JPH06260633A - Bidirectional semiconductor controlled rectifier - Google Patents

Bidirectional semiconductor controlled rectifier

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Publication number
JPH06260633A
JPH06260633A JP4501693A JP4501693A JPH06260633A JP H06260633 A JPH06260633 A JP H06260633A JP 4501693 A JP4501693 A JP 4501693A JP 4501693 A JP4501693 A JP 4501693A JP H06260633 A JPH06260633 A JP H06260633A
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JP
Japan
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semiconductor layer
electrode
triac
layer
main surface
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Application number
JP4501693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Usui
康典 碓氷
Hidetoshi Nakanishi
英俊 中西
Shinjiro Yano
慎次郎 矢野
Sueo Nagatomo
末雄 長友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a TRIAC, in which a large repetitive surge current is allowable and which can be mass-produced at low cost, by putting the first electrode layer being a high-melting-point metallic film between the second semiconductor layer or the face exposed on the first main surface side of the third semiconductor layer and the second electrode layer being a low-resistance layer. CONSTITUTION:A buffer electrode layer 28 being a high-melting-point metallic film is made between a semiconductor layer P1 and the face exposed on the first main surface side of a semiconductor layer NE1 and a metallic layer 26 being a low melting resistance metal. Hereby, even if a large surge current flows, and a bonding part is heated to high temperature, the eutectic between Si and the metal forming the buffer electrode 28 is hard to be generated. Accordingly, the deterioration of the breakdown strength of the element is prevented, and the repeatitive surge current tolerance is improved.

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、家庭用電気製品等にお
ける大容量/高性能モーターの制御に用いられる双方向
制御整流素子に関し、特に、繰り返し電流サージ耐量
(以下、繰り返しIサージ耐量という)の高い双方向制
御整流素子(以下、トライアックという)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional control rectifier used for controlling a large-capacity / high-performance motor in household electric appliances, etc. High-performance bidirectional control rectifier (hereinafter referred to as TRIAC).

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、家庭用電気製品、特に電気掃除機
の吸引力等の高性能化の手段として、それらに使用され
るモーターの低抵抗化を図る手段が取られてきている。
この手段は、モーター制御回路に流れる定常時の実効電
流(以下、IRMS という)をモーターを低抵抗化する前
と同程度に維持して一定の消費電力のままで性能アップ
できる長所を有する一方、モーターの低抵抗化に伴って
スイッチ・オン時のサージ電流のみが増加するという短
所を有する。例えば、図18のスイッチ・オン時の過渡
電流特性の一例を示す波形図のように、低抵抗でない通
常のモーターのサージ電流の波高値ip ´は100Aで
あるのに対して、低抵抗モーターの波高値ip は150
Aと大幅に増加する。このために、電力制御に使用され
るトライアックに対しても、IRMS は従来と同じながら
も、繰り返しIサージ耐量の高い、すなわちより大きな
サージ電流に耐えられるもの必要となってきている。
2. Description of the Related Art Recently, as a means for improving the suction power of household electric appliances, particularly for vacuum cleaners, a means for lowering the resistance of motors has been taken.
This means has the advantage that the steady-state effective current (hereinafter referred to as I RMS ) flowing in the motor control circuit is maintained at the same level as before the resistance of the motor was lowered, and performance can be improved with constant power consumption. However, there is a drawback that only the surge current at the time of switch-on increases with the reduction of the resistance of the motor. For example, as shown in a waveform diagram showing an example of a transient current characteristics when the switch-on of FIG. 18, while the peak value i p normal motor surge current not lower resistance 'is 100A, the low-resistance Motor Has a peak value i p of 150
Significantly increased with A. For this reason, even for the triac used for power control, although the IRMS is the same as the conventional one, it is necessary to have a high repeated I surge withstand capability, that is, to withstand a larger surge current.

【0003】図9および図10に、従来のトライアック
を示す。図9はトライアックの断面構造すなわちトライ
アックの構成部分である各半導体層部分の層構造を模式
的に表した図(以下、断面構造模式図という)であり、
図10は同一のトライアックの電極7,8を取り除いて
描いた上面図である。但し、図9の断面は、説明の便宜
上から図10の上面図を折れ線A−A´に沿って切った
ときの断面を図10の左下から見た形状について模式的
に表したものであり、トライアックをある平面で切った
現実の断面ではない。なお、後に示す他の断面構造模式
図も、同様の理由により同様の手法で描かれたものであ
る。
9 and 10 show a conventional triac. FIG. 9 is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of the triac, that is, the layer structure of each semiconductor layer portion that is a constituent part of the triac (hereinafter referred to as a cross-sectional schematic diagram),
FIG. 10 is a top view drawn by removing the electrodes 7 and 8 of the same triac. However, the cross section of FIG. 9 is a schematic view of the cross section of the top view of FIG. 10 taken along the broken line AA ′ as viewed from the lower left of FIG. 10 for convenience of description, It is not an actual cross section of a triac cut by a plane. Note that other schematic sectional structure diagrams shown later are also drawn by the same method for the same reason.

【0004】ここで、以下の説明で用いる「第1主面」
とは、図9および後に示す他の断面構造模式図に示され
たトライアックの図での上方にある面のことをいい、
「第2主面」とは下方にある面のことをいう。例えば、
図9では、半導体層P1の上部表面が第1主面であり、
半導体層P2の下部表面が第2主面である。
Here, the "first main surface" used in the following description.
Means the upper surface in the diagram of the triac shown in FIG. 9 and other schematic sectional structure diagrams,
The "second main surface" refers to the lower surface. For example,
In FIG. 9, the upper surface of the semiconductor layer P1 is the first main surface,
The lower surface of the semiconductor layer P2 is the second main surface.

【0005】このトライアックは、図9のようにN形の
半導体層N1,NE1,NE2,NEGおよびP形の半
導体層P1,P2により構成された2つのPNPN構造
の電流路とN形の半導体層NEGによるゲートを有す
る。このトライアックの第1主面側のT1電極7および
ゲート電極8はAl等により形成され、そこから、ボン
ディングによりAl等の配線34および配線6がそれぞ
れ引き出されている。また、第2主面側のT2電極9は
半田10によりパッケージのCuステム12に固定され
ている。図9のトライアック電極および配線の材料に
は、Alが用いられているものとする。図10の上面図
において点線で示された領域NE2は、この表面に存在
するものではなく、T2電極9側の面に形成される領域
である。図11は、同一のトライアックの上面図であ
り、第1主面側にT1電極が形成され、Alワイヤーの
ボンディングにより、T1・リード(φ400μmのA
lワイヤー)34およびゲート・リード(φ150μm
のAlワイヤー)6が引き出された状態を示す。A−A
´の一点鎖線は図10と同じ場所を示している。
As shown in FIG. 9, this triac is composed of N-type semiconductor layers N1, NE1, NE2 and NEG and P-type semiconductor layers P1 and P2. It has a gate by NEG. The T1 electrode 7 and the gate electrode 8 on the first main surface side of the triac are made of Al or the like, and the wiring 34 and the wiring 6 made of Al or the like are drawn out from there by bonding. The T2 electrode 9 on the second main surface side is fixed to the Cu stem 12 of the package by the solder 10. It is assumed that Al is used as the material for the triac electrode and the wiring in FIG. A region NE2 indicated by a dotted line in the top view of FIG. 10 does not exist on this surface but is a region formed on the surface on the T2 electrode 9 side. FIG. 11 is a top view of the same triac, in which a T1 electrode is formed on the first main surface side, and an Al wire is bonded to form a T1 lead (A of φ400 μm).
1 wire) 34 and gate lead (φ150 μm)
Al wire) 6 of FIG. A-A
The dashed-dotted line'indicates the same location as in FIG.

【0006】このような構成の従来のトライアックの繰
り返しIサージ耐量とサージ電流との関係を、図6の直
線Aに示す。図6の繰り返しIサージ耐量とサージ電流
との関係を示す図のために用いられた測定条件は、温度
25±2℃において、周期20msecの正弦波を3秒
間ごとに一周期分だけ印加する条件である。図6の直線
Aのように、上記構造による16Aトライアックでは、
繰り返しIサージ耐量は70Aで50万回程度となって
いる。今後は、130〜150A以上で数10万回から
100万回以上が必要とされており、従来のトライアッ
クは、この値を満足するものではない。従って、何等か
の手段による特性改善が望まれる。ここで、繰り返しI
サージ耐量とサージ電流との関係について説明する。
The relationship between the repetitive I surge withstand capacity and the surge current of the conventional triac having such a structure is shown by a straight line A in FIG. The measurement conditions used for the diagram showing the relationship between the repeated I surge withstand capability and the surge current in FIG. 6 are conditions in which a sine wave with a cycle of 20 msec is applied for one cycle every 3 seconds at a temperature of 25 ± 2 ° C. Is. As shown by the straight line A in FIG. 6, in the 16A triac having the above structure,
The resistance to repeated I surge is 70A and is about 500,000 times. In the future, it will be necessary to carry out several hundred thousand times to one million times or more at 130 to 150 A or more, and the conventional triac does not satisfy this value. Therefore, it is desired to improve the characteristics by some means. Where I repeat
The relationship between surge withstand and surge current will be described.

【0007】図9のようなトライアックに大きなサージ
電流を流す場合、例えばIRMS 16Aのトライアックに
100A程度を流す場合、その電流はトライアック独特
の流れ方をしてボンディング部分に電流集中を発生させ
る。つまり、T2電極9側に+の電圧、T1電極7側に
−の電圧を印加した場合、電流は図12のようにT2→
P2→N1→P1→NE1→T1の経路で流れ、ボンデ
ィング・ワイヤー34のNE1側の側面部C1に電流集
中が生ずる。また、逆にT2電極9側に−の電圧、T1
電極7側に+の電圧を印加した場合、図13のようにT
1→P1→N1→P2→NE2→T2の経路で流れ、ボ
ンディング・ワイヤー34のP1側の側面部C2に電流
集中が生ずる。このように電流集中が生ずると、この側
面部C1,C2にエレクトロマイグレーションのような
現象が発生して電極Al原子が一部移動し、それによ
り、接触抵抗が増大してくる。そして、繰り返し流され
る大電流により発熱し、この発熱によりさらにAl原子
の移動が活発化してくる。このような正帰還の発生によ
り、これらボンディング・ワイヤーの側面部C1,C2
の温度は上昇していく。
[0007] When passing a triac large surge current as shown in FIG. 9, for example, when passing a 100A about the triac I RMS 16A, the current causes in the way triac unique flow generating current concentration in the bonding portion. That is, when a positive voltage is applied to the T2 electrode 9 side and a negative voltage is applied to the T1 electrode 7 side, the current is T2 →
The current flows through the route of P2 → N1 → P1 → NE1 → T1 and current concentration occurs on the side surface portion C1 of the bonding wire 34 on the NE1 side. On the contrary, a voltage of − on the T2 electrode 9 side, T1
When a + voltage is applied to the electrode 7 side, as shown in FIG.
The current flows through the route of 1 → P1 → N1 → P2 → NE2 → T2, and current concentration occurs on the side surface portion C2 of the bonding wire 34 on the P1 side. When the current concentration occurs in this way, a phenomenon such as electromigration occurs in the side surface portions C1 and C2, and a part of the electrode Al atoms move, whereby the contact resistance increases. Then, heat is generated due to the large current repeatedly applied, and this heat generation further activates the movement of Al atoms. Due to the occurrence of such positive feedback, side surfaces C1 and C2 of these bonding wires are formed.
Temperature rises.

【0008】このように、これらAlワイヤーのボンデ
ィング部周辺の部分においてサージ電流が流れた瞬時に
温度が上昇し、ついには、AlとSiとの二元共晶温度
約580℃(図7参照)に達するようになると、ボンデ
ィング下のSiと、電極金属のAlが直接反応しはじ
め、Siの単結晶性が無くなっていく。この反応が始ま
ると、ボンディング・ワイヤーとSiとの接触抵抗は急
速に増大し、さらに大きな発熱を生ずる。そして、Si
−Al共晶層がP1−N1接合付近まで達し(図4の2
4a〜24d参照)、順阻止電圧印加のときの空乏層端
に達するようになると素子は耐圧劣化する。図14に、
この時の破壊痕36,38の形状を示す。なお、破線4
0,41は、ボンディングを剥がした跡である。以上か
ら、同一のサージ電流に対して繰り返しIサージ耐量を
向上させるには、いかに電流集中を緩和させて耐圧劣化
を回避するかが1つの指針となる。
As described above, the temperature rises at the moment when the surge current flows around the bonding portion of these Al wires, and finally the binary eutectic temperature of Al and Si is about 580 ° C. (see FIG. 7). As a result, the Si under bonding starts to directly react with Al of the electrode metal, and the single crystallinity of Si disappears. When this reaction starts, the contact resistance between the bonding wire and Si rapidly increases, and even more heat is generated. And Si
-Al eutectic layer reaches near the P1-N1 junction (2 in FIG. 4).
4a to 24d), the breakdown voltage of the element deteriorates when reaching the end of the depletion layer when the forward blocking voltage is applied. In Figure 14,
The shape of the fracture marks 36 and 38 at this time is shown. The broken line 4
0 and 41 are marks of peeling the bonding. From the above, in order to improve the I surge withstand capability repeatedly with respect to the same surge current, one guideline is how to reduce the current concentration and avoid the breakdown voltage deterioration.

【0009】図15は、従来の他のトライアックの断面
構造模式図である。このトライアックは、電流集中の緩
和による繰り返しIサージ耐量の向上を狙いとしたもの
であり、2つの電極52,54を半田付け可能な金属で
形成し、φ1.0mm程度のAgメッキCu線44,4
6をそれぞれ半田48,50で固定したものである。
FIG. 15 is a schematic sectional view of another conventional triac. This triac aims to improve the resistance to repeated I-surge by relaxing the current concentration. The two electrodes 52 and 54 are formed of a solderable metal, and the Ag-plated Cu wire 44 of φ1.0 mm is used. Four
6 is fixed with solders 48 and 50, respectively.

【0010】このトライアックについて、T1電極52
を負,T2電極9を正およびT1電極52を正,T2電
極9を負のバイアス・モードの場合の内部の電流の流れ
をそれぞれ図15および図16に示す。電流伝達経路は
図9のトライアックとほぼ同様であるが、いづれの場合
にも第1主面側の電極金属52から半田48中へ電流通
路が形成される点が異なり、図12および図13に示し
たような電流の著しい集中箇所は形成されない。これに
より、繰り返しIサージ耐量は飛躍的に増加することが
わかっている。繰り返しIサージ耐量は、例えば16A
トライアックでは100Aで100万回以上と、図9の
トライアックに比較して飛躍的に向上する。
About this triac, the T1 electrode 52
15 and 16 show the internal current flows when the bias mode is negative, the T2 electrode 9 is positive, the T1 electrode 52 is positive, and the T2 electrode 9 is negative. The current transmission path is almost the same as that of the triac shown in FIG. 9, except that a current path is formed from the electrode metal 52 on the first main surface side into the solder 48 in either case. No significant concentration of current as shown is formed. It has been found that this results in a dramatic increase in the repeated I surge withstand capability. Repeated I surge tolerance is, for example, 16A
The number of triacs at 100 A is 1 million or more, which is a dramatic improvement compared to the triac shown in FIG.

【0011】しかし、このトライアックは構造および製
造工程が複雑であることから、製造価格が高く、量産性
に劣るという、半導体素子にとっては致命的な欠点を有
する。
However, since the structure and the manufacturing process of the triac are complicated, the triac has a fatal defect for a semiconductor device that the manufacturing cost is high and the mass productivity is poor.

【0012】図17は、従来のさらに他のトライアック
の上面図である。これは、図9のボンディング・タイプ
のトライアックを用いて、電流集中の緩和による繰り返
しIサージ耐量の向上を狙ったものであり、半導体層部
分の断面構造は先に示した2つの従来のものと同様であ
るが、ボンディング・ワイヤーがNE1上に2本並べて
打たれている点が異なるものである。但し、図17には
ボンディング・ワイヤーを取り除いた後のボンディング
跡58,60,62が示されている。
FIG. 17 is a top view of still another conventional triac. This is intended to improve the repeated I-surge withstand capability by relaxing the current concentration by using the bonding type triac of FIG. 9, and the cross-sectional structure of the semiconductor layer portion is the same as the two conventional ones described above. It is similar, except that two bonding wires are struck side by side on NE1. However, FIG. 17 shows bonding marks 58, 60 and 62 after the bonding wires are removed.

【0013】この構成によると、繰り返しIサージ耐量
は100Aで50万回程度となり、図1のトライアック
に比較して若干の改善は見られるものの、例えばNE1
上またはP1上に2本のボンディング・ワイヤーを打っ
てしまうと、図12および図13において説明したよう
なトライアック独特の電流動作のために、例えば、図1
7のようにP1側に面したボンディング・ワイヤーの外
周の一部のみに電流が集中して溶融痕56が発生してし
まい、ボンディング・ワイヤーが2本化された効果が十
分に得られない。すなわち、ただボンディング・ワイヤ
ーを2本化してランダムな位置に打っただけでは、繰り
返しIサージ耐量の飛躍的な向上は得られない。以上述
べてきたように、低抵抗モーターに必要な繰り返しIサ
ージ耐量を有し、低価格で、量産可能なトライアックは
提供されていないのが現状である。
According to this structure, the withstand I surge resistance is about 500,000 times at 100 A, which is slightly improved as compared with the triac shown in FIG.
If two bonding wires are struck on P1 or on P1, the current operation peculiar to TRIAC as described in FIGS.
As shown in 7, the current is concentrated only on a part of the outer periphery of the bonding wire facing the P1 side, and the fusion mark 56 is generated, so that the effect of the double bonding wire cannot be sufficiently obtained. In other words, a dramatic improvement in the repeated I-surge withstandability cannot be obtained by simply forming two bonding wires and striking them at random positions. As described above, at present, there is no provision of a triac capable of mass production, which has the repeated I surge withstand capability necessary for a low resistance motor.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
考慮してなされたもので、IRMS は従来と同じであって
も、繰り返しIサージ耐量における電流値がより大き
く、低価格で、量産可能なトライアックを提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances. Even if I RMS is the same as the conventional one, the current value in repeated I surge withstand is larger and the cost is low. The purpose is to provide a triac that can be mass-produced.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の双方向制御整流
半導体装置は、第1導電形の第1半導体層と、前記第1
半導体層に接して、第1主面側に設けられた第2導電形
の第2半導体層と、前記第2半導体層中の第1主面に露
出して、互いに分離して形成された第1導電形の第3半
導体層および第4半導体層と、前記第1半導体層に接し
て第2主面側に設けられた第2導電形の第5半導体層
と、前記第5半導体層中の第2主面に露出して形成され
た第1導電形の第6半導体層と、
A bidirectionally controlled rectifying semiconductor device of the present invention comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and the first semiconductor layer of the first conductivity type.
The second conductive type second semiconductor layer provided on the first main surface side in contact with the semiconductor layer, and the first conductive surface exposed in the first main surface in the second semiconductor layer and formed separately from each other. A third semiconductor layer and a fourth semiconductor layer of a first conductivity type; a fifth semiconductor layer of a second conductivity type provided on the second main surface side in contact with the first semiconductor layer; A sixth semiconductor layer of the first conductivity type exposed and formed on the second main surface;

【0016】前記第2半導体層および前記第3半導体層
の第1主面側に露出した面に、当該第2半導体層および
当該第3半導体層に接して形成された高融点金属薄膜の
第1電極層と、前記第1電極上に重ねて形成された低抵
抗金属の第2電極層と、前記第2電極層の表面へボンデ
ィングにより接続された少なくとも1本の金属線とを具
備してなることを特徴とする。
A first refractory metal thin film formed in contact with the second semiconductor layer and the third semiconductor layer on the surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer exposed on the first main surface side. An electrode layer, a second electrode layer made of a low-resistance metal formed overlying the first electrode, and at least one metal wire bonded to the surface of the second electrode layer by bonding. It is characterized by

【0017】好ましくは、前記装置は、少なくとも2本
の前記金属線を備え、前記金属線のうちの少なくとも1
本は前記第2半導体層の第1主面の露出部分の上部の第
2電極上に接続されており、前記金属線のうちの少なく
とも1本は前記第3半導体層の上部の第2電極上に接続
されていてもよい。
Preferably, the device comprises at least two of the metal wires, at least one of the metal wires.
A book is connected to the second electrode above the exposed portion of the first major surface of the second semiconductor layer, and at least one of the metal lines is above the second electrode above the third semiconductor layer. May be connected to.

【0018】[0018]

【作用】前述のように、高融点金属薄膜である前記第1
電極層を、前記第2半導体層および前記第3半導体層の
第1主面側に露出した面と低抵抗金属である前記第2電
極層との間に挟み込んで構成したことにより、大きいサ
ージ電流が流れてボンディング部が高温になってもSi
と電極金属との共晶が生成され難くなる。これにより、
素子の耐圧劣化が防止され、繰り返しIサージ耐量が向
上される。
As described above, the first metal thin film having a high melting point is used as described above.
Since the electrode layer is sandwiched between the surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer exposed on the first main surface side and the second electrode layer which is a low resistance metal, a large surge current is generated. Flow and the bonding part becomes hot, Si
A eutectic between the electrode metal and the electrode metal is hard to be generated. This allows
The breakdown voltage of the element is prevented from being deteriorated, and the repeated I surge withstand capability is improved.

【0019】また、前記金属線のうちの1本を前記第2
半導体層の第1主面の露出部分の上部に接続し、前記金
属線のうちの1本を前記第3半導体層の上部の第2電極
上に接続する構成を用いた場合、前記2本の金属線のう
ち、この素子に流れる電流の方向により決定される1本
のみに電流が流れて、電流集中が緩和されるので、さら
に繰り返しIサージ耐量を向上することが可能となる。
In addition, one of the metal wires is connected to the second wire.
In the case of using a configuration in which one of the metal wires is connected to the upper part of the exposed portion of the first main surface of the semiconductor layer and the second electrode is connected to the upper part of the third semiconductor layer, Since the current flows in only one of the metal wires, which is determined by the direction of the current flowing in this element, and the current concentration is relieved, it is possible to further improve the I surge withstand capability.

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。なお、同一部分には同一符号を付して、詳細な説明
を省略する。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. The same parts are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0021】図1に、本発明の第1の実施例に係るトラ
イアックの断面構造模式図を示す。このトライアック
は、N形の半導体層N1と、前記半導体層N1に接し
て、第1主面側に設けられたP形の半導体層P1と、前
記半導体P1中の第1主面に露出して、互いに分離して
形成されたN形の半導体層NE1および半導体層NEG
と、前記半導体層N1に接して第2主面側に設けられた
P形の半導体層P2と、前記半導体層P2中の第2主面
に露出して、形成されたN形の半導体層NE2と、前記
半導体層P1および前記半導体層NE1の第1主面側に
露出した面に、当該半導体層P1および当該半導体層N
E1に接して形成されたT1電極層7ならびに当該半導
体層P1および当該半導体層NEGに接して形成された
ゲート電極層8と、これら電極層の表面の所定の位置へ
ボンディングされた3本の金属線とを有し、前記記半導
体層P2および前記半導体層NE2の第2主面側に露出
した面に、当該半導体層P2および当該半導体層NE2
に接して半田10によりCuステム12が接合されてい
る。図から分かるように、従来のトライアックと同じ電
極構造のトライアック・チップすなわち図9と同一のチ
ップを使用しているが、P1上にボンディング・ワイヤ
ー2を1本、NE1上にボンディング・ワイヤー4を1
本打っているところに特徴がある。なお、ボンディング
・ワイヤー2およびボンディング・ワイヤー4には、φ
400μmのAlワイヤーを、ボンディング・ワイヤー
6には、φ150μmのAlワイヤーを用いてもよい。
FIG. 1 shows a schematic sectional view of a triac according to the first embodiment of the present invention. The triac is exposed to the N-type semiconductor layer N1, the P-type semiconductor layer P1 provided on the first main surface side in contact with the semiconductor layer N1, and the first main surface in the semiconductor P1. , N-type semiconductor layer NE1 and semiconductor layer NEG formed separately from each other
A P-type semiconductor layer P2 provided on the second main surface side in contact with the semiconductor layer N1, and an N-type semiconductor layer NE2 formed exposed on the second main surface in the semiconductor layer P2. And the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer N on the surfaces exposed to the first main surface side of the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NE1.
A T1 electrode layer 7 formed in contact with E1, a gate electrode layer 8 formed in contact with the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NEG, and three metals bonded to predetermined positions on the surfaces of these electrode layers. Line and the semiconductor layer P2 and the semiconductor layer NE2 are provided on the surfaces exposed to the second main surface side of the semiconductor layer P2 and the semiconductor layer NE2.
The Cu stem 12 is joined by the solder 10 in contact with. As can be seen from the figure, a triac chip having the same electrode structure as the conventional triac, that is, the same chip as in FIG. 1
It is characterized by hitting a book. In addition, the bonding wire 2 and the bonding wire 4 have φ
An Al wire of 400 μm may be used, and an Al wire of φ150 μm may be used for the bonding wire 6.

【0022】ここで、図のT2電極9に+の電圧、T1
電極7に−の電圧を印加した場合、電流は図1のように
T2→P2→N1→P1→NE1→T1の経路で流れ、
また、逆にT2に−の電圧、T1に+の電圧を印加した
場合、図2のようにT1→P1→N1→P2→NE2→
T2の経路で流れる。その際、前述の構成を採用するこ
とにより、従来と異なり、このようなトライアック独特
の電流動作に対して、前者のバイアスモードでは、ボン
ディング・ワイヤー4が主となって電流を流し、ボンデ
ィング・ワイヤー2は補助となって、ボンディング・ワ
イヤー4の電流密度を下げるように作用する。後者のバ
イアスモードでは、2本のボンディング・ワイヤー2,
4の役割が前者と逆になる。従って、2本のボンディン
グ・ワイヤー2,4の電流分担が等しくなり、従来より
も耐圧劣化に対して強い構造になる。
Here, a positive voltage, T1 is applied to the T2 electrode 9 in the figure.
When a negative voltage is applied to the electrode 7, the current flows in the route of T2 → P2 → N1 → P1 → NE1 → T1 as shown in FIG.
On the contrary, when a negative voltage is applied to T2 and a positive voltage is applied to T1, T1 → P1 → N1 → P2 → NE2 → as shown in FIG.
It flows on the route of T2. At this time, by adopting the above-mentioned configuration, unlike the conventional case, in the former bias mode, the bonding wire 4 mainly causes the current to flow, unlike the conventional current operation of the triac. 2 acts as an auxiliary to reduce the current density of the bonding wire 4. In the latter bias mode, two bonding wires 2,
The role of 4 is reversed from the former. Therefore, the current sharing of the two bonding wires 2 and 4 becomes equal, and the structure is more resistant to breakdown voltage deterioration than before.

【0023】この構造により、図6の直線Bに示すよう
に、図9の従来のトライアックの繰り返しIサージ耐量
70A,50万回に比較して、図1の本発明に係るトラ
イアックは110A,50万回と大幅に改善することが
できた。ここで、図6における測定条件は、温度25±
2℃において、周期20msecの正弦波を3秒間ごと
に一周期分だけ印加するものである。
With this structure, as shown by a straight line B in FIG. 6, the triac according to the present invention in FIG. 1 is 110A, 50A in comparison with the repeated I surge withstand capability of 70A, 500,000 times in the conventional triac in FIG. It was possible to improve significantly by 10,000 times. Here, the measurement condition in FIG.
At 2 ° C., a sine wave with a cycle of 20 msec is applied every 3 seconds for one cycle.

【0024】ただし、2本のボンデング・ワイヤー2,
4にバランス良く電流を流す本実施例では、条件が15
0Aで15万回を越えると耐圧劣化が発生し始める。そ
の際の劣化箇所は図3の溶融痕14,16の部分であ
り、断面方向の形状は図4の断面構造模式図に示された
24a〜24dの部分のようになる。なお、図3の破線
18,20,22は、ボンデング・ワイヤー2,4,6
を剥がした後のボンディング跡である。このトライアッ
クの劣化のメカニズムは、図1の従来のトライアックと
同様に、最終的にはAl−Si共晶の発生によるSiの
単結晶性の破壊であり、簡略化のために詳細な説明は省
略する。ここで、この劣化を防止してさらなる繰り返し
Iサージ耐量の向上を図る手段としては、 (1)電流密度を下げることにより劣化を防止する手段
However, two bonding wires 2,
In this embodiment, the condition is 15
When it exceeds 150,000 times at 0 A, the breakdown voltage starts to occur. The deteriorated portion at that time is the portions of the melting marks 14 and 16 in FIG. 3, and the shape in the cross-sectional direction is like the portions 24a to 24d shown in the schematic sectional structure diagram of FIG. The broken lines 18, 20, and 22 in FIG. 3 are the bonding wires 2, 4, and 6.
It is a bonding mark after peeling. The mechanism of the deterioration of the triac is, as in the conventional triac of FIG. 1, finally the destruction of the single crystallinity of Si due to the generation of Al—Si eutectic, and a detailed description thereof is omitted for simplification. To do. Here, as means for preventing this deterioration and further improving the repeated I surge withstand capability, (1) means for preventing deterioration by lowering the current density

【0025】ステッチボンディングによるボンディング
面積の増加された構造すなわち1本のボンディング・ワ
イヤーを数箇所においてボンディングし、さらにボンデ
ィング・ワイヤーは図1の第1の実施例に示すようにN
E上に少なくとも1本、P1上に少なくとも1本設られ
ている構成を用いる (2)Si−Al共晶の形成を回避することにより劣化
を防止する手段 Siに対して共晶形成温度の高い金属(図7参照)をバ
ッファーとして、SiとAl等の電極層との間に挟んで
形成する構造を用いる等が考えられる。
A structure in which the bonding area is increased by stitch bonding, that is, one bonding wire is bonded at several points, and the bonding wire is N as shown in the first embodiment of FIG.
At least one on E and at least one on P1 are used. (2) Means for preventing deterioration by avoiding formation of Si—Al eutectic High eutectic formation temperature for Si It is possible to use a structure in which a metal (see FIG. 7) is used as a buffer and is sandwiched between Si and an electrode layer such as Al.

【0026】前者の構成を用いた実施例では、数箇所に
おいてAl等の金属線をボンディングするので、図1の
第1の実施例と類似の動作により、ボンディング・ワイ
ヤー1本あたりの電流密度が減少され、繰り返しIサー
ジ耐量の向上が得られる。なお、この実施例について
は、簡略化のために詳細な説明および図面を省略する。
次に、この後者の構成を用いた本発明に係る第2の実施
例について説明する。
In the embodiment using the former structure, since the metal wires such as Al are bonded at several places, the current density per one bonding wire is changed by the operation similar to that of the first embodiment shown in FIG. It is reduced, and the repeated I surge withstand capability is improved. It should be noted that detailed description and drawings of this embodiment are omitted for simplification.
Next, a second embodiment according to the present invention using this latter structure will be described.

【0027】図5は、本発明の第2の実施例に係るトラ
イアックの断面構造の模式図である。このトライアック
は、N形の半導体層N1と、前記半導体層N1に接し
て、第1主面側に設けられたP形の半導体層P1と、前
記半導体層P1中の第1主面に露出して、互いに分離し
て形成されたN形の半導体層NE1および半導体層NE
Gと、前記半導体層N1に接して第2主面側に設けられ
たP形の半導体層P2と、前記半導体層P2中の第2主
面に露出して、形成されたN形の半導体層NE2と、前
記半導体層P1および前記半導体層NE1の第1主面側
に露出した面に、当該半導体層P1および当該半導体層
NE1に接して形成された高融点金属薄膜のT1電極
(以下、バッファ電極という)28ならびに当該半導体
層P1および当該半導体層NEGに接して形成された高
融点金属薄膜のゲート電極32と、前記2つの電極上に
それぞれ重ねて形成された低抵抗金属のT1電極26お
よびゲート電極30と、これら電極の表面の所定の位置
へボンディングされた金属線とを有し、前記半導体層P
2および前記半導体層NE2の第2主面側に露出した面
に、当該半導体層P2および当該半導体層NE2に接し
て半田10によりCuステム12が接合されている。
FIG. 5 is a schematic view of the cross-sectional structure of the triac according to the second embodiment of the present invention. This triac is exposed to the N-type semiconductor layer N1, the P-type semiconductor layer P1 provided on the first main surface side in contact with the semiconductor layer N1, and the first main surface in the semiconductor layer P1. And the N-type semiconductor layer NE1 and the semiconductor layer NE formed separately from each other.
G, a P-type semiconductor layer P2 provided on the second main surface side in contact with the semiconductor layer N1, and an N-type semiconductor layer formed by being exposed at the second main surface in the semiconductor layer P2. NE2 and the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer P1 and the surface of the semiconductor layer NE1 exposed on the first main surface side, the T1 electrode of the refractory metal thin film formed in contact with the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NE1 (hereinafter referred to as a buffer). (Referred to as an electrode) 28, a gate electrode 32 of a refractory metal thin film formed in contact with the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NEG, and a low-resistance metal T1 electrode 26 formed on the two electrodes, respectively. The semiconductor layer P has gate electrodes 30 and metal wires bonded to predetermined positions on the surfaces of these electrodes.
2 and the surface of the semiconductor layer NE2 exposed on the second main surface side, the Cu stem 12 is bonded by the solder 10 in contact with the semiconductor layer P2 and the semiconductor layer NE2.

【0028】このように高融点金属薄膜である前記バッ
ファ電極層28を、前記半導体層P1および前記半導体
層NE1の第1主面側に露出した面と低抵抗金属である
前記電極層26との間に挟み込んで形成したことによ
り、大きなサージ電流が流れてボンディング部が高温に
なったとしても、Siとバッファ電極28を形成する金
属との共晶が生成され難くなる。これにより、素子の耐
圧劣化が防止され、繰り返しIサージ耐量は向上され
る。
In this way, the buffer electrode layer 28, which is a refractory metal thin film, is formed between the surfaces of the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NE1 exposed on the first main surface side and the electrode layer 26, which is a low resistance metal. Since it is sandwiched between them, even if a large surge current flows and the temperature of the bonding portion rises, a eutectic of Si and the metal forming the buffer electrode 28 is less likely to be generated. As a result, the breakdown voltage of the device is prevented from being deteriorated and the withstand I surge resistance is improved.

【0029】ここで、前記電極層26を形成する低抵抗
の金属材料として、Al,Au,CuおよびAgを用い
ることが可能である。以下の説明では、便宜上Alを用
いて説明する。次に、前記バッファ電極28に用いられ
る材料について説明する。
Here, Al, Au, Cu and Ag can be used as the low resistance metal material for forming the electrode layer 26. In the following description, Al is used for convenience of description. Next, materials used for the buffer electrode 28 will be described.

【0030】まず、図7に示す半導体層P1および半導
体層NE1の構成材料であるSiと前記バッファ電極層
28の構成材料として考えられる各種材料との二元共晶
形成温度をもとに、このバッファ電極層28の構成材料
として好適な材料を調べる。前記半導体層P1および半
導体層NE1と前記電極層26との二元共晶形成温度
は、高い方が優れた耐圧劣化特性を与えるので、図7よ
り、Siに対して共晶形成温度の高い金属として、V,
W,MoおよびTiが上げられる。
First, based on the binary eutectic formation temperature of Si, which is the constituent material of the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NE1, and various materials considered as the constituent material of the buffer electrode layer 28 shown in FIG. A material suitable as a constituent material of the buffer electrode layer 28 will be investigated. Since the higher the binary eutectic formation temperature of the semiconductor layer P1 and the semiconductor layer NE1 and the electrode layer 26, the better the breakdown voltage deterioration characteristic, the metal having a higher eutectic formation temperature with respect to Si is shown in FIG. As V,
W, Mo and Ti are increased.

【0031】次に、図8のバッファ電極層28として考
えられる各種金属と電極層26の一材料であるAlとの
二元共晶形成温度をもとに、バッファ電極層28の構成
材料として好適な材料を調べる。前記バッファ電極層2
8として用いられるバッファーメタルとAlとの共晶温
度が低いと、ボンディング下部がその温度に達した時に
Alがバッファーメタルと共晶を作り、しだいにAl原
子がSi表面に到達し易くなるので、Alとバッファー
メタルの共晶温度も高くなければならない。この考え方
から、図8よりTi,W,VおよびMoが選ばれる。
Next, based on the binary eutectic formation temperature of various metals considered as the buffer electrode layer 28 of FIG. 8 and Al which is one material of the electrode layer 26, it is suitable as a constituent material of the buffer electrode layer 28. Examine the right ingredients. The buffer electrode layer 2
If the eutectic temperature of the buffer metal used as 8 and Al is low, Al forms a eutectic with the buffer metal when the bonding lower part reaches that temperature, and as a result, Al atoms easily reach the Si surface. The eutectic temperature of Al and buffer metal must also be high. From this idea, Ti, W, V and Mo are selected from FIG.

【0032】従って、図7および図8から前記バッファ
電極層28に用いるのに好ましいバッファーメタルとし
て、Ti,W,VおよびMoが選出される。なお、これ
らはいずれも単一金属でも融点が非常に高い高融点金属
である。次に、Tiをバッファメタルとして電極層28
に使用したトライアックの製造プロセスの主要部分の一
例について説明する。
Therefore, Ti, W, V and Mo are selected as the preferred buffer metals for use in the buffer electrode layer 28 from FIGS. 7 and 8. It should be noted that all of these are refractory metals having a very high melting point even if they are single metals. Next, using Ti as a buffer metal, the electrode layer 28
An example of the main part of the manufacturing process of the triac used in the above will be described.

【0033】まず、Tiを図5に示す電極層28,32
のようにSi上にArイオン・スパッタまたは電子線蒸
着により、2000オングストローム〜6000オング
ストローム形成する。次に、Alを層26,30のよう
に電子線蒸着により3.5μm〜14μm形成する。そ
の後、良く知られるフォト・リソグラフィーにより、そ
れらを所望の形状(26,28,30,32)に抜き取
る。この後、前記電極28,32とSi(P1,NE
1,NEG)との密着性を良くするために、450℃〜
550℃においてH2 あるいはN2 中で10分〜30分
程熱処理する。なお、裏面電極の形成は従来と同一のも
のである。そして、従来の通り、Cuステム12上にチ
ップを半田付けし、前記電極層26,30上に、Alワ
イヤーをそれぞれボンディングする。このような手順に
より形成されたものが図5の第2の実施例である。な
お、前記半導体層NEG上の電極を、図5のように、低
抵抗の電極層30と高融点の電極層32との2層構造に
する必要はないが、製造プロセス上の適用性から前記電
極30,32を前記電極28,26とそれぞれ同一レイ
ヤーで形成したものである。次に、各電極層26,28
の厚さについて簡単に説明する。
First, Ti is used to form the electrode layers 28 and 32 shown in FIG.
As described above, Ar ion sputtering or electron beam evaporation is performed to form 2000 angstroms to 6000 angstroms on Si. Next, Al is formed as layers 26 and 30 by electron beam evaporation to have a thickness of 3.5 μm to 14 μm. Then, they are extracted into a desired shape (26, 28, 30, 32) by well-known photolithography. After this, the electrodes 28 and 32 and Si (P1, NE
1, NEG) to improve the adhesion with 450 ℃ ~
Heat treatment is performed in H 2 or N 2 at 550 ° C. for about 10 to 30 minutes. The formation of the back electrode is the same as the conventional one. Then, the chip is soldered onto the Cu stem 12 and Al wires are bonded onto the electrode layers 26 and 30, respectively, as is conventional. The second embodiment of FIG. 5 is formed by such a procedure. The electrode on the semiconductor layer NEG does not need to have a two-layer structure of the low resistance electrode layer 30 and the high melting point electrode layer 32 as shown in FIG. The electrodes 30 and 32 are formed in the same layer as the electrodes 28 and 26, respectively. Next, each electrode layer 26, 28
The thickness will be briefly described.

【0034】前記バッファ電極層28の厚さすなわちT
i膜厚を増加すると繰り返しIサージ耐量はわずかに増
加していく傾向がある。しかし、膜厚6000オングス
トロームを越えると、これらの金属とSiの密着性が悪
くなり、剥がれ易くなるという欠点があるので、前記バ
ッファ電極層28の厚さは、2000〜6000オング
ストロームが好適である。
The thickness of the buffer electrode layer 28, that is, T
When the i film thickness is increased, the repeated I surge withstanding capacity tends to slightly increase. However, if the film thickness exceeds 6000 angstroms, there is a drawback that the adhesion between these metals and Si deteriorates, and peeling easily occurs. Therefore, the thickness of the buffer electrode layer 28 is preferably 2000 to 6000 angstroms.

【0035】前記電極26の厚さが増加すると、前記ボ
ンディング・ワイヤー2と前記電極26との接触部分の
電流集中緩和の効果はより大きくなる。しかし、前記電
極層にAlを用いた場合、現有プロセスにおいては、加
工時間と加工精度の問題から上限は15μm程度と考え
られるので、前記電極26の厚さは、3.5〜15μm
が好適である。
As the thickness of the electrode 26 increases, the effect of alleviating the current concentration at the contact portion between the bonding wire 2 and the electrode 26 becomes greater. However, when Al is used for the electrode layer, in the existing process, the upper limit is considered to be about 15 μm in view of processing time and processing accuracy. Therefore, the thickness of the electrode 26 is 3.5 to 15 μm.
Is preferred.

【0036】なお、図1の第1の実施例と同様に、NE
1上に少なくとも1本のAlワイヤー2、P1上に少な
くとも1本のAlワイヤー4をボンディングしてもよ
い。このように構成すると、図1の実施例と同様の作用
により同様の効果も有することになり、さらに、繰り返
しIサージ耐量を向上することができる。また、スペー
ス的に余裕があれば前述したステッチ・ボンディングを
さらに用いてもよい。
As in the first embodiment of FIG. 1, the NE
It is also possible to bond at least one Al wire 2 on P1, and at least one Al wire 4 on P1. With this structure, the same effects as those of the embodiment of FIG. 1 can be obtained, and the repeated I surge withstand capability can be further improved. Further, the above-mentioned stitch bonding may be further used if there is enough space.

【0037】図5の本発明の実施例に係るトライアック
において、前述と同条件で測定した繰り返しIサージ耐
量を、図6の直線C,Dに示す。すなわち、Ti厚20
00オングストローム/Al厚3.5μmの構成では、
図6の直線Cのように150A−500K回まで増加
し、さらに、Ti厚2000オングストローム/Al厚
10μmの構成では、直線Dのように、170A−50
0K回まで増加する結果が得られ、本手段の大きな有効
性が示された。なお、この測定で、ボンディング・ワイ
ヤーの接続に関しては、図1の実施例と同様の構成を用
いた。
In the triac according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the repeated I surge withstand capability measured under the same conditions as described above is shown by straight lines C and D in FIG. That is, Ti thickness 20
In the configuration of 00 angstrom / Al thickness 3.5 μm,
As shown by the straight line C in FIG. 6, it increases up to 150A-500K times, and when the Ti thickness is 2000 angstroms / Al thickness is 10 μm, the straight line is 170A-50K.
The results increased up to 0K times, demonstrating the great effectiveness of this means. In this measurement, regarding the connection of the bonding wire, the same configuration as that of the embodiment of FIG. 1 was used.

【0038】以上詳述してきたように、本発明によれば
従来よりも高い繰り返しIサージ耐量を有するトライア
ックが得られる。すなわち、従来よりも大きいサージ電
流に耐えられるトライアックを提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, a triac having a higher repeated I surge withstand capability than the conventional one can be obtained. That is, it is possible to provide a triac capable of withstanding a surge current larger than conventional.

【0039】ここで、前述の説明におけるトライアック
に対して各半導体層の導電形(N形,P形)がそれぞれ
反対の構造を有するトライアックにおいても、本発明は
同様に適用でき、同様の効果が得られる。また、本発明
は上述した各実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
Here, the present invention can be similarly applied to the triac having the structure in which the conductivity types (N type, P type) of the respective semiconductor layers are opposite to the triac in the above description, and the same effect can be obtained. can get. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
高融点金属薄膜である電極層を、トライアックの第1主
面のSi層と低抵抗金属である電極層との間に挟み込ん
で構成することにより、大きいサージ電流が流れてボン
ディング部が高温になってもSiと電極金属との共晶が
生成され難くなるので、素子の耐圧劣化が防止される。
従って、従来よりも高い繰り返しIサージ耐量を有する
トライアックが得られる。すなわち、従来よりも大きい
サージ電流に耐えられるトライアックを提供することが
できる。
As described in detail above, according to the present invention,
By sandwiching the electrode layer, which is a high melting point metal thin film, between the Si layer on the first main surface of the triac and the electrode layer which is a low resistance metal, a large surge current flows and the bonding portion becomes hot. However, since eutectic of Si and the electrode metal is less likely to be generated, deterioration of breakdown voltage of the element is prevented.
Therefore, a triac having a higher repetition I surge withstand capability than the conventional one can be obtained. That is, it is possible to provide a triac capable of withstanding a surge current larger than conventional.

【0041】また、少なくとも1本の金属線を前記半導
体層P1の第1主面の露出部分の上部に接続し、少なく
とも1本の金属線を前記半導体層NE1の上部の電極上
に接続する構成を用いた場合、この素子へ交流電圧が印
加されると、電圧の向きに従って、2本のボンディング
・ワイヤーのうちの一方に電流が交互に流れて、従来の
ような電流集中が緩和されるので、素子が耐圧劣化しに
くくなり、従来よりも高い繰り返しIサージ耐量が与え
られる。さらに、上記の手段の両方を組み合わせて用い
た場合、さらに繰り返しIサージ耐量を向上させること
ができる。
Further, at least one metal wire is connected to the upper portion of the exposed portion of the first main surface of the semiconductor layer P1, and at least one metal wire is connected to the electrode on the upper portion of the semiconductor layer NE1. When an AC voltage is applied to this element, the current alternately flows through one of the two bonding wires according to the direction of the voltage, so that the current concentration as in the conventional case is relaxed. The element is less likely to deteriorate in withstand voltage, and a higher repeated I surge withstand capability than in the past is given. Furthermore, when both of the above means are used in combination, the repeated I surge withstand capability can be further improved.

【0042】具体的には、図5に示す本発明の実施例に
係るトライアックにおいて、Ti厚2000オングスト
ローム/Al厚3.5μmでは、150A,500K回
の繰り返しIサージ耐量−サージ電流特性が、Ti厚2
000オングストローム/Al厚10μmでは、170
A,500K回の繰り返しIサージ耐量−サージ電流特
性が得られ、本発明の有効性が示された。
Specifically, in the triac according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, when the Ti thickness is 2000 angstrom / Al thickness is 3.5 μm, the repetition I surge withstand-surge current characteristic of 150 A and 500 K times is Ti. Thickness 2
170 at 000 angstrom / Al thickness of 10 μm
A, 500 K times of repeated I surge withstand-surge current characteristics were obtained, demonstrating the effectiveness of the present invention.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るトライアックの断
面構造模式図および1つの電流伝達経路を示す図であ
る。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structure diagram of a triac according to a first embodiment of the present invention and a diagram showing one current transmission path.

【図2】図1のトライアックにおける他の電流伝達経路
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another current transmission path in the triac shown in FIG.

【図3】図1のトライアックの上面図である。FIG. 3 is a top view of the triac of FIG.

【図4】図1のトライアックの繰り返しIサージ破壊モ
ードを説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a repeated I surge breakdown mode of the triac of FIG.

【図5】本発明の第2の実施例に係るトライアックの断
面構造模式図を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic sectional structure of a triac according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明に係るトライアックおよび従来のトライ
アックの繰り返しIサージ耐量を比較するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for comparing the repeated I surge withstand capability of the triac according to the present invention and the conventional triac.

【図7】Siと各種金属との間の二元共晶形成温度を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a binary eutectic formation temperature between Si and various metals.

【図8】Alと各種金属との間の二元共晶形成温度を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a binary eutectic formation temperature between Al and various metals.

【図9】第1の従来例に係るトライアックの断面構造模
式図を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic sectional structure of a triac according to a first conventional example.

【図10】図9のトライアックの上面図である。FIG. 10 is a top view of the triac of FIG.

【図11】図9のトライアックに金属線がボンディング
された状態を示すための上面図である。
11 is a top view showing a state in which a metal wire is bonded to the triac of FIG. 9. FIG.

【図12】図9のトライアックにおける1つの電流伝達
経路を示す図である。
12 is a diagram showing one current transmission path in the triac of FIG. 9. FIG.

【図13】図9のトライアックにおける他の電流伝達経
路を示す図である。
13 is a diagram showing another current transmission path in the triac of FIG.

【図14】図9のトライアックにおける繰り返しIサー
ジ破壊箇所を示すための上面図である。
FIG. 14 is a top view showing a repeated I surge breakdown portion in the triac shown in FIG. 9;

【図15】第2の従来例に係るトライアックの断面構造
模式図および1つの電流伝達経路を示す図である。
FIG. 15 is a schematic sectional view of a triac according to a second conventional example and a diagram showing one current transmission path.

【図16】図15のトライアックにおける他の電流伝達
経路を示す図である。
16 is a diagram showing another current transmission path in the triac of FIG.

【図17】第3の従来例に係るトライアックにおける繰
り返しIサージ破壊箇所を示すための上面図である。
FIG. 17 is a top view showing a repeated I surge breakdown portion in the triac according to the third conventional example.

【図18】低抵抗モーターおよび通常のモーターの駆動
時の過渡電流特性を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing transient current characteristics when driving a low resistance motor and a normal motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,4…φ400μmのAlワイヤー、6…φ150μ
mのAlワイヤー、7…T1電極、8…ゲート電極、9
…T2電極、10…半田、26…低抵抗金属のT1電
極、28…高融点金属薄膜のT1電極、30…低抵抗金
属のゲート電極、32…高融点金属薄膜のゲート電極、
N1,NE1,NE2,NEG…N形の半導体層、P
1,P2…P形の半導体層。
2, 4 ... φ400μm Al wire, 6 ... φ150μ
m Al wire, 7 ... T1 electrode, 8 ... Gate electrode, 9
T2 electrode, 10 ... Solder, 26 ... Low resistance metal T1 electrode, 28 ... Refractory metal thin film T1 electrode, 30 ... Low resistance metal gate electrode, 32 ... Refractory metal thin film gate electrode,
N1, NE1, NE2, NEG ... N-type semiconductor layer, P
1, P2 ... P-type semiconductor layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長友 末雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sueo Nagatomo 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Tamagawa factory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電形の第1半導体層と、 前記第1半導体層に接して、第1主面側に設けられた第
2導電形の第2半導体層と、 前記第2半導体層中の第1主面に露出して、互いに分離
して形成された第1導電形の第3半導体層および第4半
導体層と、 前記第1半導体層に接して第2主面側に設けられた第2
導電形の第5半導体層と、 前記第5半導体層中の第2主面に露出して形成された第
1導電形の第6半導体層と、 前記第2半導体層および前記第3半導体層の第1主面側
に露出した面に、当該第2半導体層および当該第3半導
体層に接して形成された高融点金属薄膜の第1電極層
と、 前記第1電極上に重ねて形成された低抵抗金属の第2電
極層と、 前記第2電極層の表面へボンディングにより接続された
少なくとも1本の金属線とを具備してなることを特徴と
する双方向制御整流半導体装置。
1. A first-conductivity-type first semiconductor layer, a second-conductivity-type second semiconductor layer that is in contact with the first semiconductor layer and is provided on the first main surface side, and the second semiconductor layer. A third semiconductor layer and a fourth semiconductor layer of the first conductivity type which are exposed to the first main surface and are formed separately from each other; and provided on the second main surface side in contact with the first semiconductor layer. Second
A fifth semiconductor layer having a conductivity type; a sixth semiconductor layer having a first conductivity type formed by being exposed on a second main surface of the fifth semiconductor layer; a second semiconductor layer and a third semiconductor layer; The first electrode layer of the refractory metal thin film formed in contact with the second semiconductor layer and the third semiconductor layer is formed on the surface exposed on the first main surface side, and the first electrode layer is formed so as to be overlapped on the first electrode. A bidirectional controlled rectification semiconductor device comprising a second electrode layer made of a low resistance metal and at least one metal wire connected to the surface of the second electrode layer by bonding.
【請求項2】前記装置は、少なくとも2本の前記金属線
を備え、 前記金属線のうちの少なくとも1本は前記第2半導体層
の第1主面の露出部分の上部の第2電極上に接続されて
おり、前記金属線のうちの少なくとも1本は前記第3半
導体層の上部の第2電極上に接続されていることを特徴
とする請求項1に記載の装置。
2. The device comprises at least two of the metal lines, wherein at least one of the metal lines is on the second electrode above the exposed portion of the first major surface of the second semiconductor layer. The device of claim 1, wherein the device is connected and at least one of the metal lines is connected to a second electrode on top of the third semiconductor layer.
【請求項3】前記第1電極層の厚みは2000オングス
トローム〜6000オングストロームであることを特徴
とする請求項1または2に記載の装置。
3. The device according to claim 1, wherein the thickness of the first electrode layer is 2000 angstroms to 6000 angstroms.
【請求項4】前記第2電極層の厚みは3.5μm〜15
μmであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
か1項に記載の装置。
4. The thickness of the second electrode layer is 3.5 μm to 15 μm.
4. The device according to claim 1, wherein the device is μm.
【請求項5】前記第1電極層を形成する高融点金属は、
Ti,W,MoまたはVであることを特徴とする請求項
1ないし4のいずれか1項に記載の装置。
5. The refractory metal forming the first electrode layer comprises:
Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is Ti, W, Mo or V.
【請求項6】前記第2電極層を形成する低抵抗金属は、
Al,Au,CuまたはAgであることを特徴とする請
求項1ないし5のいずれか1項に記載の装置。
6. The low resistance metal forming the second electrode layer comprises:
Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is Al, Au, Cu or Ag.
JP4501693A 1993-03-05 1993-03-05 Bidirectional semiconductor controlled rectifier Pending JPH06260633A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100288027B1 (en) * 1996-07-19 2001-06-01 마찌다 가쯔히꼬 Power control element
JP2002094046A (en) * 2000-09-19 2002-03-29 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2007317850A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor switch

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