JP2632687B2 - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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JP2632687B2
JP2632687B2 JP62303702A JP30370287A JP2632687B2 JP 2632687 B2 JP2632687 B2 JP 2632687B2 JP 62303702 A JP62303702 A JP 62303702A JP 30370287 A JP30370287 A JP 30370287A JP 2632687 B2 JP2632687 B2 JP 2632687B2
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    • H01L27/098Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being PN junction gate field-effect transistors

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、集積化された電力用半導体装置に関し、高
耐圧用の静電誘導制御半導体素子(静電誘導トランジス
タや静電誘導サイリスタ)と、これを駆動するための低
電圧用の静電誘導トランジスタとを、同一半導体基板上
に集積化することにより、バイポーラトランジスタで構
成していた従来のものと比べ、スイッチング速度の著し
い高速化を可能にしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] The present invention relates to an integrated power semiconductor device, and relates to an electrostatic induction control semiconductor element (static induction transistor or electrostatic induction thyristor) for high withstand voltage and driving of the semiconductor device. By integrating a low-voltage static induction transistor on the same semiconductor substrate as that of a conventional transistor, the switching speed can be remarkably increased as compared with the conventional one configured with bipolar transistors. is there.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、半導体の集積化技術に係り、特には静電誘
導トランジスタ(以下、SITと称す)や静電誘導サイリ
スタ(以下、SIThyと称す)を組込んだ電力用半導体装
置(パワーIC)に関する。
The present invention relates to a semiconductor integration technology, and more particularly to a power semiconductor device (power IC) incorporating a static induction transistor (hereinafter, referred to as SIT) or a static induction thyristor (hereinafter, referred to as SIThy). .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のパワーICとしては、バイポーラトランジスタで
構成されたものがある。その一例として、具体的な断面
構成を第10図に、その回路構成を第11図の一点鎖線内に
示す。
As a conventional power IC, there is an IC configured with a bipolar transistor. As an example, a specific cross-sectional configuration is shown in FIG. 10, and a circuit configuration thereof is shown in a chain line in FIG.

第10図において、n+基板1上にはエピタキシャル成長
によりn-層2が設けられ、これに対し、メインの高耐圧
用バイポーラトランジスタ(以下、BPT1とする)および
これを駆動するための低電圧用の2個のバイポーラトラ
ンジスタ(以下、BPT2およびBPT3とする)が作り込まれ
ている。BPT1は、n+基板1、p領域3、n+領域4をそれ
ぞれコレクタ領域、ベース領域、エミッタ領域とするnp
n構造となっており、またn+基板1とp領域3とで挟ま
れたn-層2を厚くしたことにより高電圧(コレクタ−エ
ミット間)で使用できるようになっている。また、BPT2
およびBPT3は、それぞれpウェル領域5,6内に形成され
ることにより互いに分離されており、このpウェル領域
5,6内に形成されたn+領域7,8、p領域9,10、n+領域11,1
2をそれぞれコレクタ領域に、ベース領域、エミッタ領
域とするnpn構造となっている。ただし、BPT2およびBPT
3は、n+領域7,8とp領域9,10とで挟まれたn-領域13,14
の厚さが薄く、低電圧用として使用される。
In FIG. 10, an n layer 2 is provided on an n + substrate 1 by epitaxial growth. On the other hand, a main high-voltage bipolar transistor (hereinafter referred to as BPT 1 ) and a low voltage for driving the same are provided. Bipolar transistors (hereinafter referred to as BPT 2 and BPT 3 ) are built. BPT 1 is, n + substrate 1, p region 3, n + region 4, respectively collector region, base region, np to the emitter region
It has an n-structure, and the n layer 2 sandwiched between the n + substrate 1 and the p region 3 is thickened so that it can be used at a high voltage (between the collector and the emitter). Also, BPT 2
And BPT 3 are separated from each other by being formed in p-well regions 5 and 6, respectively.
N + regions 7,8 formed in 5,6, p regions 9,10, n + regions 11,1
It has an npn structure in which 2 is a collector region, a base region and an emitter region respectively. However, BPT 2 and BPT
3 represents n regions 13 and 14 sandwiched between n + regions 7 and 8 and p regions 9 and 10
Is used for low voltage.

