JP2802970B2 - プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ - Google Patents

プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ

Info

Publication number
JP2802970B2
JP2802970B2 JP3145597A JP14559791A JP2802970B2 JP 2802970 B2 JP2802970 B2 JP 2802970B2 JP 3145597 A JP3145597 A JP 3145597A JP 14559791 A JP14559791 A JP 14559791A JP 2802970 B2 JP2802970 B2 JP 2802970B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
current
bidirectional thyristor
terminal bidirectional
emitter region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3145597A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05275687A (ja
Inventor
博之 大野
智彦 八幡
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.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP3145597A priority Critical patent/JP2802970B2/ja
Publication of JPH05275687A publication Critical patent/JPH05275687A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2802970B2 publication Critical patent/JP2802970B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は雷やスイッチングサ−ジ
等の各種サ−ジ要因に基づく異常電圧から電気回路系を
保護するサ−ジ防護素子等に用いるPNPNP(又はN
PNPN)型半導体層から成るプレ−ナ型二端子双方向
性サイリスタの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明の二端子双方向性サイリスタの主
たる応用分野であるサ−ジ防護素子とは規定電圧以上の
高電圧が印加されたとき、素子自身の内部に今までの高
インピ−ダンスから等価的な低いインピ−ダンス電流経
路を形成し、その高電圧に伴う大電流を流し得て保護す
べき電気回路系に異常電圧の影響が及ばないよう工夫し
た素子であり、サイリスタの他、バリスタ、ツェナ−ダ
イオ−ドを始め多くのサ−ジ吸収防護素子が市販されて
いる。特に、通信回線における雷サ−ジ防護を目的とし
た場合、通常は阻止状態で防護素子には電流を流さない
が、正逆どちらの方向の異常電圧に対しても大電流を流
し得て、防護素子自身の発熱が小さい(オン電圧が低
い)エミッタ短絡型PNPNP(逆導電型NPNPNで
も同じ、以下記載を略す)の五層から成る二端子双方向
性サイリスタが最適である。
【0003】一度導通状態に入れば素子両端電圧がゼロ
とならない限り阻止状態に戻らず直流電源回路で使用す
る二端子双方向性サイリスタに対して常時使用状態にお
ける最大電圧、最大電流以上の降服電圧VBOならびに保
持電流IHが被保護回路に必要な最大電流値以下であれ
ば、異常電圧通過後も常に供給されている電源電圧によ
って、防護素子は引続き電流を流し続けて被保護回路へ
の給電を停止し、その機能を失う。従って雷サ−ジ防護
素子に取って保持電流IHは規定値以上でなければなら
ず、大電流に耐え異常サ−ジ電圧通過後速やかに阻止状
態へと回復することが必要条件になる。
【0004】しかるに従来の二端子双方向性サイリスタ
は図1の基本構造図に示すP1N1PN2P2構造であり、
(a)は断面図、そして(b)は電極M及び絶縁膜Cを
省略した平面図である。この構造でのV−I特性を図2
に示す。端子T1が正電位、端子T2が負電位となる電圧
を印加することによって、図1(a)の矢印の方向に印
加電圧に応じた電流I1、I2、I3、及びISUが流れ
る。I1はP1エミッタ領域直下のN1層を流れてN2層へ
むかう電流、I2及びI3はP1エミッタ領域直下のN1層
を流れずにN2層へむかう内部無効電流、ISUはP1エミ
ッタ領域周辺のN1層表面を流れる表面無効電流であ
る。二端子双方向性サイリスタの保持電流IHは、サイ
リスタの導通状態を保持し得る最小電流値であり言いか
えればP1エミッタ領域の正孔注入が停止する電流即ち
P1エミッタ領域直下のN1層の横方向抵抗値と、その領
域を流れる電流I1で作られた電圧降下がP1N1接合の
順方向立ち上がり電圧以下になる時点の電流であり結果
的に保持電流IHは全電流I1、I2、I3及びISUのうち
P1エミッタ領域直下のN1層を流れる電流I1で決定さ
れることになる。しかし電流I2、I3はP1、P2層の上
下の重なり(D)ならびに拡散構造によりその値が異な
り、特に二端子双方向性サイリスタ構造においては拡散
法によるPN1接合であるため拡散深さが深くなってい
くに従い急激に抵抗値が高くなっており、従来構造にお
いてはP1エミッタ領域とN1ベ−ス領域の表面での短絡
部からP1エミッタ領域直下のN1層に関係なく直接N2
層に流れ込むとともにP1エミッタ領域周辺からP1エミ
ッタ領域の周辺に存在するN1ベース領域表面層に多く
の電流が流れ、P1エミッタ領域直下のN1層に回り込ん
でP1N1接合のバイアスを複雑かつ電流分布を乱す結果
となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この様に従来構造にお
いては表面無効電流ISUが増加して無視出来なくなり全
電流に対する有効電流I1の占有率を低くかつ不安定に
して結果的には保持電流IHを始め、初期点孤位置の確
定及び電流の拡がりを大きく害し希望する保持電流I
H、タ−ンオン時間を得ること、更にはサ−ジ耐量を高
く均一に制作することが困難になる。この現象は保持電
流IHが大きい素子程大きく影響され、大きな保持電流
IHを要求される雷サ−ジ防護素子に関して解決しなけ
ればならない問題点として残されていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタの表面無効電
流ISUを消失させ、有効電流I1の占有率を高め、安定
化して希望する保持電流IHを容易に得て、かつ、初期
点孤位置の確定、タ−ンオン時間の短縮、及び分布の低
減、ならびにサ−ジ耐量の増大安定化の手段を提供する
ものである。
【0007】
【実施例】本発明の実施例について基本構造図を図3に
示す。(a)は断面図を、(b)は構造を見やすくする
ための平面図で、(a)から絶縁膜C(酸化膜あるいは
面不活性ガラス)と金属薄膜及び半田電極から成る電極
Mを除いた上面を示す。
【0008】即ちP型シリコン基板の両面に公知の写真
蝕刻を用いた選択拡散法によって、N型第1拡散領域N
1、N2層(ベ−ス領域)を形成し次に第1拡散領域内に
それと同一導電型で、かつ、高濃度である第2拡散領域
N+層(オ−ミック領域)ならびに第1拡散領域と反対
導電型である第3拡散領域P1、P2層(エミッタ領域)
をオ−ミック領域と向き合うように並置すると共に、エ
ミッタ領域につながって延在する細い帯状のP型拡散層
BによりN+層(オ−ミック領域)を取り囲んだ図3
(b)の構造を形成する。なお、本発明に直接関係ない
が、特性上、中央部における第3拡散領域P1、P2層
(エミッタ領域)を上下重ね合うことが重要である。
(重なり距離D)更に、図3(a)に示す様に全てのP
N接合上に酸化膜又は表面不活性ガラスパッシベ−ショ
ン膜等の絶縁膜Cを形成し、エミッタ領域とオ−ミック
領域を短絡した電極Mを形成する。
【0009】又、図4はエミッタ領域から延在して設け
るエミッタ領域と同一導電型の帯状領域Bの他の実施例
であって、帯状領域Bは、図3(b)のようにオ−ミッ
ク領域の周辺の全部を取り囲まないで、エミッタ領域と
遠い側のオ−ミック領域の辺には延在しない部分があ
る。
【0010】このようにして作製したP1N1PN2P2プ
レ−ナ−型二端子双方向性サイリスタは、両面のオ−ミ
ック領域がP1N1接合(P2N2接合)で取り囲まれてい
るため、従来問題であったエミッタ領域の周辺に流れる
表面無効電流ISUが消失して既に説明した保持電流IH
の不安定さ、即ち、タ−ンオン時間の不安定さ、及び初
期点孤位置の不確定から来るサ−ジ耐量の減少ならびに
バラツキを起こす最大要因を取り除くことができる。ま
た従来構造ではベ−ス領域とエミッタ領域の周辺間隔が
わずかに変化しただけで表面無効電流ISUを大きく変化
させていたが、本発明によって周辺間隔に多少の誤差が
生じても降服電圧VBOで拡がる空乏層(数μm程度)以
上の幅があれば特性上影響を及ぼさないという利点が得
られる。なお、オ−ミック領域を取り囲む帯状のP型拡
散層Bの幅はPN接合を制作する最低寸法で充分であ
り、エミッタ領域形成と同時に制作することができるた
め、従来のチップ寸法と同じで製)は構造を見やすくす
るための平面図で、(a)から絶縁膜C(酸化膜あるい
は面不活性ガラス)と金属薄膜及び半田電極から成る電
極Mを除いた上法作業性も変わることなく雷サ−ジ防護
素子に適する特性を容易に制作することができる。
【0011】以上、本発明の実施例ならびにその利点に
ついて記述してきたがその一例として本発明の効果を実
際の雷サ−ジ防護素子における比較で確認した。比較素
子制作にあたり、チップ面積、拡散構造等すべて同一に
してさらに本発明の効果を容易に判定できるよう、図5
に示すような三端子素子を制作し、端子K−A間でのシ
ョックレ−ダイオ−ドの特性と端子K−G間を外部で短
絡したプレ−ナ−型双方向性サイリスタの特性比較を行
なった。図6(a)(b)、(c)の特性対比図に従来
構造と本発明における保持電流IH、タ−ンオン時間、
およびサ−ジ電流耐量の各平均値ならびに分布を表し
た。更に、実線はショックレ−ダイオ−ドの場合を、太
実線はプレ−ナ−型二端子双方向性サイリスタの場合の
各特性の相対比較を示す。同図から明らかのようにショ
ックレ−ダイオ−ドにおいては従来構造とほぼ同じ保持
電流IH、タ−ンオン時間であるにも拘らず、端子K−
G間を短絡してプレ−ナ−型二端子双方向性サイリスタ
と等価の構造にしたとき、本発明構造においてはそれぞ
れの値、分布共、素子の拡散横方向構造の影響が少なく
なり、特にタ−ンオン時間に顕著に表れ、表面無効電流
ISUをPN接合で遮断した効果の大きいことが確認され
る。また、本発明の構造においてはサ−ジ電流耐量及び
分布範囲が大幅に向上されている。
【0012】次に、本発明の他の実施例を図7の平面図
及び図8の断面図に示す。即ち、図7はエミッタ領域P
1内に1個又は複数個のベ−ス領域N1の一部を表面に露
出させた領域を設けたショ−トゲ−トタイプのプレ−ナ
−型二端子双方向性サイリスタに適用した場合である。
このようにエミッタ領域の形状を問わず本発明の効果が
得られることは明らかである。又、信頼度確保の目的
で、図8のようにシリコン基板周辺を取りまき、シリコ
ン基板と同一導電型の高濃度拡散領域を設け、公知のチ
ャネルストッパ−構造と併用出来ることも、もちろんで
ある。更に、本文中P1N1PN2P2五層構造について述
べたが、シリコン基板をN型にしたN1P1NP2N2構造
に於いても本発明の効果は何等、阻害されることなく実
施できることも、もちろんである。
【0013】その他、各領域の形成において、拡散法以
外の製造方法を用いることや、特性向上、使用上の便利
等のため、各部の変形、材料の変換、部材の付加を行な
っても、本発明の要旨の範囲で、本願権利に含まれるも
のである。
【0014】
【発明の効果】以上の本発明、即ち、プレ−ナ−型ニ端
子双方向性サイリスタのオ−ミック領域をPN接合で取
り囲み表面無効電流ISUを消失させることで安定した保
持電流IHの大きいサ−ジ電流耐量の大きいサ−ジ防護
素子を容易に制作することができ、電気通信用をはじ
め、各種産業分野に利用されて、極めて効果大なるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプレ−ナ−型二端子双方向性サイリスタ
の基本構造図であり、(a)は断面図、(b)は絶縁膜
及び電極を除いた平面図である。
【図2】図1のV−I特性図である。
【図3】本発明の実施例を示す基本構造図であり、
(a)は断面図、(b)は絶縁膜及び電極を除いた平面
図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す基本構造図であり、
絶縁膜及び電極を除いた平面図である。
【図5】本発明の効果を判定するための三端子素子の断
面構造図である。
【図6】従来構造と本発明構造の特性対比図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す基本構造図であり、
絶縁膜及び電極を除いた平面図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す基本構造平面図であ
る。
【符号の説明】
N1、N2 ベ−ス領域 P1、P2 エミッタ領域 N+ オ−ミック領域 T1、T2、A、K、G 端子 B 帯状領域 C 絶縁膜 M 電極 P+ チャネルストッパ− IH1、IH2 保持電流 VB01、VB02 降服電圧 I1、I2、I3、Isu 指定の電流 D エミッタ領域の重なり距離

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PNPNP(NPNPN)半導体層から
    成り、N(P)ベース領域内にN+(P+)オーミック
    領域及び、P(N)エミッタ領域を並置して設けたプレ
    ーナ型二端子双方向性サイリスタにおいて、N+(P
    +)オーミック領域の周辺の全部を取り囲むように、P
    (N)エミッタ領域から延在する帯状P(N)領域を設
    けたことを特徴とするプレーナ型二端子双方向性サイリ
    スタ。
  2. 【請求項2】 N(P)ベース領域の1又は複数個所か
    らP(N)エミッタ領域内を貫通して表面に露出し、N
    (P)ベース領域の該露出部と該P(N)エミッタ領域
    を金属電極により短絡した請求項1のプレーナ型二端子
    双方向性サイリスタ。
JP3145597A 1991-05-21 1991-05-21 プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ Expired - Fee Related JP2802970B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3145597A JP2802970B2 (ja) 1991-05-21 1991-05-21 プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3145597A JP2802970B2 (ja) 1991-05-21 1991-05-21 プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05275687A JPH05275687A (ja) 1993-10-22
JP2802970B2 true JP2802970B2 (ja) 1998-09-24

Family

ID=15388747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3145597A Expired - Fee Related JP2802970B2 (ja) 1991-05-21 1991-05-21 プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2802970B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5255942B2 (ja) * 2008-07-31 2013-08-07 新電元工業株式会社 半導体装置の製造方法
JP6678051B2 (ja) * 2016-03-18 2020-04-08 Ntn株式会社 漏電検出装置
CN113161237A (zh) * 2021-04-20 2021-07-23 江苏韦达半导体有限公司 内沟槽台面工艺触发二极管芯片的制作工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2747908B2 (ja) * 1988-06-06 1998-05-06 日本電信電話株式会社 2端子pnpnサージ防護デバイス
JPH0666460B2 (ja) * 1989-07-31 1994-08-24 新電元工業株式会社 短絡型サイリスタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05275687A (ja) 1993-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4967256A (en) Overvoltage protector
US4509089A (en) Two-pole overcurrent protection device
US4262295A (en) Semiconductor device
JPH0485963A (ja) 半導体保護素子
JP2802970B2 (ja) プレ−ナ型二端子双方向性サイリスタ
GB2208257A (en) Overvoltage protector
JPH077837B2 (ja) サージ防護デバイス
JPH0677472A (ja) サージ防護素子
JPH0656885B2 (ja) サージ防護デバイス
US5483086A (en) Four layer semiconductor surge protector having plural short-circuited junctions
JP5405029B2 (ja) トライアック
JP2003282865A (ja) サイリスタ
US3990090A (en) Semiconductor controlled rectifier
US3979767A (en) Multilayer P-N junction semiconductor switching device having a low resistance path across said P-N junction
JP2784458B2 (ja) サージ防護素子
JP2596312B2 (ja) 半導体装置
JPH0677505A (ja) 2端子サージ防護素子及び多線防護方法
JP2862730B2 (ja) 半導体雷サージ防護素子
JPH1098202A (ja) 半導体サージ防護素子
JPH02256279A (ja) アバランシェ降伏型接合を有する半導体装置
JPH06104456A (ja) ブレークオーバダイオード
JPH0685437B2 (ja) 両方向性2端子サイリスタ
JP5371165B2 (ja) 双方向型二端子サイリスタ
JP3007647B2 (ja) 負性抵抗形半導体素子
JPH0945892A (ja) サージ防護素子

Legal Events

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070717

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080717

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees