JPS5961962A - 絶縁ゲ−ト型サイリスタ - Google Patents

絶縁ゲ−ト型サイリスタ

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JPS5961962A
JPS5961962A JP17268482A JP17268482A JPS5961962A JP S5961962 A JPS5961962 A JP S5961962A JP 17268482 A JP17268482 A JP 17268482A JP 17268482 A JP17268482 A JP 17268482A JP S5961962 A JPS5961962 A JP S5961962A
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JP
Japan
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type impurity
impurity region
transistor
gate
condition
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JP17268482A
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JPH041508B2 (ja
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Yoshimitsu Tanaka
義光 田中
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices
    • H01L29/745Gate-turn-off devices with turn-off by field effect
    • H01L29/7455Gate-turn-off devices with turn-off by field effect produced by an insulated gate structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/749Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action with turn-on by field effect

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は絶縁ゲート型すイ゛リスクに関するものであ
る。
従来の紐1縁ゲート4(νサイリスクは、六方信号でオ
ンさせることができるカベオフさぜるためにはオフ専用
のゲートが必要とされていた。そのため、オン・オフの
信号は2系統で送るか、もしくは1系統で送っても分離
するための別回路が必要となっていた。しかしながら、
オン・オフの信号を、分離するための別回路を設けるこ
となく1系統で送ることができれば極めて便利である。
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、P
形不純物裏面層を有するN形シリコン基板の表面側に、
第1のP形不純物領域が形成され、この第1のP形不純
物領域内にN形不純物領域が形成され、さらにこのN形
不純物領域に第2のP形不純物領域が形成され、シリコ
ン基板の表面側に、少なくとも第1のP形不純物領域お
よびN形不純物領域にまたがるようにゲート電極がゲー
ト酸化膜を介して形成され、N形不純物領域および第2
のP形不純物領域にまたがりかつこれらの領域に接触す
るようにしてカソードが形成され、P形不純物裏面層に
アノードが形成されている絶縁ゲート型サイリスクをそ
の要旨とするもの(ある。
すなわち、この絶縁ゲート型サイリスタは、単一の入力
ゲートに、正または負の重圧を印加することにより、オ
ンまたはオフ状態になるため、オン・オフの信号を1系
統で送りつるのである。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図である
。図において、N1はN形シリコン基板で、裏面側にP
形不純物層P1が形成されている。このN形シリコン基
板N1の表面側には、第1のP形不純物領域P2が形成
され、この第1のP形不純物領Jf&p2内にN形不純
物領域N2が形成され、さらにこの領域N2内に第2の
P形不純物領域P8が形成されている。■はゲート酸化
膜で、このゲート酸化膜1の上に、ゲート電極2が、シ
リコン基板Nl、第1のP形不純物領域P2.N形不純
物領域N2および第2のP形不純物領域P8にまたがる
ように形成されている。そして、3は、カソードで、N
形不純物領域N2および第2のP形不純物領域P3に接
続する。4はアノードである。
第2図は、このようにしてこの絶縁ゲート型サイリスタ
の内部に構成されたトランジストをあられす断面図であ
