(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層（１１）と、
前記第１半導体層（１１）とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第２半導体層（１２）と、
前記第２半導体層とｐｎ接合を形成する、第１導電型の第３半導体層（１３）と、
前記第３半導体層とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第４半導体層（１４）と、
前記第２半導体層および前記第３半導体層を短絡させる短絡部材（２３）と、
を備え、
前記短絡部材は、前記第１半導体層、前記第２半導体層、前記第３半導体層および前記第４半導体層の積層方向の周りに環状に延びる形状に形成されていることを特徴とするダイオード。
【請求項２】
前記第２半導体層のうち前記短絡部材との接触部分には、非接触部分に比べて不純物添加濃度が高い高濃度部（１２ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイオード。
【請求項３】
前記第２半導体層の外周端面を取り囲む形状であり、かつ、前記第２半導体層とは逆の極性の半導体で形成されたガードリング（１５）を備え、
前記第１半導体層、前記第２半導体層、前記第３半導体層および前記第４半導体層の積層方向における、前記第１半導体層と前記第３半導体層との離間距離を第１離間距離（Ｌ１）とし、前記積層方向に対して垂直な方向における前記ガードリングと前記高濃度部との離間距離を第２離間距離（Ｌ２）とし、
前記第２離間距離が前記第１離間距離よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のダイオード。
【請求項４】
第１導電型の第１半導体層（１１）と、
前記第１半導体層（１１）とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第２半導体層（１２）と、
前記第２半導体層とｐｎ接合を形成する、第１導電型の第３半導体層（１３）と、
前記第３半導体層とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第４半導体層（１４）と、
前記第２半導体層および前記第３半導体層を短絡させる短絡部材（２３）と、
前記第２半導体層の外周端面を取り囲む形状であり、かつ、前記第２半導体層とは逆の極性の半導体で形成されたガードリング（１５）と、
を備え、
前記第２半導体層のうち前記短絡部材との接触部分には、非接触部分に比べて不純物添加濃度が高い高濃度部（１２ａ）が形成されており、
前記第１半導体層、前記第２半導体層、前記第３半導体層および前記第４半導体層の積層方向における、前記第１半導体層と前記第３半導体層との離間距離を第１離間距離（Ｌ１）とし、前記積層方向に対して垂直な方向における前記ガードリングと前記高濃度部との離間距離を第２離間距離（Ｌ２）とし、
前記第２離間距離が前記第１離間距離よりも大きいことを特徴とするダイオード。
【請求項５】
前記第１半導体層、前記第２半導体層、前記第３半導体層および前記第４半導体層の積層方向における、前記第１半導体層と前記第３半導体層との離間距離を第１離間距離（Ｌ１）とし、前記積層方向における前記第１半導体層と前記高濃度部との離間距離を第３離間距離（Ｌ３）とし、
前記第３離間距離が前記第１離間距離よりも大きいことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項６】
前記高濃度部は、前記第１半導体層、前記第２半導体層、前記第３半導体層および前記第４半導体層の積層方向に対して垂直な方向において、前記第３半導体層と並ぶように配置され、
前記短絡部材は、前記第２半導体層および前記第３半導体層に対して、前記積層方向のうち前記第４半導体層の側に配置されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐｎ接合を有するダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等に用いられる一般的な点火装置は、一次コイルへの通電をオンさせた後、オフに切り替えることで、二次コイルに１０ｋＶ〜３０ｋＶの電圧（放電電圧）を生じさせる。そして、この放電電圧を点火プラグの電極間に印加することで、放電を生じさせて着火燃焼させる。このように、二次コイルには、一次コイルへの通電オフ時に高電圧が生じるが、一次コイルへの通電オン時にも僅かに電圧（オン電圧）が生じる。そのため、オン電圧により点火プラグで放電が生じてしまい、所望のタイミングよりも早いタイミングで着火燃焼（オン飛火）が生じることが懸念される。
【０００３】
