JP2618943B2 - Semiconductor switching equipment - Google Patents

Semiconductor switching equipment

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JP2618943B2
JP2618943B2 JP62309697A JP30969787A JP2618943B2 JP 2618943 B2 JP2618943 B2 JP 2618943B2 JP 62309697 A JP62309697 A JP 62309697A JP 30969787 A JP30969787 A JP 30969787A JP 2618943 B2 JP2618943 B2 JP 2618943B2
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transistor
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゲート信号により電流をオン,オフできる
半導体装置に係り、特に、ゲートターンオフ(以下、GT
Oという)サイリスタとバイポーラトランジスタとを一
枚の半導体基板上に形成した半導体スイツチング装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device capable of turning on and off a current by a gate signal, and particularly to a gate turn-off (hereinafter, GT).
The present invention relates to a semiconductor switching apparatus in which a thyristor and a bipolar transistor are formed on a single semiconductor substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

GTOサイリスタとバイポーラトランジスタとを一枚の
半導体基板上に形成した半導体スイツチング装置に関す
る従来技術として、例えば、特開昭52−60560号公報等
に記載された技術が知られている。
As a prior art related to a semiconductor switching device in which a GTO thyristor and a bipolar transistor are formed on a single semiconductor substrate, for example, a technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-60560 is known.

以下、この種従来技術の例を図面により説明する。 Hereinafter, an example of this kind of prior art will be described with reference to the drawings.

第2図は従来技術による半導体スイツチング装置の構
成例を示す断面図である。第2図において、1は半導体
スイツチング装置、2はアノード電極、3はカソード電
極、4はトランジスタのベース電極、5はGTOサイリス
タのゲート電極、21はnエミツタ層、22はpベース層で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional semiconductor switching device. In FIG. 2, 1 is a semiconductor switching device, 2 is an anode electrode, 3 is a cathode electrode, 4 is a base electrode of a transistor, 5 is a gate electrode of a GTO thyristor, 21 is an n emitter layer, and 22 is a p base layer.

従来技術による半導体スイツチング装置1は、第2図
に示すように、一枚の半導体基板内に、npnp構造のGTO
サイリスタとnpn構造のトランジスタとを形成して構成
され、その際、トランジスタのnエミツタ層21とpベー
ス層22は、GTOサイリスタのそれらと同じ形成されてい
る。そして、トランジスタのエミッタとGTOサイリスタ
のカソードとは、共通のカソード電極3に接続され、ト
ランジスタのコレクタとGTOサイリスタのアノードと
は、共通のアノード電極2に接続され、トランジスタと
GTOサイリスタとが並列接続されて、1個の半導体スイ
ツチング装置を形成している。このような半導体スイツ
チング装置は、低オン電圧のGTOサイリスタと安全動作
領域(以下、ASOという)の広いトランジスタを組合わ
せることにより、低オン電圧でASOの広い装置である必
要がある。
As shown in FIG. 2, a semiconductor switching device 1 according to the prior art includes a GTO having an npnp structure in a single semiconductor substrate.
The thyristor and the transistor having the npn structure are formed, and in this case, the n emitter layer 21 and the p base layer 22 of the transistor are formed the same as those of the GTO thyristor. The emitter of the transistor and the cathode of the GTO thyristor are connected to a common cathode electrode 3, and the collector of the transistor and the anode of the GTO thyristor are connected to a common anode electrode 2.
GTO thyristors are connected in parallel to form one semiconductor switching device. Such a semiconductor switching device needs to be a device with a low ON voltage and a wide ASO by combining a GTO thyristor with a low ON voltage and a transistor with a wide safe operation area (hereinafter, referred to as ASO).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前述した従来技術は、低オン電圧でASOの広
いスイツチング装置を実現するという点の配慮がなされ
ていない。すなわち、前記従来技術は、前述のように、
トランジスタのnエミツタ層21とpベース層22をGTOサ
イリスタのそれらと同じに形成し、GTOサイリスタのオ
ン電圧を低くするために、nエミッタ層21真下のpベー
ス層22のシート抵抗δspを大きくする必要があるが、p
ベース層22のシート抵抗δspを大きくすると、トランジ
スタのASOが狭くなつてしまい、高電圧、大電流のスイ
ツチング装置を実現できないという問題点を有する。
However, the prior art described above does not take into consideration that a switching device having a low ON voltage and a wide ASO is realized. That is, as described above, the prior art
The n-emitter layer 21 and the p-base layer 22 of the transistor are formed in the same manner as those of the GTO thyristor, and the sheet resistance δsp of the p-base layer 22 immediately below the n-emitter layer 21 is increased in order to reduce the ON voltage of the GTO thyristor. Need, but p
If the sheet resistance Δsp of the base layer 22 is increased, the ASO of the transistor becomes narrow, and there is a problem that a high-voltage, large-current switching device cannot be realized.

