JPS5866356A - 可制御型半導体装置 - Google Patents

可制御型半導体装置

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JPS5866356A
JPS5866356A JP16528281A JP16528281A JPS5866356A JP S5866356 A JPS5866356 A JP S5866356A JP 16528281 A JP16528281 A JP 16528281A JP 16528281 A JP16528281 A JP 16528281A JP S5866356 A JPS5866356 A JP S5866356A
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JP
Japan
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semiconductor layer
region
layer
carriers
regions
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Pending
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JP16528281A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Mizushima
宜彦 水島
Yoshihito Amamiya
好仁 雨宮
Yasuo Hasegawa
長谷川 泰男
Toshio Kawamata
川俣 敏夫
Ryoji Saito
斉藤 亮治
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.)
Origin Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Origin Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタ或いはサイリスタの様な可制御半
導体装置の改良に係る。
比較的高速度で動作する従来の電力用トランジスタを第
1図に従って説明すると、比較的高い不純物’lk f
 C) n+型の半導体層を与える基板1上にエピタキ
シャル成長法などKよシ形成された基板10半導体層に
比べて不純物#度の低い第1の導電型、ζこではp導電
型を有する第1の半導体層2と、この第1の半導体層2
 yc影形成れ九第1の半導体層2に比べて高不純物濃
1でかつ導電型が反対の22の半導体層5とを備えてお
シ、を九第1の半導体層2には電極付けを行うための高
不純物#[のp+型の領域4が形成されている。ここで
半導体層1.2、及び5が夫々トランジスタのコレクタ
層、ベース層、及びエミツタ層として作用することは明
らかであや、またこれら半導体層1.6には夫々コレク
タ電極、エミッタ電極として作用する1電qIA5.6
が形成されており、第1の半導体層2の領域4にはペー
ス電極として作用する制御W極7が形成されている。そ
して主電極5にはコレクタ端子Cが、主電極6にはエミ
ツタ端子Eが、及び制御電極7にはベース端子Bが接続
されている。斯かる構造を有するトランジスタがエミッ
タ端子EK対してベース端子Bt正極性とする電圧が印
加されて導通状1iIKある場合、領域4と第1の半導
体層2との間にはこれらの不純物濃度の差により第20
半導体層2に比べて領域4會高電位とする電位障壁が形
成される。この電位障壁は、制御電極7から領域4を介
して第1の半導体層2に供給される多数キャリアである
正孔に対しては実質的に障壁として作用しないので、領
域4は多数キャリアの供給作用を行うが、第2の半導体
層51つまシエミツタ層から第1の半導一層2、つまシ
ベース層に注入された少数キャリアである電子に対して
は萌配電位障壁が実質的に障壁として作用するので、電
子が第1の半導体層2と領域4との境界に蓄積されてし
まう、従ってこの様な従来のトランジスタはそのベース
層2の少数キャリアの蓄積が低いとは言えず、ベース層
における少数キャリアの蓄積が従来のトランジスタのタ
ー/オフ速度の高速化を阻んでいた。このことは、説明
を省くが、サイリスタについてもほばl同様である。
本発明は従来のcIT制御半導体装置の前述の様な欠点
を除去するために、制御半導体層として作用する第1の
半導体層にこの半導体層に多数キャリアを供給する作用
を行う第1の領域を形成すると共に一記号1の半導体層
に注入される少数キャリアの拡散長内に前記第1の半導
体層からの少数キャリアを吸収する作用をなす第2の領
域を前記第1の半導体層に形成し、且つ前記第1の領域
と第2の領域とに亘って制御電極を形成することKより
、ftI記第10半導体層にシける少数キャリアの蓄積
を低減させ、これによって可制御型半導体装置のターン
オフ特性の向上をなしたことを特徴としている。
先ず第2図によって本発明によるトランジスタの一実施
例を説明すると、第1図のものに対応する部分について
は同一の符号で示してあり、4′が21の半導体層2に
多数キャリアである正孔を°供給する作用をなし得る第
1の領域を示し、7が第20半導体層5よシ注入され九
第10半導体層2からの少数キャリアである電子を吸収
する作用をなし得る第2の傾城を示している。
半導体基板1は例えば2 X 1018atom備−3
11蜜の不純物濃度と200μ程度の厚さを有する1導
電型のコレクタ層を与え、この半導体基板1上にエピタ
中シャル成長法によって低い不純物濃度、例えばI X
 10  at「l「種変の不純物濃度のp導電型の第
10半導体層2を15〜20#Ilの厚さを有する様に
形成する。との第1の半導体層2はベース層とfkり、
エミツタ層となる第2の半導体N15はn導電型の不純
物をドープすることにより形成される。この第2の半導
体層3の不純物濃度は第1 (t)p導体層2に比べて
高く、例えば5×1018atomam 3程度である
。第1の領域4′はp導電型の不純物を第1の半導体層
2に1声乃至数−の深さでドープすることにより形成さ
れた5×1018atom att−56度以上の不純
物濃度を有するp+型の領域であり、第2の領域8はn
導電型の不純物を第1の半導体層2に1μm乃至数μm
の深さでドープすることによシ形成され九2 X 10
