JP3334509B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3334509B2
JP3334509B2 JP24792896A JP24792896A JP3334509B2 JP 3334509 B2 JP3334509 B2 JP 3334509B2 JP 24792896 A JP24792896 A JP 24792896A JP 24792896 A JP24792896 A JP 24792896A JP 3334509 B2 JP3334509 B2 JP 3334509B2
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cathode
gate
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side emitter
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ゲートターンオ
フサイリスタ(以下GTOサイリスタと記す)などの半
導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a gate turn-off thyristor (hereinafter, referred to as a GTO thyristor).

【0002】[0002]

【従来の技術】図14と図15は、例えば特開昭59−
4033号公報に示された従来のGTOサイリスタを示
す夫々断面図と平面図である。図において、1は一方の
主表面11と他方の主表面12を有し、隣接する相互間
でpn接合を形成するように導電型が互いに異なる半導
体基体であり、一方の主表面11に露出するカソード側
のNエミッタ層13とPベース層14、これに隣接する
Nベース層15、及び他方の主表面12に露出するアノ
ード側のPエミッタ層16とで四層を構成し、上記カソ
ード側のNエミッタ層13は上記Pベース層14によっ
て相互に分離された径方向に細長い複数個の領域からな
り、これらの領域が放射状で且つ同心円状に配列されて
いる。2は上記Pエミッタ層16に蒸着されたアノード
電極、3は上記Nエミッタ層13の各領域に夫々蒸着さ
れた複数個のカソード電極、4は上記Nエミッタ層13
の各領域を連続して包囲するように上記Pベース層14
に10μ程度蒸着された複数個のゲート電極、5は上記
複数個のカソード電極3に電気的に接触するカソード取
出金属、6は上記ゲート電極4の外周側に電気的に接続
され、上記ゲート電極4にゲート信号を導入するゲート
端子である。
2. Description of the Related Art FIG. 14 and FIG.
FIG. 1 is a sectional view and a plan view showing a conventional GTO thyristor disclosed in Japanese Patent No. 4033. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate having one main surface 11 and the other main surface 12 and having different conductivity types so as to form a pn junction between adjacent ones, and is exposed to the one main surface 11. The cathode-side N emitter layer 13 and the P base layer 14, the N base layer 15 adjacent thereto, and the anode-side P emitter layer 16 exposed on the other main surface 12 constitute four layers. The N emitter layer 13 includes a plurality of radially elongated regions separated from each other by the P base layer 14, and these regions are arranged radially and concentrically. 2 is an anode electrode deposited on the P emitter layer 16, 3 is a plurality of cathode electrodes deposited on each region of the N emitter layer 13, 4 is an N electrode layer 13
P base layer 14 so as to continuously surround each region of
A plurality of gate electrodes 5 having a thickness of about 10 μm, a cathode extraction metal 5 electrically contacting the plurality of cathode electrodes 3, 6 electrically connected to an outer peripheral side of the gate electrode 4, 4 is a gate terminal for introducing a gate signal.

【0003】このような従来のGTOサイリスタにおい
ては、ゲート電極4からカソード電極3へ順方向にゲー
ト電流を流すとオフ状態からオン状態に移行し、逆に、
カソード電極3からゲート電極4に逆方向にゲート電流
を流すとオン状態からオフ状態に移行し、自己消弧を行
う。良好なターンオフ特性を得るため、Nエミッタ層1
3が幅の狭い独立した多数の島に分割されており、Pエ
ミッタ層16のオン電流は、Nエミッタ層13の各領域
を連続して包囲するゲート電極4から取出されることに
なる。更に、ゲート電極4に取出されたオン電流はゲー
ト電極4の外周に電気的に接続されたゲート端子6から
外部へ排出され、GTOサイリスタがオフ状態になる。
In such a conventional GTO thyristor, when a gate current flows from the gate electrode 4 to the cathode electrode 3 in the forward direction, the state changes from the off state to the on state, and conversely,
When a gate current flows from the cathode electrode 3 to the gate electrode 4 in the reverse direction, the state shifts from the ON state to the OFF state, and the self-extinguishing is performed. In order to obtain good turn-off characteristics, the N emitter layer 1
3 is divided into a large number of independent islands having a small width, and the ON current of the P emitter layer 16 is extracted from the gate electrode 4 continuously surrounding each region of the N emitter layer 13. Further, the ON current taken out to the gate electrode 4 is discharged outside from the gate terminal 6 electrically connected to the outer periphery of the gate electrode 4, and the GTO thyristor is turned off.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のGTOサイリス
タは以上のように構成されているので、ターンオフをさ
せる場合に、ゲート電極4に吸収された電流は、ゲート
端子6が接続されている部分までゲート電極4を横方向
に流れることになる。ところが、ゲート電極4は、10
μ程度に薄く蒸着して形成されているため、カソード電
極3の径方向の内側と外側の配置位置により、その周囲
のゲート電極4の領域からゲート端子6迄の間の抵抗値
に大きな差が生じることになる。このため、特開平2−
51275号公報に示されるようにゲート電極との接触
を増やすためにゲートリードを設けたり、また、特公昭
63−58376号公報に示されるようにリング状のゲ
ートリングをゲート電極の中間に設けるものがあるが、
いずれも局部的にゲート電極との接触面積を増やしたに
過ぎず、各領域での均一なターンオフ動作が十分でな
く、遮断耐量を大幅に向上させる場合の障害となってい
た。
Since the conventional GTO thyristor is configured as described above, when the thyristor is turned off, the current absorbed by the gate electrode 4 is reduced to the portion where the gate terminal 6 is connected. It will flow in the gate electrode 4 in the horizontal direction. However, the gate electrode 4 has 10
Since the cathode electrode 3 is formed by vapor deposition as thin as about μ, there is a large difference in the resistance value from the surrounding gate electrode 4 region to the gate terminal 6 depending on the inner and outer radial positions of the cathode electrode 3. Will happen. For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open
A gate lead is provided to increase contact with a gate electrode as shown in Japanese Patent No. 51275, and a ring-shaped gate ring is provided in the middle of the gate electrode as shown in Japanese Patent Publication No. 63-58376. There is,
In each case, only the contact area with the gate electrode was locally increased, and the uniform turn-off operation in each region was not sufficient, and this was an obstacle to greatly improving the cut-off withstand capability.