本発明の目的は、低オン電圧のGTOサイリスタと高ASO
のトランジスタとを一枚のの半導体基板内に、GTOサイ
リスタ単独の場合と全く同一のプロセスで形成すること
により、高電圧、大電流のスイツチングを可能とする低
コストな高性能な半導体スイツチング装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a low on-voltage GTO thyristor and a high ASO
A low-cost, high-performance semiconductor switching device that enables high-voltage, large-current switching by forming the same transistor and a single transistor on a single semiconductor substrate using the same process as when using a GTO thyristor alone. To provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明によれば前記目的は、ゲート信号でターンオフ
する少なくともpnpnの4層構造からなるスイッチング素
子と、少なくともpnpnの4層構造からなるトランジスタ
とを一枚の半導体基板内に形成し、前記トランジスタ
を、その一方のエミッタ層の直下に、前記トランジスタ
の他方のエミッタ層を位置させて形成し、前記スイッチ
ング素子を、その一方のベース層が、前記トランジスタ
の一方のベース層と深さ及びシート抵抗が同一の部分
と、該部分よりも不純物濃度が低くかつ厚みが薄い部分
とを有して形成し、前記スイッチング素子を、サイリス
タとして動作させることにより達成される。
According to the present invention, the object is to form a switching element having at least a four-layer structure of pnpn, which is turned off by a gate signal, and a transistor having at least a four-layer structure of pnpn in a single semiconductor substrate, and forming the transistor The transistor is formed with the other emitter layer of the transistor positioned immediately below one of the emitter layers, and the switching element is formed such that one of the base layers has a depth and a sheet resistance that are equal to those of the other base layer of the transistor. This is achieved by forming the same portion and a portion having a lower impurity concentration and a smaller thickness than the portion, and operating the switching element as a thyristor.

〔作用〕[Action]

一般の三層構造のバイポーラトランジスタ(例えばnp
n構造)は、そのASOを広くするためには、pベース層の
シート抵抗を小さくする必要があるが、pベース層のシ
ート抵抗を小さくすると、nエミツタからコレクタ層へ
の電子注入効率が悪くなり、トランジスタ動作しなくな
る。そこでコレクタ層側に、正孔注入用pエミツタ層を
付加してnpnp構造とすることにより、pベース層のシー
ト抵抗を小さくしてもトランジスタ動作を行うトランジ
スタを得ることができる。
General three-layer bipolar transistor (eg, np
In order to widen the ASO, it is necessary to reduce the sheet resistance of the p base layer. However, if the sheet resistance of the p base layer is reduced, the efficiency of electron injection from the n emitter to the collector layer decreases. And the transistor does not operate. Therefore, by adding a hole injecting p-emitter layer to the collector layer side to form an npnp structure, it is possible to obtain a transistor that operates as a transistor even if the sheet resistance of the p-base layer is reduced.

また、このようなnpnp構造のトランジスタの製造プロ
セスにおいて、pベース層形成用不純物を部分的に拡散
することにより、ターンオンし易く、かつ、オン電圧の
低いGTOサイリスタをトランジスタに隣接する位置に同
一のプロセスで形成することができ、ASOの広いトラン
ジスタとオン電圧の低いサイリスタとを組合わせた高性
能な半導体スイツチング素子を得ることができる。
Further, in the manufacturing process of such an npnp structure transistor, a GTO thyristor which is easy to turn on and has a low on-voltage is provided at a position adjacent to the transistor by diffusing an impurity for forming a p base layer partially. It can be formed by a process, and a high-performance semiconductor switching element combining a transistor with a wide ASO and a thyristor with a low on-voltage can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による半導体スイツチング素子の一実施
例を図面により詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of a semiconductor switching device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第3図は動
作を説明する回路図である。第1図において、6はpエ
ミツタ層、7はn型半導体基板、8,11はpベース層、9,
10はnエミツタ層、12は表面電界抑制用p層、13は空乏
層ストツパ用n+層、14はフロート電極、16はパツシベー
シヨン膜であり、他の符号は第2図の場合と同一であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the operation. In FIG. 1, 6 is a p emitter layer, 7 is an n-type semiconductor substrate, 8, 11 are p base layers, 9,
10 is an n emitter layer, 12 is a p layer for suppressing a surface electric field, 13 is an n + layer for a depletion layer stop, 14 is a float electrode, 16 is a passivation film, and other symbols are the same as those in FIG. .

第1図において、トランジスタ(TRSと表示)は、n
エミツタ層10、pベース層11、シリコン等によるn型の
半導体基板7によるn層及びpエミツタ層6により構成
され、GTOサイリスタ(単にGTOと表示)は、nエミツタ
層9、pベース層8、半導体基板7によるn層及びpエ
ミツタ層6により構成され、トランジスタのコレクタ側
とGTOサイリスタのアノード側に共通のアノード電極2
が設けられている。前述したトランジスタの構成におい
て、半導体基板7によるn層は、トランジスタのコレク
タとなり、pエミツタ層6は、正孔注入作用を行う。
In FIG. 1, the transistor (denoted as TRS)
The GTO thyristor (simply referred to as GTO) includes an emitter layer 10, a p base layer 11, an n layer formed of an n type semiconductor substrate 7 made of silicon and the like, and a p emitter layer 6. The n emitter layer 9, the p base layer 8, An anode electrode 2 composed of an n-layer and a p-emitter layer 6 of a semiconductor substrate 7 and common to the collector side of the transistor and the anode side of the GTO thyristor
Is provided. In the above-described transistor configuration, the n-layer formed of the semiconductor substrate 7 serves as a collector of the transistor, and the p-emitter layer 6 performs a hole injection function.

このような半導体スイツチング装置の製造方法を次に
説明する。
A method for manufacturing such a semiconductor switching device will be described below.

(1) 最初に、n型半導体基板7に、p+のpエミツタ
層6、pベース層8、11及び表面電界抑制用p層12を、
同時に熱拡散により形成する。
(1) First, ap + p emitter layer 6, p base layers 8, 11 and a surface electric field suppressing p layer 12 are formed on an n-type semiconductor substrate 7,
At the same time, they are formed by thermal diffusion.

(2) 次に、nエミツタ層9,10及び空乏層ストツパ用
n+層13を同時に形成する。
(2) Next, for n emitter layers 9, 10 and depletion layer stopper
The n + layer 13 is formed at the same time.

前述のプロセスにより、半導体基板7内に同時にトラ
ンジスタとGTOを形成することが可能であるが、トラン
ジスタのnエミツタ層10の真下のpベース層11の形成
は、このpベース層11のシート抵抗が小さくなるように
行われる。このため、実施例として、pベース層11の表
面不純物濃度を3.7×1018個/cm3、拡散深さを65μmと
した。この結果、pベース層11のシート抵抗として、38
Ω/cm2と小さくすることができた。このようにして構成
されるnpnp構造のトランジスタは、ASOの広いトランジ
スタとして機能する。また、このpベース層11と同時に
形成されるGTOサイリスタのpベース層8は、p型不純
物を部分的にデポジシヨンして形成することにより、不
純物濃度が低く、かつ薄い部分を有するように形成され
る。すなわち、このpベース層8は、前述のようにp型
不純物を部分的にデポジシヨンして形成するため、p型
不純物を置かない部分の下層部で、第1図中に符号Bと
して示すように、薄いp型不純物領域が形成され、か
つ、不純物濃度の低いp型不純物領域が形成されて構成
されることになる。このようなpベース層8を有するGT
Oサイリスタは、このpベース層8を介してのnエミツ
タ層9から半導体基板7によるnベース層への電子の注
入が容易となり、ターンオン動作が速く、かつ、オン電
圧の低いGTOサイリスタとなる。
Although the transistor and the GTO can be simultaneously formed in the semiconductor substrate 7 by the above-described process, the formation of the p base layer 11 immediately below the n emitter layer 10 of the transistor requires the sheet resistance of the p base layer 11 to be reduced. It is done to be smaller. Therefore, as an example, the surface impurity concentration of the p base layer 11 was set to 3.7 × 10 18 / cm 3 and the diffusion depth was set to 65 μm. As a result, the sheet resistance of the p base layer 11 is 38
Ω / cm 2 . The npnp-structured transistor configured as described above functions as a transistor having a wide ASO. The p base layer 8 of the GTO thyristor formed simultaneously with the p base layer 11 is formed by partially depositing a p-type impurity to have a low impurity concentration and a thin portion. You. That is, since the p-base layer 8 is formed by partially depositing the p-type impurity as described above, the p-base layer 8 is formed below the portion where the p-type impurity is not placed, as shown by a symbol B in FIG. , A thin p-type impurity region is formed, and a p-type impurity region having a low impurity concentration is formed. GT having such p base layer 8
The O thyristor is a GTO thyristor that facilitates injection of electrons from the n emitter layer 9 through the p base layer 8 to the n base layer by the semiconductor substrate 7, has a fast turn-on operation, and has a low on-voltage.

前述のように、第1図に示す本発明の一実施例による
半導体スイツチング装置は、従来のGTOサイリスタと同
一の製造プロセスで、ターンオン動作が速く、かつオン
電圧の低いGTOサイリスタと、ASOの広いトランジスタを
同時に製造して得ることができる。
As described above, the semiconductor switching device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has the same manufacturing process as the conventional GTO thyristor, has a fast turn-on operation, has a low ON voltage, and has a wide ASO. The transistors can be manufactured and obtained at the same time.

本発明による半導体スイツチング装置は、第3図に示
すように、前述したGTOサイリスタとトランジスタとが
電気的に並列接続されたものであり、以下、第3図によ
り、本発明による半導体スイツチング装置の動作を説明
する。
As shown in FIG. 3, the semiconductor switching device according to the present invention has the above-mentioned GTO thyristor and transistor electrically connected in parallel. Hereinafter, the operation of the semiconductor switching device according to the present invention will be described with reference to FIG. Will be described.

GTOサイリスタのアノードとトランジスタのコレクタ
は、スイツチング素子のアノードAに、また、GTOサイ
リスタのカソードとトランジスタのエミツタは、スイツ
チング素子のカソードKに接続され、このアノードA、
カソードK間のスイツチング作用により、負荷に対する
電源ESの印加が制御される。GTOサイリスタのゲートと
カソード間には、スイツチSW1を介して制御電源E1が接
続され、GTOサイリスタのゲートとトランジスタのベー
スとの間には、スイツチSW2を介して制御電源E2が接続
され、スイツチSW1及びSW2により、GTOサイリスタとト
ランジスタとから成るスイツチング装置が制御される。
The anode of the GTO thyristor and the collector of the transistor are connected to the anode A of the switching element, and the cathode of the GTO thyristor and the emitter of the transistor are connected to the cathode K of the switching element.
The switching-action between the cathode K, application of the power supply E S is controlled to the load. A control power supply E1 is connected between the gate and the cathode of the GTO thyristor via a switch SW1, and a control power supply E2 is connected between the gate of the GTO thyristor and the base of the transistor via a switch SW2. SW2 controls a switching device including a GTO thyristor and a transistor.

いま、スイツチSW1をオンとすれば、GTOサイリスタの
ゲートにゲート電流igq1が流れ、GTOのサイリスタは、
ターンオンし、オン状態となつて、負荷に電源ESより電
流iLの供給が行われる。次に、スイツチSW2をオンと
し、GTOサイリスタにターンオフ用ゲート電流igq2を流
し、GTOサイリスタを高抵抗状態にすると同時に、トラ
ンジスタ(BTRSと表示)のベースに、このGTOサイリス
タのターンオフ用ゲート電流igq2を流し込む。トランジ
スタBTRSに対して、このゲート電流igq2は、順方向ベー
ス電流となり、これによりトランジスタBTRSはオン状態
になる。このため、負荷に流れていた電流iLは、トラン
ジスタBTRSに転流し、GTOサイリスタはオフ状態とな
る。GTOサイリスタがオフ状態となると、GTOサイリスタ
のオフ用ゲート電流igq2が流れなくなり、同時にトラン
ジスタの順方向ベース電流も流れなくなり、トランジス
タもオフ状態となつて、スイツチング装置全体がオフと
なる。
Now, when the switch SW1 is turned on, a gate current igq1 flows through the gate of the GTO thyristor, and the GTO thyristor
Turns, and summer and on state, the supply of current i L is carried out from power supply E S to the load. Next, the switch SW2 is turned on, a turn-off gate current igq2 is supplied to the GTO thyristor, and the GTO thyristor is set to a high resistance state. At the same time, the turn-off gate current i Pour gq2 . For the transistor BTRS, this gate current igq2 becomes a forward base current, whereby the transistor BTRS is turned on. Therefore, the current i L flowing through the load is commutated to the transistor BTRS, and the GTO thyristor is turned off. When the GTO thyristor is turned off, the turning-off gate current igq2 of the GTO thyristor does not flow, the forward base current of the transistor does not flow at the same time, the transistor is also turned off, and the entire switching device is turned off.

前述した本発明の実施例によるスイツチング装置は、
低いオン電圧と広いASOを有するものであり、例えば、
チツプ寸法7mm×7mm内に、GTOサイリスタのnエミツタ
とトランジスタのnエミツタの面積比を8:1にして製造
した、耐圧1200V、実効電流30A級の本発明によるスイツ
チング装置は、アノード電流30Aでのオン電圧1.1V、タ
ーンオン時間0.7μs、スナバ回路なしでの安全動作電
圧30Aで800Vを得ることができた。一方、従来の1200V、
30A級GTOサイリスタは、アノード電流30Aでのオン電圧
1.8V、ターンオン時間3μs、スナバ回路なしでの安全
動作電圧30Vで500V以下であつた。
The above-described switching device according to the embodiment of the present invention includes:
It has low ON voltage and wide ASO, for example,
Within a chip size of 7 mm × 7 mm, a switching device according to the present invention having a withstand voltage of 1200 V and an effective current of 30 A class, manufactured by setting the area ratio of the n emitter of the GTO thyristor and the n emitter of the transistor to 8: 1, has an anode current of 30 A. 800V was obtained with an on-voltage of 1.1V, a turn-on time of 0.7μs, and a safe operating voltage of 30A without a snubber circuit. On the other hand, conventional 1200V,
30A class GTO thyristor has ON voltage at anode current of 30A
1.8V, turn-on time 3μs, safe operating voltage without snubber circuit 30V, 500V or less.

このように、本発明の半導体スイツチング装置は、タ
ーンオン動作が速く、オン電圧が低く、かつ安全動作領
域の広い高性能な素子となる。
As described above, the semiconductor switching device of the present invention is a high-performance device that has a fast turn-on operation, a low on-voltage, and a wide safe operation area.

第4図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、図
の符号は第1図の場合と同一である。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and the reference numerals in FIG. 4 are the same as those in FIG.

この実施例は、第1図におけるGTOサイリスタとトラ
ンジスタの両pベース層8,11を接近して形成し、n型半
導体基板内に幅の狭いn層領域15を形成することによ
り、前記両pベース層8,11が対向する領域のプレーナ接
合部の耐圧の低下を防止できるようにしている。この実
施例では、第1図に示す実施例に比較して、前記n層領
域15の表面付近の電界が、n層領域15内に両pベース層
8,11とnベース層7間の逆電圧により形成される空乏層
により、著しく低減されるので、プレーナ接合の耐圧低
下を防止することができる。
In this embodiment, the p-type base layers 8 and 11 of the GTO thyristor and the transistor shown in FIG. 1 are formed close to each other, and a narrow n-layer region 15 is formed in the n-type semiconductor substrate. It is possible to prevent a decrease in withstand voltage of the planar junction in a region where the base layers 8 and 11 face each other. In this embodiment, the electric field near the surface of the n-layer region 15 is different from that of the embodiment shown in FIG.
The depletion layer formed by the reverse voltage between 8, 11 and the n base layer 7 significantly reduces the depletion layer, so that a decrease in the breakdown voltage of the planar junction can be prevented.

第5図は本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
り、GTOサイリスタのpベース層8及びnエミツタ層9
の近傍のみを示している。
FIG. 5 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention, in which a p base layer 8 and an n emitter layer 9 of a GTO thyristor are shown.
Is shown only in the vicinity.

第5図の実施例は、nミエツタ層9全体が、pベース
層8の低不純物濃度で、かつ、厚みの薄い領域に形成さ
れている。これにより、第5図に示す実施例は、第1図
に示す実施例に比較して、さらに、ターンオン動作が速
く、オン電圧が低くなるという効果を有する。
In the embodiment shown in FIG. 5, the entire n-mitter layer 9 is formed in a region having a low impurity concentration and a small thickness of the p-base layer 8. Thus, the embodiment shown in FIG. 5 has an effect that the turn-on operation is faster and the on-voltage is lower than the embodiment shown in FIG.

第6図は本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
り、61はn-層、62はn+層である。
FIG. 6 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention, wherein 61 is an n layer and 62 is an n + layer.

第6図に示す実施例は、第4図に示す実施例におい
て、n型半導体基板で形成されるnベース層を、低不純
物濃度で、かつ厚みの薄いn-層61と高不純物濃度のn+
62で形成し、nベース層単独の場合と順方向阻止電圧が
同一になるように構成されている。この第7図の実施例
は、主電極間順方向印加電圧を阻止する高抵抗のn-層61
を薄く形成してあるので、オン電圧を低くできるととも
に、ターンオン,ターンオフ動作を高速化することがで
きるという効果を奏する。
The embodiment shown in FIG. 6 is different from the embodiment shown in FIG. 4 in that an n-base layer formed of an n-type semiconductor substrate has a low impurity concentration, a thin n layer 61 and a high impurity concentration n layer 61. + Layer
It is formed so as to have the same forward blocking voltage as that of the n base layer alone. The embodiment shown in FIG. 7 is a high resistance n - layer 61 for blocking a forward applied voltage between main electrodes.
Is formed thin, so that the ON voltage can be reduced and the turn-on and turn-off operations can be speeded up.

この第6図に示す実施例におけるnベース層をn-層61
とn+層62で形成する構成は、同様に、第1図,第4図及
び第5図に示す本発明の実施例にも適用することができ
る。
The n base layer in the embodiment shown in FIG. 6 n - layer 61
And the n + layer 62 can be similarly applied to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 4 and 5.

前述した実施例におけるGTOサイリスタは、同様に構
成される他のスイツチング素子、例えば、SIサイリスタ
等であつてもよい。
The GTO thyristor in the above-described embodiment may be another switching element having the same configuration, for example, an SI thyristor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、低オン電圧
で、ターンオン動作速度が速く、ASOの広い高性能なか
つ安価な半導体スイツチング装置を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance and inexpensive semiconductor switching device having a low on-voltage, a high turn-on operation speed, a wide ASO, and a wide range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は従来
技術による半導体スイツチング装置の構成例を示す断面
図、第3図は第1図の実施例の動作を説明する回路図、
第4図,第5図及び第6図はそれぞれ本発明の他の実施
例を示す断面図である。 1……半導体スイツチング装置、2……アノード電極、
3……カソード電極、4……トランジスタのベース電
極、5……GTOサイリスタのゲート電極、6……pエミ
ツタ層、7……n型半導体基板、8,11,22……pベース
層、9,10,21……nエミツタ層、12……表面電界抑制用
p層、13……空乏層ストツパ用n+層、14……フロート電
極、16……パツシベーシヨン膜。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional semiconductor switching device, and FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the operation of the embodiment of FIG. ,
4, 5, and 6 are cross-sectional views showing other embodiments of the present invention. 1 ... semiconductor switching device, 2 ... anode electrode,
3 ... cathode electrode, 4 ... base electrode of transistor, 5 ... gate electrode of GTO thyristor, 6 ... p emitter layer, 7 ... n-type semiconductor substrate, 8, 11, 22 ... p base layer, 9 , 10,21 ... n emitter layer, 12 ... p layer for suppressing surface electric field, 13 ... n + layer for depletion layer stopper, 14 ... float electrode, 16 ... passivation film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ゲート信号でターンオフする少なくともpn
pnの4層構造からなるスイッチング素子と、少なくとも
pnpnの4層構造からなるトランジスタとを一枚の半導体
基板内に形成し、前記トランジスタを、その一方のエミ
ッタ層の直下に、前記トランジスタの他方のエミッタ層
を位置させて形成し、前記スイッチング素子を、その一
方のベース層が、前記トランジスタの一方のベース層と
深さ及びシート抵抗が同一の部分と、該部分よりも不純
物濃度が低くかつ厚みが薄い部分とを有して形成し、前
記スイッチング素子を、サイリスタとして動作させるこ
とを特徴とする半導体スイッチング装置。
At least pn turned off by a gate signal
a switching element having a four-layer structure of pn and at least
forming a transistor having a four-layer structure of pnpn in a single semiconductor substrate, forming the transistor immediately below one emitter layer with the other emitter layer of the transistor positioned, One base layer is formed having a portion having the same depth and sheet resistance as the one base layer of the transistor, and a portion having a lower impurity concentration and a smaller thickness than the portion, A semiconductor switching device wherein a switching element is operated as a thyristor.
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