能である。
【実施例１】
【００１８】
図１は、ＰＩＮダイオード１００の要部断面図を示す。ＰＩＮダイオード１００は、アノード領域４とカソード領域１４の間に高抵抗領域１２が設けられている。アノード領域４とカソード領域１４は、高抵抗領域１２を介して対向している。高抵抗領域１２は、アノード領域４とカソード領域１４の夫々に接している。アノード領域４は、シリコン基板１８にホウ素（ボロン：Ｂ）をイオン照射することにより形成される。アノード領域４の不純物濃度はおよそ１．０×１０１９ｃｍ−３に調整されており、その厚みＴ４は２μｍである。カソード領域１４は、シリコン基板１８にリン（Ｐ）をイオン照射することにより形成される。カソード領域１４の不純物濃度はおよそ１．０×１０１９ｃｍ−３に調整されており、その厚みＴ１４は１．０μｍである。アノード領域４にはアノード電極２が電気的に接続している。アノード電極２の材料はアルミニウム（Ａｌ）である。カソード領域１４にはカソード電極１６が電気的に接続している。カソード電極１６の材料はチタンとニッケルと金（Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ）である。典型的には、カソード電極１６は、チタンとニッケルと金の積層体である。
【００１９】
高抵抗領域１２にはリンが含まれおり、その不純物濃度はおよそ１．０×１０１４ｃｍ−３である。高抵抗領域１２の厚みＴ１２は１５０μｍである。高抵抗領域１２は、第１範囲６と第２範囲８を備えている。図１に示すように、第１範囲６と第２範囲８は夫々、アノード領域４とカソード領域１４に直交している。また、高抵抗領域１２を平面視すると、第１範囲６と第２範囲８はストライプ状に伸びており、両者は交互に設けられている。第１範囲６の幅Ｗ６と第２範囲８の幅Ｗ８は、ともに１０μｍである。
【００２０】
第１範囲６の結晶欠陥は、アノード領域４側から高抵抗領域１２にヘリウム（Ｈｅ）イオンを１．０×１０１２ｃｍ−２で照射することによって形成される（イオン照射工程）。第１範囲６には、主に複空孔欠陥（２つの空孔が結合した欠陥であり、ＶＶ欠陥ともいう）とＣｉＯｉ欠陥（格子間炭素と格子間酸素が結合した欠陥）が形成されている。第１範囲６に形成されている結晶欠陥は、ＰＩＮダイオード１００の熱特性を正に傾ける。なお、イオン照射工程では、アノード領域４の表面に、第１範囲６に対応する範囲にのみ開口を有するマスク層を形成する。これにより、第２範囲８にヘリウムイオンが照射されることを禁止することができる。
【００２１】
第２範囲８の結晶欠陥は、アノード領域４側から高抵抗領域１２に電子線を９．０×１０１２ｃｍ−２で照射することによって形成される（電子線照射工程）。第２範囲８には、ＶＯ欠陥とＣｉＯｉ欠陥が形成されている。第２範囲８に形成されている結晶欠陥は、ＰＩＮダイオード１００の熱特性を負に傾ける。電子線照射工程では、アノード領域４の表面に、第２範囲８に対応する範囲にのみ開口を有するマスク層を形成する。これにより、第１範囲６に電子線が照射されることを禁止することができる。第２範囲８に対する電子線の照射量は、第１範囲６に対するヘリウムイオンの照射量のおよそ９倍である。電子線の照射量とヘリウムイオンの照射量をこのように調節すると、ＰＩＮダイオード１００の熱特性をほぼゼロにすることができる。
【００２２】
上記したように、高抵抗領域１２は結晶欠陥を有している。そのため、ＰＩＮダイオード１００がオンしているときに、キャリア（正孔と電子）が高抵抗領域１２内に過剰に供給されない。また、イオン照射工程と電子線照射工程は、アノード領域４側から実施している。そのため、高抵抗領域１２のうちアノード領域４と接する部分には、必ず結晶欠陥が形成される。ＰＩＮダイオード１００は特に、アノード領域４から供給される正孔の量を低減することができる。ＰＩＮダイオード１００をオフした後の、逆方向電流（電力損失）を低減することができる。すなわち、ＰＩＮダイオード１００は、スイッチング後の逆方向電流を小さくすることができるとともに、熱特性をほぼゼロにすることができる。
【００２３】
