JPH0715005A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】炭化硅素よりなる光サイリスタにおいて可視光
による点弧を可能とし、さらに点弧感度の向上を図るこ
とを目的とする。 【構成】炭化硅素よりなるｎエミッタ層２１，ｐベース
層２２，ｎベース層２３，ｐエミッタ層２４の４つの半
導体層、その主表面に低抵抗接触したカソード電極４
１，アノード電極４２、及び光トリガー信号を付与する
ライトガイド３１より構成される光サイリスタにおい
て、点弧サイリスタＴにおける少なくとも１つの半導体
層の１部分または全部を他の部分よりバンドギャップの
狭い結晶構造１１あるいは硅素からなる微結晶を有する
構造とする。炭化硅素のバンドギャップのエネルギーは
可視光のエネルギーより大きいため、そこで有効にキャ
リアを生成し光サイリスタを導通状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体材料がＳｉＣであ
る光トリガーサイリスタ，その点弧方式，製造方法、及
び電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高耐圧半導体システムにおいては要求さ
れる耐圧を満たすために高耐圧半導体素子を多数個直列
接続し用いている。素子の直列段数を減らしシステムの
小型，軽量化を図るために素子の高耐圧化が図られてい
るが、半導体材料としてＳｉを用いた場合その物性によ
り高耐圧化には限界がある。このためＳｉより絶縁破壊
電界の高いＳｉＣを半導体材料として用い半導体素子を
高耐圧化することが考えられている。

【０００３】従来の半導体材料がＳｉである光サイリス
タにおいては、バンドギャップのエネルギーが可視光の
エネルギーより小さいため、可視光を照射することによ
りキャリアを生成させ点弧している。点弧感度を向上さ
せるためには光電変換効率の高い空乏層に可視光を照射
することが望ましいが、ｎエミッタ表面より可視光を入
射した場合、ｎエミッタの中性領域において可視光が吸
収されてしまいｎエミッタ−ｐベース接合部の空乏層ま
で光が届かず有効でない。

【０００４】そのため空乏層まで光を入射し点弧感度を
向上するための技術として特公昭50−8315号公報，特開
昭54−60881号公報等がある。特公昭50−8315 号公報は
点弧サイリスタのｎエミッタ層を薄くすることまたは不
純物濃度を大きくすることにより、特開昭54−60881 号
公報はｐベースを薄くすることにより点弧感度を向上さ
せるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体材料としてＳi
Ｃを用いた場合、バンドギャップが広いため照射光とし
て可視光を用いたのでは点弧できない。このため照射光
としてよりエネルギーの大きい紫外光等を用いることが
考えられる。しかし照射光として紫外光を用いると従来
の光伝送技術が使えず、またその光源が可視光の場合に
比べより高価となる。また光源として可視光を用い、光
ファイバー，セカンドハーモニックジェネレータ（ＳＨ
Ｇ），サードハーモニックジェネレータ（ＴＨＧ）等の
光の波長を変換する手段を用い、可視光を紫外光に変換
し照射する方式が考えられる。この場合光伝送系の部品
点数が増え、さらにＳｉＣ中において紫外光は吸収され
るため前記従来の半導体材料がＳｉである光サイリスタ
と同様に点弧感度を向上させるため受光部の加工が必要
がありこの工程により歩留まりが悪くなる。

【０００６】本発明の１つの目的は可視光により点弧可
能なＳｉＣよりなる光サイリスタを提供することであ
る。

【０００７】本発明の他の目的は点弧感度が高く、受光
部の加工の必要のないＳｉＣよりなる光サイリスタを提
供することである。

【０００８】半導体材料がＳｉＣである光サイリスタを
用いた電力変換装置においては、半導体材料がＳｉＣで
ある光サイリスタを用いた場合に比べ、システム全体と
して大幅に小型，軽量化を図ることができるが、上述の
ように紫外光を照射する手段が必要であり、部品点数が
増えさらに高価となる。

【０００９】本発明の他の目的は可視光によりオン制御
可能な、ＳｉＣよりなる光サイリスタを用いた電力変換
装置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は可視光により点弧可能
な光サイリスタの製造方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、互いに反対側に位置する一対の主表面、主表面間に
あり、隣接層間においてｐｎ接合を形成するように交互
に導電性の異なる炭化硅素よりなるｐｎｐｎの連続した
４層を有する半導体基体、両主表面のそれぞれの外側層
に低抵抗接触した一対の主電極、主電極間を阻止状態か
ら導電状態に移行するための光トリガー信号を付与する
手段を有し、少なくとも１つの半導体層の１部分または
全部を他の部分よりバンドギャップの狭い結晶構造であ
る半導体装置により達成される。

【００１２】また前記目的は、互いに反対側に位置する
一対の主表面、主表面間にあり、隣接層間においてｐｎ
接合を形成するように交互に導電性の異なる炭化硅素よ
りなるｐｎｐｎの連続した４層を有する半導体基体、両
主表面のそれぞれの外側層に低抵抗接触した一対の主電
極、主電極間を阻止状態から導電状態に移行するための
光トリガー信号を付与する手段を有し、少なくとも１つ
の半導体層の１部分または全部に硅素からなる微結晶を
有する半導体装置により達成される。

【００１３】また前記目的は、電力変換装置において本
発明の光サイリスタを用いることにより達成される。

【００１４】また前記目的は、ＣＶＤ法によりバンドギ
ャップの狭い部分を形成することにより達成される。

【００１５】また前記目的は、エピタキシャル法により
バンドギャップの狭い部分を形成することにより達成さ
れる。

【００１６】また前記目的は、イオン打ち込み法により
硅素よりなる微結晶を形成することにより達成される。

【００１７】

【作用】本発明による光サイリスタでは、バンドギャッ
プを狭くした部分またはＳｉの微結晶において可視光を
照射することによりキャリアが生成され点弧される。可
視光で点弧するため、その光源は紫外光を用いた場合に
比べ安価ですみ、可視光を紫外光に変換する手段を必要
とせず、しかも従来の光伝送技術を用いることができ
る。またＳｉＣはバンドギャップが広いため、可視光は
他の部分で吸収されることなくバンドギャップを狭くし
た部分またはＳｉの微結晶に照射される。そのため紫外
光を用いた場合に比べ点弧感度が向上し、空乏層に光を
有効に照射するための加工をなくすことができ歩留まり
が向上される。

【００１８】本発明による電力変換装置では、高価であ
る紫外光源を必要とせず、可視光を紫外光に変換する手
段を用い部品点数を増やすことなく、従来の半導体材料
がＳｉである光サイリスタを用いた電力変換装置におけ
る光伝送技術を用いることができ、システム全体として
小型，軽量化を図ることができる。

【００１９】本発明の製造方法では、バンドギャップを
狭くした部分またはＳｉの微結晶を有する部分を任意の
場所に選択的に形成することができる。

【００２０】

【実施例】図２に本発明の第１の実施例である光サイリ
スタの横断面図を示す。ｎエミッタ層２１，ｐベース層
２２，ｎベース層２３，ｐエミッタ層２４の４つの半導
体層は、６Ｈ−ＳｉＣよりなり、図３に示した不純物濃
度分布を持ち、ｎエミッタ層２１，ｐベース層２２はカ
ソード電極４１により部分的に短絡され、ｐエミッタ層
２４はアノード電極に接している。カソード電極は上部
銅電極４３により、またアノード電極は下部銅電極４４
により加圧されている。さらに半導体素子端部はパッシ
ベーション５１により覆われ素子端部における放電，耐
圧低下を防止している。Ｔは点弧サイリスタ、Ａは増幅
サイリスタ、Ｍは主サイリスタを表し、点弧するための
光トリガー信号は、その波長が可視領域にあり、ライト
ガイド３１を通じて点弧サイリスタＴのｎエミッタ層２
１の表面に照射される。

【００２１】図１は本発明の第１の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタＴの拡大図である。ここで図２
と同じ部分は同一の符号を用いた。ライトガイド３１よ
り点弧サイリスタＴのｎエミッタ層２１の表面に照射さ
れた可視光はそのエネルギーが６Ｈ−ＳｉＣのバンドギ
ャップのエネルギー（以下Ｅｇとする）より小さいた
め、６Ｈ−ＳｉＣよりなる部分を透過しｎエミッタ−ｐ
ベース接合部に設けたＥｇの狭い３Ｃ−ＳｉＣよりなる
部分１１に入射しキャリアを生成する。このキャリアに
より点弧サイリスタＴが点弧し、点弧サイリスタＴを流
れる電流により増幅サイリスタＡが点弧し、さらに、主
サイリスタが点弧し、半導体素子は導通状態となる。

【００２２】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｎエミッタ−ｐベースタＴを流れる電流によ
り増幅サイリスタＡが点弧し、さらに、主サイリスタが
点弧し、半導体素子は導通状態となる。

【００２３】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また、照射された光は光電変
換効率のよいｎエミッタ−ｐベース接合部の空乏層まで
吸収されることなく入射するため、受光部の加工が必要
でなく歩留まりが改善される。

【００２４】この実施例では、点弧サイリスタＴのｎエ
ミッタ層２１及びｐベース層２２の２つの半導体層にお
いて３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する構造とした
が、ｎエミッタ層２１あるいはｐベース層２２のどちら
か一方において３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する
構造としても同様の効果を得られることは明らかであ
る。

【００２５】この実施例ではライトガイド３１をカソー
ド側に設けｎエミッタ層２１表面に可視光を照射する構
造としたが、ライトガイド３１をアノード側に設けｐエ
ミッタ層２４表面に可視光を照射する構造としても同様
の効果が得られることは明らかである。

【００２６】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００２７】図４は本発明の第２の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタ部を表す。ここで図１と同じ部
分は同一の符号を用いた。Ｅｇの狭い３Ｃ−ＳｉＣより
なる部分１１はｐベース−ｎベース接合部にあり、それ
以外の構造は第１の実施例と同様である。ｎエミッタ表
面に照射された可視光は吸収されることなく３Ｃ−Ｓｉ
Ｃよりなる部分１１に到達しキャリアを生成する。この
キャリアにより点弧サイリスタＴが点弧し、点弧サイリ
スタＴを流れる電流により増幅サイリスタＡが点弧し、
さらに、主サイリスタが点弧し、半導体素子は導通状態
となる。

【００２８】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｐベース−ｎベース接合部の空乏層まで吸収
されることなく入射するため、受光部の加工が必要でな
く歩留まりが改善される。

【００２９】この実施例では、点弧サイリスタＴのｐベ
ース層２２及びｎベース層２３の２つの半導体層におい
て３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する構造とした
が、ｐベース層２２あるいはｎベース層２３のどちらか
一方において３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する構
造としても同様の効果を得られることは明らかである。
この実施例ではライトガイド３１をカソード側に設けｎ
エミッタ層２１表面に可視光を照射する構造としたが、
ライトガイド３１をアノード側に設けｐエミッタ層２４
表面に可視光を照射する構造としても同様の効果が得ら
れることは明らかである。

【００３０】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００３１】図５は本発明の第３の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタ部を表すここで図１と同じ部分
は同一の符号を用いた。Ｅｇの狭い３Ｃ−ＳｉＣよりな
る部分１１はｎベース−ｐエミッタ接合部にあり、それ
以外の構造は第１の実施例と同様である。ｎエミッタ表
面に照射された可視光は吸収されることなく３Ｃ−Ｓｉ
Ｃよりなる部分１１に到達しキャリアを生成する。この
キャリアにより点弧サイリスタＴが点弧し、点弧サイリ
スタＴを流れる電流により増幅サイリスタＡが点弧し、
さらに、主サイリスタが点弧し、半導体素子は導通状態
となる。

【００３２】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｎベース−ｐエミッタ接合部の空乏層まで吸
収されることなく入射するため、受光部の加工が必要で
なく歩留まりが改善される。

【００３３】この実施例では、点弧サイリスタＴのｎベ
ース層２３及びｐエミッタ層２４の２つの半導体層にお
いて３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する構造とした
が、ｎベース層２３あるいはｐエミッタ層２４のどちら
か一方において３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１を有する
構造としても同様の効果を得られることは明らかであ
る。

【００３４】この実施例ではライトガイド３１をカソー
ド側に設けｎエミッタ層２１表面に可視光を照射する構
造としたが、ライトガイド３１をアノード側に設けｐエ
ミッタ層２４表面に可視光を照射する構造としても同様
の効果が得られることは明らかである。

【００３５】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００３６】図６は本発明の第４の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタ部を表す。ここで図１と同じ部
分は同一の符号を用いた。ライトガイド３１より点弧サ
イリスタＴのｎエミッタ層２１の表面に照射された可視
光はそのエネルギーが６Ｈ−ＳｉＣのＥｇより小さいた
め、６Ｈ−ＳｉＣよりなる部分を透過しｎエミッタ−ｐ
ベース接合部に設けたＳｉよりなる微結晶１２に入射し
キャリアを生成する。このキャリアにより点弧サイリス
タＴが点弧し、点弧サイリスタＴを流れる電流により増
幅サイリスタＡが点弧し、さらに、主サイリスタが点弧
し、半導体素子は導通状態となる。

【００３７】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｎエミッタ−ｐベース接合部の空乏層まで吸
収されることなく入射するため、受光部の加工が必要で
なく歩留まりが改善される。

【００３８】この実施例では、点弧サイリスタＴのｎエ
ミッタ層２１及びｐベース層２２の２つの半導体層にお
いてＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としたが、ｎ
エミッタ層２１あるいはｐベース層２２のどちらか一方
においてＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としても
同様の効果を得られることは明らかである。

【００３９】この実施例ではライトガイド３１をカソー
ド側に設けｎエミッタ層２１表面に可視光を照射する構
造としたが、ライトガイド３１をアノード側に設けｐエ
ミッタ層２４表面に可視光を照射する構造としても同様
の効果が得られることは明らかである。

【００４０】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００４１】図７は本発明の第５の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタ部を表す。ここで図１と同じ部
分は同一の符号を用いた。Ｓｉよりなる微結晶１２を有
する部分はｐベース−ｎベース接合部にあり、それ以外
の構造は第４の実施例と同様である。ｎエミッタ表面に
照射された可視光は吸収されることなくＳｉよりなる微
結晶１２に到達しキャリアを生成する。このキャリアに
より点弧サイリスタＴが点弧し、点弧サイリスタＴを流
れる電流により増幅サイリスタＡが点弧し、さらに、主
サイリスタが点弧し、半導体素子は導通状態となる。

【００４２】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｐベース−ｎベース接合部の空乏層まで吸収
されることなく入射するため、受光部の加工が必要でな
く歩留まりが改善される。

【００４３】この実施例では、点弧サイリスタＴのｐベ
ース層２２及びｎベース層２３の２つの半導体層におい
てＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としたが、ｐベ
ース層２２あるいはｎベース層２３のどちらか一方にお
いてＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としても同様
の効果を得られることは明らかである。

【００４４】この実施例ではライトガイド３１をカソー
ド側に設けｎエミッタ層２１表面に可視光を照射する構
造としたが、ライトガイド３１をアノード側に設けｐエ
ミッタ層２４表面に可視光を照射する構造としても同様
の効果が得られることは明らかである。

