JP4423855B2 - Composite semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合型半導体素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の一種であるサイリスタは、電源回路等に用いられる。サイリスタには、その特性の向上を図るために、通常のpnpn4層構造に、pn接合ダイオードの構造が複合化されたものがある(例えば、特許文献1参照)。以下では、サイリスタにダイオードが複合化されたものを、複合型半導体素子と呼ぶ。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−340276
【0004】
従来のこの種の複合型半導体素子は、一般的には、サイリスタを構成するp1領域、p1領域に接続されたn1領域、n1領域に接続されたp2領域、p2領域に接続されたn2領域に加えて、n1領域とp2領域とに接続され、p2領域とともにダイオードを構成するn型の半導体領域を持っている。サイリスタはさらに、p1領域に接続されたアノード電極と、p2領域、n2領域に接続されたカソード電極とを備えている。
ダイオードはアノード、カソード電極間に所定の値以上の電圧が印加されることにより降伏し、サイリスタはダイオードの降伏により流れる逆方向電流を用いてターンオンする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成では、サイリスタがターンオンする電圧(トリガ電圧)を所望の値に設定するには、n型の半導体領域またはp2領域の不純物濃度を変える必要がある。
一般的に、不純物濃度が高いほどトリガ電圧を所望の値に設定しやすい(製造する複合型半導体素子ごとのトリガ電圧の差が許容範囲内に収まりやすい、すなわち個体差が小さい)。また、不純物濃度が低いほどトリガ電圧を所望の値に設定しにくい(複合型半導体素子ごとのトリガ電圧の差が許容範囲を超える、すなわち個体差が大きい)。トリガ電圧の設定が250V未満では、トリガ電圧のばらつきが許容範囲内で収まりやすいが、250V以上になると、トリガ電圧のばらつきが許容範囲を超えやすい。このようなことから、従来の複合型半導体素子では、ばらつきが許容範囲内で収まるようにトリガ電圧を所望の値に設定することが困難な場合があった。
【0006】
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、ターンオンする電圧を所望の値に容易に設定できる複合型半導体素子を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る複合型半導体素子は、第1導電型の第1の半導体領域と前記第1の半導体領域に接する第2導電型の第2の半導体領域と前記第2の半導体領域に接する第1導電型の第3の半導体領域と前記第3の半導体領域に接する第2導電型の第4の半導体領域とから構成されるサイリスタと、降伏によりそれぞれに流れる電流の流れる方向が一致するように互いに接続された複数のダイオードからなり、前記第2の半導体領域から前記第3の半導体領域に、または前記第3の半導体領域から前記第2の半導体領域に前記電流が流れるように前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とに接続されている直列回路と、を備えていることを特徴とする。
このような構成においては、複数のダイオードを直列に接続することによって、ターンオンする電圧を所望の値に容易に設定できる。ひいては、製造する複合型半導体素子ごとの、トリガ電圧のばらつきが許容範囲内に収まりやすい。
【0008】
前記サイリスタは、前記第1の半導体領域に接続された第1の電極と前記第4の半導体領域に接続された第2の電極とをさらに備え、各前記ダイオードは、ツェナーダイオードであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧が印加されることにより、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合と各前記ダイオードが持つ接合が逆方向バイアスされ、前記電圧が所定のレベル以上になることにより各前記ダイオードは降伏して電流が流れ、前記サイリスタは各前記ダイオードを降伏により流れる電流をトリガとし、該電流が前記第2の半導体領域または前記第3の半導体領域に流れこむことにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合が順バイアスされてターンオンする、ものであってもよい。
【0009】
各前記ダイオードの降伏電圧は、ほぼ等しい降伏電圧で降伏するようにしてもよい。
【0010】
前記の課題を解決するため、本発明の第2の観点に係る複合型半導体素子は、上面および下面を有する第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域の下面の表面領域に形成された第2導電型の第2の半導体領域と、該第1の半導体領域の上面の表面領域に形成された第2導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域の表面領域に形成された第1導電型の第4の半導体領域とから構成されるサイリスタと、前記第1の半導体領域の上面の表面領域に形成され、前記第3の半導体領域を囲むようにして該第3の半導体領域に電気的に接続された第2導電型の第5の半導体領域と、前記第5の半導体領域の表面領域に形成された第1導電型の第6の半導体領域とから構成される第1のダイオードと、
前記第1の半導体領域の上面の表面領域に、前記第5の半導体領域を囲むように形成された第2導電型の第7の半導体領域と、前記第1の半導体領域の上面の表面領域に、前記第7の半導体領域に接するようにして形成された第1導電型の第8の半導体領域とから構成される第2のダイオードと、前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとを互いに直列に接続するように、前記第6の半導体領域と前記第7の半導体領域とに接続された電極と、を備えていることを特徴とする。
このような構成においても、第1および第2のダイオードを直列に接続することによって、ターンオンする電圧を所望の値に容易に設定でき、製造する複合型半導体素子ごとの、トリガ電圧のばらつきが許容範囲内に収まりやすい。
【0011】
前記サイリスタは、さらに、前記第1の半導体領域に接続されたアノード電極と、前記第4の半導体領域に接続されたカソード電極とをさらに備え、前記第1および第2のダイオードは、ツェナーダイオードであって、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧が印加されることにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とが形成する接合と前記第1および第2のダイオードのそれぞれが持つ接合が逆方向バイアスされ、前記電圧が所定のレベル以上となることにより前記第1および第2のダイオードは降伏して電流が流れ、前記サイリスタは第1のダイオードと第2のダイオードとを降伏により流れる電流をトリガとし、該電流が前記第2の半導体領域または前記第3の半導体領域に流れこむことにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合が順バイアスされてターンオンする、ものであってもよい。
【0012】
前記複合型半導体素子は、前記第1および第8の半導体領域よりも高い第1導電型の不純物濃度で、該第1の半導体領域の上面の表面領域に該第8の半導体領域に接するように形成された第9の半導体領域をさらに備え、
前記第8の半導体領域は、前記第9の半導体領域を介して前記第1の半導体領域にオーミック接触しているようにしてもよい。
【0013】
前記第1および第2のダイオードが、ほぼ等しい電圧レベルで降伏するようにしてもよい。
【0014】
前記の課題を解決するため、本発明の第3の観点に係る複合型半導体素子の製造方法は、上面および下面を有する第1導電型の第1の半導体領域の下面の表面領域に第2導電型の不純物を拡散させることにより第2の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域の上面の表面領域に第2導電型の不純物を拡散させることにより第3の半導体領域を形成し、前記第3の半導体領域の表面領域に第1導電型の不純物を拡散させることにより第4の半導体領域を形成してサイリスタを形成する工程と、前記第1の半導体の上面の表面領域に、前記第3の半導体領域を囲むようにして第2導電型の不純物を拡散することにより該第3の半導体領域に電気的に接続されている第5の半導体領域を形成し、前記第5の半導体領域の表面領域に第1導電型の不純物を拡散することにより第6の半導体領域を形成して第1のダイオードを形成する工程と、前記第1の半導体領域の上面に、前記第5の半導体領域を囲むようにして第2導電型の不純物を拡散することにより第7の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域の上面に第1導電型の不純物を拡散することにより、前記第7の半導体領域に接するように第8の半導体領域を形成して第2のダイオードを形成する工程と、前記第1の半導体基板の上面上に、前記第6の半導体領域と前記第7の半導体領域とに接続されることにより前記第1および第2のダイオードを直列に接続する導体を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
このような製造工程で複合型半導体素子を製造することにより、ターンオンする電圧を所望の値に容易に設定できる複合型半導体素子を提供できる。
【0015】
前記第1のダイオードと第2のダイオードとを形成する工程では、前記第5の半導体領域を、前記第7の半導体領域とほぼ等しく、かつ前記第4の半導体領域の不純物濃度よりも低い不純物濃度で形成し、前記第6の半導体領域を、前記第8の半導体領域とほぼ等しく、かつ前記第4の不純物濃度よりも低い不純物濃度で形成するようにしてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る複合型半導体素子について、図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
この複合型半導体素子は、逆阻止2端子サイリスタと、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードとが1つの半導体基板に集積されたものである。具体的に説明すると、この複合型半導体素子は、図1に示すように、逆阻止2端子サイリスタと複数のツェナーダイオードとを構成する半導体領域を持つ半導体基板10と、絶縁膜20と、カソード電極30と、アノード電極40と、電極50と、金属膜51とを備えている。
【0018】
まず、半導体基板10の構成の詳細について図1および図2を参照して説明する。図2は、半導体基板を上面からみた形状を示している。
半導体基板10は、図1および図2に示すように、n1領域11と、p1領域12と、n2領域13と、p2領域14と、第1のp型半導体領域15と、第1のn型半導体領域16と、第2のp型半導体領域17と、第2のn型半導体領域18と、第3のn型半導体領域19とを備えている。n1領域11、p1領域12、n2領域13、p2領域14は、逆阻止2端子サイリスタを構成する半導体領域である。第1のp型半導体領域15、第1のn型半導体領域16は第1のツェナーダイオードを構成する半導体領域であり、第2のp型半導体領域17、第2のn型半導体領域18は第2のツェナーダイオードを構成する半導体領域である。
【0019】
なお、図2では、n1領域11やp1領域12等の構造を理解しやすくするため、絶縁膜20、カソード電極30、電極50、および金属膜51を省略している。以下では、特に図面番号を指示しないかぎり、図1を参照して説明する。
【0020】
半導体基板10は、リン(P)、ヒ素(As)等のn型不純物を含んだn型の半導体からなる。この半導体基板10のうち、p1領域12と、n2領域13と、p2領域14と、第1のp型半導体領域15と、第1のn型半導体領域16と、第2のp型半導体領域17と、第2のn型半導体領域18と、第3のn型半導体領域19とを除いた部分が、n1領域11を構成している。このn1領域11は、例えば1×1014cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば190μm程度の厚さで設けられている。
n1領域11の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。この露出部は、図示するような環状の形状を有する。
【0021】
p1領域12は、半導体基板10の上面の表面領域にボロン(B)、ガリウム(Ga)等のp型不純物を拡散して形成されたp型の半導体領域から構成される。具体的には、p1領域12は、例えば、3×1017cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば20μm程度の厚さで設けられている。
p1領域12の一部は、半導体基板10の上面からみると、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。p1領域12の露出部は、n2領域13を包囲するような環状の形状を有する。
【0022】
n2領域13は、p1領域12にn型不純物を拡散して形成された、n1領域11よりも不純物濃度の高いn型の半導体領域から構成される。具体的に説明すると、n2領域13は、例えば、8×1019cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば10μm程度の厚さで設けられている。
n2領域13の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。n2領域13の露出部は、図2に示すような島状の形状を有する。
【0023】
p2領域14は、半導体基板10の下面の表面領域にp型不純物を拡散して形成された、p1領域12とほぼ等しい不純物濃度のp型の半導体領域から構成される。詳細には、p2領域14は、例えば、3×1017cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば20μm程度の厚さで設けられている。p2領域14は、半導体基板10の下面の表面に露出している。
【0024】
第1のp型半導体領域15は、n1領域11にp型不純物を拡散して形成された、p1領域12よりもp型不純物濃度の低いp型の半導体領域から構成される。具体的には、第1のp型半導体領域15は、例えば、5×1015cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば15μm程度の厚さで設けられている。
第1のp型半導体領域15の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。第1のp型半導体領域15の露出部は、図2に示すように、p1領域12の露出部を包囲するような環状の形状を有する。
【0025】
第1のn型半導体領域16は、第1のp型半導体領域15にn型不純物を拡散して形成された、n2領域13よりもn型不純物濃度の低いn型の半導体基板から構成されている。より詳細には、第1のn型半導体領域16は、例えば、2×1016cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば5μm程度の厚さで設けられている。
第1のn型半導体領域16の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。第1のn型半導体領域16の露出部は、図2に示すように、第1のp型半導体領域15の露出部を2分割するような環状の形状を持つ。
【0026】
第2のp型半導体領域17は、n1領域11にp型不純物を拡散して形成された、第1のp型半導体領域15とほぼ等しいp型不純物濃度のp型半導体領域から構成されている。具体的には、第2のp型半導体領域17は、例えば、5×1015cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば15μm程度の厚さで設けられている。
第2のp型半導体領域17の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。第2のp型半導体領域17の露出部は、図2に示すように、n1領域11の露出部を包囲するような環状の形状を有する。
【0027】
第2のn型半導体領域18は、第2のp型半導体領域17およびn1領域11に部分的にn型不純物を拡散して形成された、第1のn型半導体領域16とほぼ等しいn型不純物濃度のn型の半導体領域から構成されている。より詳細には、第2のn型半導体領域18は、例えば、2×1016cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば5μm程度の厚さで設けられている。
第2のn型半導体領域18の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。第2のn型半導体領域18の露出部は、図2に示すような環状の形状を有する。
【0028】
第3のn型半導体領域19は、n1領域11にn型不純物を拡散して形成された、第2のn型半導体領域18よりもn型不純物濃度の高いn型の半導体領域からなる。より具体的には、第3のn型半導体領域19は、例えば、8×1019cm−3程度の不純物濃度で、また、例えば10μm程度の厚さで設けられている。
第3のn型半導体領域19の一部は、図2に示すように、半導体基板10の上面の表面に露出している。第3のn型半導体領域19の露出部は、図2に示すような環状の形状を有する。
