JPS59158560A - パンチスル−現象を利用して過電圧保護を行う光トリガサイリスタ - Google Patents
パンチスル−現象を利用して過電圧保護を行う光トリガサイリスタInfo
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- JPS59158560A JPS59158560A JP2739684A JP2739684A JPS59158560A JP S59158560 A JPS59158560 A JP S59158560A JP 2739684 A JP2739684 A JP 2739684A JP 2739684 A JP2739684 A JP 2739684A JP S59158560 A JPS59158560 A JP S59158560A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
- H01L29/7424—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action having a built-in localised breakdown/breakover region, e.g. self-protected against destructive spontaneous, e.g. voltage breakover, firing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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- H01L31/111—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電力用サイリスタ、特に電力用光トリガサ
イリスクおよびその過電圧保護に関するものである。
イリスクおよびその過電圧保護に関するものである。
第１図は、過電圧自己保護機能を持つ従来形の光トリガ
サイリスタ１０ｆ示す。
サイリスタ１０ｆ示す。
このサイリスタ１０は、アバランシェ現象を利用して過
電圧から自己保護する。
電圧から自己保護する。
サイリスタ１０を、Ｎ＋Ｐ＋ＮＰ＋ 構造のサイリスタ
について述べる。
について述べる。
サイリスタ１０は、Ｎ十形カンード・エミソタ領域／．
２、Ｐ十形カン〜ド・ベース領域／グ、Ｎ形アノード・
ベース領域／ＡおよびＰ十形アノード・エミッタ領域７
ｇを有する。
２、Ｐ十形カン〜ド・ベース領域／グ、Ｎ形アノード・
ベース領域／ＡおよびＰ十形アノード・エミッタ領域７
ｇを有する。
カソード・エミッタ領域／２とカソード・ベース領域／
４’の間にはＰＮ接合２ｏがあジ、カソード・ベース領
域／ｌＩとアノード・ベース領域／乙の間にはＰＮ接合
２二があり、そしてアノ−上゛・ベース領域／６とアノ
ード・エミッタ領域１ｇの間にはＰＭ接合、２４Ｚがあ
る。
４’の間にはＰＮ接合２ｏがあジ、カソード・ベース領
域／ｌＩとアノード・ベース領域／乙の間にはＰＮ接合
２二があり、そしてアノ−上゛・ベース領域／６とアノ
ード・エミッタ領域１ｇの間にはＰＭ接合、２４Ｚがあ
る。
、カソード・エミッタ電極として役立つ第１電極、２６
は、通常アルミニウムで作られ、カソード・エミッタ領
域／、２へ付着さｎｌそしてカソード・ベース領域／ダ
がサイリスタ１０の頂面２ｇまで延びる場合にカソード
・ベース領域／グヘ亀気的に分路さｎる。
は、通常アルミニウムで作られ、カソード・エミッタ領
域／、２へ付着さｎｌそしてカソード・ベース領域／ダ
がサイリスタ１０の頂面２ｇまで延びる場合にカソード
・ベース領域／グヘ亀気的に分路さｎる。
アノード・エミッタ電極として役立つ第２電極３θは、
サイリスタ１０の底面３２へ付着される。
サイリスタ１０の底面３２へ付着される。
サイリスタＩＯは、その頂面、２ｇに形成さｎてカソー
ド・ベース領域／グに延びる凹み３グを有する。
ド・ベース領域／グに延びる凹み３グを有する。
カン、−ド・ベース領域／４’は凹み３グの底面沿いに
変形さｎる。カソード・ベース領域／ｌｌの、凹み３１
の底面沿いの部分３６は、カソード・ベース領域／ｌＩ
の部分３ｇよりも更にアノード・ベース領域／６へ延び
る。カソード・ベース領域／ｌｘの部分３ｇは、カソー
ド・ベース領域／グの、点ｌＩｏからサイリスタ１０の
縁部＋！二まで延びる部分である。
変形さｎる。カソード・ベース領域／ｌｌの、凹み３１
の底面沿いの部分３６は、カソード・ベース領域／ｌＩ
の部分３ｇよりも更にアノード・ベース領域／６へ延び
る。カソード・ベース領域／ｌｘの部分３ｇは、カソー
ド・ベース領域／グの、点ｌＩｏからサイリスタ１０の
縁部＋！二まで延びる部分である。
アバランシェ現象を利用して過電圧から保護さｎる第７
図の従来形の光トリガサイリスタ／Ｑでは、凹み３弘の
下方のサイリスタ１０の阻止接合間の、アノード・ベー
ス領域／６の部分３７の幅ＷＮが重要である。第１図に
示した従来形の光トリガサイリスタ／θのこの例では、
こｎはＦＮＮ接合ココ２グの間で測定さｎたようｉ凹み
３グの下方のアノード・ベース領域／６の幅ＷＮ″ｃあ
る。
図の従来形の光トリガサイリスタ／Ｑでは、凹み３弘の
下方のサイリスタ１０の阻止接合間の、アノード・ベー
ス領域／６の部分３７の幅ＷＮが重要である。第１図に
示した従来形の光トリガサイリスタ／θのこの例では、
こｎはＦＮＮ接合ココ２グの間で測定さｎたようｉ凹み
３グの下方のアノード・ベース領域／６の幅ＷＮ″ｃあ
る。
サイリスタ１０が過電圧に対して自己保獲機北全持つた
めには、下記の関係が存在しなければならない。
めには、下記の関係が存在しなければならない。
ＷＤ＋ ２ Ｌア＜ＷＮ
たｙし、ＷＤはブレイクオーバ電圧での空乏層の幅であ
５、Ｌｐは拡散長さであり、そしてＷＮ は部分３６の
底面から測定さ７またような凹み３グの下方の２つの阻
止接合すなわちＰＮ接合、２コと２ダの間のアノード・
ベース領域／乙の幅である。拡散長さはＮ形半導体材料
では大体３５ミクロンであると考えらおる。
５、Ｌｐは拡散長さであり、そしてＷＮ は部分３６の
底面から測定さ７またような凹み３グの下方の２つの阻
止接合すなわちＰＮ接合、２コと２ダの間のアノード・
ベース領域／乙の幅である。拡散長さはＮ形半導体材料
では大体３５ミクロンであると考えらおる。
代表的な例として、第１図のサイリスタは下記の物理的
パラメータ金持つ。Ｎ十形カソード・エミッタ領域１２
は１０ 〜１０２１ 個原子／ｃｃの表面濃度まてド
ープさ！１、ＰＮ接合１０におけるドープ濃度は３×／
θ１６〜５×１０１６飼原子／ Ｃｃである。カソード
・エミッタ領域７．２の厚きは３５ミクロンである。Ｐ
十形カンード・ベース領域／グおよびＰ十形アノード・
エミッタ領域／ｇは１０〜１０１９個原子／ ＣＣの表
面（震度までドープさｒ、る。アノード・エミッタ領域
／ざの厚さは７２５ミクロンである。カソード・ベース
領域／弘の厚さは、部分３ｇでは７．２５ミクロンであ
るが、凹み３≠の下方の部分３６では３５ミクロンであ
る。Ｎ形アノード・ベース領域／６は、／６０Ω・歯の
比抵抗を持ち、凹み３’ｌの下方での厚さ、すなわちＷ
Ｎが３５０ミクロンで残シの部分の厚さが５０θミクロ
ンである。凹み３４ｔの深さは０．２２９ｍｍ（ワミル
）である。
パラメータ金持つ。Ｎ十形カソード・エミッタ領域１２
は１０ 〜１０２１ 個原子／ｃｃの表面濃度まてド
ープさ！１、ＰＮ接合１０におけるドープ濃度は３×／
θ１６〜５×１０１６飼原子／ Ｃｃである。カソード
・エミッタ領域７．２の厚きは３５ミクロンである。Ｐ
十形カンード・ベース領域／グおよびＰ十形アノード・
エミッタ領域／ｇは１０〜１０１９個原子／ ＣＣの表
面（震度までドープさｒ、る。アノード・エミッタ領域
／ざの厚さは７２５ミクロンである。カソード・ベース
領域／弘の厚さは、部分３ｇでは７．２５ミクロンであ
るが、凹み３≠の下方の部分３６では３５ミクロンであ
る。Ｎ形アノード・ベース領域／６は、／６０Ω・歯の
比抵抗を持ち、凹み３’ｌの下方での厚さ、すなわちＷ
Ｎが３５０ミクロンで残シの部分の厚さが５０θミクロ
ンである。凹み３４ｔの深さは０．２２９ｍｍ（ワミル
）である。
この従来形の光トリガサイリスタは７９３７年に発行さ
ｎりｌ’−よりＤＭ Ｊの第４１０−４’／、？ページ
に掲載さｆＬｆ７ Ｊ、 Ｘ、 Ｐ ｒ Ｚ７ｂ７８Ｚ
およびＥ、 Ｓ。
ｎりｌ’−よりＤＭ Ｊの第４１０−４’／、？ページ
に掲載さｆＬｆ７ Ｊ、 Ｘ、 Ｐ ｒ Ｚ７ｂ７８Ｚ
およびＥ、 Ｓ。
５ｃｈｌθｇｅ＋１ 共著の論文に述べらｊ２ている
。
。
１由の従来技術は７９ｇ／年に発行さｔた「工ｇＤＭＪ
の第りＱ６〜ｌｌ−θデページに掲載さ才を斤Ｖ、 Ａ
、 Ｋ。
の第りＱ６〜ｌｌ−θデページに掲載さ才を斤Ｖ、 Ａ
、 Ｋ。
Ｔｅｍｐｌｅ 著の論文並びに米国特１ｆｆｐＨ，／７
６．３７／’号および第り、θ？ ？、４’ ０３号に
開示さｎている。
６．３７／’号および第り、θ？ ？、４’ ０３号に
開示さｎている。
この発明の目的は、改良した自己保護技術を提供するこ
とである。
とである。
この発明は、その広い意味で、頂面および底面と、第１
ベース領域と、第２ベース領域とを備え、前記第７ベー
ス領域はその中に配置さｎへ凹みに！し、この凹みは第
７エミツク領域から離ｎておりかつ前記頂面の中央部か
ら前記第１ベース領域へ所定の距離延び、この所定の距
離は前記凹みの下方の順方向明止接合が逆方向阻止接合
に向って形成さｎ 、これにより前記第一ベース領域は
前記凹みの下方で第１幅ＷＮを有し、この第１１咄ＷＮ
は前記第一ベース領域の残りの部分の幅よりも狭くかつ
ＷＤ＞ＷＮである（タソし、ＷＤは所望のブレイクダウ
ン電圧で形成さｎた仝乏層の幅である。）ようなもので
あｐ１パンチスルー現象によって過電圧から保護さｎる
光トリガサイリスタにある。
ベース領域と、第２ベース領域とを備え、前記第７ベー
ス領域はその中に配置さｎへ凹みに！し、この凹みは第
７エミツク領域から離ｎておりかつ前記頂面の中央部か
ら前記第１ベース領域へ所定の距離延び、この所定の距
離は前記凹みの下方の順方向明止接合が逆方向阻止接合
に向って形成さｎ 、これにより前記第一ベース領域は
前記凹みの下方で第１幅ＷＮを有し、この第１１咄ＷＮ
は前記第一ベース領域の残りの部分の幅よりも狭くかつ
ＷＤ＞ＷＮである（タソし、ＷＤは所望のブレイクダウ
ン電圧で形成さｎた仝乏層の幅である。）ようなもので
あｐ１パンチスルー現象によって過電圧から保護さｎる
光トリガサイリスタにある。
第一図は、パンチスルー私、象を利用して過電圧から自
己保護するこの発明の光トリガサイリスタ／１０を示す
。
己保護するこの発明の光トリガサイリスタ／１０を示す
。
このサイリスク／１０をＮ ＋Ｐ ＋ ＮＰ ＋構造の
ものについて説明するが、この発明をＰ ＋ Ｎ 十Ｐ
Ｎ十構造のサイリスクに等しく適用できかつサイリス
タ全適当な半導体材料で構成できることを理解さｎたい
。
ものについて説明するが、この発明をＰ ＋ Ｎ 十Ｐ
Ｎ十構造のサイリスクに等しく適用できかつサイリス
タ全適当な半導体材料で構成できることを理解さｎたい
。
サイリスタ／１０は、区切らｊ、ることか望ましい？Ｊ
十形カンード・エミッタ領域／／２、Ｐ＋形カンード・
ベース領域ｉｉ＜ｔ、Ｎ形アノード・ベース領域／／６
およびＰ十形アノード・エミッタ領域／／Ａ’を有する
。
十形カンード・エミッタ領域／／２、Ｐ＋形カンード・
ベース領域ｉｉ＜ｔ、Ｎ形アノード・ベース領域／／６
およびＰ十形アノード・エミッタ領域／／Ａ’を有する
。
カソード・エミッタ領域／／、２とカソード・ベース領
域／／！Ｉの間には第１ ＰＮ接合／λ０がある。
域／／！Ｉの間には第１ ＰＮ接合／λ０がある。
カソード・ベース領域／／クトアノード・ベース領域／
／乙の間には第、２ ＰＮ接合／２．２があｐｌこの第
２ ＰＮ接合はサイリスク／１０の順阻止接合である。
／乙の間には第、２ ＰＮ接合／２．２があｐｌこの第
２ ＰＮ接合はサイリスク／１０の順阻止接合である。
アノード・、ベース領域／／６とアノードφエミツク領
域／／ｇの間には第３ＰＮ接合／コダがあり、この第３
ＰＮ接合７．２グはサイリスタ／１０の逆阻止接合で
ある。
域／／ｇの間には第３ＰＮ接合／コダがあり、この第３
ＰＮ接合７．２グはサイリスタ／１０の逆阻止接合で
ある。
カソード・エミッタ電極／、２６は、カソード・エミッ
タ領域／／２およびカソード・ベース領域ｉｉｑとオー
ミンク電気接触してサイリスタｌｌＯの頂面／２ｇへ付
着さｎる。カソード・エミンｊＬ電ｇｉ 、ｌ Ａとカ
ソード・ベース領域／／りのオーミック電気接触は、カ
ソード・ベース領域ｉｉｙの部分／２デすなわち区切ら
ｎたカソード・エミッタ領域／／、２の間にあるサイリ
スタ／１０の頂面／λｇヘカンード・ベース領域／／’
Ｉが延びる部分に生じらｎる。
タ領域／／２およびカソード・ベース領域ｉｉｑとオー
ミンク電気接触してサイリスタｌｌＯの頂面／２ｇへ付
着さｎる。カソード・エミンｊＬ電ｇｉ 、ｌ Ａとカ
ソード・ベース領域／／りのオーミック電気接触は、カ
ソード・ベース領域ｉｉｙの部分／２デすなわち区切ら
ｎたカソード・エミッタ領域／／、２の間にあるサイリ
スタ／１０の頂面／λｇヘカンード・ベース領域／／’
Ｉが延びる部分に生じらｎる。
アノード・エミッタ電極／３ｏは、アノード・エミッタ
領域／／ｇとオーミンク電気接触してサイリスタ／／θ
の底面７３．２沿いに付着される。
領域／／ｇとオーミンク電気接触してサイリスタ／／θ
の底面７３．２沿いに付着される。
サイリスタ／１０は、その頂面／２ｇＶＣ形成さｎてカ
ソード・ベース領域／／ＩＩに延びる凹み／３りを有す
る。
ソード・ベース領域／／ＩＩに延びる凹み／３りを有す
る。
カソード・ベース領域／／りは凹み／３４ｔの底面／３
Ｓ沿いに変形さｎる。凹み／３グの底面／３Ｓ沿いにカ
ンード呻ベース領域／／’Ｉが変形さｎる部分／３６は
、カソード・ベース領域／／弘の部分／３ｇＪ：υも更
にアノード・ベース領域／／６へ延びる。カソード・ベ
ース領域／／りの部分７３ｇは、カソード・ベース領域
／／’Ｉの、点／’１０からサイリスタ／１０の縁部１
ｔｉａ４で延びる部分である。カソード・ベース領域／
／りを変形すると、凹み／３’ｌの下方にある第、２Ｐ
Ｎ接合１２．２が第、？ ＰＮ接合／２１１ＶＣ向って
輪形成さｎることになる。
Ｓ沿いに変形さｎる。凹み／３グの底面／３Ｓ沿いにカ
ンード呻ベース領域／／’Ｉが変形さｎる部分／３６は
、カソード・ベース領域／／弘の部分／３ｇＪ：υも更
にアノード・ベース領域／／６へ延びる。カソード・ベ
ース領域／／りの部分７３ｇは、カソード・ベース領域
／／’Ｉの、点／’１０からサイリスタ／１０の縁部１
ｔｉａ４で延びる部分である。カソード・ベース領域／
／りを変形すると、凹み／３’ｌの下方にある第、２Ｐ
Ｎ接合１２．２が第、？ ＰＮ接合／２１１ＶＣ向って
輪形成さｎることになる。
アルミニウムの拡散とこの後のガリウムの拡散との間で
、エツチングまたは当業者に周知の適当な手段によって
凹みｉ、ｉｌＩがサイリスタ／１０に形成さｎる。ガリ
ウムの拡散を伴うアルミニウムの拡散は当業者に周知で
ある。
、エツチングまたは当業者に周知の適当な手段によって
凹みｉ、ｉｌＩがサイリスタ／１０に形成さｎる。ガリ
ウムの拡散を伴うアルミニウムの拡散は当業者に周知で
ある。
サイリスタ／１０がパンチスルー現象によって過電圧か
ら保護さｎるようになっているこの発明では、アノード
・ベース領域／／ｌ、の部分／３７（すなわち部分／３
６の底面沿いの第コＰＮ接合／２２と第３ ＰＮ接合／
、２１Ｉとの間で測ったような凹み７３りの下方のアノ
ード・ベース領域／／乙の部分）が重要である。
ら保護さｎるようになっているこの発明では、アノード
・ベース領域／／ｌ、の部分／３７（すなわち部分／３
６の底面沿いの第コＰＮ接合／２２と第３ ＰＮ接合／
、２１Ｉとの間で測ったような凹み７３りの下方のアノ
ード・ベース領域／／乙の部分）が重要である。
サイリスタ／１０がパンチスルー現象により過電圧から
自己保護するためには、 ＷＤ＞ｗＮ の関係が必要である。たゾし、ＷＤは所望のブレイクダ
ウン電圧における空乏層の幅であシ、そしてＷＮは部分
／３６の底面から測ったような２つの阻止接合間のアノ
ード・ベース領域／、、、／ｌ、の幅である。
自己保護するためには、 ＷＤ＞ｗＮ の関係が必要である。たゾし、ＷＤは所望のブレイクダ
ウン電圧における空乏層の幅であシ、そしてＷＮは部分
／３６の底面から測ったような２つの阻止接合間のアノ
ード・ベース領域／、、、／ｌ、の幅である。
実例では、バンチスルー現象は、凹み／３４’の下方で
ＷＤが第３ＰＮ接合／、２４ｖ、１つの拡散長よりも短
く内部で動く時に起る。
ＷＤが第３ＰＮ接合／、２４ｖ、１つの拡散長よりも短
く内部で動く時に起る。
このパンチスルー現象が凹み／３’ｌの下方の所望の位
置で確実に起るようにするために、点／’７３すなわち
凹み／３Ｑ−■ｊ民＋ｌ１ｌｊ ／ ３３ Ｆ７）縁か
らカソード・エミッタ領域／／、２までの距離０α”は
少なくと１！、２つの拡散長であるべきである。なお、
一方の拡散長はＮ形半導体祠料では大体３５ミクロンで
ある。
置で確実に起るようにするために、点／’７３すなわち
凹み／３Ｑ−■ｊ民＋ｌ１ｌｊ ／ ３３ Ｆ７）縁か
らカソード・エミッタ領域／／、２までの距離０α”は
少なくと１！、２つの拡散長であるべきである。なお、
一方の拡散長はＮ形半導体祠料では大体３５ミクロンで
ある。
従って、バンチスルー現象は、凹みｉａｔ、ｔの下刃で
、カソード・エミッタ領域／／２から離ｎ−た位置で起
る。
、カソード・エミッタ領域／／２から離ｎ−た位置で起
る。
元エネルギーを凹みに当て望ましくは光エネルギーの少
なくとも大部分を凹みの底面に当てることにより、サイ
リスク／／θはターン・オンされる。
なくとも大部分を凹みの底面に当てることにより、サイ
リスク／／θはターン・オンされる。
この発明がどのようにｅ能するかを説明するために、パ
ンチスルーに近い慣用のｌＩ層素子を示す第３図を参照