って、P形不純物層pt  、シリコン基板Nt、(J
NIのP形不純物領域P2ζこよって第1の寄生トラン
ジスタTlが、また、シリコン基板Nl  、第1のP
形不純物領域P2.N形不皐屯物領域NZによって第2
の寄生トランジスタ゛r2力≦それぞれ構成され、さら
に、シリコン基板Nl  。
YJlのP形不純物領域P9.N形不純物領域N2によ
ってNチャネルのエンノ1ンスメントfi!j、MOS
トランジスタT3が、また第1のP形不純へ勿領域P2
.N形不純物領fj’li N2  、第2のP形不純
物領域P3によってPチャ ネルのディプ・レション石
見MO8)ランジスタT4がそれぞれ構成されてtl)
る。
第3図は、このようなトランジスタ番こよって4N¥成
される等価回路図である。
つぎに、第2図の断面図および第3図の等価回路図を参
照して動作説明を行う。まずオン動作番こついて説明す
る。すなわち、アノード4番こ正電圧が印加された状態
でゲート2に正の電圧を加えると、トランジスタ゛■”
3がオン状態、トランジスタ゛r4.がオフ状態となり
、電流が、P1→N1→(P2)→N2  と流れる(
 (P2)はチャネル部分を表わす〕。
この場合、Pl 、 Nl 、 P2 からなる叫うン
ジスタT1 とNt 、 P2 、 N2  かラナル
トランジスタT2とは、互にコレクタが相手のベースに
接続された正帰還ループを形成しており、この正帰還ル
ープをつくっているトランジスタTI、T2に飽和電流
が流れるため、正帰還ループが自己保持(ラッチング)
される。したがって、ゲート電圧をゼロにし、トランジ
スタ1゛8  をオフ状態にしても、電流はトランジス
タTl、1’2を通じて流れ続ける。
つぎに、オフ動作について説明する。アノード4、カソ
ード3間がオン状態のとき、ゲート2に負の電荷を加え
ると、P2 、N2 、 P3  からなるトランジス
タT4  がオン状態となり、電流は一部がP2→(N
2)→P8  という経路で流れるC (N2)  は
ヂャネル部〕。すなわち、トランジスタT1のエミッタ
からトランジスタエイ・を通してカソード3へ流れる電
流が増大するのである。このようになったとき、このサ
イリスタにおいては、トランジスタT2を流れる電流が
正帰還ル−プの保持?8.流、より小さく f、rろよ
うに抵抗成1分R等力< il’、111Wさね、て0
るので、トランジスタT11T2とも飽和状態力く維十
21できなくなり、前記正帰還ループのう゛ンチングカ
≦h〒消されて、アノード4.カソード3間力くオフ1
°はとなる。tfお、上記の実施例では、トランジスタ
T3がエンハンスメント型、T4 がディブレジョン型
となっているが、この逆になるよう番こしてもよい。ま
た、ゲート電極は少なくとも第1のPi杉不純物領域P
2およびN形不純物佃域N2  にまた力≦っておれば
よい。
このように、この絶縁ゲート型サイリスタは、1個の入
力ゲート2に正もしくは負の電圧を印加することにより
オン・オフできるため、オン・オフの信号を1系統で送
りうるようになり、極と)で便利になる。また、オンゲ
ートとオフゲートが隣接した構造になっているため、単
位面債当りの電流値を大きくでき、オン抵抗を低くおさ
えることができる。
第4図は参考例の構成を示す断面図である。すなわぢ、
この絶縁ゲート型サイリスタは、第1のP形不純物領域
P2  中にN形不純物領域N2を設け、第2のP形不
純物領域P8は、シリコン基板N1の表面側部分に第3
のP形不純物領域P4と対峙させた状態で設けている。
そして、オンゲート5を、シリコン基板Nl  、第1
のP形不純物領域P2.N形不純物領域N2にまたがる
ようにゲート酸化膜1を介して設けてPチャネルのエン
ハンス形MO3)ランジスタを構成するとともに、オフ
ゲート6を、第2のP形不純物領域P3  、シリコン
基板Nl 、第3のP形不純物領域P4 にまたがるよ
うにゲート酸化膜1を介して設けてPチャネルのエンハ
ンスメント形MO8)ランジスタを描成し、かつカソー
ド3を基板N1の表面側に設けるとともに、裏面にアノ
ードを設け、オフ回路のための補助アノード電極7を基
板Nlの表面側に設けて上記アノード4とともに2重ア
ノード方式としている。Pl はP形不純物層である。
この絶縁ゲートgサイリスクの動作説明を第5図の断面
図および第6図の等価回路図を参照して行う。まずオン
動作について説明する。すなわち、アノード4に正電圧
を印加しP2N1接合を逆バイアスにした状態でオンゲ
ート5に正の電圧を加えるとトランジスタT8がオン状
態、T4がオフ状態となる。この時電流は、P1→N[
→(Pg)−Ngと流れる。この場合、Pi、Nl、P
g  からなるトランジスタT1とNl、Pg、N2と
からなるトランジスタT2  とは正帰還ループを形成
しており、これらのトランジスタ’r1.T2に飽和電
流が流れ、正帰還ループが自己保持(ラッチング)され
る。したがって、ゲート電圧をゼロにしてトランジスタ
T8をオフにしても電流はトランジスタT1.T2を辿
して流れ続ける。
つぎに、オフ動作について説明する。ラッチングにより
、P1→N1→(Pg)−4N2のルートで電流が流れ
ている状態において、オフゲート6に負の電圧をかける
とトランジスタT4がオンとなり、電流がアノード4か
らトランジスタT4を通って直接カソード3に流れ始め
る。このとき、トランジスターI”l 、T2を坤じて
流れる電流が著しく減じ、この電流がラッチングを保持
できる最小電流より小さくなると、トランジスタ1’m
、T2ともオフ状態になり、アノード4カソード3間が
オフ状態となる。
このように、この絶縁ゲート型サイリスタは、オン動作
のための絶縁ゲート5とオフ動作のための絶縁ゲート6
を有しているため、オン・オフの動作が正確である。ま
た、2重アノード方式のため、オフ動作が容易である。
しかも、シリコン基板N1の両面にそれぞれアノードと
カソードを設けているため縦形の絶縁サイリスタとなり
、大電流に対応しうるようになる。
以上のように、この発明の絶縁ゲート型サイリスタは、
P形不純物裏■1層を有するN形シリコン基板の表面側
に、第1のP形不純物領域が形成され、この第1のP形
不純物領域内にN形不純物領域が形成され、さらにこの
N形不純物領域に第2のP形不純物領域が形成され、シ
リコン基板の表面側に、少なくとも第1の■゛形不純物
領域およびN形不純物領域にまたがるようにゲート電極
がゲート酸化膜を介して形成され、N形不純物領域およ
び第2のP形不純物領域にまたがりかつこれらの領域に
接触するようにしてカソードが形成され、P形不純物裏
’+jti層にアノードが形成されているため、オン・
オフの信号を、分離するための別口路を設けることなく
1系統で送りうるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のjR成を示す断面図、第
2図はその動作説明のためのwr′1rTI図、第3図
は同じくその等価回路図、第4図は参考例の構成を示す
断面図、第5図はその動作説明のための断面図、第6図
は同じくその等価回路図である。 1・・・ゲート酸化膜 2・・・ゲート電極 3・・・
カソード 4・・・アノード N1・・・シリコン基板
 Pl−・・P形不純物層 Pg、PR・・−P形不純
物領域 N2・・・N形不純物領域 Tl−1′4・・
・トランジスタ 代理人 弁理士 松 木 武 彦

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P形不純物裏iTi’i層を有するN形シリコン
    基板の表面側に、第1のP形不純物領域が形成され、こ
    の第1のP形不純物領域内にN形不純物領域が形成され
    、さらにこのN形不純物領域に第2のP形不純物領域が
    形成され、シリコン基板の表面側に、少なくとも第1の
    P形不純物領域およびN形不純物領域にまたがるように
    ゲート電極がゲート酸化11々を介して形成され、N形
    不純物領域および第2のP形不純物領域にまたがりかつ
    これらの領域に接触するようにしてカソードが形成され
    、P形不純物裏面層にアノードが形成されている絶縁ゲ
    ート型ザイリスタ。
JP17268482A 1982-09-30 1982-09-30 絶縁ゲ−ト型サイリスタ Granted JPS5961962A (ja)

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JP17268482A JPS5961962A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 絶縁ゲ−ト型サイリスタ

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JP17268482A JPS5961962A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 絶縁ゲ−ト型サイリスタ

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JPS5961962A true JPS5961962A (ja) 1984-04-09
JPH041508B2 JPH041508B2 (ja) 1992-01-13

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ID=15946439

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JP17268482A Granted JPS5961962A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 絶縁ゲ−ト型サイリスタ

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