【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第1の目的は各領域でのターン
オフ動作を更に改善でき、遮断耐量を極めて向上できる
半導体装置を得るものである。更に、第2の目的はゲー
ト電極の略全面に対向したゲート取出金属の全面を確実
にゲート電極に圧接できる半導体装置を得るものであ
る。更に、第3の目的はゲート取出金属と絶縁体をカソ
ード取出金属に確実に保持でき、組立性を向上できる半
導体装置を得るものである。また、第4の目的はゲート
電極にゲート取出金属を均一に圧接できる半導体装置を
得るものである。また、第5の目的はゲート取出金属の
製造を容易にできる半導体装置を得るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a semiconductor device which can further improve the turn-off operation in each region and can greatly improve the cut-off resistance. is there. A second object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reliably pressing the entire surface of the gate extraction metal facing substantially the entire surface of the gate electrode against the gate electrode. A third object of the present invention is to provide a semiconductor device which can surely hold a gate extraction metal and an insulator on a cathode extraction metal and can improve assemblability. A fourth object is to provide a semiconductor device capable of uniformly pressing a gate extraction metal to a gate electrode. A fifth object is to provide a semiconductor device which can easily manufacture a gate extraction metal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置においては、ゲート電極の略全面に対向する板状のゲ
ート取出金属を設けると共に、このゲート取出金属には
カソード電極の領域を包囲するように開口された開口部
を複数個設け、ゲート電極に電気的に接続したものであ
る。
In a semiconductor device according to the present invention, a plate-shaped gate extraction metal is provided substantially on the entire surface of a gate electrode, and the gate extraction metal surrounds a region of a cathode electrode. A plurality of openings are provided and are electrically connected to the gate electrode.

【0007】また、板状のゲート取出金属に対向する絶
縁体をカソード取出金属と上記ゲート取出金属との間に
設け、この絶縁体でその間を絶縁したものである。
Further, an insulator facing the plate-shaped gate extraction metal is provided between the cathode extraction metal and the gate extraction metal, and the insulator is insulated therebetween.

【0008】また、カソード取出金属は、複数個のカソ
ード電極に夫々電気的に接続される複数個の電極部を上
記複数個のカソード電極に対向して突出しており、絶縁
体は、上記複数個の電極部の各領域に対向して開口され
た開口部を有すると共に、ゲート電極に対向して形成さ
れた凹部とを有して上記ゲート電極に対向しており、上
記凹部には板状のゲート取出金属が保持されているもの
である。
The cathode extraction metal protrudes a plurality of electrode portions electrically connected to the plurality of cathode electrodes, respectively, so as to face the plurality of cathode electrodes. Each of the electrode portions has an opening that is opened to face each region, and has a recess formed to face the gate electrode and faces the gate electrode, and the recess has a plate-like shape. The gate removal metal is retained.

【0009】さらに、絶縁体は、ゲート取出金属に対向
して弾性を有する絶縁材で構成され、この絶縁体でゲー
ト取出金属をゲート電極に向かって弾性的に押圧したも
のである。
Further, the insulator is made of an insulating material having elasticity facing the metal to be taken out of the gate, and this insulator is used to elastically press the metal to be taken out toward the gate electrode.