さｆ’ｌたい。１）ｎｌｌ））ランジスタの実効ベース
幅゛”は少数キャリアの拡散長Ｌｐに近い。アーリー効
果により、スイッチング状態αｎｐｉｌ＋αｐｎｐ＝／
に達するまでｐｎｐトランジスタの利得は増大する。こ
のスイッチング機構は強い負温度依存性を持つ。対照的
に、こ■発明のサイリスクの等個物は第９図に示さ７ｔ
ている。深い凹みの下方のアーリー効果は、カソード・
エミッタ領域の下方の新しい実効ベース幅！ （実効ベ
ース幅１とは違う）によって制御さ７′Ｌる。その紹果
、ゲート領域トランジスタの利得（ｄぴどく瑣太し得る
が、カソード領域ｐｎｐ ）ランジスタのオリ得は大体
一定に留る。
ンチスルーに近い慣用のｌＩ層素子を示す第３図を参照
さｆ’ｌたい。１）ｎｌｌ））ランジスタの実効ベース
幅゛”は少数キャリアの拡散長Ｌｐに近い。アーリー効
果により、スイッチング状態αｎｐｉｌ＋αｐｎｐ＝／
に達するまでｐｎｐトランジスタの利得は増大する。こ
のスイッチング機構は強い負温度依存性を持つ。対照的
に、こ■発明のサイリスクの等個物は第９図に示さ７ｔ
ている。深い凹みの下方のアーリー効果は、カソード・
エミッタ領域の下方の新しい実効ベース幅！ （実効ベ
ース幅１とは違う）によって制御さ７′Ｌる。その紹果
、ゲート領域トランジスタの利得（ｄぴどく瑣太し得る
が、カソード領域ｐｎｐ ）ランジスタのオリ得は大体
一定に留る。
中性ｐベース領域はゲート領域トランジスタのコレクタ
をカソード領域ｎｐｎ ）ランジスタのベースへ接続す
る。新しい全スイッチング状態工、ニエＬｐｎｐが得ら
ハる。たゾし、■６は通常のスレツショルド・ゲート電
流でア、り、ＩＬｌ−ｊ空乏層の漏洩電流であシ、そし
てαｐｎｐ は深い凹みの下方におけるトランジスタ
の電圧依存利得である。この新しいスイッチング状態は
温度に関してより安定である。
をカソード領域ｎｐｎ ）ランジスタのベースへ接続す
る。新しい全スイッチング状態工、ニエＬｐｎｐが得ら
ハる。たゾし、■６は通常のスレツショルド・ゲート電
流でア、り、ＩＬｌ−ｊ空乏層の漏洩電流であシ、そし
てαｐｎｐ は深い凹みの下方におけるトランジスタ
の電圧依存利得である。この新しいスイッチング状態は
温度に関してより安定である。
第２図に示した形式のサイリスクすなわちこの発明のサ
イリスクは、直径ｓｏｍｍのシリコン−ウェーハに作ら
九た。
イリスクは、直径ｓｏｍｍのシリコン−ウェーハに作ら
九た。
カソード・エミッタ領域ｉｉ、ｚＢ／θ２０〜ｌＯ′！
Ｉ 飼原子／ＣＣの表面濃度にドープさｆした。
Ｉ 飼原子／ＣＣの表面濃度にドープさｆした。
カソード・エミッタ領域／／コの、第ｔ ＰＮ接合／２
０におけるドープ濃度はｊ ｘ １０”個原子／ ｃｃ
−ｓ Ｘ ／ ０”個原子／ ｃｃであった。カソー
ド・エミッタ領域／／２の＠ｔｄ３ｓミクロンだった。
０におけるドープ濃度はｊ ｘ １０”個原子／ ｃｃ
−ｓ Ｘ ／ ０”個原子／ ｃｃであった。カソー
ド・エミッタ領域／／２の＠ｔｄ３ｓミクロンだった。
カソード・ベース偵域／ｌグは１０〜／Ｑ１ｇ個原子／
８Ｃの表面濃度にドープさｎた。カン〜ド・ベース領
域／／グの部分／３ｇｖ幅は７２！ｉミクロンで、カソ
ード・ベース領域／／りの部分／３６の厚さは３５ミク
ロンだった。
８Ｃの表面濃度にドープさｎた。カン〜ド・ベース領
域／／グの部分／３ｇｖ幅は７２！ｉミクロンで、カソ
ード・ベース領域／／りの部分／３６の厚さは３５ミク
ロンだった。
アノード・ベース領域／／６の比抵抗は１４００１０ｍ
だった。
だった。
アノード・ベース領域／／６の、凹みの下方の部分／３
７の幅は２７！ｒミクロンだったが、アノード・ベース
領域７／６の残りの部分の幅は７．２５ミクロンだった
。
７の幅は２７！ｒミクロンだったが、アノード・ベース
領域７／６の残りの部分の幅は７．２５ミクロンだった
。
アノード・エミッタ領域／ ／ ｔ ｔｄ １０”−７
Ｏ１ｌｌ費原子／ ｃｃの表面濃度にドープさｎかっそ
の厚さが７２５ミクロンだった。
Ｏ１ｌｌ費原子／ ｃｃの表面濃度にドープさｎかっそ
の厚さが７２５ミクロンだった。
凹み７３りは、その深さがｏ、ｘ、２ｔｍｍ＜ｑミル）
で、サイリスタ／／θの頂面／λにがらθ、／／りａｍ
（夕、Ｓミル）０点での幅が／、６５朋（６５ミル）
だつた。
で、サイリスタ／／θの頂面／λにがらθ、／／りａｍ
（夕、Ｓミル）０点での幅が／、６５朋（６５ミル）
だつた。
距離“α″は約７７Ｓミクロンだった。
第５図は、コ５パＣにおけるサイリスタ／／Ｑの自己保