  atom2−機1以上の不純−濃1を有する領域で
あり、この第2の領域8は第1の半導体層2と第2の半
導体層3とにより形成されるp−n接合Jから少数キャ
リアである電子の拡散長以内の範囲に形成されている。
そしてこれら第1の領域4′と第20領域8とに亘って
餉御電117が形成されている。
斯かる構成のトランジスタが、そのペース端子1と工よ
ツタ端子EMにベース端子側を正極性とする電圧が印加
されて導通状態にある場合、不純物*tC1m1によυ
第10半導体層2と第1の領域4′との間に形成される
電位障壁は第1の半導体層2からの少数キャリアである
電子に対しては実質的に障壁として作用するが、制御電
極7側からの多数キャリアである正孔に対しては実質的
に障壁として作用しない。従って第10領域4′は制御
電極7側からオIC)半導体1112に多数キャリアを
供給する作用をなす。
一方、第1の半導体層2と22の領域との間には、これ
らの導電型の違いと不N物濃1の差とによって、第1の
半導体層2と第1の領域4′とによシ形成される電位障
壁とは逆方向の電位障壁が形成される。この電格障壁は
制御電極7@から第1の半導体層2に供給される多数キ
ャリアに対しては実質的に障壁として作用するが、第2
の半導体層3から第1の半導体層2に″注入された少数
キャリアである電子に対しては実質的に障壁として作用
しない。従ってp −n接合Jから少数キャリアの拡散
長内に位置せる第2の領域4′け第10半導体層2にお
ける少数キャリアの吸収を行う作用をなす。
よって斯かる構造のトランジスタによれば、ペース層に
おける少数キャリアの蓄積を低減することが出来るので
、ターンオフ特性を向上できることが通解できよう。
次に第5図により本発明K・よるトランジスタの別の一
実施例を説明する、 同図において第2図のものと対応する部分については同
一の符号金付してあり、基本的KFip−型の第10半
導体層2と7ヨツトキ接合を形成する金属層9を備える
と共に前記実施例における第2の領域8に代えて前記シ
ョットキ接合が形成された領域10を備え死点が、前記
実施例と異なるだけであろう この領域10はp−型のflの半導体層2と7冒ットキ
接合を形成する金属、例えばクロム或いはアルミニウム
の金属層9を2000 ismの厚さだ秒第1の半導体
m2に蒸着することKよシ得られるショットキ接合が形
成され九領域を示し、領域10は前記実施例における第
2の領域8と同様に第2の半導体層3から注入され九第
10半導体層2における少数キャリアである電子を吸収
する作用を行う。
従ってこの実施例では領域10t−第2の領域と舊う。
尚、第5図において制御電極7は金属層10上に形成さ
れ、半導体基板1は為不純物濃度を有するn導電型の半
導体層1 b’と蚊半導体層に比べて不純物111にの
低いn導電型の半導体層1bとからなる。
次に第4図に示す本発明の一実施例は第2図に示し九冥
雄側において、半導体基板1として1×1015ato
m czs−3根度以下の不純物濃度のn導電型の半導
体基板1を用い、その半導体基板1の金属電極5が形成
される面に半導体基板1にお゛ける多数キャリアの供給
を行う作用をなす、+ Hの牙30領域11と少数キャ
リアの吸収を行う作用をなすp” Mの第4の領域12
とからなる電極性は用半導体鳩15に備えたことを特徴
としている。
斯かる構造のトランジスタは、高速度のスインさい高耐
圧の電力用トランジスタに適している。
尚、同IWにおいて第2図のものと対応する部分につい
ては同一の符朱で示している。
次にオSaOは本発明による技術思想°をナイηスタに
おいて具体化した一実施例を示す−であり、前記第2図
の実施例とはトランジスタ構造とサイリスタ構造との差
異はあるものの、制御半導体層である第1の半導体層2
に第2図に示した第1の領域4′に相当するp+型の第
1の領域4′と第2の:領域8に相当するn+ 型の領
t4R8とを備え、これら第1、第2の領域に亘ってゲ
ート電極としての制御電17M7を投砂るという本発明
の重要な構成要件については第2図の実施例と同じであ
り、第10半導体層1における少数キャリアの蓄積を低
減できる。
また図示していないが、第5図に示した実施例の様に第
2の領域8を形成せずにその代シにショットキ接合(メ
タルシリサイドによる〕を形成する構成としても良い。
以上述べた様に本発明によれば、制御半導体層における
少数キャリアの蓄積を低減することが出来、よってター
ンオフ特性の改善された可制御半導体装置を提供するこ
とが出来る。
尚、以上の実施例において本発明の精神を逸脱しない範
囲において導電型を反対にしたり、不純qIID譲I&
を変えたり、或いは他の柚々な変更をなし得るであろう
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のトランジスタの路線的な縦断面を示す図
、第2図乃至第4図は本発明によるトランジスタの実施
例の一部分の路線的な縦断面を示す因、第5図は本発明
による実施例の一部分の略 S練的な縦断面を示す図で
ある。 1・・・半導体基板    2・・・第1の半導体層6
・・・22の半導体層  4′・・・牙1の領域5.6
・・・主電極    7・・・制御電極8.10・・・
第2の領域 9・・・金属屑11.13・・・第3、第
40領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の半導体層と、少くとも2s類の主電極と111類
    の制御電極とを偏え、前記複数の半導体層の内の前記制
    御電極が形成され九第1の導IE型の第10半導体層に
    該第1の半導体層とは反対の導電型の第20半導体層が
    形成され、かつ該第2の半導体層に前記主電極の一方が
    形成されてなる半導体装置において、前記第1の半導体
    層に該第1の半導体層に多数キャリアを供給する作用を
    行う第10領域を形成すると共、に1前記第2の半導体
    層から注入される前記第1の半導体層にシける少数キャ
    リアOWk収作用を行う第2の領域を前記注入される少
    数キャリアの拡散距離内圧形成し、−記号10領域と第
    2の領域とt実質的に短絡する様にこれら第1、第2の
    領域に亘って前記制御電極を形成したことを4+像とす
    る町制御半導体装筺。
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