【0010】また、板状のゲート取出金属は隣接する複
数のカソード電極を包囲するように開口した開口部を複
数個有したものである。
Further, the plate-shaped gate extraction metal has a plurality of openings which are open so as to surround a plurality of adjacent cathode electrodes.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1ないし図5はこの発明の実施の形態
1であるGTOサイリスタを示すもので、図において、
1は一方の主表面11と他方の主表面12を有し、隣接
する相互間でpn接合を形成するように導電型が互いに
異なる半導体基体であり、一方の主表面11に露出する
カソード側のNエミッタ層13と第1のベース層を構成
するPベース層14、これに隣接する第2のベース層を
構成するNベース層15、及び他方の主表面12に露出
するアノード側のPエミッタ層16とで四層を構成し、
上記カソード側のNエミッタ層13は上記Pベース層1
4によって相互に分離された径方向に細長い複数個の領
域からなり、これらの領域が放射状で且つ同心円状に配
列されている。2は上記Pエミッタ層16に蒸着された
アノード電極、3は上記Nエミッタ層13の各領域に夫
々蒸着された複数個のカソード電極、4は上記Nエミッ
タ層13の各領域を包囲するように上記Pベース層14
に10μ程度蒸着された複数個のゲート電極であり、図
3のように上記複数個のカソード電極3の各領域を連続
して包囲している。5は上記複数個のカソード電極3に
電気的に接触するカソード取出金属であり、上記複数個
のカソード電極3に夫々対向して突出した複数個の電極
部5aを有し、この電極部5aが上記カソード電極3に
電気的に接続されている。6は上記ゲート電極4の外周
側にロー付けされて電気的に接続され、上記ゲート電極
4にゲート信号を導入するゲート端子である。
Embodiment 1 FIG. 1 to 5 show a GTO thyristor according to a first embodiment of the present invention.
Reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate having one main surface 11 and the other main surface 12 and having different conductivity types so as to form a pn junction between adjacent ones. N emitter layer 13 and P base layer 14 forming the first base layer, N base layer 15 forming the second base layer adjacent thereto, and P emitter layer on the anode side exposed on the other main surface 12 16 and four layers,
The N emitter layer 13 on the cathode side corresponds to the P base layer 1.
4 and a plurality of radially elongated regions separated from each other by a radial direction, and these regions are arranged radially and concentrically. 2 is an anode electrode deposited on the P emitter layer 16, 3 is a plurality of cathode electrodes deposited on each region of the N emitter layer 13, and 4 is a cathode electrode surrounding each region of the N emitter layer 13. The P base layer 14
A plurality of gate electrodes are deposited by about 10 μm, and continuously surround each region of the plurality of cathode electrodes 3 as shown in FIG. Reference numeral 5 denotes a cathode extraction metal that is in electrical contact with the plurality of cathode electrodes 3, and has a plurality of electrode portions 5a protruding opposite to the plurality of cathode electrodes 3, respectively. It is electrically connected to the cathode electrode 3. Reference numeral 6 denotes a gate terminal which is soldered and electrically connected to the outer peripheral side of the gate electrode 4 to introduce a gate signal to the gate electrode 4.

【0012】7は上記ゲート電極4の略全面に対向して
板状で形成され、上記カソード電極3の各領域を個別に
包囲するように図4のように放射状で且つ同心円状に開
口された複数個の開口部7aを有するゲート取出金属で
あり、例えば、0.5mm以上の厚さに形成され、上記
ゲート電極4にロー付けされて全面が電気的に接続され
ている。
Numeral 7 is formed in a plate shape so as to oppose substantially the entire surface of the gate electrode 4, and is opened radially and concentrically as shown in FIG. 4 so as to individually surround each region of the cathode electrode 3. This is a gate extraction metal having a plurality of openings 7a, for example, is formed to a thickness of 0.5 mm or more, is brazed to the gate electrode 4, and is electrically connected to the entire surface.