設顯方向工Ｖスイッチング特性全示す。
設顯方向工Ｖスイッチング特性全示す。
第６図は、同一サイリスタ／／θの、７．２！ｒ−Ｑに
おける自己保護順方陶工Ｖスイッチング特性を示す。温
度が上昇してもサイリスタの阻止電圧には殆ど影響しな
いことが理解できる。
おける自己保護順方陶工Ｖスイッチング特性を示す。温
度が上昇してもサイリスタの阻止電圧には殆ど影響しな
いことが理解できる。
赤外線で再結合を測定すると、ゲート領域すなわちサイ
リスタの縁部におけるよシもむしろ凹みの下方のサイリ
スタ中央部において過電圧によるターン・オンが起った
ことを明白に示す。
リスタの縁部におけるよシもむしろ凹みの下方のサイリ
スタ中央部において過電圧によるターン・オンが起った
ことを明白に示す。
トリガ亜流のパンチスルー原因は、逆バイアスをかけて
サイリスタ／１０を熱赤外線で測定することから確認さ
する。第７図はサイリスタの逆方向工ｖ特性を示す。σ
屯洩は、ｊ：訳方向漏洩の開始と整合する電圧で開始し
たことに注目さｆ′Ｌだい。サイリスタを赤外線顕微鏡
で観察すると、凹み７３グにホット・スポットがあるこ
とが分った。逆バイアスをかけてエツチングした凹みを
赤外線顕微鏡で観察することにより、もつと納得できる
証明がさｎた。像中の一番熱い点は凹み７３グ中の一番
深い点に相当する。予期したように、パンチスルー現象
はｎベースの一番狭い部分で始った。
サイリスタ／１０を熱赤外線で測定することから確認さ
する。第７図はサイリスタの逆方向工ｖ特性を示す。σ
屯洩は、ｊ：訳方向漏洩の開始と整合する電圧で開始し
たことに注目さｆ′Ｌだい。サイリスタを赤外線顕微鏡
で観察すると、凹み７３グにホット・スポットがあるこ
とが分った。逆バイアスをかけてエツチングした凹みを
赤外線顕微鏡で観察することにより、もつと納得できる
証明がさｎた。像中の一番熱い点は凹み７３グ中の一番
深い点に相当する。予期したように、パンチスルー現象
はｎベースの一番狭い部分で始った。
この発明によｎば、サイリスタの阻止電圧の対温度依存
性か向上する（すなわち小さくなる）。
性か向上する（すなわち小さくなる）。
第１図は従来のサイリスタの断面図、第一図はこの発明
のサイリスタの断面図、第３図はパンチスルーに近い市
川のり層スイッチング素子の概略図、第ゲ１凶はこの発
明のサイリスタがどのように機能するかの１つの理論を
例示する概略図、第５ないし７図はこの発明のサイリス
タのＩ＋７特性曲線図である。 ／１０けサイリスタ、／／、２はカンード・エミッタ領
域、／／ｌＩはカンード・ベース領域、／／６ｔｄアノ
ード・ベース領域、／／ｇはアノード・エミッタ領域、
／２θは第１ ＰＮ接合、／ス、２は第２ ＰＮ接合、
／コタは第３ ＰＮ接合、７．２６はカンード・エミッ
タ電極としての第１篭殖、／ ２ｇ （ｒｚ頂面、／３
０はアノード・エミッタ電極として′：Ｄ第コ亀慣、／
３コ―鳳而、／３りは凹み、１５？５は凹みの底面、／
３６は凹みの下方にあるカンード・ベース領域の部分、
／３りは凹みの下方にあるアノード・ベース領域の部分
、７３ｇはカンード・ベース領域の残りの部分、／グＯ
は点、／クユは縁部である。 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 手続補正ｉ！：：（自発） 昭右１５り年５月ｌり日 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５？年特許願第−７３９６号 ３、 補正をする者 事件どの関係 特許出願人 ４、代Ｊ１１１人 代 名 （５７８７） 弁理」−０曽 我 道
照ム補正の内容 （１） 明ａ書第１’／頁第１グ〜／Ｓ行および第１グ
頁第１ワ行の「“α′″」の記載を［’ ａ Ｔ′ｊと
補正する。
のサイリスタの断面図、第３図はパンチスルーに近い市
川のり層スイッチング素子の概略図、第ゲ１凶はこの発
明のサイリスタがどのように機能するかの１つの理論を
例示する概略図、第５ないし７図はこの発明のサイリス
タのＩ＋７特性曲線図である。 ／１０けサイリスタ、／／、２はカンード・エミッタ領
域、／／ｌＩはカンード・ベース領域、／／６ｔｄアノ
ード・ベース領域、／／ｇはアノード・エミッタ領域、
／２θは第１ ＰＮ接合、／ス、２は第２ ＰＮ接合、
／コタは第３ ＰＮ接合、７．２６はカンード・エミッ
タ電極としての第１篭殖、／ ２ｇ （ｒｚ頂面、／３
０はアノード・エミッタ電極として′：Ｄ第コ亀慣、／
３コ―鳳而、／３りは凹み、１５？５は凹みの底面、／
３６は凹みの下方にあるカンード・ベース領域の部分、
