JPS60132366A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60132366A
JPS60132366A JP58239644A JP23964483A JPS60132366A JP S60132366 A JPS60132366 A JP S60132366A JP 58239644 A JP58239644 A JP 58239644A JP 23964483 A JP23964483 A JP 23964483A JP S60132366 A JPS60132366 A JP S60132366A
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groove
electrode
insulator
center
semiconductor device
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JP58239644A
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Yoichi Araki
洋一 荒木
Yoshinari Uetake
植竹　義成
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Toshiba Corp
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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】 ［発明の技術分野］ この発明は半導体装置に関し、さらに詳細には、マルチ
カソード構造のゲートターンオフサイリスタもしくはマ
ルチエミッタ構造のパワートランジスタのごとき大電流
高速スイッヂング用の電力用半導体装置に関するもので
ある。
［発明の技術的背景］ 高速スイッチング用の大電力用パワー１〜ランジスタ及
びグー１−ターンオフ１ノ”イリスタ（以■にｃ、１Ｇ
ＴＯと略記する）は一般に電流取出側の極を分？Ｊ　Ｌ
ｌでマルチエミッタ構造もしくはマルチカソード構造に
づるために素子の陰（４ス側表面はいわゆるメサ形構造
に形成される。
一般にこのようなメ勺形表面＃？ｒ造を右りる半導体装
置はブレーナ形の半導体装置よりも高度な製造技術を要
し、また、苛酷な使用条件で使用されるｌ〔め故障も発
生しやＪい。
特にＧＴＯはパワートランジスタＪ：リ−ｂ品酷な使用
条件で使用される上、その製造方法に関しく要とするの
で、素子構造及び製造技術の両面Ｃの改善が必要とされ
ている。
第１図は従来公知のＧ］−○によって（ｊう成された電
力用半導体装置の主要部の縦断面図であり、特に素子の
陰極側表面の構造を拡大して示しｌご図である。　第１
図において、１１．Ｊ　Ｇ　Ｔ　Ｏの陽極側表面を構成
しているＰ型エミッタ層、２は１〕型エミツタ層１に接
して形成されたＮ型ベース層、３は１〕型ベ一ス層、４
はＮ型エミツタ層であり、Ｎ型エミツタ層４はＧＴＯの
陰極側表面を構成り−るとともに１−１型ベ一ス層３の
表面からメソ形に突出した形状となっている。　Ｎ型エ
ミツタ層４の間に形成されたメサ形の溝の底面はＰ型ベ
ース層３で構成され−Ｃおり、該溝の底面すなわちＰ型
ベース層３の表面にはＡｌからなるゲ−１へ電極５が設
【プられている。　また、該溝の両側面はＮ型エミツタ
層４で構成されており、該Ｎ型エミツタ層４の外面及び
該溝の両側面は絶縁膜６で被覆されている。　また、該
溝内にはポリイミド樹脂のととぎ絶縁物７が充填され、
グー１〜電極５は該絶縁物７で゛厚く被覆されている。
Ｎ型ニ［ミッタ層４の上にはＡＩからなるカソード電極
８が形成され、カソード電極８上にはｊｙｌ　０等の熱
緩衝板１Ｏが接触している。　ざらに熱緩衝板１Ｏの背
面には銅製の陰極板１１が配置されており、陰極板１１
とＣよ外囲器（図示せず）の一部を構成している。
一方、Ｇ　Ｔ　Ｏの陽極側表面を棉成し−Ｃいる１）型
エミツタ層１の表面にはＷ等の熱縁ｉΦＪ（及１２が合
金接着されており、該熱緩衝板１２の他方の面には外囲
器の−ａｌｌを構成してい・る銅製の陽極板１３が圧接
されている。
、［前傾技術の問題点１ 前記のごとぎ公知の半導体装；１テ１におい（は、製造
後もしくは使用中にメサ形の渦の中央部にｄ３いて絶縁
劣化を生じやすく、その結果、該ｉ：’＋の中央部附近
で絶縁破壊が起ってカソードとグー１〜とが短絡づ“る
という事故が生じやづかった。
このように従来の半導体装置にＪ５いてｉｉｌ’ｉの中
央部附近に絶縁破壊を生じざＵる除肉どじ−（以−ドの
ような種々の理由が考えられＣいる。　例えば、熱緩衝
板１Ｏを加工、取扱う際に該熱緩衝板の表面に突起が生
じることがあるが、この突起が該ｊｈ−内に絶縁物７の
中に突き刺さると、その部分Ｃ絶縁劣化が起り、その結
果、カッ−］・とグー１・かλ０絡することがある。
このほか、絶縁物７の被覆厚さが不均一であると、絶縁
物７の厚さの薄い場所に絶縁破壊が生じることもあり、
また、ゲート電極５の厚さが均一でない場合にも同様な
伸出によって絶縁破壊を生じることがある。
［発明の目的］ この発明の目的は、前記した短絡事故を生ずる恐れの少
ない、改良された半導体装置を提供することである。
「発明の概要」 木光明は、従来の半導体装置においてはゲート電極５の
中央部近傍の熱緩衝板とメサ）１４底面どの間隔が狭く
