JP2511023B2 - Bidirectional thyristor - Google Patents
Bidirectional thyristorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、双方向性サイリスタ(以下トライアックと
称す)に関するもので、特にトライアックの4つのモー
ドのゲート感度の改善に係るものである。The present invention relates to a bidirectional thyristor (hereinafter referred to as a triac), and more particularly to improving gate sensitivity in four modes of a triac. It is a thing.
(従来の技術) トライアックは双方向にスイッチする特性をもつサイ
リスタであって、2個の主電極と1個のゲート電極とを
有し、交流電力制御用として使用される。即ちトライア
ックは、2個の主電極に印加される正負の双方向の電圧
(交流)のそれぞれの場合に対し、正又は負のゲートト
リガー信号を与えてオフ状態からオン状態にスイッチす
ることが可能な3端子半導体装置である。従ってトライ
アックには4種類のゲートトリガーモードがあり、それ
ぞれのモードのトリガー電流(以下IGTと記す)は高感
度即ちIGTが小さく且つ同程度のIGT値を持つことが望ま
れている。(Prior Art) A triac is a thyristor having a characteristic of bidirectional switching, has two main electrodes and one gate electrode, and is used for AC power control. That is, the triac can switch from the off state to the on state by giving a positive or negative gate trigger signal for each of the positive and negative bidirectional voltages (AC) applied to the two main electrodes. 3 terminal semiconductor device. Therefore, the triac has four types of gate trigger modes, and the trigger current (hereinafter referred to as I GT ) of each mode is desired to have high sensitivity, that is, to have a small I GT and have the same I GT value.
一般に、トライアックのIGTを高感度にするには、ゲ
ート部とT1側エミッタ部の間のベース表面濃度を低くし
て、IGTが流れた際、表面付近を通る無効電流を減少さ
せる方法がある。第3図はこの従来のトライアックを説
明するための断面図である。同図(a)においてN型半
導体基板1の両面から不純物を拡散してT2側Pベース層
2及びT1側Pベース層3を形成、更に両Pベース層に選
択的に不純物を拡散してNエミッタ層4、Nエミッタ層
5a及びゲート・エミッタ層5bを形成する。同図(b)に
おいてゲートエミッタ層5bとNエミッタ層5aの間のPベ
ース層上に熱酸化膜6を残す。次に同図(c)において
高濃度のP層7を付着させ、Pベース層2及び3の表面
濃度を高める。この時、熱酸化膜で保護された所は低い
表面濃度のままである。次に酸化膜10及びオーミックコ
ンタクトのT2側主電極11、T1側主電極12及びゲート電極
13を形成する。How general, to the high sensitivity triac I GT, the base surface concentration between the gate portion and the T 1 side emitter section to lower, when the I GT flows, to reduce the reactive current which passes through the vicinity of the surface There is. FIG. 3 is a sectional view for explaining this conventional triac. In FIG. 3A, impurities are diffused from both sides of the N-type semiconductor substrate 1 to form a T 2 side P base layer 2 and a T 1 side P base layer 3, and impurities are selectively diffused into both P base layers. N emitter layer 4, N emitter layer
5a and a gate / emitter layer 5b are formed. In FIG. 3B, the thermal oxide film 6 is left on the P base layer between the gate emitter layer 5b and the N emitter layer 5a. Next, in FIG. 7C, a high concentration P layer 7 is attached to increase the surface concentration of the P base layers 2 and 3. At this time, the portion protected by the thermal oxide film has a low surface concentration. Next, the oxide film 10, the T 2 side main electrode 11 of the ohmic contact, the T 1 side main electrode 12 and the gate electrode
Form 13.
IGTの4種類のモードは、T1側主電極12の電位を基準
にとり、T2側主電極11が正電位の場合をI、負電位の場
合をIII、又ゲート電極13の電位が正のときは+、負の
ときは−の記号を右肩に記すこととすると、I+、I-、II
I+、III-で表せる。第3図の部分的にT1側Pベース層の
表面濃度を低くする従来例のトライアックでは、IGTが
4つのモードのうちI+、I-、III-の3モードでは極端に
高感度となるが、III+は他のモードの5〜7倍のIGTと
なり、バランスの悪い特性となる。The four types of I GT are based on the potential of the T 1 side main electrode 12, I when the T 2 side main electrode 11 is a positive potential, III when the T 2 side main electrode 11 is a negative potential, and positive when the potential of the gate electrode 13 is positive. when that mark the symbol on the right shoulder, I +, I - - when the +, when the negative, II
I +, III - expressed by. In the conventional triac shown in FIG. 3 where the surface concentration of the P base layer on the T 1 side is partially lowered, I GT has extremely high sensitivity in three modes of I + , I − , and III − among the four modes. However, III + has an I GT that is 5 to 7 times that of the other modes, resulting in an unbalanced characteristic.
一方T2側Pベース層とT1側Pベース層との各々のベー
ス濃度を下げて拡散し、ベース・エミッタ間の全体の注
入効率を良くしてやる方法がある。この場合にはIGTの
バランスがI+、I-、III-の3モードとIII+モードで1:2
と良好であるものの、全体的にIGTが大きくなる欠点が
ある。On the other hand, there is a method in which the base concentration of each of the T 2 -side P base layer and the T 1 -side P base layer is lowered and diffused to improve the entire injection efficiency between the base and the emitter. I + balance of I GT in this case, I -, III - 1 in three modes and III + mode: 2
Although it is good, there is a drawback that I GT becomes large as a whole.
(発明が解決しようとする問題点) 交流制御用として使用されるトライアックはIGTが高
感度で、且つI+、I-、III+、III-の4モードが同様の条
件で制御できるものが望ましい。前述のように従来技術
ではI+、I-、III-の3モードでは高感度であるが、III+
モードでは他のモードの5〜7倍のIGTとなり、バラン
スの悪い特性となり、又他の従来技術ではIGTのバラン
スは良好であるが、全体的にIGTが大きく、そのコント
ロールが難しいという問題点がある。(Problems to be solved by the invention) Some triacs used for AC control have high sensitivity in the I GT and can control four modes of I + , I − , III + , and III − under the same conditions. desirable. As described above, the prior art has high sensitivity in the three modes of I + , I − , and III − , but III +
In the mode, the I GT is 5 to 7 times that of the other modes, resulting in an unbalanced characteristic. In other conventional technologies, the I GT has a good balance, but the I GT is large overall and it is difficult to control it. There is a problem.
本発明の目的は、ゲート感度を良くし、且つゲートト
リガーモードの4つのバランスを良くし、4モードを同
様の条件でゲート制御ができるようにしたトライアック
を提供することである。It is an object of the present invention to provide a triac having improved gate sensitivity, good balance of four gate trigger modes, and gate control of the four modes under similar conditions.
[発明の構成] (問題点を解決するための手段とその作用) 本発明は、双方向性サイリスタ即ちトライアックにお
いて、主表面に露出する第1拡散層(T1側Pベース層)
の表面濃度と、主表面に露出する第2拡散層(T2側Pベ
ース層)の表面濃度とを互いに異なる濃度にして、IGT
を高感度に且つ4モードのIGTのバランスを良く保つよ
うにしたトライアックである。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems and Actions Thereof) The present invention provides a first diffusion layer (T 1 side P base layer) exposed on the main surface in a bidirectional thyristor, that is, a triac.
And surface concentration of, in the different concentrations and surface concentration of the second diffusion layer exposed (T 2 side P base layer) on the main surface, I GT
It is a triac that has high sensitivity and maintains good balance of 4 mode I GT .
例えば本発明においては、Pベース層、Nエミッタ層
形成後その間に成長した基板表面の酸化膜を剥離した
後、T1側及びT2側にオーミックコンタクト性を損なわな
い程度の高濃度P層をそれぞれ付着させIGTを高感度に
すると共に、T1側とT2側のPベース層の表面濃度を互い
に異なる適値とし、IGTのバランスを調整したものであ
る。For example, in the present invention, after the P base layer and the N emitter layer are formed, the oxide film on the surface of the substrate that has grown between them is peeled off, and then a high concentration P layer is formed on the T 1 side and the T 2 side to the extent that ohmic contact properties are not impaired. The I GTs are made to adhere to each other to have a high sensitivity, and the surface concentrations of the P base layers on the T 1 side and the T 2 side are set to different appropriate values from each other to adjust the I GT balance.
(実施例) 第1図は、本発明の実施例のトライアックの断面図で
ある。一導電型半導体基板(N型半導体基板)1と、基
板1のT1側(図面の下方)の主表面に形成される反対導
電型第1拡散層(T1側Pベース層)3と、基板のT2側の
主表面に形成される反対導電型第2拡散層(T2側Pベー
ス層)2と、前記T1側Pベース層3に選択的に形成され
る一導電型第1エミッタ拡散層(T1側Nエミッタ層)5a
及び一導電型ゲート・エミッタ拡散層(Nゲート・エミ
ッタ槽)5bと、T2側Pベース層2に選択的に形成される
一導電型第2エミッタ拡散層(T2側Nエミッタ層)4と
が形成される。第2図は製造工程を説明するための断面
図で、同図(a)は上記のようにPベース層及びNエミ
ッタ層を拡散形成し、その間にシリコン基板表面に成長
した熱酸化膜を除去した後、T1側のPベース層3にオー
ミックコンタクト性を損なわない程度、例えば表面濃度
が約1×1018(cm-3)以上になるようなP高濃度層8を
形成する。1055℃×2HrでのP層表面濃度は約1×1018
(cm-3)である。次に第2図(b)に示すようにT2側P
ベース層2に、例えば表面濃度が約5×1018(cm-3)に
なるようなP高濃度層9を形成する。1055℃×50Hrで高
濃度層を付着させるがその時のP層表面濃度は約5×10
18(cm-3)である。(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a triac according to an embodiment of the present invention. A one conductivity type semiconductor substrate (N type semiconductor substrate) 1, a first conductivity type diffusion layer (T 1 side P base layer) 3 formed on the main surface of the substrate 1 on the T 1 side (the lower side of the drawing), A second diffusion layer of opposite conductivity type (T 2 side P base layer) 2 formed on the main surface of the substrate on the T 2 side, and a first conductivity type first layer selectively formed on the T 1 side P base layer 3. Emitter diffusion layer (T 1 side N emitter layer) 5a
And one conductivity type gate / emitter diffusion layer (N gate / emitter tank) 5b, and one conductivity type second emitter diffusion layer (T 2 side N emitter layer) 4 selectively formed on the T 2 side P base layer 2. And are formed. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process. In FIG. 2A, the P base layer and the N emitter layer are formed by diffusion as described above, and the thermal oxide film grown on the surface of the silicon substrate is removed therebetween. After that, a P high-concentration layer 8 is formed on the P base layer 3 on the T 1 side to such an extent that the ohmic contact property is not impaired, for example, the surface concentration is about 1 × 10 18 (cm −3 ) or more. The surface concentration of P layer at 1055 ℃ × 2Hr is about 1 × 10 18
(Cm -3 ). Next, as shown in FIG. 2 (b), the T 2 side P
On the base layer 2, for example, a P high concentration layer 9 having a surface concentration of about 5 × 10 18 (cm −3 ) is formed. A high-concentration layer is deposited at 1055 ℃ × 50Hr, but the P layer surface concentration at that time is about 5 × 10
It is 18 (cm -3 ).
以降は第1図に示すようにフィールド酸化膜上に表面
保護膜10をCVD等により形成し、電極コンタクト用の開
孔部を作り、その後蒸着法等によりオーミックコンタク
トのT1側主電極12、T2側主電極11及びゲート電極13を形
成する。Thereafter, as shown in FIG. 1, a surface protection film 10 is formed on the field oxide film by CVD or the like to form an opening for an electrode contact, and then a T 1 side main electrode 12 of the ohmic contact is formed by a vapor deposition method or the like. The T 2 -side main electrode 11 and the gate electrode 13 are formed.
この実施例のトライアックでは、4つのトリガーモー
ドにおけるIGTの比がI+:I-:III+:III-=1:1:2:1とバ
ランスよく、又T1側Pベース層、T2側Pベース層の両面
に約1×1018(cm-3)の高濃度でP層を形成したものよ
り工程が一つ増加するが、IGTを1/2に小さくすることが
できた。In triac this embodiment, the ratio of I GT in the four trigger modes I +: I -: III + : III - = 1: 1: 2: 1 and well-balanced, and T 1 side P base layer, T 2 Although the number of steps is increased by one compared with the case where the P layers are formed at a high concentration of about 1 × 10 18 (cm −3 ) on both sides of the side P base layer, I GT can be reduced to 1/2.
なおこの実施例では、T1側Pベース層の表面濃度をT2
側Pベース層の表面濃度より低濃度とし望ましい結果が
得られたが、所望によりT1側Pベース層の表面濃度をT2
側より高濃度とし、IGTの高感度化とバランス調整をす
ることも可能である。In this embodiment, the surface concentration of the P base layer on the T 1 side is set to T 2
Although a lower concentration than the surface density of the side P base layer desired result is obtained, the surface concentration of the desired T 1 side P base layer T 2
It is also possible to make the concentration higher from the side and increase the sensitivity of the I GT and adjust the balance.
[発明の効果] 本発明のトライアックは、ゲート感度が良く且つゲー
トトリガーモードもバランスも改善され、4モードを同
様の条件でゲート制御ができるようになった。[Advantages of the Invention] The triac of the present invention has good gate sensitivity, improved gate trigger mode and balance, and can control gates in four modes under the same conditions.
第3図に示す従来技術ではIGTのI+、I-、III+、III-
の値の比が1:1:(5〜7):1とバランスが悪くなり、又
P+高濃度層を部分的に付着させる為、付着前に選択的に
酸化膜を開孔しなければならず工程も長くなる短所があ
る。又T1側、T2側各々のベース領域の濃度を下げてベー
ス・エミッタ間の注入効率を高くする他の従来技術では
IGTのバランスは良好となるが、I+、I-、III+、III-の
各モードにおけるIGTの値のコントロールが難しい。本
発明のトライアックでは、上記従来技術の問題点を解決
し、バランスが良好で、且つ高感度のIGTを得ることが
できる。According to the conventional technique shown in FIG. 3, I + , I − , III + , III − of I GT.
The ratio of the values is 1: 1: (5-7): 1 and the balance is poor.
Since the P + high-concentration layer is partially deposited, the oxide film must be selectively opened before the deposition, which has the disadvantage of lengthening the process. In other conventional techniques, the concentration of the base region on each of the T 1 side and T 2 side is lowered to increase the injection efficiency between the base and the emitter.
While the balance of I GT becomes good, I +, I -, III +, III - can be difficult to control the value of I GT in each mode. With the triac of the present invention, it is possible to solve the above-mentioned problems of the prior art and obtain an I GT with good balance and high sensitivity.
第1図は本発明のトライアックの断面図、第2図は本発
明のトライアックの製造工程を示す断面図、第3図は従
来のトライアックとその製造工程を示す断面図である。 1……一導電型半導体基板(N型半導体基板)、2……
反対導電型第2拡散層(T2側Pベース層)、3……反対
導電型第1拡散層(T1側Pベース層)、4……一導電型
第2エミッタ拡散層(T2側Nエミッタ層)、5a……一導
電型第1エミッタ拡散層(T1側Nエミッタ層)、5b……
一導電型ゲート・エミッタ拡散層(Nゲート・エミッタ
層)、8……T1側P高濃度層、9……T2側P高濃度層。FIG. 1 is a sectional view of a triac of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of a triac of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing a conventional triac and its manufacturing process. 1 ... One conductivity type semiconductor substrate (N type semiconductor substrate), 2 ...
Opposite conductivity type second diffusion layer (T 2 side P base layer), 3 ... Opposite conductivity type first diffusion layer (T 1 side P base layer), 4 ... One conductivity type second emitter diffusion layer (T 2 side) N emitter layer), 5a ... One conductivity type first emitter diffusion layer (T 1 side N emitter layer), 5b ...
One conductivity type gate / emitter diffusion layer (N gate / emitter layer), 8 ... T 1 side P high concentration layer, 9 ... T 2 side P high concentration layer.
Claims (2)
にそれぞれ形成される反対導電型第1拡散層及び反対導
電型第2拡散層と、前記第1拡散層の主表面に選択的に
形成される一導電型第1エミッタ拡散層及び一導電型ゲ
ート・エミッタ拡散層と、前記第2拡散層の主表面に選
択的に形成される一導電型第2エミッタ拡散層とを具備
する双方向性サイリスタにおいて、 主表面に露出する第1拡散層の表面濃度と主表面に露出
する第2拡散層の表面濃度とが互いに異なることを特徴
とする双方向性サイリスタ。1. A semiconductor substrate of one conductivity type, a first diffusion layer of opposite conductivity type and a second diffusion layer of opposite conductivity type respectively formed on both main surfaces of the substrate, and a main surface of the first diffusion layer. A first conductivity type first emitter diffusion layer and a first conductivity type gate / emitter diffusion layer, and a first conductivity type second emitter diffusion layer selectively formed on the main surface of the second diffusion layer. The bidirectional thyristor characterized in that the surface concentration of the first diffusion layer exposed on the main surface and the surface concentration of the second diffusion layer exposed on the main surface are different from each other.
主表面に露出する第1拡散層の表面濃度より高いことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の双方向性サイリ
スタ。2. The bidirectional thyristor according to claim 1, wherein the surface concentration of the second diffusion layer exposed on the main surface is higher than the surface concentration of the first diffusion layer exposed on the main surface. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6558487A JP2511023B2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Bidirectional thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6558487A JP2511023B2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Bidirectional thyristor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63233565A JPS63233565A (en) | 1988-09-29 |
JP2511023B2 true JP2511023B2 (en) | 1996-06-26 |
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ID=13291201
Family Applications (1)
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JP6558487A Expired - Fee Related JP2511023B2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Bidirectional thyristor |
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Country | Link |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2690050B2 (en) * | 1992-07-29 | 1997-12-10 | 日本電信電話株式会社 | Surge protection element |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP6558487A patent/JP2511023B2/en not_active Expired - Fee Related
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