この懸念に対し、特許文献１では、オン飛火防止用のダイオードを二次コイルに接続している。このダイオードは、放電電圧により電流が流れることを許容する向きに接続されている。図２（ｃ）に例示する如く、オン電圧Ｖａは放電電圧Ｖｂとは極性が逆向きに生じるので、上述した向きに接続されたダイオードは、オン電圧による電流を阻止することとなり、オン飛火防止を図ることができる。
【０００４】
さて、上記オン電圧は１ｋＶ〜１．５ｋＶと高電圧であるため、上記ダイオードには２ｋＶ以上の高耐圧が要求される。この要求に対し、特許文献１に記載のダイオード５ｘ（図１７参照）は、複数のダイオード素子９０を直列に接続して構成されている。これによれば、１つのダイオード素子９０の耐圧に比べて高耐圧のダイオード５ｘを提供できる。
【０００５】
このダイオード５ｘの製造手順を、図１７を用いて以下に説明する。先ず、（ａ）に示すように、ｎ型半導体基板９０ｎに深いｐ型半導体層９０ｐを形成し、ウエハ全面にｐｎ接合を持つ拡散ウエハを準備する。この拡散ウエハにより上記ダイオード素子９０は提供される。次に、（ｂ）（ｃ）に示すように複数枚の拡散ウエハを真空炉中ではんだにより積層する。これにより、（ｄ）に示すように拡散ウエハとはんだ層９１が交互に積層された積層体９２が形成される。次に、ワイヤーソーで積層体９２を切断して、（ｅ）に示す積層部品９３を形成する。次に、分割された積層部品９３の切断面を酸またはアルカリでエッチング（端面処理）する。次に、積層部品９３にリード線９４をはんだ付けし、樹脂材９５でモールドしてダイオード５ｘが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−４８９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記ダイオード５ｘは、複数のはんだ層９１が拡散ウエハ間に介在するので、積層部品９３の積層方向に大型化する。
【０００８】
なお、一般的なプレーナ型ダイオードにおいて、ダイオード素子を構成するｐ型半導体層またはｎ型半導体層の厚みを大きくし、不純物濃度を下げれば、上述の如く複数のダイオード素子９０を積層しなくても、１つのダイオード素子で高耐圧化を実現できる。しかしながら、不純物濃度を下げて高耐圧にするほど、ダイオード素子の単位面積当りのサージ耐量が低下するので、点火プラグの放電に伴い生じるサージによりダイオード素子が損傷しやすくなる。そのため、半導体層の表面積を拡大（チップサイズを拡大）して、サージ耐量の低下を抑制することが要求されるようになるので、大型化の問題を解消するには至らない。
【０００９】
なお、上記大型化の問題は、オン飛火防止用のダイオードに限って生じるものではなく、高耐圧かつ高サージ耐量が要求されるダイオードであれば同様に生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、大型化を抑制しつつ高耐圧かつ高サージ耐量を可能にしたダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
開示される第１発明は、第１導電型の第１半導体層（１１）と、第１半導体層（１１）とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第２半導体層（１２）と、第２半導体層とｐｎ接合を形成する、第１導電型の第３半導体層（１３）と、第３半導体層とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第４半導体層（１４）と、第２半導体層および第３半導体層を短絡させる短絡部材（２３）と、を備え、短絡部材は、第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層および第４半導体層の積層方向の周りに環状に延びる形状に形成されていることを特徴とする。
また、開示される第２発明は、第１導電型の第１半導体層（１１）と、第１半導体層（１１）とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第２半導体層（１２）と、第２半導体層とｐｎ接合を形成する、第１導電型の第３半導体層（１３）と、第３半導体層とｐｎ接合を形成する、第２導電型の第４半導体層（１４）と、第２半導体層および第３半導体層を短絡させる短絡部材（２３）と、第２半導体層の外周端面を取り囲む形状であり、かつ、第２半導体層とは逆の極性の半導体で形成されたガードリング（１５）と、を備え、第２半導体層のうち短絡部材との接触部分には、非接触部分に比べて不純物添加濃度が高い高濃度部（１２ａ）が形成されており、第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層および第４半導体層の積層方向における、第１半導体層と第３半導体層との離間距離を第１離間距離（Ｌ１）とし、積層方向に対して垂直な方向におけるガードリングと高濃度部との離間距離を第２離間距離（Ｌ２）とし、第２離間距離が第１離間距離よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
