JP5258188B2 - Thyristor - Google Patents

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Description

本発明は、サイリスタに関するものである。   The present invention relates to a thyristor.

従来のサイリスタは、特許文献1に開示されているように、順にエミッタ層としてのn++層3(以降、エミッタ層と称する)、ベース層としてのp+層2(以降、ベース層と称する)、バルク層としてのn−層1(以降、バルク層と称する)および対面ベース層としてのp++層5(以降、対面ベース層と称する)が配置されており、更に埋め込み層としてのn層6(以降、埋め込み層と称する)を備えている。   As disclosed in Patent Document 1, the conventional thyristor includes an n ++ layer 3 (hereinafter referred to as an emitter layer) as an emitter layer, a p ++ layer 2 (hereinafter referred to as a base layer) as a base layer, and a bulk. An n− layer 1 (hereinafter referred to as a bulk layer) as a layer and a p ++ layer 5 (hereinafter referred to as a facing base layer) as a facing base layer are disposed, and an n layer 6 (hereinafter referred to as a buried layer) is further disposed. (Referred to as a buried layer).

埋め込み層はベース層およびバルク層間に配置されており、ベース層との接合面を第1接合面(pn接合面)およびバルク層との接合面を第2接合面として有している。すなわち埋め込み層は、第2接合面の端が第1接合面の端に向かって所定の傾斜を有するように、バルク層に埋め込まれており、第1接合面と第2接合面との成す角θにおいて、擬似的な鋭角のベベル角(θ<90度 但しθはベベル角)を有している。   The buried layer is disposed between the base layer and the bulk layer, and has a bonding surface with the base layer as a first bonding surface (pn bonding surface) and a bonding surface with the bulk layer as a second bonding surface. That is, the buried layer is buried in the bulk layer so that the end of the second joint surface has a predetermined inclination toward the end of the first joint surface, and the angle formed by the first joint surface and the second joint surface. θ has a pseudo acute bevel angle (θ <90 degrees, where θ is a bevel angle).

ところで一般的なベベル角は、形成した溝の壁面と当該溝に接するpn接合面とによって成す角を示すが、埋め込み層とバルク層とに濃度差がある場合、すなわち埋め込み層が高濃度でありバルク層が低濃度である場合、低濃度のバルク層を擬似的に溝とみなすことができる。これにより、埋め込み層におけける第1接合面および第2接合面の成す角θは、バルク層を擬似的に溝とみなすことにより、90度より小さい鋭角のベベル角を有していると考えることができる。   By the way, the general bevel angle indicates an angle formed by the wall surface of the formed groove and the pn junction surface in contact with the groove. When there is a difference in concentration between the buried layer and the bulk layer, that is, the buried layer has a high concentration. When the bulk layer has a low concentration, the low concentration bulk layer can be regarded as a pseudo groove. Accordingly, the angle θ formed by the first bonding surface and the second bonding surface in the buried layer is considered to have an acute bevel angle smaller than 90 degrees by regarding the bulk layer as a pseudo groove. be able to.

ここで、ベベル角について、特にベベル角と空乏層の拡がりによる電流経路との関係について説明する。
図4に示すように、溝が形成されて、当該溝にpn接合面が接するとき、溝の壁面とpn接合面との成すベベル角θは、θ>90度の関係で示される鈍角のベベル角となる。このような場合、図4に示すように、溝の壁面で伸長する空乏層Wsと、pn接合面を有する埋め込み層の内部で伸長する空乏層Wcとの関係は、Ws<Wcで示される関係となり、埋め込み層の内部で空乏層が拡がりきるより先に、溝部側において電界集中を招き降伏する。これにより、電流は溝部側を迂回する経路を辿ることとなる。また、耐圧は主にpn接合(ベース層3/埋め込み層4)によって決定されることが望ましいが、溝部での電界集中によって耐圧は大幅に低下する。鈍角のベベル角においては、半導体接合のみならず溝の形状によっても耐圧が左右される。
Here, regarding the bevel angle, the relationship between the bevel angle and the current path due to the expansion of the depletion layer will be described.
As shown in FIG. 4, when a groove is formed and the pn junction surface is in contact with the groove, the bevel angle θ formed by the groove wall surface and the pn junction surface is an obtuse bevel indicated by θ> 90 degrees. It becomes a corner. In such a case, as shown in FIG. 4, the relationship between the depletion layer Ws extending at the groove wall surface and the depletion layer Wc extending inside the buried layer having the pn junction surface is a relationship represented by Ws <Wc. Thus, before the depletion layer fully expands in the buried layer, electric field concentration is caused on the groove side and breakdown occurs. As a result, the current follows a path that bypasses the groove side. The breakdown voltage is preferably determined mainly by the pn junction (base layer 3 / buried layer 4), but the breakdown voltage is greatly reduced by the electric field concentration in the groove. In the obtuse bevel angle, the pressure resistance depends not only on the semiconductor junction but also on the groove shape.

一方、図5に示すように、溝とpn接合面が乖離するように埋め込み層が形成されているとき、前記したように埋め込み層における第1接合面および第2接合面の成すベベル角θは、θ<90度の関係で示される鋭角のベベル角となる。このような場合、図5に示すように、第2接合面で伸長する空乏層Wsと、埋め込み層の内部で伸長する空乏層Wcとの関係は、Ws>Wcで示される関係となり、第2接合面から拡がる空乏層が拡がりきるより先に、内部側において電界集中を招き、内部側の方が先に降伏する。これにより、電流は、埋め込み層の端部を迂回することなく、内部側の経路を辿ることとなる。つまり、鋭角のベベル角においては、溝の形状によらずpn接合によって所望の高い耐圧を得ることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, when the buried layer is formed so that the groove and the pn junction surface are separated from each other, as described above, the bevel angle θ formed by the first joint surface and the second joint surface in the buried layer is , Θ <90 degrees, resulting in an acute bevel angle. In such a case, as shown in FIG. 5, the relationship between the depletion layer Ws extending at the second junction surface and the depletion layer Wc extending inside the buried layer is expressed as Ws> Wc. Prior to the depletion layer extending from the joint surface fully expanding, the electric field concentration is caused on the inner side, and the inner side first yields. As a result, the current follows the internal path without bypassing the end of the buried layer. That is, at an acute bevel angle, a desired high breakdown voltage can be obtained by a pn junction regardless of the shape of the groove.

前記したように、溝とpn接合面が乖離するように埋め込み層が形成されて鋭角のベベル角を有するとき、電流経路は迂回することがなく、図6に示すdV/dt−VCL特性を得ることができる。
米国特許4967256
As described above, when the buried layer is formed so that the groove and the pn junction surface are separated and has an acute bevel angle, the current path is not detoured, and the dV / dt-VCL characteristic shown in FIG. 6 is obtained. be able to.
US Pat. No. 4,967,256

しかしながら、最近では更なるdV/dt−VCL特性の改善が望まれており、そのための発明が望まれていた。   Recently, however, further improvements in dV / dt-VCL characteristics have been desired, and an invention for that purpose has been desired.

従って、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、良好なdV/dt−VCL特性を得ることができるサイリスタを提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a thyristor capable of obtaining a good dV / dt-VCL characteristic.

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、第1導電型のエミッタ層と、前記第1導電型と反対の第2導電型のベース層と、前記第1導電型のバルク層と、前記第2導電型の対面ベース層とが順に平行的に配置され、前記ベース層および前記バルク層間に、該バルク層より高濃度の第1導電型の埋め込み層が配置されており、前記エミッタ層と、該エミッタ層とチャネルストッパとの間に溝が設けられたサイリスタにおいて、
前記埋め込み層は、前記ベース層と接する面を第1接合面および前記バルク層と接する面を第2接合面とするとき、該第2接合面の端が前記第1接合面に向かって傾斜を有して接し、かつ前記第1接合面の端が前記第2接合面の端に向かって所定の傾斜を有すると共に前記第1接合面および前記第2接合面が接して成る端部の濃度は当該埋め込み層における内部側の濃度より低く形成され、
前記溝は、前記ベース層と前記バルク層とにそれぞれ接し、前記ベース層と前記埋め込み層との接合面及び前記バルク層と前記埋め込み層との接合面にそれぞれ接しない状態で設けられていることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object, and includes a first conductivity type emitter layer, a second conductivity type base layer opposite to the first conductivity type, and the first conductivity type. and the bulk layer, the second conductivity type facing the base layer are sequentially parallel arranged, on the base layer and the bulk layer, the buried layer of the first conductivity type high concentration than the bulk layer is disposed In the thyristor in which a groove is provided between the emitter layer and the emitter layer and the channel stopper ,
In the buried layer, when a surface in contact with the base layer is a first bonding surface and a surface in contact with the bulk layer is a second bonding surface, an end of the second bonding surface is inclined toward the first bonding surface. And the end portion of the first joint surface has a predetermined inclination toward the end of the second joint surface, and the concentration of the end portion formed by contact of the first joint surface and the second joint surface is Formed lower than the concentration on the inner side of the buried layer ,
The groove is provided in contact with the base layer and the bulk layer, and not in contact with the joint surface between the base layer and the buried layer and the joint surface between the bulk layer and the buried layer. It is characterized by.

前記溝は、シリコンを主成分とするガラスが埋設されていることを特徴とする。The groove is embedded with glass mainly composed of silicon.

第1導電型のエミッタ層と、前記第1導電型と反対の第2導電型のベース層と、前記第1導電型のバルク層と、前記第2導電型の対面ベース層とが順に平行的に配置され、前記ベース層および前記バルク層間に、該バルク層より高濃度の第1導電型の埋め込み層が配置されたサイリスタにおいて、前記埋め込み層は、前記ベース層と接する面を第1接合面および前記バルク層と接する面を第2接合面とするとき、該第2接合面の端が前記第1接合面に向かって傾斜を有して接し、かつ前記第1接合面の端が前記第2接合面の端に向かって所定の傾斜を有すると共に前記第1接合面および前記第2接合面が接して成る端部の濃度は当該埋め込み層における内部側の濃度より低いことを特徴とする。   The first conductivity type emitter layer, the second conductivity type base layer opposite to the first conductivity type, the first conductivity type bulk layer, and the second conductivity type facing base layer are in parallel in this order. In the thyristor in which a buried layer of the first conductivity type having a higher concentration than the bulk layer is disposed between the base layer and the bulk layer, the buried layer has a surface in contact with the base layer as a first bonding surface. When the surface in contact with the bulk layer is the second bonding surface, the end of the second bonding surface is in contact with the first bonding surface with an inclination, and the end of the first bonding surface is the first bonding surface. The concentration of the end portion having a predetermined inclination toward the end of the two bonding surfaces and the contact between the first bonding surface and the second bonding surface is lower than the concentration on the inner side of the buried layer.

本発明のサイリスタは、埋め込み層の第1接合面の端が第2接合面の端に向かって所定の傾斜を有することにより、埋め込み層の内部に向かって電流経路が遷移することにより、
電流経路が埋め込み層の更に内部側を辿ることになり、電流経路をより短縮することができ、従来のサイリスタよりも良好なdV/dt−VCL特性を得ることができる。
In the thyristor of the present invention, the end of the first bonding surface of the buried layer has a predetermined inclination toward the end of the second bonding surface, so that the current path transitions toward the inside of the buried layer,
Since the current path follows the inner side of the buried layer, the current path can be further shortened, and dV / dt-VCL characteristics better than those of the conventional thyristor can be obtained.

更に、本発明の他のサイリスタは、埋め込み層の第1接合面および第2接合面の接する端部において、該端部の濃度が、当該埋め込み層の内部の濃度より低いことにより、ドナー(又はアクセプター)量が端部側より内部側で多くなる。空乏層の伸びはキャリア量に反比例するため、内部側よりも端部側が伸長する。これにより、端部側から内部側に向かって電流経路が遷移することにより、電流経路が埋め込み層の更に内部側を辿ることになり、電流経路をより短縮することができ、従来のサイリスタよりも良好なdV/dt−VCL特性を得ることができる。   Furthermore, in another thyristor of the present invention, the concentration of the end portion at the end portion where the first bonding surface and the second bonding surface of the buried layer are in contact with each other is lower than the concentration inside the buried layer. The amount of acceptor is larger on the inner side than on the end side. Since the extension of the depletion layer is inversely proportional to the amount of carriers, the end side is extended more than the inner side. As a result, the current path transitions from the end side toward the inner side, so that the current path follows the inner side of the buried layer, so that the current path can be further shortened, compared to the conventional thyristor. Good dV / dt-VCL characteristics can be obtained.

以下、図面を用いて、本発明のサイリスタの実施の形態を詳細に説明するが、以下の説明では、各実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。尚、実施例ではサージ防護サイリスタとして2方向性2端子のサイリスタを例に説明を行なう。
また、本実施例では第1導電型をn型および第2導電型をp型として説明を行なう。
Hereinafter, embodiments of the thyristor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same constituent elements are assigned the same reference numerals and overlapped in the drawings used in the embodiments. The description is omitted as much as possible. In the embodiment, a two-way two-terminal thyristor will be described as an example of a surge protection thyristor.
In this embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type.

本発明のサイリスタ1は、図1に示すように表面から裏面に向かって順に、n++層として示されたエミッタ層2と、p+層として示されたベース層3と、n+層として示された埋め込み層4と、n−層として示されたバルク層5と、p+層およびp++層として示された対面ベース層6を備えている。   As shown in FIG. 1, the thyristor 1 of the present invention includes an emitter layer 2 shown as an n ++ layer, a base layer 3 shown as a p + layer, and a buried layer shown as an n + layer in order from the front surface to the back surface. It comprises a layer 4, a bulk layer 5 shown as an n− layer, and a facing base layer 6 shown as p + and p ++ layers.

ところで、本発明のサイリスタ1は表面側および裏面側にそれぞれ電極を有しており、これらの電極間において相対する方向性で電気的な特性を得るべく、前記したエミッタ層2、ベース層3、埋め込み層4、バルク層5および対面ベース層6から成る構成を裏面側からも備えており、これらの各構成が隣接するように配置されている。更に本発明のサイリスタ1は、一方の構成のエミッタ層の電極および他方の構成の対面ベース層の電極が共通化されており、更に一方の構成の対面ベース層の電極および他方の構成のエミッタ層の電極も共通化されている。これにより、本発明のサイリスタ1は、いわゆる2方向性2端子構造のサイダック(商標登録)と称される種類のサイリスタ構造である。   By the way, the thyristor 1 of the present invention has electrodes on the front surface side and the back surface side, respectively, and in order to obtain electrical characteristics in the opposite direction between these electrodes, the emitter layer 2, the base layer 3, A configuration including the buried layer 4, the bulk layer 5, and the facing base layer 6 is also provided from the back side, and these components are arranged adjacent to each other. In the thyristor 1 of the present invention, the electrode of the emitter layer of one configuration and the electrode of the facing base layer of the other configuration are made common, and the electrode of the facing base layer of one configuration and the emitter layer of the other configuration are further combined. These electrodes are also shared. Accordingly, the thyristor 1 of the present invention is a thyristor structure of a type called a so-called Sidac (registered trademark) having a two-way two-terminal structure.

ところで、2方向性2端子構造のサイリスタ1は、前記したようにエミッタ層、ベース層、埋め込み層、バルク層および対面ベース層から成る構成を2組備えているが、説明を簡便に行なうべく一方の構成を代表例に説明を行なう。尚、以降の説明では、図1における左側の構成、すなわち表面側から順にエミッタ層2、ベース層3、埋め込み層4、バルク層5および対面ベース層6を順に備えた構成を代表例に説明を行なう。   As described above, the thyristor 1 having the two-way two-terminal structure includes two sets of the emitter layer, the base layer, the buried layer, the bulk layer, and the facing base layer. The configuration will be described as a representative example. In the following description, the configuration on the left side in FIG. 1, that is, the configuration including the emitter layer 2, the base layer 3, the buried layer 4, the bulk layer 5, and the facing base layer 6 in order from the surface side will be described as a representative example. Do.

サイリスタ1は、図1に示すように表面の両端にn++層として示されたチャネルストッパ7を備えており、該チャネルストッパによって、バルク層5のpn反転を防ぎ、サイリスタの機能として望ましくない漏れ電流(チャネル電流)を抑制することができる。   As shown in FIG. 1, the thyristor 1 includes a channel stopper 7 shown as an n ++ layer at both ends of the surface. The channel stopper prevents pn inversion of the bulk layer 5 and an undesirable leakage current as a function of the thyristor. (Channel current) can be suppressed.

各チャネルストッパが対向する表面の内側には溝が形成されており、該溝内に漏れ電流抑制と所望の耐圧確保のためのシリコンを主成分とするガラス8が埋設されており、この埋設された各ガラス8が対向する表面から順にエミッタ層2、ベース層3、埋め込み層4、バルク層5および対面ベース層6から成る構成が形成されており、当該構成が裏面側からも形成されている。   A groove is formed inside the surface facing each channel stopper, and glass 8 mainly composed of silicon for suppressing leakage current and ensuring a desired breakdown voltage is embedded in the groove. In addition, a structure including the emitter layer 2, the base layer 3, the buried layer 4, the bulk layer 5, and the facing base layer 6 is formed in order from the front surface where each glass 8 faces, and the structure is also formed from the back surface side. .

ところで、n−層として示されるバルク層5は、n型の不純物として例えばリン(P)を14乗台(例、1E14cm^−3)の濃度で含む、いわゆる半導体ウェハであり、該半導体ウェハの裏面近傍には対面ベース層6が形成されている。   By the way, the bulk layer 5 shown as an n− layer is a so-called semiconductor wafer containing, for example, phosphorus (P) as an n-type impurity at a concentration of the 14th power (eg, 1E14 cm ^ −3). A facing base layer 6 is formed in the vicinity of the back surface.

該対面ベース層6は、先ずバルク層5(半導体ウェハ)の裏面にP型の不純物として例えばホウ素(B)をドーピングして、濃度が18乗台のp+として示される領域を設け、更に当該領域に対しP型の不純物をドーピングして、濃度が20乗台のp++として示される領域(オーミック層)を設けることにより形成される。   The facing base layer 6 is formed by first doping a back surface of the bulk layer 5 (semiconductor wafer) with, for example, boron (B) as a P-type impurity to provide a region indicated as p + having a concentration of the 18th power. On the other hand, it is formed by doping a P-type impurity and providing a region (ohmic layer) shown as p ++ having a concentration of the 20th power.

一方、バルク層5の表面近傍にはベース層3が形成されている。
具体的にはバルク層5の表面にp型の不純物として例えばホウ素(B)をドーピングし、濃度が18乗台のp+として示される領域がベース層3として形成される。ベース層3は対面ベース層6と同時に形成することができる。尚、当該ベース層3の表面近傍にはエミッタ層2が形成される。
On the other hand, a base layer 3 is formed in the vicinity of the surface of the bulk layer 5.
Specifically, the surface of the bulk layer 5 is doped with, for example, boron (B) as a p-type impurity, and a region indicated as p + having a concentration of the 18th power is formed as the base layer 3. The base layer 3 can be formed simultaneously with the facing base layer 6. An emitter layer 2 is formed near the surface of the base layer 3.

具体的には形成したベース層3の表面にn型の不純物として例えばリン(P)又は砒素(As)などをドーピングして、濃度が20乗台のn++として示される領域がエミッタ層2として形成される。   Specifically, the surface of the formed base layer 3 is doped with, for example, phosphorus (P) or arsenic (As) as an n-type impurity, and a region indicated as n ++ having a concentration of the 20th order is formed as the emitter layer 2. Is done.

エミッタ層2上には、メッキによってニッケル層9が施された後、該ニッケル層上に半田層10が形成され、これらによってエミッタ層2のための電極が形成される。尚、前記したようにして形成される電極は、対面ベース層6上にも形成されている。   On the emitter layer 2, a nickel layer 9 is applied by plating, and then a solder layer 10 is formed on the nickel layer, thereby forming an electrode for the emitter layer 2. The electrodes formed as described above are also formed on the facing base layer 6.

ところで、ベース層3の形成に先立ち、バルク層5に埋め込み層4が埋め込み形成されている。
具体的にはバルク層5に、例えばリン(P)又は砒素(As)などをドーピングして、濃度が15〜16乗台のn+として示される領域が埋め込み層4として形成される。このようにして埋め込み層4が形成された後、ベース層5、そしてエミッタ層のためのドーピングが順に行なわれ、ガラス8を埋め込むための溝が形成される。
Prior to the formation of the base layer 3, the buried layer 4 is buried in the bulk layer 5.
Specifically, the bulk layer 5 is doped with, for example, phosphorus (P) or arsenic (As), and a region indicated as n + having a concentration in the range of 15 to 16 is formed as the buried layer 4. After the buried layer 4 is formed in this manner, doping for the base layer 5 and the emitter layer is sequentially performed, and a groove for embedding the glass 8 is formed.

形成される埋め込み層4において、その上面側でベース層に接する面を第1接合面とし、下面側でバルク層に接する面を第2接合面とするとき、第1接合面の端および第2接合面の端が互いにそれぞれ所定の傾斜角度を有して接している。尚、以降の説明では、埋め込み層4において、第1接合面の端および第2接合面の端が互いに接して成す部位を端部と称する。   In the buried layer 4 to be formed, when the surface in contact with the base layer on the upper surface side is the first bonding surface and the surface in contact with the bulk layer on the lower surface side is the second bonding surface, the end of the first bonding surface and the second The ends of the joining surfaces are in contact with each other with a predetermined inclination angle. In the following description, a portion of the buried layer 4 where the end of the first joint surface and the end of the second joint surface are in contact with each other is referred to as an end portion.

ところで埋め込み層4は、図1に示すように、第1接合面と第2接合面との成す角θにおいて、擬似的な鋭角のベベル角を有している。   Incidentally, as shown in FIG. 1, the buried layer 4 has a pseudo acute bevel angle at an angle θ formed by the first joint surface and the second joint surface.

一般的なベベル角は、溝の壁面と当該溝に接するpn接合面とによって成す角を示すが、本実施例において埋め込み層4はバルク層5より高濃度であることから、この濃度差により低濃度のバルク層5を擬似的に溝とみなすことができる。これによりバルク層5を擬似的に溝とみなすと、埋め込み層4における第1接合面の端および第2接合面の端が成す角θは、鋭角のベベル角を有していると考えることができる。   A general bevel angle indicates an angle formed by a groove wall surface and a pn junction surface in contact with the groove. In this embodiment, since the buried layer 4 has a higher concentration than the bulk layer 5, the bevel angle is low due to the concentration difference. The bulk layer 5 having a concentration can be regarded as a pseudo groove. Thus, when the bulk layer 5 is regarded as a pseudo-groove, it can be considered that the angle θ formed by the end of the first joint surface and the end of the second joint surface in the buried layer 4 has an acute bevel angle. it can.

ところで、本発明の埋め込み層4における第2接合面は、従来と異なり第1接合面に向かって所定の傾斜を有している。これにより、エミッタ層2の電極および対面ベース層6の電極に電圧差が与えられて生じる空乏層は、図2に示すように広がる。   By the way, the 2nd junction surface in the embedding layer 4 of this invention has a predetermined inclination toward the 1st junction surface unlike the past. Thereby, a depletion layer generated by applying a voltage difference to the electrode of the emitter layer 2 and the electrode of the facing base layer 6 spreads as shown in FIG.

従って、第2接合面で伸長する空乏層Wsと、埋め込み層の内部側で伸長する空乏層Wcとの関係は、Ws>Wc´>Wcとなり、第2接合面から広がる空乏層が広がりきるより先に、内部側において電界集中を招き、内部側が端部側より先に降伏する。つまり、溝の影響を受けずに所望の耐圧が得られる。これにより、従来のサイリスタでは電流経路が埋め込み層の端部を迂回していたが、本発明のサイリスタでは電流経路が端部を迂回することなく、端部より内側の内部側を電流が流れる。従って、電流経路が短縮されたことにより、本発明のサイリスタ1は、図3(a)に示すように従来と比較して良好なdV/dt−VCL特性を得ることができる。   Therefore, the relationship between the depletion layer Ws extending at the second junction surface and the depletion layer Wc extending at the inner side of the buried layer is Ws> Wc ′> Wc, and the depletion layer extending from the second junction surface is fully expanded. First, electric field concentration is caused on the inner side, and the inner side yields before the end side. That is, a desired breakdown voltage can be obtained without being affected by the groove. Thus, in the conventional thyristor, the current path bypasses the end of the buried layer, but in the thyristor of the present invention, the current flows through the inner side inside the end without bypassing the end. Therefore, by shortening the current path, the thyristor 1 of the present invention can obtain better dV / dt-VCL characteristics as compared with the conventional case as shown in FIG.

また、図4および図5に示す従来のサイリスタでは、電流が埋め込み層の端を迂回するように流れていたことから埋め込み層の端に電界集中を招いていたが、本発明のサイリスタ1は埋め込み層4の端を迂回しないことから、電流経路の経路幅を一様な幅寸法にすることができ、電界集中を防止することができる。   Further, in the conventional thyristor shown in FIGS. 4 and 5, since the current flows so as to bypass the end of the buried layer, electric field concentration is caused at the end of the buried layer. Since the end of the layer 4 is not bypassed, the path width of the current path can be made uniform, and electric field concentration can be prevented.

更に、本発明のサイリスタの埋め込み層4は、図7に示すように内部側から端部に向かって次第に不純物濃度が低減するように設定されており、例えば内部側の濃度は1E15cm^−3に設定され、当該濃度が端部に向かって次第に低減し端部における濃度は14乗台となるように設定されている。   Furthermore, the buried layer 4 of the thyristor of the present invention is set so that the impurity concentration gradually decreases from the inner side toward the end as shown in FIG. 7, for example, the inner side concentration is 1E15 cm ^ -3. The concentration is set so that the concentration gradually decreases toward the end portion, and the concentration at the end portion is on the 14th power level.

従って、エミッタ層の電極および対面ベース層の電極に電圧差が与えられて生じる空乏層は、濃度分布に応じて内部側に拡がる。これにより、拡がる空乏層によって対面ベース側からエミッタ側に流れる電流経路が第1接合面および第2接合面が接する埋め込み層の端を迂回することない。これにより、本発明のサイリスタ1は、図3(a)に示すように従来のサイリスタと比較して良好なdV/dt−VCL特性を得ることができる。   Therefore, a depletion layer generated by applying a voltage difference to the electrode of the emitter layer and the electrode of the facing base layer spreads inward depending on the concentration distribution. Thus, the current path flowing from the facing base side to the emitter side by the expanding depletion layer does not bypass the end of the buried layer where the first junction surface and the second junction surface are in contact. As a result, the thyristor 1 of the present invention can obtain better dV / dt-VCL characteristics than the conventional thyristor as shown in FIG.

以上説明したように本発明のサイリスタ1によれば、埋め込み層4の第1接合面の端が第2接合面の端に向かって所定の傾斜を有し、更に埋め込み層4の端部において該端部の濃度が当該埋め込み層の内部側の濃度より低いことにより、埋め込み層の内部に向かって電流経路が遷移することから、電流経路が埋め込み層の更に内部側を辿ることになり、電流経路をより短縮することができ、従来のサイリスタよりも良好なdV/dt−VCL特性を得ることができる。   As described above, according to the thyristor 1 of the present invention, the end of the first bonding surface of the buried layer 4 has a predetermined inclination toward the end of the second bonding surface, and further, the end of the buried layer 4 Since the concentration of the end portion is lower than the concentration on the inner side of the buried layer, the current path transitions toward the inner side of the buried layer, so that the current path follows the inner side of the buried layer. And dV / dt-VCL characteristics better than those of conventional thyristors can be obtained.

実施例では第1導電型をn型および第2導電型をp型として説明を行なったが、これに限る必要はなく、第1導電型をp型および第2導電型をn型とするサイリスタに本発明を適用してもよい。   In the embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the present invention is not limited to this, and the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. The present invention may be applied to.

実施例では、埋め込み層4における不純物濃度の分布と、埋め込み層4における端部の形状とを組み合わせたサイリスタを例に説明を行なったが、良好なdV/dt−VCL特性を得るためには、少なくとも何れか一方の構成を満たしていればよい。   In the embodiment, a thyristor that combines the distribution of the impurity concentration in the buried layer 4 and the shape of the end portion in the buried layer 4 has been described as an example, but in order to obtain good dV / dt-VCL characteristics, It is sufficient if at least one of the configurations is satisfied.

尚、埋め込み層4における不純物濃度の分布のみを変更したサイリスタのdV/dt−VCL特性を図3(b)に示し、埋め込み層4における不純物濃度の分布のみを変更したサイリスタのdV/dt−VCL特性を図3(c)に示す。   FIG. 3B shows the dV / dt-VCL characteristics of a thyristor in which only the impurity concentration distribution in the buried layer 4 is changed, and dV / dt-VCL of the thyristor in which only the impurity concentration distribution in the buried layer 4 is changed. The characteristics are shown in FIG.

実施例では、ガラスを埋め込む溝が、ベース層3および埋め込み層4との接合面(主接合)より、浅く形成される例で説明を行なったが、これに限る必要はなく、図8に示すように、主接合の位置よりも深い溝を有するサイリスタにも本発明を適用することができる。また、溝は省略することもできる。   In the embodiment, the description has been given of the example in which the groove for embedding the glass is formed shallower than the joint surface (main joint) between the base layer 3 and the buried layer 4, but the present invention is not limited to this and is shown in FIG. Thus, the present invention can be applied to a thyristor having a groove deeper than the position of the main junction. Further, the groove can be omitted.

尚、この場合、主接合が溝に接すると図4に示す鈍角のベベル角になることから、これを避けるべく溝と主接合とが乖離する構造にすることが好ましい。   In this case, when the main joint comes into contact with the groove, an obtuse bevel angle as shown in FIG.

実施例では、2方向性2端子構造のサイリスタを例に説明を行なったが、これに限る必要は無く、単方向性2端子構造のサイリスタに本発明を適用してもよい。   In the embodiment, the thyristor having a bidirectional two-terminal structure has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a thyristor having a unidirectional two-terminal structure.

実施例において開示した具体的な数値は、本発明の一形態を開示したに過ぎない。従って、本発明と同様な効果を奏功し得るならば、その値を適宜変更してもよい。   The specific numerical values disclosed in the examples only disclose one embodiment of the present invention. Therefore, if the same effect as the present invention can be achieved, the value may be appropriately changed.

本発明のサイリスタを示す図である。It is a figure which shows the thyristor of this invention. 本発明のサイリスタにおける空乏層の広がりと、電流経路を示す図である。It is a figure which shows the breadth of a depletion layer, and an electric current path | route in the thyristor of this invention. 本発明のサイリスタの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the thyristor of this invention. 従来のサイリスタにおける空乏層の広がりと、電流経路を示す図である(溝あり)。It is a figure which shows the breadth of a depletion layer in a conventional thyristor, and a current pathway (there is a groove). 従来のサイリスタにおける空乏層の広がりと、電流経路を示す図である(溝無し)。It is a figure which shows the breadth of a depletion layer in a conventional thyristor, and a current path (no groove). 従来のサイリスタの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the conventional thyristor. 本発明のサイリスタの埋め込み層における不純物濃度の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the impurity concentration in the embedding layer of the thyristor of this invention. 主接合より深く溝が形成されたサイリスタに本発明を適用した図である。It is the figure which applied this invention to the thyristor in which the groove | channel was formed deeper than the main junction.

符号の説明Explanation of symbols

1 サイリスタ
2 エミッタ層
3 ベース層
4 埋め込み層
5 バルク層
6 対面ベース層
7 チャネルストッパ
8 ガラス
9 ニッケル層
10 半田層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thyristor 2 Emitter layer 3 Base layer 4 Buried layer 5 Bulk layer 6 Face-to-face base layer 7 Channel stopper 8 Glass 9 Nickel layer 10 Solder layer

Claims (2)

第1導電型のエミッタ層と、前記第1導電型と反対の第2導電型のベース層と、前記第1導電型のバルク層と、前記第2導電型の対面ベース層とが順に平行的に配置され、前記ベース層および前記バルク層間に、該バルク層より高濃度の第1導電型の埋め込み層が配置されており、前記エミッタ層とチャネルストッパとの間に溝が設けられたサイリスタにおいて、
前記埋め込み層は、前記ベース層と接する面を第1接合面および前記バルク層と接する面を第2接合面とするとき、該第2接合面の端が前記第1接合面に向かって傾斜を有して接し、かつ前記第1接合面の端が前記第2接合面の端に向かって所定の傾斜を有すると共に前記第1接合面および前記第2接合面が接して成る端部の濃度は当該埋め込み層における内部側の濃度より低く形成され、
前記溝は、前記ベース層と前記バルク層とにそれぞれ接し、前記ベース層と前記埋め込み層との接合面及び前記バルク層と前記埋め込み層との接合面にそれぞれ接しない状態で設けられていることを特徴とするサイリスタ。
The first conductivity type emitter layer, the second conductivity type base layer opposite to the first conductivity type, the first conductivity type bulk layer, and the second conductivity type facing base layer are in parallel in this order. In the thyristor, the buried layer of the first conductivity type having a higher concentration than the bulk layer is disposed between the base layer and the bulk layer, and a groove is provided between the emitter layer and the channel stopper . ,
In the buried layer, when a surface in contact with the base layer is a first bonding surface and a surface in contact with the bulk layer is a second bonding surface, an end of the second bonding surface is inclined toward the first bonding surface. And the end portion of the first joint surface has a predetermined inclination toward the end of the second joint surface, and the concentration of the end portion formed by contact of the first joint surface and the second joint surface is Formed lower than the concentration on the inner side of the buried layer ,
The groove is provided in contact with the base layer and the bulk layer, and not in contact with the joint surface between the base layer and the buried layer and the joint surface between the bulk layer and the buried layer. Thyristor characterized by
前記溝は、シリコンを主成分とするガラスが埋設されていることを特徴とする請求項1に記載のサイリスタ。2. The thyristor according to claim 1, wherein the groove is embedded with glass mainly composed of silicon.
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