【0013】このような構成されたGTOサイリスタに
おいては、カソード電極3からゲート電極4に逆方向に
ゲート電流を流してターンオフ動作させると、Pエミッ
タ層16のオン電流は、Nエミッタ層13の各領域の周
囲を個別に囲むゲート電極4から取出されることにな
る。ゲート電極4に取出されたオン電流は、ゲート電極
4に電気的に接している板状のゲート取出金属7に直接
的に吸収され、更に、このゲート取出金属7を横方向に
流れてゲート端子6から外部へ排出され、GTOサイリ
スタがオフ状態になる。この場合の電流は、ゲート電極
4に電気的に接しているゲート取出金属7に直接的に吸
収されるため、従来のように、僅か10μ程度のゲート
電極4を横方向に流れる必要がなくなる。つまり、ゲー
ト電極4に比較し、0.5mm以上のように遥かに厚く
構成されているゲート取出金属7の方を横方向に流れる
ことになる。従って、ゲート電極4からゲート端子6ま
での横方向の抵抗値は、各配置位置による差が大幅に小
さくなり、各領域でのターンオフ動作を改善でき、遮断
耐量を極めて向上できることになる。
In the GTO thyristor configured as described above, when a gate current flows in the reverse direction from the cathode electrode 3 to the gate electrode 4 to perform a turn-off operation, the on-current of the P emitter layer 16 is reduced by the respective currents of the N emitter layer 13. It is extracted from the gate electrode 4 which individually surrounds the periphery of the region. The ON current extracted to the gate electrode 4 is directly absorbed by the plate-shaped gate extraction metal 7 electrically in contact with the gate electrode 4, and further flows through the gate extraction metal 7 in the lateral direction to form a gate terminal. 6 is discharged to the outside, and the GTO thyristor is turned off. In this case, the current is directly absorbed by the gate extraction metal 7 that is in electrical contact with the gate electrode 4, so that it is not necessary to flow through the gate electrode 4 of only about 10 μ in the lateral direction as in the related art. That is, the gate extraction metal 7 which is much thicker than the gate electrode 4 such as 0.5 mm or more flows in the lateral direction. Therefore, the difference in the resistance in the horizontal direction from the gate electrode 4 to the gate terminal 6 greatly depends on each arrangement position, so that the turn-off operation in each region can be improved, and the breakdown strength can be significantly improved.

【0014】実施の形態2.なお、実施の形態1では、
ゲート取出金属7は、ゲート電極4にロー付して電気的
に接続するようにされているが、図6ないし図7に示す
ように、板状のゲート取出金属7とほぼ同平面形状の絶
縁体8をゲート取出金属7と対向させ、カソード取出金
属5に接着させて上記カソード取出金属5と上記ゲート
取出金属7との間を絶縁すると共に、上記絶縁体8を介
してゲート取出金属7をゲート電極4に圧接するように
構成すれば、ゲート取出金属7をカソード取出金属5か
ら確実に絶縁できるばかりでなく、ゲート電極4の全面
に対向したゲート取出金属7の全面をゲート電極4に確
実に圧接できることになる。
Embodiment 2 FIG. In the first embodiment,
The gate extraction metal 7 is soldered to the gate electrode 4 so as to be electrically connected thereto. However, as shown in FIGS. The body 8 is opposed to the gate extraction metal 7 and bonded to the cathode extraction metal 5 to insulate between the cathode extraction metal 5 and the gate extraction metal 7, and to separate the gate extraction metal 7 via the insulator 8. If it is configured to be in pressure contact with the gate electrode 4, not only can the gate extraction metal 7 be reliably insulated from the cathode extraction metal 5, but also the entire surface of the gate extraction metal 7 facing the entire surface of the gate electrode 4 can be reliably connected to the gate electrode 4. Can be pressed against

【0015】実施の形態3.また、実施の形態2は、ゲ
ート取出金属7とほぼ同一平面形状の絶縁体8をカソー
ド取出金属5に接着させるように構成したが、図8ない
し図9のように絶縁体8をゲート電極4に対向して形成
し、この絶縁体8は、カソード取出金属5の複数個の電
極部5aの各々の領域に対向する領域を開口する複数個
の開口部8aを有して上記カソード取出金属5に嵌着さ
れている。なお、上記絶縁体8における上記ゲート電極
4に対向する部分には凹部8bが形成されており、この
凹部8bは板状のゲート取出金属7とほぼ同平面形状に
形成され、上記ゲート取出金属7が嵌着されている。こ
のように構成すれば、カソード取出金属5の電極部5a
を除いて絶縁体8が配置されるので、ゲート取出金属7
はカソード取出金属5に対して確実に絶縁されるばかり
でなく、絶縁体8はカソード取出金属5の電極部5a
に、また、ゲート取出金属7は絶縁体8に夫々確実に保
持され、組立性が著しく向上することになる。
Embodiment 3 In the second embodiment, the insulator 8 having substantially the same plane shape as the gate extraction metal 7 is bonded to the cathode extraction metal 5, but as shown in FIGS. The insulator 8 has a plurality of openings 8a that open regions facing the respective regions of the plurality of electrode portions 5a of the cathode extraction metal 5 and has a plurality of openings 8a. It is fitted to. A concave portion 8b is formed in a portion of the insulator 8 opposite to the gate electrode 4, and the concave portion 8b is formed in substantially the same plane as the plate-shaped gate extraction metal 7, and the gate extraction metal 7 Is fitted. With this configuration, the electrode portion 5a of the cathode extraction metal 5 is formed.
Since the insulator 8 is disposed except for the gate extraction metal 7
Is not only reliably insulated from the cathode extraction metal 5, but also the insulator 8 is connected to the electrode portion 5a of the cathode extraction metal 5.
In addition, the gate extraction metal 7 is securely held by the insulator 8, so that the assemblability is significantly improved.

【0016】実施の形態4.図10ないし図11は板状
のゲート取出金属7をゲート電極4に圧接する場合の他
の実施の形態を示すもので、絶縁体8を、ゲート取出金
属7に対向して弾性を有する絶縁材で構成し、この絶縁
体8でゲート取出金属7の全面をゲート電極4に向かっ
て弾性的に押圧するようにしたものであり、カソード電
極3とゲート電極4とがほぼ同一平面であれば、ゲート
取出金属7のゲート電極4側をカソード取出金属5の電
極部5aよりもゲート電極4側に図10のようにa寸法
だけ突出するように構成すれば、図11のようにその突
出寸法aに応じた押圧力でゲート取出金属7の全面をゲ
ート電極4に均一に圧接することができる。
Embodiment 4 FIGS. 10 and 11 show another embodiment in which the plate-shaped gate extraction metal 7 is pressed against the gate electrode 4. The insulator 8 is made of an elastic insulating material facing the gate extraction metal 7. And the whole surface of the gate extraction metal 7 is elastically pressed toward the gate electrode 4 by the insulator 8. If the cathode electrode 3 and the gate electrode 4 are substantially in the same plane, If the gate electrode 4 side of the gate extraction metal 7 is configured to protrude beyond the electrode portion 5a of the cathode extraction metal 5 by the dimension a as shown in FIG. 10 as shown in FIG. The entire surface of the gate extraction metal 7 can be uniformly pressed against the gate electrode 4 with a pressing force corresponding to the pressure.

【0017】実施の形態5.図12はこの発明の実施の
形態5を示すもので、板状のゲート取出金属7には、隣
接する複数のカソード電極3の領域を包囲するように放
射状で且つ同心円状に開口された複数個の開口部7aが
形成されている。この構成では、開口部7aが広く形成
されるので、ゲート取出金属7の製造が容易となる。な
お、板状のゲート取出金属7を流れる電流の通路は長く
なる部分も生じるが、ゲート電極4の厚さ10μに比し
てゲート取出金属7の厚さが0.5mm以上のように遥
かに大であるため、各領域での均一なターンオフ動作が
可能となるという同様の効果を奏するものである。
Embodiment 5 FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention, in which a plate-shaped gate extraction metal 7 has a plurality of radially and concentrically-opened openings surrounding a plurality of adjacent cathode electrodes 3. Opening 7a is formed. In this configuration, since the opening 7a is formed widely, the production of the gate extraction metal 7 becomes easy. Although the path of the current flowing through the plate-shaped gate extraction metal 7 may become longer, the thickness of the gate extraction metal 7 is much more than 0.5 mm compared to the thickness of the gate electrode 4 of 10 μm. Since it is large, a similar effect of enabling a uniform turn-off operation in each region is achieved.

【0018】ところで、上記説明では、カソード側エミ
ッタ層が放射状で且つ同心円状に配列したものについて
述べたが、配列の形態については特に限定するものでは
ない。
In the above description, the cathode-side emitter layers are arranged radially and concentrically. However, the arrangement is not particularly limited.

【0019】また、上記説明では、カソード側エミッタ
層をNエミッタ層13、第1ベース層をPベース層1
4、第2ベース層をNベース層15、アノード側エミッ
タ層をPエミッタ層16のようにNPNPの四層構造を
形成したもので述べたが、逆に、PNPNの四層構造を
形成しても利用できることはいうまでもない。
In the above description, the cathode side emitter layer is the N emitter layer 13, and the first base layer is the P base layer 1.
4, the second base layer has the N-base layer 15 and the anode-side emitter layer has the NPNP four-layer structure like the P-emitter layer 16, but conversely, the PNPN four-layer structure has been formed. Needless to say, it can also be used.

【0020】また、上記説明では、この発明をGTOサ
イリスタに利用した場合で説明したが、静電誘導サイリ
スタなどの微細パターンを有する半導体装置にも利用で
きることはいうまでもない。
In the above description, the present invention is applied to a GTO thyristor. However, it goes without saying that the present invention can be applied to a semiconductor device having a fine pattern such as an electrostatic induction thyristor.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0022】ゲート電極の略全面に対向する板状のゲー
ト取出金属を設けると共に、このゲート取出金属にはカ
ソード電極の領域を包囲するように開口された開口部を
複数個設け、ゲート電極に電気的に接続することによ
り、各領域でのターンオフ動作を更に改善でき、遮断耐
量を極めて向上させることができる。
A substantially plate-shaped gate extraction metal is provided on substantially the entire surface of the gate electrode, and a plurality of openings are formed in the gate extraction metal so as to surround the cathode electrode region. By making the connections, the turn-off operation in each region can be further improved, and the withstand voltage can be greatly improved.