／３りは凹みの下方にあるアノード・ベース領域の部分
、７３ｇはカンード・ベース領域の残りの部分、／グＯ
は点、／クユは縁部である。 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 手続補正ｉ！：：（自発） 昭右１５り年５月ｌり日 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５？年特許願第−７３９６号 ３、 補正をする者 事件どの関係 特許出願人 ４、代Ｊ１１１人 代 名 （５７８７） 弁理」−０曽 我 道
照ム補正の内容 （１） 明ａ書第１’／頁第１グ〜／Ｓ行および第１グ
頁第１ワ行の「“α′″」の記載を［’ ａ Ｔ′ｊと
補正する。
Claims (3)
- （１）頂面および底面と、第１ベース領域と、第一ペー
ス領域とを備え、前記第１ベース領域はその中に配置さ
ｔ″した凹みを有し、この凹みは第１エミツタ領域から
離ｎておりかつ前記頂面の中央部から前記第１ベース領
域へ所定の距離延び、こＯ所定の距離は前記凹みの下方
の順方向阻止接合が逆方向阻止接合に向って形成さ才１
、こｎにより前記第一ペース領域は前記凹みの下方で第
１幅ＷＮを有し、この第１幅ＷＮは前記第一ペース領域
の残りの部分の幅よりも狭くかつＷＤ＞ＷＮである（た
ｙし、ＷＤは所望のブレイクダウン電圧で形成さｆ′し
た空乏層の幅である。）ようなもので今り、パンチスル
ー現象によって過電圧から保護さｌる光トリガサイリス
ク。 - （２） 凹みは少なくとも一つの拡散長に等しい距離
だけ第１エミンタ領域から離ｎている特許請求の範囲第
１項記載の光トリカサイリスク。 - （３） ＷＮはＷＤ よりも大きい２つの拡散長より
も小さい特許請求の範囲第１項記載の光トリガサイリス
タ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US46800483A | 1983-02-18 | 1983-02-18 | |
| US468004 | 1983-02-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59158560A true JPS59158560A (ja) | 1984-09-08 |
Family
ID=23858035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2739684A Pending JPS59158560A (ja) | 1983-02-18 | 1984-02-17 | パンチスル−現象を利用して過電圧保護を行う光トリガサイリスタ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59158560A (ja) |
| BE (1) | BE898947A (ja) |
| BR (1) | BR8400676A (ja) |
| DE (1) | DE3405548A1 (ja) |
| FR (1) | FR2541512A1 (ja) |
| GB (1) | GB2135515A (ja) |
| IE (1) | IE840248L (ja) |
| IN (1) | IN159387B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627387A (en) * | 1991-12-26 | 1997-05-06 | Hitachi, Ltd. | Overvoltage self-protection semiconductor device, method of fabrication thereof and semiconductor circuit using the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136369A (ja) * | 1987-11-21 | 1989-05-29 | Toshiba Corp | 過電圧保護機能付半導体装置の製造方法 |
| DE102013004561B4 (de) * | 2013-03-15 | 2017-05-04 | Infineon Technologies Ag | Eine vorrichtung zum erkennen einer krafteinwirkung und ein verfahren zum erkennen einer krafteinwirkung |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4953782A (ja) * | 1972-08-04 | 1974-05-24 | ||
| JPS52126181A (en) * | 1976-03-22 | 1977-10-22 | Gen Electric | Switching semiconductor device |
| JPS52138880A (en) * | 1976-04-19 | 1977-11-19 | Gen Electric | Selffprotecting semiconductor device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS508315B1 (ja) * | 1970-02-20 | 1975-04-03 | ||
| CH594989A5 (ja) * | 1976-09-03 | 1978-01-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| DE2747945A1 (de) * | 1976-11-01 | 1978-05-18 | Electric Power Res Inst | Thyristor-bauelement fuer eigenschutz |
-
1984
- 1984-02-02 IE IE24884A patent/IE840248L/xx unknown
- 1984-02-02 GB GB08402719A patent/GB2135515A/en not_active Withdrawn
- 1984-02-09 IN IN94/CAL/84A patent/IN159387B/en unknown
- 1984-02-14 FR FR8402232A patent/FR2541512A1/fr not_active Withdrawn
- 1984-02-15 BR BR8400676A patent/BR8400676A/pt unknown
- 1984-02-16 DE DE19843405548 patent/DE3405548A1/de not_active Withdrawn
- 1984-02-17 JP JP2739684A patent/JPS59158560A/ja active Pending
- 1984-02-17 BE BE0/212419A patent/BE898947A/fr not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4953782A (ja) * | 1972-08-04 | 1974-05-24 | ||
| JPS52126181A (en) * | 1976-03-22 | 1977-10-22 | Gen Electric | Switching semiconductor device |
| JPS52138880A (en) * | 1976-04-19 | 1977-11-19 | Gen Electric | Selffprotecting semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627387A (en) * | 1991-12-26 | 1997-05-06 | Hitachi, Ltd. | Overvoltage self-protection semiconductor device, method of fabrication thereof and semiconductor circuit using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN159387B (ja) | 1987-05-09 |
| IE840248L (en) | 1984-08-18 |
| DE3405548A1 (de) | 1984-08-23 |
| BE898947A (fr) | 1984-08-17 |
| GB8402719D0 (en) | 1984-03-07 |
| GB2135515A (en) | 1984-08-30 |
| BR8400676A (pt) | 1984-09-25 |
| FR2541512A1 (fr) | 1984-08-24 |
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