JPH06204463A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH06204463A
JPH06204463A JP10893A JP10893A JPH06204463A JP H06204463 A JPH06204463 A JP H06204463A JP 10893 A JP10893 A JP 10893A JP 10893 A JP10893 A JP 10893A JP H06204463 A JPH06204463 A JP H06204463A
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JP
Japan
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type
region
gate
semiconductor
semiconductor substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Inuta
昌功 乾田
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication of JPH06204463A publication Critical patent/JPH06204463A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide semiconductor devices such as an electrostatic induction thyristor, which dose not necessitate a large external driving circuit and has a mechanism which surely performs turning off operation by small drawing current, and other normal thyristors. CONSTITUTION:An N<+> type gate short region 18 is provided on the surface layer of a semiconductor substrate 11 which is positioned on a part whereupon a P<+> type gate region 16 faces a P channel region 15, a first gate electrode 22 is provided over the top plane of the N<+> type gate short region 18 and the top plane of the P<+> type gate region 16 and a second gate electrode 19 is provided on the top of the P type channel region 15 which positions between the N<+> gate short region 18 and an N<+> type cathode region 17 through a gate oxide film 14.

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、半導体装置に関するも
のであり、特に、パワー・デバイスとして用いられる静
電誘導サイリスタや、その他の通常のサイリスタなどの
半導体装置に係わるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor used as a power device and other ordinary thyristors.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、パワー・デバイスとして用いら
れる種々の半導体装置のうち、特に、静電誘導サイリス
タは、他の同種の半導体装置に比べてターンオン動作時
の感度(以下、ターンオン感度という)が良い素子とし
て知られている。以下、その静電誘導サイリスタの構造
および動作原理について説明する。
2. Description of the Related Art Generally, among various semiconductor devices used as a power device, an electrostatic induction thyristor has a sensitivity at turn-on operation (hereinafter referred to as turn-on sensitivity) more than other semiconductor devices of the same kind. Known as a good element. The structure and operating principle of the static induction thyristor will be described below.

【0003】図3は、従来の静電誘導サイリスタの構成
および動作をそれぞれ説明するための図である。このう
ち、同図(a)は、従来の静電誘導サイリスタの内部構
造を示す縦断面図であり、同図(b)は、従来の静電誘
導サイリスタの動作時のゲート電流に対するアノード電
流の応答を示す図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration and operation of a conventional static induction thyristor, respectively. Of these, FIG. 1A is a vertical cross-sectional view showing the internal structure of a conventional electrostatic induction thyristor, and FIG. 1B is a diagram showing the anode current with respect to the gate current during operation of the conventional electrostatic induction thyristor. It is a figure which shows a response.

【0004】まず、同図(a)に示すように、従来の静
電誘導サイリスタには、半導体基板1の全体を構成する
半導体領域として、まず、その下方に、P型不純物を高
濃度に含有して成るシリコン・ウェハを当てたP+ 型ア
ノード領域2が設けられており、さらに、このP+ 型ア
ノード領域2の上面部をエピタキシャル成長させること
により、その上方に、N型不純物を低濃度に含有して成
るN- 型ベース領域3が設けられている。また、これら
2層の半導体領域から成る半導体基板1の上面部には、
その表面の熱酸化に伴って生じるシリコン酸化膜(Si
2 )を選択的にエッチングして得られるフィールド酸
化膜4が設置されており、以下、このフィールド酸化膜
4となるシリコン酸化膜をエッチングする過程で得られ
る開口部から、例えば、拡散法やイオン打込み法などの
手法を用いてP型不純物またはN型不純物を導入するこ
とにより、半導体基板1の上層部から表層部にかけて各
種半導体領域が設けられる。
First, as shown in FIG. 1A, in a conventional static induction thyristor, as a semiconductor region which constitutes the entire semiconductor substrate 1, a P-type impurity is contained in a high concentration below the semiconductor region. Is provided with a P + type anode region 2 on which a silicon wafer is formed. Further, by epitaxially growing the upper surface portion of the P + type anode region 2, N type impurities are made to have a low concentration thereabove. An N -type base region 3 containing is provided. Further, on the upper surface portion of the semiconductor substrate 1 composed of these two layers of semiconductor regions,
A silicon oxide film (Si
A field oxide film 4 obtained by selectively etching O 2 ) is provided. Hereinafter, for example, by a diffusion method or an opening obtained in the process of etching the silicon oxide film to be the field oxide film 4. By introducing a P-type impurity or an N-type impurity using a technique such as an ion implantation method, various semiconductor regions are provided from the upper layer portion to the surface layer portion of the semiconductor substrate 1.

【0005】すなわち、半導体基板1の上層部に当たる
- 型ベース領域3の上層部には、P型不純物を低濃度
に含有して成るP- 型チャネル領域5が所定の深度で設
けられており、さらに、このP- 型チャネル領域5の周
囲に位置する半導体基板1の上層部に当たるN- 型ベー
ス領域3の上層部には、P型不純物を高濃度に含有して
成るP+ 型ゲート領域6が、P- 型チャネル領域5の深
度よりも深い深度で設けられている。また、半導体基板
1の表層部に当たるP- 型チャネル領域5の上層部に
は、その中央部に、N型不純物を高濃度に含有して成る
+ 型カソード領域7が所定の深度で設けられている。
そして、このように各種半導体領域が設けられた半導体
基板1から静電誘導サイリスタの動作に必要となる各種
端子(図示せず)をそれぞれ引き出すため、半導体基板
1の裏面および表面に臨む所定の半導体領域に対して各
種電極が設置される。
That is, in the upper layer portion of the N type base region 3 corresponding to the upper layer portion of the semiconductor substrate 1, a P type channel region 5 containing a low concentration of P type impurities is provided at a predetermined depth. Further, in the upper layer portion of the N type base region 3 corresponding to the upper layer portion of the semiconductor substrate 1 located around the P type channel region 5, a P + type gate region containing a high concentration of P type impurities is formed. 6 are provided at a depth deeper than the depth of the P type channel region 5. Further, in the upper layer portion of the P type channel region 5 corresponding to the surface layer portion of the semiconductor substrate 1, an N + type cathode region 7 containing a high concentration of N type impurities is provided at a predetermined depth in the central portion thereof. ing.
Then, in order to pull out various terminals (not shown) necessary for the operation of the static induction thyristor from the semiconductor substrate 1 provided with various semiconductor regions in this way, a predetermined semiconductor facing the back surface and the front surface of the semiconductor substrate 1 is obtained. Various electrodes are installed in the area.

【0006】すなわち、半導体基板1の裏面には、例え
ば、その全面に真空蒸着法やスパッタリング法などの手
法を用いてアルミニウムなどの導電材を被着させること
により、P+ 型アノード領域2の下面部に導通した状態
でアノード電極8が設置されている。また、半導体基板
1の表面には、例えば、その全面に上述の手法を用いて
被着させたアルミニウムなどの導電材を選択的にエッチ
ングすることにより、フィールド酸化膜4の開口部から
露出するP+ 型ゲート領域6およびN+ 型カソード領域
7の各々の上面部に導通した状態で、それぞれ、ゲート
電極9およびカソード電極10が設置されている。
That is, on the back surface of the semiconductor substrate 1, for example, by depositing a conductive material such as aluminum on the entire surface by a method such as a vacuum deposition method or a sputtering method, the bottom surface of the P + -type anode region 2 is deposited. The anode electrode 8 is installed in a state of being electrically connected to the part. The surface of the semiconductor substrate 1 is exposed from the opening of the field oxide film 4 by selectively etching a conductive material such as aluminum deposited on the entire surface by the above-described method. A gate electrode 9 and a cathode electrode 10 are provided in a conductive state on the upper surface portions of the + type gate region 6 and the N + type cathode region 7, respectively.

【0007】そして、同図(b)に示すように、以上の
構成の静電誘導サイリスタのターンオン動作を実際に行
った場合、その実動作時にアノード電極8に流入する主
電流としてのアノード電流IA は、図示の時刻t1 にお
いて、外部ドライブ回路(図示せず)の制御によってゲ
ート電極9にわずかなゲート電流IG を与えるだけで即
座に増加してラッチアップ状態になるが、以下、そのア
ノード電流IA のレベルを安定させるための保持電流と
して、先のゲート電流IG をゲート電極9に与え続ける
ことで、この静電誘導サイリスタがオン状態を維持する
ようになる。なお、このオン状態にある静電誘導サイリ
スタのターンオフ動作を行うには、先の外部ドライブ回
路の制御によって今度はゲート電極9からゲート電流I
G (ターンオン動作時のゲート電流IG とは逆方向の電
流)を強制的に引き抜き、図示の時刻t2 においてアノ
ード電流IA のレベルの低下が始まった時点で、そのゲ
ート電極9からのゲート電流IG の引き抜きを停止させ
ればよい。
Then, as shown in FIG. 1B, when the turn-on operation of the electrostatic induction thyristor having the above-mentioned structure is actually performed, the anode current I A as a main current flowing into the anode electrode 8 at the time of actual operation thereof. At time t 1 shown in the figure, the gate electrode 9 is immediately increased by a control of an external drive circuit (not shown) to a slight gate current I G to immediately increase to a latch-up state. By continuing to apply the previous gate current I G to the gate electrode 9 as a holding current for stabilizing the level of the current I A , this static induction thyristor comes to maintain the ON state. In order to perform the turn-off operation of the electrostatic induction thyristor in the ON state, the gate current 9 is applied from the gate electrode 9 by the control of the external drive circuit.
G (current in the direction opposite to the gate current I G at the time of turn-on operation) is forcibly drawn out, and when the level of the anode current I A begins to drop at time t 2 shown in the figure, the gate from the gate electrode 9 thereof is started. The extraction of the current I G may be stopped.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の静
電誘導サイリスタでは、そのターンオン感度が非常に良
いため、同図(b)に示したように、わずかなゲート電
流IG でもターンオン動作が容易に行われるが、その一
方で、ターンオフ動作に必要とされる引き抜き電流(ゲ
ート電流IG )の大きさに対する主電流(アノード電流
A )の大きさの比(IA /IG )であるターンオフ・
ゲインが1〜3と低いため、この静電誘導サイリスタの
ターンオフ動作を確実に行うには、主電流であるアノー
ド電流IAの大きさに相当するほどの大きなゲート電流
G をゲート電極9から引き抜く必要がある。換言すれ
ば、この種の静電誘導サイリスタのターンオフ動作を確
実に行うためには、大きな引き抜き電流によっても破壊
されることのない高い耐電流特性を有する大型の外部ド
ライブ回路を用いなければならない。
By the way, in this type of electrostatic induction thyristor, since its turn-on sensitivity is very good, the turn-on operation can be performed even with a small gate current I G as shown in FIG. Although is easily done, on the other hand, in the pull-out current is required to turn-off operation ratio of the magnitude of the main current to the size of (the gate current I G) (anode current I a) (I a / I G) Turn off
Since the gain is as low as 1 to 3, in order to reliably perform the turn-off operation of this electrostatic induction thyristor, a large gate current I G corresponding to the magnitude of the anode current I A which is the main current is applied from the gate electrode 9. Need to be pulled out. In other words, in order to reliably perform the turn-off operation of this type of electrostatic induction thyristor, it is necessary to use a large external drive circuit having high withstand current characteristics that is not destroyed even by a large drawing current.

【0009】本発明は、こうした実情に基づいてなされ
たものであり、その目的は、大型の外部ドライブ回路を
用いる必要がなく、わずかな引き抜き電流によってもタ
ーンオフ動作が確実に行われる機構を有する静電誘導サ
イリスタや、その他の通常のサイリスタなどの半導体装
置を提供することにある。
The present invention has been made on the basis of such an actual situation, and an object thereof is to eliminate a need for using a large external drive circuit, and to provide a statically turning-off mechanism by a slight drawing current. An object is to provide a semiconductor device such as an electric induction thyristor and other ordinary thyristors.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】まず、請求項1記載の発
明は、半導体基板の上層部にP型半導体領域を設けると
ともに、このP型半導体領域の周囲に位置する半導体基
板の上層部にP型ゲート領域を設け、かつ、P型半導体
領域の中央部に位置する半導体基板の表層部にN型カソ
ード領域を設けて成る静電誘導サイリスタなどの半導体
装置に適用されるものであり、P型ゲート領域がP型半
導体領域に臨む部分に位置する半導体基板の表層部にN
型ゲート・ショート領域を設けるとともに、このN型ゲ
ート・ショート領域の上面部とP型ゲート領域の上面部
との双方にわたって第1ゲート電極を設置し、かつ、N
型ゲート・ショート領域とN型カソード領域との間に位
置するP型半導体領域の上方に、絶縁膜を介した状態で
第2ゲート電極を設置して成ることを特徴とするもので
ある。
First, according to the invention of claim 1, a P-type semiconductor region is provided in an upper layer portion of a semiconductor substrate, and P is provided in an upper layer portion of the semiconductor substrate located around the P-type semiconductor region. The present invention is applied to a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor in which a type gate region is provided and an N type cathode region is provided in the surface layer portion of a semiconductor substrate located in the center of the P type semiconductor region. N is formed on the surface layer of the semiconductor substrate located in the portion where the gate region faces the P-type semiconductor region.
A type gate short circuit region is provided, and a first gate electrode is provided over both the upper surface of the N type gate short circuit region and the upper surface of the P type gate region.
The second gate electrode is provided above the P-type semiconductor region located between the type gate short region and the N-type cathode region with an insulating film interposed therebetween.

【0011】また、請求項2記載の発明は、半導体基板
の上層部にN型半導体領域を設けるとともに、このN型
半導体領域の周囲に位置する半導体基板の上層部にN型
ゲート領域を設け、かつ、N型半導体領域の中央部に位
置する半導体基板の表層部にP型カソード領域を設けて
成る静電誘導サイリスタなどの半導体装置に適用される
ものであり、N型ゲート領域がN型半導体領域に臨む部
分に位置する半導体基板の表層部にP型ゲート・ショー
ト領域を設けるとともに、このP型ゲート・ショート領
域の上面部とN型ゲート領域の上面部との双方にわたっ
て第1ゲート電極を設置し、かつ、P型ゲート・ショー
ト領域とP型カソード領域との間に位置するN型半導体
領域の上方に、絶縁膜を介した状態で第2ゲート電極を
設置して成ることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the invention, an N-type semiconductor region is provided in the upper layer portion of the semiconductor substrate, and an N-type gate region is provided in the upper layer portion of the semiconductor substrate located around the N-type semiconductor region. Further, the present invention is applied to a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor in which a P-type cathode region is provided in the surface layer portion of a semiconductor substrate located in the center of the N-type semiconductor region, and the N-type gate region is an N-type semiconductor A P-type gate short circuit region is provided in the surface layer portion of the semiconductor substrate located in a portion facing the region, and a first gate electrode is provided over both the upper surface portion of the P-type gate short circuit region and the upper surface portion of the N-type gate region. And a second gate electrode provided above the N-type semiconductor region located between the P-type gate short region and the P-type cathode region with an insulating film interposed therebetween. It is an feature.