【００４５】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００４６】図８は本発明の第６の実施例である光サイ
リスタの点弧サイリスタ部を表す。ここで図１と同じ部
分は同一の符号を用いた。Ｓｉよりなる微結晶１２を有
する部分はｎベース−ｐエミッタ接合部にあり、それ以
外の構造は第４の実施例と同様である。ｎエミッタ表面
に照射された可視光は吸収されることなくＳｉよりなる
微結晶１２に到達しキャリアを生成する。このキャリア
により点弧サイリスタＴが点弧し、点弧サイリスタＴを
流れる電流により増幅サイリスタＡが点弧し、さらに、
主サイリスタが点弧し、半導体素子は導通状態となる。

【００４７】この実施例によれば、照射する光は可視光
であるためその光源は安価でありさらに従来の光伝送技
術を用いることができる。また照射された光は光電変換
効率のよいｎベース−ｐエミッタ接合部の空乏層まで吸
収されることなく入射するため、受光部の加工が必要で
なく歩留まりが改善される。

【００４８】この実施例では、点弧サイリスタＴのｎベ
ース層２３及びｐエミッタ層２４の２つの半導体層にお
いてＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としたが、ｎ
ベース層２３あるいはｐエミッタ層２４のどちらか一方
においてＳｉよりなる微結晶１２を有する構造としても
同様の効果を得られることは明らかである。

【００４９】この実施例ではライトガイド３１をカソー
ド側に設けｎエミッタ層２１表面に可視光を照射する構
造としたが、ライトガイド３１をアノード側に設けｐエ
ミッタ層２４表面に可視光を照射する構造としても同様
の効果が得られることは明らかである。

【００５０】また３Ｃ−ＳｉＣよりなる部分１１の形状
は任意であることは言うまでもない。

【００５１】図９に本発明による整流装置の摸式図を示
す。ＶＲ，ＶＴ，ＶＳは３相交流電源を表しＬはリアク
トル、Ｒは抵抗を表す。可視光源より本発明による光サ
イリスタＴ１からＴ６に可視光を照射することにより、
システムはオン状態となる。この実施例では、素子が可
視光で点弧するため高価である紫外光源を必要とせず、
また可視光を紫外光に変換する手段を用い部品点数を増
やすことなく、従来の半導体材料がＳｉである光サイリ
スタを用いた整流装置における光伝送技術を用いること
ができ、システム全体として小型，軽量化を図ることが
できる。

【００５２】図１０に本発明によるインバータの摸式図
を示す。ここで図９とおなじ部分は同一の記号を用い
た。ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは負荷側３相交流電源を表しＥは
直流電源を表す。可視光源より本発明による光サイリス
タＴ１からＴ６に可視光を照射することにより、システ
ムはオン状態となる。

【００５３】この実施例では、素子が可視光で点弧する
ため高価である紫外光源を必要とせず、また可視光を紫
外光に変換する手段を用い部品点数を増やすことなく、
従来の半導体材料がＳｉである光サイリスタを用いたイ
ンバータにおける光伝送技術を用いることができ、シス
テム全体として小型，軽量化を図ることができる。

【００５４】図１１に本発明によるサイクロコンバータ
の摸式図を示す。ここで図９とおなじ部分は同一の記号
を用いた。可視光源より本発明による光サイリスタＴ１
からＴ１２に可視光を照射することにより、システムは
オン状態となる。

【００５５】この実施例では、素子が可視光で点弧する
ため高価である紫外光源を必要とせず、また可視光を紫
外光に変換する手段を用い部品点数を増やすことなく、
従来の半導体材料がＳｉである光サイリスタを用いたサ
イクロコンバータにおける光伝送技術を用いることがで
き、システム全体として小型，軽量化を図ることができ
る。

【００５６】次に本発明によるバンドギャップの狭い部
分の製造方法の一実施例を図１２Ａから図１２Ｅを用い
解説する。ここで図１とおなじ部分は同一の符号を用い
た。図１２Ａは６Ｈ−ＳｉＣ１０よりなる半導体基板で
あり、この基板上にＣＶＤ法により３Ｃ−ＳｉＣ１１よ
りなる層を形成し（図１２Ｂ）、バンドギャップを狭く
する部分以外の３Ｃ−ＳｉＣ１１を取り除き（図１２
Ｃ）、その上にＣＶＤ法により６Ｈ−ＳｉＣ１０よりな
る層を形成し（図１２Ｄ）、表面を平にする（図１２
Ｅ）。この方法によりバンドギャップを狭くした部分を
任意の場所に選択的に形成することが出来る。

