JPH0136265B2 - - Google Patents

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JPH0136265B2
JPH0136265B2 JP56123270A JP12327081A JPH0136265B2 JP H0136265 B2 JPH0136265 B2 JP H0136265B2 JP 56123270 A JP56123270 A JP 56123270A JP 12327081 A JP12327081 A JP 12327081A JP H0136265 B2 JPH0136265 B2 JP H0136265B2
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Japan
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region
junction
photothyristor
base region
conductivity type
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JP56123270A
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Japanese (ja)
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JPS5823477A (en
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Kohei Matsuda
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Nippon Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/111Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
    • H01L31/1113Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors the device being a photothyristor

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光感応サイリスタ特に光感応シリコン
プレーナ形サイリスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to photosensitive thyristors, particularly photosensitive silicon planar thyristors.

光感応サイリスタは、例えばPNPNの4相構
造を有する通常の逆阻止3端子サイリスタのゲー
ト信号印加の代りに光信号の照射により順方向阻
止状態から順方向導通状態に移行せしめるように
形成されたサイリスタである。
A photosensitive thyristor is a thyristor formed so that it can be caused to transition from a forward blocking state to a forward conduction state by irradiation with an optical signal instead of applying a gate signal to a normal reverse blocking three-terminal thyristor having a four-phase PNPN structure, for example. It is.

この光感応サイリスタは取扱いうる電流により
大電流用と中小電流用に分けることができる。大
電流としては阻止接合がベベル形に形成された基
板の側面に露出しているいわゆるベベル形構造が
用られており、これに対し中小電流用としてはい
わゆるプレーナ形構造のものが多く用いられてい
る。
These photosensitive thyristors can be divided into large current type and medium and small current type depending on the current they can handle. For large currents, a so-called bevel structure in which the blocking junction is exposed on the side of a bevel-shaped substrate is used, whereas for medium and small currents, a so-called planar structure is often used. There is.

これはプレーナ形構造によるとリーク電流を小
さくできるため比較的光感度を上げやいことと中
小電流用では耐圧もそう高耐圧で無くとも良いた
めである。
This is because the planar structure can reduce leakage current, making it relatively easy to increase photosensitivity, and for medium and small current applications, the withstand voltage does not need to be so high.

しかしながら最近における光感応サイリスタの
応用が進むにつれてより高耐圧で一層光感度の高
い光感応サイリスタの実用化が強く望まれてい
る。
However, as the application of photosensitive thyristors has recently progressed, there has been a strong desire to put into practical use photosensitive thyristors with higher breakdown voltage and higher photosensitivity.

第1はかゝる従来の光感応シリコンプレーナ形
サイリスタ(以下ホトサイリスタという。)の構
造を示す模式的断面図である。(酸化膜、電極な
どは省略してある。) N型のシリコン基板1に突抜け層2を有するP
型のエミツタ領域(P1領域)3とN型のベース
領域(N1領域)4とP型のベース領域(P2領域)
5とN型のエミツタ領域(N2領域)6からなる
P1,N1,P2,N2の4層が順次相隣接して形成さ
れている。
The first is a schematic cross-sectional view showing the structure of such a conventional photosensitive silicon planar thyristor (hereinafter referred to as a photothyristor). (The oxide film, electrodes, etc. are omitted.)
Type emitter region ( P1 region) 3, N-type base region ( N1 region) 4, and P-type base region ( P2 region)
5 and an N-type emitter region ( N2 region) 6
Four layers, P 1 , N 1 , P 2 , and N 2 , are formed adjacent to each other in sequence.

第2図はかかるホトサイリスタの光感応の試験
回路の一例を示したもので、ホトサイリスタ7は
バイアス電源8により電流計9を介して順バイア
スされ、ホトダイオード10により光がホトサイ
リスタ7の上面に照射されるようになつている。
FIG. 2 shows an example of a photosensitive test circuit for such a photothyristor. The photothyristor 7 is forward biased by a bias power supply 8 via an ammeter 9, and a photodiode 10 directs light onto the top surface of the photothyristor 7. It is becoming irradiated.

このような動作状態においては、P1とN1の接
合J1とP2とN2の接合J3は順バイアス、N1とP2
接合J2は逆バイアスされるので、バイアス電圧は
ほとんど接合J2に印加されJ2近傍に空間電荷層が
形成される。
In such operating conditions, the junction J 1 of P 1 and N 1 and the junction J 3 of P 2 and N 2 are forward biased, and the junction J 2 of N 1 and P 2 is reverse biased, so that the bias voltage is Most of the voltage is applied to junction J 2 and a space charge layer is formed near J 2 .

この状態で光が照射されると、その光エネルギ
によつて正孔―電子対が発生し接合V2の近傍で
増幅されてP2層あるいはN1層に流れ込み光電流
IRを流すことになる。この光電流は通常のサイリ
スタにおけるゲート電流と同様に少数キヤリヤの
増倍率を増大しターンオンさせることになる。
When light is irradiated in this state, the light energy generates hole-electron pairs, which are amplified near the junction V 2 and flow into the P 2 layer or N 1 layer, causing a photocurrent.
IR will be streamed. This photocurrent increases the multiplication factor of the minority carrier and turns it on, similar to the gate current in a normal thyristor.

上述の説明からも明かなとおり、このホトサイ
リスタで光感応を上げるためには光照射によつて
発生される正孔―電子対の発生効率を高めるとと
もに発生された正孔―電子対を効率良く接合J2
到達せしめ少数キヤリヤの増倍率を上げさせるこ
とが必要である。従つてこのためにはP2領域5
の接合J2の深さxjp(第1図参照。)をできるだけ
浅く形成しなければならないことになる。
As is clear from the above explanation, in order to increase the photosensitivity of this photothyristor, it is necessary to increase the generation efficiency of hole-electron pairs generated by light irradiation and to efficiently use the generated hole-electron pairs. It is necessary to reach junction J 2 and increase the multiplication factor of the minority carrier. Therefore, for this purpose, P 2 area 5
The depth of the junction J 2 x jp (see Figure 1) must be made as shallow as possible.

一方順方向耐圧であるところのピークオフ電圧
(以下耐圧という)は、接合J2の形状(正しくは
形成される空間電荷領域の形状)に依存すること
が大である。すなわち接合J2の底部両端部分の曲
率半径r(第1図参照)が小さければ小さい程電
界集中が強くなり耐圧が低下する。従つて上述の
ように光感応を上がるために接合J2の深さxjp
浅くすればする程、光感応は上がる耐圧が低下し
てしまい場合によつては製品の規格を満足しなく
なる。
On the other hand, the peak-off voltage (hereinafter referred to as breakdown voltage), which is the forward breakdown voltage, largely depends on the shape of the junction J 2 (more precisely, the shape of the space charge region formed). That is, the smaller the radius of curvature r (see FIG. 1) at both ends of the bottom of the junction J2 , the stronger the electric field concentration and the lower the withstand voltage. Therefore, as mentioned above, the shallower the depth x jp of the junction J 2 is made to increase the photoresponsiveness, the lower the withstand voltage at which the photoresponsiveness increases, and in some cases, the product specifications may not be met.

次に光によりP2領域5中で発生した少数キヤ
リヤであるところの電子を効率良く接合J2に到達
せしめるには、発生した電子が再結合作用により
消減しないように、P2領域5における少数キヤ
リヤのライフタイムを大としなければならない。
このためにはP2領域5の表面不純物濃度CSを小
くする必要がある。
Next, in order to make the electrons, which are minority carriers generated in the P 2 region 5 by light, efficiently reach the junction J 2 , the minority carriers in the P 2 region 5 must be The carrier's lifetime must be extended.
For this purpose, it is necessary to reduce the surface impurity concentration C S of the P 2 region 5.

一方サイリスタのターンオン特性の安定性を規
定する重要な特性の一つであるオフ電圧上昇率
(dv/dt)はこのP2領域5の抵抗が大すなわち表
面不純物濃度CSが小さくなると、その領域におけ
る偏位電流による電圧降下が大となためにdv/
dtが小さくなる。
On the other hand, the rate of increase in off-voltage (dv/dt), which is one of the important characteristics that determines the stability of the turn-on characteristics of a thyristor, increases as the resistance of this P2 region 5 increases, that is, the surface impurity concentration C S decreases. Because the voltage drop due to the deflection current is large, dv/
dt becomes smaller.

上に詳細に説明したとおり、従来のホトサイリ
スタはその光感応を上げようとすると耐圧が低下
するとともにdv/dtが小さくなるために、高光
感応・高耐圧・高dv/dt特性を併せ持つところ
のホトサイリスタを製作することが非常に困難で
あり、この難点を打開して高光感応・高耐圧・高
dv/dt特性のホトサイリスタの実現が強く望ま
れている。
As explained in detail above, when trying to increase the photosensitivity of conventional photothyristors, the withstand voltage and dv/dt decrease. It is extremely difficult to produce photothyristors, and we have overcome this difficulty to create products with high light sensitivity, high voltage resistance, and high
There is a strong desire to realize a photothyristor with dv/dt characteristics.

本発明の目的は、かかる難点を打開して高光感
応・高耐圧・高dv/dt特性の光感応シリコンプ
レーナ形サイリスタを提供することにある。
An object of the present invention is to overcome these difficulties and provide a photosensitive silicon planar thyristor with high light sensitivity, high breakdown voltage, and high dv/dt characteristics.

本発明のホトサイリスタは、第1導電型のシリ
コン基板に突抜け層を有する第2導電型のエミツ
タ領域と第1導電型のベース領域と第2導電型の
ベース領域と第1導電型のエミツタ領域との4層
が順次相隣接して形成されてなる光感応シリコン
プレーナ形サイリスタにおいて、前記第2導電型
のベース領域の表面不純物濃度が(2×1017〜2
×1019)/cm3かつその接合深さが(43〜60)μm
であることからなつている。
The photothyristor of the present invention includes a silicon substrate of the first conductivity type, an emitter region of the second conductivity type, a base region of the first conductivity type, a base region of the second conductivity type, and an emitter region of the first conductivity type. In the photosensitive silicon planar thyristor in which four layers are formed adjacent to each other in sequence, the surface impurity concentration of the base region of the second conductivity type is (2×10 17 to 2
×10 19 )/cm 3 and its junction depth is (43 to 60) μm
This is because it is.

以下、本発明について図面を用い詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

本発明のホトサイリスタは上に詳しく説明した
従来技術の有する難点を解決するために、第1図
に示したと同じ構成すなわち、N型シリコン基板
1に突抜け層2を有するP型のエミツタ領域
(P1領域)3とN型のベース領域(N1領域)4と
P型のベース領域(P2領域)5とN型のエミツ
タ領域(N2領域)6からなるP1,N1,P2,N2
4層が順次相隣して形成されてなるホトサイリス
タについて、P2領域5の接合J2の深さxjp及びそ
の表面不純物濃度CSを色色と変えて実験した結
果、前述の従来技術による推論とは反対に、光感
度を上げるためには接合J2の深さを従来よりも却
つて深くしたところに、更にその表面不純物濃度
CSも従来よりも却つて大としたところに最適範囲
が存在することを見出したことによる。この事は
上述の従来技術の説明から明らかな如く耐圧並び
にdv/dtをも高めることなり、本発明の目的と
した高光感応・高耐圧・高dv/dt特性のホトサ
イリスタが得られることになる。
In order to solve the difficulties of the prior art described in detail above, the photothyristor of the present invention has the same structure as shown in FIG. P 1 , N 1 , P consists of an N-type base region (N 1 region) 4, a P-type base region (P 2 region) 5, and an N-type emitter region (N 2 region ) 6. As a result of experiments on a photothyristor in which four layers of 2 and N 2 are successively formed next to each other, the depth x jp of the junction J 2 in the P 2 region 5 and the surface impurity concentration C S were changed to different colors. Contrary to the reasoning based on the prior art described above, in order to increase the photosensitivity, the depth of the junction J 2 must be made much deeper than before, and the surface impurity concentration must be further increased.
This is because we found that the optimal range of CS also exists in a much larger range than before. As is clear from the explanation of the prior art described above, this also increases the withstand voltage and dv/dt, making it possible to obtain a photothyristor with high light sensitivity, high withstand voltage, and high dv/dt characteristics, which is the object of the present invention. .

次にこれらの実験結果について詳しく説明す
る。
Next, these experimental results will be explained in detail.

実験に用いた試験回路は先に説明した第2図示
す回路を用いた。ここで使用したLED10とし
ては通常LEDとホトサイリスタを結合させたホ
トサイリスタカプラとして良く用いられる発光波
長が0.94μm付近にピークを有するGaAs赤外発光
ダイオードを用いた。そしてバイアス電源8によ
り12Vのバイアス電圧を印加し、GaAs発光ダイ
オードより放射照度10mw/cm2の近赤外光をベー
ス領域N1の表面に与え、電流計9によりホトサ
イリスタ7に流れる光電流IRを測定した。
The test circuit used in the experiment was the circuit shown in FIG. 2 described above. As the LED 10 used here, a GaAs infrared light emitting diode, which is commonly used as a photothyristor coupler that combines an LED and a photothyristor, and whose emission wavelength peaks around 0.94 μm was used. Then, a bias voltage of 12 V is applied by the bias power supply 8, near-infrared light with an irradiance of 10 mw/cm 2 is applied from the GaAs light emitting diode to the surface of the base region N1, and a photocurrent I R flows through the photothyristor 7 by the ammeter 9. was measured.

(実験 1) 接合J2の接合深さxjpと光電流IRの関係。(Experiment 1) Relationship between junction depth x jp and photocurrent I R of junction J 2 .

P2領域の表面不純物濃度を1×1018(/cm3)一
定にして、接合深さxjpのみを色色変えた場合の
IRの測定結果を第3図に示す。同図の横軸はxjp
(μm)、縦軸はIR(μA)である。
When the surface impurity concentration in the P 2 region is kept constant at 1×10 18 (/cm 3 ) and only the junction depth x jp is changed in color,
Figure 3 shows the IR measurement results. The horizontal axis in the same figure is x jp
(μm), and the vertical axis is I R (μA).

この図から明らかなように、IRはxjpとして
50μm付近に最大値を有する曲線で示すことがで
き、従来用いられている40μm以下よりは却つて
深いところに光感度の大きい領域が存在すること
にな。このことは使用したLED10の波長
0.94μmの赤外光のシリコン中へ平均浸透深さが
約50μmであることを考えると容易に理解するこ
とができる。
As is clear from this figure, I R is x jp as
This can be shown by a curve with a maximum value near 50 μm, indicating that there is a region of high photosensitivity deeper than the conventionally used 40 μm or less. This means that the wavelength of the LED10 used
This can be easily understood considering that the average penetration depth of 0.94 μm infrared light into silicon is approximately 50 μm.

(実験 2) N2領域の表面不純物濃度C2と光電流IRの関係。(Experiment 2) Relationship between surface impurity concentration C 2 in N 2 region and photocurrent I R.

接合J2の深さxjpをそれぞれ40、50、60μm一定
としてP2領域の表面不純物濃度CSを色色変えた
場合のIRの測定結果を第4図に示す。同図の横軸
は表面不純物濃度CS(/cm3)、縦軸は光電流IR
(μA)、パラメータはxjp(μm)である。
FIG. 4 shows the measurement results of I R when the surface impurity concentration C S of the P 2 region is changed in color while the depth x jp of the junction J 2 is kept constant at 40, 50, and 60 μm, respectively. The horizontal axis of the figure is the surface impurity concentration C S (/cm 3 ), and the vertical axis is the photocurrent I R
(μA), and the parameter is x jp (μm).

この図から明らかなように、IRはCSが1×
1018/cm3付近に最大値を有する曲線で示すことが
できる。更にxjpに対する依存性はほとんど見ら
れず第1図に示したIR対xjpの関係に従つて各曲
線が移行していることが分る。
As is clear from this figure, I R is 1× C S
It can be represented by a curve with a maximum value around 10 18 /cm 3 . Furthermore, it can be seen that almost no dependence on x jp is observed, and each curve shifts in accordance with the relationship between I R and x jp shown in FIG.

この結果も前述の従来技術による表面不純物濃
度CSが小さい程光感度(IRに相当)が高いはずで
あるという推論とは異なり、CSの大きいところに
しかも最適値が存在することを明らかにしてい
る。
This result also differs from the above-mentioned prior art inference that the smaller the surface impurity concentration C S is, the higher the photosensitivity (corresponding to I R ) should be, and it is clear that the optimum value exists where C S is large. I have to.