図２は、ＰＩＮダイオード１００がオンしているときの電流−電圧特性を示す。グラフの横軸はＰＩＮダイオード１００に印加する順方向電圧（単位：Ｖ）を示し、縦軸はＰＩＮダイオード１００に流れる順方向電流（単位：Ａ）を示す。曲線２０はＰＩＮダイオード１００が２５℃のときの電流−電圧曲線を示し、曲線２２はＰＩＮダイオード１００が１２５℃のときの電流−電圧曲線を示す。図２に示すように、曲線２０と曲線２２は、ほぼ一致している。すなわち、ＰＩＮダイオード１００の熱特性はほぼゼロである。
【００２４】
ここで、第１範囲６の熱特性が正になり、第２範囲８の熱特性が負になる理由を説明する。図３は、一般的なＰＩＮダイオードの電流−電圧特性を示す。グラフの横軸はＰＩＮダイオードに印加する電圧（単位：Ｖ）を示し、縦軸はＰＩＮダイオードの順方向電流（単位：Ａ）を示す。曲線３０はＰＩＮダイオードが２５℃のときの電流−電圧曲線を示し、曲線３２はＰＩＮダイオードが１２５℃のときの電流−電圧曲線を示す。点３４は曲線３０と曲線３２が交わる点を示しており、以下の説明では電流クロスポイント３４と称す。直線３６は、ＰＩＮダイオードの定格電流を示す。図３に示すように、一般的なＰＩＮダイオードは、温度によって熱特性が正になったり負になったりする。「ＰＩＮダイオードの熱特性が正である」とは、定格電流３６が電流クロスポイント３４よりも上方に位置することをいう。反対に「ＰＩＮダイオードの熱特性が負である」とは、定格電流３６が電流クロスポイント３４よりも下方に位置することをいう。すなわち、定格電流が直線３６ａの位置であれば熱特性が正であり、直線３６ｂの位置であれば熱特性が負である。
【００２５】
電流クロスポイント３４は、高抵抗領域１２内に形成されている結晶欠陥のエネルギー準位と量によって変動する。そのため、高抵抗領域１２内の結晶欠陥の種類や量を調整することにより、電流クロスポイント３４の位置を調整することができる。
【００２６】
図４は、シリコン基板中に存在する結晶欠陥の濃度と電流クロスポイントの関係を示す。グラフの横軸は結晶欠陥の濃度（単位：ｃｍ−３）を示し、縦軸は電流クロスポイント（単位：Ａ）を示す。点４０は、シリコンのバンドギャップに対して浅い欠陥準位を有する結晶欠陥が形成されているときの電流クロスポイントを示す。ここでは、伝導帯から０．１７ｅＶだけ下の準位に欠陥準位を有する結晶欠陥の例を示している。点４２は、シリコンのバンドギャップに対して中程度の深さの欠陥準位を有する結晶欠陥が形成されているときの電流クロスポイントを示す。ここでは、伝導帯から０．２５ｅＶだけ下の準位に欠陥準位を有する結晶欠陥の例を示している。点４４は、シリコンのバンドギャップに対して深い欠陥準位を有する結晶欠陥が形成されているときの電流クロスポイントを示している。ここでは、伝導帯から０．４０ｅＶだけ下の準位に欠陥準位を有する結晶欠陥の例を示している。なお、図４の電流クロスポイントは、シリコンの活性面積が０．５ｃｍ２のときの結果を示している。シリコンのバンドギャップはおよそ１．１ｅＶであり、そのミッドバンドギャップは０．５５ｅＶである。そのため、点４２で示される結晶欠陥の欠陥準位は「浅い準位」ということができる。他方、点４４で示される結晶欠陥の欠陥準位は「深い準位」ということができる。なお、結晶欠陥の濃度がゼロのときは、電流クロスポイントが３５０Ａである。これは、シリコン固有の電流クロスポイントを示す。
【００２７】
図４に示すように、バンドギャップに対して深い欠陥準位が形成されていると、その濃度が濃くなるほど電流クロスポイントが小さくなる。そのため、ＰＩＮダイオードの熱特性は正に傾く。他方、バンドギャップに対して浅い欠陥準位が形成されていると、その濃度が濃くなるほど電流クロスポイントが大きくなる。そのため、ＰＩＮダイオードの熱特性は負に傾く。
【００２８】
上記したように、第１範囲６には、ヘリウムイオンを照射することによりＶＶ欠陥とＣｉＯｉ欠陥が形成されている。ＶＶ欠陥の欠陥準位は伝導帯から０．４０ｅＶだけ下に形成される。また、ＣｉＯｉ欠陥の欠陥準位は価電子帯から０．３５ｅＶだけ上に形成される。すなわち、ＶＶ欠陥とＣｉＯｉ欠陥はともに、シリコンのバンドギャップに対して深い欠陥準位を形成する。高抵抗領域１２にヘリウムイオンを照射すると、ＰＩＮダイオード１００の電流クロスポイントが小さくなる。その結果、ＰＩＮダイオードの熱特性が正に傾く。高抵抗領域１２に対するヘリウムイオンの照射量が増大するほど、ＰＩＮダイオードの熱特性が正に傾く。