【００５７】ここで半導体層の導電性については言及し
なかったが、ｐ型，ｎ型の層は任意に形成できることは
言うまでもない。

【００５８】次に本発明によるバンドギャップの狭い部
分の製造方法の他の実施例を図13Ａから図１３Ｅを用い
解説する。ここで図１とおなじ部分は同一の記号を用い
た。図１３Ａは６Ｈ−ＳｉＣ１０よりなる半導体基板で
あり、バンドギャップを狭くする部分に凹部を形成し
(図１３Ｂ)、この上にＣＶＤ法により３Ｃ−ＳｉＣ１１
よりなる層を形成し(図１３Ｃ)、表面を平にし上記凹部
以外の３Ｃ−ＳｉＣ１１を取り除き（図１３Ｄ）、その
上にＣＶＤ法により６Ｈ−ＳｉＣ１０よりなる層を形成
する（図１３Ｅ）。この方法によりバンドギャップを狭
くした部分を任意の場所に選択的に形成することが出来
る。

【００５９】ここで半導体層の導電性については言及し
なかったが、ｐ型，ｎ型の層は任意に形成できることは
言うまでもない。

【００６０】次に本発明によるバンドギャップの狭い部
分の製造方法の他の実施例を図12Ａから図１２Ｅを用い
解説する。ここで図１とおなじ部分は同一の記号を用い
た。図１２Ａは６Ｈ−ＳｉＣ１０よりなる半導体基板で
あり、この基板上にエピタキシャル法により３Ｃ−Ｓｉ
Ｃ１１よりなる層を形成し（図１２Ｂ）、バンドギャッ
プを狭くする部分以外の３Ｃ−ＳｉＣ１１を取り除き
（図１２Ｃ）、その上にエピタキシャル法により６Ｈ−
ＳｉＣ１０よりなる層を形成し（図１２Ｄ）、表面を平
にする（図１２Ｅ）。この方法によりバンドギャップを
狭くした部分を任意の場所に選択的に形成することが出
来る。

【００６１】ここで半導体層の導電性については言及し
なかったが、ｐ型，ｎ型の層は任意に形成できることは
言うまでもない。

【００６２】次に本発明によるバンドギャップの狭い部
分の製造方法の他の実施例を図13Ａから図１３Ｅを用い
解説する。ここで図１とおなじ部分は同一の記号を用い
た。図１３Ａは６Ｈ−ＳｉＣ１０よりなる半導体基板で
あり、バンドギャップを狭くする部分に凹部を形成し
（図１３Ｂ）、この上にエピタキシャル法により３Ｃ−
ＳｉＣ１１よりなる層を形成し（図１３Ｃ）、表面を平
にし上記凹部以外の３Ｃ−ＳｉＣ１１を取り除き（図１
３Ｄ）、その上にエピタキシャル法により６Ｈ−ＳｉＣ
１０よりなる層を形成する（図１３Ｅ）。この方法によ
りバンドギャップを狭くした部分を任意の場所に選択的
に形成することが出来る。

【００６３】ここで半導体層の導電性については言及し
なかったが、ｐ型，ｎ型の層は任意に形成できることは
言うまでもない。

【００６４】次に本発明によるＳｉよりなる微結晶の製
造方法について解説する。６Ｈ−ＳｉＣよりなる半導体
基体において、その１部分にＳｉをイオン打ち込みする
ことによりＳｉよりなる微結晶を形成することが出来
る。この方法によりＳｉよりなる微結晶を任意の場所に
選択的に形成することが出来る