この結果は次のように考えると良く理解するこ
とができる。光照射よりP2領域5に発生した少
数キヤリヤとしての電子はP2領域を拡散によつ
て接合J2に向つて運ばれるとともにP2領域内の不
純物の濃度勾配より誘起されるドリフト電界によ
つて加速を受ける。そしてこのドリフト電界はCS
の大なる程強くなる。一方先に説明した如く前記
電子は正孔との再結合によつて接合J2に到達前に
消減するものがある。すなわち光照射によつて発
生した電子が接合J2に到達する割合Mは、再結合
により消減する割合をM、としたときの(1―
M1)とドリフト電界により運ばれる割合M2との
相乗積に関連して定まる{M∝(1―M1)M2}。
ところで、CS大ではM1大、M2大(1―M1)小、
CS小ではM1小、M2小、(1―M1)大であるので
特定のCS(CSOでMが最大となる。かくしてxjp
一定にしてCSを変えるとCSOでIRが最大となる曲
線が得られることになる。
This result can be better understood if considered as follows. Electrons as minority carriers generated in the P 2 region 5 by light irradiation are transported toward the junction J 2 by diffusion through the P 2 region, and are also transported by a drift electric field induced by the concentration gradient of impurities in the P 2 region. and is accelerated. And this drift electric field is C S
The larger the number, the stronger it becomes. On the other hand, as explained above, some of the electrons disappear before reaching the junction J2 due to recombination with holes. In other words, the rate M at which electrons generated by light irradiation reach the junction J 2 is (1 -
M 1 ) and the fraction M 2 carried by the drift electric field {M∝(1−M 1 )M 2 }.
By the way, in CS large, M 1 large, M 2 large (1-M 1 ) small,
For C S small, M 1 is small, M 2 is small, and (1 - M 1 ) large, so for a specific C S (C SO , M is maximum. Thus, if x jp is held constant and C S is changed, C SO The curve that maximizes I R will be obtained.

しからばどの範囲にxjp及びCSの範囲を定めた
ら本発明の目的とする高光感度ホトサイリスタが
得られるかを次に検討する。
Next, we will examine in what range x jp and C S should be set to obtain the highly light-sensitive photothyristor that is the object of the present invention.

まず、従来技術によるホトサイリスタの光感度
はIRの値として10μAであるのでこれを満足する
ところの範囲を求める。第4図においてIR
10μAの線を引くとxjp=60μmの曲線とCSが2×
1017/cm3と2×1019/cm3の2点で交わり、CSが1
×1018/cm3ではIRが22μAであることが分る。次い
で第3図においてIRが22μAとなるxjp=60μmに対
応するxjpの値を求めるとxjp=43μmを得る。すな
わちIR=10μAを最低規格とした場合には、xjp
して(43〜60)μmかつCSとして(2×1017〜2
×1019)/cm3を有するところのP2領域5を形成す
れば良いことになる。
First, since the photosensitivity of a photothyristor according to the prior art is 10 μA as an I R value, a range that satisfies this is determined. In Figure 4, I R =
If you draw a line of 10μA, x jp = 60μm curve and C S is 2×
Intersect at two points, 10 17 /cm 3 and 2×10 19 /cm 3 , and C S is 1
It can be seen that I R is 22μA at ×10 18 /cm 3 . Next, in FIG. 3, when the value of x jp corresponding to x jp =60 μm where I R becomes 22 μA is found, x jp =43 μm is obtained. In other words, when I R = 10 μA is the minimum standard, x jp is (43 to 60) μm and C S is (2 × 10 17 to 2
It is sufficient to form the P 2 region 5 having a diameter of 1.times.10 19 )/cm 3 .

更に、高光感度ホトサイリスタとしてIRの値を
従来のもの2倍の20μAとした場合を検討する。
まず、第4図において、CSが2×1017/cm3及び2
×1019/cm3の2点においてIR=20μAとなるよう
に、xjp=50μmの曲線に相似的に曲線を引き、CS
=1×1018)/cm3に対するIRの値としてIR
30.5μAを得る。次に第3図よりこのIR=30.5μA
に対応するxjpの値として45μm及び55μmを得る。
すなわちIR=20μAを最低規格とした場合には、
xjpとして(45〜55)μmかつCSとして(2×
1017/cm3〜2×1019/cm3)/cm3を有するところの
P2領域5を形成すれば良いことになる。
Furthermore, we will consider a case where the I R value is set to 20 μA, twice that of the conventional photothyristor, as a highly light-sensitive photothyristor.
First, in Figure 4, C S is 2×10 17 /cm 3 and 2
Draw a curve similar to the curve of x jp = 50 μm so that I R = 20 μA at two points of ×10 19 /cm 3 , and C S
= 1×10 18 ) / cm 3 as the value of I R =
Get 30.5μA. Next, from Figure 3, this I R = 30.5μA
Obtain 45 μm and 55 μm as the values of x jp corresponding to .
In other words, if I R = 20μA is the minimum standard,
x jp as (45-55) μm and C S as (2×
10 17 /cm 3 to 2×10 19 /cm 3 )/cm 3
All that is required is to form the P2 region 5.

第5図は以上の検討結果から得られたものを図
示したものである。なお図の表し方は前と同様で
ある。
FIG. 5 illustrates the results obtained from the above study. Note that the representation of the figures is the same as before.

第5図から本発明のホトサイリスタは、P2
域として表面不純物濃度CSを(2×1017〜2×
1019)/cm3かつ接合J2の深さxjpを(43〜60)μm
を有するよう形成されているので、光感度はIR
して従来のものの値である10μAよりは4倍近く
も大きい値のものまで容易に得られることが分
る。
From FIG. 5, the photothyristor of the present invention has a surface impurity concentration C S (2×10 17 to 2×
10 19 )/cm 3 and depth of junction J 2 x jp (43~60) μm
It can be seen that it is easy to obtain a photosensitivity nearly four times larger than the conventional value of 10 μA as IR .

更に、高光感度のもののみが必要な場合には、
CSを(2×1017〜2×1019)/cm3かつxjpを(45〜
55)μmとすることによりIRの値が従来のものの
2倍である20μA以上のより一層高光感度のホ
ト・サイリスタを容易に得ることができる。
Additionally, if you only need something with high light sensitivity,
C S (2 × 10 17 ~ 2 × 10 19 ) / cm 3 and x jp (45 ~
55) By using μm, it is possible to easily obtain a photothyristor with even higher photosensitivity, with an I R value of 20 μA or more, which is twice that of the conventional one.

以上の説明からも既に明らかであるが、前述し
た従来のホトサイリスタが有するもう2つの問題
点であるところの耐圧とdv/dtは、本発明のホ
トサイリスタはP2領域5の表面不純物濃度CS
従来よりも高くしてあるのでdv/dtは従来のも
のよりも大となる。又接合J2の深さを深くしてあ
るので、J2の底部両端における曲率半径rはより
大きくなり従つて耐圧もより高くなる。(これは
いずれも実験的にも確められている。) これまでの説明においては、シリコン基板1と
してN型の場合を採り上げたけれども、これがP
型の場合においても同様に本発明が適用できるこ
とは言うまでもない。
As is already clear from the above explanation, the photothyristor of the present invention has two other problems with the conventional photothyristor, which are the breakdown voltage and dv/dt. Since S is made higher than before, dv/dt is larger than before. Also, since the depth of the joint J 2 is increased, the radius of curvature r at both ends of the bottom of J 2 becomes larger, and therefore the withstand voltage becomes higher. (Both of these have been confirmed experimentally.) In the explanation so far, we have taken up the case where the silicon substrate 1 is N type, but this
It goes without saying that the present invention is similarly applicable to molds.

以上詳細に説明したとおり、本発明の光感応シ
リコンプレーナ形サイリスタは、第2導電型のベ
ース領域として表面不純物濃度が(2×1017〜2
×1019)/cm3並びにその接合深さが(43〜60)
μmとそれぞれ従来のものより大きく、かつそれ
ぞれの光感度に対する最大値を有するところの感
度曲線に基づいて従来のものよりも大きな光感度
が得られるようにそれらの範囲は定めてあるの
で、光感度は平均として従来のものの約(2〜
3)倍の高光感度を有するとともに耐圧並びに
dv/dtの一層大きな高光感度・高耐圧・高dv/
dt特性の光感応シリコンプレーナ形サイリスタを
提供できることになりその効果は大である。
As explained above in detail, the photosensitive silicon planar thyristor of the present invention has a surface impurity concentration of (2×10 17 to 2
×10 19 )/cm 3 and its joining depth (43 to 60)
The ranges are determined so that a greater photosensitivity than the conventional one can be obtained based on the sensitivity curve, which is larger than the conventional one and has the maximum value for each photosensitivity. is on average about (2~
3) Has twice the high light sensitivity and has high voltage resistance and
Higher light sensitivity, higher voltage resistance, and higher dv/dt
This makes it possible to provide a photosensitive silicon planar thyristor with dt characteristics, which is highly effective.

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

第1図は従来のホトサイリスタの構造を示す模
式的断面図、第2図はホトサイリスタの試験回路
図、第3図は接合J2の深さxjp対光電流IR特性曲線
図、第4図及び第5図はxjpをパラメータとした
P2領域の表面不純物濃度CS対光電流IR特性曲線図
である。 1……N型のシリコン基板、2……突抜け層、
3……P型のエミツタ領域(P1領域)、4……N
型のベース領域(N1領域)、5……P型のベース
領域(P2領域)、6……N型のエミツタ領域(N2
領域)、7……ホトサイリスタ、8……バイアス
電源、9……電流計、10……ホトダイオード
(LED)、J1,J2,J3……接合、xjp……接合J2の深
さ、CS……領域P2の表面不純物濃度。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional photothyristor, Fig. 2 is a photothyristor test circuit diagram, Fig. 3 is a diagram of the junction J2 depth x jp vs. photocurrent I R characteristic curve, Figures 4 and 5 use x jp as a parameter.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram of surface impurity concentration C S versus photocurrent I R in the P 2 region. 1... N-type silicon substrate, 2... Breakthrough layer,
3...P type emitter region (P 1 region), 4...N
Type base region ( N1 region), 5...P type base region ( P2 region), 6...N type emitter region ( N2
area), 7... Photothyristor, 8... Bias power supply, 9... Ammeter, 10... Photodiode (LED), J 1 , J 2 , J 3 ... Junction, x jp ... Depth of junction J 2 S, C S ... surface impurity concentration of region P 2 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1導電型のベース領域をとり囲む突抜け層
を有する第2導電型のエミツタ領域と前記第1導
電型のベース領域と第2導電型のベース領域と第
1の導電型のエミツタ領域との4層が順次相隣接
して形成されかつ前記第2導電型のベース領域の
平坦な表面にホトカプラ光源としてGaAs赤外発
光ダイオードの光を照射する光感応シリコンプレ
ーナ形サイリスタにおいて、前記第2導電型のベ
ース領域の表面不純物濃度を(2×1017〜2×
1019)/cm3でかつその接合深さを(43〜60)μm
に形成して近赤外光に対する感応度を最適にした
ことを特徴とする光感応シリコンプレーナ形サイ
リスタ。
1 an emitter region of a second conductivity type having a penetration layer surrounding a base region of the first conductivity type; the base region of the first conductivity type; a base region of the second conductivity type; and an emitter region of the first conductivity type. In the photosensitive silicon planar thyristor, the four layers of the second conductive type are formed adjacent to each other in sequence, and the flat surface of the base region of the second conductive type is irradiated with light from a GaAs infrared light emitting diode as a photocoupler light source. The surface impurity concentration of the base region of the mold is set to (2×10 17 to 2×
10 19 )/cm 3 and its junction depth is (43 to 60) μm
A photosensitive silicon planar thyristor characterized by being formed to have optimum sensitivity to near-infrared light.
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Citations (2)

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JPS5412574A (en) * 1977-06-29 1979-01-30 Shindengen Electric Mfg Photosensitive thyristor
JPS54102993A (en) * 1978-01-31 1979-08-13 Mitsubishi Electric Corp Optical semiconductor device

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