【００２９】
第２範囲８には、電子線を照射することによりＶＯ欠陥とＣｉＯｉ欠陥が形成されている。ＶＯ欠陥の欠陥準位は伝導帯から０．１７ｅＶだけ下に形成される。ＶＯ欠陥は、シリコンのバンドギャップに対して浅い欠陥準位を形成する。そのため、ＶＯ欠陥は、ＰＩＮダイオード１００の電流クロスポイントを大きくする。高抵抗領域１２に電子線を照射すると、電流クロスポイントを小さくする結晶欠陥（ＣｉＯｉ欠陥）と電流クロスポイントを大きくする結晶欠陥（ＶＯ欠陥）の双方が形成される。しかしながら、高抵抗領域１２に電子線を照射すると、ＣｉＯｉ欠陥よりもＶＯ欠陥の方が多く形成される。そのため、電子線の照射量が少ないときは電流クロスポイントが小さくなり、照射量が多くなると電流クロスポイントが大きくなる。すなわち、電子線の照射量が少ないときは熱特性が正に傾き、照射量が多くなると熱特性が負に傾く。
【００３０】
図５は、高抵抗領域１２に対するヘリウムイオン又は電子線の照射量と、電流クロスポイントの関係を示す。グラフの横軸は高抵抗領域１２に照射するヘリウムイオン又は電子線の照射量（単位：ｃｍ−２）を示し、縦軸は電流クロスポイント（単位：Ａ）を示す。点５０は電子線を照射したときの電流クロスポイントを示しており、点５２はヘリウムイオンを照射したときの電流クロスポイントを示す。図５に示すように、ヘリウムイオンを照射した場合、その照射量が増大するほど、電流クロスポイントが小さくなる（熱特性を正に傾ける）。他方、電子線を照射した場合、その照射量がおよそ２．５×１０１２ｃｍ−２までは、電流クロスポイントが大きくなったり小さくなったりする。しかしながら、その照射量がおよそ２．５×１０１２ｃｍ−２を超えると、電流クロスポイントが大きくなる（熱特性を負に傾ける）。
【００３１】
上記したように、第２範囲８には、電子線がおよそ９．０×１０１２ｃｍ−２照射されている。第２範囲８には、電子線が、ＰＩＮダイオード１００の熱特性を負に傾ける照射量で照射されている。また、第１範囲６にはヘリウムイオンが照射されているので、ＰＩＮダイオード１００の熱特性を正に傾ける。なお、第１範囲６の幅Ｗ６と第２範囲８の幅Ｗ８は等しい。第１範囲６と第２範囲８の体積が等しい場合、電子線の照射量をヘリウムイオンの照射量の９倍にすれば、ＰＩＮダイオード１００の熱特性をほぼゼロにすることができる。
【００３２】
従来のＰＩＮダイオードでは、スイッチング後の電力損失を低減するために、高抵抗領域の全面に電子線を照射している。電子線を照射することによって、ＰＩＮダイオードの電流クロスポイントが小さくなる。これに加えて、さらにヘリウムイオン等の軽元素イオンを高抵抗領域に照射すると、電流クロスポイントが低下しすぎてしまう。その結果、図６に示すように、ＰＩＮダイオードの熱特性が正に大きく傾く。なお、電子線を高抵抗領域に照射しすぎると、電流クロスポイントが意図せずに大きくなり、図７に示すように、ＰＩＮダイオードの熱特性が負に傾く。例えば複数のＰＩＮダイオードを並列接続して使用する場合、それらのＰＩＮダイオードの熱特性が負であると、高温になったＰＩＮダイオードに電流が集中して流れる。その結果、ＰＩＮダイオードが破壊に至る虞がある。そのため、従来のＰＩＮダイオードでは、高抵抗領域に十分な量の電子線を照射することができない。その結果、ＰＩＮダイオードをオフした後の電力損失を十分に低くすることができない。本実施例に示すＰＩＮダイオードは、熱特性を正に傾ける結晶欠陥と負に傾ける結晶欠陥を併用することにより、オフ後の電力損失を低くしながら、熱特性をほぼゼロにすることができる。また、本実施例に示すＰＩＮダイオードは、その複数個を並列接続して使用する場合に、特定のＰＩＮダイオードに電流が集中して流れることを抑制することができる。
【実施例２】
【００３３】