【0012】さらに、請求項3記載の発明は、半導体基
板の上層部にP型半導体領域を設けるとともに、このP
型半導体領域の所定の部分に位置する半導体基板の表層
部にN型カソード領域を設けて成る通常のサイリスタな
どの半導体装置に適用されるものであり、N型カソード
領域から所定の距離を隔てた部分に位置する半導体基板
の表層部にN型ゲート・ショート領域を設けるととも
に、このN型ゲート・ショート領域の上面部とP型半導
体領域の上面部との双方にわたって第1ゲート電極を設
置し、かつ、N型ゲート・ショート領域とN型カソード
領域との間に位置するP型半導体領域の上方に、絶縁膜
を介した状態で第2ゲート電極を設置して成ることを特
徴とするものである。
Further, according to the invention of claim 3, a P-type semiconductor region is provided in an upper layer portion of the semiconductor substrate and the P-type semiconductor region is provided.
The present invention is applied to a semiconductor device such as an ordinary thyristor in which an N-type cathode region is provided on a surface layer portion of a semiconductor substrate located in a predetermined portion of the N-type semiconductor region, and is separated from the N-type cathode region by a predetermined distance. An N-type gate short circuit region is provided on the surface layer of the semiconductor substrate located at the portion, and a first gate electrode is provided over both the upper surface of the N-type gate short circuit region and the upper surface of the P-type semiconductor region. In addition, a second gate electrode is provided above the P-type semiconductor region located between the N-type gate short region and the N-type cathode region with an insulating film interposed therebetween. is there.

【0013】そして、請求項4記載の発明は、半導体基
板の上層部にN型半導体領域を設けるとともに、このN
型半導体領域の所定の部分に位置する半導体基板の表層
部にP型カソード領域を設けて成る通常のサイリスタな
どの半導体装置に適用されるものであり、P型カソード
領域から所定の距離を隔てた部分に位置する半導体基板
の表層部にP型ゲート・ショート領域を設けるととも
に、このP型ゲート・ショート領域の上面部とN型半導
体領域の上面部との双方にわたって第1ゲート電極を設
置し、かつ、P型ゲート・ショート領域とP型カソード
領域との間に位置するN型半導体領域の上方に、絶縁膜
を介した状態で第2ゲート電極を設置して成ることを特
徴とするものである。
According to a fourth aspect of the invention, the N-type semiconductor region is provided in the upper layer portion of the semiconductor substrate, and the N-type semiconductor region is provided.
The present invention is applied to a semiconductor device such as an ordinary thyristor in which a P-type cathode region is provided on a surface layer portion of a semiconductor substrate located at a predetermined portion of the P-type semiconductor region, and is separated from the P-type cathode region by a predetermined distance. A P-type gate short circuit region is provided in the surface layer portion of the semiconductor substrate located in the portion, and a first gate electrode is provided over both the upper surface portion of the P-type gate short circuit region and the upper surface portion of the N-type semiconductor region, In addition, the second gate electrode is provided above the N-type semiconductor region located between the P-type gate short region and the P-type cathode region with the insulating film interposed therebetween. is there.

【0014】なお、請求項5記載の発明は、請求項1ま
たは3記載の発明におけるN型ゲート・ショート領域の
深度をN型カソード領域の深度と実質的に等しく設定し
て成ることを特徴とするものであり、一方、請求項6記
載の発明は、請求項2または4記載の発明におけるP型
ゲート・ショート領域の深度をP型カソード領域の深度
と実質的に等しく設定して成ることを特徴とするもので
ある。
The invention according to claim 5 is characterized in that the depth of the N-type gate short region in the invention according to claim 1 or 3 is set to be substantially equal to the depth of the N-type cathode region. On the other hand, according to the invention of claim 6, the depth of the P-type gate short region in the invention of claim 2 or 4 is set to be substantially equal to the depth of the P-type cathode region. It is a feature.

【0015】[0015]

【作用】まず、請求項1または3記載の発明において
は、第2ゲート電極、絶縁膜およびP型半導体領域によ
ってMOS(metal-oxide-semiconductor) 構造の電極が
構成され、さらに、このMOS構造の電極とN型カソー
ド領域およびN型ゲート・ショート領域とによってNM
OSトランジスタが構成される。そして、このNMOS
トランジスタが、ターンオフ動作時において第2ゲート
電極に加えられるプラスのバイアスによってオン状態と
なったときに、第1ゲート電極を通じて接地電位に接続
されたN型ゲート・ショート領域を介しながら、P型ゲ
ート領域またはP型半導体領域とN型カソード領域とに
蓄積されていた過剰キャリアが互いに放電される。
First, in the invention according to claim 1 or 3, an electrode having a MOS (metal-oxide-semiconductor) structure is constituted by the second gate electrode, the insulating film and the P-type semiconductor region. The electrode, the N-type cathode region, and the N-type gate short region form the NM
An OS transistor is formed. And this NMOS
When the transistor is turned on by the positive bias applied to the second gate electrode during the turn-off operation, the P-type gate is formed through the N-type gate short region connected to the ground potential through the first gate electrode. Excess carriers accumulated in the region or the P-type semiconductor region and the N-type cathode region are discharged from each other.

【0016】また、請求項2または4記載の発明におい
ては、第2ゲート電極、絶縁膜およびN型半導体領域に
よってMOS構造の電極が構成され、さらに、このMO
S構造の電極とP型カソード領域およびP型ゲート・シ
ョート領域とによってPMOSトランジスタが構成され
る。そして、このPMOSトランジスタが、ターンオフ
動作時において第2ゲート電極に加えられるマイナスの
バイアスによってオン状態となったときに、第1ゲート
電極を通じて接地電位に接続されたP型ゲート・ショー
ト領域を介しながら、N型ゲート領域またはN型半導体
領域とP型カソード領域とに蓄積されていた過剰キャリ
アが互いに放電される。
In the invention according to claim 2 or 4, the second gate electrode, the insulating film and the N-type semiconductor region constitute an electrode having a MOS structure.
The S-structure electrode, the P-type cathode region and the P-type gate short region form a PMOS transistor. When the PMOS transistor is turned on by the negative bias applied to the second gate electrode during the turn-off operation, the PMOS transistor is connected through the first gate electrode to the ground potential via the P-type gate short region. , The N-type gate region or the N-type semiconductor region and the P-type cathode region are discharged with excess carriers stored in each other.

【0017】なお、請求項5記載の発明のように、請求
項1または3記載の発明におけるN型ゲート・ショート
領域の深度をN型カソード領域の深度と実質的に等しく
設定することにより、双方の領域の形成が同時に行わ
れ、一方、請求項6記載の発明のように、請求項2また
は4記載の発明におけるP型ゲート・ショート領域の深
度をP型カソード領域の深度と実質的に等しく設定する
ことにより、同じく、双方の領域の形成が同時に行われ
る。
According to the invention of claim 5, the depth of the N-type gate short region in the invention of claim 1 or 3 is set to be substantially equal to the depth of the N-type cathode region. Region is simultaneously formed, while the depth of the P-type gate short region in the invention of claim 2 or 4 is substantially equal to the depth of the P-type cathode region as in the invention of claim 6. By setting, similarly, both regions are formed simultaneously.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。なお、本実施例においては、
初めに、本発明の主な適用対象である静電誘導サイリス
タを第1の実施例としてこれを中心に説明し、次に、本
発明の適用が可能な通常のサイリスタを第2の実施例と
してこれを付加的に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In this example,
First, an electrostatic induction thyristor, which is a main application target of the present invention, will be mainly described as a first embodiment, and then a normal thyristor to which the present invention can be applied will be described as a second embodiment. This will be additionally described.

【0019】初めに、図1は、本発明の第1の実施例に
係る静電誘導サイリスタの構成および動作をそれぞれ説
明するための図である。ただし、同図(a)は、第1の
実施例に係る静電誘導サイリスタの内部構造を示す縦断
面図であり、同図(b)は、第1の実施例に係る静電誘
導サイリスタの動作時のゲート電圧に対するアノード電
流の応答を示す図である。
First, FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration and operation of the electrostatic induction thyristor according to the first embodiment of the present invention. However, FIG. 7A is a vertical cross-sectional view showing the internal structure of the electrostatic induction thyristor according to the first embodiment, and FIG. 6B is the vertical cross-sectional view of the electrostatic induction thyristor according to the first embodiment. It is a figure which shows the response of the anode current with respect to the gate voltage at the time of operation.

【0020】まず、同図(a)に示すように、この静電
誘導サイリスタには、従来と同様、半導体基板11の全
体を構成する半導体領域として、P型不純物を高濃度に
含有して成るP+ 型アノード領域12と、N型不純物を
低濃度に含有して成るN- 型ベース領域13とが設けら
れている。また、これら2層の半導体領域から成る半導
体基板11の上面部にはゲート酸化膜14(従来例で示
したフィールド酸化膜4と実質的に同一であるが、その
用途を明確にするため特にこの用語を用いる)が設置さ
れており、このゲート酸化膜14を成形する過程で得ら
れる開口部からP型不純物またはN型不純物を導入する
ことにより、これも従来と同様、半導体基板11の上層
部から表層部にかけて、それぞれ、P型不純物を低濃度
に含有して成るP- 型チャネル領域15、P型不純物を
高濃度に含有して成るP+ 型ゲート領域16、およびN
型不純物を高濃度に含有して成るN+ 型カソード領域1
7が設けられている。
First, as shown in FIG. 1A, this static induction thyristor contains a high concentration of P-type impurities as a semiconductor region forming the entire semiconductor substrate 11 as in the conventional case. A P + type anode region 12 and an N type base region 13 containing a low concentration of N type impurities are provided. Further, a gate oxide film 14 (substantially the same as the field oxide film 4 shown in the conventional example, which is substantially the same as the field oxide film 4 shown in the conventional example, is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11 composed of these two layers of semiconductor regions. Is used, and by introducing a P-type impurity or an N-type impurity from the opening obtained in the process of molding the gate oxide film 14, the upper layer portion of the semiconductor substrate 11 is also formed in the same manner as in the conventional case. To the surface layer portion, a P type channel region 15 containing a P type impurity at a low concentration, a P + type gate region 16 containing a P type impurity at a high concentration, and an N region, respectively.
Comprising the type impurity at a high concentration N + type cathode region 1
7 is provided.

【0021】ここで、本発明の特徴的な部分として、P
+ 型ゲート領域16がP- 型チャネル領域15に臨む部
分に位置する半導体基板11の表層部には、N型不純物
を高濃度に含有して成るN+ 型ゲート・ショート領域1
8が設けられている。なお、このN+ 型ゲート・ショー
ト領域18の深度を先のN+ 型カソード領域17の深度
と実質的に等しく設定するならば、拡散法などの手法を
用いて双方の領域を同時に形成することが可能となる。
Here, as a characteristic part of the present invention, P
In the surface layer portion of the semiconductor substrate 11 located in the portion where the + type gate region 16 faces the P type channel region 15, the N + type gate short region 1 containing the N type impurity at a high concentration is formed.
8 are provided. If the depth of the N + type gate short region 18 is set to be substantially equal to the depth of the N + type cathode region 17, the both regions should be formed simultaneously by using a method such as a diffusion method. Is possible.

【0022】厳密には、以上のN+ 型カソード領域17
とN+ 型ゲート・ショート領域18との双方を拡散法に
よって同時に形成した場合、それぞれの形成領域となる
-型チャネル領域15とP+ 型ゲート領域16との双
方の不純物濃度には差があるため、N+ 型カソード領域
17とN+ 型ゲート・ショート領域18との双方の深度
は異なったものとなる。すなわち、不純物濃度の高いP
+ 型ゲート領域16に設けられるN+ 型ゲート・ショー
ト領域18の深度は、不純物濃度の低いP- 型チャネル
領域15に設けられるN+ 型カソード領域17の深度よ
りも浅くなる。本願では、この程度の深度の差は実質的
に等しい深度とみなしている。
Strictly speaking, the above N + type cathode region 17
When both the N + type gate short region 18 and the N + type gate short region 18 are simultaneously formed by the diffusion method, there is a difference in impurity concentration between the P type channel region 15 and the P + type gate region 16 which are the respective formation regions. Therefore, the depths of both the N + type cathode region 17 and the N + type gate short region 18 are different. That is, P having a high impurity concentration
The depth of the N + type gate short region 18 provided in the + type gate region 16 is shallower than the depth of the N + type cathode region 17 provided in the P type channel region 15 having a low impurity concentration. In the present application, such a difference in depth is considered to be substantially equal depth.

【0023】また、N+ 型ゲート・ショート領域18の
範囲は、図示のように、既存のP+型ゲート領域16の
範囲に完全に含まれるように厳密に設定する必要はな
く、仮に、その範囲が、形成手法などの都合によって側
方のP- 型チャネル領域15の範囲に若干及んだとして
も、この静電誘導サイリスタの動作特性には特に影響し
ない。
Further, it is not necessary to strictly set the range of the N + type gate short region 18 so as to be completely included in the range of the existing P + type gate region 16 as shown in the figure. Even if the range slightly extends to the range of the side P type channel region 15 due to the formation method or the like, it does not particularly affect the operation characteristics of the static induction thyristor.

【0024】一方、以上に加え、上述のN+ 型ゲート・
ショート領域18とN+ 型カソード領域17との間に位
置するP- 型チャネル領域15の上方には、例えば、半
導体基板11の表面の全面にCVD法(化学的気相堆積
法)などの手法を用いて堆積させたポリシリコンなどの
導電材を選択的にエッチングすることにより、ゲート酸
化膜14を介した状態で第2ゲート電極19が設置され
ている。すなわち、これら第2ゲート電極19、ゲート
酸化膜14およびP- 型チャネル領域15によってMO
S構造の電極が構成されるとともに、このMOS構造の
電極とN+ 型カソード領域17およびN+ 型ゲート・シ
ョート領域18とによってNMOSトランジスタが構成
され、以上により、この静電誘導サイリスタに、わずか
な引き抜き電流によってもターンオフ動作が確実に行わ
れる機構が具備される。
On the other hand, in addition to the above, the above-mentioned N + type gate
Above the P type channel region 15 located between the short region 18 and the N + type cathode region 17, for example, a method such as a CVD method (chemical vapor deposition method) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11. By selectively etching a conductive material such as polysilicon deposited by using, the second gate electrode 19 is provided with the gate oxide film 14 interposed therebetween. That is, by the second gate electrode 19, the gate oxide film 14 and the P type channel region 15, the MO
An electrode having an S structure is formed, and an NMOS transistor is formed by the electrode having the MOS structure and the N + type cathode region 17 and the N + type gate short region 18, and as a result, the electrostatic induction thyristor is slightly A mechanism for surely performing the turn-off operation even with such a drawing current is provided.

【0025】そして、半導体基板11の表面の全面に上
述のCVD法などの手法を用いて堆積させたシリコン酸
化材(Si O2 )などの絶縁材を選択的にエッチングす
ることにより、その第2ゲート電極19を上方および側
方から包囲した状態で層間絶縁膜20が設置されてお
り、以下、P+ 型アノード領域12の下面部、先のP+
型ゲート・ショート領域18の上面部を含むP+ 型ゲー
ト領域16の上面部、およびN+ 型カソード領域17の
上面部に、それぞれ、アルミニウムなどの導電材から成
るアノード電極21、第1ゲート電極22およびカソー
ド電極23が設置され、以上により、所望の静電誘導サ
イリスタが得られるようになる。
Then, by selectively etching an insulating material such as a silicon oxide material (SiO 2 ) deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a method such as the above-mentioned CVD method, the second An interlayer insulating film 20 is provided so as to surround the gate electrode 19 from above and laterally, and hereinafter, the lower surface portion of the P + -type anode region 12 and the above P +
An anode electrode 21 and a first gate electrode made of a conductive material such as aluminum are provided on the upper surface of the P + type gate area 16 including the upper surface of the type gate / short area 18 and the upper surface of the N + type cathode area 17, respectively. 22 and the cathode electrode 23 are installed, and the desired electrostatic induction thyristor can be obtained as described above.

【0026】続いて、同図(b)に基づき、以上のよう
に構成された静電誘導サイリスタのターンオン動作およ
びターンオフ動作について説明する。まず、ターンオン
動作時には、外部ドライブ回路から、プラスのバイアス
である第1ゲート電圧VG1が、第1ゲート電極22を通
じてP+ 型ゲート領域16に加えられる(図示の時刻t
11)。すると、このP+ 型ゲート領域16に連絡するP
- 型チャネル領域15に対し、カソード電極23を通じ
てマイナス側の電位に接続されているN+ 型カソード領
域17から電子が注入され、これに伴い、N-型ベース
領域13、P- 型チャネル領域15およびN+ 型カソー
ド領域17から成るNPNトランジスタがオン状態とな
り、その結果、このNPNトランジスタのコレクタに相
当するN- 型ベース領域13に電子が注入されてコレク
タ電流が生じる。また、このコレクタ電流は、P+ 型ア
ノード領域12、N- 型ベース領域13およびP+ 型ゲ
ート領域16から成るPNPトランジスタをオン状態と
するためのベース電流に相当するので、このベース電流
により、アノード電極21を通じてプラス側の電位に接
続されているP+ 型アノード領域12からP+ 型ゲート
領域16に対してホールが注入され、このホールの大部
分が先のNPNトランジスタのベースに相当するP-
チャネル領域15に注入されてベース電流が生じる。そ
して、このベース電流は、先のN+ 型カソード領域17
からの電子の注入をさらに促進するよう作用するので、
以上のNPNトランジスタとPNPトランジスタとの間
で正帰還ループが形成されてアノード電流IA が増加
し、その結果、この静電誘導サイリスタがオン状態とな
る。
Next, the turn-on operation and turn-off operation of the electrostatic induction thyristor configured as described above will be described with reference to FIG. First, at the time of turn-on operation, the first gate voltage V G1 which is a positive bias is applied from the external drive circuit to the P + type gate region 16 through the first gate electrode 22 (time t in the figure).
11 ). Then, the P contacting the P + type gate region 16
- to type channel region 15, electrons from the N + -type cathode region 17 is connected to the negative side of the potential through the cathode electrode 23 are injected, along with this, N - -type base region 13, P - -type channel region 15 The NPN transistor composed of the N + -type cathode region 17 and the N + -type cathode region 17 is turned on, and as a result, electrons are injected into the N -type base region 13 corresponding to the collector of the NPN transistor to generate a collector current. Further, this collector current corresponds to the base current for turning on the PNP transistor formed of the P + type anode region 12, the N type base region 13 and the P + type gate region 16, so that the base current Holes are injected from the P + -type anode region 12 connected to the positive side potential through the anode electrode 21 to the P + -type gate region 16, and most of the holes correspond to the base of the NPN transistor. A base current is generated by being injected into the type channel region 15. Then, this base current is the same as the above-mentioned N + type cathode region 17
Acts to further promote the injection of electrons from
A positive feedback loop is formed between the above NPN transistor and PNP transistor to increase the anode current I A , and as a result, this static induction thyristor is turned on.

【0027】なお、付言すれば、この静電誘導サイリス
タがオン状態となった後も、図示のように依然として第
1ゲート電圧VG1を加えておくのは、そのオン状態にお
けるアノード電流IA のレベルを安定させるためであ
り、その第1ゲート電圧VG1の第1ゲート電極22への
供給は、通常の場合、この静電誘導サイリスタのターン
オフ動作を行う必要が生じる寸前まで続けられる。
In addition, it should be noted that, even after the electrostatic induction thyristor is turned on, the first gate voltage V G1 is still applied as shown in the figure because the anode current I A in the on state is changed. This is for stabilizing the level, and the supply of the first gate voltage V G1 to the first gate electrode 22 is normally continued until just before the turn-off operation of the static induction thyristor needs to be performed.

【0028】一方、ターンオフ動作時には、外部ドライ
ブ回路から、先のターンオフ動作時と同じプラスのバイ
アスである第2ゲート電圧VG2が、第2ゲート電極19
にパルスとして加えられる(図示の時刻t12)。する
と、この第2ゲート電極19の下面部のゲート酸化膜1
4の直下に位置するP- 型チャネル領域15の表層部が
N型に反転し、N+ 型カソード領域17およびN+ 型ゲ
ート・ショート領域18を含んで構成される前述のNM
OSトランジスタがオン状態となる。そして、このNM
OSトランジスタがオン状態となると、P+ 型ゲート領
域16とN+ 型ゲート・ショート領域18とは第1ゲー
ト電極22を介して接続されているので、P+ 型ゲート
領域16とN+ 型カソード領域17とがショートし、P
+ 型ゲート領域16に蓄積されている過剰キャリアのホ
ールは、先のNMOSトランジスタを介してカソード電
極23に引き抜かれる。この結果、N+ 型カソード領域
17からN- 型ベース領域13への電子の流入が停止
し、前述のNPNトランジスタとPNPトランジスタと
の間の正帰還ループが解かれてアノード電流IA が遮断
され、この静電誘導サイリスタがオフ状態となる。
On the other hand, in the turn-off operation, the second gate voltage V G2 , which is the same positive bias as in the previous turn-off operation, is applied from the external drive circuit to the second gate electrode 19.
As a pulse (time t 12 shown). Then, the gate oxide film 1 on the lower surface of the second gate electrode 19 is formed.
4, the surface layer portion of the P type channel region 15 located immediately below 4 is inverted to the N type, and includes the N + type cathode region 17 and the N + type gate short region 18
The OS transistor is turned on. And this NM
When the OS transistor is turned on, the P + type gate region 16 and the N + type gate short region 18 are connected via the first gate electrode 22, so that the P + type gate region 16 and the N + type cathode are connected. Area 17 shorts and P
The holes of the excess carriers accumulated in the + type gate region 16 are extracted to the cathode electrode 23 via the above NMOS transistor. As a result, the inflow of electrons from the N + type cathode region 17 to the N type base region 13 is stopped, the positive feedback loop between the NPN transistor and the PNP transistor is released, and the anode current I A is cut off. , The static induction thyristor is turned off.

【0029】ここで、この静電誘導サイリスタによるタ
ーンオフ動作は、P+ 型ゲート領域16とN+ 型カソー
ド領域17とをショートさせて過剰キャリアを引き抜く
手法によるため、従来のように、外部ドライブ回路の制
御によってゲート電流IG を強制的に引き抜く必要はな
く、また、そのターンオフ動作は、MOS構造の第2ゲ
ート電極19への第2ゲート電圧VG2の印加によって行
われるので電流はほとんど流れない。しかも、この第2
ゲート電圧VG2の極性は、ターンオン動作時の第1ゲー
ト電圧VG1の極性と同じプラスのバイアスであるので、
この静電誘導サイリスタに対しては、プラスのバイアス
を発生する片側電源のみを内蔵して成る最も簡易な構成
の小型の外部ドライブ回路を用いることが可能となる。
Here, since the turn-off operation by the electrostatic induction thyristor is a method of short-circuiting the P + type gate region 16 and the N + type cathode region 17 to extract excess carriers, as in the conventional case, an external drive circuit is used. It is not necessary to forcibly pull out the gate current I G by the control of the control circuit, and its turn-off operation is performed by applying the second gate voltage V G2 to the second gate electrode 19 of the MOS structure, so that almost no current flows. . Moreover, this second
Since the polarity of the gate voltage V G2 is the same positive bias as the polarity of the first gate voltage V G1 during the turn-on operation,
For this electrostatic induction thyristor, it is possible to use a small external drive circuit of the simplest configuration in which only one side power source that generates a positive bias is built in.

【0030】なお、以上の第1の実施例においては、N
MOSトランジスタを構成するためのN+ 型ゲート・シ
ョート領域18が、既存のP+ 型ゲート領域16の範囲
を利用して形成されるので、この新たなN+ 型ゲート・
ショート領域18を半導体基板11に設けることによっ
てチップ面積が増加することはない。
In the first embodiment described above, N
Since the N + type gate short region 18 for forming the MOS transistor is formed by utilizing the range of the existing P + type gate region 16, this new N + type gate short region 18 is formed.
Providing the short region 18 on the semiconductor substrate 11 does not increase the chip area.

【0031】また、この第1の実施例を構成する各半導
体領域の導電型をP型からN型に、N型からP型に置き
換えても同様に動作する。ただし、この場合には、第2
ゲート電極19、ゲート酸化膜14、N- 型チャネル領
域(15)、P+ 型カソード領域(17)およびP+
ゲート・ショート領域(18)とによってPMOSトラ
ンジスタが構成されるようになるので、ターンオン動作
時には、外部ドライブ回路からマイナスのバイアスの第
1ゲート電圧VG1を第1ゲート電極22に加えるように
し、ターンオフ動作時にも、同じくマイナスのバイアス
の第2ゲート電圧VG2を第2ゲート電極19に加えるよ
うにする。
Even if the conductivity type of each semiconductor region constituting the first embodiment is changed from P type to N type and N type to P type, the same operation is performed. However, in this case, the second
Since the gate electrode 19, the gate oxide film 14, the N type channel region (15), the P + type cathode region (17) and the P + type gate short region (18) form a PMOS transistor, During the turn-on operation, the negative drive first gate voltage V G1 is applied to the first gate electrode 22 from the external drive circuit, and during the turn-off operation, the negative bias second gate voltage V G2 is also applied. I will add it to 19.

【0032】次に、図2は、本発明の第2の実施例に係
る通常のサイリスタの内部構造を示す縦断面図である。
なお、このサイリスタの動作原理は、先の第1の実施例
に係る静電誘導サイリスタのそれと同様であるので、そ
の説明は省略する。
Next, FIG. 2 is a vertical sectional view showing the internal structure of a normal thyristor according to the second embodiment of the present invention.
The operation principle of this thyristor is the same as that of the electrostatic induction thyristor according to the first embodiment described above, and therefore its explanation is omitted.

【0033】同図に示すように、このサイリスタには、
先の第1の実施例と同様、半導体基板31に、それぞ
れ、P+ 型アノード領域32、N- 型ベース領域33、
ゲート酸化膜34、P型チャネル領域35およびN+
カソード領域37が設けられており、さらに、N+ 型カ
ソード領域37から所定の距離を隔てた部分に位置する
半導体基板31の表層部(先の第1の実施例におけるP
+ 型ゲート領域16がP型チャネル領域15に臨む部分
に位置する半導体基板11の表層部に相当)に、N型不
純物を高濃度に含有して成るN+ 型ゲート・ショート領
域38が設けられている。
As shown in the figure, this thyristor has
Similar to the first embodiment, the semiconductor substrate 31 has a P + type anode region 32, an N type base region 33,
A gate oxide film 34, P-type channel region 35 and the N + -type cathode region 37 is provided, further, the surface layer portion of the semiconductor substrate 31 positioned from the N + type cathode region 37 in a portion at a predetermined distance (previously P in the first embodiment of
An N + type gate short region 38 containing a high concentration of N type impurities is provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate 11 located in a portion where the + type gate region 16 faces the P type channel region 15. ing.

【0034】そして、このN+ 型ゲート・ショート領域
38とN+ 型カソード領域37との間に位置するP型チ
ャネル領域35の上方には、ゲート酸化膜34を介した
状態で第2ゲート電極39が設置されており、これら第
2ゲート電極39、ゲート酸化膜34およびP型チャネ
ル領域35によってMOS構造の電極が構成されるとと
もに、このMOS構造の電極とN+ 型カソード領域37
およびN+ 型ゲート・ショート領域38とによってNM
OSトランジスタが構成され、以上により、このサイリ
スタにターンオフ動作を行うための機構が具備される。
また、第2ゲート電極39を上方および側方から包囲し
た状態で層間絶縁膜40が設置されており、以下、先の
第1の実施例と同様に、P+ 型アノード領域32の下面
部、P+型ゲート・ショート領域38の上面部を含むP
型チャネル領域35の上面部、およびN+ 型カソード領
域37の上面部に、それぞれ、アノード電極41、第1
ゲート電極42およびカソード電極43が設置され、以
上により、所望のサイリスタが得られるようになる。
Then, above the P type channel region 35 located between the N + type gate short region 38 and the N + type cathode region 37, the second gate electrode is formed with the gate oxide film 34 interposed therebetween. 39, the second gate electrode 39, the gate oxide film 34, and the P-type channel region 35 constitute an electrode of a MOS structure, and the electrode of the MOS structure and the N + -type cathode region 37.
And N + type gate short region 38
The OS transistor is configured, and as described above, the thyristor is provided with the mechanism for performing the turn-off operation.
Further, the interlayer insulating film 40 is provided so as to surround the second gate electrode 39 from above and laterally, and hereinafter, as in the first embodiment, the lower surface portion of the P + -type anode region 32, P + including the upper surface of the P + type gate short region 38
The anode electrode 41 and the first electrode are formed on the upper surface of the mold channel region 35 and the upper surface of the N + -type cathode region 37, respectively.
The gate electrode 42 and the cathode electrode 43 are provided, and as described above, a desired thyristor can be obtained.

【0035】なお、この第2の実施例を構成する各半導
体領域の導電型をP型からN型に、N型からP型に置き
換えることも可能であり、この場合には、先の第1の実
施例における場合と同様に、第2ゲート電極39、ゲー
ト酸化膜34、N型チャネル領域(35)、P+ 型カソ
ード領域(37)およびP+ 型ゲート・ショート領域
(38)とによってPMOSトランジスタが構成される
ようになるので、ターンオン動作時には、外部ドライブ
回路からマイナスのバイアスの第1ゲート電圧V G1を第
1ゲート電極42に加え、ターンオフ動作時にも、同じ
くマイナスのバイアスである第2ゲート電圧VG2を第2
ゲート電極39に加えるとよい。
Incidentally, each semiconductor constituting the second embodiment is
Place the conductivity type of the body region from P-type to N-type, N-type to P-type
It is also possible to change, and in this case, the first real
As in the example, the second gate electrode 39, the gate
Oxide film 34, N-type channel region (35), P+Type
Area (37) and P+Type gate short area
(38) forms a PMOS transistor
Therefore, the external drive
The first gate voltage V with a negative bias from the circuit G1The first
1 In addition to the gate electrode 42, the same is true during turn-off operation.
The second gate voltage V, which is a negative biasG2The second
It may be added to the gate electrode 39.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
または3記載の発明によれば、第2ゲート電極、絶縁
膜、P型半導体領域、N型カソード領域およびN型ゲー
ト・ショート領域によって構成されるNMOSトランジ
スタが、ターンオフ動作時において第2ゲート電極に加
えられるプラスのバイアスによってオン状態となったと
きに、第1ゲート電極を通じて接地電位に接続されたN
型ゲート・ショート領域を介しながら、P型ゲート領域
またはP型半導体領域とN型カソード領域とに蓄積され
ていた過剰キャリアが互いに放電されるようになるの
で、従来のように、外部ドライブ回路の制御によってゲ
ート電流を強制的に引き抜く必要がなくなり、その結果
として、プラスのバイアスを発生する片側電源のみを内
蔵して成る最も簡易な構成の小型の外部ドライブ回路に
よる制御が可能となる。
As described above in detail, the first aspect of the present invention is as follows.
Alternatively, according to the invention described in 3, the NMOS transistor configured by the second gate electrode, the insulating film, the P-type semiconductor region, the N-type cathode region, and the N-type gate short region serves as the second gate electrode during the turn-off operation. When it is turned on by the applied positive bias, it is connected to the ground potential through the first gate electrode.
Excess carriers accumulated in the P-type gate region or the P-type semiconductor region and the N-type cathode region are discharged from each other via the type gate / short region. It is not necessary to forcibly pull out the gate current by the control, and as a result, it becomes possible to perform control by a small external drive circuit of the simplest configuration in which only one side power source that generates a positive bias is built in.

【0037】同様に、請求項2または4記載の発明によ
れば、第2ゲート電極、絶縁膜、N型半導体領域、P型
カソード領域およびP型ゲート・ショート領域によって
構成されるPMOSトランジスタが、ターンオフ動作時
において第2ゲート電極に加えられるマイナスのバイア
スによってオン状態となったときに、第1ゲート電極を
通じて接地電位に接続されたP型ゲート・ショート領域
を介しながら、N型ゲート領域またはN型半導体領域と
P型カソード領域とに蓄積されていた過剰キャリアが互
いに放電されるようになるので、この場合は、マイナス
のバイアスを発生する片側電源のみを内蔵して成る最も
簡易な構成の小型の外部ドライブ回路による制御が可能
となる。
Similarly, according to the invention of claim 2 or 4, a PMOS transistor constituted by a second gate electrode, an insulating film, an N-type semiconductor region, a P-type cathode region and a P-type gate short region is formed. When turned on by a negative bias applied to the second gate electrode during the turn-off operation, the N-type gate region or the N-type gate region or the N-type gate region is connected through the P-type gate short region connected to the ground potential through the first gate electrode. Since excess carriers accumulated in the P-type semiconductor region and the P-type cathode region are discharged from each other, in this case, only one side power source that generates a negative bias is built-in, and the simplest structure and small size are provided. Can be controlled by the external drive circuit.

【0038】なお、請求項5記載の発明のように、請求
項1または3記載の発明におけるN型ゲート・ショート
領域の深度をN型カソード領域の深度と実質的に等しく
設定し、一方、請求項6記載のように、請求項2または
4記載の発明におけるP型ゲート・ショート領域の深度
をP型カソード領域の深度と実質的に等しく設定するこ
とにより、それぞれ、双方の領域の形成を同時に行うこ
とが可能となり、しかも、そのN型ゲート・ショート領
域またはP型ゲート・ショート領域は、既存の半導体領
域を利用して形成されるので、この半導体装置のチップ
面積が増加することもない。
According to the invention of claim 5, the depth of the N-type gate short region in the invention of claim 1 or 3 is set to be substantially equal to the depth of the N-type cathode region. As described in Item 6, by setting the depth of the P-type gate short region in the invention of Claim 2 or 4 to be substantially equal to the depth of the P-type cathode region, the formation of both regions is performed simultaneously. Since the N-type gate short-circuit region or the P-type gate short-circuit region is formed by utilizing the existing semiconductor region, the chip area of this semiconductor device does not increase.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る静電誘導サイリス
タの構成および動作をそれぞれ説明するための図であ
り、(a)はその内部構造を示す縦断面図、同図(b)
はその動作時のゲート電圧に対するアノード電流の応答
を示す図である。
1A and 1B are views for respectively explaining a configuration and an operation of an electrostatic induction thyristor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing the internal structure thereof, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a response of an anode current to a gate voltage during the operation.

【図2】本発明の第2の実施例に係る通常のサイリスタ
の内部構造を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the internal structure of a normal thyristor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の静電誘導サイリスタの構成および動作を
それぞれ説明するための図であり、(a)はその内部構
造を示す縦断面図、(b)はその動作時のゲート電流に
対するアノード電流の応答を示す図である。
3A and 3B are views for explaining a configuration and an operation of a conventional electrostatic induction thyristor, respectively, FIG. 3A being a longitudinal sectional view showing an internal structure thereof, and FIG. 3B being an anode current with respect to a gate current during the operation. It is a figure which shows the response of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、31 半導体基板 14、34 ゲート酸化膜 15、35 P- 型(P型)チャネル領域 16 P+ 型ゲート領域 17、37 N+ 型カソード領域 18、38 N+ 型ゲート・ショート領域 19、39 第2ゲート電極 22、42 第1ゲート電極11, 31 Semiconductor substrate 14, 34 Gate oxide film 15, 35 P type (P type) channel region 16 P + type gate region 17, 37 N + type cathode region 18, 38 N + type gate short region 19, 39 Second gate electrode 22, 42 First gate electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上層部にP型半導体領域を
設けるとともに、このP型半導体領域の周囲に位置する
前記半導体基板の上層部にP型ゲート領域を設け、か
つ、前記P型半導体領域の中央部に位置する前記半導体
基板の表層部にN型カソード領域を設けて成る半導体装
置において、 前記P型ゲート領域が前記P型半導体領域に臨む部分に
位置する前記半導体基板の表層部にN型ゲート・ショー
ト領域を設けるとともに、このN型ゲート・ショート領
域の上面部と前記P型ゲート領域の上面部との双方にわ
たって第1ゲート電極を設置し、かつ、前記N型ゲート
・ショート領域と前記N型カソード領域との間に位置す
る前記P型半導体領域の上方に、絶縁膜を介した状態で
第2ゲート電極を設置して成ることを特徴とする半導体
装置。
1. A P-type semiconductor region is provided in an upper layer portion of a semiconductor substrate, a P-type gate region is provided in an upper layer portion of the semiconductor substrate located around the P-type semiconductor region, and the P-type semiconductor region is provided. A semiconductor device having an N-type cathode region provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located in a central portion of the semiconductor substrate, the N-type cathode region being provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located in a portion facing the P-type semiconductor region. A type gate short circuit region is provided, a first gate electrode is provided over both the upper surface of the N type gate short circuit region and the upper surface of the P type gate region, and the N type gate short circuit region is provided. A semiconductor device, comprising: a second gate electrode provided above the P-type semiconductor region located between the N-type cathode region and an insulating film.
【請求項2】 半導体基板の上層部にN型半導体領域を
設けるとともに、このN型半導体領域の周囲に位置する
前記半導体基板の上層部にN型ゲート領域を設け、か
つ、前記N型半導体領域の中央部に位置する前記半導体
基板の表層部にP型カソード領域を設けて成る半導体装
置において、 前記N型ゲート領域が前記N型半導体領域に臨む部分に
位置する前記半導体基板の表層部にP型ゲート・ショー
ト領域を設けるとともに、このP型ゲート・ショート領
域の上面部と前記N型ゲート領域の上面部との双方にわ
たって第1ゲート電極を設置し、かつ、前記P型ゲート
・ショート領域と前記P型カソード領域との間に位置す
る前記N型半導体領域の上方に、絶縁膜を介した状態で
第2ゲート電極を設置して成ることを特徴とする半導体
装置。
2. An N-type semiconductor region is provided in an upper layer portion of a semiconductor substrate, an N-type gate region is provided in an upper layer portion of the semiconductor substrate located around the N-type semiconductor region, and the N-type semiconductor region is provided. A semiconductor device having a P-type cathode region provided in the surface layer portion of the semiconductor substrate located in the center of the semiconductor substrate, wherein P is provided in the surface layer portion of the semiconductor substrate located in a portion where the N-type gate region faces the N-type semiconductor region. And a first gate electrode is provided over both the upper surface of the P-type gate short area and the upper surface of the N-type gate area. A semiconductor device comprising a second gate electrode provided above the N-type semiconductor region located between the P-type cathode region and an insulating film.
【請求項3】 半導体基板の上層部にP型半導体領域を
設けるとともに、このP型半導体領域の所定の部分に位
置する前記半導体基板の表層部にN型カソード領域を設
けて成る半導体装置において、 前記N型カソード領域から所定の距離を隔てた部分に位
置する前記半導体基板の表層部にN型ゲート・ショート
領域を設けるとともに、このN型ゲート・ショート領域
の上面部と前記P型半導体領域の上面部との双方にわた
って第1ゲート電極を設置し、かつ、前記N型ゲート・
ショート領域と前記N型カソード領域との間に位置する
前記P型半導体領域の上方に、絶縁膜を介した状態で第
2ゲート電極を設置して成ることを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor device comprising a P-type semiconductor region provided in an upper layer portion of a semiconductor substrate, and an N-type cathode region provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located at a predetermined portion of the P-type semiconductor region. An N-type gate short-circuit region is provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located at a portion separated from the N-type cathode region by a predetermined distance, and an upper surface of the N-type gate short-circuit region and the P-type semiconductor region are formed. The first gate electrode is provided on both the upper surface portion and the N-type gate electrode.
A semiconductor device, comprising: a second gate electrode provided above the P-type semiconductor region located between the short-circuit region and the N-type cathode region with an insulating film interposed therebetween.
【請求項4】 半導体基板の上層部にN型半導体領域を
設けるとともに、このN型半導体領域の所定の部分に位
置する前記半導体基板の表層部にP型カソード領域を設
けて成る半導体装置において、 前記P型カソード領域から所定の距離を隔てた部分に位
置する前記半導体基板の表層部にP型ゲート・ショート
領域を設けるとともに、このP型ゲート・ショート領域
の上面部と前記N型半導体領域の上面部との双方にわた
って第1ゲート電極を設置し、かつ、前記P型ゲート・
ショート領域と前記P型カソード領域との間に位置する
前記N型半導体領域の上方に、絶縁膜を介した状態で第
2ゲート電極を設置して成ることを特徴とする半導体装
置。
4. A semiconductor device comprising an N-type semiconductor region provided in an upper layer portion of a semiconductor substrate, and a P-type cathode region provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located at a predetermined portion of the N-type semiconductor region. A P-type gate short-circuit region is provided in a surface layer portion of the semiconductor substrate located at a portion separated from the P-type cathode region by a predetermined distance, and an upper surface portion of the P-type gate short-circuit region and the N-type semiconductor region are formed. A first gate electrode is provided on both the upper surface portion and the P-type gate electrode.
A semiconductor device comprising a second gate electrode provided above the N-type semiconductor region located between the short region and the P-type cathode region with an insulating film interposed therebetween.
【請求項5】 前記N型ゲート・ショート領域の深度を
前記N型カソード領域の深度と実質的に等しく設定して
成ることを特徴とする請求項1または3記載の半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the depth of the N-type gate short region is set to be substantially equal to the depth of the N-type cathode region.
【請求項6】 前記P型ゲート・ショート領域の深度を
前記P型カソード領域の深度と実質的に等しく設定して
成ることを特徴とする請求項2または4記載の半導体装
置。
6. The semiconductor device according to claim 2, wherein the depth of the P-type gate short region is set to be substantially equal to the depth of the P-type cathode region.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5793066A (en) * 1995-09-26 1998-08-11 International Rectifier Corporation Base resistance controlled thyristor structure with high-density layout for increased current capacity
US6507070B1 (en) * 1996-11-25 2003-01-14 Semiconductor Components Industries Llc Semiconductor device and method of making
US8890252B2 (en) 2010-07-27 2014-11-18 Denso Corporation Semiconductor device having switching element and free wheel diode and method for controlling the same

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