なりやすく、このため渦中央８１ｊ近１力では絶縁破壊
が生じやＪくなっＣいるという現象に注目し−Ｃなされ
たものであり、本発明により改良された半導体装置は、
’（Ｍ中火部にグー１−電極を形成していないことを特
徴とするものである。　本発明の半導体装１ｍでは、溝
中央部にはグー１〜電極を配置ｆｆシないことによりｆ
Ｍ中火部にお（プる絶縁破壊がはとｌｕどなくなると同
時に渦中央部にｄＮプる絶縁物７の層厚を増加させるこ
とができ、その結果、例えば熱緩衝板１Ｏに生起した突
起か絶縁物７の突き刺ざった場合であってもグーｌ−と
カソードとの短絡を生じる恐れがほどんどなくなり、ま
た、絶縁物７の層厚の不均一があってもグー１へ・カソ
ード間の短絡は全く生じる恐れがなくなった。
［発明の実施例１ 以−卜に第２図ないし第４図を参照して本発明の詳細な
説明する。　なお、第２図ないし第４図において第１図
と同−首号で表示された部分（３１第１図の従来装置と
同一の部分である。
第２図は本発明の第一の実施例であり、この実施例の半
導体装置て・・はゲ−１へ電極がメサ形のｌｕの両側縁
部のみに配置された第−ｒｘ極１４どり′１−電極１５
との二つの部分からなつ−Ｃおり、該漏の中央部には電
極が設（］られＣいない。　このため、該ｉｔ４の中央
部にはゲート電極によるλ０絡が（Ｊとんどなくなり、
また、該中央部１ごＪ３ＬＳＩる絶縁物７の層ｊワが従
来装置に比べて非常に厚くなるため、渦中央部にお【プ
る相対的絶縁耐力が従来菰１１９に比べて非常に大きく
なる。　従って溝内の絶縁物７の層厚が不均一な場合Ｃ
あっても絶縁破壊を起す恐れは全くなくなり、Ｊ、た、
熱緩衝板１Ｏに生じた突起が溝中央部の絶縁物７の層に
突き刺さることがあっても、溝内の大部分にはゲ−１・
電極が存在しないので短絡を生ずる恐れは少なくなる３
゜第３図は第２図の一部を実際に即して拡大した部分断
面図である。　この図に示されるＪ、うに、実際には第
一電極１４と第二電極１５のそれぞれの幅は溝幅に比べ
て非常に狭く、溝内の大部分は絶縁物７の層で占められ
ており、電極はｌ：ｌ’＋の周縁部に治ったごく狭い帯
状部分に設（プられＣいるにすぎない。
第４図は本発明の第二の実施例である。　この実施例は
第−電４ｆｉ”＋４と第二電極１５どの間の）１４底面
〈リ−なわち１つ型ベース層３の表面）に８１０２膜も
しくはＳ　！　３　Ｎ　ａ膜等の絶縁膜１６を被覆する
ことによっＣ溝中央部にお【ノる絶縁をざらに強化した
ものである。
［発明の効果］ 前記のごとき本発明の半導体装置を多数製作し、これに
ついて種々の試験及び使用を１Ｊつた結果、グー１へ・
カソードＩＭＩ短絡事故は従来装置６に比ｌ＼（１／１
０に低減することかわかった。
以上のように、この発明によれば短絡小数を〈（−する
恐れの少ない、改良された゛１′−導イホ’４１Ｆ：（
が提供される。　その結果、製品の（Ｍ　ｔＷｉ性か向
−１−すると同時に、製造歩留りも大幅に改；＾され、
１歿造−ｌストの低減が可能となった。
なｄ３、前記実施例はＧ　Ｔ　０に関しくのＪｋ説明さ
れているが、本発明はパワー１〜ランジスタ及びメ１ノ
形表面＋１４造の他の十埒体具買にｂ通用＋１Ｊ　１１
ヒＣ゛ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の゛市力用半導体菰：’ｆｉ　０）　Ｌ゛
λン部縦部面断面図２図は本発明の第一実施例の縦［ｌ
ｉｉ血図、第３図は第２図の一部を実際の装置別法に比
例して拡大した部分的拡大図、第４図は本発明のＴ　、
＝実施例の縦断面図である。 １・・・Ｐ型エミッタ層、　２・・・Ｎ型ベース層、３
・・・Ｐ型ベース層、　４・・・Ｎ型エミツタ層、５・
・・グー１〜電極、　６・・・絶縁膜、　７・・・絶縁
物、８・・・カッ−１〜電極、　９・・・△１お、　１
０・・・熱緩衝板、　１１・・・陰極板、　１２・・・
熱緩衝板、１３・・・陽極板、　１４・・・第一電極、
　１５・・・第二？１ｆｆｉ極、　１６・・・絶縁膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　メツ形の溝が形成された素子表面を有するとともに
    該溝の底面上に形成されたゲーｊ−電極を有した半導体
    装置に８３いて、該電極が該溝の周縁部に沿って延在す
    る互いに隔置されｌ〔第−及び第二の電極に分割されて
    おり、かつ該第−及び第二間の露出した該満の底面が絶
    縁膜で被覆されていることを特徴とする半導体装置。
JP58239644A 1983-12-21 1983-12-21 半導体装置 Pending JPS60132366A (ja)

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EP84115896A EP0146928B1 (en) 1983-12-21 1984-12-20 Power semiconductor device with mesa type structure
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EP0146928B1 (en) 1991-08-28
EP0146928A2 (en) 1985-07-03
EP0146928A3 (en) 1987-08-26
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