図８を参照し、ＰＩＮダイオード２００について説明する。ＰＩＮダイオード２００では、第１範囲６の深さ方向において、ヘリウムイオンが、その照射ピークがアノード領域４の近傍に位置するように照射されている。すなわち、ヘリウムイオンを照射することによって形成される結晶欠陥が、アノード近傍領域６ａに偏って形成されている。そのため、第１範囲６のうちカソード近傍領域６ｂには結晶欠陥が形成されていない。なお、ＰＩＮダイオード２００の場合も、ヘリウムイオンは、アノード領域４側から高抵抗領域１２に向けて照射される。ヘリウムイオンは、照射装置とＰＩＮダイオード２００の間に設置したアルミ箔の厚さ、又は加速電圧を調整することにより、照射深さを調整することができる。カソード領域１４の近傍に、結晶性が維持されたままの高抵抗領域１２を残存させることができる。
【００３４】
図９は、第１範囲６内における、結晶欠陥の濃度分布を示している。図９に示すように、結晶欠陥のピークは、第１範囲６のアノード領域４側に位置している。図９から明らかなように、第１範囲６のカソード領域１４側には、結晶欠陥が形成されていない。ＰＩＮダイオード２００をオンすると、過剰のキャリアがカソード近傍領域６ｂに蓄積される。その後ＰＩＮダイオード２００をオフすると、逆方向電流が流れる。このときに、過剰なキャリアがカソード近傍領域６ｂに蓄積されているので、逆方向電流が急速に時間変化することを抑制できる。その結果、スイッチング後にサージ電圧が生じることを抑制することができる。なお、高抵抗領域１２に電子線を照射すると、第２範囲８の深さ方向において均一に結晶欠陥が生じる。そのため、電子線照射では、アノード領域４側にだけ選択的に結晶欠陥を形成することはできない。
【実施例３】
【００３５】
図１０は、ＰＩＮダイオード３００の要部断面図を示す。ＰＩＮダイオード３００では、高抵抗領域１２のうちのアノード領域４側の全面にヘリウムイオンが照射されており、カソード領域１４側にはヘリウムイオンが照射されていない。第２範囲８（アノード近傍領域８ａとカソード近傍領域８ｂ）には、電子線が照射されている。そのため、第２範囲８のアノード近傍領域８ａには、ヘリウムイオンと電子線の双方が照射されている。第１範囲６のカソード領域近傍領域６ｂには、ヘリウムイオンと電子線のどちらも照射されていない。ＰＩＮダイオード３００も、ＰＩＮダイオード２００と同様に、スイッチング後にサージ電圧が生じることを抑制することができる。
【実施例４】
【００３６】
図１１は、ＰＩＮダイオード４００の要部断面図を示す。ＰＩＮダイオード４００は、第１範囲６の幅Ｗ６と第２範囲の幅Ｗ８が異なる。幅Ｗ６は１０μｍであり、幅Ｗ８は９０μｍである。なお、ヘリウムイオンと電子線の照射量は、ともに１．０×１０１２ｃｍ−２である。ヘリウムイオンが照射される範囲（第１範囲６）の体積と電子線が照射される範囲（第２範囲８）の体積を異ならせることによっても、ＰＩＮダイオードの熱特性を調整することができる。ＰＩＮダイオード４００は、ＰＩＮダイオード１００と同様の効果が得られる。
【００３７】
上記実施例１から４では、ＰＩＮダイオードの熱特性を正に傾ける結晶欠陥を形成するために、ヘリウムイオンを照射する例を説明した。他のイオンとしてプロトン等の軽元素イオンを使用することもできる。なお、高抵抗領域１２は電気抵抗が高ければよく、不純物が含まれていなくてもよい。
【００３８】
上記実施例１から４では、第１範囲６と第２範囲８の双方が、アノード領域４とカソード領域１４に対して直交して接している。しかしながら、第１範囲６と第２範囲８は、アノード領域４又はカソード領域１４に対して傾斜して接していてもよい。また、第１範囲６と第２範囲８は、平面視したときにストライプ状に伸びていなくてもよい。例えば平面視したときに、第１範囲６と第２範囲８が格子状に現れるように形成してもよい。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４０】
４：アノード領域
６：第１範囲
８：第２範囲
１２：高抵抗領域
１４：カソード領域
１００，２００，３００，４００：ＰＩＮダイオード
【図１】
2010258121.tif 000003
【図２】
2010258121.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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