JP3226528B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3226528B2 JP25814889A JP25814889A JP3226528B2 JP 3226528 B2 JP3226528 B2 JP 3226528B2 JP 25814889 A JP25814889 A JP 25814889A JP 25814889 A JP25814889 A JP 25814889A JP 3226528 B2 JP3226528 B2 JP 3226528B2
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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、半導体装置及びその製造方法に関し、特
に、アノードショート型ゲートターンオフサイリスタ
(以下、単にGTOと呼ぶ)を構成する半導体装置及びそ
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, constitutes an anode short type gate turn-off thyristor (hereinafter, simply referred to as GTO). The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 従来、GTO構造を有する半導体装置の製造において
は、GTO本体に電極を接続するのに、ロー付けのテクニ
ックが使用されている。以下に、その一例を第11図を参
照して説明する。この例においては、P型のP1層1、N
型のN1層2、P型のP2層3、さらにN型のN2層4の積層
構造を有するシリコンが、まず形成される。次に、前記
P1層がロー材としてのAl層6によって、Mo又はWからな
るアノード電極板5にロー付けされる。その後、ゲート
電極7及びカソード電極8がそれぞれP2層、N2層上に形
成される。さらに、周辺がベベリングされ、シリコン樹
脂9がコーティングされる。このような構造のGTOにお
いては、ロー材であるAl層6にP1層が20μm乃至30μm
溶け込み、部分的には60μmも溶け込むので、ロー材6
とN1層2が例えばAに示す部分で接触してしまうことが
ある。以下にこれを防ぐために用いられている従来のテ
クニックについて、第12図及び第13図を参照して述べ
る。
(Prior Art) Conventionally, in the manufacture of a semiconductor device having a GTO structure, a brazing technique is used to connect electrodes to a GTO main body. An example will be described below with reference to FIG. In this example, a P-type P 1 layer 1, N
First, silicon having a stacked structure of the N-type N 1 layer 2, the P-type P 2 layer 3, and the N-type N 2 layer 4 is formed. Next,
The P 1 layer is brazed to the anode electrode plate 5 made of Mo or W by the Al layer 6 as a brazing material. Thereafter, a gate electrode 7 and a cathode electrode 8 are formed on the P 2 layer and the N 2 layer, respectively. Further, the periphery is beveled and the silicon resin 9 is coated. In such GTO of structure, P 1 layers 20μm to 30μm in Al layer 6 is low material
As it melts in and partially melts as much as 60 μm,
Which may come into contact with the N 1 layer 2 is for example the portion shown in A. Hereinafter, a conventional technique used to prevent this will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.

第12図は、アノード側がパターニングされるアノード
ショート型GTOであり、ロー付けされる前の状態を示
す。この構成においては、まず、N1 +層が部分的に拡散
され次にP1層が拡散形成される。このとき、前述したよ
うな接触を防ぐため、N1 +層及びP1層が深く形成され
る。しかしながら、同時に、N1 +層が横方向にも拡散す
るので、XN1 +の部分が拡大し、したがってP1層のXP1
が減少する。このため、電流の流れる実効領域が減少す
るばかりでなくパターニング時のファインコントロール
が困難になる。したがってGTO特性にばらつきが生じ
る。次に第13図の構成をもつGTOについて説明する。こ
の構成においては、まず、P1層が深く拡散され、次にN1
+層が拡散される。この場合、XN1 +を狭く形成できると
いう利点があるが、前述したように、横方向への拡散の
ためP1層のコントロールができない。さらに、N1 +層付
近の図示抵抗R分が増加し、電気的特性が悪くなる。
FIG. 12 shows an anode short type GTO in which the anode side is patterned, and shows a state before being brazed. In this configuration, first, the N 1 + layer is partially diffused, and then the P 1 layer is formed by diffusion. At this time, the N 1 + layer and the P 1 layer are formed deep to prevent the above-mentioned contact. However, at the same time, the N 1 + layer diffuses in the lateral direction, so that the portion of X N1 + expands, and therefore the X P1 portion of the P 1 layer decreases. For this reason, not only does the effective area through which the current flows decreases, but also fine control during patterning becomes difficult. Therefore, the GTO characteristics vary. Next, the GTO having the configuration shown in FIG. 13 will be described. In this configuration, first, the P 1 layer is deeply diffused and then the N 1
+ The layer is diffused. In this case, there is an advantage that X N1 + can be formed narrow, but as described above, the P 1 layer cannot be controlled due to the lateral diffusion. Furthermore, the indicated resistance R near the N 1 + layer increases, and the electrical characteristics deteriorate.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように、従来の半導体装置、すなわちGTO
においては、ロー材が溶け込むことによって他の層と接
触してしまうという問題があった。また、この問題を克
服しようとしても、パターニング時のファインコントロ
ールが困難になりGTO特性にばらつきが生じたり、電気
的特性が悪くなるなどの問題を新たに生じた。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional semiconductor device, that is, the GTO
In the above, there is a problem that the brazing material comes into contact with another layer due to dissolution. Further, even if it is attempted to overcome this problem, fine control at the time of patterning becomes difficult, causing problems such as variations in GTO characteristics and deterioration of electrical characteristics.

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、GTO
本体と電極とをロー付けしない構造とすることにより、
前記P1相当層を浅く形成することができ、前記P1相当層
及び前記N1+相当層をパターニングするときのファイン
コントロールが可能になり、したがって、改善された特
性を有する半導体装置及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been developed by GTO.
By not brazing the body and the electrode,
The P1 equivalent layer can be formed shallowly, and fine control can be performed when patterning the P1 equivalent layer and the N1 + equivalent layer. Therefore, a semiconductor device having improved characteristics and a method of manufacturing the same are provided. The purpose is to do.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、
第1導電型基板と、該第1導電型基板の一面に形成され
た第2導電型の第1の層と、該第2導電型の第1の層に
形成された第1導電型の第2の層と、前記第1導電型基
板の他面に選択的に形成された第1導電型の第3の層
と、前記第1導電型基板の他面に形成された第2導電型
の第4の層と、前記第3の層及び前記第4の層にロー材
を用いることなしに、堆積法によって形成された電極と
を具備し、前記第1の層の厚さは約60μmであり、前記
第4の層の厚さは5μm乃至20μmである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises:
A first conductive type substrate, a second conductive type first layer formed on one surface of the first conductive type substrate, and a first conductive type first layer formed on the second conductive type first layer. 2 layer, a first conductive type third layer selectively formed on the other surface of the first conductive type substrate, and a second conductive type third layer formed on the other surface of the first conductive type substrate. A fourth layer, and an electrode formed by a deposition method without using a brazing material for the third layer and the fourth layer, wherein the thickness of the first layer is about 60 μm. The thickness of the fourth layer is 5 μm to 20 μm.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型
基板を提供し、該基板の一面に第2導電型の約60μmの
厚さを有する第1の層を形成し、該第1の層の一面に第
1導電型の第2の層を形成し、前記基板の他面に第1導
電型の第3の層を選択的に形成し、前記基板の他面に、
前記第1及び第3の層の厚さよりも薄くなるように、5
μm乃至20μmの厚さで、かつ前記基板より高濃度でか
つ前記第3の層より低濃度の不純物濃度を有する第2導
電型の第4の層を形成し、前記第1の層の前記一面の選
択された部分にゲート電極を形成し、前記第2の層の一
面に第1の主電極を形成し、前記第3及び第4の層にロ
ー材を用いることなしに堆積法によって第2の主電極を
形成する。
Also, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a substrate of a first conductivity type, forming a first layer of a second conductivity type having a thickness of about 60 μm on one surface of the substrate, Forming a second layer of the first conductivity type on one surface of the layer; selectively forming a third layer of the first conductivity type on the other surface of the substrate;
5 so as to be thinner than the thicknesses of the first and third layers.
forming a fourth layer of a second conductivity type having a thickness of 20 μm to 20 μm, a higher concentration than the substrate and a lower impurity concentration than the third layer, and forming the one surface of the first layer; Forming a gate electrode on a selected portion of the second layer, forming a first main electrode on one surface of the second layer, and forming a second electrode on the third and fourth layers by a deposition method without using a brazing material. Is formed.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型
基板を提供し、該基板の一面に第2導電型の約60μmの
厚さの第1の層を形成し、前記基板の他面に第2導電型
の第2の層を前記第1の層の厚さよりも薄く形成し、前
記第1の層に前記第1導電型の第3の層を形成し、前記
第2の層に、その不純物濃度よりも高濃度の第1導電型
の第4の層を5μm乃至20μmの厚さで選択的に形成
し、前記第1の層の前記一面の一部にゲート電極を形成
し、前記第3の層の一面に第1の主電極を形成し、前記
第2及び第4の層に、ロー材を用いることなしに堆積法
によって第2の主電極を形成する。
Also, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a substrate of a first conductivity type, forms a first layer of a second conductivity type with a thickness of about 60 μm on one surface of the substrate, A second layer of the second conductivity type is formed thinner than the thickness of the first layer, a third layer of the first conductivity type is formed on the first layer, and a second layer is formed on the second layer. Selectively forming a fourth layer of the first conductivity type having a higher concentration than the impurity concentration with a thickness of 5 μm to 20 μm, and forming a gate electrode on a part of the one surface of the first layer; A first main electrode is formed on one surface of the third layer, and a second main electrode is formed on the second and fourth layers by a deposition method without using a brazing material.

(作用) 本発明においては、堆積法によって形成された電極
を、ロー材を用いることなしに前記第3の層及び前記第
4の層に接続するとともに、前記第4の層の厚さが、前
記第1の層の厚さよりも薄く、5μm乃至20μmの間に
なるように形成したので、パターニング時のファインコ
ントロールが可能になって特性上のバラツキがなくな
る。
(Operation) In the present invention, the electrode formed by the deposition method is connected to the third layer and the fourth layer without using a brazing material, and the thickness of the fourth layer is Since the first layer is formed to be thinner than the thickness of the first layer and between 5 μm and 20 μm, fine control at the time of patterning becomes possible, and variations in characteristics are eliminated.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明に係る半導体装置の第1
の実施例を説明する。
(Embodiment) Hereinafter, with reference to the drawings, a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention
An example will be described.

第1図は、本発明の半導体装置のGTO本体の断面構成
図である。参照番号21は、N型シリコン基板(N1)層、
参照番号22はN1層の表面に、拡散によって形成されたP
型ベース層(P2)層、参照番号23は、P2層の表面側に拡
散形成されたN+型エミッタ層(N2 +層)、参照番号24
は、N1層の裏面側に選択的に拡散形成されたN+型ベース
層(N1 +層)、参照番号25は、N1層の裏面側に拡散形成
されたP型エミッタ層(P1層)である。さらに、同図の
N1 +層とP1層表面には、アノード電極膜が、N2 +層表面に
はカソード電極膜が、さらに、切欠部26から露出したP2
層表面にはゲート電極膜がそれぞれ形成される。上記各
電極膜は、蒸着、スパッタリングなどの堆積法によって
形成される。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a GTO main body of a semiconductor device of the present invention. Reference numeral 21 denotes an N-type silicon substrate (N 1 ) layer,
On the surface of the reference number 22 is N 1 layer, formed by the diffusion P
The mold base layer (P 2 ) layer, reference number 23 is an N + type emitter layer (N 2 + layer) diffused and formed on the surface side of the P 2 layer, and reference number 24
Is, N + -type base layer on the back surface side is selectively formed by diffusion of N 1 layer (N 1 + layer), reference numeral 25, P-type emitter layer which is formed by diffusion on the back side of the N 1 layer (P 1 layer). In addition,
N 1 + The layer and P 1 layer surface, the anode electrode film, a cathode electrode film on the N 2 + layer surface, further, P 2 exposed from the cutout portion 26
A gate electrode film is formed on each layer surface. Each of the above electrode films is formed by a deposition method such as evaporation or sputtering.

第2図(a)乃至第2図(e)は、第1図のGTO本体
の製造方法の一例を示す図である。まず、第2図(a)
において、N型シリコン基板21が用意される。この基板
21の比抵抗ρ、ウエハ厚さWTは、装置の仕様によって決
定される。例えば、2500V仕様の場合は、ρ=100Ωcm、
WT=500μmである。この基板21に一方面からP2層22を
拡散形成する(第2図(b))。その時のドーパントと
してはGaやBが使用される。さらに、P2層22の表面濃度
は約1×1018cm-3であり、拡散の深さは60μm程度であ
る。なお、第2図(a)の構成の代わりに、第3図
(a)図に示すように基板両面にP2層を形成した後、第
3図(b)に示すように、片面のP2層を除去するように
してもよい。次に、第3図(c)に示すように、アノー
ド側表面にN1 +層24を選択的に、かつカソード側表面にN
2 +層23を全面に拡散形成する。その後、P1層25を、N1 +
層よりも低濃度でかつ基板21よりも高濃度になるように
拡散形成する(第2図(d))。これより、アノード側
にP1層及びN1 +層が選択的に形成される。その後、第2
図(e)に示すように、N2層とP2層表面が部分的に除去
され、P2層表面が部分的に露出される。なお、第4図
(a)に示すように、N2層を選択的に拡散形成すれば、
第2図(e)におけるN2とP2表面の除去工程を省略して
第4図(b)のような構成を得ることも可能である。
2 (a) to 2 (e) are views showing an example of a method of manufacturing the GTO main body of FIG. First, FIG. 2 (a)
, An N-type silicon substrate 21 is prepared. This board
Specific resistance ρ of 21, the wafer thickness W T is determined by the specifications of the device. For example, in the case of 2500V specification, ρ = 100Ωcm,
W T = 500 μm. The substrate 21 to be formed by diffusion of P 2 layer 22 from one side (FIG. 2 (b)). Ga or B is used as the dopant at that time. Further, the surface concentration of the P 2 layer 22 is about 1 × 10 18 cm −3 , and the diffusion depth is about 60 μm. Instead of the structure of FIG. 2 (a), after forming a P 2 layer on both sides of the substrate as shown in FIG. 3 (a), as shown in FIG. Two layers may be removed. Next, as shown in FIG. 3 (c), an N 1 + layer 24 is selectively formed on the anode side surface, and N 2 + layer is formed on the cathode side surface.
The 2+ layer 23 is formed by diffusion over the entire surface. Thereafter, the P 1 layer 25, N 1 +
The diffusion is formed so as to have a lower concentration than the layer and a higher concentration than the substrate 21 (FIG. 2 (d)). Thus, the P 1 layer and the N 1 + layer are selectively formed on the anode side. Then the second
As shown in FIG. 5E, the surfaces of the N 2 layer and the P 2 layer are partially removed, and the surface of the P 2 layer is partially exposed. Incidentally, as shown in FIG. 4 (a), if the N 2 layer is selectively diffused and formed,
It is also possible to obtain the configuration as shown in FIG. 4 (b) by omitting the step of removing the N 2 and P 2 surfaces in FIG. 2 (e).

ここで、P1層の厚さは5乃至20μmが望ましい。厚さ
が5μm以下になると、P1層からN1層への注入効率が低
下することによって、αPNPが低下してオン特性が損な
われる。また、20μm以上になると横方向へのしみ出し
が発生するので、前述のように、ファインコントロール
が困難になる。
The thickness of the P 1 layer 5 to 20μm is preferable. When the thickness is 5 μm or less, the injection efficiency from the P 1 layer to the N 1 layer is reduced, so that α PNP is reduced and the ON characteristics are impaired. On the other hand, when the thickness is 20 μm or more, a seepage in the horizontal direction occurs, so that fine control becomes difficult as described above.

その後、電極形成工程、パッシベーション工程などを
経て、第5図に示すように、実際例に近い完成された構
造が得られる。すなわち、第2図(e)に示すGTO本体
を形成した後、P2層とN2層にまたがるSiO2膜31を形成し
てP2、N2接合をパッシベーションする。次に、P1、N1 +
層上にアノード電極32を、N2層上にカソード電極33を、
P2層上にゲート電極34を、例えば、Al蒸着法でそれぞれ
形成する。さらに、ゲート電極34上に、一部を除きポリ
イミド膜35をコーティングし、周辺をベベリングして、
シリコン樹脂36をコーティングする。
Thereafter, through an electrode forming step, a passivation step, and the like, a completed structure close to the actual example is obtained as shown in FIG. That is, after forming the GTO main body shown in FIG. 2 (e), an SiO 2 film 31 is formed over the P 2 layer and the N 2 layer to passivate the P 2 and N 2 junctions. Then, P 1 , N 1 +
The anode electrode 32 on the layer, the cathode electrode 33 on the N 2 layer,
The gate electrode 34 to the P 2 layer on, for example, formed respectively in Al deposition. Furthermore, a polyimide film 35 is coated on the gate electrode 34 except for a part, and the periphery is beveled.
The silicone resin 36 is coated.

さらに、第10図の本発明にかかる半導体装置の模式的
断面図を参照して、GTOの構造についてさらに説明す
る。
Further, the structure of the GTO will be further described with reference to a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the present invention in FIG.

同図において、半導体ペレット121は、第2主表面
(図面では下)から第1主表面(図面では上)に向かっ
て、Pエミッタ層25、Nベース層21、Pベース層22、及
びNエミッタ層23の4層構造となっており、Pエミッタ
層25は部分的に形成され、第2主表面(アノード側)に
はNベース層24が部分的に露出している。Nエミッタ層
23は多数に分割されている。半導体ペレット121の第1
主表面のNエミッタ層23上には主電極(カソード電極)
23が、またPベース層22上には制御電極(ゲート電極)
34がそれぞれ形成される。主電極33は制御電極34によっ
て取り囲まれ、両電極は互いに入り組んで一方の主表面
に形成されている。半導体ペレット121の他方の主表面
(第2主表面)には主電極(アノード電極)32が形成さ
れ、Pエミッタ層25及び部分的に露出するNベース層24
を短絡し、いわゆるアノード短絡構造を形成している。
半導体ペレット121の第1主表面のカソード電極33は電
極板24mと軟質金属薄板24nとからなるカソード側電極部
材24kを介してカソード電極ポスト23kにより加圧され、
また第2主表面のアノード電極32はアノード側電極部材
24aを介してアノード電極ポスト23aによって加圧され
る。半導体ペレット121はアノード・カソード間の耐圧
維持のためその側壁にベベル加工を施し、破砕面をエッ
チングした後、パッシベーション(絶縁保護)のためシ
リコン樹脂36が塗布される。ゲートリード9は、電極ポ
スト23k、電極部材24kの中空部及び切欠部内に、絶縁物
からなる位置決めガイド31k及び図示しない絶縁部材を
介して配設され、その一端はゲート圧接用ばねによって
ゲート電極34に圧接され、他の一端は絶縁筒体6の側壁
にロー付けされた金属スリーブ12を挿通して外部に導出
され、シール部13で封着される。
In the figure, a semiconductor pellet 121 includes a P emitter layer 25, an N base layer 21, a P base layer 22, and an N emitter from a second main surface (lower in the drawing) to a first main surface (upper in the drawing). The layer 23 has a four-layer structure. The P emitter layer 25 is partially formed, and the N base layer 24 is partially exposed on the second main surface (on the anode side). N emitter layer
23 is divided into many. First of semiconductor pellet 121
Main electrode (cathode electrode) on N emitter layer 23 on main surface
23, and a control electrode (gate electrode) on the P base layer 22
34 are respectively formed. The main electrode 33 is surrounded by a control electrode 34, and both electrodes are formed on one main surface so as to be intricate with each other. On the other main surface (second main surface) of the semiconductor pellet 121, a main electrode (anode electrode) 32 is formed, and a P emitter layer 25 and a partially exposed N base layer 24 are formed.
Are short-circuited to form a so-called anode short-circuit structure.
The cathode electrode 33 on the first main surface of the semiconductor pellet 121 is pressed by the cathode electrode post 23k via the cathode-side electrode member 24k composed of the electrode plate 24m and the soft metal thin plate 24n,
The anode electrode 32 on the second main surface is an anode-side electrode member.
Pressurized by the anode electrode post 23a via 24a. The semiconductor pellet 121 is subjected to beveling on its side wall to maintain the breakdown voltage between the anode and the cathode, and after etching the crushed surface, a silicon resin 36 is applied for passivation (insulation protection). The gate lead 9 is disposed in a hollow portion and a notch of the electrode post 23k and the electrode member 24k via a positioning guide 31k made of an insulating material and an insulating member (not shown). One end of the gate lead 9 is provided by a gate pressure contact spring. The other end is inserted through a metal sleeve 12 brazed to the side wall of the insulating cylinder 6, is led out to the outside, and is sealed by a seal portion 13.

また、電極ポスト23k及び23aと、絶縁筒体(セラミッ
ク)6とは、ウェルドリングと呼ばれる輪形金属板(コ
バール)6k、6a、7k、7aを介して互いに銀ロー付け及び
アーク溶接され、内部を気密封止する外囲器を構成す
る。また、アノード側電極部材24aとアノード電極ポス
ト23aは、位置決めガイド31aを介して位置合わせされ
る。位置決めガイド31aはAl等の金属、またはテフロ
ン、エポキシなどの絶縁物からなる環状筒体であり、そ
の内周面に段差133が設けられている。この段差133によ
ってガイド31a自体の上下振動等を防止できる。
The electrode posts 23k and 23a and the insulating cylinder (ceramic) 6 are silver-braded and arc-welded to each other via ring-shaped metal plates (kovar) 6k, 6a, 7k and 7a called weld rings. An envelope to be hermetically sealed is formed. Further, the anode-side electrode member 24a and the anode electrode post 23a are aligned via a positioning guide 31a. The positioning guide 31a is an annular cylindrical body made of a metal such as Al or an insulating material such as Teflon or epoxy, and has a step 133 provided on its inner peripheral surface. The step 133 prevents vertical vibration of the guide 31a itself.

上記のように、本発明の半導体装置の形成方法におい
ては、P1層、N1 +層を浅く形成できるため、横方向拡散
が少なく、したがって、P1層の横寸法を大きくとれる。
これより、P1層、N1 +層パターンのファインコントロー
ルが可能になり、特性のバラツキがなくなる。また、N1
+層上の抵抗の増大を防止できる。
As described above, in the method of forming a semiconductor device of the present invention, P 1 layer, it is possible to shallow the N 1 + layer, lateral diffusion is small, therefore, made larger lateral dimensions of the P 1 layer.
From this, P 1 layer, allows fine control of the N 1 + layer pattern, variation in characteristics is eliminated. Also N 1
+ An increase in resistance on the layer can be prevented.

さらに、第6図に示すように、本発明の半導体装置に
おいては、ターンオン、ターンオフ時のスイッチング損
失と、定常オン損失とのトレードオフが、従来の構成と
比較して約25%改善される(ここでは、ゲートターンオ
フ電流ITGQM=700AのGTOが使用される)。さらに、上記
製造方法そのものは、従来の方法とほとんど変わりな
く、比較的簡易かつ安価に本発明の半導体装置を製造で
きる。
Further, as shown in FIG. 6, in the semiconductor device of the present invention, the trade-off between the switching loss at the time of turn-on and turn-off and the steady-state on-loss is improved by about 25% as compared with the conventional configuration ( Here, a GTO with a gate turn-off current I TGQM = 700 A is used). Further, the manufacturing method itself is almost the same as the conventional method, and the semiconductor device of the present invention can be manufactured relatively easily and inexpensively.

次に、本発明に係る半導体装置の第2の実施例を説明
する。この実施例においては、まず、第7図(a)に示
すように、比較的、高比抵抗の第1導電型基板N1を用意
する。次にその表面側に第2導電型の第1の層P2を形成
する(第7図(b))。その後、前記基板N1の裏面側に
第2導電型の第2の層P1を前記第1の層よりも薄く形成
する(第7図(c))。さらに、第7図(d)に示すよ
うに、前記第1の層P2に第1導電型の第3の層N2を、か
つ前記第2の層P1に、その不純物濃度よりも高濃度な第
1導電型の第4の層N1 +を選択的に形成する。その後、
第7図(e)に示すように、N2層とP2層が部分的に除去
されP2層表面が部分的に露出される。さらに、前記第1
の層P2の表面側露出面にゲート電極を、第3の層N2の表
面に第1の主電極を、第2及び第4の層P1、N1 +に第2
の主電極を堆積法によって形成する。
Next, a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described. In this embodiment, first, as shown in FIG. 7 (a), relatively, to prepare a first conductivity type substrate N 1 of high resistivity. Then to form the first layer P 2 of the second conductivity type on the surface side (FIG. 7 (b)). Thereafter, the forming the second layer P 1 of the second conductivity type on the back side of the substrate N 1 thinner than the first layer (FIG. 7 (c)). Furthermore, as shown in FIG. 7 (d), a third layer N 2 of a first conductivity type in the first layer P 2, and the second layer P 1, a high than impurity concentration A fourth layer N 1 + of the first conductivity type having a high concentration is selectively formed. afterwards,
As shown in FIG. 7E, the N 2 layer and the P 2 layer are partially removed, and the surface of the P 2 layer is partially exposed. Further, the first
Of the gate electrode on the surface side exposed surface of the layer P 2, the first main electrode to the third layer N 2 surface, the layer P 1 of the second and 4, N 1 + the second
Are formed by a deposition method.

なお、第7図(b)の構成の代わりに、第8図(a)
に示すように、基板両面にP2層を形成した後、第8図
(b)に示すように、片面のP2層を除去するようにして
もよい。さらに、第9図に示すように、N2層を選択的に
拡散形成すれば、第7図(e)におけるN2とP2表面の除
去工程が省略可能である。
Note that, instead of the configuration of FIG. 7 (b), FIG. 8 (a)
After forming the P 2 layer on both sides of the substrate as shown in FIG. 8, the P 2 layer on one side may be removed as shown in FIG. 8 (b). Further, if the N 2 layer is selectively diffused as shown in FIG. 9, the step of removing the N 2 and P 2 surfaces in FIG. 7E can be omitted.

第2の実施例においては、第1の実施例の利点に加え
て次の利点を有する。すなわち、第2の層の深さを第2
のステップ(第7図(c))で自在にコントロールでき
るので特性間の強調をとることが可能である。また、第
4の層が第2の層より高濃度でかつ第4の層の不純物の
拡散係数が第2の層の不純物のそれより大きいので第4
の層は第2の層より深く形成可能である。
The second embodiment has the following advantages in addition to the advantages of the first embodiment. That is, the depth of the second layer is
(FIG. 7 (c)), it is possible to control freely so that emphasis between characteristics can be taken. Further, since the fourth layer has a higher concentration than the second layer and the diffusion coefficient of the impurity of the fourth layer is larger than that of the impurity of the second layer, the fourth layer
Can be formed deeper than the second layer.

[発明の効果] 以上、上述したように、本発明によれば、パターニン
グ時のファインコントロールが可能になるので、改善さ
れた特性を有する半導体装置及びその製造方法を提供す
ることが可能になる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, fine control at the time of patterning becomes possible, so that it is possible to provide a semiconductor device having improved characteristics and a method of manufacturing the same.

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

第1図は、本発明に係る半導体装置の第1の実施例を示
す要部構成図、第2図(a)乃至第2図(e)は、第1
図の構成を得るための製造工程図、第3図(a)及び第
3図(b)図は、第1図の構成の変形例を示す図、第4
図(a)及び第4図(b)は、第1図の構成のさらに他
の変形例を示す図、第5図は、完成されたGTOの一例を
示す図、第6図は、スイッチングロスの低減効果を示す
特性図、第7図(a)乃至第7図(e)は、本発明に係
る半導体装置の第2の実施例を示す製造工程図、第8図
(a)及び第8図(b)は、第7図の構成の変形例を示
す図、第9図は、第7図の構成のさらに他の変形例を示
す図、第10図は、第1図に示す半導体装置の模式的断面
図、第11図乃至第13図は従来の半導体装置の問題点を説
明するための図である。 21……N型シリコン基板(N1)層、22……P型ベース層
(P2)層、23……N+型エミッタ層(N2 +層)、24……N+
型ベース層(N1 +層)、25……P型エミッタ層(P
1層)、26……切欠部、31……SiO2膜、32……アノード
電極、33……カソード電極、34……ゲート電極、35……
ポリイミド膜、36……シリコン樹脂。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (e) show the first embodiment.
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are views showing a modification of the configuration of FIG. 1, and FIGS.
4 (a) and 4 (b) are diagrams showing still another modification of the configuration of FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing an example of a completed GTO, and FIG. 6 is a switching loss. 7 (a) to 7 (e) are manufacturing process diagrams showing a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 8 (a) and 8 (a) to 8 (e). 7 (b) is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 7, FIG. 9 is a diagram showing another modification of the configuration of FIG. 7, and FIG. 10 is a semiconductor device shown in FIG. FIG. 11 to FIG. 13 are diagrams for explaining problems of the conventional semiconductor device. 21 ...... N-type silicon substrate (N 1) layer, 22 ...... P-type base layer (P 2) layer, 23 ...... N + -type emitter layer (N 2 + layer), 24 ...... N +
Base layer (N 1 + layer), 25 P-type emitter layer (P
1 layer), 26 ...... notch, 31 ...... SiO 2 film, 32 ...... anode electrode, 33 ...... cathode electrode, 34 ...... gate electrode, 35 ......
Polyimide film, 36 ... silicon resin.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 武臣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝多摩川工場内 (56)参考文献 特開 昭63−87767(JP,A) 特開 昭63−37660(JP,A) 特開 昭62−290174(JP,A) 特開 昭51−52282(JP,A) 特開 昭59−171161(JP,A) 特開 昭62−32646(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Takeomi Yoshida 1 Kogamu Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Tamagawa Plant (56) References JP-A-63-87767 (JP, A) JP-A-63-87767 JP-A-63-37660 (JP, A) JP-A-62-290174 (JP, A) JP-A-51-52282 (JP, A) JP-A-59-171161 (JP, A) JP-A-62-32646 (JP, A) , A)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型基板と、 該第1導電型基板の一面に形成された第2導電型の第1
の層と、 該第2導電型の第1の層に形成された第1導電型の第2
の層と、 前記第1導電型基板の他面に選択的に形成された第1導
電型の第3の層と、 前記第1導電型基板の他面に形成された第2導電型の第
4の層と、 前記第3の層及び前記第4の層にロー材を用いることな
しに、堆積法によって形成された電極と、 を具備し、 前記第1の層の厚さは約60μmであり、前記第4の層の
厚さは5μm乃至20μmであることを特徴とする半導体
装置。
A first conductive type substrate; and a second conductive type first substrate formed on one surface of the first conductive type substrate.
A second conductive type second layer formed on the second conductive type first layer.
A first conductive type third layer selectively formed on the other surface of the first conductive type substrate; and a second conductive type third layer formed on the other surface of the first conductive type substrate. And a third layer and an electrode formed by a deposition method without using a brazing material for the third layer and the fourth layer, wherein the first layer has a thickness of about 60 μm. Wherein the thickness of the fourth layer is 5 μm to 20 μm.
【請求項2】前記第1の層の表面濃度が、約1×1018cm
-3であることを特徴とする請求項(1)記載の半導体装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the surface concentration of the first layer is about 1 × 10 18 cm.
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the value is -3 .
【請求項3】前記第4の層の濃度が、前記基板よりも高
く、かつ前記第3の層よりも低いことを特徴とする請求
項(1)記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of the fourth layer is higher than that of the substrate and lower than that of the third layer.
【請求項4】第1導電型基板を提供し、 該基板の一面に第2導電型の約60μmの厚さを有する第
1の層を形成し、 該第1の層の一面に第1導電型の第2の層を形成し、 前記基板の他面に第1導電型の第3の層を選択的に形成
し、 前記基板の他面に、前記第1及び第3の層の厚さよりも
薄くなるように、5μm乃至20μmの厚さで、かつ前記
基板より高濃度でかつ前記第3の層より低濃度の不純物
濃度を有する第2導電型の第4の層を形成し、 前記第1の層の前記一面の選択された部分にゲート電極
を形成し、 前記第2の層の一面に第1の主電流を形成し、 前記第3及び第4の層にロー材を用いることなしに堆積
法によって第2の主電極を形成したことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. A substrate of a first conductivity type, wherein a first layer of a second conductivity type having a thickness of about 60 μm is formed on one surface of the substrate, and a first conductive layer is formed on one surface of the first layer. Forming a second layer of a mold, selectively forming a third layer of a first conductivity type on the other surface of the substrate, and forming a second layer of the first conductivity type on the other surface of the substrate according to the thickness of the first and third layers. Forming a fourth layer of the second conductivity type having a thickness of 5 μm to 20 μm, a higher concentration than the substrate, and a lower impurity concentration than the third layer so as to be thinner. Forming a gate electrode on a selected portion of the one surface of the first layer, forming a first main current on one surface of the second layer, and using no brazing material for the third and fourth layers; Forming a second main electrode by a deposition method.
【請求項5】前記製造方法がさらに、前記第2の層を後
工程によって部分的に除去するとともに、前記第1の層
を部分的に露出させる工程を具備することを特徴とする
請求項(4)記載の製造方法。
5. The method according to claim 1, further comprising a step of partially removing said second layer by a post-process and partially exposing said first layer. 4) The production method according to the above.
【請求項6】前記製造方法がさらに、前記第1の層の形
成時、前記基板の前記一面及び他面に第2導電型の層を
形成するとともに、この形成後に、前記他面に形成され
た第2導電型の層を除去する工程を具備することを特徴
とする請求項(4)記載の製造方法。
6. The manufacturing method further comprises forming a second conductivity type layer on the one surface and the other surface of the substrate when forming the first layer, and forming the second conductivity type layer on the other surface after the formation. The method according to claim 4, further comprising the step of removing the second conductivity type layer.
【請求項7】前記第2の層が、前記第1の層の前記一面
に、拡散によって選択的に形成されたことを特徴とする
請求項(4)記載の製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein said second layer is selectively formed on said one surface of said first layer by diffusion.
【請求項8】前記ゲート電極と、前記第1の主電極が、
堆積法によって形成されたことを特徴とする請求項
(4)に記載の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the gate electrode and the first main electrode are:
The production method according to claim 4, wherein the production method is formed by a deposition method.
【請求項9】第1導電型基板を提供し、 該基板の一面に第2導電型の約60μmの厚さの第1の層
を形成し、 前記基板の他面に第2導電型の第2の層を前記第1の層
の厚さよりも薄く形成し、 前記第1の層に前記第1導電型の第3の層を形成し、 前記第2の層に、その不純物濃度よりも高濃度の第1導
電型の第4の層を5μm乃至20μmの厚さで選択的に形
成し、 前記第1の層の前記一面の一部にゲート電極を形成し、 前記第3の層の一面に第1の主電極を形成し、 前記第2及び第4の層に、ロー材を用いることなしに堆
積法によって第2の主電極を形成したことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
9. A substrate of a first conductivity type, wherein a first layer of a second conductivity type having a thickness of about 60 μm is formed on one surface of the substrate, and a second layer of a second conductivity type is formed on the other surface of the substrate. A second layer is formed thinner than the thickness of the first layer; a third layer of the first conductivity type is formed on the first layer; and an impurity concentration of the second layer is higher than an impurity concentration of the third layer. A fourth layer of a first conductivity type having a concentration of 5 μm to 20 μm is selectively formed; a gate electrode is formed on a part of the one surface of the first layer; and one surface of the third layer is formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first main electrode on a substrate; and forming a second main electrode on the second and fourth layers by a deposition method without using a brazing material.
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