JPH04257266A - Electrostatic induction thyristor - Google Patents

Electrostatic induction thyristor

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JPH04257266A
JPH04257266A JP1870591A JP1870591A JPH04257266A JP H04257266 A JPH04257266 A JP H04257266A JP 1870591 A JP1870591 A JP 1870591A JP 1870591 A JP1870591 A JP 1870591A JP H04257266 A JPH04257266 A JP H04257266A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
cathode
thyristor
gate
short
Prior art date
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Pending
Application number
JP1870591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayasu Kawamura
川村 貴保
Yoshiki Morikawa
良樹 森川
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an SI thyristor which has an excellent turn-off characteristic, a large current-carrying capacity and a great withstand strength by increasing a factor of utilization of a cathode area of the SI thyristor which employes a cathode shorted structure. CONSTITUTION:P<+> gate layers 2, 2' of an SI thyristor are of buried structure. On the cathode-side surface of the SI thyristor, P<+> shorted layers 3 are formed above the gate layers 2, 2'. The other region of the cathode-side surface than the region where the layers 3 are formed is an N<+> cathode layer 1. A region which will be a channel on the cathode-side surface is the N<+> cathode layer 1 and therefore this device has such a structure that a coefficient of effective utilization of area may be increased.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、SIサイリスタ(静電
誘導サイリスタ)に関し、特にその構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SI thyristor (static induction thyristor), and particularly to its structure.

【0002】0002

【従来の技術】従来、電力用半導体のスイッチング速度
を高める方法として、金等の重金属を拡散したり、電子
線またはプロトンを照射してベース領域のライフタイム
を短くする方法や、アノード短絡構造等が用いられてい
た。
[Prior Art] Conventionally, methods for increasing the switching speed of power semiconductors include methods such as diffusing heavy metals such as gold, shortening the lifetime of the base region by irradiating electron beams or protons, and short-circuiting anode structures. was used.

【0003】特に、SIサイリスタに関しては構造上カ
ソード間も短絡してスイッチング速度を向上することが
可能であり、このようなSIサイリスタとして、アノー
ド短絡構造とカソード短絡構造を併用した二重短絡構造
のSIサイリスタが知られている。
[0003] In particular, with regard to SI thyristors, it is possible to short-circuit the cathodes due to their structure to improve the switching speed, and such SI thyristors have a double short-circuit structure that combines an anode short-circuit structure and a cathode short-circuit structure. SI thyristors are known.

【0004】図2は上記SIサイリスタの一例の断面図
であり、このSIサイリスタのカソード側は、N−ベー
ス層4の主面にN+カソード層1とP+ゲート層2とを
形成し、更にN−ベース層4によりP+ゲート層2と分
離されたP+短絡層3を形成した構成となっており、上
記N+カソード層1とP+短絡層とはメタル電極7aに
より短絡されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the above-mentioned SI thyristor. On the cathode side of this SI thyristor, an N+ cathode layer 1 and a P+ gate layer 2 are formed on the main surface of an N- base layer 4, and an N+ gate layer 2 is formed on the main surface of an N- base layer 4. - It has a structure in which a P+ shorting layer 3 is formed separated from the P+ gate layer 2 by a base layer 4, and the N+ cathode layer 1 and the P+ shorting layer are short-circuited by a metal electrode 7a.

【0005】また、上記N−ベース層4の他方側の主面
には通常のアノード短絡構造と同様にP+アノード層5
とN+短絡層6とが互いに隣接して一定の割合にて形成
され、メタル電極7cにて連結された構成となっている
。更に、図中において7bはゲート電極、8は絶縁層を
示す。
[0005] Also, on the other main surface of the N- base layer 4, a P+ anode layer 5 is formed as in the usual anode short-circuit structure.
and N+ shorting layer 6 are formed adjacent to each other at a constant ratio, and are connected by a metal electrode 7c. Furthermore, in the figure, 7b represents a gate electrode, and 8 represents an insulating layer.

【0006】尚、本文中においてP、NはそれぞれP型
不純物を含む半導体及びN型不純物を含む半導体を示し
、添え字の+、−はそれぞれ不純物含有量が高いこと及
び低いことを示す。
[0006] In this text, P and N indicate a semiconductor containing a P-type impurity and a semiconductor containing an N-type impurity, respectively, and the subscripts + and - indicate high and low impurity contents, respectively.

【0007】上記構成のSIサイリスタにおいては、N
−ベース層4に注入されたホール及び電子がそれぞれカ
ソード側のP+短絡層3及びアノード側のN+短絡層6
により外部に排出されるため高速のターンオフが実現で
きる。
In the SI thyristor with the above configuration, N
- The holes and electrons injected into the base layer 4 are transferred to the P+ shorting layer 3 on the cathode side and the N+ shorting layer 6 on the anode side, respectively.
Since it is discharged to the outside, high-speed turn-off can be realized.

【0008】また、SIサイリスタはP+ゲート領域と
N−ベースとにより主たる接合が形成されるため、耐電
圧を大きくするためにはP+ゲート領域を深く形成する
必要があり、一般に耐電圧が1000V程度のSIサイ
リスタにおいてはP+ゲートは熱拡散により10〜20
μm程度に形成されている。
[0008] Furthermore, in an SI thyristor, the main junction is formed between the P+ gate region and the N- base, so in order to increase the withstand voltage, it is necessary to form the P+ gate region deeply, and the withstand voltage is generally about 1000V. In the SI thyristor, the P+ gate is 10 to 20
It is formed in the order of μm.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
SIサイリスタにP+ゲート層を形成する場合、P+ゲ
ート領域は深さ1に対し横方向には0.7〜0.8程度
に形成されるため、SIサイリスタのP+ゲート層を深
く形成するとその表面積も比例して大きくなる。従って
、従来技術においてはSIサイリスタの耐電圧を高くす
るとP+ゲート層に対するN+カソード層の面積比が小
さくなり、カソード面積利用率が低下するという問題点
があった。
However, when forming a P+ gate layer in an SI thyristor as described above, the P+ gate region is formed to a depth of about 0.7 to 0.8 in the lateral direction. Therefore, if the P+ gate layer of the SI thyristor is formed deeply, its surface area also increases proportionally. Therefore, in the prior art, when the withstand voltage of the SI thyristor is increased, the area ratio of the N+ cathode layer to the P+ gate layer becomes smaller, resulting in a problem that the cathode area utilization rate decreases.

【0010】更に、図2に示されるように、カソード短
絡構造を用いたSIサイリスタにおいては、P+ゲート
層2の他にP+短絡層を表面に設ける必要があるためカ
ソード面積利用率は更に低下する。このため電流容量を
小さくしなければならないという問題点もあった。
Furthermore, as shown in FIG. 2, in the SI thyristor using the cathode short-circuit structure, it is necessary to provide a P+ short-circuit layer on the surface in addition to the P+ gate layer 2, which further reduces the cathode area utilization rate. . Therefore, there was a problem in that the current capacity had to be reduced.

【0011】本発明は、上記背景に基づいてなされたも
のであり、カソード面積利用率を向上することにより電
流容量が大きく、かつ耐電圧の高いカソード短絡構造の
SIサイリスタを提供することを目的とする。
The present invention has been made based on the above background, and an object thereof is to provide an SI thyristor with a cathode short-circuit structure that has a large current capacity and high withstand voltage by improving the cathode area utilization rate. do.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は  N−ベース層の一方の主面にN+カソー
ド層とP+短絡層とを有する静電誘導サイリスタにおい
て、前記N−ベ−ス層内にP+ゲート層を複数に分割し
て主面と平行な方向に配列して埋め込み、前記N+カソ
ード層は、前記P+ゲート層間のチャンネル領域に対向
した位置に形成され、かつ前記P+短絡層は、前記分割
されたP+ゲート層の少なくともその一部と対向する位
置に形成されたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an electrostatic induction thyristor having an N+ cathode layer and a P+ shorting layer on one main surface of the N-base layer. The P+ gate layer is divided into a plurality of parts and arranged in a direction parallel to the main surface and embedded in the P+ gate layer, and the N+ cathode layer is formed at a position facing the channel region between the P+ gate layers, and the P+ short-circuit The layer is characterized in that it is formed at a position facing at least a portion of the divided P+ gate layer.

【0013】[0013]

【作用】SIサイリスタをカソード短絡構造とする場合
、カソード側主面におけるN+カソード層領域の大きさ
、つまり面積利用率が重要であり、この比率が低いと電
流容量の低下等によりSIサイリスタの性能が低下する
[Function] When an SI thyristor has a cathode short-circuit structure, the size of the N+ cathode layer region on the main surface on the cathode side, that is, the area utilization rate, is important. If this ratio is low, the current capacity decreases, etc., resulting in the performance of the SI thyristor. decreases.

【0014】また、上記N+カソード層が形成される場
所も重要であり、SIサイリスタの主電流通路上にN+
カソード層が形成されていない場合、実質的な面積利用
率は低下してしまう。
The location where the N+ cathode layer is formed is also important, and the N+ cathode layer is formed on the main current path of the SI thyristor.
If no cathode layer is formed, the actual area utilization rate will decrease.

【0015】一般に、SIサイリスタにおいては、P+
ゲート層間に形成される領域(チャネル領域)、及びS
Iサイリスタの両主面のチャネル領域に対向する領域が
主電流通路となるが、本発明においては、上記主電流通
路であるアノード側主面のチャネル領域に対向する領域
をN+カソード層としたことにより、実効的な面積利用
率を高くしている。
Generally, in an SI thyristor, P+
A region formed between gate layers (channel region), and S
The regions facing the channel regions on both main surfaces of the I thyristor serve as the main current path, but in the present invention, the region facing the channel region on the anode side main surface, which is the main current path, is the N+ cathode layer. This increases the effective area utilization rate.

【0016】[0016]

【実施例】本実施例においては埋め込みゲート型二重短
絡構造のSIサイリスタを用いており、その断面図を図
1に示す。尚、この図において図2と同一名称又は同じ
機能を有する部分には図2と同じ記号を付して説明を省
略する。
Embodiment In this embodiment, an SI thyristor with a buried gate type double short circuit structure is used, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG. In this figure, parts having the same names or functions as those in FIG. 2 are given the same symbols as in FIG. 2, and their explanations are omitted.

【0017】本発明は図2に示す従来例のP+ゲート層
2を、カソード側主面ではなくN−ベース層4の中に埋
め込んでP+ゲート層2’として形成し、このP+ゲー
ト層2’に対向するN+カソード層及びP+短絡層の配
置に特徴を有する。
In the present invention, the conventional P+ gate layer 2 shown in FIG. 2 is buried in the N- base layer 4 instead of in the main surface on the cathode side to form a P+ gate layer 2'. It is characterized by the arrangement of the N+ cathode layer and the P+ shorting layer facing each other.

【0018】即ち、P+ゲート層2’は複数に分割して
N−ベース層4の中にカソード側主面と平行な方向に配
列する。そしてN+カソード1は相隣りあうP+ゲート
層2’内に形成されるチャンネル領域と対向するカソー
ド側主面に形成し、またP+短絡層3はP+ゲート層2
’と対向するカソード側主面に形成し、P+ゲート層2
’に対向する位置の少なくとも1部分にP型半導体より
なる領域を形成する。そしてこれらN+カソード層1と
P+短絡層3とはメタル電極7aにより短絡される。
That is, the P+ gate layer 2' is divided into a plurality of parts and arranged in the N- base layer 4 in a direction parallel to the main surface on the cathode side. The N+ cathode 1 is formed on the main surface of the cathode side facing the channel region formed in the adjacent P+ gate layers 2', and the P+ shorting layer 3 is formed on the main surface of the P+ gate layer 2'.
P+ gate layer 2 is formed on the main surface on the cathode side opposite to
A region made of a P-type semiconductor is formed in at least a portion of the position opposite to '. The N+ cathode layer 1 and the P+ shorting layer 3 are short-circuited by a metal electrode 7a.

【0019】また、N−ベース層4のアノード側の主面
は、上記チャネル領域に対向する部分にN+短絡層6を
形成し、他の部分にはP+アノード層5を形成して構成
され、これらN+短絡層6とP+アノード層5とは、上
記カソード側の主面と同様にメタル電極7cにより短絡
されている。
Further, the main surface of the N- base layer 4 on the anode side is formed with an N+ shorting layer 6 formed in a portion facing the channel region, and a P+ anode layer 5 formed in the other portion, These N+ shorting layer 6 and P+ anode layer 5 are short-circuited by a metal electrode 7c, similar to the main surface on the cathode side.

【0020】上記SIサイリスタにおいては、主電流通
路であるカソード側主面のチャネル領域に対向する部分
にN+カソード層1が形成されているため、実効的な面
積利用率が高くなる。
In the above-mentioned SI thyristor, the N+ cathode layer 1 is formed in the portion of the main surface on the cathode side, which is the main current path, facing the channel region, so that the effective area utilization rate is increased.

【0021】また、本実施例においては上記のように二
重短絡構造を採用しているため、N−ベース層4に注入
されたホール及び電子がそれぞれカソード側のP+短絡
層3及びアノード側のN+短絡層6により外部に排出さ
れる。従って、高速のターンオフが実現でき、かつ上記
のようにN+カソード層1の実効的な面積利用率が高く
なっている。
Furthermore, since this embodiment adopts the double short-circuit structure as described above, the holes and electrons injected into the N- base layer 4 are transferred to the P+ short-circuit layer 3 on the cathode side and the P+ short-circuit layer 3 on the anode side, respectively. It is discharged to the outside by the N+ shorting layer 6. Therefore, high-speed turn-off can be realized, and as mentioned above, the effective area utilization rate of the N+ cathode layer 1 is high.

【0022】尚、N+カソード層1を上記実施例に比し
て大きく形成したり、または小さく形成することでカソ
ード短絡率を容易に変えることも可能である。
The cathode shorting rate can be easily changed by forming the N+ cathode layer 1 larger or smaller than in the above embodiment.

【0023】また、本実施例においてはアノード短絡構
造を併用したが、N−ベース層のアノード側の主面の構
成を、P+アノード層を全面に形成した構成及びP+ア
ノード層とN−ベース層との間にN+バッファ層を設け
た構成等としてもN+カソード層1の実効的な面積利用
率を高くすることができる。
In addition, although an anode short-circuit structure was also used in this embodiment, the structure of the main surface on the anode side of the N- base layer was changed to a structure in which a P+ anode layer was formed on the entire surface, and a structure in which a P+ anode layer and an N- base layer were formed. The effective area utilization rate of the N+ cathode layer 1 can also be increased by a configuration in which an N+ buffer layer is provided between the N+ cathode layer 1 and the N+ buffer layer.

【0024】更にまた、上記実施例においてP型半導体
とN型半導体とを入れ換えた構成としても実効的な面積
利用率の高いSIサイリスタが得られる。
Furthermore, even if the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are replaced in the above embodiment, an SI thyristor with a high effective area utilization rate can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明においては、カソード短絡構造を
用いたSIサイリスタにおいて、P+ゲート層を埋め込
み構造としてP+短絡層をカソード側主面におけるP+
ゲート層に対向する領域内に形成している。従って、N
+カソード層が主電流通路上に形成される構成となって
実効的な面積利用率が向上するため電流容量を大きくす
ることができる。
Effects of the Invention In the present invention, in an SI thyristor using a cathode short circuit structure, the P+ gate layer is a buried structure and the P+ short circuit layer is a P+ gate layer on the main surface on the cathode side.
It is formed in a region facing the gate layer. Therefore, N
Since the positive cathode layer is formed on the main current path, the effective area utilization rate is improved, and the current capacity can be increased.

【0026】従って、本発明によれば、カソード短絡構
造により優れたターンオフ特性を有しながら、高耐圧で
電流容量の大きいSIサイリスタが得られる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain an SI thyristor which has excellent turn-off characteristics due to the cathode short-circuit structure, has a high breakdown voltage, and has a large current capacity.

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

【図1】本発明の一実施例の断面図[Fig. 1] Cross-sectional view of one embodiment of the present invention

【図2】従来技術にかかる二重短絡構造のSIサイリス
タの説明図
[Fig. 2] An explanatory diagram of an SI thyristor with a double short circuit structure according to the prior art

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  N+カソード層 2、2’  P+ゲート層 3  P+短絡層 4  N−ベース層 5  P+アノード層 6  N+短絡層 1 N+ cathode layer 2, 2' P+ gate layer 3 P+ shorting layer 4 N-base layer 5 P+Anode layer 6 N+ shorting layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】N−ベース層の一方の主面にN+カソード
層とP+短絡層とを有する静電誘導サイリスタにおいて
、前記N−ベ−ス層内にP+ゲート層を複数に分割して
主面と平行な方向に配列して埋め込み、前記N+カソー
ド層は、前記P+ゲート層間のチャンネル領域に対向し
た位置に形成され、かつ前記P+短絡層は、前記分割さ
れたP+ゲート層の少なくともその一部と対向する位置
に形成されたことを特徴とする静電誘導サイリスタ。
1. A static induction thyristor having an N+ cathode layer and a P+ shorting layer on one main surface of an N- base layer, in which a P+ gate layer is divided into a plurality of parts in the N- base layer. The N+ cathode layer is arranged and buried in a direction parallel to the plane, and the N+ cathode layer is formed at a position facing the channel region between the P+ gate layers, and the P+ shorting layer is buried in at least one of the divided P+ gate layers. An electrostatic induction thyristor characterized by being formed at a position facing the part.
JP1870591A 1991-02-12 1991-02-12 Electrostatic induction thyristor Pending JPH04257266A (en)

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JP (1) JPH04257266A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5545905A (en) * 1993-04-19 1996-08-13 Toyo Denki Seizo Kabushiki Kaisha Static induction semiconductor device with a static induction schottky shorted structure
JP2010074499A (en) * 2008-09-18 2010-04-02 Panasonic Electric Works Co Ltd Relay unit

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