JP2011249601A - Short circuit thyristor - Google Patents

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仁志 大竹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a short circuit thyristor which can achieve the reduction of the breakover voltage, at which the thyristor goes into ON state, with no influence on the holding current characteristics.SOLUTION: A short circuit thyristor 100 has a first region (P region 1), a second region (N region 2), a third region (P region 3), a fourth region (N region 4), which are connected in order, an electrode 11 for short-circuiting the first region (P region 1) and the second region (N region 2), a fifth region (P++ region 31) formed to adjoin the third region (P region 3) and having an impurity density higher than that of the third region (P region 3), and a sixth region (N++ region 41) formed to adjoin the second region (N region 2) and the fifth region (P++ region 31) and having an impurity density higher than that of the second region (N region 2). The value of its breakover voltage is set by the impurity densities of the fifth region (P++ region 31) and the sixth region (N++ region 41).

Description

本発明は、短絡型サイリスタに関する。   The present invention relates to a short-circuit thyristor.

PNPNサイリスタにおいて、他の部分と比べて接合耐圧の低い領域を接合部に設けることにより、オン状態に移行する耐圧であるブレークオーバ電圧を下げる短絡型サイリスタが開示されている(例えば、特許文献1から特許文献4を参照)。
図4に示される従来の短絡型サイリスタでは、端子T1から端子T2にバイアスが印加された場合、接合部J2に逆方向電圧が印加される。これにより、接合部J2よりも接合耐圧の低い高濃度不純物層P++領域が、先にブレークダウンする。その結果、このP++領域に電流が集中して流れる。この電流が増大すると、横方向の抵抗成分により、P1領域直下のN1領域に電圧降下が生じる。この電圧降下により、接合部J1が順バイアスされ、P++領域において、バイアス値が最大となる。このバイアスが、接合部J1の拡散電位を超えるとP1領域から正孔の注入が起こり、端子T1と端子T2間がオン状態に移行する。このように、図4に示される従来の短絡型サイリスタでは、オン状態に移行するブレークオーバ電圧は、P++領域とN1領域との接合耐圧によって決定される。
In the PNPN thyristor, a short-circuit thyristor is disclosed that reduces a breakover voltage, which is a withstand voltage that shifts to an ON state, by providing a junction with a region having a lower junction withstand voltage than other parts (for example, Patent Document 1). To Patent Document 4).
In the conventional short-circuit thyristor shown in FIG. 4, when a bias is applied from the terminal T1 to the terminal T2, a reverse voltage is applied to the junction J2. As a result, the high concentration impurity layer P ++ region having a junction breakdown voltage lower than that of the junction J2 breaks down first. As a result, current concentrates in this P ++ region. When this current increases, a voltage drop occurs in the N1 region immediately below the P1 region due to the resistance component in the lateral direction. Due to this voltage drop, the junction J1 is forward-biased, and the bias value becomes maximum in the P ++ region. When this bias exceeds the diffusion potential of the junction J1, holes are injected from the P1 region, and the terminal T1 and the terminal T2 are turned on. As described above, in the conventional short-circuit type thyristor shown in FIG. 4, the breakover voltage to be turned on is determined by the junction breakdown voltage between the P ++ region and the N1 region.

特開平03−62571号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-62571 特開平04−106935号公報JP 04-106935 A 特開平03−233973号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-233993 特開平05−190837号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-190837

しかしながら、図4に示される短絡型サイリスタでは、オン状態に移行するブレークオーバ電圧は、P++領域とこれに接するN1領域の不純物濃度に基づいて決定される。そのため、極低ブレークオーバ電圧の短絡型サイリスタを実現する場合、P++領域とN1領域の双方の不純物濃度を変更する必要がある。しかし、N1領域の不純物濃度を変更する場合、サイリスタの特性である保持電流特性に影響を与える。そのため、N1領域の不純物濃度を変更することにより、保持電流特性を維持してブレークオーバ電圧を下げることは、困難である。このように、図4に示される短絡型サイリスタでは、保持電流特性に影響を与えずに、オン状態に移行するブレークオーバ電圧の低電圧化を実現することが困難であるという問題がある。   However, in the short-circuit thyristor shown in FIG. 4, the breakover voltage that shifts to the ON state is determined based on the impurity concentration of the P ++ region and the N1 region that is in contact with the P ++ region. Therefore, when realizing a short-circuit thyristor with an extremely low breakover voltage, it is necessary to change the impurity concentration in both the P ++ region and the N1 region. However, when the impurity concentration of the N1 region is changed, the holding current characteristic which is the characteristic of the thyristor is affected. Therefore, it is difficult to reduce the breakover voltage while maintaining the holding current characteristic by changing the impurity concentration in the N1 region. As described above, the short-circuit thyristor shown in FIG. 4 has a problem that it is difficult to realize a low breakover voltage for shifting to the on state without affecting the holding current characteristics.

そこで、本発明は、保持電流特性に影響を与えずに、オン状態に移行するブレークオーバ電圧の低電圧化を実現する短絡型サイリスタを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a short-circuit thyristor that realizes a reduction in the breakover voltage that shifts to the on state without affecting the holding current characteristics.

上記問題を解決するために、本発明は、第1の導電型の第1領域と第2の導電型の第2領域と前記第1の導電型の第3領域と前記第2の導電型の第4領域とが順に接合され、前記第1領域と前記第2領域を短絡させる電極を有する短絡型サイリスタであって、前記第3領域に接して形成され、前記第3領域より不純物濃度が高い前記第1の導電型の第5領域と、前記第2領域及び前記第5領域に接して形成され、前記第2領域より不純物濃度が高い前記第2の導電型の第6領域とを有し、前記第5領域の不純物濃度と前記第6領域の不純物濃度とによってブレークオーバ電圧値が設定され、少なくとも前記第2領域の不純物濃度を含むパラメータによって保持電流値が設定された短絡型サイリスタである。   In order to solve the above problem, the present invention provides a first region of a first conductivity type, a second region of a second conductivity type, a third region of the first conductivity type, and a second region of the second conductivity type. A short-circuit thyristor that has an electrode that is sequentially joined to the fourth region and that short-circuits the first region and the second region, is formed in contact with the third region, and has a higher impurity concentration than the third region A fifth region of the first conductivity type; and a sixth region of the second conductivity type formed in contact with the second region and the fifth region and having an impurity concentration higher than that of the second region. The short-circuit thyristor has a breakover voltage value set by the impurity concentration of the fifth region and the impurity concentration of the sixth region, and a holding current value set by a parameter including at least the impurity concentration of the second region. .

また、本発明は、上記発明において、前記第5領域又は第6領域は、前記第2領域と前記第3領域との接合面の内、前記電極と前記第2領域との接触面からの距離が最長となる位置に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記第5領域と前記第6領域との接合面が、前記電極と接する半導体基板の表面と垂直であることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記第5領域と前記第6領域との接合面が、前記電極と接する半導体基板の表面と平行であることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、少なくとも前記第5領域と前記第6領域のいずれか一方は、前記電極と接する半導体基板の表面に露呈させて形成されることを特徴とする。
In the present invention, the fifth region or the sixth region is a distance from a contact surface between the electrode and the second region in a joint surface between the second region and the third region. Is formed at the position where the length becomes the longest.
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the bonding surface between the fifth region and the sixth region is perpendicular to the surface of the semiconductor substrate in contact with the electrode.
Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, a bonding surface between the fifth region and the sixth region is parallel to a surface of a semiconductor substrate in contact with the electrode.
Further, the present invention is characterized in that in the above invention, at least one of the fifth region and the sixth region is formed so as to be exposed on a surface of a semiconductor substrate in contact with the electrode.

本発明によれば、短絡型サイリスタは、第1の導電型の第1領域と第2の導電型の第2領域と第1の導電型の第3領域と第2の導電型の第4領域とが順に接合され、第1領域と第2領域を短絡させる電極を有する。また、短絡型サイリスタは、第3領域に接して形成され、第3領域より不純物濃度が高い第1の導電型の第5領域と、第2領域及び第5領域に接して形成され、第2領域より不純物濃度が高い第2の導電型の第6領域とを有する。このような短絡型サイリスタにおいては、第1領域と第4領域との間にバイアス電圧を印加すると、第5領域の不純物濃度と第6領域の不純物濃度とが高いために、第2領域と第3領域との接合面より先に、第5領域と第6領域との接合面でブレークダウンが生じる。このため、短絡型サイリスタがオン状態に移行するブレークオーバ電圧は、第5領域と第6領域との接合耐圧によって決まることになる。ここで、この接合耐圧は、第5領域の不純物濃度と第6領域の不純物濃度とによって決まり、保持電流特性に関係する第2領域の不純物濃度には依存しない。   According to the present invention, the short-circuit thyristor includes a first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, a third region of the first conductivity type, and a fourth region of the second conductivity type. Are sequentially joined, and have an electrode for short-circuiting the first region and the second region. The short-circuit thyristor is formed in contact with the third region, is formed in contact with the fifth region of the first conductivity type having a higher impurity concentration than the third region, and the second region and the fifth region. And a sixth region of the second conductivity type having a higher impurity concentration than the region. In such a short-circuit thyristor, when a bias voltage is applied between the first region and the fourth region, the impurity concentration in the fifth region and the impurity concentration in the sixth region are high, so A breakdown occurs at the joint surface between the fifth region and the sixth region prior to the joint surface with the three regions. For this reason, the breakover voltage at which the short-circuit thyristor shifts to the on state is determined by the junction breakdown voltage between the fifth region and the sixth region. Here, the junction breakdown voltage is determined by the impurity concentration of the fifth region and the impurity concentration of the sixth region, and does not depend on the impurity concentration of the second region related to the holding current characteristics.

このように、本発明の短絡型サイリスタにおいて、ブレークオーバ電圧を決めるパラメータが第5領域の不純物濃度と第6領域の不純物濃度とであり、保持電流を決めるパラメータの1つが第2領域の不純物濃度であるという関係になっている。このため、ブレークオーバ電圧と保持電流とを独立して制御することができる。これにより、本発明の短絡型サイリスタは、保持電流特性に影響を与えずに、ブレークオーバ電圧の低電圧化を実現することができる。   Thus, in the short-circuit thyristor of the present invention, the parameters that determine the breakover voltage are the impurity concentration in the fifth region and the impurity concentration in the sixth region, and one of the parameters that determine the holding current is the impurity concentration in the second region. It is a relationship that. For this reason, the breakover voltage and the holding current can be controlled independently. As a result, the short-circuit thyristor of the present invention can achieve a low breakover voltage without affecting the holding current characteristics.

第1の実施形態による短絡型サイリスタを示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the short circuit type thyristor by a 1st embodiment. 第2の実施形態による短絡型サイリスタを示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the short circuit type thyristor by a 2nd embodiment. 第3の実施形態による短絡型サイリスタを示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the short circuit type thyristor by a 3rd embodiment. 従来の短絡型サイリスタを示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows the conventional short circuit thyristor.

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態による短絡型サイリスタについて図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態による短絡型サイリスタ100を示す断面構成図である。
図1において、短絡型サイリスタ100は、P領域(1、3、5)、N領域(2、4)、チャネルストッパ(6〜9)、電極(11、12)、絶縁層(21〜24)、P++領域(31、32)、及びN++領域(41、42)を備える。
<First Embodiment>
A short-circuit thyristor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a short-circuit thyristor 100 according to the present embodiment.
In FIG. 1, a short-circuit thyristor 100 includes a P region (1, 3, 5), an N region (2, 4), a channel stopper (6-9), an electrode (11, 12), and an insulating layer (21-24). , P ++ regions (31, 32), and N ++ regions (41, 42).

P領域3は、第1の導電型としてのp型半導体の領域であり、短絡型サイリスタ100のバルク層となる半導体基板を構成する。ここで、図1における半導体基板の上側の面を第1の表面F1とし、半導体基板の下側の面を第2の表面F2とする。
N領域2は、第2の導電型としてのn型半導体の領域である。N領域2は、P領域1とP領域3の間に形成され、その一部分が、第1の表面F1に接する。
P領域1は、p型半導体の領域であり、第1の表面F1に露呈させて形成される。
N領域4は、n型半導体の領域である。N領域4は、P領域3とP領域5の間に形成され、その一部分が、第2の表面F2に接する。
P領域5は、p型半導体の領域であり、第2の表面F2に露呈させて形成される。
The P region 3 is a region of a p-type semiconductor as the first conductivity type, and constitutes a semiconductor substrate that becomes a bulk layer of the short-circuited thyristor 100. Here, the upper surface of the semiconductor substrate in FIG. 1 is defined as a first surface F1, and the lower surface of the semiconductor substrate is defined as a second surface F2.
The N region 2 is a region of an n-type semiconductor as the second conductivity type. The N region 2 is formed between the P region 1 and the P region 3, and a part thereof is in contact with the first surface F1.
The P region 1 is a p-type semiconductor region and is formed to be exposed on the first surface F1.
The N region 4 is an n-type semiconductor region. The N region 4 is formed between the P region 3 and the P region 5, and a part thereof is in contact with the second surface F2.
The P region 5 is a p-type semiconductor region and is formed so as to be exposed to the second surface F2.

チャネルストッパ(6〜9)は、第1の表面F1又は第2の表面F2と短絡型サイリスタ100の側面に接して形成され、P領域3よりも不純物濃度が高いp型半導体の領域である。チャネルストッパ(6〜9)は、短絡型サイリスタ100の機能として望ましくない漏れ電流(チャネル電流)を抑制する。
絶縁層21は、第1の表面F1に接して設けられ、第1の表面F1に面している。絶縁層21は、チャネルストッパ6の一部分からP領域1の一部分までを覆うように形成される。絶縁層22は、第1の表面F1に接して設けられ、第1の表面F1に面している。絶縁層22は、チャネルストッパ7の一部分からN領域2の一部分までを覆うように形成される。
また、絶縁層23は、第2の表面F2に接して設けられ、第2の表面F2に面している。絶縁層23は、チャネルストッパ9の一部分からP領域5の一部分までを覆うように形成される。絶縁層24は、第2の表面F2に接して設けられ、第2の表面F2に面している。絶縁層24は、チャネルストッパ8の一部分からN領域4の一部分までを覆うように形成される。
The channel stoppers (6 to 9) are formed in contact with the first surface F <b> 1 or the second surface F <b> 2 and the side surface of the short-circuit thyristor 100, and are p-type semiconductor regions having a higher impurity concentration than the P region 3. The channel stoppers (6 to 9) suppress leakage current (channel current) that is not desirable as a function of the short-circuit thyristor 100.
The insulating layer 21 is provided in contact with the first surface F1 and faces the first surface F1. The insulating layer 21 is formed so as to cover a part of the channel stopper 6 to a part of the P region 1. The insulating layer 22 is provided in contact with the first surface F1 and faces the first surface F1. The insulating layer 22 is formed so as to cover a part from the channel stopper 7 to a part of the N region 2.
The insulating layer 23 is provided in contact with the second surface F2 and faces the second surface F2. The insulating layer 23 is formed so as to cover a part from the channel stopper 9 to a part of the P region 5. The insulating layer 24 is provided in contact with the second surface F2 and faces the second surface F2. The insulating layer 24 is formed so as to cover a part of the channel stopper 8 to a part of the N region 4.

電極11は、第1の表面F1にそって、絶縁層21に覆われていないP領域1の一部分と絶縁層22に覆われていないN領域2の一部分に接して形成される。電極11の材質は、金属であり、例えば、アルミニウムである。電極11は、P領域1とN領域2を短絡させると共に、P領域1及びN領域2とオーミック接触する。
また、電極12は、第2の表面F2にそって、絶縁層23に覆われていないP領域5の一部分と絶縁層24に覆われていないN領域4の一部分に接して形成される。電極12の材質は、金属であり、例えば、アルミニウムである。電極12は、P領域5とN領域4を短絡させると共に、P領域5及びN領域4とオーミック接触する。
The electrode 11 is formed along the first surface F <b> 1 in contact with a part of the P region 1 not covered with the insulating layer 21 and a part of the N region 2 not covered with the insulating layer 22. The material of the electrode 11 is a metal, for example, aluminum. The electrode 11 short-circuits the P region 1 and the N region 2 and makes ohmic contact with the P region 1 and the N region 2.
The electrode 12 is formed along the second surface F <b> 2 in contact with a part of the P region 5 not covered with the insulating layer 23 and a part of the N region 4 not covered with the insulating layer 24. The material of the electrode 12 is a metal, for example, aluminum. The electrode 12 short-circuits the P region 5 and the N region 4 and makes ohmic contact with the P region 5 and the N region 4.

P++領域31は、P領域3に接して絶縁層21の下に形成され、P領域3より不純物濃度が高いp型半導体の領域である。また、P++領域31は、第1の表面F1に露呈させて形成される。
P++領域32は、P領域3に接して絶縁層23の上に形成され、P領域3より不純物濃度が高いp型半導体の領域である。また、P++領域32は、第2の表面F2に露呈させて形成される。
N++領域41は、N領域2及びP++領域31に接して絶縁層21の下に形成され、N領域2より不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域41は、第1の表面F1に露呈させて形成される。
N++領域42は、N領域4及びP++領域32に接して絶縁層23の上に形成され、N領域4より不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域42は、第2の表面F2に露呈させて形成される。
P++領域(31、32)、及びN++領域(41、42)は、例えば、イオン注入法などにより第1の表面F1又は第2の表面F2に露呈させて形成される。
The P ++ region 31 is a p-type semiconductor region that is formed under the insulating layer 21 in contact with the P region 3 and has a higher impurity concentration than the P region 3. Further, the P ++ region 31 is formed so as to be exposed on the first surface F1.
The P ++ region 32 is a p-type semiconductor region formed on the insulating layer 23 in contact with the P region 3 and having a higher impurity concentration than the P region 3. Further, the P ++ region 32 is formed so as to be exposed on the second surface F2.
The N ++ region 41 is an n-type semiconductor region formed below the insulating layer 21 in contact with the N region 2 and the P ++ region 31 and having a higher impurity concentration than the N region 2. Further, the N ++ region 41 is formed so as to be exposed on the first surface F1.
The N ++ region 42 is an n-type semiconductor region formed on the insulating layer 23 in contact with the N region 4 and the P ++ region 32 and having a higher impurity concentration than the N region 4. Further, the N ++ region 42 is formed so as to be exposed on the second surface F2.
The P ++ region (31, 32) and the N ++ region (41, 42) are formed by being exposed to the first surface F1 or the second surface F2, for example, by an ion implantation method or the like.

なお、P++領域31又はN++領域41は、N領域2とP領域3との接合部J2における接合面の内、電極11とN領域2との接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極11とN領域2との接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域31とN++領域41との接合部J5において、接合部J5の接合面は、電極11と接する第1の表面F1と垂直となる。また、P++領域32又はN++領域42は、N領域4とP領域3との接合部J3における接合面の内、電極12とN領域4との接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極12とN領域4との接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域32とN++領域42との接合部J6において、接合部J6の接合面は、電極12と接する第2の表面F2と垂直となる。
なお、接合部J5及びJ6において、接合部J5及びJ6の接合面積が広い程、サイリスタがオン状態に移行しやすくすることができる。そこで、接合部J5及びJ6の形状は、サイリスタの仕様に応じて、接合部J5及びJ6の接合面積が広くなるように調整して適宜設定されても良い。
Note that the P ++ region 31 or the N ++ region 41 is arranged such that the distance from the contact surface between the electrode 11 and the N region 2 in the joint surface J2 between the N region 2 and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 11 and the N region 2 is the longest or the vicinity thereof. Further, in the joint portion J5 between the P ++ region 31 and the N ++ region 41, the joint surface of the joint portion J5 is perpendicular to the first surface F1 in contact with the electrode 11. In addition, the P ++ region 32 or the N ++ region 42 is disposed so that the distance from the contact surface between the electrode 12 and the N region 4 in the joint surface J3 between the N region 4 and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 12 and the N region 4 is the longest or the vicinity thereof. Further, in the joint portion J6 between the P ++ region 32 and the N ++ region 42, the joint surface of the joint portion J6 is perpendicular to the second surface F2 in contact with the electrode 12.
In the joints J5 and J6, the larger the joint area of the joints J5 and J6, the easier it is for the thyristor to shift to the on state. Accordingly, the shapes of the joints J5 and J6 may be appropriately set by adjusting the joint areas of the joints J5 and J6 to be wide according to the specifications of the thyristor.