上記第１発明および上記第２発明（以下、単に「上記発明」と記載）によれば、第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層および第４半導体層は、以下に説明する第１ダイオード素子および第２ダイオード素子を形成することとなる。第１ダイオード素子は、ｐｎ接合を形成する第１、第２半導体層により形成される。第２ダイオード素子は、ｐｎ接合を形成する第３、第４半導体層により形成される。そして、これら第１、第２ダイオード素子は、アノード側とカソード側が接続される向き（順方向）に直列接続した等価回路を提供する。
【００１４】
ここで、上記発明に反して短絡部材を備えていない場合には、第２半導体層と第３半導体層により第３ダイオード素子が形成される。この第３ダイオード素子は、第１ダイオード素子と第２ダイオード素子の間において逆方向に直列接続され、上記等価回路の妨げになる。これに対し上記発明では、第２半導体層および第３半導体層は短絡部材により短絡されるので、第３ダイオード素子が実質的には存在していない等価回路を提供できる。したがって、第１、第２ダイオード素子が順方向に直列接続した等価回路を提供できるので、ダイオードを高耐圧にできる。
【００１５】
さらに上記発明では、第１ダイオード素子と第２ダイオード素子との接続は、第２半導体層と第３半導体層とのｐｎ接合を短絡させることにより実現されている。そのため、はんだを介在させることなく第１、第２ダイオード素子を接続できるので、複数のダイオード素子９０の間にはんだ層９１を介在させて接続する図１７の従来構造に比べて、半導体層の積層方向にダイオードが大型化することを抑制できる。
【００１６】
さらに上記発明によれば、上述の如く複数のダイオード素子を直列接続した等価回路が提供されるので、各々の半導体層の厚みを大きくして不純物濃度を下げることを要することなく、高耐圧化を実現できる。したがって、不純物濃度を下げることに伴う単位面積当りのサージ耐量の低下が生じないので、半導体層の表面積を拡大（チップサイズを拡大）してサージ耐量を向上させることを不要にできる。
【００１７】
以上により、上記発明によれば、複数の半導体層のうちの第２、第３半導体層を短絡させることにより、第１、第２ダイオード素子をｐｎ接合で順方向に直列接続した等価回路が提供される。よって、複数の半導体層の間にはんだ層を設けることを不要にできるので大型化を抑制でき、しかも、高耐圧かつ高サージ耐量にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダイオードが適用された点火装置を示す図。
【図２】図１に示すダイオードの役割であるオン飛火防止を説明する図。
【図３】図１に示すダイオードの断面を模式的に表した図。
【図４】図３のＩＶ矢視図。
【図５】図１に示すダイオードの等価回路図。
【図６】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、ガードリングを形成する工程での断面図。
【図７】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、第３半導体層を形成する工程での断面図。
【図８】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、絶縁層を窓開けする工程での断面図。
【図９】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、第４半導体層を形成する工程での断面図。
【図１０】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、第４半導体層をメサエッチングする工程での断面図。
【図１１】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、高濃度部を形成する工程での断面図。
【図１２】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、コンタクトホールを形成する工程での断面図。
【図１３】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、カソード電極を形成する工程での断面図。
【図１４】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、保護膜を形成する工程での断面図。
【図１５】第１実施形態に係るダイオードの製造工程のうち、アノード電極を形成する工程での断面図。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るダイオードが適用された点火装置を示す図。
【図１７】従来のダイオードの製造工程を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示す点火装置は、内燃機関の燃焼着火に用いられるものであり、一次コイル１、二次コイル２、スイッチング素子３、点火プラグ４およびダイオード５を備える。スイッチング素子３は、図示しない制御装置から出力された点火信号ＩＧＴに基づきオンオフ作動する。
【００２１】
次に、図２を用いて点火装置の作動を説明する。なお、図２の横軸は経過時間を示し、（ａ）は点火信号ＩＧＴ、（ｂ）は一次電流Ｉ１、（ｃ）は二次電圧の変化を示す。先ず、点火信号ＩＧＴのパルスオンのタイミング（オン時期ｔｓ）でスイッチング素子３がオン作動し、これにより、一次コイル１にバッテリ電圧が印加されて一次電流Ｉ１が流れる。一方、点火信号ＩＧＴのパルスオフのタイミング（オフ時期ｔｅ）でスイッチング素子３がオフ作動し、一次コイル１への通電が遮断される。これにより、二次コイル２に１０ｋＶ〜３０ｋＶの電圧（放電電圧Ｖｂ）が生じる。この放電電圧Ｖｂを点火プラグ４の電極４ａ、４ｂ間に印加することで放電を生じさせ、燃焼室での着火を図る。
【００２２】
このように、二次コイル２には、一次コイル１への通電オフ時に電圧が生じるが、一次コイル１への通電オン時にも僅かに電圧（オン電圧Ｖａ）が生じる。そのため、オン電圧Ｖａにより点火プラグ４で放電が生じてしまい、所望のタイミングよりも早いタイミングで着火燃焼（オン飛火）が生じることが懸念される。
【００２３】
この懸念に対しダイオード５は、放電電圧Ｖｂが点火プラグ４に印加されて放電電流が流れることを許容しつつ、オン電圧Ｖａにより放電電流が流れることを防止するように機能する。具体的には、ダイオード５のアノード側が二次コイル２の高電圧側に接続され、ダイオード５のカソード側が一次コイル１の高電圧側に接続されている。オン電圧Ｖａは放電電圧Ｖｂとは極性が逆向きに生じるため、放電電圧Ｖｂによる放電電流はダイオード５の順方向に流れる。これに対し、オン電圧Ｖａはダイオード５の逆方向に印加されるので、オン電圧Ｖａにより放電電流が流れることは抑制され、ダイオード５によりオン飛火が防止される。
【００２４】
図３に示すように、ダイオード５は、多段ｐｎ接合体１０、アノード電極２１、カソード電極２２、短絡電極２３（短絡部材）、ガードリング１５、および絶縁膜３０等を備える。多段ｐｎ接合体１０は、ｐ型の第１半導体層１１、ｎ型の第２半導体層１２、ｐ型の第３半導体層１３およびｎ型の第４半導体層１４を、アノード電極２１の側から順に積層して構成される。隣接する各々の半導体層１１、１２、１３、１４はｐｎ接合を形成する。
【００２５】
アノード電極２１は、第１半導体層１１のうち第２半導体層１２と反対側の面の全体と接触する膜状であり、平面視において正方形の形状である（図４参照）。アノード電極２１は、異なる金属膜を重ねた３層構造である。例えば、第２半導体層１２と接触する側の金属膜はチタン、その反対側の表面の金属膜は金、チタンと金の間に位置する金属膜はニッケルである。
【００２６】
第１半導体層１１は均一な厚さで、平面視において正方形である。第１半導体層１１の厚さは、例えば１００μｍ〜２００μｍである。第１半導体層１１は、ボロン等のｐ型不純物をシリコンに添加して形成されたｐ型半導体基板である。第１半導体層１１におけるｐ型不純物の濃度は、所定の高濃度に設定されている。
【００２７】
ガードリング１５は、第１半導体層１１上の第２半導体中に形成されたｐ型半導体であり、第１半導体層１１のカソード電極２２側の面のうち、第１半導体層１１の外縁部分に隣接して環状に設けられている（図４参照）。ガードリング１５の厚さ（拡散深さ）は、第２半導体層１２の厚さ以上となるように形成されている。
【００２８】
第１半導体層１１上の第２半導体中にガードリング１５を形成した結果、第２半導体層１２は、第１半導体層１１のカソード電極２２側の面のうち、ガードリング１５の環状内側部分に位置する。第２半導体層１２は、リンを不純物として第１半導体上にエピタキシャル成長させて形成されたｎ型半導体である。第２半導体層１２におけるｎ型不純物の濃度は、所定の低濃度に設定されている。但し、後述する高濃度部１２ａについては所定の高濃度に設定されている。第２半導体層１２および第１半導体層１１は、ｐｎ接合をなす第１ダイオード素子Ｄ１（図５参照）を構成する。
【００２９】
第３半導体層１３は、第２半導体層１２のカソード電極２２側に隣接して配置されている。第２半導体層１２のうち第３半導体層１３と隣接する部分の厚さは他の部分に比べて小さく設定されている。換言すれば、ガードリング１５と、第２半導体層１２の一部と、第３半導体層１３とは、４つの半導体層１１〜１４の積層方向（図３の上下方向）に対して垂直な方向（以下、水平方向と記載）に並べて配置される。
【００３０】
また、第２半導体層１２、第３半導体層１３およびガードリング１５のうちカソード電極２２側の面は、同一平面上に位置する。つまり、第３半導体層１３の厚さは、第２半導体層１２よりも小さい。第３半導体層１３は、ボロン等のｐ型不純物をシリコンに添加して形成されたｐ型半導体である。第３半導体層１３におけるｐ型不純物の濃度は、所定の高濃度に設定されている。第３半導体層１３および第２半導体層１２は、ｐｎ接合を形成する。
【００３１】
第２半導体層１２の高濃度部１２ａは、第２半導体層１２のうち第３半導体層１３に対して水平方向に隣接する部分に設けられている。高濃度部１２ａの厚みは、第３半導体層１３の厚みよりも小さく設定されている。高濃度部１２ａは、第３半導体層１３の外縁に沿う環状に設けられている。
【００３２】
短絡電極２３は、第３半導体層１３および高濃度部１２ａのカソード電極２２側の面に隣接して設けられ、第３半導体層１３および高濃度部１２ａを電気接続する。図４中の網点は、短絡電極２３が設けられている範囲を表しており、図示されるように、短絡電極２３は、水平方向に延びる環状に形成されている。
【００３３】
積層方向における第１半導体層１１と第３半導体層１３との離間距離を第１離間距離Ｌ１と呼ぶ。水平方向におけるガードリング１５と高濃度部１２ａとの離間距離を第２離間距離Ｌ２と呼ぶ。積層方向における第１半導体層１１と高濃度部１２ａとの離間距離を第３離間距離Ｌ３と呼ぶ。そして、第２離間距離Ｌ２が第１離間距離Ｌ１よりも大きく設定され、第３離間距離Ｌ３が第１離間距離Ｌ１よりも大きく設定されている。
【００３４】
第３半導体層１３、第２半導体層１２およびガードリング１５のカソード電極２２側の面は、第１絶縁膜３１により覆われている。第１絶縁膜３１は、二酸化シリコン等の電気絶縁性を有する物質で形成されている。さらに、第１絶縁膜３１のうちの第２半導体層１２と反対側の面は、第２絶縁膜３２により覆われている。但し、短絡電極２３は第２絶縁膜３２から露出している。
【００３５】
短絡電極２３は、アルミニウム等の導電性を有する金属で形成され、第２半導体層１２および第３半導体層１３を短絡させる短絡部材を提供する。短絡電極２３は、外側鍔部２３ａ、短絡部２３ｂおよび内側鍔部２３ｃを有して構成される。短絡部２３ｂは、第３半導体層１３および高濃度部１２ａを電気接続する。
【００３６】
短絡部２３ｂのうち、第３半導体層１３に接触する部分の面積と、高濃度部１２ａに接触する部分の面積とは同一である。短絡部２３ｂのうち第３半導体層１３に接触する部分の水平方向寸法と、短絡部２３ｂのうち高濃度部１２ａに接触する部分の水平方向寸法とは同一であり、これらの水平方向寸法は、例えば１μｍ〜１０μｍである。
【００３７】
外側鍔部２３ａは、短絡部２３ｂの環状外側部分からさらに環状外側へ突出する形状であり、内側鍔部２３ｃは、短絡部２３ｂの環状内側部分からさらに環状内側へ突出する形状である。これら外側鍔部２３ａおよび内側鍔部２３ｃは、第１絶縁膜３１に対してカソード電極２２の側に位置する。
【００３８】
第４半導体層１４は、第３半導体層１３のカソード電極２２側に隣接して配置されている。第４半導体層１４の外周縁部と内側鍔部２３ｃの内周縁部とは、水平方向において所定距離だけ離間する。水平方向において、第４半導体層１４と短絡電極２３との間には、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２が介在する。第４半導体層１４の厚さは、第１半導体層１１よりも小さい。第４半導体層１４は、リン等のｎ型不純物をシリコンに添加して形成されたｎ型半導体である。第４半導体層１４におけるｎ型不純物の濃度は、所定の低濃度に設定されている。但し、後述する高濃度部１４ａについては所定の高濃度に設定されている。第４半導体層１４および第３半導体層１３は、ｐｎ接合をなす第２ダイオード素子Ｄ２（図５参照）を構成する。
【００３９】
図５に示すように、第１ダイオード素子Ｄ１のアノード側はアノード電極２１に接続され、第２ダイオード素子Ｄ２のカソード側はカソード電極２２に接続される。そして、第１ダイオード素子Ｄ１カソード側と第２ダイオード素子Ｄ２のアノード側とは、短絡電極２３により接続される。また、第２半導体層１２および第３半導体層１３は短絡電極２３により短絡されるので、ダイオード５の等価回路は、第３半導体層１３および第２半導体層１２により構成される第３ダイオード素子Ｄ３が実質的には存在していない回路となる。つまり、ダイオード５の等価回路は、第１ダイオード素子Ｄ１および第２ダイオード素子Ｄ２を順方向に直列接続した回路となる。
【００４０】
第４半導体層１４の高濃度部１４ａは、第４半導体層１４のカソード電極２２側の部分に設けられている。高濃度部１４ａのうち第３半導体層１３の反対側の面には、カソード電極２２が隣接配置されて電気接続されている。図４中の網点は、カソード電極２２が設けられている範囲を表しており、図示されるように、カソード電極２２は、第４半導体層１４の中央部分に形成されている。カソード電極２２は、高濃度部１４ａの全体と接触する膜状であり、平面視において正方形の形状である（図４参照）。カソード電極２２は、例えばアルミニウム等の金属膜による１層構造である。
【００４１】