【0023】また、板状のゲート取出金属に対向する絶
縁体をカソード取出金属と上記ゲート取出金属との間に
設け、この絶縁体でその間を絶縁することにより、ゲー
ト電極の略全面に対向したゲート取出金属の全面を確実
にゲート電極に圧接させることができる。
Also, an insulator facing the plate-shaped gate extraction metal is provided between the cathode extraction metal and the gate extraction metal, and the insulator is insulated between the cathode extraction metal and substantially the entire surface of the gate electrode. The entire surface of the gate extraction metal can be reliably brought into pressure contact with the gate electrode.

【0024】また、カソード取出金属は、複数個のカソ
ード電極に夫々電気的に接続される複数個の電極部を上
記複数個のカソード電極に対向して突出しており、絶縁
体は、上記複数個の電極部の各領域に対向して開口され
た開口部を有すると共に、ゲート電極に対向して形成さ
れた凹部とを有して上記ゲート電極に対向しており、上
記凹部には板状のゲート取出金属が保持されているの
で、ゲート取出金属と絶縁体をカソード取出金属に確実
に保持でき、組立性を向上できる
Further, the cathode extraction metal has a plurality of electrode portions electrically connected to the plurality of cathode electrodes and protrudes opposite the plurality of cathode electrodes. Each of the electrode portions has an opening that is opened to face each region, and has a recess formed to face the gate electrode and faces the gate electrode, and the recess has a plate-like shape. Since the gate extraction metal is held, the gate extraction metal and the insulator can be securely held on the cathode extraction metal, and assemblability can be improved.

【0025】さらに、絶縁体は、ゲート取出金属に対向
して弾性を有する絶縁材で構成され、この絶縁体でゲー
ト取出金属をゲート電極に向かって弾性的に押圧してい
るので、ゲート電極にゲート取出金属を均一に圧接させ
ることができる。
Further, the insulator is made of an insulating material having elasticity facing the metal to be taken out of the gate, and the metal to be taken out of the gate is elastically pressed toward the gate electrode by the insulator. The gate extraction metal can be pressed uniformly.

【0026】また、板状のゲート取出金属は隣接する複
数のカソード電極を包囲するように開口した開口部を複
数個有しているので、ゲート取出金属の製造を容易にさ
せることができる。
Further, since the plate-shaped gate extraction metal has a plurality of openings that surround the plurality of adjacent cathode electrodes, it is possible to easily manufacture the gate extraction metal.

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

【図1】 この発明の実施形態1を示すGTOサイリス
タの要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a GTO thyristor showing Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施形態1を示すGTOサイリス
タの要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the GTO thyristor showing the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施形態1を示すGTOサイリス
タの要部平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a main part of the GTO thyristor showing the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施形態1を示すGTOサイリス
タの要部平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a main part of the GTO thyristor showing the first embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施形態1を示すGTOサイリス
タの要部平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a main part of the GTO thyristor showing the first embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施形態2を示すGTOサイリス
タの要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a GTO thyristor showing a second embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施形態2を示すGTOサイリス
タの要部平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a main part of a GTO thyristor showing a second embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施形態3を示すGTOサイリス
タの要部断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a main part of a GTO thyristor showing a third embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施形態3を示すGTOサイリス
タの要部平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a main part of a GTO thyristor showing a third embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施形態4を示すGTOサイリ
スタの要部断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main part of a GTO thyristor showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施形態4を示すGTOサイリ
スタの要部断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a main part of a GTO thyristor showing a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の実施形態5を示すGTOサイリ
スタの要部平面図である。
FIG. 12 is a plan view of a main part of a GTO thyristor showing a fifth embodiment of the present invention.

【図13】 従来のGTOサイリスタを示す要部断面図
である。
FIG. 13 is a sectional view of a main part showing a conventional GTO thyristor.

【図14】 従来のGTOサイリスタを示す要部平面図
である。
FIG. 14 is a plan view of a main part showing a conventional GTO thyristor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基体、2 アノード電極、3 カソード電
極、4 ゲート電極、5カソード取出金属、5a 電極
部、7 ゲート取出金属、7a 開口部、8絶縁体、8
a 開口部、8b 凹部、11 一方の主表面、12
他方の主表面、13 Nエミッタ層、14 Pベース
層、15 Nベース層、16 Pエミッタ層
Reference Signs List 1 semiconductor base, 2 anode electrode, 3 cathode electrode, 4 gate electrode, 5 cathode extraction metal, 5a electrode section, 7 gate extraction metal, 7a opening, 8 insulator, 8
a opening, 8b recess, 11 one main surface, 12
The other main surface, 13 N emitter layer, 14 P base layer, 15 N base layer, 16 P emitter layer

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 隣接する相互間でpn接合を形成するよ
うに導電型が互いに異なるカソード側エミッタ層、第1
ベース層、第2ベース層、及びアノード側エミッタ層を
有し、一方の主表面において、上記カソード側エミッタ
層は、上記第1ベース層によって相互に分離して配列さ
れた複数個の細長い領域からなる半導体基体と、上記一
方の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領
域に夫々設けられた複数個のカソード電極と、上記一方
の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領域
を連続して包囲するように第1ベース層に設けられたゲ
ート電極と、他方の主表面において、上記アノード側エ
ミッタ層に設けられたアノード電極と、上記複数個のカ
ソード電極に電気的に接続されたカソード取出金属と、
上記ゲート電極の略全面に対向して形成され、上記カソ
ード電極の領域を包囲するように開口された開口部を複
数個有し、上記ゲート電極に電気的に接続された板状の
ゲート取出金属とを備えた半導体装置。
1. A cathode-side emitter layer having a different conductivity type so as to form a pn junction between adjacent ones,
A base layer, a second base layer, and an anode-side emitter layer; on one main surface, the cathode-side emitter layer is formed of a plurality of elongated regions separated from each other by the first base layer; A semiconductor substrate, a plurality of cathode electrodes provided on each region of the cathode-side emitter layer on the one main surface, and each region of the cathode-side emitter layer on the one main surface. A gate electrode provided on the first base layer so as to surround the cathode electrode, an anode electrode provided on the anode side emitter layer on the other main surface, and a cathode electrically connected to the plurality of cathode electrodes. Withdrawal metal,
A plate-shaped gate extraction metal, which is formed so as to face substantially the entire surface of the gate electrode and has a plurality of openings which are opened so as to surround the region of the cathode electrode, and is electrically connected to the gate electrode. A semiconductor device comprising:
【請求項2】 隣接する相互間でpn接合を形成するよ
うに導電型が互いに異なるカソード側エミッタ層、第1
ベース層、第2ベース層、及びアノード側エミッタ層を
有し、一方の主表面において、上記カソード側エミッタ
層は、上記第1ベース層によって相互に分離して配列さ
れた複数個の細長い領域からなる半導体基体と、上記一
方の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領
域に夫々設けられた複数個のカソード電極と、上記一方
の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領域
を連続して包囲するように第1ベース層に設けられたゲ
ート電極と、他方の主表面において、上記アノード側エ
ミッタ層に設けられたアノード電極と、上記複数個のカ
ソード電極に電気的に接続されたカソード取出金属と、
上記ゲート電極の略全面に対向して形成され、上記カソ
ード電極の領域を包囲するように開口された開口部を複
数個有し、上記ゲート電極に電気的に接続された板状の
ゲート取出金属と、このゲート取出金属に対向して形成
され、このゲート取出金属と上記カソード取出金属との
間に設けられ、この間を絶縁する絶縁体とを備えた半導
体装置。
2. A cathode-side emitter layer having a different conductivity type so as to form a pn junction between adjacent ones,
A base layer, a second base layer, and an anode-side emitter layer; on one main surface, the cathode-side emitter layer is formed of a plurality of elongated regions separated from each other by the first base layer; And a plurality of cathode electrodes provided on each of the regions of the cathode-side emitter layer on the one main surface, and each region of the cathode-side emitter layer on the one main surface. A gate electrode provided on the first base layer so as to surround the cathode electrode, an anode electrode provided on the anode side emitter layer on the other main surface, and a cathode electrically connected to the plurality of cathode electrodes. Withdrawal metal,
A plate-shaped gate extraction metal, which is formed so as to face substantially the entire surface of the gate electrode and has a plurality of openings which are opened so as to surround the region of the cathode electrode, and is electrically connected to the gate electrode. And a insulator formed opposite to the gate extraction metal, provided between the gate extraction metal and the cathode extraction metal, and insulating between the gate extraction metal and the cathode extraction metal.
【請求項3】 隣接する相互間でpn接合を形成するよ
うに導電型が互いに異なるカソード側エミッタ層、第1
ベース層、第2ベース層、及びアノード側エミッタ層を
有し、一方の主表面において、上記カソード側エミッタ