【0029】
このような構成を有する半導体基板10において、n1領域11とp2領域14との界面でpn接合J1が形成され、n1領域11とp1領域12との界面でpn接合J2が形成され、p1領域12とn2領域13との界面でpn接合J3が形成される。また、第1のp型半導体領域15と第1のn型半導体領域16との界面でpn接合J4が形成され、第2のp型半導体領域17と第2のn型半導体領域18との界面でpn接合J5が形成される。以下では、pn接合を総称して、接合と呼ぶ。
【0030】
従って、上述のようにn1領域11とp1領域12とn2領域13とp2領域14とからなる逆阻止2端子サイリスタ(以下サイリスタ)は、3つの接合J1、J2、J3を備えている。
また、第1のp型半導体領域15と第1のn型半導体領域16とからなる第1のツェナーダイオード(以下第1のダイオード)は、接合J4を備えている。
さらに、第2のp型半導体領域17と第2のn型半導体領域18とからなる第2のツェナーダイオード(以下第2のダイオード)は、接合J5を備えている。
【0031】
この複合型半導体素子の基本構造および等価回路をそれぞれ図3(a)および図3(b)に示す。
第1のダイオードの、第1のp型半導体領域15は、図1に示すように、サイリスタのp1領域12に接続されている。従って、第1のダイオードは、図3(a)、図3(b)に示すように、p1領域12とn2領域13とを介してカソード電極30に電気的に接続されている。また、第1のダイオードの、第1のn型半導体領域16は、図1に示すように、電極50を介して第2のダイオードの第2のp型半導体領域17に接続されている。従って、第1のダイオードと第2のダイオードとは図3(a)、図3(b)に示すように、直列に接続されている。
【0032】
第2のダイオードの第2のn型半導体領域18は、図1に示すように、第3のn型半導体領域19を介してn1領域11にオーミック接触している。従って、第2のダイオードは、図3(a)、図3(b)に示すように、サイリスタのn1領域11に電気的に接続されている。第1のダイオードと第2のダイオードとは、サイリスタのn1領域11とp1領域12とに電気的に接続された直列回路をなす。
【0033】
接合J4および接合J5の降伏電圧は、第1および第2のダイオードを構成する半導体領域のうち、第1および第2のn型半導体領域16、18のn型不純物濃度が接合J2を形成する半導体領域のうち、n1領域11のn型不純物濃度よりも高いので、接合J2の降伏電圧よりも低い。また、第1のダイオードの降伏電圧は、第1のp型半導体領域15と第2のp型半導体領域17とのp型不純物濃度がそれぞれほぼ等しく、かつ第1のn型半導体領域16と第2のn型半導体領域18とのn型不純物濃度がそれぞれほぼ等しいので、第2のダイオードの降伏電圧とほぼ等しい。
【0034】
なお、第2のn型半導体領域18のn型不純物濃度がn1領域11のn型不純物濃度よりも高いので、第2のn型半導体領域18は第3のn型半導体領域19を介さなくてもn1領域11に実質的にはオーミック接触できる。しかし、第3のn型半導体領域を設けることにより、第2のn型半導体領域18とn1領域11との接触抵抗が大きくて電流が流れにくいような場合に、電流が第3のn型半導体領域19を介して第1および第2のダイオードとn1領域11との間を流れることができる。本実施の形態では、電気伝導を確実にするために第3のn型半導体領域19を設けている。サイリスタ、第1および第2のダイオードの動作の詳細については、後述する。
【0035】
次に、絶縁膜20、カソード電極30、アノード電極40、電極50、金属膜51の構成の詳細について図1を参照して説明する。
絶縁膜20は、酸化シリコン膜等から構成されており、半導体基板10の上面に形成されている。絶縁膜20には、p1領域12およびn2領域13がカソード電極30に接続できるように、開口21が設けられている。また、絶縁膜20には、第1n型半導体領域16および第2p型半導体領域17が電極50に接続できるように開口22、23が設けられている。さらに、絶縁膜20には、第2n型半導体領域18が金属膜51に接続されるよう、開口24が設けられている。
【0036】
カソード電極30は、アルミニウム膜等から構成されており、半導体基板10の上面に、p1領域12とn2領域13とを被覆するように形成されている。カソード電極30は、p1領域12とn2領域13とに接続されている。
【0037】
アノード電極40は、アルミニウム膜等から構成されており、半導体基板10の下面に、p2領域14を被覆するように形成されている。従って、アノード電極40は、p2領域14に接続されている。
【0038】
電極50は、アルミニウム膜等から構成されている。電極50は、絶縁膜20の開口22、23を介して第1のn型半導体領域16、第2のp型半導体領域17に接続されている。従って電極50は、第1のダイオードと第2のダイオードに接続されている。この電極50は、カソード電極30に接していない。
【0039】
金属膜51は、アルミニウム膜等から構成されている。金属膜51は、絶縁膜20の開口24を介して第2のn型半導体領域18に接続されている。金属膜51は、第2のn型半導体領域18の表面電位を安定化する。この金属膜51は、カソード電極30および電極50に接していない。
【0040】
次に、以上の構成を有するこの複合型半導体素子を製造する手順を、図4(a)〜図8(o)を参照して説明する。なお、以下に示す手順は一例であり、同様の構造が得られるのであれば、いかなる手順であっても構わない。
まず、n型半導体基板からなる半導体基板10を用意する。次に、イオン注入等によって、半導体基板10の下面にp型の不純物を注入し、図4(a)に示すように、p型の半導体領域(すなわちp2領域14)を形成する。
【0041】
次に、図4(b)に示すように、第1のp型半導体領域15形成予定領域上および第2のp型半導体領域17形成予定領域上以外の半導体基板10の上面上にフォトレジスト60を形成する。続いて、イオン注入等によって、p型不純物をn1領域11に注入し、不純物濃度がそれぞれ等しいp型の半導体領域(第1のp型半導体領域15、第2のp型半導体領域17)を図4(c)に示すように形成する。
【0042】
次に、フォトレジスト60を剥離する。フォトレジスト60の剥離に続いて、図5(d)に示すように、第1のn型半導体領域16形成予定領域上および第2のn型半導体領域18形成予定領域上以外の半導体基板10の上面上にフォトレジスト61を形成する。
【0043】
続いて、イオン注入等によってn型不純物を第1のp型半導体領域15に注入し、図5(e)に示すように、n型の半導体領域(第1のn型半導体領域16)を形成する。同様に、イオン注入等によってn型の不純物を第2のp型半導体領域17に注入し、第1のn型半導体領域16とn型不純物濃度がほぼ等しいn型の半導体領域(第2のn型半導体領域18)を図4(e)に示すように形成する。
【0044】
第1および第2のn型半導体領域16、18を形成した後、フォトレジスト61を剥離する。次に、図5(f)に示すように、第3のn型半導体領域19形成予定領域上以外の半導体基板10の上面上にフォトレジスト62を形成する。そして、イオン注入等によってn型不純物を第2のn型半導体領域18およびn1領域11に注入し、図6(g)に示すように、第3のn型半導体領域19を形成する。
【0045】
第3のn型半導体領域19を形成した後、フォトレジスト62を除去する。次に、図6(h)に示すように、p1領域12形成予定領域上以外の半導体基板10の上面上にフォトレジスト63を形成する。フォトレジスト63をマスクとして用いて、イオン注入等によりp型不純物を第1のp型半導体領域15およびn1領域11に注入し、図6(i)に示すように、p型の半導体領域(p1領域12)を形成する。
【0046】
フォトレジスト63を剥離し、次に、図7(j)に示すように、n2領域13形成予定領域上以外の半導体基板10の上面にフォトレジスト64を形成する。次に、イオン注入等によりn型不純物をp1領域12に注入し、図7(k)に示すように、n型の半導体領域(n2領域13)を形成する。n2領域13を形成後、フォトレジスト64を剥離し、半導体基板10にアニールを施し、イオン注入したp型、n型の不純物を活性化する。
【0047】
次に、半導体基板10の上面上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により、図7(l)に示すようにシリコン酸化膜65を形成する。このシリコン酸化膜65に、エッチングを施して図8(m)に示すように開口21、22、23、24を設け、絶縁膜20を形成する。
【0048】
続いて、半導体基板10の上面上に、PVD(Physical Vapor Deposition)等により、アルミニウム膜等を形成する。このアルミニウム膜をパターニングして、図8(n)に示すように、カソード電極30、電極50、金属膜51を形成する。カソード電極30は、開口21を介してp1領域12およびn2領域13に電気的に接続される。電極50は、開口22を介して第1のn型半導体領域16に接続され、かつ開口23を介して第2のp型半導体領域17に接続される。また、金属膜51は、開口24を介して第2のn型半導体領域18に接続される。
【0049】
そして、半導体基板10の他面上にPVD等によって、図8(o)に示すように、p2領域14に接続されるアノード電極40を形成する。
【0050】
次に、以上説明したこの複合型半導体素子の動作を説明する。
アノード電極40に正、カソード電極30に負の電圧(順方向電圧)を印加すると、接合J1、J3は順方向バイアス状態となり、接合J2、J4、J5は逆方向バイアス状態となる。
【0051】
印加する電圧が所定の値以上になると、接合J2の降伏電圧と比べて降伏電圧が低い接合J4、J5とで降伏現象が起こり、カソード電極30から電子が第1および第2のダイオードに注入される。注入された電子は、第3のn型半導体領域19を介してn1領域11に注入され、さらにp2領域14に注入される。
【0052】
p2領域14に電子が注入されることにより、正孔がp2領域14からn1領域11に注入される。注入された正孔は、さらに、第3のn型半導体領域19を介して第2のダイオードと第1のダイオードとに注入される。従って、第1および第2のダイオードに逆方向電流が流れる。この逆方向電流は、p1領域12に流れ込む。この逆方向電流は、p1領域12の横方向の抵抗(図1のX−X方向の層抵抗)により電圧降下を生じさせ、これにより接合J2が順方向にバイアスされ、サイリスタがターンオンする。従って複合型半導体素子がターンオンした状態になる。
【0053】
このように、本実施の形態の複合型半導体素子は、複数のダイオードを、降伏により流れる逆方向電流の流れる方向が一致するように直列接続し、この複数のダイオードの降伏により流れる逆方向電流をトリガとして用いてサイリスタをオンさせる。
【0054】
一般的に、ダイオードを構成する半導体領域の不純物濃度が高いほどダイオードの降伏電圧は低くなるが、製造時にダイオードごとの降伏電圧の差が許容範囲内で収まりやすい(ばらつきが小さい)。一方、不純物濃度が低いほどダイオードの降伏電圧は高くなるが、製造時にダイオードごとの降伏電圧の差が許容範囲を超えやすい(ばらつきが大きい)。
この複合型半導体素子は、製造時にばらつきが小さい、降伏電圧が低電圧のダイオードを複数個直列接続して、サイリスタが所望の電圧でオンするようにしている。このダイオードの接続個数を適宜増やすことにより、サイリスタが所望の高い電圧でオンするようにすることができる。各ダイオードに降伏により流れる電流は、各ダイオードの許容限度以下の小電流でよく、各ダイオードが逆方向電流による発熱によって破壊には至りにくい。さらに、複数のダイオードがほぼ等しい降伏電圧で降伏するので、複数のダイオードの制御が容易である。
【0055】
通常は、サイリスタがオンする電圧(トリガ電圧)の設定が250V以上になると、製造する複合型半導体素子ごとの、トリガ電圧のばらつきが許容範囲を超えやすい。しかし、以上のような構成を採用することにより、この複合型半導体素子はトリガ電圧の設定が250V以上になっても、製造する複合型半導体素子ごとの、トリガ電圧のばらつきが許容範囲内に収まりやすい。
【0056】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の応用および変更が可能である。
例えば、逆阻止型のサイリスタの代わりに、双方向性サイリスタを用いてもよい。この場合には、図9(a)に示すような構造を採用するとよい。すなわち、図3(a)の基本構造に加えて、n1領域11とp2領域14とに接続された複数のダイオードをさらに設ける。この際、それぞれに降伏により流れる電流の流れる方向が一致するように複数のダイオードを直列に接続する。
【0057】
また、上記実施の形態では、n2領域13を、島状に形成する場合を例として説明した。しかし、n2領域13の形状はこれに限定されず、例えば帯状に形成してもよい。この場合には、p1領域12等n2領域13を包囲する他の半導体領域の形状を、n2領域13の形状に合わせて、適宜変更する。
【0058】
さらには、上記実施の形態では、第1のp型半導体領域は、直接p1領域12に接することによって、p1領域12に電気的に接続されていた。しかし、図9(b)に示すように、第1のp型半導体領域15は、カソード電極30を介してp1領域12に接続されてもよい。この場合には、図示するように、絶縁膜20に、第1のp型半導体領域15が、カソード電極30に接するように開口25を設ける。
【0059】
あるいは、上記実施の形態では、ダイオードを2つ直列接続する場合を例にして説明したが、トリガ電圧を所望の値に設定するために3つ以上直列接続してもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ターンオンする電圧を所望の値に容易に設定できる複合型半導体素子を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態にかかる複合型半導体素子の構成を示す断面図である。
【図2】図2は図1の複合型半導体素子の上面の一部を示す平面図である。
【図3】図3(a)および図3(b)は、それぞれ、図1の複合型半導体素子の基本構造および等価回路を示す図である。
【図4】図4(a)乃至図4(c)は、図1の複合型半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図5】図5(d)乃至図5(f)は、図1の複合型半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図6】図6(g)乃至図6(i)は、図1の複合型半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図7】図7(j)乃至図7(l)は、図1の複合型半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図8】図8(m)乃至図8(o)は、図1の複合型半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図9】図9(a)および図9(b)は本発明の実施の形態に係る複合型半導体素子の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 半導体基板
11 n1領域
12 p1領域
13 n2領域
14 p2領域
15 第1のp型半導体領域
16 第1のn型半導体領域
17 第2のp型半導体領域
18 第2のn型半導体領域
19 第3のn型半導体領域
20 絶縁膜
30 カソード電極
40 アノード電極
50 電極
51 金属膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A thyristor, which is a kind of semiconductor element, is used in a power supply circuit or the like. Some thyristors have a structure of a pn junction diode combined with a normal pnpn four-layer structure in order to improve the characteristics (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a combination of a thyristor and a diode is referred to as a composite semiconductor element.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-340276
[0004]
In general, this type of conventional composite semiconductor element generally includes a p1 region constituting a thyristor, an n1 region connected to the p1 region, a p2 region connected to the n1 region, and an n2 region connected to the p2 region. In addition, it has an n-type semiconductor region which is connected to the n1 region and the p2 region and forms a diode together with the p2 region. The thyristor further includes an anode electrode connected to the p1 region and a cathode electrode connected to the p2 region and the n2 region.
The diode breaks down when a voltage of a predetermined value or more is applied between the anode and cathode electrodes, and the thyristor is turned on using a reverse current that flows due to the breakdown of the diode.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a configuration, in order to set a voltage (trigger voltage) at which the thyristor is turned on to a desired value, it is necessary to change the impurity concentration of the n-type semiconductor region or the p2 region.
In general, the higher the impurity concentration, the easier it is to set the trigger voltage to a desired value (the trigger voltage difference for each composite semiconductor element to be manufactured tends to be within an allowable range, that is, the individual difference is small). Also, the lower the impurity concentration, the more difficult it is to set the trigger voltage to a desired value (the trigger voltage difference for each composite semiconductor element exceeds the allowable range, that is, the individual difference is large). If the trigger voltage setting is less than 250V, the trigger voltage variation tends to fall within the allowable range. However, if the trigger voltage setting exceeds 250V, the trigger voltage variation tends to exceed the allowable range. For this reason, in the conventional composite semiconductor device, it may be difficult to set the trigger voltage to a desired value so that the variation is within an allowable range.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a composite semiconductor element that can easily set a turn-on voltage to a desired value.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a composite semiconductor element according to a first aspect of the present invention includes a first semiconductor region of a first conductivity type and a second conductivity type of a second semiconductor layer in contact with the first semiconductor region. A thyristor including a semiconductor region, a third semiconductor region of a first conductivity type in contact with the second semiconductor region, and a fourth semiconductor region of a second conductivity type in contact with the third semiconductor region; It consists of a plurality of diodes connected to each other so that the directions of currents flowing through them match each other, from the second semiconductor region to the third semiconductor region, or from the third semiconductor region to the second semiconductor And a series circuit connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region so that the current flows in the region.
In such a configuration, the turn-on voltage can be easily set to a desired value by connecting a plurality of diodes in series. As a result, the trigger voltage variation for each composite semiconductor element to be manufactured tends to fall within an allowable range.
[0008]
The thyristor further includes a first electrode connected to the first semiconductor region and a second electrode connected to the fourth semiconductor region, wherein each of the diodes is a Zener diode, By applying a voltage between the first electrode and the second electrode, the junction between the second semiconductor region and the third semiconductor region and the junction of each diode are reversely biased. When the voltage exceeds a predetermined level, each of the diodes breaks down and a current flows, and the thyristor is triggered by a current flowing through each of the diodes by breakdown, and the current is generated in the second semiconductor region or the second semiconductor region. The junction between the second semiconductor region and the third semiconductor region may be forward biased and turned on by flowing into the third semiconductor region.
[0009]
The breakdown voltage of each of the diodes may be broken with a substantially equal breakdown voltage.
[0010]
In order to solve the above problems, a composite semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a first conductive type first semiconductor region having an upper surface and a lower surface, and a surface of the lower surface of the first semiconductor region. A second conductivity type second semiconductor region formed in the region, a second conductivity type third semiconductor region formed in a surface region of the upper surface of the first semiconductor region, and the third semiconductor region A thyristor formed of a first semiconductor region of the first conductivity type formed in the surface region of the first semiconductor region, and a surface region of the upper surface of the first semiconductor region so as to surround the third semiconductor region. A second conductive type fifth semiconductor region electrically connected to the third semiconductor region, and a first conductive type sixth semiconductor region formed in a surface region of the fifth semiconductor region; A first diode to be
In a surface region on the upper surface of the first semiconductor region, a seventh semiconductor region of a second conductivity type formed so as to surround the fifth semiconductor region, and on a surface region on the upper surface of the first semiconductor region A second diode composed of an eighth semiconductor region of the first conductivity type formed so as to be in contact with the seventh semiconductor region, and the first diode and the second diode are connected to each other. An electrode connected to the sixth semiconductor region and the seventh semiconductor region so as to be connected in series is provided.
Even in such a configuration, by connecting the first and second diodes in series, the turn-on voltage can be easily set to a desired value, and the variation of the trigger voltage for each composite semiconductor element to be manufactured is allowed. Easy to fit within range.
[0011]
The thyristor further includes an anode electrode connected to the first semiconductor region and a cathode electrode connected to the fourth semiconductor region, and the first and second diodes are Zener diodes. A junction formed by the second semiconductor region and the third semiconductor region by applying a voltage between the anode electrode and the cathode electrode, and each of the first and second diodes. When the junction of the first and second diodes is reverse-biased and the voltage exceeds a predetermined level, the first and second diodes break down and current flows, and the thyristor connects the first diode and the second diode. The current flowing due to breakdown is used as a trigger, and when the current flows into the second semiconductor region or the third semiconductor region, the second semiconductor Junction between the region and the third semiconductor region is turned on is forward biased, or may be.
[0012]
The composite semiconductor element has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the first and eighth semiconductor regions, and is in contact with the eighth semiconductor region on the surface region of the upper surface of the first semiconductor region. A ninth semiconductor region formed;
The eighth semiconductor region may be in ohmic contact with the first semiconductor region via the ninth semiconductor region.
[0013]
The first and second diodes may breakdown at approximately equal voltage levels.
[0014]
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a composite semiconductor device according to a third aspect of the present invention provides a second conductive material in a lower surface region of a first conductive type first semiconductor region having an upper surface and a lower surface. A second semiconductor region is formed by diffusing a type impurity, and a third semiconductor region is formed by diffusing a second conductivity type impurity in a surface region of the upper surface of the first semiconductor region; Forming a fourth semiconductor region by diffusing a first conductivity type impurity in a surface region of the third semiconductor region to form a thyristor; and forming a thyristor on the surface region of the upper surface of the first semiconductor. A fifth semiconductor region electrically connected to the third semiconductor region is formed by diffusing impurities of the second conductivity type so as to surround the third semiconductor region, and a surface region of the fifth semiconductor region Of the first conductivity type A step of forming a first diode by diffusing pure material to form a first diode; and a second conductivity type on the upper surface of the first semiconductor region so as to surround the fifth semiconductor region. A seventh semiconductor region is formed by diffusing impurities, and an eighth semiconductor is formed in contact with the seventh semiconductor region by diffusing impurities of the first conductivity type on the upper surface of the first semiconductor region. Forming a second diode by forming a region; and connecting the sixth semiconductor region and the seventh semiconductor region on the top surface of the first semiconductor substrate, thereby connecting the first and the seventh semiconductor regions. Forming a conductor connecting the second diodes in series.
By manufacturing the composite semiconductor element in such a manufacturing process, it is possible to provide a composite semiconductor element that can easily set a turn-on voltage to a desired value.
[0015]
In the step of forming the first diode and the second diode, the fifth semiconductor region has an impurity concentration substantially equal to the seventh semiconductor region and lower than the impurity concentration of the fourth semiconductor region. The sixth semiconductor region may be formed with an impurity concentration that is substantially equal to the eighth semiconductor region and lower than the fourth impurity concentration.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a composite semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
This composite semiconductor element is obtained by integrating a reverse blocking two-terminal thyristor and a plurality of Zener diodes connected in series to one semiconductor substrate. More specifically, as shown in FIG. 1, the composite semiconductor element includes a
[0018]
First, details of the configuration of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0019]
In FIG. 2, the insulating
[0020]
The
A part of the
[0021]
The
A part of the
[0022]
The
A part of the
[0023]
The
[0024]
The first p-
A part of the first p-
[0025]
The first n-
A part of the first n-
[0026]
The second p-
A part of the second p-
[0027]
The second n-
A part of the second n-
[0028]
The third n-
A part of the third n-
[0029]
In the
[0030]
Therefore, as described above, the reverse blocking two-terminal thyristor (hereinafter referred to as thyristor) composed of the
The first Zener diode (hereinafter referred to as the first diode) composed of the first p-
Furthermore, a second Zener diode (hereinafter referred to as a second diode) composed of the second p-
[0031]
The basic structure and equivalent circuit of this composite type semiconductor device are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), respectively.
As shown in FIG. 1, the first p-
[0032]
As shown in FIG. 1, the second n-
[0033]
The breakdown voltage of the junction J4 and the junction J5 is a semiconductor in which the n-type impurity concentration of the first and second n-
[0034]
Since the n-type impurity concentration of the second n-
[0035]
Next, details of the configuration of the insulating
The insulating
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
Next, a procedure for manufacturing the composite semiconductor element having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 8 (o). The procedure shown below is an example, and any procedure may be used as long as a similar structure can be obtained.
First, a
[0041]
Next, as shown in FIG. 4B, a
[0042]
Next, the
[0043]
Subsequently, an n-type impurity is implanted into the first p-
[0044]
After the first and second n-
[0045]
After the third n-
[0046]
The photoresist 63 is peeled off, and then a
[0047]
Next, a silicon oxide film 65 is formed on the upper surface of the
[0048]
Subsequently, an aluminum film or the like is formed on the upper surface of the
[0049]
Then, the
[0050]
Next, the operation of the composite semiconductor element described above will be described.
When a positive voltage is applied to the
[0051]
When the applied voltage exceeds a predetermined value, a breakdown phenomenon occurs in the junctions J4 and J5 whose breakdown voltage is lower than the breakdown voltage of the junction J2, and electrons are injected from the
[0052]
By injecting electrons into the
[0053]
As described above, in the composite semiconductor element of this embodiment, a plurality of diodes are connected in series so that the flow directions of reverse currents flowing due to breakdown coincide with each other, and the reverse current flowing due to breakdown of the plurality of diodes is reduced. Used as a trigger to turn on the thyristor.
[0054]
Generally, the higher the impurity concentration in the semiconductor region constituting the diode, the lower the breakdown voltage of the diode. However, the difference in breakdown voltage for each diode tends to fall within an allowable range during manufacturing (variation is small). On the other hand, the lower the impurity concentration, the higher the breakdown voltage of the diode, but the difference in breakdown voltage for each diode tends to exceed the allowable range during manufacturing (large variation).
In this composite semiconductor element, a plurality of diodes having a small variation in manufacturing and a low breakdown voltage are connected in series so that the thyristor is turned on at a desired voltage. By appropriately increasing the number of connected diodes, the thyristor can be turned on at a desired high voltage. The current that flows in each diode due to breakdown may be a small current that is less than the allowable limit of each diode, and each diode is unlikely to be destroyed by heat generated by a reverse current. Further, since the plurality of diodes break down with substantially the same breakdown voltage, the control of the plurality of diodes is easy.
[0055]
Normally, when the voltage at which the thyristor is turned on (trigger voltage) is set to 250 V or higher, the variation in trigger voltage for each composite semiconductor element to be manufactured tends to exceed the allowable range. However, by adopting the configuration as described above, even if the trigger voltage is set to 250 V or more, this composite semiconductor element has a variation in trigger voltage within an allowable range for each composite semiconductor element to be manufactured. Cheap.
[0056]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various application and change are possible.
For example, a bidirectional thyristor may be used instead of the reverse blocking thyristor. In this case, a structure as shown in FIG. That is, in addition to the basic structure of FIG. 3A, a plurality of diodes connected to the
[0057]
Moreover, in the said embodiment, the case where the n2 area |
[0058]
Furthermore, in the above-described embodiment, the first p-type semiconductor region is electrically connected to the
[0059]
Alternatively, in the above embodiment, the case where two diodes are connected in series has been described as an example. However, three or more diodes may be connected in series in order to set the trigger voltage to a desired value.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, an object of the present invention is to provide a composite semiconductor device that can easily set a turn-on voltage to a desired value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a composite semiconductor element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a part of the upper surface of the composite semiconductor element of FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a basic structure and an equivalent circuit of the composite semiconductor element of FIG. 1, respectively.
4 (a) to 4 (c) are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the composite semiconductor element of FIG.
FIGS. 5D to 5F are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the composite semiconductor element of FIG.
6 (g) to 6 (i) are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the composite semiconductor element of FIG.
7 (j) to 7 (l) are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the composite semiconductor element of FIG.
8 (m) to 8 (o) are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the composite semiconductor element of FIG.
9 (a) and 9 (b) are cross-sectional views showing a modification of the composite semiconductor element according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Semiconductor substrate
11 n1 region
12 p1 region
13 n2 region
14 p2 region
15 First p-type semiconductor region
16 First n-type semiconductor region
17 Second p-type semiconductor region
18 Second n-type semiconductor region
19 Third n-type semiconductor region
20 Insulating film
30 Cathode electrode
40 Anode electrode
50 electrodes
51 Metal film
Claims (9)
降伏によりそれぞれに流れる電流の流れる方向が一致するように互いに接続された複数のダイオードからなり、前記第2の半導体領域から前記第3の半導体領域に、または前記第3の半導体領域から前記第2の半導体領域に前記電流が流れるように前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とに接続されている直列回路と、
を備えていることを特徴とする複合型半導体素子。A first conductivity type first semiconductor region; a second conductivity type second semiconductor region in contact with the first semiconductor region; a first conductivity type third semiconductor region in contact with the second semiconductor region; A thyristor including a fourth semiconductor region of a second conductivity type in contact with the third semiconductor region;
It consists of a plurality of diodes connected to each other so that the flow directions of the currents that flow due to breakdown match each other, and from the second semiconductor region to the third semiconductor region or from the third semiconductor region to the second A series circuit connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region so that the current flows through the semiconductor region;
A composite semiconductor element comprising:
各前記ダイオードは、ツェナーダイオードであって、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧が印加されることにより、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合と各前記ダイオードが持つ接合が逆方向バイアスされ、
前記電圧が所定のレベル以上になることにより各前記ダイオードは降伏して電流が流れ、前記サイリスタは各前記ダイオードを降伏により流れる電流をトリガとし、該電流が前記第2の半導体領域または前記第3の半導体領域に流れこむことにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合が順バイアスされてターンオンする、
ことを特徴とする請求項1に記載の複合型半導体素子。The thyristor further includes a first electrode connected to the first semiconductor region and a second electrode connected to the fourth semiconductor region,
Each said diode is a Zener diode,
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the junction between the second semiconductor region and the third semiconductor region and the junction of each diode are reverse biased. And
When the voltage exceeds a predetermined level, each diode breaks down and a current flows, and the thyristor is triggered by a current flowing through each diode due to breakdown, and the current is generated in the second semiconductor region or the third semiconductor layer. The junction between the second semiconductor region and the third semiconductor region is forward-biased and turned on.
The composite semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記第1の半導体領域の上面の表面領域に形成され、前記第3の半導体領域を囲むようにして該第3の半導体領域に電気的に接続された第2導電型の第5の半導体領域と、前記第5の半導体領域の表面領域に形成された第1導電型の第6の半導体領域とから構成される第1のダイオードと、
前記第1の半導体領域の上面の表面領域に、前記第5の半導体領域を囲むように形成された第2導電型の第7の半導体領域と、前記第1の半導体領域の上面の表面領域に、前記第7の半導体領域に接するようにして形成された第1導電型の第8の半導体領域とから構成される第2のダイオードと、
前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとを互いに直列に接続するように、前記第6の半導体領域と前記第7の半導体領域とに接続された電極と、
を備えていることを特徴とする複合型半導体素子。A first conductive type first semiconductor region having an upper surface and a lower surface; a second conductive type second semiconductor region formed in a surface region of the lower surface of the first semiconductor region; and the first semiconductor region A thyristor comprising a second conductivity type third semiconductor region formed in the surface region of the upper surface of the first semiconductor region and a first conductivity type fourth semiconductor region formed in the surface region of the third semiconductor region. When,
A fifth semiconductor region of a second conductivity type formed in a surface region on the upper surface of the first semiconductor region and electrically connected to the third semiconductor region so as to surround the third semiconductor region; A first diode composed of a sixth semiconductor region of the first conductivity type formed in a surface region of the fifth semiconductor region;
In a surface region on the upper surface of the first semiconductor region, a seventh semiconductor region of a second conductivity type formed so as to surround the fifth semiconductor region, and on a surface region on the upper surface of the first semiconductor region A second diode composed of an eighth semiconductor region of the first conductivity type formed so as to be in contact with the seventh semiconductor region;
An electrode connected to the sixth semiconductor region and the seventh semiconductor region so as to connect the first diode and the second diode in series with each other;
A composite semiconductor element comprising:
前記第1および第2のダイオードは、ツェナーダイオードであって、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧が印加されることにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とが形成する接合と前記第1および第2のダイオードのそれぞれが持つ接合が逆方向バイアスされ、
前記電圧が所定のレベル以上となることにより前記第1および第2のダイオードは降伏して電流が流れ、前記サイリスタは第1のダイオードと第2のダイオードとを降伏により流れる電流をトリガとし、該電流が前記第2の半導体領域または前記第3の半導体領域に流れこむことにより前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との接合が順バイアスされてターンオンする、
ことを特徴とする請求項4に記載の複合型半導体素子。The thyristor further includes an anode electrode connected to the first semiconductor region, and a cathode electrode connected to the fourth semiconductor region,
The first and second diodes are zener diodes,
A junction formed by the second semiconductor region and the third semiconductor region by applying a voltage between the anode electrode and the cathode electrode, and a junction possessed by each of the first and second diodes Is reverse biased,
When the voltage exceeds a predetermined level, the first and second diodes break down and a current flows, and the thyristor is triggered by a current flowing through the first diode and the second diode due to breakdown, When a current flows into the second semiconductor region or the third semiconductor region, the junction between the second semiconductor region and the third semiconductor region is forward biased and turned on.
5. The composite semiconductor element according to claim 4, wherein
前記第8の半導体領域が前記第9の半導体領域を介して前記第1の半導体領域にオーミック接触している、ことを特徴とする請求項4または5に記載の複合型半導体素子。A ninth semiconductor formed on the surface region of the upper surface of the first semiconductor region so as to be in contact with the eighth semiconductor region at a higher impurity concentration of the first conductivity type than the first and eighth semiconductor regions; Further comprising an area,
6. The composite semiconductor element according to claim 4, wherein the eighth semiconductor region is in ohmic contact with the first semiconductor region via the ninth semiconductor region.
前記第1の半導体の上面の表面領域に、前記第3の半導体領域を囲むようにして第2導電型の不純物を拡散することにより該第3の半導体領域に電気的に接続されている第5の半導体領域を形成し、前記第5の半導体領域の表面領域に第1導電型の不純物を拡散することにより第6の半導体領域を形成して第1のダイオードを形成する工程と、
前記第1の半導体領域の上面に、前記第5の半導体領域を囲むようにして第2導電型の不純物を拡散することにより第7の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域の上面に第1導電型の不純物を拡散することにより、前記第7の半導体領域に接するように第8の半導体領域を形成して第2のダイオードを形成する工程と、
前記第1の半導体基板の上面上に、前記第6の半導体領域と前記第7の半導体領域とに接続されることにより前記第1および第2のダイオードを直列に接続する導体を形成する工程と、
を含んでいることを特徴とする複合型半導体素子の製造方法。A second semiconductor region is formed by diffusing a second conductivity type impurity in a surface region of the lower surface of the first conductivity type first semiconductor region having an upper surface and a lower surface, and an upper surface of the first semiconductor region is formed. A third semiconductor region is formed by diffusing a second conductivity type impurity in the surface region, and a fourth semiconductor region is formed by diffusing the first conductivity type impurity in the surface region of the third semiconductor region. Forming a thyristor; and
A fifth semiconductor electrically connected to the third semiconductor region by diffusing a second conductivity type impurity in the surface region of the upper surface of the first semiconductor so as to surround the third semiconductor region. Forming a first semiconductor diode by forming a sixth semiconductor region by forming a region and diffusing impurities of a first conductivity type in a surface region of the fifth semiconductor region;
A seventh semiconductor region is formed on the upper surface of the first semiconductor region by diffusing impurities of the second conductivity type so as to surround the fifth semiconductor region, and the first semiconductor region is formed on the upper surface of the first semiconductor region. Forming a second diode by forming an eighth semiconductor region in contact with the seventh semiconductor region by diffusing conductive impurities;
Forming a conductor for connecting the first and second diodes in series by being connected to the sixth semiconductor region and the seventh semiconductor region on the upper surface of the first semiconductor substrate; ,
A method for manufacturing a composite semiconductor element, comprising:
前記第5の半導体領域を、前記第7の半導体領域とほぼ等しく、かつ前記第4の半導体領域の不純物濃度よりも低い不純物濃度で形成し、
前記第6の半導体領域を、前記第8の半導体領域とほぼ等しく、かつ前記第4の不純物濃度よりも低い不純物濃度で形成することを特徴とする請求項8に記載の複合型半導体素子の製造方法。In the step of forming the first diode and the second diode,
Forming the fifth semiconductor region with an impurity concentration substantially equal to the seventh semiconductor region and lower than the impurity concentration of the fourth semiconductor region;
9. The composite semiconductor device according to claim 8, wherein the sixth semiconductor region is formed with an impurity concentration substantially equal to the eighth semiconductor region and lower than the fourth impurity concentration. Method.
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