上記構成からなるBPT1、BPT2、およびBPT3に対し、コ
ンタクトホールの形成されたSiO2膜15を介し電極16を適
宜形成することにより、第11図の一点鎖線内に示すよう
なIC回路が得られる。これを実際の回路に適用する場合
は、例えば同図に示すように、BPT2のコレクタC2とBPT3
のエミッタE3との間に電源を接続し、更にBPT1のコレク
タC1側に負荷Lを接続すると共にエミッタE1を接地すれ
ばよい。このような回路において、BPT2のベースB2とBP
T3のベースB3とにそれぞれオン、オフの電気信号を与え
ることにより、メインのBPT1をオン、オフさせ、これに
より負荷Lを駆動することができる。なお、上記の回路
はBPT3を除いても動作するが、BPT3を接続することによ
りメインのBPT1のオフを速くすることができる。
By appropriately forming an electrode 16 on the BPT 1 , BPT 2 , and BPT 3 having the above-described structure via an SiO 2 film 15 having a contact hole formed therein, an IC circuit as shown in a dashed line in FIG. 11 is formed. Is obtained. When applying this to actual circuit, for example as shown in the figure, the collector C 2 and BPT 3 of BPT 2
The Connect the power between the emitter E 3, the emitter E 1 may be grounded further to connect the load L to the collector C 1 side of the BPT 1. In this circuit, the BPT 2 base B 2 and BP
Respectively on the base B 3 of T 3, by providing an electrical signal off, can the BPT 1 of the main on, is turned off, thereby to drive the load L. Note that the above circuit operates even if BPT 3 is omitted, but by connecting BPT 3 , the main BPT 1 can be turned off quickly.

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

一般に、バイポーラトランジスタはベース感度が低
い。そのため、上述したようにバイポーラトランジスタ
BPT1〜BPT3で構成された従来のパワーICは、スイッチン
グ速度が遅いという問題点があった。
Generally, bipolar transistors have low base sensitivity. Therefore, as described above, the bipolar transistor
Conventional power IC constructed in BPT 1 ~BPT 3 has a problem that the switching speed is low.

本発明は、上記問題点に鑑み、スイッチング速度の著
しい高速化を可能にした電力用半導体装置(パワーIC)
を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a power semiconductor device (power IC) capable of remarkably increasing a switching speed.
The purpose is to provide.

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

本発明の電力用半導体装置は、上面に高抵抗(低濃
度)の半導体層を備えた低抵抗(高濃度)の半導体基板
を有する。この半導体基板に対し、高耐圧用の静電誘導
制御半導体素子(SITやSIThy)を形成する。これと共
に、上記半導体層中のウェル領域内に、上記半導体素子
を駆動するための少なくとも1個の低電圧用のSITを形
成してなっている。
The power semiconductor device of the present invention has a low-resistance (high-concentration) semiconductor substrate provided with a high-resistance (low-concentration) semiconductor layer on an upper surface. An electrostatic induction control semiconductor element (SIT or SIThy) for high withstand voltage is formed on this semiconductor substrate. In addition, at least one low-voltage SIT for driving the semiconductor element is formed in the well region in the semiconductor layer.

〔作用〕[Action]

本発明では、上記のようにSIT(SIThy)が用いられて
いる。SIT(SIThy)は、バイポーラトランジスタと比べ
てゲート感度が極めて高く、ストレージ時間が原理的に
ゼロである。よって、このようなSIT(SIThy)で構成さ
れた回路は、著しく高速のスイッチング動作が可能とな
る。
In the present invention, SIT (SIThy) is used as described above. SIT (SIThy) has extremely high gate sensitivity as compared with a bipolar transistor, and storage time is essentially zero. Therefore, a circuit configured with such a SIT (SIThy) can perform a remarkably high-speed switching operation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例の断面構成図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.

同図において、低抵抗のn+基板21上には高抵抗のn-
22がエピタキシャル成長され、これに対し、メインの高
対圧用のSIT(以下、SIT1とする)およびこれを駆動す
るための低電圧用の2個のSIT(以下、SIT2およびSIT3
とする)が作り込まれている。
In the figure, a high-resistance n layer is formed on a low-resistance n + substrate 21.
22 are epitaxially grown, in contrast to the main SIT for high pressure (hereinafter referred to as SIT 1 ) and two SITs for driving the SIT for low voltage (hereinafter SIT 2 and SIT 3).
) Is built.

SIT1の領域には、n-層22中の周辺の深いp+領域23が拡
散形成されると共に、それによって囲まれた中央部にn+
領域24が拡散形成されている。これにより、n+基板21、
p+領域23、n+領域24をそれぞれドレイン領域、ゲート領
域、ソース領域とするnチャネルのSITが構成される。
このSIT1では、n+基板21とp+領域23とで挟まれたn-層22
を厚くしたことにより、ドレイン−ソース間で高耐圧を
得ることができ、またp+領域23の周辺部を深く形成して
ガードリング23aとしたことにより、電界集中による耐
圧低下を防止することができる。
In the region of SIT 1 , a deep p + region 23 in the periphery of the n layer 22 is diffused and formed, and n +
The region 24 is formed by diffusion. Thereby, the n + substrate 21,
An n-channel SIT is formed using the p + region 23 and the n + region 24 as a drain region, a gate region, and a source region, respectively.
In this SIT 1 , the n layer 22 sandwiched between the n + substrate 21 and the p + region 23
By increasing the thickness, a high withstand voltage can be obtained between the drain and the source, and the peripheral portion of the p + region 23 is formed deep to form the guard ring 23a, thereby preventing a decrease in withstand voltage due to electric field concentration. it can.

一方、n-層22内のSIT1を挟んだ左右領域にそれぞれp
ウェル領域25,26が設けられており、この中にそれぞれS
IT2とSIT3が作り込まれ、互いに分離されている。pウ
ェル領域25,26内には、埋込み構造のn+領域27,28を介し
n-領域29,30が設けられ、その中にp+領域31,32およびn+
領域33,34が拡散形成されている。これにより、n+領域2
7,28、p+領域31,32、n+領域33,34がそれぞれドレイン領
域、ゲート領域、ソース領域とする2つのSITが構成さ
れる。これらのSIT2およびSIT3では、n+領域27,28とp+
領域31,32とで挟まれたn+領域29の厚さが薄く、よって
低電圧用として使用できる。
On the other hand, in the left and right regions sandwiching SIT 1 in the n - layer 22,
Well regions 25 and 26 are provided, in which S
IT 2 and SIT 3 are created and separated from each other. In the p well regions 25 and 26, via the n + regions 27 and 28 of the buried structure,
n - regions 29, 30 are provided, in which p + regions 31, 32 and n +
Regions 33 and 34 are formed by diffusion. This gives n + region 2
Two SITs are constituted by a drain region, a gate region, and a source region, respectively, with 7, 28, p + regions 31, 32, and n + regions 33, 34. In these SIT 2 and SIT 3 , the n + regions 27, 28 and p +
The thickness of the n + region 29 sandwiched between the regions 31 and 32 is thin, and thus can be used for low voltage.

上記構成からなるSIT1、SIT2およびSIT3上には、コン
タクトホールの形成されたSiO2膜35を介しAl等の電極36
が適宜配設されることにより、SIT1のp+領域(ゲート領
域)23とSIT2のn+領域(ソース領域)33およびSIT3のn+
領域(ドレイン領域)28とが互いに接続される。これに
より、第2図の一点鎖線内に示すようなIC回路が得られ
る。これを実際の回路に適用する場合は、例えば同図に
示すように、SIT2のドレインD2とSIT3のソースS3との間
に電源を接続し、更にSIT1のドレインD1側に負荷Lを接
続すると共にソースS1を接地すればよい。
On the SIT 1 , SIT 2 and SIT 3 having the above configuration, an electrode 36 such as Al is interposed via a SiO 2 film 35 having a contact hole formed therein.
There by being arranged appropriately, the SIT 1 p + region of the (gate region) 23 and SIT 2 n + region (source region) 33 and SIT 3 n +
The region (drain region) 28 is connected to each other. As a result, an IC circuit as shown in the alternate long and short dash line in FIG. 2 is obtained. When applying this to actual circuit, for example as shown in the figure, and connect the power between the source S 3 of the drain D 2 and SIT 3 of SIT 2, additionally to the drain D 1 side of the SIT 1 it may be grounded source S 1 while connecting the load L.

第2図の回路動作を、第3図に基づいて説明する。
今、SIT1がオフの状態にあるとする。ここでSIT2のゲー
トG2に第3図(a)に示すようにオン信号を加えると、
SIT2がオンし、これに伴いSIT1のゲートG1の電位が第3
図の(c)のように上がるので、SIT1がオンする。これ
により、第3図(d)のようにドレインD1が接地され、
負荷Lに電流が流れる。SIT1をオンさせておくには、そ
の時間だけSIT2もオンさせておく。次に、SIT2のゲート
G2に加えていたオン信号を切り、これと同時にSIT3のゲ
ートG3に第3図(b)に示すようにオフ信号を加える
と、 SIT2がオフしてSIT3がオンするため、 SIT1がゲートG1の電位が第3図(c)のように下がっ
て、SIT1がオフする。これにより、ドレインD1の電位が
第3図(d)のように再び上昇し、負荷Lに流れる電流
が停止する。
The circuit operation of FIG. 2 will be described with reference to FIG.
Suppose now that SIT 1 is off. Here, when an ON signal is applied to the gate G 2 of SIT 2 as shown in FIG.
SIT 2 turns on, and accordingly, the potential of the gate G 1 of SIT 1 becomes the third
SIT 1 is turned on because it rises as shown in FIG. Thus, the drain D 1 is grounded as a third diagram (d),
A current flows through the load L. To keep SIT 1 on, keep SIT 2 on for that time. Next, the gate of SIT 2
Turn-on signal has been added to G 2, the addition of this off signal, as shown in the gate G 3 of SIT 3 in FIG. 3 (b) At the same time, since the SIT 3 is turned SIT 2 is turned off, potential of SIT 1 gate G 1 is lowered as FIG. 3 (c), SIT 1 is turned off. Thus, increases the potential of the drain D 1 again as in the third diagram (d), the current flowing through the load L is stopped.

次に、第1付に示した構成とするため製造方法につい
て、簡単に説明する。
Next, a brief description will be given of a manufacturing method for obtaining the configuration shown in the first appendix.

まず、シリコン単結晶等からなるn+基板21の上面にn-
のエピタキシャル成長を行うことにより、n-層22の下層
部分を形成する。これに対しp+拡散を施すことによりp
ウェル領域25,26の底部を形成し、この上から更にn+
域を27,28のための6+拡散を施す。その上からn-のエピ
タシシャル成長を行うことにより、n-層22の上層部分お
よびn-領域29,30を形成する(ただしこの時点では、n-
層22とn-領域29,30とは互いに分離されていない)。こ
の際、オートドーピングにより、埋込み構造のn+領域2
7,28が得られる。
First, an n substrate is formed on an n + substrate 21 made of silicon single crystal or the like.
The lower layer portion of n layer 22 is formed by performing epitaxial growth of. On the other hand, by applying p + diffusion, p
It forms the bottom of the well region 25, subjected to 6 + diffusion for the further n + region over the 27, 28. By performing n epitaxial growth from above, an upper layer portion of n layer 22 and n regions 29 and 30 are formed (however, at this point, n
Layer 22 and n - regions 29, 30 are not separated from each other). At this time, the n + region 2 of the buried structure is formed by auto doping.
7,28 is obtained.

次に、上記n-層22およびn-領域29,30に対し深いp+
散を施すことにより、p+領域23の周辺部(ガードリング
23a)およびpウェル領域25,26の周辺部を同時形成する
(この時点で、n-層22とn-領域29,30とが互いに分離さ
れる)。更に、n-領域29,30に対し、埋込まれたn+領域2
7,28へ到達するように深いn+拡散を施す。その後、n-
22およびn-領域29,30に対し、p+拡散を施してp+領域23
およびp+領域31,32を同時形成し、続いてn+拡散を施し
てn+領域24およびn+領域33,34を同時形成する。
Next, by performing deep p + diffusion on the n layer 22 and the n regions 29 and 30, the periphery (guard ring) of the p + region 23 is
23a) and the peripheral portions of the p-well regions 25 and 26 are simultaneously formed (at this point, the n layer 22 and the n regions 29 and 30 are separated from each other). Furthermore, for the n regions 29 and 30, the embedded n + region 2
Perform deep n + diffusion to reach 7,28. Then n - layer
22 and the n - to regions 29 and 30 is subjected to a p + diffusion p + region 23
And p + regions 31 and 32 are simultaneously formed, and then n + diffusion is performed to simultaneously form n + regions 24 and n + regions 33 and 34.

以上のようにして半導体の構成が得られたら、その上
面に上記n+拡散用のマスクとして使用されたSiO2膜35を
そのまま残存させ、これに電極形成用のコンタクトホー
ルを形成する。その後、SiO2膜35上からAl等の金属膜を
被着し、これをパターニングすることによって電極36を
形成する。そして最後に、電極36上の所定のボンディン
グパッド領域を残して、表面全体をパッシベーション膜
等で覆う。
When the structure of the semiconductor is obtained as described above, the SiO 2 film 35 used as the mask for n + diffusion is left on the upper surface as it is, and a contact hole for forming an electrode is formed in the SiO 2 film 35. Thereafter, a metal film such as Al is deposited on the SiO 2 film 35, and the electrode 36 is formed by patterning the metal film. Finally, the entire surface is covered with a passivation film or the like except for a predetermined bonding pad region on the electrode 36.

以上のように、3つのSITは全てnチャネルなので、
これらのそれぞれのゲート領域およびソース領域等を同
時形成でき、非常に単純な製造工程となる。
As described above, all three SITs have n channels,
These respective gate regions and source regions can be formed at the same time, resulting in a very simple manufacturing process.

本実施例は、上述したように、メインのSIT1とこれを
駆動するための2個のSIT2およびSIT3とを集積化したも
のである。SITは、一般に、バイポーラトランジスタと
比べてゲート感度が極めて高く、ストレージ時間が原理
的にゼロである。そのため、このようなSITで構成され
た本実施例の回路は、スイッチング動作の著しい高速化
を実現できる。例え、バイポーラトランジスタからなる
従来の回路と比べ、1〜2桁もスイッチング速度を向上
できる。なお、第2図の回路において、SIT3がなくとも
SIT1は動作するが、SIT3を用いることによりSIT1のオフ
を一層速くできるという利点がある。
In this embodiment, as described above, the main SIT 1 and two SITs 2 and 3 for driving the main SIT 1 are integrated. SITs generally have extremely high gate sensitivity compared to bipolar transistors, and storage time is essentially zero. Therefore, the circuit of the present embodiment configured with such an SIT can realize a remarkably high speed switching operation. For example, the switching speed can be improved by one to two digits compared to a conventional circuit including bipolar transistors. In the circuit of FIG. 2, even if SIT 3 is not provided,
Although SIT 1 operates, using SIT 3 has the advantage that SIT 1 can be turned off more quickly.

次に、本発明の第2の実施例の断面構成を第4図に示
す。
Next, FIG. 4 shows a sectional configuration of a second embodiment of the present invention.

本実施例では、SIT1およびSIT2の構成は第1図の場合
と同一であるが、SIT3としてpチャネルのSITを用いた
ものである。このSIT3は、pウェル領域26内にp-領域41
を設け、この中にn+領域42およびp+領域43を拡散形成し
たものであり、pウェル領域26、n+領域42、p+領域43か
らそれぞれドレイン領域、ゲート領域、ソース領域とな
る。上記p+領域(ソース領域)43は、電極36により、SI
T1のp+領域(ゲート領域)23に接続されている。
In the present embodiment, the configuration of SIT 1 and SIT 2 is the same as that of FIG. 1, but a p-channel SIT is used as SIT 3 . This SIT 3 has p - region 41 in p-well region 26.
And the n + region 42 and the p + region 43 are diffused and formed therein. The drain region, the gate region, and the source region are formed from the p well region 26, the n + region 42, and the p + region 43, respectively. The p + region (source region) 43 is
It is connected to the p + region (gate region) 23 of the T 1.

上記構成により、第5図の一点鎖線内に示すようなIC
回路が得られる。本実施例によれば、nチャネルのSIT2
とpチャネルのSIT3を用いることによって、それらのゲ
ートG2、G3への入力信号のラインを第5図のように1本
化することができる。第5図の回路においては、SIT2
ゲートG2およびSIT3のゲートG3に加えられたオン、オフ
信号(第6図(a))に従い、SIT1のゲートG1の電位が
上下し(第6図(b))、これによってSIT1がオン、オ
フされる(第6図(c))。
With the above configuration, the IC as shown in the dashed line in FIG.
A circuit is obtained. According to the present embodiment, n-channel SIT 2
By using the SIT 3 and the p-channel SIT 3 , the lines of the input signals to the gates G 2 and G 3 can be unified as shown in FIG. In the circuit of FIG. 5, one was applied to the gate G 3 of the gate G 2 and SIT 3 of SIT 2, in accordance with the OFF signal (Figure 6 (a)), the potential of the gate G 1 of SIT 1 moves up and down (FIG. 6 (b)), whereby SIT 1 is turned on and off (FIG. 6 (c)).

本実施例も全てSITで構成されていることから、上記
第1の実施例と同様に高速動作が可能になる。しかも、
入力ラインを単一化できるので、入力回路の簡略化も可
能である。
Since this embodiment is also all composed of SITs, high-speed operation becomes possible as in the first embodiment. Moreover,
Since the input line can be unified, the input circuit can be simplified.

次に、本発明の第3の実施例の断面構成を第7図に示
す。
Next, FIG. 7 shows a sectional configuration of a third embodiment of the present invention.

本実施例は、第1図におけるSIT1の代わりにSIThy1
作り込んだものであり、n+基板21の代わりにp+基板51を
用いている。他の構成は同じである。この場合、p+基板
51、p+領域23、n+領域24が、それぞれSIThy1のアノード
領域、ゲート領域、カソード領域となる。
In this embodiment, SIThy 1 is formed in place of SIT 1 in FIG. 1 , and a p + substrate 51 is used instead of the n + substrate 21. Other configurations are the same. In this case, the p + substrate
51, the p + region 23, and the n + region 24 become the anode region, the gate region, and the cathode region of SIThy 1 , respectively.

上記構成により、第8図の一点鎖線内に示すようなIC
回路が得られる。このような回路においては、SIT2のゲ
ートG2にオン信号(第9図(a))を加えることによ
り、SIThy1のゲートG1にトリガ信号が入力され(第9図
(c))、これによりSIThy1がオンする(第9図
(d))。一方、SIT3のゲートG3にオン信号(第9図
(b))を加えると、SIThyのゲートG1にクエンチ信号
が入力され(第9図(c))、これによりSIThy1がオフ
する(第9図(d))。
With the above configuration, the IC as shown in the dashed line in FIG.
A circuit is obtained. In such a circuit, by adding to the gate G 2 of the SIT 2 ON signal (FIG. 9 (a)) the trigger signal is input to the gate G 1 of SIThy 1 (Figure 9 (c)), This turns on SIThy 1 (FIG. 9 (d)). On the other hand, the addition of ON signal to the gate G 3 of SIT 3 (FIG. 9 (b)), is input quench signal to the gate G 1 of the SIThy (FIG. 9 (c)), thereby SIThy 1 is turned off (FIG. 9 (d)).

本実施例によれば、メインの素子としてSIThy1を用い
たことにより、第9図(a)に示したようにオン信号の
パルス幅が短くて済み、オフ信号が入力されるまでSITh
y1はオンし続ける。しかも、SIThyは面積当りの電流容
量がSITの2倍以上とれる。これらのことから、SIT1
用いた前記第1および第2の実施例と比べ、消費電力が
少なくて済む。また、SIThyもSITと同様にゲート感度が
極めて高いため、前記実施例と同様に高速動作が可能に
なる。なお、第4図に示したようにpチャネルのSIT3
用いることにより、同様に入力ラインを一本化すること
ができる。
According to the present embodiment, by using SIThy 1 as the main element, the pulse width of the ON signal can be shortened as shown in FIG.
y 1 keeps on. In addition, SIThy has a current capacity per area of at least twice that of SIT. From these, compared with the first and second embodiments using the SIT 1, it requires less power consumption. Further, since SIThy also has extremely high gate sensitivity like SIT, high-speed operation becomes possible as in the above-described embodiment. In addition, by using the p-channel SIT 3 as shown in FIG. 4, the input line can be similarly unified.

なお、上記の各実施例においては、SIT2およびSIT3
電気信号によりオン、オフさせる通常のSITとして用い
たが、このような電気信号の代わりに光信号でオン、オ
フさせフォトトランジスタとして用いてもよい。この場
合、素子表面において受光効率を上げるために、電極が
Al等の不透明物質からなる場合はスリットを設けたり、
あるいは電極にSnO2等の透明な導電性物質を用いるよう
にする。入力信号のタイミングは、前述した電気信号の
場合と同じである。このように光信号で入力すれば、入
力回路とドライブ回路とは電気的に分離されるので、耐
ノイズおよび耐サージの点で有利になる。また、SITの
光感度はバイポーラトランジスタに比べ3桁以上も高い
ので、極めてわずかな光信号で動作させることができ
る。
In each of the above embodiments, SIT 2 and SIT 3 are used as normal SITs that are turned on and off by electric signals, but are used as phototransistors that are turned on and off by optical signals instead of such electric signals. You may. In this case, the electrodes must be
If it is made of an opaque substance such as Al,
Alternatively, a transparent conductive material such as SnO 2 is used for the electrode. The timing of the input signal is the same as that of the electric signal described above. If an optical signal is input in this manner, the input circuit and the drive circuit are electrically separated, which is advantageous in terms of noise resistance and surge resistance. Further, since the optical sensitivity of the SIT is higher than that of the bipolar transistor by three orders of magnitude or more, the SIT can be operated with an extremely small optical signal.

また、上記の各実施例において、n形とp形とを全く
逆に形成してもよいことは、もちろんである。
In each of the above embodiments, the n-type and the p-type may be formed in exactly the opposite manner.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の電力用半導体装置によ
れば、バイポーラトランジスタと比べてゲート感度の極
めて高いSIT(SIThy)を用いたことにより、著しく高速
のスイッチング動作を実現できるようになった。
As described above, according to the power semiconductor device of the present invention, extremely high-speed switching operation can be realized by using SIT (SIThy) having extremely high gate sensitivity as compared with the bipolar transistor.

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

第1図は本発明の第1の実施例の断面構成図、 第2図は同実施例の回路構成を示す回路図、 第3図(a)〜(d)は第2図の回路における動作を示
すタイムチャート、 第4図は本発明の第2の実施例の断面構成図、 第5図は同実施例の回路構成を示す回路図、 第6図は(a)〜(c)は第5図の回路における動作を
示すタイムチャート、 第7図は本発明の第3の実施例の断面構成図、 第8図は同実施例の回路構成を示す回路図、 第9図は(a)〜(d)は第8図の回路における動作を
示すタイムチャート、 第10図は従来の電力用半導体装置(パワーIC)の断面構
成図、 第11図は上記従来の装置の回路構成を示す回路図であ
る。 21……n+基板(ドレイン領域)、 22……n-層、 23……p+領域(ゲート領域)、 24……n+領域(ソース領域、カソード領域)、 25,26……pウェル領域、 27,28……n+領域(ドレイン領域)、 29,30……n-領域、 31,32……P+領域(ゲート領域)、 33,34……n+領域(ソース領域)、 35……SiO2膜、 36……電極、 41……P-領域、 42……n+領域(ゲート領域)、 43……P+領域(ソース領域)、 51……P+領域(アノード領域)、 SIT1,SIT2,SIT3……静電誘導トランジスタ、 SIThy1……静電誘導サイリスタ。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the first embodiment, and FIGS. 3 (a) to 3 (d) show operations in the circuit of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the second embodiment, and FIGS. 6 (a) to (c) are diagrams of FIG. 5 is a time chart showing the operation of the circuit shown in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram of a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the third embodiment, and FIG. To (d) are time charts showing the operation of the circuit of FIG. 8, FIG. 10 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional power semiconductor device (power IC), and FIG. 11 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the conventional device. FIG. 21 ... n + substrate (drain region), 22 ... n - layer, 23 ... p + region (gate region), 24 ... n + region (source region, cathode region), 25, 26 ... p well Region, 27,28 ... n + region (drain region), 29,30 ... n - region, 31,32 ... P + region (gate region), 33,34 ... n + region (source region), 35: SiO 2 film, 36: Electrode, 41: P - region, 42: n + region (gate region), 43: P + region (source region), 51: P + region (anode region) ), SIT 1 , SIT 2 , SIT 3 …… Electrostatic induction transistor, SIThy 1 …… Electrostatic induction thyristor.

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】上面に高抵抗の半導体層を有する低抵抗の
半導体基板に対し、前記半導体基板の上面及び下面を主
電極とし、かつ、ゲート領域が基板の奥深くまで形成さ
れたガードリングを有する高耐圧用で縦型の静電誘導制
御半導体素子を形成すると共に、前記半導体層中に設け
られたウェル領域内に前記半導体素子を駆動するための
少なくとも1個の低電圧用の静電誘導トランジスタを形
成してなることを特徴とする電力用半導体装置。
1. A low-resistance semiconductor substrate having a high-resistance semiconductor layer on an upper surface thereof has a guard ring in which an upper surface and a lower surface of the semiconductor substrate are used as main electrodes and a gate region is formed deep in the substrate. At least one low voltage electrostatic induction transistor for forming a vertical electrostatic induction control semiconductor element for high withstand voltage and for driving the semiconductor element in a well region provided in the semiconductor layer A power semiconductor device characterized by comprising:
【請求項2】前記半導体層はエピタキシャル層であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電力用半導
体装置。
2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor layer is an epitaxial layer.
【請求項3】前記静電誘導トランジスタは2個形成さ
れ、これらにより前記静電誘導制御半導体素子をオン、
オフすることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
第2項記載の電力用半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the static induction control transistor is turned on by the two transistors.
3. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor device is turned off.
【請求項4】前記2個の静電誘導トランジスタは互いに
等しい導電形のチャネルを有する共に、互いに別々の入
力ラインを有することを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の電力用半導体装置。
4. The device according to claim 3, wherein said two static induction transistors have channels of the same conductivity type as each other and have separate input lines from each other.
Item 7. A power semiconductor device according to Item 1.
【請求項5】前記2個の静電誘導トランジスタは互いに
異なる導電形のチャネルを有すると共に、互いに一本化
された入力ラインを有する特許請求の範囲第3項記載の
電力用半導体装置。
5. The power semiconductor device according to claim 3, wherein said two static induction transistors have channels of different conductivity types and have input lines unified with each other.
【請求項6】前記静電誘導トランジスタは光信号でオ
ン、オフするフォトトランジスタである特許請求の範囲
第1項乃至第5項のいずれか1つに記載の電力用半導体
装置。
6. The power semiconductor device according to claim 1, wherein said electrostatic induction transistor is a phototransistor which is turned on / off by an optical signal.
【請求項7】前記静電誘導制御半導体素子は静電誘導ト
ランジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第6項のいずれか1つに記載の電力用半導体装
置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said electrostatic induction control semiconductor device is an electrostatic induction transistor.
Item 7. A power semiconductor device according to any one of Items 6 to 6.
【請求項8】前記静電誘導制御半導体素子は静電誘導サ
イリスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
乃至第6項のいずれか1つに記載の電力用半導体装置。
8. The power semiconductor device according to claim 1, wherein said electrostatic induction control semiconductor element is an electrostatic induction thyristor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS53122379A (en) * 1977-03-31 1978-10-25 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor logic circuit device of electrostatic induction type
JPS5415651A (en) * 1977-06-20 1979-02-05 Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor ic
JPS5591159A (en) * 1978-12-28 1980-07-10 Nippon Gakki Seizo Kk Manufacture of integrated circuit device
JPS5615071A (en) * 1979-07-16 1981-02-13 Mitsubishi Electric Corp Electrostatic induction type thyristor
JPS57173978A (en) * 1981-04-21 1982-10-26 Nippon Gakki Seizo Kk Integrated circuit device
JPS61136270A (en) * 1984-12-06 1986-06-24 Semiconductor Res Found Two-way light-operated switch

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