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公開番号2025077939
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024016972
出願日2024-02-07
発明の名称サージ防護素子
出願人音羽電機工業株式会社
代理人デロイトトーマツ弁理士法人
主分類H10D 8/60 20250101AFI20250512BHJP()
要約【課題】有害パルスによって発生する不要電流をスムーズに処理することができるサージ防護素子を提供することを目的としている。
【解決手段】第1電極11と、n型半導体層12と、第2電極13とが順に指定方向に接合されたサージ防護素子10であって、指定方向におけるn型半導体層12の少なくとも途中から第2電極13にかけての部分が傾斜組成層12Bで構成されていることにより、電圧が印加されていない状態において、当該部分のバンドギャップEgが指定方向について徐々に大きくなり、且つ、当該部分の伝導準位Ecがフェルミ準位Efを超えている分が指定方向に徐々に大きくなるように構成されている。
【選択図】図2B
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と、ｎ型半導体層と、第２電極とが順に指定方向に接合されたサージ防護素子であって、
前記指定方向における前記ｎ型半導体層の少なくとも途中から前記第２電極にかけての部分が傾斜組成層で構成されていることにより、電圧が印加されていない状態において、当該部分のバンドギャップが指定方向について徐々に大きくなり、且つ、当該部分の伝導準位がフェルミ準位を超えている分が指定方向に徐々に大きくなるように構成されているサージ防護素子。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
前記ｎ型半導体層のうち前記傾斜組成層が、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＡｌおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも２つの元素Ａおよび元素Ｂの複合酸化物もしくは複合窒化物又はそれらの組み合わせにより構成され、指定方向において、元素Ｂの元素Ａに対する含有比率が徐々に大きくなるように構成されている請求項１に記載のサージ防護素子。
【請求項３】
前記ｎ型半導体層の指定方向における厚さが、５～１０００ｎｍである請求項１又は２に記載のサージ防護素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ防護素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体回路を備えた多くの半導体装置が利用されている。しかし、これらの半導体装置に動作電圧以上の電圧が印加された場合は、故障に至る可能性がある。原因となる過電圧源（有害パルス）としては、静電気、雷撃等によるサージ、電磁パルス、及び意図的な電磁波などが想定される。
【０００３】
そこで従来は、第１のｎ型半導体層３１Ａ（ＺｎＯ）と、第１のｎ型半導体層よりバンドギャップが大きい第２のｎ型半導体層３１Ｂ（Ｚｎ
0.50
Ｍｇ
0.50
Ｏ）と、金属層３２（Ｐｔ，Ａｕ）とを含む半導体素子３０が知られている（例えば、特許文献１、図４Ａ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１７４６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した半導体素子３０は、有害パルスが印加されたときに、第１のｎ型半導体層３１Ａと第２のｎ型半導体層３１Ｂとの間にエネルギー障壁３３が生じる（図４Ｂ参照）。そして、該エネルギー障壁が直列抵抗を押し上げることから、有害パルスによって発生する不要電流のスムーズな処理に不利となるという問題が生じている。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、有害パルスによって発生する不要電流をスムーズに処理することができるサージ防護素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサージ防護素子は、
第１電極と、ｎ型半導体層と、第２電極とが順に指定方向に接合されたサージ防護素子であって、
前記指定方向における前記ｎ型半導体層の少なくとも途中から前記第２電極にかけての部分が傾斜組成層で構成されていることにより、電圧が印加されていない状態において、当該部分のバンドギャップが指定方向について徐々に大きくなり、且つ、当該部分の伝導準位がフェルミ準位を超えている分が指定方向に徐々に大きくなるように構成されている。
【０００８】
本発明のサージ防護素子は、ｎ型半導体層の少なくとも一部に傾斜組成層が構成されていることにより、当該傾斜組成層が構成された部分のバンドギャップが指定方向について徐々に大きくなり、且つ、当該傾斜組成層の伝導準位がフェルミ準位を超えている分が指定方向に徐々に大きくなっている。このようなサージ防護素子は、有害パルスが印加された場合であっても、ｎ型半導体層内で、上述したようなエネルギー障壁３３が発生しない。そのため、有害パルスによって発生する不要電流をスムーズに処理することができる。
【０００９】
前記ｎ型半導体層のうち前記傾斜組成層が、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＡｌおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも２つの元素Ａおよび元素Ｂの複合酸化物もしくは複合窒化物又はそれらの組み合わせにより構成され、指定方向において、元素Ｂの元素Ａに対する含有比率が徐々に大きくなるように構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明のサージ防護素子は、指定方向において、元素Ｂの元素Ａに対する含有比率が徐々に大きくなるように構成することにより、バンドギャップが指定方向について徐々に大きくなり、且つ、伝導準位がフェルミ準位を超えている分を指定方向に徐々に大きくすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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