次に、ダイオード５の製造方法について、図６〜図１５を用いて説明する。
【００４２】
先ず、図６において、第１半導体層１１を提供するｐ型の半導体基板を準備する。次に、第１半導体層１１のカソード側（以下、上側と呼ぶ）の全面に、ｎ型の半導体層をエピタキシャル成長により形成する。このｎ型半導体層が第２半導体層１２を提供する。次に、ｎ型半導体層の外周部分にボロンをイオン注入して所定深さ拡散させるドライブインを実施する。これにより、ｎ型半導体層の外周部分がｐ型半導体層に変化し、このように変化した部分がガードリング１５を提供する。次に、第２半導体層１２およびガードリング１５の上側の全面を酸化させて、二酸化シリコン膜３１ｍを形成する。この二酸化シリコン膜３１ｍが第１絶縁膜３１を提供する。
【００４３】
次に、図７において、二酸化シリコン膜３１ｍの上側に設けられたフォトレジストに対し、該フォトレジストを所定形状パターンに残存させるパターニングを施す。その後、フォトレジストが除去された部分であって、第２半導体層１２のうち第３半導体層１３が形成される領域に、ボロンをイオン注入して拡散させる。これにより、この注入拡散領域がｐ型半導体に変化し、このように変化した部分が第３半導体層１３を提供する。
【００４４】
次に、図８において、二酸化シリコン膜３１ｍのうち第４半導体層１４が形成される領域を除去して、二酸化シリコン膜３１ｍに窓部３１ａを形成する窓明け加工を施す。窓明け加工後の二酸化シリコン膜３１ｍが第１絶縁膜３１を提供する。次に、図９において、第１絶縁膜３１、および窓部３１ａから露出する第３半導体層１３の上側に、ｎ型の半導体層１４ｍをエピタキシャル成長により形成する。
【００４５】
次に、図１０において、半導体層１４ｍがメサ型の形状になるよう、半導体層１４ｍの所定領域部分をドライエッチングにより除去する。半導体層１４ｍのうち除去されずに残った部分が、第４半導体層１４を提供する。次に、製造過程にあるダイオード５の上側全体に、熱酸化による二酸化シリコン膜を形成する。次に、この二酸化シリコン膜のうちカソード電極２２および短絡電極２３が形成される部分を除去する。
【００４６】
次に、図１１において、第２半導体層１２のうち二酸化シリコン膜が除去された部分、および第４半導体層１４のうち二酸化シリコン膜が除去された部分に、リンをイオン注入して拡散させ、高濃度部１２ａ、１４ａを提供する。
【００４７】
次に、図１２において、製造過程にあるダイオード５の上側全体に、第２絶縁膜３２を形成する。第２絶縁膜３２は、ボロンおよびリンを含んだ二酸化シリコンの膜（ＢＰＳＧ）である。ＢＰＳＧのうちカソード電極２２および短絡電極２３が設けられる領域は除去されており、ＢＰＳＧのうち該領域には窓部３２ａ、３２ｂが形成される。このような窓明け加工が施された後のＢＰＳＧが第２絶縁膜３２を提供する。また、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２に形成された窓部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂは、コンタクトホールを提供する。次に、製造過程にあるダイオード５の上側全体に、アルミニウム等の金属膜をスパッタリングにより形成する。
【００４８】
次に、図１３において、スパッタリングにより形成された金属膜のうち所定領域を除去することで、カソード電極２２および短絡電極２３を形成する。次に、製造過程にあるダイオード５の上側全体に、ポリイミド等の絶縁樹脂を塗布して、保護膜４０を形成する。この保護膜４０は、図３および図４において図示を省略されている。
【００４９】
次に、図１４において、カソード電極２２の中央に対向する部分を除去して、カソード電極２２の中央部分を露出させる。次に、図１５において、製造過程にあるダイオード５の下側全体に、スパッタリングによりアノード電極２１を形成する。具体的には、チタン、ニッケル、金の順にスパッタリングすることで、アノード電極２１を先述した３層構造にする。
【００５０】
以上により、本実施形態に係るダイオード５は、４つの半導体層１１〜１４を有する多段ｐｎ接合体１０と、４つの半導体層１１〜１４のうちの第２半導体層１２および第３半導体層１３を短絡させる短絡電極２３と、を備える。
【００５１】
これによれば、多段ｐｎ接合体１０は、第１ダイオード素子Ｄ１、第２ダイオード素子Ｄ２および第３ダイオード素子Ｄ３を構成する。そして、第３ダイオード素子Ｄ３を構成する第２、第３半導体層１２、１３を短絡電極２３が短絡するので、第３ダイオード素子Ｄ３が実質的には存在していない等価回路を提供できる。つまり、第１、第２ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２が同じ向きに直列接続された等価回路を提供できる。よって、１つのダイオード素子から形成されたダイオードに比べて、本実施形態に係るダイオード５は高耐圧となる。
【００５２】
