JP2596312B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2596312B2
JP2596312B2 JP11900693A JP11900693A JP2596312B2 JP 2596312 B2 JP2596312 B2 JP 2596312B2 JP 11900693 A JP11900693 A JP 11900693A JP 11900693 A JP11900693 A JP 11900693A JP 2596312 B2 JP2596312 B2 JP 2596312B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
type region
thyristor
semiconductor
semiconductor region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP11900693A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06188410A (ja
Inventor
明生 清村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP11900693A priority Critical patent/JP2596312B2/ja
Publication of JPH06188410A publication Critical patent/JPH06188410A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2596312B2 publication Critical patent/JP2596312B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はノイズによって誤動作し
にくい二端子サイリスタ構造の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に示すようにアバランシェダイオー
ドを内蔵した過電圧動作サイリスタは、本願出願人に係
わる特開平2−256279号公報(特願平1−208
900号)に開示されている。この過電圧動作サイリス
タでは、P+ 形領域1とN形領域2とP形領域3とN++
形領域4によって縦方向にサイリスタ5が形成されてお
り、N形領域2とP形領域3とN+ 形領域6とによって
アバランシェダイオード7が形成されている。サイリス
タ5はアノード電極8とカソード電極9とゲート電極1
0を有しており、アバランシェダイオード7はサイリス
タ5のゲート電極10をアノード電極、サイリスタ5の
アノード電極8をカソード電極としている。
【0003】この過電圧動作サイリスタでは、サイリス
タ5のアノード電極8とカソード電極9との間にアノー
ド電極8側を高い電位とする電圧が印加され、この電圧
がアバランシェダイオード7のブレークダウン電圧を越
えるとアバランシェダイオード7に逆方向電流が流れて
サイリスタ5が導通する。
【0004】図4は図3の過電圧動作サイリスタを直流
電圧入力端子間に負荷と並列に接続して、負荷を過電圧
から保護する回路を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3の過電圧動作サイ
リスタは通常の二端子のアバランシェダイオードに比べ
て自己発熱による温度上昇が小さいため接合の温度変化
によるブレークダウン電圧の変動が少ない等過電圧保護
素子として優れた特性を有している。しかしながら、図
3のサイリスタではアバランシェ電圧を越えるパルス状
のノイズがアノード電極8とカソート電極10との間に
印加されると、そのパルス幅が比較的小さいものであっ
ても、素子が導通することがあった。この誤動作を防止
するためには、図4に示すように、ゲート電極10に対
して外付けにコンデンサCと抵抗Rを接続する必要があ
り、コストアップを招いた。
【0006】そこで、本発明は、コストアップの要因と
なる外付けのコンデンサを設けることなしにノイズ耐量
の向上を図ることができるサイリスタ構造の半導体装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、実施例を示す図面の符号を参照して説明す
ると、第1の導電形を有する第1の半導体領域15と、
前記第1の導電形とは反対の導電形の第2の導電形を有
し、前記第1の半導体領域15に隣接している第2の半
導体領域16と、前記第2の導電形を有し、前記第1の
半導体領域15に対して前記第2の半導体領域16とは
反対側で隣接し、その一部が基板表面に露出している第
3の半導体領域17と、第1の導電形を有し、前記第3
の半導体領域17に包囲され、基板表面に露出するよう
に配置されている第4の半導体領域18と、第1の導電
形を有し、第1の半導体領域15よりも高い不純物濃度
を有し、基板表面において前記第3の半導体領域17を
包囲している第5の半導体領域19と、基板表面におい
て前記第3の半導体領域17と前記第4の半導体領域1