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように本発明による光サイリ
スタでは、バンドギャップを狭くした部分またはＳｉの
微結晶において可視光を照射することによりキャリアが
生成し点弧するため、光源は紫外光を用いた場合に比べ
安価ですみ、可視光を紫外光に変換する手段を必要とせ
ず、しかも従来の光伝送技術を用いることができる。ま
たＳｉＣはバンドギャップが広いため、可視光は他の部
分で吸収されることなくバンドギャップを狭くした部分
またはＳｉの微結晶に照射されるため紫外光を用いた場
合に比べ点弧感度が向上し、空乏層に光を有効に照射す
るための加工をなくすことができ歩留まりが向上され
る。

【００６６】本発明による電力変換装置では、高価であ
る紫外光源を必要とせず、可視光を紫外光に変換する手
段を用い部品点数を増やすことなく、従来の半導体材料
がＳｉである光サイリスタを用いた電力変換装置におけ
る光伝送技術を用いることができ、システム全体として
小型，軽量化を図ることができる。

【００６７】本発明の製造方法では、バンドギャップを
狭くした部分またはＳｉの微結晶を有する部分を任意の
場所に選択的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図２】本発明による光サイリスタの横断面図である。

【図３】本発明による光サイリスタの不純物濃度分布図
である。

【図４】本発明の第２の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図５】本発明の第３の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図６】本発明の第４の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図７】本発明の第５の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図８】本発明の第６の実施例の光サイリスタの点弧サ
イリスタの拡大図である。

【図９】本発明による整流装置の摸式図である。

【図１０】本発明によるインバータの摸式図である。

【図１１】本発明によるサイクロコンバータの摸式図で
ある。

【図１２】本発明によるバンドギャップの狭い部分の製
造方法の１工程図である。

【図１３】本発明によるバンドギャップの狭い部分の製
造方法の他の工程図である。

【符号の説明】

１０…バンドギャップの広い結晶構造を持つ部分、１１
…バンドギャップの狭い結晶構造を持つ部分、１２…Ｓ
ｉの微結晶、２１…ｎエミッタ層、２２…ｐベース層、
２３…ｎベース層、２４…ｐエミッタ層、３１…ライト
ガイド、４１…カソード電極、４２…アノード電極、４
３…上部銅電極、４４…下部銅電極、５１…パッシベー
ション、Ｔ…点弧サイリスタ、Ａ…増幅サイリスタ、Ｍ
…主サイリスタ、Ｔ１からＴ１２…本発明の光サイリス
タ、ＶＲ，ＶＴ，ＶＳ…３相交流電源、ＶＵ，ＶＶ，Ｖ
Ｗ…負荷側３相交流電源。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに反対側に位置する一対の主表面、主
   表面間にあり、隣接層間においてｐｎ接合を形成するよ
   うに交互に導電性の異なる炭化硅素よりなるｐｎｐｎの
   連続した４層を有する半導体基体、両主表面のそれぞれ
   の外側層に低抵抗接触した一対の主電極、主電極間を阻
   止状態から導電状態に移行するための光トリガー信号を
   付与する手段を有し、少なくとも１つの半導体層の１部
   分または全部を他の部分よりバンドギャップの狭い結晶
   構造とすることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】互いに反対側に位置する一対の主表面、主
   表面間にあり、隣接層間においてｐｎ接合を形成するよ
   うに交互に導電性の異なる炭化硅素よりなるｐｎｐｎの
   連続した４層を有する半導体基体、両主表面のそれぞれ
   の外側層に低抵抗接触した一対の主電極、主電極間を阻
   止状態から導電状態に移行するための光トリガー信号を
   付与する手段を有し、少なくとも１つの半導体層の１部
   分または全部に硅素からなる微結晶を有することを特徴
   とする半導体装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体装置
   を用いることを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】ＣＶＤ法によりバンドギャップの狭い部分
   を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置
   の製造方法。
5. 【請求項５】エピタキシャル法によりバンドギャップの
   狭い部分を形成することを特徴とする請求項１記載の半
   導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】イオン打ち込み法により硅素よりなる微結
   晶を形成することを特徴とする請求項２記載の半導体装
   置の製造方法。