さらに本実施形態に係るダイオード５では、第１ダイオード素子Ｄ１と第２ダイオード素子Ｄ２との接続は、第２半導体層１２と第３半導体層１３とのｐｎ接合を短絡させることにより実現されている。そのため、はんだを介在させることなく第１、第２ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２を接続できるので、図１７に示す従来構造に比べて、４つの半導体層１１〜１４の積層方向にダイオード５が大型化することを抑制できる。
【００５３】
ここで、図１７に示す従来構造では、以下に説明する理由により、はんだ層９１に鉛フリーはんだを用いることができず、ダイオード５ｘの鉛フリー化が実現できなかった。すなわち、はんだ層９１に鉛フリーはんだが用いられている場合には、図１７（ｅ）に示す積層部品９３の切断面を酸またはアルカリでエッチング（端面処理）する際に、はんだ層９１が酸またはアルカリにより溶解してしまう。また、積層部品９３にリード線９４をはんだ付けする際に、はんだ層９１が熱溶融してしまう。
【００５４】
これに対し本実施形態では、ｐｎ接合を形成する多段ｐｎ接合体１０により、第１、第２ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２が同じ向きに直列接続された等価回路のダイオード５を提供するので、従来構造で必要となっていたはんだ層９１を不要にできる。よって、鉛フリー化を容易に実現できる。
【００５５】
さらに本実施形態によれば、複数のダイオード素子Ｄ１、Ｄ２を直列接続した等価回路が提供されるので、各々の半導体層１１〜１４の厚みを大きくして不純物濃度を下げることなく高耐圧化を実現できる。したがって、不純物濃度を下げることに伴う単位面積当りのサージ耐量の低下が生じないので、半導体層１１〜１４の表面積を拡大してサージ耐量を向上させることを不要にできる。
【００５６】
さらに本実施形態によれば、複数の半導体層１１〜１４のうちの第２、第３半導体層１２、１３を短絡させることにより、第１、第２ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２をｐｎ接合で同じ向きに直列接続した等価回路が提供される。よって、複数の半導体層１１〜１４の間にはんだ層を設けることを不要にできるので大型化を抑制でき、しかも、高耐圧かつ高サージ耐量にできる。
【００５７】
さらに本実施形態によれば、第２半導体層１２のうち短絡電極２３との接触部分には、非接触部分に比べて不純物添加濃度が高い高濃度部１２ａが形成されている。これによれば、第２半導体層１２のうち高濃度部１２ａ以外の部分に、短絡電極２３を直接接続する場合に比べて、第２半導体層１２と短絡電極２３との電気的な接触抵抗を小さくできる。よって、点火プラグ４による放電時において、ダイオード５の順方向に流れる電流に対する電気抵抗を小さくできる。
【００５８】
さらに本実施形態によれば、第２半導体層１２の外周端面は、ガードリング１５により取り囲まれている。そのため、第２半導体層１２の外周端面から、第３半導体層１３または第１半導体層１１を介さずにリーク電流が流れることを、ガードリング１５により抑制できる。
【００５９】
ここで、第１ダイオード素子Ｄ１から第２ダイオード素子Ｄ２へ流れる電流は、第２半導体層１２から第３半導体層１３へ積層方向に流れるのが正常である。この場合、第３半導体層１３の下側全面と、第１半導体層１１の上側全面との間において、第２半導体層１２を通じた経路（正常経路）で電流が流れる。
【００６０】
しかしながら、水平方向におけるガードリング１５と高濃度部１２ａとの離間距離（第２離間距離Ｌ２）が短い場合、ガードリング１５と高濃度部１２ａとの間でブレークダウンが生じる。また、積層方向における第１半導体層１１と高濃度部１２ａとの離間距離（第３離間距離Ｌ３）が短い場合、第１半導体層１１と高濃度部１２ａとの間でブレークダウンが生じる。このようなブレークダウンが生じると、上記正常経路をバイパスして電流が流れてしまい、正常経路に比べて小さい面積の経路を電流が流れることとなる。そのため、僅かな電流が流れただけで第２半導体層１２等が損傷しやすくなる。
【００６１】
この問題に対し、本実施形態では、積層方向における第１半導体層１１と第３半導体層１３との離間距離（第１離間距離Ｌ１）よりも第２離間距離Ｌ２を大きく設定する。また、第１離間距離Ｌ１よりも第３離間距離Ｌ３を大きく設定する。そのため、上記ブレークダウンが抑制され、第２半導体層１２等のダイオード５の損傷を抑制できる。
【００６２】
さらに本実施形態によれば、高濃度部１２ａは、水平方向において第３半導体層１３と並ぶように配置され、短絡電極２３は、第２、第３半導体層１２、１３に対して、積層方向のうち第４半導体層１４の側に配置されている。そのため、積層方向のうち、第２、第３半導体層１２、１３に対して第４半導体層１４の側から短絡電極２３を積層することで、第２、第３半導体層１２、１３の短絡を実現できる。よって、短絡電極２３による短絡の構造を簡素にでき、短絡電極２３の製造を容易に実現できる。
【００６３】
さらに本実施形態によれば、短絡電極２３は、積層方向の周りに環状に延びる形状に形成されている。そのため、短絡電極２３の面積を大きく確保することができるので、短絡電極２３全体の電気抵抗を小さくできる。よって、ダイオード５の順方向の電圧降下を小さくできる。
【００６４】
（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る点火装置では、図１に示すように、二次コイル２の一端を点火プラグ４の電極４ａに接続し、他端を一次コイル１の高電圧側に接続している。そして、二次コイル２の上記他端の側に、オン飛火防止用のダイオード５を接続させている。
【００６５】
これに対し、図１６に示す本実施形態では、二次コイル２の一端を点火プラグ４の電極４ａに接続し、他端を接地側に接続している。そして、二次コイル２の接地側（他端側）に、オン飛火防止用のダイオード５を接続させている。なお、本実施形態に係るダイオード５の構造および製造方法は、上記第１実施形態に係るダイオード５と同じである。
【００６６】
このように、図１６に示すオン飛火防止用のダイオード５にも、図１と同様にしてオン電圧よりも高い電圧（例えば２ｋＶ以上）に耐えうる高耐圧が要求されるので、本実施形態においても先述した高耐圧の効果が顕著に発揮される。
【００６７】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００６８】
図３に示す実施形態では、基板として機能させる第１半導体層１１にｐ型の半導体を適用させているが、第１半導体層１１にｎ型の半導体を適用させてもよい。この場合、第２半導体層１２にｐ型半導体、第３半導体層１３にｎ型半導体、第４半導体層１４にｐ型半導体を適用させればよい。つまり、本発明に係る第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよいし、その逆に、本発明に係る第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としてもよい。
【００６９】
図３に示す実施形態では、多段ｐｎ接合体１０を４つの半導体層１１〜１４で構成しており、２つのダイオード素子Ｄ１、Ｄ２を直列接続させている。これに対し、ｐｎ積層体を６つ以上の半導体層で構成し、３つ以上のダイオード素子を直列接続させた構成であってもよい。この場合、短絡部材を複数要することとなる。例えば、図３に示す多段ｐｎ接合体１０において、第４半導体層１４のさらに上側に第５半導体層および第６半導体層を設け、第４半導体層と第５半導体層を短絡電極で短絡させればよい。この場合、第５、第６半導体層で構成される第４ダイオード素子が、第１、第２ダイオード素子Ｄ１、Ｄ２に直列接続された等価回路を提供できる。
【００７０】
第４半導体層１４は、単結晶の半導体でもよいし、多結晶の半導体でもよい。
【００７１】
図３に示す実施形態では、第２半導体層１２の高濃度部１２ａを、第３半導体層１３と隣接した位置に形成している。これに対し、第３半導体層１３と高濃度部１２ａは部分的に重なりあってもよい。なお、このように重なりあった部分は、ｐ型不純物とｎ型不純物とが混在する。この場合であっても、短絡部材による第２、第３半導体層１２、１３の短絡は可能である。
【００７２】
図４に示す実施形態では、短絡電極２３を環状に形成しているが、本発明に係る短絡部材は環状に限定されるものではない。例えば、環状には連続せずに、部分的に短絡部がない構造であってもよい。
【００７３】
図３に示す実施形態では、ガードリング１５を形成しているが、ガードリング１５の代わりにフィールドプレートやフィールドリミッティングリング（ＦＬＲ）、リサーフ（ＲＥＳＵＲＦ）を用いたダイオードにも、本発明は適用可能である。上記第１実施形態では、半導体層の材質にシリコンを採用しているが、ＳｉＣを採用してもよい。
【００７４】
図３に示す実施形態では、短絡電極２３の短絡部２３ｂのうち、第２、第３半導体層１２、１３と接触する面（接触面）が水平方向に延びる平らな面に形成されている。これに対し、上記接触面が階段状の面に形成されていてもよい。
【００７５】
上記第１実施形態では、第１半導体層１１を形成するｐ型半導体に、ｎ型不純物を添加して第２半導体層１２を形成しているが、第２半導体層１２を形成するｎ型半導体に、ｐ型不純物を添加して第１半導体層１１を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
５…ダイオード、１１…第１半導体層、１２…第２半導体層、１３…第３半導体層、１４…第４半導体層、２３…短絡部材（短絡電極）。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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