層は、上記第1ベース層によって相互に分離して配列さ
れた複数個の細長い領域からなる半導体基体と、上記一
方の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領
域に夫々設けられた複数個のカソード電極と、上記一方
の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領域
を連続して包囲するように第1ベース層に設けられたゲ
ート電極と、他方の主表面において、上記アノード側エ
ミッタ層に設けられたアノード電極と、上記複数個のカ
ソード電極に夫々対向して突出した複数個の電極部を有
し、この複数個の電極部が上記複数個のカソード電極に
電気的に接続されたカソード取出金属と、上記ゲート電
極に対向して形成され、上記複数個の電極部の各領域に
対向して開口された複数個の開口部、及び上記ゲート電
極に対向して形成された凹部を有し、上記カソード取出
金属に保持された絶縁体と、上記ゲート電極の略全面に
対向して形成されて、上記絶縁体を介して上記カソード
取出金属と絶縁され、上記カソード電極の領域を包囲す
るように開口された開口部を複数個有し、上記凹部に保
持されると共に上記ゲート電極に電気的に接続された板
状のゲート取出金属とを備えた半導体装置。
3. A cathode-side emitter layer having a different conductivity type so as to form a pn junction between adjacent ones,
A base layer, a second base layer, and an anode-side emitter layer; on one main surface, the cathode-side emitter layer is formed of a plurality of elongated regions separated from each other by the first base layer; And a plurality of cathode electrodes provided on each of the regions of the cathode-side emitter layer on the one main surface, and each region of the cathode-side emitter layer on the one main surface. A gate electrode provided on the first base layer so as to surround the first base layer; an anode electrode provided on the anode-side emitter layer on the other main surface; A plurality of electrode portions, and the plurality of electrode portions are formed so as to face a cathode extraction metal electrically connected to the plurality of cathode electrodes and the gate electrode. An insulator having a plurality of openings formed to face each of the plurality of electrode portions and a recess formed to face the gate electrode, the insulator being held by the cathode extraction metal; And a plurality of openings formed opposite to substantially the entire surface of the gate electrode, insulated from the cathode extraction metal via the insulator, and opened to surround the cathode electrode region. And a plate-shaped gate extraction metal held in the recess and electrically connected to the gate electrode.
【請求項4】 隣接する相互間でpn接合を形成するよ
うに導電型が互いに異なるカソード側エミッタ層、第1
ベース層、第2ベース層、及びアノード側エミッタ層を
有し、一方の主表面において、上記カソード側エミッタ
層は、上記第1ベース層によって相互に分離して配列さ
れた複数個の細長い領域からなる半導体基体と、上記一
方の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領
域に夫々設けられた複数個のカソード電極と、上記一方
の主表面において、上記カソード側エミッタ層の各領域
を連続して包囲するように第1ベース層に設けられたゲ
ート電極と、他方の主表面において、上記アノード側エ
ミッタ層に設けられたアノード電極と、上記複数個のカ
ソード電極に電気的に接続されたカソード取出金属と、
上記ゲート電極の略全面に対向して形成され、上記カソ
ード電極の領域を包囲するように開口された開口部を複
数個有し、上記ゲート電極に電気的に接続された板状の
ゲート取出金属と、弾性を有する絶縁材で構成され、上
記ゲート取出金属に対向して上記カソード取出金属と上
記ゲート取出金属との間に設けられ、この間を絶縁する
と共に上記ゲート取出金属の全面を上記ゲート電極に向
かって弾性的に押圧する絶縁体とを備えた半導体装置。
4. A cathode-side emitter layer having a different conductivity type to form a pn junction between adjacent ones,
A base layer, a second base layer, and an anode-side emitter layer; on one main surface, the cathode-side emitter layer is formed of a plurality of elongated regions separated from each other by the first base layer; And a plurality of cathode electrodes provided on each of the regions of the cathode-side emitter layer on the one main surface, and each region of the cathode-side emitter layer on the one main surface. A gate electrode provided on the first base layer so as to surround the cathode electrode, an anode electrode provided on the anode side emitter layer on the other main surface, and a cathode electrically connected to the plurality of cathode electrodes. Withdrawal metal,
A plate-shaped gate extraction metal, which is formed so as to face substantially the entire surface of the gate electrode and has a plurality of openings which are opened so as to surround the region of the cathode electrode, and is electrically connected to the gate electrode. And an insulating material having elasticity, provided between the cathode extraction metal and the gate extraction metal facing the gate extraction metal, insulates between them and insulates the entire surface of the gate extraction metal from the gate electrode. And an insulator elastically pressed toward the semiconductor device.
【請求項5】 ゲート取出金属は隣接する複数のカソー
ド電極の領域を包囲するように開口した開口部を複数個
有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate extraction metal has a plurality of openings that open so as to surround regions of a plurality of adjacent cathode electrodes.
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