短絡型サイリスタ100は、電極11に接続された端子T1と、電極12に接続された端子T2との間にバイアス電圧が印加され、端子T2の端子電圧より端子T1の端子電圧が高い第1の場合には、オン状態のPNPNPサイリスタとして動作する。この第1の場合に、短絡型サイリスタ100は、P領域1(第1領域)、N領域2(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域4(第4領域)がPNPNの順に接合されたサイリスタと等価になる。ここで、P++領域31は、第5領域とし、N++領域41は、第6領域とする。
また、短絡型サイリスタ100は、端子T2と端子T1との間にバイアス電圧が印加され、端子T1の端子電圧より端子T2の端子電圧が高い第2の場合には、オン状態のPNPNPサイリスタとして動作する。この第2の場合に、短絡型サイリスタ100は、P領域5(第1領域)、N領域4(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域2(第4領域)がPNPNの順に接合されたサイリスタと等価になる。ここで、P++領域32は、第5領域とし、N++領域42は、第6領域とする。このように短絡型サイリスタ100は、いわゆる双方向性2端子構造のサイリスタである。
In the short-circuit thyristor 100, a bias voltage is applied between a terminal T1 connected to the electrode 11 and a terminal T2 connected to the electrode 12, and the terminal voltage of the terminal T1 is higher than the terminal voltage of the terminal T2. In some cases, it operates as an on-state PNPNP thyristor. In this first case, the short-circuit thyristor 100 has a P region 1 (first region), an N region 2 (second region), a P region 3 (third region), and an N region 4 (fourth region) as PNPN. It becomes equivalent to a thyristor joined in this order. Here, the P ++ region 31 is a fifth region, and the N ++ region 41 is a sixth region.
The short-circuit thyristor 100 operates as an on-state PNPNP thyristor when a bias voltage is applied between the terminal T2 and the terminal T1 and the terminal voltage at the terminal T2 is higher than the terminal voltage at the terminal T1. To do. In this second case, the short-circuit thyristor 100 has a P region 5 (first region), an N region 4 (second region), a P region 3 (third region), and an N region 2 (fourth region) that are PNPN. It becomes equivalent to a thyristor joined in this order. Here, the P ++ region 32 is a fifth region, and the N ++ region 42 is a sixth region. As described above, the short-circuit thyristor 100 is a so-called bidirectional two-terminal thyristor.

次に、本実施形態の動作について説明する。
まず、図1に示される短絡型サイリスタ100において、端子T1と端子T2との間にバイアス電圧が印加された上記第1の場合の動作を説明する。
図1において、上記第1の場合、接合部J2と接合部J5にそれぞれ逆方向電圧(逆バイアス)が印加される。接合部J2は、N領域2(第2領域)とP領域3(第3領域)との接合部であり、接合部J5は、N++領域41(第6領域)とP++領域31(第5領域)との接合部である。N++領域41の不純物濃度は、N領域2の不純物濃度より高い。また、P++領域31の不純物濃度は、P領域3の不純物濃度より高い。このため、接合部J5の接合耐圧は、接合部J2の接合耐圧より低くなる。これにより、接合部J5が、接合部J2より先にブレークダウンする。その結果、N++領域41とP++領域31が接合する部分に電流が集中して流れる。この電流が増大すると、N領域2における横方向の抵抗成分、すなわち、電極11とN領域2との接触面からP領域1の下方を通ってN++領域41に到達する領域の抵抗成分により、P領域1直下のN領域2に電圧降下が生じる。この電圧降下により、P領域1とN領域2との接合部J1が順バイアスされ、P++領域31において、バイアス値が最大となる。このバイアスが、接合部J1の拡散電位を超えるとP領域1から正孔の注入が起こり、端子T1と端子T2間がオン状態に移行する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the operation in the first case where a bias voltage is applied between the terminal T1 and the terminal T2 in the short-circuit thyristor 100 shown in FIG. 1 will be described.
In FIG. 1, in the first case, reverse voltages (reverse bias) are applied to the junction J2 and the junction J5, respectively. The junction J2 is a junction between the N region 2 (second region) and the P region 3 (third region), and the junction J5 includes the N ++ region 41 (sixth region) and the P ++ region 31 (fifth region). ). The impurity concentration of the N ++ region 41 is higher than the impurity concentration of the N region 2. Further, the impurity concentration of the P ++ region 31 is higher than the impurity concentration of the P region 3. For this reason, the junction breakdown voltage of the junction J5 is lower than the junction breakdown voltage of the junction J2. Thereby, the junction part J5 breaks down before the junction part J2. As a result, current concentrates on the portion where the N ++ region 41 and the P ++ region 31 are joined. When this current increases, the resistance component in the lateral direction in the N region 2, that is, the resistance component in the region reaching the N ++ region 41 from the contact surface between the electrode 11 and the N region 2 and passing under the P region 1, A voltage drop occurs in the N region 2 immediately below the region 1. Due to this voltage drop, the junction J1 between the P region 1 and the N region 2 is forward biased, and the bias value becomes maximum in the P ++ region 31. When this bias exceeds the diffusion potential of the junction J1, holes are injected from the P region 1, and the terminal T1 and the terminal T2 are turned on.

なお、短絡型サイリスタ100において、端子T1と端子T2間がオン状態に移行する電圧をブレークオーバ電圧という。上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、接合部J5がブレークダウンする電圧と等しくなる。接合部J5がブレークダウンする電圧は、P++領域31の不純物濃度とN++領域41の不純物濃度とによって設定される。つまり、上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、P++領域31の不純物濃度とN++領域41の不純物濃度とによって設定される。また、サイリスタの特性の1つであり、端子T1と端子T2間のオン状態を維持するための電流値を示す保持電流値は、少なくともN領域2の不純物濃度を含むパラメータによって設定される。なお、保持電流値を決めるパラメータには、他にP領域1の不純物濃度と拡散深さ、P領域3の不純物濃度と拡散深さ、P領域1のパターン形状などが含まれる。N領域2の不純物濃度は、保持電流値を決めるパラメータの1つである。   In the short-circuit thyristor 100, a voltage at which the terminal T1 and the terminal T2 are turned on is referred to as a breakover voltage. The breakover voltage in the first case is equal to the voltage at which the junction J5 breaks down. The voltage at which the junction J5 breaks down is set by the impurity concentration of the P ++ region 31 and the impurity concentration of the N ++ region 41. That is, the breakover voltage in the first case is set by the impurity concentration of the P ++ region 31 and the impurity concentration of the N ++ region 41. One of the characteristics of the thyristor, which is a holding current value indicating a current value for maintaining the ON state between the terminal T1 and the terminal T2, is set by a parameter including at least the impurity concentration of the N region 2. Other parameters that determine the holding current value include the impurity concentration and diffusion depth of the P region 1, the impurity concentration and diffusion depth of the P region 3, the pattern shape of the P region 1, and the like. The impurity concentration of the N region 2 is one of parameters that determine the holding current value.

次に、図1に示される短絡型サイリスタ100において、端子T2と端子T1との間にバイアス電圧が印加された上記第2の場合の動作を説明する。
図1において、上記第2の場合、接合部J3と接合部J6にそれぞれ逆方向電圧(逆バイアス)が印加される。接合部J3は、N領域4(第2領域)とP領域3(第3領域)との接合部であり、接合部J6は、N++領域42(第6領域)とP++領域32(第5領域)との接合部である。N++領域42の不純物濃度は、N領域4の不純物濃度より高い。また、P++領域32の不純物濃度は、P領域3の不純物濃度より高い。このため、接合部J6の接合耐圧は、接合部J3の接合耐圧より低くなる。これにより、接合部J6が、接合部J3より先にブレークダウンする。その結果、N++領域42とP++領域32が接合する部分に電流が集中して流れる。この電流が増大すると、N領域4における横方向の抵抗成分、すなわち、電極12とN領域4との接触面からP領域5の上方を通ってN++領域42に到達する領域の抵抗成分により、P領域5直上のN領域4に電圧降下が生じる。この電圧降下により、P領域5とN領域4との接合部J4が順バイアスされ、P++領域32において、バイアス値が最大となる。このバイアスが、接合部J4の拡散電位を超えるとP領域5から正孔の注入が起こり、端子T2と端子T1間がオン状態に移行する。
Next, in the short-circuit thyristor 100 shown in FIG. 1, the operation in the second case where a bias voltage is applied between the terminal T2 and the terminal T1 will be described.
In FIG. 1, in the second case, a reverse voltage (reverse bias) is applied to the junction J3 and the junction J6, respectively. The junction J3 is a junction between the N region 4 (second region) and the P region 3 (third region), and the junction J6 includes the N ++ region 42 (sixth region) and the P ++ region 32 (fifth region). ). The impurity concentration of the N ++ region 42 is higher than the impurity concentration of the N region 4. Further, the impurity concentration of the P ++ region 32 is higher than the impurity concentration of the P region 3. For this reason, the junction breakdown voltage of the junction J6 is lower than the junction breakdown voltage of the junction J3. Thereby, the junction J6 breaks down before the junction J3. As a result, current concentrates on the portion where the N ++ region 42 and the P ++ region 32 are joined. When this current increases, the resistance component in the lateral direction in the N region 4, that is, the resistance component in the region that reaches the N ++ region 42 from the contact surface between the electrode 12 and the N region 4 and above the P region 5, A voltage drop occurs in the N region 4 immediately above the region 5. Due to this voltage drop, the junction J4 between the P region 5 and the N region 4 is forward biased, and the bias value becomes maximum in the P ++ region 32. When this bias exceeds the diffusion potential of the junction J4, holes are injected from the P region 5 and the terminal T2 and the terminal T1 are turned on.

なお、短絡型サイリスタ100において、上記第2の場合のブレークオーバ電圧は、接合部J6がブレークダウンする電圧と等しくなる。接合部J6がブレークダウンする電圧は、P++領域32の不純物濃度とN++領域42の不純物濃度とによって設定される。つまり、上記第2の場合のブレークオーバ電圧は、P++領域32の不純物濃度とN++領域42の不純物濃度とによって設定される。また、端子T2と端子T1間のオン状態を維持するための電流値を示す保持電流値は、少なくともN領域4の不純物濃度を含むパラメータによって設定される。なお、保持電流値を決めるパラメータには、他にP領域5の不純物濃度と拡散深さ、P領域3の不純物濃度と拡散深さ、P領域5のパターン形状などが含まれる。N領域4の不純物濃度は、保持電流値を決めるパラメータの1つである。   In the short-circuit thyristor 100, the breakover voltage in the second case is equal to the voltage at which the junction J6 breaks down. The voltage at which the junction J6 breaks down is set by the impurity concentration of the P ++ region 32 and the impurity concentration of the N ++ region 42. That is, the breakover voltage in the second case is set by the impurity concentration of the P ++ region 32 and the impurity concentration of the N ++ region 42. The holding current value indicating the current value for maintaining the ON state between the terminal T2 and the terminal T1 is set by a parameter including at least the impurity concentration of the N region 4. Other parameters that determine the holding current value include the impurity concentration and diffusion depth of the P region 5, the impurity concentration and diffusion depth of the P region 3, and the pattern shape of the P region 5. The impurity concentration of the N region 4 is one of parameters that determine the holding current value.

以上のように、本実施形態における短絡型サイリスタ100は、P領域1とN領域2とP領域3とN領域4とが順にPNPN接合され、短絡型サイリスタ100は、P領域1とN領域2を短絡させる電極11を有する。また、短絡型サイリスタ100は、P領域5とN領域4とP領域3とN領域2とが順にPNPN接合され、P領域5とN領域4を短絡させる電極12を有する。短絡型サイリスタ100は、P領域3より不純物濃度が高いP++領域31(又は32)と、N領域2より不純物濃度が高いN++領域41と、N領域4より不純物濃度が高いN++領域42とを有する。このため、電極11と電極12との間にバイアス電圧を印加すると、接合部J2より先にP++領域31とN++領域41との接合部J5(又は接合部J3より先にP++領域32とN++領域42との接合部J6)でブレークダウンが生じる。短絡型サイリスタ100がオン状態に移行するブレークオーバ電圧は、P++領域31とN++領域41との接合耐圧(又はP++領域32とN++領域42との接合耐圧)によって決まる。   As described above, in the short-circuit thyristor 100 according to this embodiment, the P region 1, the N region 2, the P region 3, and the N region 4 are sequentially PNPN-junctioned, and the short-circuit thyristor 100 includes the P region 1 and the N region 2. Has an electrode 11 for short-circuiting. In addition, the short-circuit thyristor 100 includes an electrode 12 that causes the P region 5, the N region 4, the P region 3, and the N region 2 to be PNPN-junction in order, and the P region 5 and the N region 4 are short-circuited. The short-circuit thyristor 100 has a P ++ region 31 (or 32) having an impurity concentration higher than that of the P region 3, an N ++ region 41 having an impurity concentration higher than that of the N region 2, and an N ++ region 42 having an impurity concentration higher than that of the N region 4. . Therefore, when a bias voltage is applied between the electrode 11 and the electrode 12, the junction J5 between the P ++ region 31 and the N ++ region 41 before the junction J2 (or the P ++ region 32 and the N ++ region prior to the junction J3). Breakdown occurs at the junction J6) with 42. The breakover voltage at which the short-circuit thyristor 100 shifts to the ON state is determined by the junction breakdown voltage between the P ++ region 31 and the N ++ region 41 (or the junction breakdown voltage between the P ++ region 32 and the N ++ region 42).

この接合耐圧は、P++領域31とN++領域41との不純物濃度(又はP++領域32とN++領域42との不純物濃度)によって決まる。このため、この接合耐圧は、保持電流特性に関係するN領域2(又は4)の不純物濃度には依存せずに決定できる。例えば、ブレークオーバ電圧の低電圧化を行う場合、N++領域(41、42)の不純物濃度を高めることで、P++領域31とN++領域41との接合耐圧(又はP++領域32とN++領域42との接合耐圧)を下げることができる。これにより、短絡型サイリスタ100は、ブレークオーバ電圧の低電圧化を行うことができる。
また、このようにブレークオーバ電圧の設定が容易になることから、例えば、各種LED(Light Emitting Diode)の順方向電圧に合わせたブレークオーバ電圧を設定できる。これにより、短絡型サイリスタ100は、LEDのオープン故障の際に電流バイパス素子として適用できる。
This junction breakdown voltage is determined by the impurity concentration between the P ++ region 31 and the N ++ region 41 (or the impurity concentration between the P ++ region 32 and the N ++ region 42). Therefore, the junction breakdown voltage can be determined without depending on the impurity concentration of the N region 2 (or 4) related to the holding current characteristics. For example, when lowering the breakover voltage, the junction breakdown voltage between the P ++ region 31 and the N ++ region 41 (or the P ++ region 32 and the N ++ region 42 is increased by increasing the impurity concentration of the N ++ region (41, 42). Junction breakdown voltage) can be reduced. Thus, the short-circuit thyristor 100 can reduce the breakover voltage.
Since the breakover voltage can be easily set in this way, for example, a breakover voltage can be set in accordance with the forward voltage of various LEDs (Light Emitting Diodes). Thereby, the short-circuit thyristor 100 can be applied as a current bypass element in the case of an open failure of the LED.

このように、本実施形態における短絡型サイリスタ100は、ブレークオーバ電圧を決めるパラメータがP++領域31(又は32)の不純物濃度とN++領域41(又は42)の不純物濃度とである。また、保持電流を決めるパラメータの1つがN領域2(又は4)の不純物濃度である。このため、ブレークオーバ電圧と保持電流とを独立して制御することができる。これにより、短絡型サイリスタ100は、保持電流特性に影響を与えずに、ブレークオーバ電圧の低電圧化を実現することができる。   Thus, in the short-circuit thyristor 100 according to the present embodiment, the parameters that determine the breakover voltage are the impurity concentration of the P ++ region 31 (or 32) and the impurity concentration of the N ++ region 41 (or 42). One of the parameters that determine the holding current is the impurity concentration of the N region 2 (or 4). For this reason, the breakover voltage and the holding current can be controlled independently. As a result, the short-circuit thyristor 100 can achieve a low breakover voltage without affecting the holding current characteristics.

<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態による短絡型サイリスタについて図面を参照して説明する。
図2は、本実施形態による短絡型サイリスタ100aを示す断面構成図である。
図2において、短絡型サイリスタ100aは、P領域(1、3、5)、N領域(2、4)、チャネルストッパ(6〜9)、電極(11、12)、絶縁層(21〜24)、P++領域(31a、32a)、及びN++領域(41a、42a)を備える。この図において、図1と同じ構成には同一の符号を付す。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a short-circuit thyristor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating the short-circuit thyristor 100a according to the present embodiment.
In FIG. 2, the short-circuit thyristor 100a includes a P region (1, 3, 5), an N region (2, 4), a channel stopper (6-9), an electrode (11, 12), and an insulating layer (21-24). , P ++ regions (31a, 32a), and N ++ regions (41a, 42a). In this figure, the same components as those in FIG.

P++領域31aは、P領域3に接して絶縁層21の下方に形成され、P領域3より不純物濃度が高いp型半導体の領域である。また、P++領域31aは、P領域1の下方の接合部J2の部分に形成される。
P++領域32aは、P領域3に接して絶縁層23の上方に形成され、P領域3より不純物濃度が高いp型半導体の領域である。また、P++領域32aは、P領域5の上方の接合部J3の部分に形成される。
N++領域41aは、N領域2及びP++領域31aに接して形成され、N領域2より不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域41aは、P++領域31aの上方の部分に形成される。
N++領域42aは、N領域4及びP++領域32aに接して形成され、N領域4より不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域42aは、P++領域32aの下方の部分に形成される。
P++領域(31a、32a)、及びN++領域(41a、42a)は、例えば、埋め込み拡散法などにより半導体基板の内部に埋め込まれて形成される。
The P ++ region 31 a is a p-type semiconductor region formed below the insulating layer 21 in contact with the P region 3 and having a higher impurity concentration than the P region 3. Further, the P ++ region 31a is formed at a portion of the joint portion J2 below the P region 1.
The P ++ region 32 a is a p-type semiconductor region formed in contact with the P region 3 and above the insulating layer 23 and having a higher impurity concentration than the P region 3. Further, the P ++ region 32 a is formed in the portion of the joint portion J <b> 3 above the P region 5.
The N ++ region 41 a is an n-type semiconductor region formed in contact with the N region 2 and the P ++ region 31 a and having a higher impurity concentration than the N region 2. The N ++ region 41a is formed in a portion above the P ++ region 31a.
The N ++ region 42 a is an n-type semiconductor region formed in contact with the N region 4 and the P ++ region 32 a and having a higher impurity concentration than the N region 4. Further, the N ++ region 42a is formed in a portion below the P ++ region 32a.
The P ++ region (31a, 32a) and the N ++ region (41a, 42a) are formed by being embedded in the semiconductor substrate by, for example, an embedded diffusion method.

なお、P++領域31a又はN++領域41aは、N領域2とP領域3との接合部J2における接合面の内、電極11とN領域2との接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極11とN領域2との接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域31aとN++領域41aとの接合部J5aにおいて、接合部J5aの接合面は、電極11と接する第1の表面F1と平行となる。また、P++領域32a又はN++領域42aは、N領域4とP領域3との接合部J3における接合面の内、電極12とN領域4との接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極12とN領域4との接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域32aとN++領域42aとの接合部J6aにおいて、接合部J6aの接合面は、電極12と接する第2の表面F2と平行となる。   Note that the P ++ region 31a or the N ++ region 41a is arranged so that the distance from the contact surface between the electrode 11 and the N region 2 in the joint surface J2 between the N region 2 and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 11 and the N region 2 is the longest or the vicinity thereof. In the joint portion J5a between the P ++ region 31a and the N ++ region 41a, the joint surface of the joint portion J5a is parallel to the first surface F1 in contact with the electrode 11. In addition, the P ++ region 32a or the N ++ region 42a is arranged so that the distance from the contact surface between the electrode 12 and the N region 4 in the joint surface at the joint portion J3 between the N region 4 and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 12 and the N region 4 is the longest or the vicinity thereof. In the joint portion J6a between the P ++ region 32a and the N ++ region 42a, the joint surface of the joint portion J6a is parallel to the second surface F2 in contact with the electrode 12.

短絡型サイリスタ100aは、端子T1と端子T2との間にバイアス電圧が印加され、端子T2の端子電圧より端子T1の端子電圧が高い第1の場合には、オン状態のPNPNPサイリスタとして動作する。この第1の場合に、短絡型サイリスタ100aは、P領域1(第1領域)、N領域2(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域4(第4領域)がPNPNの順に接合されたサイリスタと等価になる。ここで、P++領域31aは、第5領域とし、N++領域41aは、第6領域とする。
また、短絡型サイリスタ100aは、端子T2と端子T1との間にバイアス電圧が印加され、端子T1の端子電圧より端子T2の端子電圧が高い第2の場合には、オン状態のPNPNPサイリスタとして動作する。この第2の場合に、短絡型サイリスタ100aは、P領域5(第1領域)、N領域4(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域2(第4領域)がPNPNの順に接合されたサイリスタと等価になる。なお、ここで、P++領域32aは、第5領域とし、N++領域42aは、第6領域とする。このように短絡型サイリスタ100aは、いわゆる双方向性2端子構造のサイリスタである。
The short-circuit thyristor 100a operates as an on-state PNPNP thyristor in the first case where a bias voltage is applied between the terminal T1 and the terminal T2 and the terminal voltage at the terminal T1 is higher than the terminal voltage at the terminal T2. In this first case, the short-circuit thyristor 100a has a P region 1 (first region), an N region 2 (second region), a P region 3 (third region), and an N region 4 (fourth region) as PNPN. It becomes equivalent to a thyristor joined in this order. Here, the P ++ region 31a is a fifth region, and the N ++ region 41a is a sixth region.
The short-circuit thyristor 100a operates as an on-state PNPNP thyristor in the second case where a bias voltage is applied between the terminal T2 and the terminal T1 and the terminal voltage at the terminal T2 is higher than the terminal voltage at the terminal T1. To do. In this second case, the short-circuit thyristor 100a has a P region 5 (first region), an N region 4 (second region), a P region 3 (third region), and an N region 2 (fourth region) that are PNPN. It becomes equivalent to a thyristor joined in this order. Here, the P ++ region 32a is a fifth region, and the N ++ region 42a is a sixth region. Thus, the short-circuit thyristor 100a is a so-called bidirectional two-terminal thyristor.

次に、本実施形態の動作について説明する。
図2に示される短絡型サイリスタ100aは、短絡型サイリスタ100のP++領域(31、32)とN++領域(41、42)をP++領域(31a、32a)とN++領域(41a、42a)に置き換える点を除いて同様に動作する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The short-circuit thyristor 100a shown in FIG. 2 replaces the P ++ region (31, 32) and the N ++ region (41, 42) of the short-circuit thyristor 100 with a P ++ region (31a, 32a) and an N ++ region (41a, 42a). Works the same except for.

図2において、N++領域41aの不純物濃度は、N領域2の不純物濃度より高い。また、P++領域31aの不純物濃度は、P領域3の不純物濃度より高い。このため、接合J5aの接合耐圧は、接合部J2の接合耐圧より低くなる。上記第1の場合、N++領域41a(第6領域)とP++領域31a(第5領域)との接合部J5aが、接合部J2より先にブレークダウンする。その後の動作は、短絡型サイリスタ100と同様である。
なお、短絡型サイリスタ100aにおいて、上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、接合部J5aがブレークダウンする電圧と等しくなる。接合部J5aがブレークダウンする電圧は、P++領域31aの不純物濃度とN++領域41aの不純物濃度とによって設定される。つまり、この上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、P++領域31aの不純物濃度とN++領域41aの不純物濃度とによって設定される。また、端子T1と端子T2間のオン状態を維持するための電流値を示す保持電流値は、少なくともN領域2の不純物濃度を含むパラメータによって設定される。なお、保持電流値を決めるパラメータには、他にP領域1の不純物濃度と拡散深さ、P領域3の不純物濃度と拡散深さ、P領域1のパターン形状などが含まれる。N領域2の不純物濃度は、保持電流値を決めるパラメータの1つである。
In FIG. 2, the impurity concentration of N ++ region 41 a is higher than the impurity concentration of N region 2. Further, the impurity concentration of the P ++ region 31a is higher than the impurity concentration of the P region 3. For this reason, the junction breakdown voltage of the junction J5a is lower than the junction breakdown voltage of the junction J2. In the first case, the junction J5a between the N ++ region 41a (sixth region) and the P ++ region 31a (fifth region) breaks down before the junction J2. The subsequent operation is the same as that of the short-circuit thyristor 100.
In the short-circuit thyristor 100a, the breakover voltage in the first case is equal to the voltage at which the junction J5a breaks down. The voltage at which the junction J5a breaks down is set by the impurity concentration of the P ++ region 31a and the impurity concentration of the N ++ region 41a. That is, the breakover voltage in the first case is set by the impurity concentration of the P ++ region 31a and the impurity concentration of the N ++ region 41a. The holding current value indicating the current value for maintaining the ON state between the terminal T1 and the terminal T2 is set by a parameter including at least the impurity concentration of the N region 2. Other parameters that determine the holding current value include the impurity concentration and diffusion depth of the P region 1, the impurity concentration and diffusion depth of the P region 3, the pattern shape of the P region 1, and the like. The impurity concentration of the N region 2 is one of parameters that determine the holding current value.

また、N++領域42aの不純物濃度は、N領域4の不純物濃度より高い。また、P++領域32aの不純物濃度は、P領域3の不純物濃度より高い。このため、接合部J6aの接合耐圧は、接合部J3の接合耐圧より低くなる。これにより、上記第2の場合、N++領域42a(第6領域)とP++領域32a(第5領域)との接合部J6aが、接合部J3より先にブレークダウンする。その後の動作は、短絡型サイリスタ100と同様である。
なお、短絡型サイリスタ100aにおいて、上記第2の場合のブレークオーバ電圧は、接合部J6aがブレークダウンする電圧と等しくなる。接合部J6aがブレークダウンする電圧は、P++領域32aの不純物濃度とN++領域42aの不純物濃度とによって設定される。つまり、この上記第2の場合のブレークオーバ電圧は、P++領域32aの不純物濃度とN++領域42aの不純物濃度とによって設定される。また、端子T2と端子T1間のオン状態を維持するための電流値を示す保持電流値は、少なくともN領域4の不純物濃度を含むパラメータによって設定される。なお、保持電流値を決めるパラメータには、他にP領域5の不純物濃度と拡散深さ、P領域3の不純物濃度と拡散深さ、P領域5のパターン形状などが含まれる。N領域4の不純物濃度は、保持電流値を決めるパラメータの1つである。
Further, the impurity concentration of the N ++ region 42 a is higher than the impurity concentration of the N region 4. Further, the impurity concentration of the P ++ region 32a is higher than the impurity concentration of the P region 3. For this reason, the junction breakdown voltage of the junction J6a is lower than the junction breakdown voltage of the junction J3. Thus, in the second case, the junction J6a between the N ++ region 42a (sixth region) and the P ++ region 32a (fifth region) breaks down before the junction J3. The subsequent operation is the same as that of the short-circuit thyristor 100.
In the short-circuited thyristor 100a, the breakover voltage in the second case is equal to the voltage at which the junction J6a breaks down. The voltage at which the junction J6a breaks down is set by the impurity concentration of the P ++ region 32a and the impurity concentration of the N ++ region 42a. That is, the breakover voltage in the second case is set by the impurity concentration of the P ++ region 32a and the impurity concentration of the N ++ region 42a. The holding current value indicating the current value for maintaining the ON state between the terminal T2 and the terminal T1 is set by a parameter including at least the impurity concentration of the N region 4. Other parameters that determine the holding current value include the impurity concentration and diffusion depth of the P region 5, the impurity concentration and diffusion depth of the P region 3, and the pattern shape of the P region 5. The impurity concentration of the N region 4 is one of parameters that determine the holding current value.

以上のように、本実施形態における短絡型サイリスタ100aは、P領域3より不純物濃度が高いP++領域31a(又は32a)と、N領域2より不純物濃度が高いN++領域41aと、N領域4より不純物濃度が高いN++領域42aとを有する。このため、電極11と電極12との間にバイアス電圧を印加すると、接合部J2より先にP++領域31aとN++領域41aとの接合部J5a(又は接合部J3より先にP++領域32aとN++領域42aとの接合部J6a)でブレークダウンが生じる。短絡型サイリスタ100aがオン状態に移行するブレークオーバ電圧は、P++領域31aとN++領域41aとの接合耐圧(又はP++領域32aとN++領域42aとの接合耐圧)によって決まる。
この接合耐圧は、P++領域31aとN++領域41aの不純物濃度(又はP++領域32aとN++領域42aの不純物濃度)によって決まる。このため、この接合耐圧は、保持電流特性に関係するN領域2(又は4)の不純物濃度には依存せずに決定できる。
これにより、本実施形態における短絡型サイリスタ100aは、第1の実施形態における短絡型サイリスタ100と同等の効果が期待できる。
As described above, the short-circuit thyristor 100a according to this embodiment includes the P ++ region 31a (or 32a) having an impurity concentration higher than that of the P region 3, the N ++ region 41a having an impurity concentration higher than that of the N region 2, and the impurity concentration higher than that of the N region 4. And an N ++ region 42a having a high concentration. Therefore, when a bias voltage is applied between the electrode 11 and the electrode 12, the junction J5a between the P ++ region 31a and the N ++ region 41a before the junction J2 (or the P ++ region 32a and the N ++ region before the junction J3). Breakdown occurs at the junction J6a) with 42a. The breakover voltage at which the short-circuit thyristor 100a is turned on is determined by the junction breakdown voltage between the P ++ region 31a and the N ++ region 41a (or the junction breakdown voltage between the P ++ region 32a and the N ++ region 42a).
This junction breakdown voltage is determined by the impurity concentration of the P ++ region 31a and the N ++ region 41a (or the impurity concentration of the P ++ region 32a and the N ++ region 42a). Therefore, the junction breakdown voltage can be determined without depending on the impurity concentration of the N region 2 (or 4) related to the holding current characteristics.
Thereby, the short-circuit thyristor 100a in the present embodiment can be expected to have the same effect as the short-circuit thyristor 100 in the first embodiment.

<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態による短絡型サイリスタについて図面を参照して説明する。
図3は、本実施形態による短絡型サイリスタ100bを示す断面構成図である。
図3において、短絡型サイリスタ100bは、P領域(1a、1b、3)、N領域(2a、2b、4)、チャネルストッパ(6〜9)、電極(11a、12a)、絶縁層(22a、22b、25)、P++領域31b、及びN++領域(41b、42b)を備える。この図において、図1と同じ構成には同一の符号を付す。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a short-circuit thyristor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram illustrating the short-circuit thyristor 100b according to the present embodiment.
In FIG. 3, the short-circuit thyristor 100b includes a P region (1a, 1b, 3), an N region (2a, 2b, 4), a channel stopper (6-9), electrodes (11a, 12a), an insulating layer (22a, 22b, 25), P ++ region 31b, and N ++ region (41b, 42b). In this figure, the same components as those in FIG.

P領域1a、1bは、p型半導体の領域であり、第1の表面F1に露呈させて形成される。
N領域2aは、n型半導体の領域であり、P領域1aとP領域3の間に形成される。また、N領域2aは、その一部分が、第1の表面F1に接する。
N領域2bは、n型半導体の領域であり、P領域1bとP領域3の間に形成される。また、N領域2bは、その一部分が、第1の表面F1に接する。
N領域4は、n型半導体の領域であり、第2の表面F2に露呈させて形成される。
The P regions 1a and 1b are p-type semiconductor regions and are formed so as to be exposed to the first surface F1.
N region 2 a is an n-type semiconductor region, and is formed between P region 1 a and P region 3. Part of the N region 2a is in contact with the first surface F1.
N region 2 b is an n-type semiconductor region and is formed between P region 1 b and P region 3. Part of the N region 2b is in contact with the first surface F1.
The N region 4 is an n-type semiconductor region and is formed to be exposed on the second surface F2.

絶縁層22aは、第1の表面F1に接して設けられ、第1の表面F1に面している。絶縁層22aは、チャネルストッパ7の一部分からN領域2aの一部分までを覆うように形成される。また、絶縁層22bは、第1の表面F1に接して設けられ、第1の表面F1に面している。絶縁層22bは、チャネルストッパ6の一部分からN領域2bの一部分までを覆うように形成される。また、絶縁層25は、第1の表面F1に接して設けられ、第1の表面F1に面している。絶縁層25は、P領域1aの一部分からP領域1bの一部分までを覆うように形成される。
電極11aは、第1の表面F1にそって、絶縁層25に覆われていないP領域(1a、1b)の一部分と絶縁層(22a、22b)に覆われていないN領域(2a、2b)の一部分に接して形成される。電極11aの材質は、金属であり、例えば、アルミニウムである。電極11aは、P領域(1a、1b)とN領域(2a、2b)を短絡させると共に、P領域(1a、1b)及びN領域(2a、2b)とオーミック接触する。
また、電極12aは、第2の表面F2にそってN領域4とチャネルストッパ(8、9)に接して形成される。電極12aの材質は、金属であり、例えば、アルミニウムである。また、電極12aは、N領域4とオーミック接触する。
The insulating layer 22a is provided in contact with the first surface F1 and faces the first surface F1. The insulating layer 22a is formed so as to cover a part from the channel stopper 7 to a part of the N region 2a. The insulating layer 22b is provided in contact with the first surface F1 and faces the first surface F1. The insulating layer 22b is formed so as to cover a part of the channel stopper 6 to a part of the N region 2b. The insulating layer 25 is provided in contact with the first surface F1 and faces the first surface F1. The insulating layer 25 is formed so as to cover a part of the P region 1a to a part of the P region 1b.
The electrode 11a includes a part of the P region (1a, 1b) not covered with the insulating layer 25 and the N region (2a, 2b) not covered with the insulating layer (22a, 22b) along the first surface F1. It is formed in contact with a part of. The material of the electrode 11a is a metal, for example, aluminum. The electrode 11a short-circuits the P region (1a, 1b) and the N region (2a, 2b) and is in ohmic contact with the P region (1a, 1b) and the N region (2a, 2b).
The electrode 12a is formed in contact with the N region 4 and the channel stopper (8, 9) along the second surface F2. The material of the electrode 12a is a metal, for example, aluminum. The electrode 12a is in ohmic contact with the N region 4.

P++領域31bは、P領域3に接して絶縁層25の下に形成され、P領域3より不純物濃度が高いp型半導体の領域である。また、P++領域31bは、第1の表面F1に露呈させて形成される。
N++領域41bは、N領域2a及びP++領域31bに接して絶縁層25の下に形成され、N領域2aより不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域41bは、第1の表面F1に露呈させて形成される。
N++領域42bは、N領域2b及びP++領域31bに接して絶縁層25の下に形成され、N領域2bより不純物濃度が高いn型半導体の領域である。また、N++領域42bは、第1の表面F1に露呈させて形成される。
P++領域31b、及びN++領域(41b、42b)は、例えば、イオン注入法などにより第1の表面F1に露呈させて形成される。
The P ++ region 31 b is a p-type semiconductor region that is formed under the insulating layer 25 in contact with the P region 3 and has a higher impurity concentration than the P region 3. Further, the P ++ region 31b is formed so as to be exposed on the first surface F1.
The N ++ region 41b is an n-type semiconductor region formed below the insulating layer 25 in contact with the N region 2a and the P ++ region 31b and having a higher impurity concentration than the N region 2a. The N ++ region 41b is formed so as to be exposed on the first surface F1.
The N ++ region 42b is an n-type semiconductor region formed below the insulating layer 25 in contact with the N region 2b and the P ++ region 31b and having a higher impurity concentration than the N region 2b. The N ++ region 42b is formed so as to be exposed on the first surface F1.
The P ++ region 31b and the N ++ region (41b, 42b) are formed to be exposed on the first surface F1 by, for example, an ion implantation method.

なお、N++領域41bは、N領域2aとP領域3との接合部J2aにおける接合面の内、電極11aとN領域2aとの接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極11aとN領域2aとの接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域31bとN++領域41bとの接合部J7aにおいて、接合部J7aの接合面は、電極11aと接する第1の表面F1と垂直となる。また、N++領域42bは、N領域2bとP領域3との接合部J2bにおける接合面の内、電極11aとN領域2bとの接触面からの距離が遠くなるように配置する。望ましい配置位置は、電極11aとN領域2bとの接触面からの距離が最長となる位置又はその位置付近である。また、P++領域31bとN++領域42bとの接合部J7bにおいて、接合部J7bの接合面は、電極11aと接する第1の表面F1と垂直となる。   Note that the N ++ region 41b is arranged so that the distance from the contact surface between the electrode 11a and the N region 2a in the joint portion J2a between the N region 2a and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 11a and the N region 2a is the longest or the vicinity thereof. In the joint portion J7a between the P ++ region 31b and the N ++ region 41b, the joint surface of the joint portion J7a is perpendicular to the first surface F1 in contact with the electrode 11a. In addition, the N ++ region 42b is arranged so that the distance from the contact surface between the electrode 11a and the N region 2b in the joint surface J2b between the N region 2b and the P region 3 is increased. A desirable arrangement position is the position where the distance from the contact surface between the electrode 11a and the N region 2b is the longest or the vicinity thereof. In the joint portion J7b between the P ++ region 31b and the N ++ region 42b, the joint surface of the joint portion J7b is perpendicular to the first surface F1 in contact with the electrode 11a.

短絡型サイリスタ100bは、電極11aに接続された端子T1と、電極12aに接続された端子T2との間にバイアス電圧が印加され、端子T2の端子電圧より端子T1の端子電圧が高い第1の場合には、オン状態のPNPNPサイリスタとして動作する。この第1の場合に、短絡型サイリスタ100bは、P領域1a(第1領域)、N領域2a(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域4(第4領域)及びP領域1b(第1領域)、N領域2b(第2領域)、P領域3(第3領域)、N領域4(第4領域)がPNPNの順に接合されたサイリスタと等価になる。ここで、P++領域31bは、第5領域とし、N++領域(41b、42b)は、第6領域とする。
また、短絡型サイリスタ100bは、端子T2と端子T1との間にバイアス電圧が印加され、端子T1の端子電圧より端子T2の端子電圧が高い第2の場合には、逆バイアスとなり導通しない。
このように短絡型サイリスタ100bは、いわゆる片方向性2端子構造のサイリスタである。
In the short-circuit thyristor 100b, a bias voltage is applied between the terminal T1 connected to the electrode 11a and the terminal T2 connected to the electrode 12a, and the first terminal voltage of the terminal T1 is higher than the terminal voltage of the terminal T2. In some cases, it operates as an on-state PNPNP thyristor. In this first case, the short-circuit thyristor 100b includes a P region 1a (first region), an N region 2a (second region), a P region 3 (third region), an N region 4 (fourth region), and P This is equivalent to a thyristor in which the region 1b (first region), the N region 2b (second region), the P region 3 (third region), and the N region 4 (fourth region) are joined in the order of PNPN. Here, the P ++ region 31b is the fifth region, and the N ++ regions (41b, 42b) are the sixth region.
Further, in the second case where the bias voltage is applied between the terminal T2 and the terminal T1 and the terminal voltage of the terminal T2 is higher than the terminal voltage of the terminal T1, the short-circuit thyristor 100b becomes a reverse bias and does not conduct.
Thus, the short-circuit thyristor 100b is a so-called unidirectional two-terminal thyristor.

次に、本実施形態の動作について説明する。
図3に示される短絡型サイリスタ100bは、以下の点を除いて、図1に示される短絡型サイリスタ100と同様の動作をする。
(1)短絡型サイリスタ100bは、片方向性2端子構造のサイリスタである。
(2)短絡型サイリスタ100bでは、短絡型サイリスタ100のP領域1がP領域(1a、1b)に、N領域2がN領域(2a、2b)にそれぞれ置き換えられる。
(3)短絡型サイリスタ100bでは、短絡型サイリスタ100のP++領域(31、32)とN++領域(41、42)がP++領域31bとN++領域(41b、42b)に置き換えられる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The short-circuit thyristor 100b shown in FIG. 3 operates in the same manner as the short-circuit thyristor 100 shown in FIG. 1 except for the following points.
(1) The short-circuit thyristor 100b is a thyristor having a unidirectional two-terminal structure.
(2) In the short-circuit thyristor 100b, the P region 1 of the short-circuit thyristor 100 is replaced with the P region (1a, 1b), and the N region 2 is replaced with the N region (2a, 2b).
(3) In the short-circuit thyristor 100b, the P ++ region (31, 32) and the N ++ region (41, 42) of the short-circuit thyristor 100 are replaced with the P ++ region 31b and the N ++ region (41b, 42b).

図3において、N++領域41bの不純物濃度は、N領域2aの不純物濃度より高く、N++領域42bの不純物濃度は、N領域2bの不純物濃度より高い。また、P++領域31bの不純物濃度は、P領域3の不純物濃度より高い。このため、N++領域41bとP++領域31bの接合部J7aの接合耐圧は、N領域2aとP領域3の接合部J2aの接合耐圧より低くなる。また、N++領域42bとP++領域31bの接合部J7bの接合耐圧は、N領域2bとP領域3の接合部J2bの接合耐圧より低くなる。端子T1と端子T2との間にバイアス電圧が印加された上記第1の場合、N++領域41a及び42a(第6領域)とP++領域31b(第5領域)との接合部J7a及びJ7bが、接合部J2a及びJ2bより先にブレークダウンする。その後の動作は、短絡型サイリスタ100と同様である。
なお、短絡型サイリスタ100bにおいて、上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、接合部J7a及びJ7bがブレークダウンする電圧と等しくなる。接合部J7a及びJ7bがブレークダウンする電圧は、P++領域31bの不純物濃度とN++領域(41b、42b)の不純物濃度とによって設定される。つまり、この上記第1の場合のブレークオーバ電圧は、P++領域31bの不純物濃度とN++領域(41b、42b)の不純物濃度とによって設定される。また、端子T1と端子T2間のオン状態を維持するための電流値を示す保持電流値は、少なくともN領域(2a、2b)の不純物濃度を含むパラメータによって設定される。なお、保持電流値を決めるパラメータには、他にP領域(1a、1b)の不純物濃度と拡散深さ、P領域3の不純物濃度と拡散深さ、P領域(1a、1b)のパターン形状などが含まれる。N領域(2a、2b)の不純物濃度は、保持電流値を決めるパラメータの1つである。
In FIG. 3, the impurity concentration of the N ++ region 41b is higher than the impurity concentration of the N region 2a, and the impurity concentration of the N ++ region 42b is higher than the impurity concentration of the N region 2b. Further, the impurity concentration of the P ++ region 31b is higher than the impurity concentration of the P region 3. Therefore, the junction breakdown voltage of the junction J7a between the N ++ region 41b and the P ++ region 31b is lower than the junction breakdown voltage of the junction J2a between the N region 2a and the P region 3. Further, the junction breakdown voltage of the junction J7b between the N ++ region 42b and the P ++ region 31b is lower than the junction breakdown voltage of the junction J2b between the N region 2b and the P region 3. In the first case where a bias voltage is applied between the terminal T1 and the terminal T2, the junctions J7a and J7b between the N ++ regions 41a and 42a (sixth region) and the P ++ region 31b (fifth region) are joined. Break down before parts J2a and J2b. The subsequent operation is the same as that of the short-circuit thyristor 100.
In the short-circuit thyristor 100b, the breakover voltage in the first case is equal to the voltage at which the junctions J7a and J7b break down. The voltage at which the junctions J7a and J7b break down is set by the impurity concentration of the P ++ region 31b and the impurity concentration of the N ++ regions (41b, 42b). That is, the breakover voltage in the first case is set by the impurity concentration of the P ++ region 31b and the impurity concentration of the N ++ regions (41b, 42b). Further, the holding current value indicating the current value for maintaining the ON state between the terminal T1 and the terminal T2 is set by a parameter including at least the impurity concentration of the N region (2a, 2b). Other parameters that determine the holding current value include the impurity concentration and diffusion depth of the P region (1a, 1b), the impurity concentration and diffusion depth of the P region 3, and the pattern shape of the P region (1a, 1b). Is included. The impurity concentration of the N region (2a, 2b) is one of the parameters that determine the holding current value.

また、端子T2と端子T1との間にバイアス電圧が印加された上記第2の場合、短絡型サイリスタ100bは、逆バイアスとなるため、導通しない。   In the second case where a bias voltage is applied between the terminal T2 and the terminal T1, the short-circuited thyristor 100b is reverse-biased and thus does not conduct.

以上のように、本実施形態における短絡型サイリスタ100bは、P領域3より不純物濃度が高いP++領域31bと、N領域2aより不純物濃度が高いN++領域41bと、N領域2bより不純物濃度が高いN++領域42bとを有する。このため、端子T1と端子T2との間にバイアス電圧を印加する上記第1の場合、接合部J2aより先にP++領域31bとN++領域41bとの接合部J7a(又は接合部J2bより先にP++領域31bとN++領域42bとの接合部J7b)でブレークダウンが生じる。短絡型サイリスタ100bがオン状態に移行するブレークオーバ電圧は、P++領域31bとN++領域41bとの接合耐圧(又はP++領域31bとN++領域42bとの接合耐圧)によって決まる。
この接合耐圧は、P++領域31bとN++領域41bの不純物濃度(又はP++領域31bとN++領域42bの不純物濃度)によって決まる。このため、この接合耐圧は、保持電流特性に関係するN領域2a及び2bの不純物濃度には依存せずに決定できる。
これにより、本実施形態における短絡型サイリスタ100bは、第1の実施形態における短絡型サイリスタ100と同等の効果が期待できる。
As described above, the short-circuit thyristor 100b in this embodiment includes the P ++ region 31b having a higher impurity concentration than the P region 3, the N ++ region 41b having a higher impurity concentration than the N region 2a, and the N ++ having a higher impurity concentration than the N region 2b. Region 42b. For this reason, in the first case where a bias voltage is applied between the terminal T1 and the terminal T2, the junction J7a between the P ++ region 31b and the N ++ region 41b before the junction J2a (or P ++ before the junction J2b). A breakdown occurs at the junction J7b) between the region 31b and the N ++ region 42b. The breakover voltage at which the short-circuit thyristor 100b is turned on is determined by the junction breakdown voltage between the P ++ region 31b and the N ++ region 41b (or the junction breakdown voltage between the P ++ region 31b and the N ++ region 42b).
This junction breakdown voltage is determined by the impurity concentration of the P ++ region 31b and the N ++ region 41b (or the impurity concentration of the P ++ region 31b and the N ++ region 42b). Therefore, this junction breakdown voltage can be determined without depending on the impurity concentration of the N regions 2a and 2b related to the holding current characteristics.
Thereby, the short-circuit thyristor 100b in the present embodiment can be expected to have the same effect as the short-circuit thyristor 100 in the first embodiment.

なお、本発明の実施形態によれば、第1導電型(p型半導体)の第1領域(P領域1)と第2導電型(n型半導体)の第2領域(N領域2)と第1の導電型の第3領域(P領域3)と第2の導電型の第4領域(N領域4)とが順に接合され、第1領域(P領域1)と第2領域(N領域2)を短絡させる電極11を有する短絡型サイリスタ100は、第3領域(P領域3)に接して形成され、第3領域(P領域3)より不純物濃度が高い第1の導電型の第5領域(P++領域31)と、第2領域(N領域2)及び第5領域(P++領域31)に接して形成され、第2領域(N領域2)より不純物濃度が高い第2の導電型の第6領域(N++領域41)とを有する。また、短絡型サイリスタ100は、第5領域(P++領域31)の不純物濃度と第6領域(N++領域41)の不純物濃度とによってブレークオーバ電圧値が設定され、少なくとも第2領域(N領域2)の不純物濃度を含むパラメータによって保持電流値が設定される。
これにより、短絡型サイリスタ100は、保持電流特性に影響を与えずに、ブレークオーバ電圧の低電圧化を実現することができる。
According to the embodiment of the present invention, the first region (P region 1) of the first conductivity type (p-type semiconductor), the second region (N region 2) of the second conductivity type (n-type semiconductor), and the second region The first conductivity type third region (P region 3) and the second conductivity type fourth region (N region 4) are sequentially joined, and the first region (P region 1) and the second region (N region 2). The short-circuiting thyristor 100 having the electrode 11 for short-circuiting is formed in contact with the third region (P region 3) and has a first conductivity type fifth region having a higher impurity concentration than the third region (P region 3). (P ++ region 31) is formed in contact with the second region (N region 2) and the fifth region (P ++ region 31), and has a second conductivity type having a higher impurity concentration than the second region (N region 2). 6 regions (N ++ region 41). The short-circuit thyristor 100 has a breakover voltage value set by the impurity concentration of the fifth region (P ++ region 31) and the impurity concentration of the sixth region (N ++ region 41), and at least the second region (N region 2). The holding current value is set by a parameter including the impurity concentration.
As a result, the short-circuit thyristor 100 can achieve a low breakover voltage without affecting the holding current characteristics.

また、第5領域(P++領域31)又は第6領域(N++領域41)は、第2領域(N領域2)と第3領域(P領域3)との接合面(接合部J2の接合面)の内、電極11と第2領域(N領域2)との接触面からの距離が最長となる位置に形成されている。
これにより、第2領域(N領域2)における横方向の抵抗成分が大きくなる。この抵抗成分が大きい程、第1領域(P領域1)と第2領域(N領域2)を順バイアスにする電圧降下が大きくなる。このため、この距離が長い程、サイリスタがオン状態に移行しやすくすることができる。
Further, the fifth region (P ++ region 31) or the sixth region (N ++ region 41) is a joint surface between the second region (N region 2) and the third region (P region 3) (joint surface of the joint portion J2). Among these, the distance from the contact surface between the electrode 11 and the second region (N region 2) is the longest.
As a result, the lateral resistance component in the second region (N region 2) increases. The larger this resistance component, the greater the voltage drop that makes the first region (P region 1) and the second region (N region 2) forward biased. For this reason, the longer this distance, the easier it is for the thyristor to shift to the on state.

また、少なくとも第5領域(P++領域31又は31a)と第6領域(N++領域41又は41a)のいずれか一方は、電極11と接する半導体基板の表面(第1の表面F1又は第2の表面F2)に露呈させて形成される。
これにより、短絡型サイリスタ100は、例えば、イオン注入法などにより第5領域(P++領域31)と第6領域(N++領域41)を形成できる。短絡型サイリスタ100は、製造工程を簡略化できる。
Further, at least one of the fifth region (P ++ region 31 or 31a) and the sixth region (N ++ region 41 or 41a) is a surface of the semiconductor substrate in contact with the electrode 11 (first surface F1 or second surface F2). ) And exposed.
Thereby, the short-circuit thyristor 100 can form the fifth region (P ++ region 31) and the sixth region (N ++ region 41) by, for example, ion implantation. The short-circuit thyristor 100 can simplify the manufacturing process.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の各実施形態において、第1の導電型をp型半導体、第2の導電型をn型半導体として説明したが、第1の導電型をn型半導体、第2の導電型をp型半導体としても良い。この場合は、第4領域(p型半導体領域)から第1領域(n型半導体領域)の方向に導通し、導通する方向が上記の各実施形態と逆になる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. In each of the above embodiments, the first conductivity type has been described as a p-type semiconductor, and the second conductivity type has been described as an n-type semiconductor. However, the first conductivity type is an n-type semiconductor, and the second conductivity type is a p-type semiconductor. It is also good. In this case, conduction is made in the direction from the fourth region (p-type semiconductor region) to the first region (n-type semiconductor region), and the conduction direction is the reverse of the above embodiments.

また、上記の各実施形態において、第5領域(P++領域)と第6領域(N++領域)の接合部(J5、J5a、J6、J6a、J7a、又はJ7b)における接合面の位置は、第2領域(N領域)と第1領域(P領域)との接合部(J2、J2a、J2b、又はJ3)における接合面と一致して形成する形態でも良いし、ずらした位置に形成する形態でも良い。また、チャネルストッパ(6〜9)を備える形態を説明したが、本発明は、チャネルストッパ(6〜9)を備えない形態に適用しても良い。
また、第5領域(P++領域)又は第6領域(N++領域)を、第2領域(N領域)と第3領域(P領域)との接合面の内、電極と第2領域(N領域)との接触面からの距離が最長となる位置に形成する形態を説明したが、これに限定されるものではない。サイリスタがオン状態に移行する動作を行うことができる位置であれば、他の位置に形成する形態でも良い。ただし、電極と第2領域(N領域)との接触面からの距離が長い程、横方向の抵抗成分が大きくなる。この抵抗成分が大きい程、第1領域(P領域)と第2領域(N領域)を順バイアスにする電圧降下が大きくなる。このため、この距離が長い程、サイリスタがオン状態に移行しやすくすることができる。
In each of the above embodiments, the position of the joint surface at the joint (J5, J5a, J6, J6a, J7a, or J7b) of the fifth region (P ++ region) and the sixth region (N ++ region) is the second position. It may be formed so as to coincide with the bonding surface at the junction (J2, J2a, J2b, or J3) between the region (N region) and the first region (P region), or may be formed at a shifted position. . Moreover, although the form provided with a channel stopper (6-9) was demonstrated, you may apply this invention to the form which is not provided with a channel stopper (6-9).
Further, the fifth region (P ++ region) or the sixth region (N ++ region) is formed by combining the electrode and the second region (N region) in the bonding surface between the second region (N region) and the third region (P region). Although the form which forms in the position where the distance from a contact surface becomes the longest was demonstrated, it is not limited to this. As long as the thyristor can perform an operation of shifting to the on state, the thyristor may be formed in another position. However, the longer the distance from the contact surface between the electrode and the second region (N region), the greater the lateral resistance component. The larger this resistance component, the larger the voltage drop that makes the first region (P region) and the second region (N region) forward biased. For this reason, the longer this distance, the easier it is for the thyristor to shift to the on state.

また、第5領域(P++領域)が第3領域(P領域)と接し、第6領域(N++領域)が第5領域(P++領域)及び第2領域(N領域)と接していれば、第5領域(P++領域)と第6領域(N++領域)の形状及び位置関係は上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、第5領域(P++領域)の下に第6領域(N++領域)が配置される形態でも良い。
また、第2の実施形態において、第5領域(P++領域)と第6領域(N++領域)を
縦に積み重ねて形成する形態を説明したが、第5領域(P++領域)と第6領域(N++領域)のいずれか一方を半導体基板に露呈させて形成する形態でも良い。この場合、第5領域(P++領域)と第6領域(N++領域)のいずれか一方を、例えば、イオン注入法などにより形成できるため、製造工程を簡略化できる。
If the fifth region (P ++ region) is in contact with the third region (P region) and the sixth region (N ++ region) is in contact with the fifth region (P ++ region) and the second region (N region), The shapes and positional relationships of the five regions (P ++ region) and the sixth region (N ++ region) are not limited to the above embodiments. For example, the sixth region (N ++ region) may be arranged below the fifth region (P ++ region).
In the second embodiment, the fifth region (P ++ region) and the sixth region (N ++ region) are vertically stacked, but the fifth region (P ++ region) and the sixth region (N ++) are described. Any one of (region) may be formed by exposing it to the semiconductor substrate. In this case, since any one of the fifth region (P ++ region) and the sixth region (N ++ region) can be formed by, for example, an ion implantation method, the manufacturing process can be simplified.

1、3、5、1a、1b P領域
2、4、2a、2b N領域
6、7、8、9 チャネルストッパ
11、12、11a、12a 電極
21、22、23、24、25 絶縁層
31、32、31a、32a、31b、32b P++領域
41、42、41a、42a、41b、42b N++領域
100、100a、100b 短絡型サイリスタ
1, 3, 5, 1a, 1b P region 2, 4, 2a, 2b N region 6, 7, 8, 9 Channel stopper 11, 12, 11a, 12a Electrode 21, 22, 23, 24, 25 Insulating layer 31, 32, 31a, 32a, 31b, 32b P ++ region 41, 42, 41a, 42a, 41b, 42b N ++ region 100, 100a, 100b Short-circuit thyristor

Claims (5)

第1の導電型の第1領域と第2の導電型の第2領域と前記第1の導電型の第3領域と前記第2の導電型の第4領域とが順に接合され、前記第1領域と前記第2領域を短絡させる電極を有する短絡型サイリスタであって、
前記第3領域に接して形成され、前記第3領域より不純物濃度が高い前記第1の導電型の第5領域と、
前記第2領域及び前記第5領域に接して形成され、前記第2領域より不純物濃度が高い前記第2の導電型の第6領域と
を有し、
前記第5領域の不純物濃度と前記第6領域の不純物濃度とによってブレークオーバ電圧値が設定され、少なくとも前記第2領域の不純物濃度を含むパラメータによって保持電流値が設定された
ことを特徴とする短絡型サイリスタ。
A first region of the first conductivity type, a second region of the second conductivity type, a third region of the first conductivity type, and a fourth region of the second conductivity type are joined in order, A short-circuit thyristor having an electrode for short-circuiting the region and the second region,
A fifth region of the first conductivity type formed in contact with the third region and having an impurity concentration higher than that of the third region;
A sixth region of the second conductivity type formed in contact with the second region and the fifth region and having an impurity concentration higher than that of the second region;
A breakover voltage value is set by the impurity concentration of the fifth region and the impurity concentration of the sixth region, and a holding current value is set by a parameter including at least the impurity concentration of the second region. Type thyristor.
前記第5領域又は第6領域は、前記第2領域と前記第3領域との接合面の内、前記電極と前記第2領域との接触面からの距離が最長となる位置に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の短絡型サイリスタ。
The fifth region or the sixth region is formed at a position where the distance from the contact surface between the electrode and the second region is the longest among the joint surfaces between the second region and the third region. The short-circuit thyristor according to claim 1.
前記第5領域と前記第6領域との接合面が、前記電極と接する半導体基板の表面と垂直である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の短絡型サイリスタ。
3. The short-circuit thyristor according to claim 1, wherein a joint surface between the fifth region and the sixth region is perpendicular to a surface of a semiconductor substrate in contact with the electrode.
前記第5領域と前記第6領域との接合面が、前記電極と接する半導体基板の表面と平行である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の短絡型サイリスタ。
3. The short-circuit thyristor according to claim 1, wherein a joint surface between the fifth region and the sixth region is parallel to a surface of a semiconductor substrate in contact with the electrode.
少なくとも前記第5領域と前記第6領域のいずれか一方は、前記電極と接する半導体基板の表面に露呈させて形成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の短絡型サイリスタ。
5. The device according to claim 1, wherein at least one of the fifth region and the sixth region is formed so as to be exposed on a surface of a semiconductor substrate in contact with the electrode. Short-circuit thyristor.
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