JP2725131B2 - Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure - Google Patents

Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure

Info

Publication number
JP2725131B2
JP2725131B2 JP5078740A JP7874093A JP2725131B2 JP 2725131 B2 JP2725131 B2 JP 2725131B2 JP 5078740 A JP5078740 A JP 5078740A JP 7874093 A JP7874093 A JP 7874093A JP 2725131 B2 JP2725131 B2 JP 2725131B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
cathode
main electrode
electrostatic induction
short
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
JP5078740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06268205A (en
Inventor
尚博 清水
公裕 村岡
尚茂 玉蟲
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.)
Toyo Denki Seizo KK
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
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 Toyo Denki Seizo KK filed Critical Toyo Denki Seizo KK
Priority to JP5078740A priority Critical patent/JP2725131B2/en
Priority to US08/202,821 priority patent/US5418376A/en
Publication of JPH06268205A publication Critical patent/JPH06268205A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2725131B2 publication Critical patent/JP2725131B2/en
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】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電力用半導体素子の分野
に関し、特に、静電誘導型素子のターンオフスイッチン
グ性能において、蓄積時間、立下り時間の短縮化並びに
ゲート電極よりの引き出し電荷量を従来に比べて大幅に
低減化し、ターンオフ性能が改善される、分布型主電極
構造を有する静電誘導型半導体素子において、更にター
ンオフ引き出し電荷量が低減化される静電誘導主電極短
絡構造を有する静電誘導型半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of power semiconductor devices, and more particularly, to the reduction of storage time and fall time and the amount of charge extracted from a gate electrode in turn-off switching performance of an electrostatic induction device. An electrostatic induction semiconductor device having a distributed main electrode structure in which the turn-off performance is greatly reduced as compared with the electrostatic induction semiconductor device having a distributed main electrode structure. The present invention relates to an inductive semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来静電誘導型半導体素子のスイッチン
グ性能を改善させるための構造的な工夫は各種提案され
ている。第1の従来例として埋込み構造を有する静電誘
導トランジスタや静電誘導サイリスタに対して、ゲート
−ソース間もしくはゲート−カソード間の入力容量を低
減化させるためと、ソース領域もしくはカソード領域か
らの電子注入効率を高めるための構造が、既に西澤,玉
蟲により特開平1−91474号公報に開示されてい
る。図22は上記第1の従来例の模式的断面構造図であ
る。図22において1はn- 高抵抗層であり、3はアノ
ード領域、4はゲート領域、5はチャネル領域、11は
カソード領域である。
2. Description of the Related Art Conventionally, various structural devices for improving the switching performance of an electrostatic induction semiconductor device have been proposed. As a first conventional example, in order to reduce an input capacitance between a gate and a source or between a gate and a cathode for an electrostatic induction transistor or an electrostatic induction thyristor having a buried structure, electrons from a source region or a cathode region are reduced. A structure for improving the injection efficiency has already been disclosed by Tamaki Nishizawa and JP-A-1-91474. FIG. 22 is a schematic sectional structural view of the first conventional example. In FIG. 22, 1 is an n high resistance layer, 3 is an anode region, 4 is a gate region, 5 is a channel region, and 11 is a cathode region.

【0003】第1の従来例は、埋め込みゲート間に形成
されるチャネルの上方にのみカソードまたはソースとな
る半導体領域を設けて、ゲート−カソード間またはゲー
ト−ソース間の容量を小さくすることによりチャネル電
流を低減することなくスイッチング速度を向上させたも
のである。
In the first prior art, a semiconductor region serving as a cathode or a source is provided only above a channel formed between buried gates, and the capacitance between the gate and the cathode or between the gate and the source is reduced. The switching speed is improved without reducing the current.

【0004】 + カソード領域11またはソース領域と
なる高不純物濃度の半導体領域を、埋め込みゲート間に
形成されるチャネル領域の上方にのみ配設したので、
+ ゲート領域4 + カソード領域11またはソース
領域間の接合容量は従来よりも減少する。従って、ゲー
ト抵抗と前記接合容量の積から成る時定数は従来よりも
小さくなり、ゲート−カソード間電圧またはゲート−ソ
ース間電圧がゲート電極から離れたゲートに伝播する速
度は従来よりも速くなる。この結果、ターンオン時間、
ターンオフ時間は減少し、高速スイッチングが可能とな
る。
Since the high impurity concentration semiconductor region serving as the n + cathode region 11 or the source region is provided only above the channel region 5 formed between the buried gates,
The junction capacitance between the p + gate region 4 and the n + cathode region 11 or the source region is smaller than in the prior art. Therefore, the time constant consisting of the product of the gate resistance and the junction capacitance becomes smaller than before, and the speed at which the gate-cathode voltage or the gate-source voltage propagates to the gate remote from the gate electrode becomes faster than before. This results in turn-on time,
The turn-off time is reduced, and high-speed switching becomes possible.

【0005】更に第2の従来例を図23に示す。図23
は川村、森川により発明され特開昭4−257266号
公報において開示された静電誘導サイリスタの断面構造
図である。図23において1はn- 高抵抗層、3はp+
アノード領域、4は + ゲート領域、6はn+ 短絡層、
7aはカソード電極、7bはゲート電極、7cはアノー
ド電極、11はn+ カソード領域、13はp+ 短絡層で
ある。図23に示した発明の目的は、カソード短絡構造
を用いたSIサイリスタのカソード面積利用率を向上す
ることによりターンオフ特性に優れ、かつ電流容量及び
耐電圧に優れたSIサイリスタを提供することにある。
FIG. 23 shows a second conventional example. FIG.
1 is a sectional structural view of an electrostatic induction thyristor invented by Kawamura and Morikawa and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-257266. In FIG. 23, 1 is an n high resistance layer, and 3 is p +
An anode region, 4 is a p + gate region, 6 is an n + short-circuit layer,
7a is a cathode electrode, 7b is a gate electrode, 7c is an anode electrode, 11 is an n + cathode region, and 13 is a p + short-circuit layer. An object of the invention shown in FIG. 23 is to provide an SI thyristor having an excellent turn-off characteristic and an excellent current capacity and withstand voltage by improving a cathode area utilization rate of an SI thyristor using a cathode short-circuit structure. .

【0006】n- 高抵抗層(n- ベース層)の一方の
主面にn+ カソード領域11とp+短絡層13とを有す
る静電誘導サイリスタにおいて、前記n- ベース層
にp+ ゲート領域4を複数に分割して主面と平行な方向
に配列して埋め込み、前記n+ カソード領域11は、前
記p+ ゲート領域4間のチャネル領域に対向した位置に
形成され、かつ前記p+ 短絡層13は、前記分割された
+ ゲート領域4の少なくともその一部と対向する位置
に形成されたことを特徴とする静電誘導サイリスタとし
ての構成を有する。
[0006] n - in - (base layer n) static induction thyristor with a one main surface to the n + cathode region 11 1 and the p + short layer 13, the n - high resistance layer on the base layer 1 p + Gate region 4 is divided into a plurality of portions, arranged in a direction parallel to the main surface and embedded, and the n + cathode region 11 is formed at a position facing a channel region between the p + gate regions 4 , and The p + short-circuit layer 13 has a configuration as an electrostatic induction thyristor, which is formed at a position facing at least a part of the divided p + gate region 4 .

【0007】即ち、SIサイリスタのp+ ゲート領域
を埋め込み構造として形成し、SIサイリスタのカソー
ド面においてp+ 短絡層13を上記 + ゲート領域4
上面に形成し、他の領域をn+ カソード領域11とし
た。従って、カソード面の主電流通路となる領域がn+
カソード領域11となり、実効的な面積利用率を高くす
る構成となっている。
That is, the p + gate region 4 of the SI thyristor
Was formed as a buried structure, ap + short-circuit layer 13 was formed on the upper surface of the p + gate region 4 on the cathode surface of the SI thyristor, and the other region was an n + cathode region 11. Therefore, the region serving as the main current path on the cathode surface is n +
It becomes the cathode region 11 and is configured to increase the effective area utilization rate.

【0008】更に第3の従来例を図24に示す。図24
は村岡により発明され、特開昭60−152063号公
報において開示された静電誘導サイリスタの一例の断面
構造図である。図24において、1はn- 高抵抗層であ
り、3は第2高濃度層(p+アノード領域)、4は +
ゲート領域、7aはカソード電極、7bはゲート電極、
7cはアノード電極、11は第1高濃度層(n+ カソー
ド領域)、12は支持電極、14及び14′は絶縁層で
ある。上記発明は、埋込み層としての+ ゲート領域4
+ カソード領域11及び + アノード領域と対向
する部分に形成される寄生バイポーラトランジスタの効
果を低減化させ、寄生バイポーラトランジスタによる再
点弧の防止、ターンオフ直後のdv/dt耐量の向上、
高周波動作時のターンオン時のゲート損失の改善を図る
ことを目的としている。
FIG. 24 shows a third conventional example. FIG.
1 is a sectional structural view of an example of an electrostatic induction thyristor invented by Muraoka and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-152563. In FIG. 24, 1 is an n high resistance layer, 3 is a second high concentration layer (p + anode region), and 4 is p +
A gate region, 7a is a cathode electrode, 7b is a gate electrode,
7c is an anode electrode, 11 is a first high concentration layer (n + cathode region), 12 is a support electrode, and 14 and 14 'are insulating layers. The invention described above relates to the p + gate region 4 as a buried layer.
Reduces the effect of the parasitic bipolar transistor formed in the portion facing the n + cathode region 11 and the p + anode region 3 , prevents re-ignition by the parasitic bipolar transistor, improves dv / dt resistance immediately after turn-off,
It is intended to improve gate loss at the time of turn-on during high-frequency operation.

【0009】上記第3の従来例の発明の目的は上述した
如き従来の静電誘導サイリスタが有する寄生効果を除去
すると共に、製造歩留りを著しく向上させた新しい構造
の静電誘導サイリスタを提供することにある。
It is an object of the third prior art invention to provide a static induction thyristor having a new structure which eliminates the parasitic effect of the conventional electrostatic induction thyristor as described above and significantly improves the production yield. It is in.

【0010】上記目的の達成を図るため、上記第3の従
来例の発明によれば、前述の第1高濃度層11を、埋込
み層としてのp + ゲート領域から半導体層の一側面を
該一側面に垂直な方向にみて、この + ゲート領域
真上の領域は第1高濃度層11の接合深さを浅く、これ
以外のこの半導体層には第1高濃度層11の接合深さを
深く設けている。
In order to achieve the above object, according to the third prior art, the first high concentration layer 11 is embedded
When one side surface of the semiconductor layer is viewed from the p + gate region 4 as the only layer in a direction perpendicular to the one side surface, the region directly above the p + gate region 4 has a shallower junction depth of the first high-concentration layer 11. The junction depth of the first high-concentration layer 11 is provided deep in the other semiconductor layers.

【0011】 dv このように構成すれば、ターンオフ直後の────耐量を所要の高い値に保つ dt ことができ、高周波動作時のターンオン時のゲート損失
を小さくできしかも製造歩留りを著しく向上させること
ができる。
Dv With this configuration, it is possible to maintain the ──── tolerance immediately after the turn-off at a required high value dt, to reduce gate loss at the time of turn-on during high-frequency operation, and to significantly improve the manufacturing yield. be able to.

【0012】上記第3の従来例の発明の実施に当っては
さらに前述の第2高濃度層を、埋込み層としてのp +
ゲート領域から半導体層の他側面を該他側面に垂直な
方向にみて、この + ゲート領域の真下の領域は第2
高濃度層の接合深さを浅くこれ以外のこの半導体層に
は第2高濃度層の接合深さを深く設けてもよい。こ dv のように構成すれば、ターンオフ直後の────耐量をさらに高める効果が得ら dt れる。
In implementing the third prior art invention, the second high-concentration layer 3 described above is further replaced with p + as a buried layer.
When the other side surface of the semiconductor layer is viewed from the gate region 4 in a direction perpendicular to the other side surface, a region immediately below the p + gate region 4 is the second region.
The junction depth of the high-concentration layer 3 may be shallow, and the junction depth of the second high-concentration layer 3 may be deep in other semiconductor layers. With this dv configuration, the effect of further increasing the ────withstand capacity immediately after turn-off is obtained dt.

【0013】さらに上記第3の従来例の発明の実施に当
っては、上述した構成の静電誘導サイリスタの各々にお
いて、上述した + ゲート領域の真下の領域とアノー
ド電極7cとの間に絶縁膜14′を設けてもよい。この
ように構成すれば、上述した諸効果を一層高めることが
できる。
Further, in implementing the third prior art invention, in each of the electrostatic induction thyristors having the above-described configuration, the area between the above-mentioned p + gate region 4 and the anode electrode 7c is provided between An insulating film 14 ' may be provided. With such a configuration, the various effects described above can be further enhanced.

【0014】しかるに本発明者は第2の従来例と同様
の構造において、ターンオフ時において+ 埋込みゲ
ート領域4とp+ 短絡層13とが短絡し、余分な正孔が
+短絡層13からn- 高抵抗層1に注入されるため、
ゲート電極7bからの引き抜き電荷量が増大されるとい
う現象を見出した。そのため、ターンオフ時間が増大す
るという逆の効果を見出した。
However, the present inventor has found that in the same structure as the second conventional example, at the time of turn-off, the p + buried gate region 4 and the p + short-circuit layer 13 are short-circuited, and extra holes are formed in the p + short-circuit layer. 13 to the n high resistance layer 1,
A phenomenon has been found that the amount of charge extracted from the gate electrode 7b is increased. Therefore, the reverse effect of increasing the turn-off time was found.

【0015】一方、第1の従来例については寄生容量の
低減化を主目的としておりカソード電極の配置について
は何ら言及されていないため、ターンオン時の正孔の流
れ、及びターンオフ時の正孔の流れについては不明確
あり、後述する本発明における正孔の引き抜き量の低減
効果についても言及されていなかった。更に第3の従来
例においても同様に寄生バイポーラトランジスタ及び寄
生ダイオードの効果の低減化を主目的としており、ター
ンオン時、ターンオフ時の正孔の動きについては何ら言
及されていないため、ターンオフ時の正孔の引き抜き量
の低減効果も見出されていなかった。
On the other hand, in the first conventional example, the main object is to reduce the parasitic capacitance, and the arrangement of the cathode electrode is not mentioned at all. Therefore, the flow of holes at the time of turn-on and the flow of holes at the time of turn-off are not described. The flow is unclear , and no mention is made of the effect of reducing the amount of holes drawn in the present invention described later. Further, in the third conventional example as well, the main purpose is to reduce the effects of the parasitic bipolar transistor and the parasitic diode, and the movement of the holes at the time of turn-on and turn-off is not mentioned at all. No effect of reducing the amount of holes pulled out was found.

【0016】更に本発明者は埋込みゲート構造を有する
静電誘導素子においてn+ カソード領域11を形成した
領域直下の埋込み拡散層(p+ ゲート領域)は拡散が
速く、同じ熱処理時間でも広い領域まで拡散されるのに
対して、n+ カソード領域11を形成していない領域の
直下の埋込み拡散層(p+ ゲート領域)は相対的に拡
散が遅く、同じ熱処理時間でもあまり広い領域まで拡散
されないという実験結果を見出した。即ち図25は上記
事情を説明する模式的断面構造図であって、n+ カソー
ド領域11直下の埋込み層としての+ ゲート領域4
大きく広がっているのに対して、n+ カソード領域11
が形成されていない領域直下のp+ ゲート領域4は相対
的に広がりも小さいという様子を模式的に示している。
図25から明らかな点は、ゲート−カソード間の距離に
埋込み層の部分によってばらつきが生ずるということで
ある。これによって静電誘導サイリスタを構成する各々
のセグメント内においてもp+ ゲート領域とn+ カソ
ード領域11間の耐圧にばらつきが生じやすいというこ
とも明らかである。特にn+ カソード領域11直下のp
+ ゲート領域はn+ カソード領域11の方向にも速く
広がるため、実質的なゲート−カソード間の距離が減少
するため、ゲート−カソード間の耐圧はこの部分で決定
されるということにもなる。従って、所定の耐圧を得る
ための条件設定を正確に把握する必要があり、またセグ
メント内、セグメント間で耐圧ばらつきを抑える必要が
生ずる。
Further, the inventor of the present invention has found that in an electrostatic induction device having a buried gate structure, the buried diffusion layer (p + gate region 4 ) immediately below the region where the n + cathode region 11 is formed has a high diffusion speed and a wide area even with the same heat treatment time. In contrast, the buried diffusion layer (p + gate region 4 ) immediately below the region where the n + cathode region 11 is not formed diffuses relatively slowly, and diffuses to an extremely wide region even with the same heat treatment time. I found that the experiment was not done. That is, FIG. 25 is a schematic cross-sectional structure diagram for explaining the above situation. The p + gate region 4 as a buried layer immediately below the n + cathode region 11 is greatly expanded, while the n + cathode region 11
Schematically shows that the p + gate region 4 immediately below the region where no is formed has a relatively small spread.
What is clear from FIG. 25 is that the distance between the gate and the cathode varies depending on the portion of the buried layer. As a result, it is apparent that the breakdown voltage between the p + gate region 4 and the n + cathode region 11 tends to vary within each segment constituting the electrostatic induction thyristor. In particular, p just below the n + cathode region 11
Since the + gate region 4 spreads quickly also in the direction of the n + cathode region 11 , the substantial distance between the gate and the cathode is reduced, so that the withstand voltage between the gate and the cathode is determined by this portion. . Therefore, it is necessary to accurately grasp the condition setting for obtaining a predetermined withstand voltage, and it is necessary to suppress the withstand voltage variation within and between segments.

【0017】上記従来例1〜3においても上述の拡散ば
らつきに伴なう耐圧のばらつきを抑制するためのカソー
ドレイアウト配置パターンについて何ら提案されていな
かった。その理由は従来 + カソード領域11は主とし
て一様に形成されることが多く、本発明の如く分布型構
造として非一様,非均一に形成されていなかったためで
ある。
In the above-mentioned conventional examples 1 to 3, no proposal has been made with respect to the cathode layout arrangement pattern for suppressing the variation in breakdown voltage due to the above-mentioned diffusion variation. The reason for this is that the n + cathode region 11 is often formed mainly uniformly in the past, and was not formed non-uniformly or non-uniformly as a distributed structure as in the present invention.

【0018】図26は + カソード領域11が一様に均
一に形成された従来の埋込みゲート構造を有する静電誘
導サイリスタの単位セグメント部分の長手方向及び横断
方向の模式的素子断面構造図及び上面図である。
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of the element segment in the longitudinal and transverse directions of a unit segment portion of a conventional electrostatic induction thyristor having a buried gate structure in which the n + cathode region 11 is formed uniformly and uniformly, and a top view thereof. FIG.

【0019】図26により明らかな如く、カソード電極
7aはn+ カソード領域11の上部に、 + カソード領
域11内に納まるように配置されており、n型領域(エ
ピタキシャル層)10には接触してはいない。図27は
このような従来構造を有するSIサイリスタの1250
V−100Aにおける典型的なスイッチング波形の例で
ある。図27において、IT はアノード電流波形、VD
はアノード電圧波形、IGPはゲートピーク電流値、IRG
はゲート電流波形、VRGはゲート電圧波形を示す。
[0019] As is evident by FIG. 26, the cathode electrode 7a in the upper part of the n + cathode region 11 is arranged to fit to the n + cathode region 11, n-type region (d
It does not contact the ( axial layer) 10 . FIG. 27 shows an SI thyristor 1250 having such a conventional structure.
It is an example of a typical switching waveform in V-100A. In FIG. 27, IT is an anode current waveform, V D
Is the anode voltage waveform, I GP is the gate peak current value, I RG
Indicates a gate current waveform, and V RG indicates a gate voltage waveform.

【0020】図27の波形において、オン期間t0 ,蓄
積期間t1 ,下降(フォール)期間t2 ,及びテイル期
間t3 に分けてそれぞれSIサイリスタの素子構造内に
おいて、正孔,及び電子がどのように動くかを模式的に
示した図を図28乃至図31に示す。即ち、図28はオ
ン期間t0 ,図29は蓄積期間t1 ,図30は下降(フ
ォール)期間t2 ,図31はテイル期間t3 に対応して
いる。図28乃至31において白丸(○)は正孔を模式
的に示し、黒丸(●)は電子を模式的に示している。
In the waveform of FIG. 27, holes and electrons are separated in the element structure of the SI thyristor by being divided into an on period t 0 , an accumulation period t 1 , a falling (fall) period t 2 , and a tail period t 3. FIGS. 28 to 31 are diagrams schematically showing how they move. 28 corresponds to the ON period t 0 , FIG. 29 corresponds to the accumulation period t 1 , FIG. 30 corresponds to the falling (fall) period t 2 , and FIG. 31 corresponds to the tail period t 3 . 28 to 31, white circles (() schematically show holes, and black circles (●) schematically show electrons.

【0021】オン期間(t 0 期間)中では、ゲートカソ
ード間の順バイアスが印加され続けていなくても、電子
はカソードからアノードに流れ、正孔はアノードからチ
ャネルもしくはゲートを介してカソードに流れている
(図28)。ゲート−カソード間に逆バイアスが印加さ
れると、アノードからの正孔電流はゲートに流入し、ま
たゲート近傍のチャネル部分及びゲート−カソード間の
nエピタキシャル層内に分布する正孔も逆バイアスに引
っ張られてゲートに流入する。一方、電子はカソードか
らアノードに流れ続けているが、チャネル内の電位障壁
高さが逆ゲートバイアスによって高められるにつれてそ
の一部分はカソード領域に再流入する。蓄積期間(t 1
期間)中において、アノードからゲートに流入する正孔
電流をiha,その電荷量をQha,チャネル近傍及び
ゲート−カソード間のnエピタキシャル層からゲート流
入する正孔電流をihb,その電荷量をQhb、また上
述の如く、カソード領域に再流入する電子電流をie,
その電荷量をQeとして図29中において表わしてい
る。
During the ON period (period t 0 ) , electrons flow from the cathode to the anode, and holes flow from the anode to the cathode via the channel or the gate even if the forward bias between the gate and the cathode is not continuously applied. (FIG. 28). When a reverse bias is applied between the gate and the cathode, hole current from the anode flows into the gate, and holes distributed in a channel portion near the gate and in the n-epitaxial layer between the gate and the cathode also have a reverse bias. Pulled into the gate. On the other hand, electrons continue to flow from the cathode to the anode, but some of them re-enter the cathode region as the potential barrier height in the channel is increased by the reverse gate bias. Accumulation period (t 1
During the period, the hole current flowing from the anode to the gate is iha, the charge amount is Qha, the hole current flowing from the n epitaxial layer near the channel and between the gate and the cathode is ihb, and the charge amount is Qhb. Further, as described above, the electron current flowing again into the cathode region is represented by ie,
The charge amount is shown in FIG. 29 as Qe.

【0022】ゲート引き抜き電荷量を評価すると、12
50V−300Aの遮断時において、
When the amount of charge extracted from the gate is evaluated, 12
At the time of 50V-300A interruption,

【0023】[0023]

【数1】Qha+Qhb+Qe=456.6(μC)## EQU1 ## Qha + Qhb + Qe = 456.6 (μC)

【0024】であった。この値は従来構造のSIサイリ
スタのL負荷時のスイッチング波形から求めた値であ
る。
It was. This value is a value obtained from the switching waveform of the conventional SI thyristor at the time of L load.

【0025】ゲート−ゲート間に空乏層が広がり、チャ
ネル内に充分に高い電位障壁が形成されると、 + カソ
ード領域11からの電子の注入は停止し、t2 期間、即
ち、下降期間に入る(図30)。
When the depletion layer spreads between the gates and a sufficiently high potential barrier is formed in the channel, the injection of electrons from the n + cathode region 11 stops, and during the period t 2 , that is, during the falling period Enter (FIG. 30).

【0026】更に図31はテイル期間(t3 期間)に対
応しており、テイル電流が流れる様子を示している。
FIG. 31 corresponds to the tail period (t 3 period), and shows how the tail current flows.

【0027】従来構造を有するSIサイリスタの問題点
は、上記Qha+Qhb+Qeの値が極めて大きい点で
ある。即ち、ゲートから引き抜くべき電荷量が極めて大
きいという点である。特に重要な点はQhbが大きい点
である。このようにゲート引き抜き電荷量が大きいこと
からゲート駆動回路が大きくなり、またサイリスタのス
イッチング速度の高速化のための障害ともなっていた。
また高温時のターンオフ損失の増大に伴ない、素子破壊
の原因にもなっていた。
The problem of the SI thyristor having the conventional structure is that the value of Qha + Qhb + Qe is extremely large. That is, the amount of charge to be extracted from the gate is extremely large. A particularly important point is that Qhb is large. As described above, since the amount of charge extracted from the gate is large, the size of the gate drive circuit is increased, and this is an obstacle to increase the switching speed of the thyristor.
In addition, an increase in turn-off loss at a high temperature causes a destruction of the device.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、静電
誘導型半導体素子のターンオフスイッチング性能におい
て、蓄積時間、下降時間を短縮化し、並びにゲート電極
よりの引き出し電荷量を従来に比べ大幅に低減化し、タ
ーンオフ性能の優れ、使い易い、分布型主電極構造を有
する静電誘導型半導体素子において更にターンオフ引き
出し電荷量を低減化する静電誘導主電極短絡構造を有す
る静電誘導型半導体素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the storage time and the fall time in the turn-off switching performance of an electrostatic induction type semiconductor device, and to significantly reduce the amount of charge drawn from a gate electrode as compared with the prior art. An electrostatic induction semiconductor device having a distributed main electrode structure, which has a reduced turn-off performance and is easy to use, and an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure for further reducing the turn-off withdrawal charge amount. To provide.

【0029】更に本発明の目的の1つはゲート−ソース
間もしくはゲート−カソード間の耐圧のばらつきを抑
え、一様化された、静電誘導主電極短絡構造を有する静
電誘導型半導体素子を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an electrostatic induction type semiconductor device having a uniform electrostatic induction main electrode short-circuit structure, which suppresses variations in breakdown voltage between a gate and a source or between a gate and a cathode. The purpose is to provide.

【0030】更に本発明の目的の1つは上記ゲート−ソ
ース間もしくはゲート−カソード間の耐圧ばらつきの一
様化、均一化のためにソースもしくはカソードのレイア
ウトにおいて、拡散後の距離的不均一を極めて抑制した
静電誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子
を提供することにある。
Further, one of the objects of the present invention is to reduce the non-uniformity in the distance after diffusion in the layout of the source or the cathode in order to make the breakdown voltage between the gate and the source or between the gate and the cathode uniform and uniform. An object of the present invention is to provide an electrostatic induction semiconductor device having an extremely suppressed electrostatic induction main electrode short-circuit structure.

【0031】更に具体的に本発明の目的の1つはターン
オフ時のゲート引き抜き電荷量の一部分をカソードもし
くはソース電極からも有効に引き抜ける静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子を提供すること
にある。
More specifically, one of the objects of the present invention is to provide an electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure capable of effectively extracting a part of the gate extraction charge amount at turn-off from the cathode or source electrode. To provide.

【0032】更に具体的に本発明の目的の1つはターン
オフ時のゲート引き抜き電荷量の一部分をカソードもし
くはソース電極からも容易に引き抜けるようにカソード
領域もしくはソース領域に分布構造を設けかつ静電誘導
短絡構造を設けたことを特徴とする静電誘導主電極短絡
構造を有する静電誘導型半導体素子を提供することにあ
る。
More specifically, one of the objects of the present invention is to provide a distribution structure in a cathode region or a source region so as to easily extract a part of the gate extraction charge amount at the time of turn-off from a cathode or a source electrode, and to provide electrostatic induction. An object of the present invention is to provide an electrostatic induction semiconductor device having a short circuit structure for a main electrode for electrostatic induction, which is provided with a short circuit structure.

【0033】更に具体的に本発明の目的の1つはターン
オフ時のゲート引き抜き電荷量が有効に低減化されるこ
とによってゲート駆動回路が簡単化され使い勝手の良い
静電誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子
を提供することにある。
More specifically, one of the objects of the present invention is that the gate drive circuit is simplified by effectively reducing the amount of gate withdrawal charge at the time of turn-off, and has an easy-to-use electrostatic induction main electrode short-circuit structure. An object of the present invention is to provide an electrostatic induction semiconductor device.

【0034】更に具体的に本発明の目的の1つはゲート
引き抜き電荷量の低減化により、高温時のゲート損失破
壊耐量の向上した静電誘導主電極短絡構造を有する静電
誘導型半導体素子を提供することにある。
More specifically, one of the objects of the present invention is to provide an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure with improved gate loss destruction resistance at high temperatures by reducing the gate withdrawal charge amount. To provide.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】本発明は、静電誘導型サ
イリスタもしくはトランジスタにおいて、カソード金属
電極あるいはソース金属電極が半導体基板に接する面で
カソード拡散層あるいはソース拡散層の他にチャンネル
の形成される基板面にも渡り接触形成される分布型主電
極構造を有する素子構造を有し、更に、カソード拡散層
あるいはソース拡散層に囲まれた静電誘導カソード短絡
もしくはソース短絡構造を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a static induction thyristor or transistor, the cathode metal
An element structure having a distributed main electrode structure in which the electrode or the source metal electrode is in contact with the surface of the substrate where the channel is formed in addition to the cathode diffusion layer or the source diffusion layer on the surface in contact with the semiconductor substrate; , A cathode short circuit or a source short circuit surrounded by a cathode diffusion layer or a source diffusion layer.

【0036】静電誘導主電極(カソードもしくはソー
ス)短絡構造とは静電誘導効果による短絡構造をカソー
ド領域もしくはソース領域において実現したものをい
う。具体的には分布型主電極構造において相対的に不純
物密度の高い領域により囲まれた相対的に不純物密度の
低い領域内に主電極領域と反対導電型で制御領域と同一
導電型の短絡領域を形成する。上記主電極領域と短絡領
域は主電極によって短絡されている。前記短絡領域は相
対的に不純物密度の高い領域から相対的に不純物密度の
低い領域に広がる空乏層によって囲まれている。短絡領
域と制御領域間には静電誘導効果により高さが制御され
る電位障壁が存在する。従って、制御領域であるゲート
と短絡領域間を流れるキャリアは静電誘導効果による電
位障壁制御を受ける。このような短絡領域を設けること
によって少数キャリアを主電極にバイパスする効果を高
めることができる。
The electrostatic induction main electrode (cathode or source) short-circuit structure means a structure in which a short-circuit structure by an electrostatic induction effect is realized in a cathode region or a source region. Specifically, a short-circuit region of the same conductivity type as the control region with the opposite conductivity type to the main electrode region is formed in a relatively low impurity density region surrounded by a relatively high impurity density region in the distributed main electrode structure. Form. The main electrode region and the short-circuit region are short-circuited by the main electrode. The short-circuit region is surrounded by a depletion layer extending from a region having a relatively high impurity density to a region having a relatively low impurity density. There is a potential barrier whose height is controlled by the electrostatic induction effect between the short-circuit region and the control region. Therefore, carriers flowing between the gate, which is the control region, and the short-circuit region are subjected to potential barrier control by the electrostatic induction effect. By providing such a short-circuit region, the effect of bypassing minority carriers to the main electrode can be enhanced.

【0037】更にまた耐圧ばらつきを抑制するためにカ
ソード拡散層もしくはソース拡散層を分布配置させた分
布型主電極構造において、上記主電極短絡構造を有す
る。
Further, in the distributed main electrode structure in which the cathode diffusion layer or the source diffusion layer is distributed to suppress the withstand voltage variation, the above-mentioned main electrode short-circuit structure is provided.

【0038】ターンオフ時のゲート引き抜き電荷量の一
部分をカソード電極もしくはソース電極からも容易に引
き抜けるように、主電極領域を相対的に不純物密度の高
い領域と相対的に不純物密度の低い領域から形成し、か
つ相対的に不純物密度の低い領域の一部分に短絡領域を
設けてカソード電極もしくはソース電極と接触して電極
構造を形成している。上記相対的に不純物密度の低い領
域は、ゲート領域から引き抜くはずの少数キャリアのバ
イパス用の云わば導通チャネルとなり、上記短絡領域は
云わばドレインとなり、一部分の少数キャリアがカソー
ド電極もしくはソース電極からも引き抜きやすい効果を
更に高めた構成となっている。
The main electrode region is formed of a region having a relatively high impurity density and a region having a relatively low impurity density so that a part of the gate extraction charge at the time of turn-off can be easily extracted from the cathode electrode or the source electrode. In addition, a short-circuit region is provided in a part of a region having a relatively low impurity density, and an electrode structure is formed in contact with a cathode electrode or a source electrode. The region having a relatively low impurity density serves as a so-called conductive channel for bypassing minority carriers to be extracted from the gate region, the short-circuit region serves as a drain so-called, and a part of the minority carriers is also provided from the cathode electrode or the source electrode. It has a configuration that further enhances the effect of easy pulling out.

【0039】分布型主電極構造とは、主電極領域の不純
物密度が一様、均一に形成されず、非一様に非均一に分
布形成された構造を云い、例えば相対的に不純物密度の
高い領域と相対的に不純物密度の低い領域が分布形成さ
れた構造を含む。或いはまたこれらの両領域は互いに同
一導電型であっても、或いは反対導電型であってもよ
い。カソード電極もしくはソース電極等の電極構造は、
両領域に少なくとも一部分において接触している。要は
少数キャリアの導通チャネルを主電極領域にも設定した
構造である。
The distribution type main electrode structure refers to a structure in which the impurity density in the main electrode region is not formed uniformly and non-uniformly, but is formed non-uniformly and non-uniformly. This includes a structure in which a region having a lower impurity density than the region is formed. Alternatively, both of these regions may be of the same conductivity type or of opposite conductivity types. Electrode structure such as cathode electrode or source electrode,
Both regions are in contact at least in part. The point is that the conduction channel of minority carriers is also set in the main electrode region.

【0040】これに対して、静電誘導主電極短絡構造と
は上記分布型主電極構造において更に主電極短絡構造を
設け、しかも短絡領域に流入するキャリアを静電誘導効
果による電位障壁制御により制御する構造であり、短絡
領域を設けることで更に少数キャリアの吸収効果を高め
た構造である。
On the other hand, the electrostatic induction main electrode short-circuit structure is different from the above-mentioned distributed type main electrode structure in that a main electrode short-circuit structure is further provided, and carriers flowing into the short-circuit region are controlled by potential barrier control by an electrostatic induction effect. This is a structure in which a short-circuit region is provided to further enhance the effect of absorbing minority carriers.

【0041】従って、本発明の静電誘導主電極短絡構造
を有する静電誘導型半導体素子の構成は以下に示す通り
である。即ち、高抵抗層領域(1)の第1の主表面に形
成された第1の主電極領域(11,10,15)と、前
記高抵抗層領域(1)の第1もしくは第2の主表面に形
成された第2の主電極領域(3)と、前記第1の主電極
領域(11,10,15)の近傍に形成された制御領域
(4)とを具備し、前記制御領域(4)は前記高抵抗層
領域(1)内にチャネル領域(5)を形成するとともに
第1の主電極領域(11,10,15)と第2の主電極
領域(3)間を導通する主電流を該チャネル領域(5)
に形成された電位障壁高さを制御することによって制御
する静電誘導型半導体素子において、第1の主電極領域
(11,10,15)は相対的に不純物密度の高い領域
(11)と相対的に不純物密度の低い領域(10)と相
対的に不純物密度の高い領域(11)に挟まれた相対的
に不純物密度の低い領域(10)内に形成された短絡領
(15)とが互いに分布された構造を具え、かつ第1
の主電極領域(11,10,15)に接触する電極構造
は上記不純物密度の高い領域(11)のみならず不純物
密度の低い領域(10)及び短絡領域(15)にも部分
的に接触し、前記短絡領域(15)は前記制御領域
(4)と同一導電型で前記相対的に不純物密度の高い第
1の主電極領域(11)とは反対導電型を有し、前記相
対的に不純物密度の高い領域(11)から前記相対的に
不純物密度の低い領域(10)内に広がる空乏層によっ
て前記制御領域(4)との間に電位障壁を有し、 前記第
1の主電極領域(11,10,15)に接触する電極構
造は、前記相対的に不純物密度の高い領域(11)とは
オーム性接触を有し、前記相対的に不純物密度の低い領
域(10)と接触する部分においてはオーム性接触,非
オーム性接触もしくはショットキー接触を有し、 前記第
1の主電極領域(11,10,15)に接触する電極構
造において、前記相対的に不純物密度の低い領域(1
0)と接触する部分の電極材料はAl,Mo,W,P
t,Ti,NiもしくはこれらとSiとの合金もしくは
シリサイド層からなり、 前記第1の主電極領域(11,
10,15)の内、前記相対的に不純物密度の高い領域
(11)は互いに島状に分割された構成或いはストライ
プ状に分割された構成或いはこれらを組み合わせた構成
からなる分布構造を有することを特徴とする静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子としての構
成を有する。
Accordingly, the configuration of the electrostatic induction semiconductor device having the short circuit structure of the electrostatic induction main electrode of the present invention is as follows. That is, the first main electrode regions formed on the first major surface of the high resistivity layer (1) (11,10,15), first or second main of the high resistivity layer (1) A second main electrode region (3) formed on the surface and a control region formed near the first main electrode region (11, 10, 15)
(4) , wherein the control region (4) forms a channel region (5) in the high-resistance layer region (1) and includes a first main electrode region (11, 10, 15) and a second main electrode region (11) . Main current flowing between the main electrode regions (3) of the channel region (5).
In the electrostatic induction type semiconductor device controlled by controlling the height of the potential barrier formed in the first main electrode region,
(11, 10, 15) are regions with relatively high impurity density
The short-circuit region ( ) formed in the region (10) having a relatively low impurity density sandwiched between the region (10) having a relatively low impurity density and the region (11) having a relatively low impurity density. 15) has a structure distributed to each other, and
The electrode structure in contact with the main electrode regions ( 11, 10, 15) is not only in contact with the high impurity density region (11) but also in the low impurity density region (10) and the short-circuit region (15). The short-circuit area (15) is the control area
(4) and having a conductivity type opposite to the relatively high impurity concentration first main electrode region of the same conductivity type (11), the relative from the relatively high impurity concentration regions (11) the potential barrier between the control area by a depletion layer spreading in a region lower (10) within the impurity density (4) possess the said first
1 electrode structure contacting the main electrode regions (11, 10, 15)
The structure is defined as the region (11) having a relatively high impurity density.
It has ohmic contact and has a relatively low impurity density.
Ohmic contact, non-
It has ohmic contact or Schottky contact, the second
1 electrode structure contacting the main electrode regions (11, 10, 15)
In the structure, the relatively low impurity density region (1)
0) The electrode material of the portion in contact with Al, Mo, W, P
t, Ti, Ni or alloys of these with Si, or
A first main electrode region (11,
10, 10), the region having a relatively high impurity density.
(11) is a configuration or stripe that is divided into islands
Or a combination of these
And has a configuration as an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure characterized by having a distribution structure of:

【0042】或いはまた、前記第1の主電極領域(1
1,10,15)の内、相対的に不純物密度の高い領域
(11)と相対的に不純物密度の低い領域(10)
は、互いに同一導電型であり、かつ前記制御領域(4)
とは反対導電型であることを特徴とする静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子としての構成を
有する。
Alternatively, the first main electrode region (1
Regions with relatively high impurity density in (1, 10, 15)
(11) and the region (10 ) having a relatively low impurity density have the same conductivity type as each other and the control region (4).
And has a configuration as an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure characterized by being of the opposite conductivity type.

【0043】或いはまた、前記第1の主電極領域(1
1,10,15)の内、前記相対的に不純物密度の低い
領域(10)は前記相対的に不純物密度の高い領域(1
1)とは反対導電型であり、かつ前記制御領域(4)
は同一導電型であることを特徴とする静電誘導主電極短
絡構造を有する静電誘導型半導体素子としての構成を有
する。
Alternatively, the first main electrode region (1
Of the regions (1, 10 , 15), the region (10) having a relatively low impurity density is the region (1) having a relatively high impurity density.
It has a configuration as an electrostatic induction type semiconductor element having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure, which is of the opposite conductivity type to 1) and of the same conductivity type as the control region (4) .

【0044】或いはまた、前記制御領域(4)は埋込み
構造を有することを特徴とする静電誘導主電極短絡構造
を有する静電誘導型半導体素子としての構成を有する。
Alternatively, the control region (4) has a structure as an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure characterized by having an embedded structure.

【0045】或いはまた、前記制御領域(4)は切込み
構造を有することを特徴とする静電誘導主電極短絡構造
を有する静電誘導型半導体素子としての構成を有する。
Alternatively, the control region (4) has a configuration as an electrostatic induction semiconductor device having a short-circuit structure of the electrostatic induction main electrode, characterized by having a notch structure.

【0046】或いはまた、前記制御領域(4)は平面型
構造を有することを特徴とする静電誘導主電極短絡構造
を有する静電誘導型半導体素子としての構成を有する。
Alternatively, the control region (4) has a structure as an electrostatic induction semiconductor device having a short-circuit structure of an electrostatic induction main electrode, which has a planar structure.

【0047】或いはまた、前記静電誘導型半導体素子は
静電誘導サイリスタであることを特徴とする静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子としての構
成を有する。
Alternatively, the electrostatic induction type semiconductor element is an electrostatic induction thyristor, and has a configuration as an electrostatic induction type semiconductor element having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure.

【0048】或いはまた、前記静電誘導型半導体素子は
静電誘導トランジスタであることを特徴とする静電誘導
主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子としての
構成を有する。
Alternatively, the electrostatic induction type semiconductor device has a configuration as an electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure, characterized in that it is an electrostatic induction transistor.

【0049】或いはまた、前記第2の主電極領域(3)
は短絡層(6)と接触して静電誘導アノードショート構
造を有することを特徴とする静電誘導主電極短絡構造を
有する静電誘導型半導体素子としての構成を有する。
Alternatively, the second main electrode region (3)
Is in contact with the short-circuit layer (6) to form the electrostatic induction anode short-circuit.
The structure of the electrostatic induction main electrode short circuit characterized by having
Having a configuration as an electrostatic induction type semiconductor device.

【0050】[0050]

【作用】静電誘導サイリスタを例として、従来構造と比
較しながら本発明による静電誘導主電極短絡構造を有す
る静電誘導型半導体素子の動作原理を説明する。
The principle of operation of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to the present invention will be described by taking an electrostatic induction thyristor as an example and comparing it with a conventional structure.

【0051】図16乃至図21は本発明の静電誘導主電
極(カソード)短絡構造を有する静電誘導サイリスタの
動作原理を説明するための図であって、図16は後述す
る図2に図示する実施例2と同様の構造例であるが、カ
ソード電極7aが一部n型領域10にも接触している例
である。静電誘導カソード短絡と分布型カソード構造を
組み合わせた形状となっている。図17乃至図20はそ
れぞれオン期間(t0期間)、蓄積期間(t1 期間)、
下降期間(t2 期間)、テイル期間(t3 期間)におけ
るキャリアの動きを説明する図である。また図21はカ
ソード近傍における構造と対応するポテンシャル分布の
模式図であって正孔がカソード電極7aに抜けやすい構
造であることを示している。但し、図21は模式図であ
り、図16とは対応していない。
FIGS. 16 to 21 are views for explaining the operation principle of the electrostatic induction thyristor having the electrostatic induction main electrode (cathode) short-circuit structure of the present invention, and FIG. 16 is shown in FIG. This is an example in which the cathode electrode 7 a is partially in contact with the n-type region 10. The shape is a combination of an electrostatic induction cathode short circuit and a distributed cathode structure. 17 to 20 show an ON period (t 0 period), an accumulation period (t 1 period),
FIG. 9 is a diagram illustrating movement of carriers in a falling period (t 2 period) and a tail period (t 3 period). FIG. 21 is a schematic diagram of a potential distribution corresponding to the structure near the cathode, and shows that holes are easily removed to the cathode electrode 7a . However, FIG. 21 is a schematic diagram and does not correspond to FIG.

【0052】本発明の動作原理を説明する図17乃至図
20は従来構造の動作原理を説明した図28乃至図31
にそれぞれ対応している。
17 to 20 for explaining the operation principle of the present invention are shown in FIGS. 28 to 31 for explaining the operation principle of the conventional structure.
Respectively.

【0053】従来構造と比較すると分布型カソード構造
と静電誘導短絡の効果により、本発明の方が高速化さ
れ、またターンオフ時ゲートピーク電流値IGPも低減化
され、かつターンオフ時ゲート引き抜き電荷量も小さ
い。
[0053] The effect of a conventional structure and comparing the distributed cathode structure and the static induction shorted, who of the invention are faster and turn-off gate peak current I GP is also reduced, and the turn-off time of the gate pull-out charges The amount is also small.

【0054】図17と図28を比較すると、オン期間
(t0 期間)におけるキャリアの動きはあまり差がない
ことがわかる。本発明においてはカソード電極7a
型領域(nエピタキシャル層)10及びp+ カソード短
絡領域15にも接触しているため、オン状態における正
孔電流はn+ カソード領域11のみならず、相対的に不
純物密度の低いn型領域(nエピタキシャル層)10
びp+ カソード短絡領域15を介してカソード電極7a
に流入する。むしろオン状態では正孔電流はこの相対的
に不純物密度の低いn型領域(nエピタキシャル層)1
及びp+ カソード短絡領域15の部分を介してカソー
ド電極7aに流れやすい。
A comparison between FIG. 17 and FIG. 28 shows that there is not much difference in carrier movement during the ON period (t 0 period). In the present invention, the cathode electrode 7a is n
Since it is also in contact with the n-type region (n-epitaxial layer) 10 and the p + cathode short-circuit region 15, the hole current in the ON state is not only in the n + cathode region 11 but also in the n-type region ( cathode electrode 7a via n epitaxial layer) 10 and p + cathode short-circuit region 15
Flows into. Rather, in the on state, the hole current is reduced by the n-type region (n epitaxial layer) 1 having a relatively low impurity density.
It easily flows to the cathode electrode 7a through the portions of the 0 and p + cathode short-circuit regions 15 .

【0055】本発明の動作上、特徴的な点は図18の蓄
積期間(t1 期間)のキャリアの動きに現われている。
ゲート−カソード間に逆バイアスが印加されると、ゲー
トのポテンシャル(電位)が上昇し、チャネルの電位障
壁高さが上昇する。これに伴ない、ゲートから正孔が引
き抜かれるが、その成分は主としてアノードからの正孔
電流ihaによるQhaのみとなる。 + ゲート領域
近傍及びゲート−カソード間のnエピタキシャル層(1
0)内に分布された正孔による正孔電流ihbの成分に
よるQhbの内、一部分は + ゲート領域から引き抜
かれるが、主としてihbはp+ カソード短絡領域15
及びn型領域10を介してカソード電極7aに流入する
ことから、ゲート引き抜き電荷とはならない。これは後
述する正孔に対するポテンシャル分布から明らかなよう
+ カソード領域11近傍の正孔はn型領域(nエピ
タキシャル層)10に対して形成された + カソード短
絡領域15からカソード電極7aに抜けやすいからであ
る。尚、ie成分については従来例と同様である。
A characteristic point in the operation of the present invention appears in the movement of carriers during the accumulation period (t 1 period) in FIG.
When a reverse bias is applied between the gate and the cathode, the potential (potential) of the gate increases, and the height of the potential barrier of the channel increases. Along with this, holes are extracted from the gate, and its component is mainly Qha due to the hole current iha from the anode. p + gate region 4
The n epitaxial layer (1) in the vicinity and between the gate and the cathode
A part of Qhb due to the component of hole current ihb due to holes distributed in 0) is extracted from p + gate region 4, but mainly ihb is p + cathode short-circuit region 15.
In addition, since the charge flows into the cathode electrode 7a via the n-type region 10, the charge does not become a gate extraction charge. This is because the holes near the n + cathode region 11 are n-type regions (n
This is because the cathode electrode 7a easily escapes from the p + cathode short-circuit region 15 formed for the ( axial layer) 10 . The IE component is the same as in the conventional example.

【0056】従って、従来構造では図29に示す如く、
ゲート引き抜き電流はiha+ihb+ieであり、ゲ
ート引き抜き電荷量はQha+Qhb+Qeであったの
に対して、本願発明では、それぞれiha−ihb+i
e,Qha−Qhb+Qeとなる。p+ カソード短絡領
域15を設定しない単なる分布型主電極構造と比較して
もゲート引き抜き電荷量は低減化される。
Therefore, in the conventional structure, as shown in FIG.
The gate extraction current was iha + ihb + ie, and the gate extraction charge was Qha + Qhb + Qe, whereas in the present invention, iha−ihb + i, respectively.
e, Qha−Qhb + Qe. Compared with a mere distributed type main electrode structure in which the p + cathode short-circuit region 15 is not set, the gate extraction charge amount is reduced.

【0057】本発明の静電誘導主電極短絡構造の導入に
よって、ターンオフ時ゲート引き抜き電荷量は従来例に
比較して相当程度低減化されている。
With the introduction of the electrostatic induction main electrode short-circuiting structure of the present invention, the amount of gate withdrawal charge at the time of turn-off is considerably reduced as compared with the conventional example.

【0058】図19及び図20に示した下降期間(t2
期間)及びテイル期間(t3 期間)の動作は従来構造と
同様である。
The falling period (t 2 ) shown in FIGS.
Operation period) and tail period (t 3 period) is the same as the conventional structure.

【0059】図21は本発明の静電誘導カソード短絡構
造を有するSIサイリスタのカソード近傍の構造と対応
するポテンシャル分布を模式的に示した図である。A−
A′線及びB−B′線に沿って、それぞれ破線及び実線
にてポテンシャル分布を示している。p+ カソード短絡
領域15の前面には正孔に対する電位障壁高さが最も高
いイントリンシックカソード点K* が存在し、ゲート−
ゲート間のチャネル領域にはイントリンシックゲート点
* が存在して、それぞれ正孔及び電子の流れを制御し
ている。ポテンシャル分布より明らかなように正孔はカ
ソード電極7an型領域(nエピタキシャル層)10
との界面及び + カソード短絡領域15に蓄積されやす
いことから、ターンオフ時のihb成分は主としてカソ
ード電極7aに流入しやすい。このためQhb成分がタ
ーンオフ時ゲート引き抜き電荷から低減化される。
FIG. 21 is a diagram schematically showing a structure near the cathode of an SI thyristor having an electrostatic induction cathode short-circuit structure of the present invention and a corresponding potential distribution. A-
Along the A 'line and the BB' line, a potential distribution is shown by a broken line and a solid line, respectively. In front of the p + cathode short-circuit region 15, there is an intrinsic cathode point K * having the highest potential barrier height for holes, and the gate-
Intrinsic gate points G * exist in the channel region between the gates to control the flow of holes and electrons, respectively. As is apparent from the potential distribution, the holes are formed between the cathode electrode 7a and the n-type region (n epitaxial layer) 10a.
Therefore, the ihb component at the time of turn-off tends to flow mainly into the cathode electrode 7a because the ihb component easily accumulates at the interface with the P + cathode short-circuit region 15 . Therefore, the Qhb component is reduced from the charge discharged from the gate at the time of turn-off.

【0060】[0060]

【実施例1】図1は本発明の第1の実施例としての静電
誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の模
式的断面構造図及び上面図である。図1は単位セグメン
ト部分を表わしている。3は + アノード領域であるた
め、図1の構造は静電誘導サイリスタに対応している。
もしも3がn+ 領域となれば静電誘導トランジスタとな
る。以下サイリスタを例に説明する。図1において、1
はn- 高抵抗層、4は埋込み層としての+ ゲート領
域、5はチャネル領域、7a、7b、7cはそれぞれカ
ソード電極、ゲート電極、アノード電極である。10は
n型領域であって、エピタキシャル成長等にて形成さ
れる。11はn+ カソード領域であり、15は + カソ
ード短絡領域である。本実施例1の構造的特徴は、カソ
ード電極7aがn+ カソード領域11のみならずn型領
域10及び + カソード短絡領域15に対しても接触し
ていることである。n+ カソード領域11と + カソー
ド短絡領域15はカソード電極7aによって短絡されて
いる。カソード電極7aの材料としてはAl,Al−S
i,Mo,W,Pt,Ti,Niもしくはこれらの合金
層或いはシリサイド層である。カソード電極7aはn+
カソード領域11及び + カソード短絡領域15に対して
はオーム性接触となっているが、n領域10に対して
はオーム性接触、非オーム性接触、或いはショットキー
接触となっている。n型領域10内に分布する正孔がn
型領域10とカソード電極7aとの接触界面及び +
ソード短絡領域15に蓄積されやすいように、n+ (1
1)とn(10)に不純物密度差が設定され更に、また
+ カソード短絡領域15に吸収されやすい構造となっ
ている。上面図から明らかなように、n+ カソード領域
11はストライプ状に形成されているが、周辺部分が相
対的に不純物密度の低いn型領域10となっており、n
+ (11)n(10)の分布カソード領域に対して、カ
ソード電極7aが両者に接触して、分布カソード電極構
造を形成し、更にまたカソード電極7aは + カソード
短絡領域15とn+ カソード領域(11)を短絡してい
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic sectional view and a top view of an electrostatic induction semiconductor device having a short circuit structure of an electrostatic induction main electrode according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a unit segment portion. Since 3 is a p + anode region, the structure of FIG. 1 corresponds to an electrostatic induction thyristor.
If 3 becomes the n + region, it becomes an electrostatic induction transistor. Hereinafter, a thyristor will be described as an example. In FIG. 1, 1
Is an n high resistance layer, 4 is a p + gate region as a buried layer , 5 is a channel region, and 7a, 7b, and 7c are a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode, respectively. Reference numeral 10 denotes an n-type region, which is formed by an epitaxial growth layer or the like. 11 is an n + cathode region, and 15 is a p + cathode short-circuit region. A structural feature of the first embodiment is that the cathode electrode 7a contacts not only the n + cathode region 11 but also the n-type region 10 and the p + cathode short-circuit region 15. N + cathode region 11 and p + cathode short-circuit region 15 are short-circuited by cathode electrode 7a. The material of the cathode electrode 7a is Al, Al-S
i, Mo, W, Pt, Ti, Ni, or an alloy or silicide layer thereof. The cathode electrode 7a is n +
The cathode region 11 and the p + cathode short-circuit region 15 are in ohmic contact, while the n- type region 10 is in ohmic contact, non-ohmic contact, or Schottky contact. The holes distributed in the n-type region 10 are n
N + (1) so as to be easily accumulated in the contact interface between the mold region 10 and the cathode electrode 7a and in the p + cathode short-circuit region 15.
An impurity density difference is set between 1) and n (10), and the structure is easily absorbed by the p + cathode short-circuit region 15. As is clear from the top view, the n + cathode region 11 is formed in a stripe shape, but the peripheral portion is an n-type region 10 having a relatively low impurity density.
+ (11) with respect to the distribution cathode region of n (10), a cathode electrode 7a is in contact with both, to form a distributed cathode electrode structure, furthermore cathode electrode 7a is p + cathode short-circuit regions 15 and n + cathode Region (11) is short-circuited.

【0061】上記n型領域10は、正孔が蓄積されやすい
領域であればよく、p+ ゲート領域4よりは相対的に不
純物密度が低いp- 領域として形成されていてもよい。
この場合にはカソード電極7aとの接触はショットキー
接触となることが望ましい。
The n-type region 10 may be a region in which holes are easily accumulated, and may be formed as a p region having a lower impurity density than the p + gate region 4.
In this case, it is desirable that the contact with the cathode electrode 7a be a Schottky contact.

【0062】またp+ カソード短絡領域15と + ゲー
ト領域4間の空乏化された領域には静電誘導効果によっ
て高さが制御される電位障壁が形成されて + ゲート領
域4と + カソード短絡領域15との導通キャリア(正
孔)の流れが制御されている。
A potential barrier whose height is controlled by the electrostatic induction effect is formed in the depleted region between the p + cathode short-circuit region 15 and the p + gate region 4, so that the p + gate region 4 and the p + The flow of conduction carriers (holes) with the cathode short-circuit region 15 is controlled.

【0063】即ち、 + カソード短絡領域15はn+
ソード領域11と短絡されるとともに、n+ カソード領
域11で挟まれたn型領域10には、n+ (11)n
(10)接合による拡散電位によって空乏層が広がる。
この空乏層が互いにつながって、 + カソード短絡領域
15の前面には正孔に対する電位障壁が形成されてい
る。この電位障壁高さが最も高いイントリンシックカソ
ードK* の位置は図1中に模式的に示されている。図2
1に図示した正孔に対するポテンシャル分布からも明ら
かなようにK* よりも表面側に分布した正孔は効率よく
+ カソード短絡領域15に吸収される。このような
+ カソード短絡領域15を積極的に導入することによっ
て、カソード電極7aに吸収する正孔の云わばドレイン
領域を形成したことに相当する。単なるショットキー接
合を介して正孔をカソード電極7aに吸収する構造に比
べて、p+ 領域(15)n(10)接合の拡散電位によ
って正孔の吸収効果が高い構造である。
That is, the p + cathode short-circuit region 15 is short-circuited to the n + cathode region 11 and the n + region 11 sandwiched between the n + cathode regions 11 has n + (11) n
(10) The depletion layer expands due to the diffusion potential due to the junction.
The depletion layers are connected to each other, and a potential barrier for holes is formed in front of the p + cathode short-circuit region 15. The position of the intrinsic cathode K * having the highest potential barrier height is schematically shown in FIG. FIG.
As is clear from the potential distribution for holes shown in FIG. 1, holes distributed on the surface side of K * are efficiently formed.
It is absorbed by the p + cathode short-circuit region 15. Such a p
+ By actively introducing cathode short-circuit regions 15, corresponding to the formation of the drain region when said of the holes to be absorbed by the cathode electrode 7a. Compared to a structure in which holes are absorbed into the cathode electrode 7a via a simple Schottky junction, the structure has a higher hole absorption effect due to the diffusion potential of the p + region (15) n (10) junction.

【0064】図1ではカソード電極7aはn型領域10
にも接触した構造を有するが、必ずしもn型領域10に
接触している必要はないことはもちろんである。即ち、
+(11)p+ (15)領域のみに接触する構成とな
っていてもよい。
In FIG. 1, the cathode electrode 7a is
However, it is needless to say that it does not necessarily need to be in contact with the n-type region 10. That is,
It may be configured to contact only the n + (11) p + (15) region .

【0065】[0065]

【実施例2】図2は本発明の第2の実施例としての静電
誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単
位セグメント部分の模式的断面構造図及び上面図であ
る。図2は埋込みゲート型SIサイリスタに対応してい
る。図2の構造的特徴はn+ カソード領域11でn型領
域10を挟み、更に挟まれたn型領域10内に + カソ
ード短絡領域を設定し、カソード電極7aとはこのn+
カソード領域11で挟まれたn型領域10及び + カソ
ード短絡領域15において接触している点である。
Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic sectional structure view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2 corresponds to a buried gate type SI thyristor. Structural features of Figure 2 sandwich the n-type region 10 in n + cathode region 11, to set the p + cathode short-circuit regions to further sandwiched between n-type region 10 and the cathode electrode 7a this n +
The point is that the n-type region 10 and the p + cathode short-circuit region 15 sandwiched by the cathode region 11 are in contact with each other.

【0066】このような分布型主電極(カソード)構造
においてカソード短絡構造を導入することによって、相
対的に不純物密度の低いn型領域10内に蓄積される正
孔を効率良く + カソード短絡領域15からカソード電
極7aに吸収することができる。上面図より明らかな如
く、n+ カソード領域11は2本のストライプ状に形成
されこのストライプに挟まれたn型領域10内に +
ソード短絡領域15が形成され、カソード電極7aはn
+ (11)n(10)n+ (11)領域及びn+ (1
1)p+ (15)n+ (11)領域に横断的に接触して
いる。カソード電極7aはn+ カソード領域11及び
+ カソード短絡領域15とはオーム性接触、n型領域と
はオーム性接触もしくは非オーム性接触、或いは、ショ
ットキー接触となっている。またn型領域10はp+
ート領域4に比べて相対的に不純物密度の低いp- 領域
もしくは、p領域として形成されていてもよい。
By introducing a cathode short-circuit structure in such a distributed main electrode (cathode) structure, holes accumulated in the n-type region 10 having a relatively low impurity density can be efficiently removed from the p + cathode short-circuit region. 15 to the cathode electrode 7a. As is apparent from the top view, the n + cathode region 11 is formed in the shape of two stripes, and ap + cathode short-circuit region 15 is formed in the n-type region 10 sandwiched between the stripes.
+ (11) n (10) n + (11) region and n + (1
1) Transversely contacting the p + (15) n + (11) region. The cathode electrode 7a has an n + cathode region 11 and p
The + cathode short-circuit region 15 has ohmic contact, and the n-type region has ohmic contact or non-ohmic contact or Schottky contact. Further, n-type region 10 may be formed as a p region having a lower impurity density than p + gate region 4 or a p region.

【0067】[0067]

【実施例3,4】図3及び図4は本発明の第3及び第4
の実施例としての静電誘導主電極短絡構造を有する静電
誘導型半導体素子の単位セグメント部分の模式的断面構
造図及び上面図である。
Embodiments 3 and 4 FIGS. 3 and 4 show the third and fourth embodiments of the present invention.
3A and 3B are a schematic sectional structure view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure as an example of the present invention.

【0068】図3及び図4の構造的特徴は、n+ カソー
ド領域11の配置パターン及びn+カソード領域11で
挟まれたp+ カソード短絡領域15の配置パターンにあ
る。即ち、従来例の問題点として説明したようにn+
ソード領域11の拡散された領域直下のp+ 埋込みゲー
ト領域4が大きく拡がり、拡散深さにばらつきを生じ、
ゲート−カソード間の耐圧分布にばらつきを生ずるとい
う問題点を解決するために、n+ カソード領域11を小
領域に分割してセグメント内に配置し、かつn+ カソー
ド領域11に挟まれた形状にp+ カソード短絡領域15
を形成した点である。n+ カソード領域11はチャネル領
域5に対応する領域上に分割されて配置されるため単位
セグメント内でのゲート−カソード間の拡散ばらつきは
緩和され、耐圧分布も一様となる。
[0068] Structural features of FIGS. 3 and 4 are in the arrangement pattern of p + cathode short-circuit regions 15 sandwiched between the arrangement pattern and the n + cathode region 11 of the n + cathode region 11. That is, as described as a problem of the conventional example, the p + buried gate region 4 immediately below the diffused region of the n + cathode region 11 greatly expands, causing a variation in the diffusion depth.
In order to solve the problem that the breakdown voltage distribution between the gate and the cathode is varied, the n + cathode region 11 is divided into small regions, arranged in segments, and formed into a shape sandwiched between the n + cathode regions 11. p + cathode short circuit area 15
Is formed. Since the n + cathode region 11 is divided and arranged on the region corresponding to the channel region 5, the diffusion variation between the gate and the cathode in the unit segment is reduced, and the breakdown voltage distribution becomes uniform.

【0069】実施例3ではストライプ状の + カソード
領域11と組み合わされている例であり、カソード電極
7aはこのようなn+ カソード領域11とn型領域10
からなる分布カソード領域とp+ カソード短絡領域15
に上面図に示す如く接触している。
[0069] an example that is combined with a stripe-shaped n + cathode region 11 in the third embodiment, the cathode electrode 7a such n + cathode region 11 and the n-type region 10
Cathode region and p + cathode short-circuit region 15
As shown in the top view.

【0070】図4の実施例4ではn+ カソード領域11
は小領域に分割されたままであり、ストライプは入って
いない。これらのn+ カソード領域11に挟まれた形状
にp+ カソード短絡領域15を形成している。カソード
電極7aはn+ (11)p+(15)n+ (11)p+
(15)…分布カソード短絡領域に対して横断的に接触
している。
[0070] In Example 4 of FIG. 4 n + cathode region 11
Is still divided into small areas, and no stripes are included. The p + cathode short-circuit region 15 is formed in a shape sandwiched between these n + cathode regions 11. The cathode electrode 7a has n + (11) p + (15) n + (11) p +
(15) ... Transversely contacting the distributed cathode short-circuit region.

【0071】実施例3,4においてもカソード電極7a
とn+ カソード領域11及びp+ カソード短絡領域15
はオーム性接触、n型領域10とはオーム性接触、非オ
ーム性接触もしくはショットキー接触となっている。更
にまた、n型領域10はp-領域もしくはp領域として
形成されていてもよい。要はこのような相対的に不純物
密度の低いn型領域10かp+ カソード短絡領域15
正孔が蓄積され、カソード電極7aに吸収されやすい構
造となっていればよい。
In Examples 3 and 4, the cathode electrode 7a
And n + cathode region 11 and p + cathode short-circuit region 15
Is an ohmic contact, and is an ohmic contact, a non-ohmic contact or a Schottky contact with the n-type region 10. Furthermore, n-type region 10 may be formed as a p region or a p region. The point is that the structure is such that holes are accumulated in the n-type region 10 or the p + cathode short-circuit region 15 having a relatively low impurity density and are easily absorbed by the cathode electrode 7a.

【0072】尚、静電誘導(SI)主電極短絡構造が実
現されていることは前述の実施例1,2と同様である。
即ち、カソード短絡領域15はn+ カソード領域11と
短絡されるとともに、n+ カソード領域11で挟まれた
n型領域10には、n+ (11)n(10)接合による
拡散電位によって空乏層が広がる。この空乏層が互いに
つながって、カソード短絡領域15の前面には正孔に対
する電位障壁が形成されている。この電位障壁高さが最
も高い位置がイントリンシックカソードK* であり、K
* の位置は図3,4中に模式的に示されている。図21
に図示した正孔に対するポテンシャル分布からも明らか
なようにK* よりも表面側に分布した正孔は効率よく
+ カソード短絡領域15に吸収される。このような +
カソード短絡領域15を積極的に導入することによっ
て、カソード電極7aに吸収する正孔の云わばドレイン
領域を形成したことに相当する。単なるショットキー接
合を介して正孔をカソード電極7aに吸収する構造に比
べて、p+ 領域(15)n(10)接合の拡散電位によ
って正孔の吸収効果が高い構造である。
It is to be noted that the electrostatic induction (SI) main electrode short-circuit structure is realized as in the first and second embodiments.
That depletion, together with the cathode short-circuit regions 15 is shorted to the n + cathode region 11, the n + A n-type region 10 sandwiched between the cathode region 11, n + (11) n (10) diffusion potential by bonding Spreads. The depletion layers are connected to each other, and a potential barrier for holes is formed in front of the cathode short-circuit region 15. The position where the height of the potential barrier is the highest is the intrinsic cathode K *.
The position of * is schematically shown in FIGS. FIG.
Holes efficiently distributed in the surface side than the K * As apparent from the potential distribution for holes illustrated in p
+ Absorbed in cathode short-circuit region 15. Such p +
By positively introducing the cathode short-circuit region 15, the holes absorbed in the cathode electrode 7a correspond to the formation of the drain region. Compared to a structure in which holes are absorbed into the cathode electrode 7a via a simple Schottky junction, the structure has a higher hole absorption effect due to the diffusion potential of the p + region (15) n (10) junction.

【0073】図3,4ではカソード電極7aはn型領域
10にも接触した構造を有するが、必ずしもn型領域1
0に接触している必要はないことはもちろんである。即
ち、n+ (11)p+ (15)領域のみに接触する構成
となっていてもよい。
3 and 4, the cathode electrode 7a has a structure in which the cathode electrode 7a is also in contact with the n-type region 10;
Of course, it is not necessary to touch 0. That is, it may be configured to contact only the n + (11) p + (15) region .

【0074】[0074]

【実施例5,6】図5及び図6は本発明の第5及び第6
の実施例としての静電誘導主電極短絡構造を有する静電
誘導型半導体素子の単位セグメント部分の模式的断面構
造図である。埋込みゲート型SIサイリスタの例であ
り、n+ カソード領域11は実施例3,4と同様に小領
域に分割されまた静電誘導効果を利用する + カソード
短絡領域15は + カソード領域11に挟まれて配置さ
れている。本発明の静電誘導主電極(カソード)短絡構
造は短絡構造を有しない分布型主電極構造と比べても更
にゲート引き抜き電荷量の低減効果があり、ターンオフ
時間の内、蓄積時間ts と下降時間tf の和からなるタ
ーンオフ時間tgqが低減される構造である。しかし、サ
イリスタ構造特有のテイル時間ttailに対しては分布型
主電極(カソード)構造だけでは低減することは難し
い。従って、実施例5では静電誘導カソード短絡構造と
ライフタイム制御とを組み合わせて実施した例に対応し
ている。ライフタイム制御としてはプロトン照射、電子
線照射、γ線照射等の方法もしくは重金属拡散を行な
う。図5において(×)印はプロトン照射の場合の望ま
しい欠陥領域の形成位置を示している。例えば、p+
ノード領域3の厚さを約5μmとして、アノード面から
約15μmの位置に形成している。p+ アノード領域3
の近傍に形成することによって、電子のライムタイムを
有効に制御してテイル時間の低減化を図っている。
Embodiments 5 and 6 FIGS. 5 and 6 show the fifth and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure as an example of the present invention. This is an example of a buried gate type SI thyristor. The n + cathode region 11 is divided into small regions similarly to the third and fourth embodiments, and the p + cathode short-circuit region 15 utilizing the electrostatic induction effect is replaced with the n + cathode region 11. It is arranged sandwiched. Electrostatic induction main electrode (cathode) shorted structure of the present invention has the effect of reducing further pulled out of the gate charge amount compared to not having the distributed main electrode structure shorted structure, among the turn-off time, and falling accumulation time t s This is a structure in which the turn-off time t gq, which is the sum of the times t f , is reduced. However, it is difficult to reduce the tail time t tail peculiar to the thyristor structure only by the distributed main electrode (cathode) structure. Therefore, the fifth embodiment corresponds to an example in which the electrostatic induction cathode short-circuit structure and the lifetime control are combined. As the lifetime control, a method such as proton irradiation, electron beam irradiation, and γ-ray irradiation or heavy metal diffusion is performed. In FIG. 5, a mark (x) indicates a position where a desirable defect region is formed in the case of proton irradiation. For example, the thickness of the p + anode region 3 is about 5 μm, and is formed at a position about 15 μm from the anode surface. p + anode region 3
In this case, the lime time of electrons is effectively controlled to reduce the tail time.

【0075】一方、図6に示した実施例6では静電誘導
カソード短絡構造と静電誘導アノード短絡構造を組み合
わせた実施例である。6はn+ 短絡層である。図6のア
ノード短絡構造は静電誘導効果を利用したアノード短絡
構造でありSIアノードショート構造となっている。静
電誘導カソード短絡構造とSIアノードショート構造を
組み合わせることによって、ターンオフ時間tgqの低減
とともにテイル時間ttailを低減することができる。実
施例6において更にライフタイム制御を実施してもよい
ことはもちろんである。
On the other hand, the sixth embodiment shown in FIG. 6 is an embodiment in which the electrostatic induction cathode short-circuit structure and the electrostatic induction anode short-circuit structure are combined. 6 is an n + short-circuit layer. The anode short-circuit structure shown in FIG. 6 is an anode short-circuit structure utilizing an electrostatic induction effect, and is an SI anode short-circuit structure. By combining the electrostatic induction cathode short-circuit structure and the SI anode short-circuit structure, the turn-off time t gq and the tail time t tail can be reduced. Needless to say, lifetime control may be further performed in the sixth embodiment.

【0076】実施例5,6においても + カソード短絡
領域15の前面には静電誘導効果によって制御可能な電
位障壁が形成され、p+ カソード短絡領域15はカソー
ド電極7aに吸収する正孔のドレインとなっている。
[0076] controllable potential barrier by electrostatic induction effect is formed also on the front of the p + cathode short-circuit regions 15 in Example 5, 6, p + cathode short-circuit region 15 of the hole to be absorbed into the cathode electrode 7a It is a drain.

【0077】[0077]

【実施例7,8,9】図7,図8及び図9は本発明の第
7,第8,及び第9の実施例としての静電誘導主電極短
絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメント
部分の模式的断面構造図及び上面図である。実施例7〜
9はいずれも切込みゲート構造を有するSIサイリスタ
に対応しており、それぞれ静電誘導主電極(カソード)
短絡構造に特徴を有する。
Embodiments 7, 8, and 9 FIGS. 7, 8, and 9 show an electrostatic induction semiconductor device having a short circuit structure of an electrostatic induction main electrode according to a seventh, eighth, and ninth embodiment of the present invention. 3A and 3B are a schematic sectional structural view and a top view of a unit segment portion of FIG. Example 7-
9 corresponds to an SI thyristor having a notched gate structure, each of which is a static induction main electrode (cathode).
Features a short-circuit structure.

【0078】実施例7では図7から明らかな如く、n+
カソード領域11がストライプ状に形成され、カソード
電極7aはn+ (11)n(10)からなる分布カソー
ド領域及びn+ カソード領域11に挟まれた静電誘導p
+ カソード短絡領域15に対して横断的に接触してい
る。
[0078] As is apparent from Example 7 in FIG. 7, n +
The cathode region 11 is formed in a stripe shape, and the cathode electrode 7a is composed of a distributed cathode region composed of n + (11) and n (10) and an electrostatic induction p sandwiched between the n + cathode regions 11.
+ Transverse contact with cathode short-circuit region 15

【0079】実施例8では図8から明らかな如くn+
ソード領域11は小領域に分割されて配置され、カソー
ド電極7aはn+ (11)n(10)分布カソード領域
及びn+ カソード領域11に挟まれた静電誘導p + カソ
ード短絡領域15に横断的に接触している。
In the eighth embodiment, as apparent from FIG. 8, the n + cathode region 11 is divided into small regions and arranged, and the cathode electrode 7a is composed of the n + (11) n (10) distributed cathode region and the n + cathode region 11. Across the electrostatic induction p + cathode short-circuit region 15 sandwiched between them.

【0080】実施例9では図9から明らかな如く、n+
カソード領域11は分割されたストライプ状に形成さ
れ、かつこれらの領域に挟まれたn領域10を有し、更
にn領域10内にはp+ カソード短絡領域15が形成さ
れ、カソード電極7aはn+ (11)n(10)分布カ
ソード領域及びn+ (11)p+ (15)n+ (11)
SIカソード短絡領域に対して横断的に接触している。
+ カソード領域11に挟まれたn領域(10)及びp
+ カソード短絡領域15から正孔がカソード電極7aに
効率的に吸収されやすい構造となっている。
[0080] As is clear from Figure 9 In Example 9, n +
Cathode region 11 is formed in a divided stripe shape and has n region 10 sandwiched between these regions. In n region 10, ap + cathode short-circuit region 15 is formed, and cathode electrode 7a is + (11) n (10) distributed cathode region and n + (11) p + (15) n + (11)
It is in transverse contact with the SI cathode short circuit area.
n region (10) sandwiched between n + cathode region 11 and p
The structure is such that holes are easily absorbed from the cathode short-circuit region 15 to the cathode electrode 7a efficiently.

【0081】実施例7〜9はいずれもSIサイリスタを
例としているが、p+ アノード領域3の代わりにn+
域となれば切込みゲート構造のSITを形成することが
できる。
In all of the seventh to ninth embodiments, an SI thyristor is used as an example. However, if an n + region is used instead of the p + anode region 3, an SIT having a notched gate structure can be formed.

【0082】カソード電極7aはn+ カソード領域11
及びp+ カソード短絡領域15とはオーム性接触、n型
領域10とはオーム性接触もしくは非オーム性接触或い
はショットキー接触を形成している。n型領域10はp
+ ゲート領域4に比べて相対的に不純物密度の低いp-
領域もしくはp領域として形成されていてもよい。その
場合にはショットキー接触となることが望ましい。
The cathode electrode 7a has an n + cathode region 11
Ohmic contact with p + cathode short-circuit region 15 and ohmic contact, non-ohmic contact or Schottky contact with n-type region 10. The n-type region 10 is p
+ P having relatively lower impurity density than gate region 4
It may be formed as a region or a p region. In such a case, it is desirable to make Schottky contact.

【0083】実施例7〜9のp+ カソード短絡領域15
の前面にはイントリンシックカソード点K* において電
位障壁高さのピークが存在し、流れる正孔電流を制御し
ている。K* 点より表面側の正孔は効率良く + カソー
ド短絡領域15に吸収される構造となっている。
The p + cathode short-circuit region 15 of the seventh to ninth embodiments
Has a peak of the potential barrier height at the intrinsic cathode point K * , which controls the flowing hole current. Holes on the surface side from the K * point are efficiently absorbed in the p + cathode short-circuit region 15.

【0084】[0084]

【実施例10,11】図10及び図11は本発明の第1
0及び第11の実施例としての静電誘導主電極短絡構造
を有する静電誘導型半導体素子の主電極近傍の模式的断
面構造図である。実施例10及び11はいずれも平面ゲ
ート構造(プレーナゲート構造)の静電誘導型半導体素
子に対応している。サイリスタもしくはトランジスタと
して形成することができるが、ここではサイリスタを例
として説明する。
Embodiments 10 and 11 FIGS. 10 and 11 show a first embodiment of the present invention.
It is a typical sectional structure figure near the main electrode of an electrostatic induction type semiconductor element which has an electrostatic induction main electrode short circuit structure as an 0th and an 11th example. Embodiments 10 and 11 each correspond to a static induction semiconductor device having a planar gate structure (planar gate structure). Although it can be formed as a thyristor or a transistor, a thyristor will be described here as an example.

【0085】図10の実施例10ではn+ カソード領域
11は2本のストライプ状に形成されまた + カソード
短絡領域15がn+ カソード領域11に挟まれて形成さ
れている。カソード電極7aはn+ カソード領域11の
みならず、p+ カソード短絡領域15に対しても接触し
ている。即ちn+ (11)p+ (15)n+ (11)か
らなる静電誘導カソード短絡構造に対してカソード電極
7aは横断的に接触している。n- /p- 領域10aに
分布する正孔は主としてn+ カソード領域11で挟まれ
たp+ カソード短絡領域15からカソード電極7aに吸
収されやすい構造である。一方、図11の実施例11は
+ カソード領域11は1本のストライプ状に形成さ
れ、カソード電極7aはn+ カソード領域11のみなら
ず周辺のn- /p- 領域10aに対しても接触してい
る。またn+ カソード領域11内には島状にp+ カソー
ド短絡領域15が形成されている。図12は図11に示
した実施例11の単位チャネル部分の模式的上面図であ
る。ストライプ状のn+ カソード領域11及び島状のp
+ カソード短絡領域15及びn- /p- 領域10aに対
してカソード電極7aが横断的に接触している様子を示
している。
In the embodiment 10 shown in FIG. 10, the n + cathode region 11 is formed in two stripes, and the p + cathode short-circuit region 15 is formed between the n + cathode regions 11. Cathode electrode 7a contacts not only n + cathode region 11 but also p + cathode short-circuit region 15. That is, the cathode electrode 7a is in transverse contact with the electrostatic induction cathode short-circuited structure composed of n + (11) p + (15) n + (11). The holes distributed in the n / p region 10a have a structure that is easily absorbed by the cathode electrode 7a mainly from the p + cathode short-circuit region 15 sandwiched by the n + cathode region 11. On the other hand, in Example 11 of FIG. 11, the n + cathode region 11 is formed in one stripe, and the cathode electrode 7a contacts not only the n + cathode region 11 but also the surrounding n / p region 10a. doing. In the n + cathode region 11, ap + cathode short-circuit region 15 is formed in an island shape. FIG. 12 is a schematic top view of a unit channel portion of the eleventh embodiment shown in FIG. Striped n + cathode region 11 and island-shaped p
The state in which the cathode electrode 7a is in transverse contact with the + cathode short-circuit region 15 and the n / p region 10a is shown.

【0086】[0086]

【実施例12,13,14】本発明の静電誘導主電極短
絡構造はn+ カソード領域11及びn+ カソード領域
に挟まれたp+ カソード短絡領域15の配置パターン
によって各種の変形例が可能である点は平面ゲート構造
においても同様である。図13乃至図15はこのような
カソード領域11の配置の実施例を示す上面図である。
即ち、図13は本発明の第12の実施例であって、プレ
ーナ構造の単位チャネル内においてn+ カソード領域1
1を小領域に分割して配置し、かつ該カソード領域11
内に島状にp+ カソード短絡領域15を配置している。
カソード電極7aはn+ (11)n- /p- (10a)
カソード分布構造及びn+ (11)p+ (15)n
+ (11)SIカソード短絡構造に対して全体を覆うよ
うにして接触した例である。図14は本発明の第13の
実施例であって、同じくプレーナ構造において、複数の
チャネル内に配置されたn+ カソード領域11及びその
中のp+ カソード短絡領域15に対してカソード電極7
aが横断的に接触するとともに、n+ カソード領域11
の周辺部分のn- /p- 領域10aに対しても接触した
例である。更に図15は図14よりも更にカソード電極
7aのストライプ幅を広く設定し、n+カソード領域1
1及びp+ カソード短絡領域15全体を覆うように形成
した実施例14である。このように配置し、構成するこ
とによって、n- /p- 領域10a内に分布する正孔の
吸収効果を高めることができる。
Embodiments 12, 13 and 14 The electrostatic induction main electrode short-circuit structure of the present invention comprises an n + cathode region 11 and an n + cathode region 1.
Various modifications the arrangement pattern of the p + cathode short-circuit regions 15 sandwiched between 1 are possible points is the same in planar gate structure. FIG. 13 to FIG. 15 are top views showing an embodiment of such an arrangement of the cathode region 11.
That is, FIG. 13 shows a twelfth embodiment of the present invention, in which an n + cathode region 1 is provided in a unit channel having a planar structure.
1 is divided into small regions, and the cathode region 11 is divided into small regions.
The p + cathode short-circuit region 15 is arranged in an island shape.
The cathode electrode 7a is n + (11) n / p (10a)
Cathode distribution structure and n + (11) p + (15) n
+ (11) This is an example of contact with the SI cathode short-circuit structure so as to cover the whole. FIG. 14 shows a thirteenth embodiment of the present invention. In the same planar structure, a cathode electrode 7 is provided for an n + cathode region 11 arranged in a plurality of channels and a p + cathode short-circuit region 15 therein.
a and the n + cathode region 11
This is an example of contact with the n / p region 10a in the peripheral portion of FIG. Further 15 further sets a wide stripe width of the cathode electrode 7a than in FIG. 14, n + cathode region 1
Example 14 is Example 14 formed so as to cover the entirety of the 1 and p + cathode short-circuit regions 15. By arranging and configuring in this manner, the effect of absorbing holes distributed in the n / p region 10a can be enhanced.

【0087】図1に示した実施例1と図26に示した従
来構造の比較結果を以下に述べる。均一なカソード電極
構造を有する従来構造に比べ本発明の静電誘導主電極短
絡構造によればゲートピーク電流値IGpの低減化、ター
オフゲインGOFF の増大化、蓄積時間ts の低減化、下
降時間tf の低減化、従ってターンオフ時間tgq(=t
s +tf )の低減化、ターンオフスイッチングエネルギ
ーEOFF (mJ/パルス)の低減化が実現される。
A comparison result between the first embodiment shown in FIG. 1 and the conventional structure shown in FIG. 26 will be described below. Reduction of electrostatic induction main electrode shorted structure according if the gate peak current value I Gp of the present invention compared with the conventional structure having a uniform cathode electrode structure, increase in the Taofugein G OFF, reduce the storage time t s, falling The time t f is reduced, and thus the turn-off time t gq (= t
s + t f ) and the turn-off switching energy E OFF (mJ / pulse) are realized.

【0088】特にp+ カソード短絡領域15とn型領域
10間の拡散電位により生ずる電界により + ゲート領
域4と + カソード領域11間に分布する正孔を効率良
く主電極であるカソード電極7aに吸収することができ
るため、ゲート引き抜き電荷量Qの低減が著しい。その
分だけ、ゲート駆動回路の負担が低減され、t型軽量化
を図ることができる。
In particular, holes distributed between the p + gate region 4 and the n + cathode region 11 are efficiently formed by the electric field generated by the diffusion potential between the p + cathode short-circuit region 15 and the n-type region 10. , The amount of charge Q withdrawn from the gate is significantly reduced. The load on the gate drive circuit is reduced by that much, and the t-type weight can be reduced.

【0089】ゲート引き抜き電荷量Q(μC)を比較す
ると本発明の実施例1では、従来例に比較して約1/3
以下となる。
When the amount of charge Q (μC) extracted from the gate is compared, it is found that the first embodiment of the present invention is about 1 / of the conventional example.
It is as follows.

【0090】図1に示した実施例1の構造例の素子と、
図26に示した従来構造の素子に対して所定の条件にて
γ線照射を行ないライフライム制御を実施した素子との
ターンオフスイッチングを比較すると、従来構造に対し
てγ線照射によるライフタイム制御を実施した場合と比
較しても、本発明の静電誘導カソード短絡構造を有する
SIサイリスタはより高速化されかつゲート引き抜き電
荷量Qが小さく、低損失という優れた性能を示す。
The element of the structure example of the first embodiment shown in FIG.
A comparison of the turn-off switching between the element having the conventional structure shown in FIG. 26 and the element subjected to the life lime control by performing the γ-ray irradiation under a predetermined condition shows that the lifetime control by the γ-ray irradiation is performed for the conventional structure. As compared with the case where the present invention is implemented, the SI thyristor having the electrostatic induction cathode short circuit structure of the present invention has a higher speed and a gate pull-out voltage.
The load Q is small and excellent performance of low loss is exhibited.

【0091】従来例との順方向電流−電圧特性の比較を
行なうと、従来例と比較して低電流域では順方向電圧降
下(オン電圧)VT は高いが大電流域においてはVT
低くなる。従って、本発明の静電誘導カソード短絡構造
を有するSIサイリスタではサージ耐量が高い。
[0091] The forward current of the conventional example - Doing comparison voltage characteristic, the V T in is higher forward voltage drop (ON voltage) V T large current area in the compared with the conventional example low current region Lower. Therefore, the SI thyristor having the electrostatic induction cathode short circuit structure of the present invention has a high surge withstand capability.

【0092】静電誘導主電極(カソード)短絡構造にお
けるn+ カソード領域とp+ カソード短絡領域とのカソ
ード電極による短絡率とオン電圧との関係を比較する
と、短絡率を30%以下に抑えればオン電圧VT の急激
な上昇は抑制されている。
When comparing the relationship between the short-circuit rate of the n + cathode region and the p + cathode short-circuit region in the electrostatic induction main electrode (cathode) short-circuit structure and the on-voltage, the short-circuit ratio was suppressed to 30% or less. if a rapid increase in the oN voltage V T is suppressed.

【0093】本発明の実施例は上記実施例1〜14に限
定されるものではなく、様々な変形が可能である。例え
ばn+ カソード領域11内にカソード電極7aとの界面
部分に浅くp領域をチャネル構造を介することなく形成
してもよい。このp領域の効果としては、n+ カソード
領域11内に分布された正孔を吸収する点にある。この
浅いp領域は例えばAl−Siのシンターリングに伴な
い、数10Å程度の浅い層として形成することもでき
る。この構造と上記p+ カソード短絡構造を併用しても
よい。本発明の実施例においてn型領域10をp- もし
くはp領域としてもよいことを既に述べたが、この場
合、上記の浅いp領域は上記n型領域(或いはp- もし
くはp領域)10と接触しないようにn+ カソード領域
11によって取囲まれているか電位障壁により囲まれて
いることが望ましい。
Embodiments of the present invention are not limited to Embodiments 1 to 14, and various modifications are possible. For example, a shallow p region may be formed in the n + cathode region 11 at the interface with the cathode electrode 7a without interposing a channel structure. The effect of the p region is that holes distributed in the n + cathode region 11 are absorbed. This shallow p region can be formed as a shallow layer of about several tens of degrees due to, for example, sintering of Al-Si. This structure may be used in combination with the above p + cathode short-circuit structure. In the embodiment of the present invention, it has been described that the n-type region 10 may be a p or p region. In this case, the shallow p region is in contact with the n-type region (or p or p region) 10. It is preferable that the region is surrounded by the n + cathode region 11 or is surrounded by a potential barrier so as not to cause the problem.

【0094】本発明の静電誘導主電極短絡構造はSI
T,SIサイリスタのみならず、他のカソードもしくは
ソース構造を有する素子にも適用することができる。例
えばIGBT,MOS制御サイリスタ,等においても同
様に適用することができる。
The electrostatic induction main electrode short-circuit structure of the present invention is SI
The present invention can be applied not only to T and SI thyristors but also to other devices having a cathode or source structure. For example, the present invention can be similarly applied to an IGBT, a MOS control thyristor, and the like.

【0095】更にまた上記実施例において導電型を反対
にした構成も可能であることはもちろんである。
Further, it is needless to say that a configuration in which the conductivity type is reversed in the above embodiment is also possible.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明の静電誘導主電極短絡構造を有す
る静電誘導型半導体素子によれば、特にサイリスタに適
用すると以下のような顕著な効果を奏することができ
る。即ち、
According to the electrostatic induction semiconductor device having the electrostatic induction main electrode short-circuited structure of the present invention, the following remarkable effects can be obtained particularly when applied to a thyristor. That is,

【0097】ターンオフ時間(蓄積時間ts と下降時
間tf の和)を低減化でき、ターンオフスイッチングロ
スEOFF を低減化できる。従って、高周波PWMインバ
ータ等の応用面において特に蓄積時間ts が低減化され
ることから、非常に使い易い素子を提供することができ
る。またセグメント毎に蓄積時間ts を低減化できるこ
とからウエーハの面内ばらつき量が低減化されウエーハ
を大口径化し易くなる。
The turn-off time (the sum of the accumulation time t s and the fall time t f ) can be reduced, and the turn-off switching loss E OFF can be reduced. Therefore, since the particular storage time t s in the application surface, such as a high frequency PWM inverter is reduced, it is possible to provide an easy device very easy to use. Further, since the accumulation time t s can be reduced for each segment, the in-plane variation amount of the wafer is reduced, and the diameter of the wafer can be easily increased.

【0098】更にまた、主電極短絡構造によってゲー
ト引抜き電荷量が顕著に低減化されターンオフゲインG
OFF が上昇することから、ゲート駆動回路の簡単化、小
型化を図ることができ、装置全体の低価格化を図ること
ができる。
Furthermore, the amount of charge discharged from the gate is significantly reduced by the main electrode short-circuit structure, and the turn-off gain G
Since the OFF increases, the gate drive circuit can be simplified and downsized, and the price of the entire device can be reduced.

【0099】高温における耐圧特性及びリーク電流は
ライフタイム制御を行なわない従来構造の素子と同程度
であり、定常ブロッキング時において定常損失(ロス)
が低いことから、ターンオフ性能が向上するにもかかわ
らず通常トレードオフの関係にあるオン特性を良好に保
つことができる。
The breakdown voltage characteristics and the leakage current at high temperatures are almost the same as those of the device having the conventional structure in which the lifetime control is not performed.
, The on-characteristics, which are usually in a trade-off relationship, can be kept good despite the improvement in turn-off performance.

【0100】オン電圧VT は正の温度特性を有するた
め特に高周波動作時において、熱暴走しにくいため、高
周波動作に適用できる。
[0100] ON voltage V T at the time of particularly high frequency operation since it has a positive temperature characteristic, since it is difficult to thermally runaway, can be applied to high-frequency operation.

【0101】ターンオフ性能を極端にSIT並みに高
速化しても点弧特性にほとんど影響しない。即ち、点弧
時のゲート電圧,ゲート電流はほとんど変化が見られな
い。ターンオフ性能を向上させても低電流域ではターン
オンスイッチングロスEONはほとんど変化しない。また
高電流域でターンオン高上り時間tr 及びEONが増加す
る傾向があるが遅延時間td は変化しない。高電流域で
のサージ耐量が増大するという効果もある。
Even if the turn-off performance is extremely increased to the same level as the SIT, the ignition characteristics are hardly affected. That is, the gate voltage and the gate current at the time of ignition hardly change. Even if the turn-off performance is improved, the turn-on switching loss E ON hardly changes in a low current region. The turn-on high uplink time t r and E ON tends to increase the delay time t d in the high current region does not change. There is also an effect that the surge withstand capability in a high current region is increased.

【0102】本発明の構造をSITに適用した場合にも
サイリスタにおける利点としての上記〜の効果を同
様に享受することができる。
When the structure of the present invention is applied to the SIT, the above-mentioned effects as advantages of the thyristor can be similarly enjoyed.

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

【図1】本発明の第1の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 1 is a schematic sectional view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having a short circuit structure of an electrostatic induction main electrode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 2 is a schematic sectional view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 3 is a schematic sectional view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 4 is a schematic sectional structural view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor element having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図
FIG. 5 is a schematic sectional structural view of a unit segment portion of an electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図
FIG. 6 is a schematic sectional structural view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 7 is a schematic sectional view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 8 is a schematic sectional structural view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第9の実施例としての静電誘導主電極
短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の単位セグメン
ト部分の模式的断面構造図及び上面図
FIG. 9 is a schematic sectional view and a top view of a unit segment portion of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第10の実施例としての静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の主電極近
傍の模式的断面構造図
FIG. 10 is a schematic sectional view showing the vicinity of a main electrode of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to a tenth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第11の実施例としての静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の主電極近
傍の模式的断面構造図
FIG. 11 is a schematic sectional view showing the vicinity of a main electrode of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図12】図11に示した実施例11の単位チャネル部
分の模式的な上面図
FIG. 12 is a schematic top view of a unit channel portion of the eleventh embodiment shown in FIG.

【図13】本発明の第12の実施例としての静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の静電誘導
カソード短絡構造例
FIG. 13 shows an example of an electrostatic induction cathode short circuit structure of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第13の実施例としての静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の静電誘導
カソード短絡構造例
FIG. 14 shows an example of an electrostatic induction cathode short circuit of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第14の実施例としての静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子の静電誘導
カソード短絡構造例
FIG. 15 shows an example of an electrostatic induction cathode short circuit of an electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の動作原理を説明するための模式図
(分布型カソード構造と静電誘導短絡構造の組み合わせ
構造)
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the present invention (combination structure of a distributed cathode structure and an electrostatic induction short-circuit structure).

【図17】オン状態のキャリアの動きを示す図FIG. 17 is a diagram showing movement of a carrier in an ON state.

【図18】蓄積期間のキャリアの動きを示す図FIG. 18 is a diagram showing movement of carriers during an accumulation period.

【図19】下降期間のキャリアの動きを示す図FIG. 19 is a diagram showing the movement of carriers during a falling period.

【図20】テイル期間のキャリアの動きを示す図FIG. 20 is a diagram showing the movement of carriers during a tail period.

【図21】本発明の静電誘導主電極短絡構造とポテンシ
ャル分布の説明図
FIG. 21 is an explanatory diagram of the electrostatic induction main electrode short-circuit structure and potential distribution of the present invention.

【図22】従来のSIサイリスタの模式的断面図(従来
例1)
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of a conventional SI thyristor (conventional example 1).

【図23】従来のSIサイリスタの模式的断面図(従来
例2)
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of a conventional SI thyristor (conventional example 2).

【図24】従来のSIサイリスタの模式的断面図(従来
例3)
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of a conventional SI thyristor (conventional example 3).

【図25】n+ カソード直下の埋込み層が大きく形成さ
れる様子を示す模式図
FIG. 25 is a schematic view showing a state in which a large buried layer immediately below the n + cathode is formed.

【図26】カソード領域が一様に均一に形成された従来
の埋込みゲート構造を有する静電誘導サイリスタの模式
的断面構造図及び上面図
FIG. 26 is a schematic sectional structural view and a top view of a conventional static induction thyristor having a buried gate structure in which a cathode region is formed uniformly and uniformly.

【図27】従来構造例における典型的なスイッチング
(1250V−100A)(分布型カソードなし)
FIG. 27: Typical switching (1250V-100A) in a conventional structure example (without distributed cathode)

【図28】オン状態のキャリアの動きを示す図FIG. 28 is a diagram showing movement of a carrier in an ON state.

【図29】蓄積期間のキャリアの動きを示す図FIG. 29 is a diagram showing the movement of carriers during an accumulation period.

【図30】下降期間のキャリアの動きを示す図FIG. 30 is a diagram showing the movement of carriers during a falling period.

【図31】テイル期間のキャリアの動きを示す図FIG. 31 is a diagram showing the movement of carriers during a tail period.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n- 高抵抗層 1a 基板 1b エピタキシャル層 3 p+ アノード領域 4 p+ ゲート領域 5 チャネル領域 6 n+ 短絡層 7a カソード電極 7b ゲート電極 7c アノード電極 10 n型領域 10a n- /p- 領域 11 n+ カソード領域 12 支持電極 13 p+ 短絡層 14、14′ 絶縁層 15 p+ カソード短絡領域 K* イントリンシックカソード点 G* イントリンシックゲート点Reference Signs List 1 n high resistance layer 1 a substrate 1 b epitaxial layer 3 p + anode region 4 p + gate region 5 channel region 6 n + short-circuit layer 7 a cathode electrode 7 b gate electrode 7 c anode electrode 10 n-type region 10 an / p region 11 n + cathode region 12 support electrode 13 p + short-circuit layer 14, 14 'insulating layer 15 p + cathode short-circuit region K * intrinsic cathode point G * intrinsic gate point

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高抵抗層領域の第1の主表面に形成され
た第1の主電極領域と、 前記高抵抗層領域の第1もしくは第2の主表面に形成さ
れた第2の主電極領域と、 前記第1の主電極領域の近傍に形成された制御領域とを
具備し、 前記制御領域は前記高抵抗層領域内にチャネル領域を形
成するとともに第1の主電極領域と第2の主電極領域間
を導通する主電流を該チャネル領域に形成された電位障
壁高さを制御することによって制御する静電誘導型半導
体素子において、 第1の主電極領域は相対的に不純物密度の高い領域と相
対的に不純物密度の低い領域と相対的に不純物密度の高
い領域に挟まれた相対的に不純物密度の低い領域内に形
成された短絡領域とが互いに分布された構造を具え、か
つ第1の主電極領域に接触する電極構造は上記不純物密
度の高い領域のみならず不純物密度の低い領域及び短絡
領域にも部分的に接触し、前記短絡領域は前記制御領域
と同一導電型で前記相対的に不純物密度の高い第1の主
電極領域とは反対導電型を有し、前記相対的に不純物密
度の高い領域から前記相対的に不純物密度の低い領域内
に広がる空乏層によって前記制御領域との間に電位障壁
を有し、 前記第1の主電極領域に接触する電極構造は、前記相対
的に不純物密度の高い領域とはオーム性接触を有し、前
記相対的に不純物密度の低い領域と接触する部分におい
てはオーム性接触,非オーム性接触もしくはショットキ
ー接触を有し、 前記第1の主電極領域に接触する電極構
造において、前記相対的に不純物密度の低い領域と接触
する部分の電極材料はAl,Mo,W,Pt,Ti,N
iもしくはこれらとSiとの合金もしくはシリサイド層
からなり、 前記第1の主電極領域の内、前記相対的に不純物密度の
高い領域は互いに島状に分割された構成或いはストライ
プ状に分割された構成或いはこれらを組み合わせた構成
からなる分布構造を有する ことを特徴とする静電誘導主
電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子。
1. A first main electrode region formed on a first main surface of a high resistance layer region, and a second main electrode formed on a first or second main surface of the high resistance layer region. And a control region formed in the vicinity of the first main electrode region. The control region forms a channel region in the high-resistance layer region, and forms a first main electrode region and a second main electrode region. In an electrostatic induction semiconductor device in which a main current flowing between main electrode regions is controlled by controlling a height of a potential barrier formed in the channel region, the first main electrode region has a relatively high impurity density. A region having a relatively low impurity density and a short-circuit region formed in a relatively low impurity density region interposed between the relatively high impurity density regions; The electrode structure in contact with the main electrode area Partially contacts not only a region with a high material density but also a region with a low impurity density and a short-circuit region, and the short-circuit region is of the same conductivity type as the control region and is a first main electrode region with a relatively high impurity density. opposite conductivity type have, have a potential barrier between said control region by a depletion layer spreading from the relatively high impurity density regions in the relatively impurity density lower region and said first The electrode structure in contact with the main electrode area of
Ohmic contact with the region with high impurity density
Note that the part that contacts the relatively low impurity density area
Ohmic contact, non-ohmic contact or Schottky
An electrode structure having a contact and in contact with the first main electrode region;
Contact with the region having a relatively low impurity density
The electrode material of the part to be used is Al, Mo, W, Pt, Ti, N
i or an alloy or silicide layer of these with Si
And the first main electrode region has a relatively low impurity density.
High areas are divided into islands or striped
Or a combination of these
An electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuit structure, characterized by having a distribution structure comprising:
【請求項2】 前記第1の主電極領域の内、相対的に不
純物密度の高い領域と相対的に不純物密度の低い領域と
は、互いに同一導電型であり、かつ前記制御領域とは反
対導電型であることを特徴とする請求項1記載の静電誘
導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子。
2. A region having a relatively high impurity density and a region having a relatively low impurity density in the first main electrode region have the same conductivity type as each other and are opposite in conductivity to the control region. 2. An electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuited structure according to claim 1.
【請求項3】 前記第1の主電極領域の内、前記相対的
に不純物密度の低い領域は前記相対的に不純物密度の高
い領域とは反対導電型であり、かつ前記制御領域とは同
一導電型であることを特徴とする請求項1記載の静電誘
導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導体素子。
3. The first main electrode region, wherein the region having a relatively low impurity density has a conductivity type opposite to that of the region having a relatively high impurity density, and has the same conductivity as the control region. 2. An electrostatic induction semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short-circuited structure according to claim 1.
【請求項4】 前記制御領域は埋込み構造を有すること
を特徴とする請求項1乃至請求項の内、いずれか1項
記載の静電誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導
体素子。
Wherein said control region of claim 1 to claim 3, characterized in that it has a buried structure, static induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode shorted structure according to any one.
【請求項5】 前記制御領域は切込み構造を有すること
を特徴とする請求項1乃至請求項の内、いずれか1項
記載の静電誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導
体素子。
Wherein said control region of claim 1 to claim 3, characterized by having a notch structure, static induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode shorted structure according to any one.
【請求項6】 前記制御領域は平面型構造を有すること
を特徴とする請求項1乃至請求項の内、いずれか1項
記載の静電誘導主電極短絡構造を有する静電誘導型半導
体素子。
Wherein said control region of claim 1 to claim 3, characterized in that it has a planar structure, static induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode shorted structure according to any one of .
【請求項7】 前記静電誘導型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請求項1乃至請求項
の内、いずれか1項記載の静電誘導主電極短絡構造を有
する静電誘導型半導体素子。
7. The method of claim 1 to claim, wherein the static induction type semiconductor device is a static induction thyristor 6
An electrostatic induction semiconductor device having the electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to any one of the preceding claims.
【請求項8】 前記静電誘導型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請求項1乃至請求項
の内、いずれか1項記載の静電誘導主電極短絡構造を
有する静電誘導型半導体素子。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein said static induction semiconductor device is a static induction transistor.
7. An electrostatic induction semiconductor device having the electrostatic induction main electrode short-circuit structure according to any one of 6 .
【請求項9】 前記第2の主電極領域は短絡層と接触し9. The second main electrode region is in contact with a short circuit layer.
て静電誘導アノードショート構造を有することを特徴とCharacterized by having an electrostatic induction anode short structure
する請求項7記載の静電誘導主電極短絡構造を有する静The static induction main electrode short-circuit structure according to claim 7,
電誘導型半導体素子。Electric induction type semiconductor element.
JP5078740A 1993-03-02 1993-03-12 Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure Expired - Fee Related JP2725131B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5078740A JP2725131B2 (en) 1993-03-12 1993-03-12 Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure
US08/202,821 US5418376A (en) 1993-03-02 1994-02-28 Static induction semiconductor device with a distributed main electrode structure and static induction semiconductor device with a static induction main electrode shorted structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5078740A JP2725131B2 (en) 1993-03-12 1993-03-12 Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06268205A JPH06268205A (en) 1994-09-22
JP2725131B2 true JP2725131B2 (en) 1998-03-09

Family

ID=13670289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5078740A Expired - Fee Related JP2725131B2 (en) 1993-03-02 1993-03-12 Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2725131B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0427174Y2 (en) * 1988-11-24 1992-06-30
JP3036146B2 (en) * 1991-08-19 2000-04-24 日産自動車株式会社 Static induction semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06268205A (en) 1994-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2811526B2 (en) Static induction semiconductor device with static induction Schottky short circuit
US5418376A (en) Static induction semiconductor device with a distributed main electrode structure and static induction semiconductor device with a static induction main electrode shorted structure
JP3321185B2 (en) High voltage semiconductor device
US5151762A (en) Semiconductor device, fabricating method thereof and flash control device using the semiconductor device
JP5790214B2 (en) Horizontal insulated gate bipolar transistor
JPH11345969A (en) Power semiconductor device
US20050258493A1 (en) Reverse conducting semiconductor device and a fabrication method thereof
US5079607A (en) Mos type semiconductor device
EP0565350B1 (en) Semiconductor device with a buffer structure
JPWO2002082553A1 (en) Semiconductor device
JPS5940303B2 (en) semiconductor switching device
JP6353804B2 (en) Semiconductor device and power conversion device using the same
JP3338276B2 (en) Power semiconductor device
JPS62291173A (en) High output semiconductor which can be cut-off
JP2725131B2 (en) Electrostatic induction type semiconductor device having an electrostatic induction main electrode short circuit structure
JP2004103980A (en) Semiconductor device
JP4031371B2 (en) High voltage semiconductor element
JP2777994B2 (en) Static induction semiconductor device having distributed main electrode structure
JPH07226511A (en) Semiconductor device
JPS639386B2 (en)
JPH06232392A (en) Dual gate semiconductor device
JP2777990B2 (en) Self-extinguishing thyristor
JP4467717B2 (en) Main electrode short-circuit type semiconductor device
JP4488668B2 (en) Power semiconductor device
JPH0312970A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091205

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091205

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101205

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 15

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees