JP2825345B2 - 高速ターンオン素子 - Google Patents
高速ターンオン素子Info
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- JP2825345B2 JP2825345B2 JP34029590A JP34029590A JP2825345B2 JP 2825345 B2 JP2825345 B2 JP 2825345B2 JP 34029590 A JP34029590 A JP 34029590A JP 34029590 A JP34029590 A JP 34029590A JP 2825345 B2 JP2825345 B2 JP 2825345B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁ゲートによって高速ターンオンを可能
とした高速ターンオン素子に関する。
とした高速ターンオン素子に関する。
（従来の技術） 第３図は従来の絶縁ゲート付サイリスタの一例の素子
構造である。高抵抗のn-型ベース層３の裏面にn+型バッ
ファ層２を介してp+型エミッタ層１が形成されている。
n-型ベース層３の表面には選択的にｐ型ベース層４が拡
散形成され、このｐ型ベース層４内にはさらにn+型エミ
ッタ層が拡散形成されている。ｐ型ベース層４のn+型エ
ミッタ層５とn-型ベース層３により挟まれた領域表面を
チャネル領域CHとして、この上にゲート絶縁膜９を介し
てゲート電極10が形成されている。p+型エミッタ層１に
はアノード電極７が形成されている。n+型エミッタ層５
にはカソード電極８が、層間絶縁膜11によりゲート電極
10とは分離されてゲート電極10を覆うようにして配設さ
れている。カソード電極８は、ｐ型ベース層４にも接触
させており、その接触部にはp+型層６が形成されいる。
カソード電極８をｐ型ベース層４に電気的に接続してい
るのは、ｐ型ベース層４が絶縁ゲート型トランジスタの
ウェル領域となり、その電位を固定する必要があるため
である。
構造である。高抵抗のn-型ベース層３の裏面にn+型バッ
ファ層２を介してp+型エミッタ層１が形成されている。
n-型ベース層３の表面には選択的にｐ型ベース層４が拡
散形成され、このｐ型ベース層４内にはさらにn+型エミ
ッタ層が拡散形成されている。ｐ型ベース層４のn+型エ
ミッタ層５とn-型ベース層３により挟まれた領域表面を
チャネル領域CHとして、この上にゲート絶縁膜９を介し
てゲート電極10が形成されている。p+型エミッタ層１に
はアノード電極７が形成されている。n+型エミッタ層５
にはカソード電極８が、層間絶縁膜11によりゲート電極
10とは分離されてゲート電極10を覆うようにして配設さ
れている。カソード電極８は、ｐ型ベース層４にも接触
させており、その接触部にはp+型層６が形成されいる。
カソード電極８をｐ型ベース層４に電気的に接続してい
るのは、ｐ型ベース層４が絶縁ゲート型トランジスタの
ウェル領域となり、その電位を固定する必要があるため
である。
この絶縁ゲート付サイリスタの動作は次の通りであ
る。ゲート電極10に正の電圧を印加すると、ｐ型ベース
層４のチャネル領域CHが反転してn+型エミッタ層５から
n-型ベース層３に電子が注入される。そしてこれに見合
った量の正孔がp+型エミッタ層１がn-型ベース層３に注
入されると、サイリスタはターンオンする。
る。ゲート電極10に正の電圧を印加すると、ｐ型ベース
層４のチャネル領域CHが反転してn+型エミッタ層５から
n-型ベース層３に電子が注入される。そしてこれに見合
った量の正孔がp+型エミッタ層１がn-型ベース層３に注
入されると、サイリスタはターンオンする。
このサイリスタのn+型エミッタ層５からn-型ベース層
３への電子の注入効率は、ｐ型ベース層４の不純物濃度
が低いほど高くなり、したがってｐ型ベース層４の不純
物濃度が低いほどターンオン特性は向上する。しかしな
がら、ゲート電極10下のしきい値を適正な値に保つ必要
があるため、ｐ型ベース層４の不純物濃度をそれ程下げ
ることは出来ない。
３への電子の注入効率は、ｐ型ベース層４の不純物濃度
が低いほど高くなり、したがってｐ型ベース層４の不純
物濃度が低いほどターンオン特性は向上する。しかしな
がら、ゲート電極10下のしきい値を適正な値に保つ必要
があるため、ｐ型ベース層４の不純物濃度をそれ程下げ
ることは出来ない。
第４図は別の従来例である。ここでは、ｐ型ベース層
４に形成したp+型層６に対してカソード電極８とは別に
制御電極14を形成している。この様な構造とすれば、ｐ
型ベース層４の電位はカソード電極８の電位とは別に制
御電極14によって固定することができる。したがってn+
型エミッタ層５の全域に亘って電子注入を行わせること
ができ、高い電流駆動能力が得られる。また制御電極14
からベース電流を引き抜くことができるので、高いdV/d
t耐量が得られる。しかしこの場合でも、チャネル領域C
Hのしきい値電圧は適正な値に設定することが必要であ
るため、ｐ型ベース層４の不純物濃度を低くしてn+型エ
ミッタ層５からの電子注入効率を高くすることは制限さ
れる。
４に形成したp+型層６に対してカソード電極８とは別に
制御電極14を形成している。この様な構造とすれば、ｐ
型ベース層４の電位はカソード電極８の電位とは別に制
御電極14によって固定することができる。したがってn+
型エミッタ層５の全域に亘って電子注入を行わせること
ができ、高い電流駆動能力が得られる。また制御電極14
からベース電流を引き抜くことができるので、高いdV/d
t耐量が得られる。しかしこの場合でも、チャネル領域C
Hのしきい値電圧は適正な値に設定することが必要であ
るため、ｐ型ベース層４の不純物濃度を低くしてn+型エ
ミッタ層５からの電子注入効率を高くすることは制限さ
れる。
（発明が解決しようとする課題） この様に従来の絶縁ゲート付サイリスタでは、ゲート
電極下のしきい値電圧との関係でｐ型ベース層の濃度を
低くする事が制限され、エミッタ注入効率を高くしてタ
ーンオン特性を向上させることが難しいという問題があ
った。
電極下のしきい値電圧との関係でｐ型ベース層の濃度を
低くする事が制限され、エミッタ注入効率を高くしてタ
ーンオン特性を向上させることが難しいという問題があ
った。
本発明はこの様な問題を解決し、ゲート電極下のしき
い値電圧を適正値に設定しながら、エミッタ注入効率を
十分大きくしてターンオン能力の向上を図った高速ター
ンオン素子を提供することを目的とする。
い値電圧を適正値に設定しながら、エミッタ注入効率を
十分大きくしてターンオン能力の向上を図った高速ター
ンオン素子を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、第１導電型エミッタ層、これに接して設け
られた第２導電型ベース層、この第２導電型ベース層の
表面部に選択的に拡散形成された第１導電型ベース層、
この第１導電型ベース層表面部に選択的に拡散形成され
た第２導電型エミッタ層、第１導電型ベース層の第２導
電型エミッタ層と第２導電型ベース層に挟まれた領域を
チャネル領域としてこの上にゲート絶縁膜を介して形成
されたゲート電極を備えた高速ターンオン素子におい
て、第１導電型ベース層を、第２導電型エミッタ層の下
に位置する第１ベース領域と、この第１ベース領域を挟
み前記チャネル領域を含んで形成された，第１ベース領
域より不純物濃度の高い第２ベース領域とから構成され
ていることを特徴とする。
られた第２導電型ベース層、この第２導電型ベース層の
表面部に選択的に拡散形成された第１導電型ベース層、
この第１導電型ベース層表面部に選択的に拡散形成され
た第２導電型エミッタ層、第１導電型ベース層の第２導
電型エミッタ層と第２導電型ベース層に挟まれた領域を
チャネル領域としてこの上にゲート絶縁膜を介して形成
されたゲート電極を備えた高速ターンオン素子におい
て、第１導電型ベース層を、第２導電型エミッタ層の下
に位置する第１ベース領域と、この第１ベース領域を挟
み前記チャネル領域を含んで形成された，第１ベース領
域より不純物濃度の高い第２ベース領域とから構成され
ていることを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、第１導電型ベース層のうち、第２導
電型エミッタ層の下に位置する第１ベース領域の不純物
濃度をチャネル領域が形成される第２ベース領域より低
く形成することによって、チャネル領域の不純物濃度が
従来と同じであっても従来より高いエミッタ注入効率が
得られる。すなわちゲート電極下のしきい値を適正値に
保ちながら、エミッタ注入効率を向上させて優れたター
ンオン特性を実現することができる。
電型エミッタ層の下に位置する第１ベース領域の不純物
濃度をチャネル領域が形成される第２ベース領域より低
く形成することによって、チャネル領域の不純物濃度が
従来と同じであっても従来より高いエミッタ注入効率が
得られる。すなわちゲート電極下のしきい値を適正値に
保ちながら、エミッタ注入効率を向上させて優れたター
ンオン特性を実現することができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。以下の実施例で
は、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とした場合を
示している。
は、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とした場合を
示している。
第１図は一実施例の絶縁ゲート型サイリスタの素子構
造である。従来例の第３図と対応する部分には第３図と
同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施例で
は、ｐ型ベース層４の部分が、n+型エミッタ層５の下に
位置する第１ベース領域41と、これを挟んでチャネル領
域CHが形成される部分を含んで形成された第２ベース領
域42とから構成されている。第２ベース領域42は、第１
ベース領域41に比べて不純物濃度が高く、かつ深く形成
されている。その他は、第３図と変わらない。
造である。従来例の第３図と対応する部分には第３図と
同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施例で
は、ｐ型ベース層４の部分が、n+型エミッタ層５の下に
位置する第１ベース領域41と、これを挟んでチャネル領
域CHが形成される部分を含んで形成された第２ベース領
域42とから構成されている。第２ベース領域42は、第１
ベース領域41に比べて不純物濃度が高く、かつ深く形成
されている。その他は、第３図と変わらない。
この様な構造として、例えばチャネル領域CHが形成さ
れる第２ベース領域42の不純物濃度が従来のｐ型ベース
層４と同じ不純物濃度であったとすると、ゲート電極10
下のしきい値電圧は従来と同じである。このとき、ｐ型
ベース層４の主要部分すなわち、n+型エミッタ層５の下
の部分の第１ベース領域41は従来より低濃度であるか
ら、n+型エミッタ層５からの電子注入効率は従来より高
いものとなる。したがってこの実施例によれば、ゲート
電極10下のしきい値電圧を適正値に保って、従来より高
いエミッタ注入効率が得られ、優れたターンオン特性が
得られる。またこの実施例の場合、n+型エミッタ層５の
周辺部に高濃度の第２ベース領域42が形成されている結
果、n+型エミッタ層５の周辺への電流集中が起こりにく
くなり、信頼性が向上する。
れる第２ベース領域42の不純物濃度が従来のｐ型ベース
層４と同じ不純物濃度であったとすると、ゲート電極10
下のしきい値電圧は従来と同じである。このとき、ｐ型
ベース層４の主要部分すなわち、n+型エミッタ層５の下
の部分の第１ベース領域41は従来より低濃度であるか
ら、n+型エミッタ層５からの電子注入効率は従来より高
いものとなる。したがってこの実施例によれば、ゲート
電極10下のしきい値電圧を適正値に保って、従来より高
いエミッタ注入効率が得られ、優れたターンオン特性が
得られる。またこの実施例の場合、n+型エミッタ層５の
周辺部に高濃度の第２ベース領域42が形成されている結
果、n+型エミッタ層５の周辺への電流集中が起こりにく
くなり、信頼性が向上する。
第２図は、従来の第４図に対応する別の実施例の素子
構造である。この実施例の第４図と異なる点は、ｐ型ベ
ース層４が上記実施例と同様に第１ベース領域41と第２
ベース領域42により構成されている事である。
構造である。この実施例の第４図と異なる点は、ｐ型ベ
ース層４が上記実施例と同様に第１ベース領域41と第２
ベース領域42により構成されている事である。
したがってこの実施例によっても、先の実施例と同様
の効果が得られる。
の効果が得られる。
本発明は上記実施例に限られるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する事が可能で
ある。
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する事が可能で
ある。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、第１導電型ベース
層を第２導電型エミッタ層の直下の部分と絶縁ゲート型
トランジスタのチャネル領域となる部分とで異なる不純
物濃度とすることによって、チャネル領域の適正なしき
い値を保ちながら高いエミッタ注入効率を実現してター
ンオン能力を改善した高速ターンオン素子を得ることが
できる。
層を第２導電型エミッタ層の直下の部分と絶縁ゲート型
トランジスタのチャネル領域となる部分とで異なる不純
物濃度とすることによって、チャネル領域の適正なしき
い値を保ちながら高いエミッタ注入効率を実現してター
ンオン能力を改善した高速ターンオン素子を得ることが
できる。
第１図は本発明の一実施例の絶縁ゲート付サイリスタを
示す図、 第２図は他の実施例の絶縁ゲート付サイリスタを示す
図、 第３図は従来の絶縁ゲート付サイリスタを示す図、 第４図は従来の他の絶縁ゲート型サイリスタを示す図で
ある。 １……p+型エミッタ層、２……n+型バッファ層、３……
n-型ベース層、４……ｐ型ベース層、41……第１ベース
領域、42……第２ベース領域、５……n+型エミッタ層、
６……p+型層、７……アノード電極、８……カソード電
極、９……ゲート絶縁膜、10……ゲート電極、11……層
間絶縁膜、14……制御電極、CH……チャネル領域。
示す図、 第２図は他の実施例の絶縁ゲート付サイリスタを示す
図、 第３図は従来の絶縁ゲート付サイリスタを示す図、 第４図は従来の他の絶縁ゲート型サイリスタを示す図で
ある。 １……p+型エミッタ層、２……n+型バッファ層、３……
n-型ベース層、４……ｐ型ベース層、41……第１ベース
領域、42……第２ベース領域、５……n+型エミッタ層、
６……p+型層、７……アノード電極、８……カソード電
極、９……ゲート絶縁膜、10……ゲート電極、11……層
間絶縁膜、14……制御電極、CH……チャネル領域。
Claims (2)
- 【請求項１】第１導電型エミッタ層と、この第１導電型
エミッタ層に接して設けられた第２導電型ベース層と、
この第２導電型ベース層の表面部に選択的に拡散形成さ
れた第１導電型ベース層と、この第１導電型ベース層表
面部に選択的に拡散形成された第２導電型エミッタ層
と、前記第１導電型ベース層の前記第２導電型エミッタ
層と第２導電型ベース層に挟まれた領域をチャネル領域
としてこの上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極と、前記第１導電型エミッタ層に設けられた第１の
主電極と、前記第２導電型エミッタ層に設けられた第２
の主電極とを備えた高速ターン素子において、 前記第１導電型ベース層は、前記第２導電型エミッタ層
の下に位置する第１ベース領域と、この第１導電型ベー
ス領域を挟み前記チャネル領域を含んで形成された，第
１ベース領域より不純物濃度の高い第２ベース領域とか
ら構成されていることを特徴とする高速ターン素子。 - 【請求項２】前記第２の主電極は前記第１導電型ベース
層の第２のベース領域と接触していることを特徴とする
請求項１記載の高速ターンオン素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34029590A JP2825345B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高速ターンオン素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34029590A JP2825345B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高速ターンオン素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04207083A JPH04207083A (ja) | 1992-07-29 |
| JP2825345B2 true JP2825345B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=18335581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34029590A Expired - Lifetime JP2825345B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高速ターンオン素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825345B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0793424B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1995-10-09 | 工業技術院長 | サージ防護デバイス |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP34029590A patent/JP2825345B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04207083A (ja) | 1992-07-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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