8に接続されている第1の電極13と、前記第2の半導
体領域16に接続されている第2の電極14とを備えた
半導体装置に係わるものである。
【0008】
【作用及び効果】本発明の半導体装置では、第2、第
1、第3及び第4の半導体領域16、15、17、18
から成る4層構造部分がサイリスタとして機能する。ま
た、第5の半導体領域19と第3の半導体領域17との
間のPN接合がアバランシェダイオードとして機能す
る。上記アバランシェダイオードに時間幅の短いノイズ
パルスが印加されても、発熱量が小さいためにサイリス
タがオンにならない。アバランシェダイオードが比較的
長い時間ブレークダウンするように第1及び第2の電極
間に電圧が印加されると、このブレークダウン電流によ
って基板が発熱し、第1の半導体領域15と第3の半導
体領域17とのPN接合の漏れ電流が大きくなり、これ
が第3の半導体領域17を横方向に流れることによって
生じる電圧降下も大きくなり、サイリスタが導通する。
従って、本発明によれば、二端子構造の簡単な構造であ
り、且つノイズ吸収のコンデンサを設けることが不要で
あるにも拘らず、耐ノイズ性が良い半導体装置を提供す
ることができる。
【0009】
【第1の実施例】次に、本発明の第1の実施例に係わる
一般に感熱サイリスタと呼ばれている半導体装置を図1
及び図2を参照して説明する。本実施例のサイリスタは
図1に示すように、シリコン半導体基板11と、基板1
1の一方の主面に形成されたシリコン酸化膜から成る絶
縁膜12及びアルミニウムとチタンとニッケルとの三層
構造から成るカソード電極(第1の電極)13と、基板
11の他方の主面に形成されたニッケルから成るアノー
ド電極(第2の電極)14とを有する。半導体基板11
は出発母材であるN形領域(第1の半導体領域)15
と、その下面側に形成されたP+ 形領域(第2の半導体
領域)16と、その上面を半導体基板11の一方の主面
に露出させ、その下面及び側面にN形領域15を隣接さ
せるように配置されたP形領域(第3の半導体領域)1
7と、その上面を半導体基板11の一方の主面の略中央
に露出させ、その下面及び側面にP形領域17を隣接さ
せるように配置されたN+ 形領域(第4の半導体領域)
18と、その上面を半導体基板11の一方の主面に露出
させ、その下面をN形領域15に隣接させ、平面的に見
てN+ 形領域18をP形領域17を介して包囲するよう
に平面円環状に形成されたN+ 形領域(第5の半導体領
域)19と、更にその上面を半導体基板11の一方の主
面の周縁に露出させ、その下面をN形領域15に隣接さ
せ、平面的に見てN+ 形領域19を包囲するように平面
円環状に形成されたN++形領域20とを有する。図1の
半導体基板11の一方の主面を平面的に見ると、図2の
ようにその中央部にN++形領域18が島状に形成されて
おり、これを平面円環状のP形領域17とN+ 形領域1
9とN++形領域20が順次包囲した形状となっている。
+ 形領域16とP形領域17とN++形領域18、20
は周知の不純物拡散法によって形成されており、N+
領域19はアバランシェ電圧を決定する要因となる不純
物濃度の値が精度よく設定されるようにイオン注入(プ
レデポジション)と熱拡散(ドライブ)を併用して形成
されてその不純物濃度はN形領域15のそれよりも大き
くなっている。
【0010】絶縁膜12には開口21が形成されてお
り、カソード電極13は開口21を通じてN++形領域1
8の上面全体とP形領域17の上面の内側領域に接触し
ている。N+ 形領域19とN++形領域20の上面にはそ
の全面にわたって絶縁膜12が延在している。また、カ
ソード電極13は絶縁膜12を介してN+ 形領域19の
表面全体とN++形領域20の内側領域の表面を被覆す
る。また、P+ 形領域16の下面全体にアノード電極1
4が接触している。
【0011】図1のサイリスタにおいて、アノード電極
14の電位をカソード電極13の電位より高くすると、
P形領域17とN形領域15によって形成される第1の
PN接合22から点線で示すように第1の空乏層が拡が
り、P形領域17とN+ 形領域19によって形成される
第2のPN接合23から点線で示すように第2の空乏層
が拡がる。また、N+ 形領域19の表面側にはカソード
電極13の電界効果によって第3の空乏層が拡がる。こ
れら空乏層のうちで最も幅の狭い部分は、半導体基板1
1の上面よりも下のN+ 形領域19中に生じる。従っ
て、アノード14とカソード13との間に電圧を印加し
たとき、この幅狭部分が電界集中点となり、この電圧が
ブレークダウン電圧を越えるとブレークダウンがこの幅
狭部分で生じる。このブレークダウンが生じると、アノ
ード14からカソード13に向ってP+ 形領域16、N
形領域15、N+ 形領域19及びP形領域17の通路で
図1に示すブレークダウン電圧IB が流れる。
【0012】アノード14とカソード13との間にブレ
ークダウン電圧を越えるパルス状のノイズが印加されて
ブレークダウンが生じたときは、上記ブレークダウン電
圧IB は基板11内を瞬時に流れる。このため、基板1
1にこのブレークダウン電流IB による発熱が生じたと
しても、この発熱量は極めて小さく、P形領域17とN
形領域15との界面に形成されるPN接合22の漏れ電
流IL を実質的に増大させない。この結果、図1のサイ
リスタはノイズによってはサイリスタ動作を起こさな
い。
【0013】アノード14とカソード13との間にブレ
ークダウン電圧を越えるDC電圧が印加されてブレーク
ダウンが生じたときは、上記ブレークダウン電流IB
よる基板11の発熱量が大きく、PN接合22の漏れ電
流IL を増大させる。ところで、この漏れ電流IL は図
1に示すようにP形領域17を横方向に流れてP形領域
17の抵抗による電圧降下を生じさせる。この結果、P
形領域17とN++形領域18によって形成されるPN接
合24が順方向バイアスされ、P+ 形領域16とN形領
域15とP形領域17とN++形領域18から成るサイリ
スタが導通して、図1に示すようにアノード14からカ
ソード13に向ってアノード電流IA が流れる。
【0014】本実施例の効果を要約すると以下のとおり
である。 (1) ノイズによる誤動作がなく、ノイズ耐量が十分
に大きいサイリスタが得られる。 (2) ブレークダウンによって素子が破壊された場合
でも、その破壊モードがオープンでなくショートとな
る。従って、素子破壊が生じても負荷を保護することが
できる。この理由は以下のように考えられる。即ち、図
1に示すように漏れ電流IL は素子の中央側から周辺側
に向って流れる。このため、PN接合24はその中央側
が深くバイアスされ、この領域にアノード電流IA が集
中して流れて破壊に至る。ここで、素子の中央側は外付
けリードで強く挟持されているので、破壊に至っても素
子がオープンになり難い。このため、破壊モードがショ
ートモードとなる。 (3) 外付けのコンデンサを必要としないし、電極が
二端子であるから同軸リード形パッケージ(リードが樹
脂封止パッケージから互いに反対方向に導出された構
造)にでき、低価格でノイズ耐量の大きいサイリスタを
提供できる。 (4) 図3のサイリスタと同様に、ブレークダウンの
変動及び温度依存性が小さく、かつクリープ現象(ブレ
ークダウン電圧が短時間のうちに変動する不安定な現
象)が生じないサイリスタとなっている。
【0015】
【第2の実施例】次に、図5に示す本発明の第2の実施
例に係わる2端子サイリスタを説明する。但し、図5及
び後述する図6において図1と共通する部分には同一の
符号を付してその説明を省略する。図5のサイリスタの
++形領域18はこの中央に下方に突出した部分を有す
る。この結果、P形領域17は中央に幅狭になり、大き
な抵抗値を有する。この図5の構造によれば、漏れ電流
L の径路の抵抗を増加させることが可能になり、漏れ
電流IL による電圧降下が増大し、PN接合24の中央
領域を深くバイアスすることができる。また、N++形領
域18とP形領域17とN形領域15とから成るトラン
ジスタが、中央領域で狭いベース幅を有するので、アノ
ード電流IA が素子の中央に集中して流れる。このため
素子の破壊が中央で生じ、アノード14とカソード13
との間がショート状態となり、負荷の保護を確実に達成
することができる。なお、図5においてN++形領域18
以外は図1と同一であるので、図1と同一の作用効果も
有する。
【0016】
【第3の実施例】図6の第3の実施例の2端子サイリス
タではP+ 形領域16が基板の裏面の中央に配置されて
いる。このようにP+ 形領域16を配置すると、第2の
実施例と同様にアノード電流IA が素子の中央領域に集
中して流れ、第2の実施例と同様な破壊時にショート状
態になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係わる半導体装置を図
2のA−Aに相当する部分で示す断面図である。
【図2】図1の半導体装置の半導体基板の表面を示す平
面図である。
【図3】従来のサイリスタを含む半導体装置を示す断面
図である。
【図4】図3の半導体装置が負荷の保護に使用されてい
る回路を示す図である。
【図5】第2の実施例の半導体装置を示す中央縦断面図
である。
【図6】第3の実施例の半導体装置を示す中央縦断面図
である。
【符号の説明】
13 カソード電極 14 アノード電極 15 N形領域 16 P+ 形領域 17 P形領域 18 N++形領域 19 N+ 形領域

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電形を有する第1の半導体領域
    (15)と、 前記第1の導電形とは反対の導電形の第2の導電形を有
    し、前記第1の半導体領域(15)に隣接している第2
    の半導体領域(16)と、 前記第2の導電形を有し、前記第1の半導体領域(1
    5)に対して前記第2の半導体領域(16)とは反対側
    で隣接し、その一部が基板表面に露出している第3の半
    導体領域(17)と、 第1の導電形を有し、前記第3の半導体領域(17)に
    包囲され、基板表面に露出するように配置されている第
    4の半導体領域(18)と、 第1の導電形を有し、第1の半導体領域(15)よりも
    高い不純物濃度を有し、基板表面において前記第3の半
    導体領域(17)を包囲している第5の半導体領域(1
    9)と、 基板表面において前記第3の半導体領域(17)と前記
    第4の半導体領域(18)に接続されている第1の電極
    (13)と、 前記第2の半導体領域(16)に接続されている第2の
    電極(14)とを備えた半導体装置。
JP11900693A 1992-10-21 1993-04-21 半導体装置 Expired - Fee Related JP2596312B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11900693A JP2596312B2 (ja) 1992-10-21 1993-04-21 半導体装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30755492 1992-10-21
JP4-307554 1992-10-21
JP11900693A JP2596312B2 (ja) 1992-10-21 1993-04-21 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06188410A JPH06188410A (ja) 1994-07-08
JP2596312B2 true JP2596312B2 (ja) 1997-04-02

Family

ID=26456819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11900693A Expired - Fee Related JP2596312B2 (ja) 1992-10-21 1993-04-21 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2596312B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2781899B1 (fr) * 1998-07-30 2000-10-06 St Microelectronics Sa Generateur de courant constant
WO2009050859A1 (ja) * 2007-10-17 2009-04-23 Wintech Polymer Ltd. ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物及び薄肉成形品

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06188410A (ja) 1994-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3911566B2 (ja) Mos型半導体装置
US5548134A (en) Device for the protection of an integrated circuit against electrostatic discharges
US10964686B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US4994904A (en) MOSFET having drain voltage detection function
US4963970A (en) Vertical MOSFET device having protector
JPH04233232A (ja) 半導体装置
US20020153564A1 (en) Semiconductor device
JP4431761B2 (ja) Mos型半導体装置
JPS62176168A (ja) 縦型mosトランジスタ
KR100276495B1 (ko) 상보형 금속 산화물 반도체(cmos) 기술의 집적 전자 회로용 극성 반전 보호 장치
JP2002208677A (ja) 温度検出機能を備える半導体装置
US4939564A (en) Gate-controlled bidirectional semiconductor switching device with rectifier
KR100206675B1 (ko) 반도체 집적 회로 장치
JP2596312B2 (ja) 半導体装置
KR940008225B1 (ko) 전력스위칭용모스트랜지스터
US6320229B1 (en) Semiconductor device
JP6774529B2 (ja) 半導体装置および半導体モジュール
JPH03156977A (ja) 縦型mosfet
JP2784458B2 (ja) サージ防護素子
JP2611639B2 (ja) 半導体装置
JP2802970B2 (ja) プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ
JP2650180B2 (ja) 2方向性2端子サイリスタ
JPS58186959A (ja) 半導体装置
JPH0582072B2 (ja)
JP2021002683A (ja) 半導体装置および半導体モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees