JPS60231363A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタの製造方法 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタの製造方法

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JPS60231363A
JPS60231363A JP59086830A JP8683084A JPS60231363A JP S60231363 A JPS60231363 A JP S60231363A JP 59086830 A JP59086830 A JP 59086830A JP 8683084 A JP8683084 A JP 8683084A JP S60231363 A JPS60231363 A JP S60231363A
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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〕 本発明はＧＴＯｌ特に大電力の高耐圧ＧＴＯの製造方法
に関する。
〔従来技術〕
従来、大電力ＧＴＯにおける低オン電圧の素子構造とし
て、第１図に示すようなアノード短絡構造が一般に知ら
れている。図中、１はｎ形シリコン基板からなるｎ形ベ
ース領域、２はｐ形ベース領域、３はｐ形エミッタ領域
、４はｎ形エミ・ツタ領域を各々示す。また、５，６．
７は各々ｐ形エミッタ領域３．　ｐ形ベース領域２．ｎ
形エミ・ツタ領域４にオーミック接触して設けられたア
ノード電極、ゲート電極、カソード電極を示す。ここで
アノード電極５はｎ形ベース領域１とＰ形エミ、／夕領
域３とを短絡している。
このようなアノード短絡構造を有するＧＴＯでは、ター
ンオフ時にｎ形ベース領域１内の残留キャリアがアノー
ド短絡部を通って引き抜かれるため、ｎ形ベース領域１
のキャリアライフタイムを短くする必要がなく、そのた
め、このアノード短絡構造を有するＧＴＯでは通常のＧ
ＴＯに比較して低オン電圧を実現できる。
しかしながら高耐圧ＧＴＯにおいては、阻止電圧の面か
らｎ形ベース領域ｌの厚みを厚く設計する必要があるた
め、結局アノード短絡構造にあってもキャリアライフタ
イムを短くすることが要求される。この理由は、ｎ形ベ
ース領域ｌのキャリアライフタイムが長すぎると、ゲー
トターンオフ時のテール電流が長くなり、ターンオフ損
失の増大や最小オフ期間の増加をまねき、そのため高い
周波数での動作が困難となるからである。
〔発明の概要〕
本発明は、これらの従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、ＧＴＯのｎ形ベース領域に最適な量のＡｕ
をドープすることにより、ターンオン特性を犠牲にする
ことなくターンオフ特性を改善できるＧＴＯの製造方法
を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図について説明する。
第２図は本発明の一実施例によるＧＴＯの製造方法を説
明するため素子の断面を示す。
まず、ｎ形Ｓｉ基板２００の両面にｐ形不純物、例えば
ガリウムあるいはアルミニウム等を拡散してｐ影領域２
２を形成し、片面のｐ影領域をラッピング等の方法によ
って除去し、このラッピングした面（アノード面２０１
）側に所定のパターンを形成し、しかる後ポロン等のｐ
形不純物を拡散してｐ形エミッタ領域２３を形成する。
なお、このｐ形エミッタ領域２３を形成するに際し、ま
ずアノード短絡部に相当するｎ十領域２３ａを選択的に
形成し、つづいて全面にＧａ等のｐ形不純物を拡散し、
ｐ形エミッタ領域２３を形成しても良い。この場合ｎ十
領域２３ａの濃度がｐ形不純物の濃度より充分高いこと
が必要である。
このようにして形成されたＧＴＯ基板のラッピング面（
アノード面２０１）と反対側（カソード面２０２）の所
定の位置にｎ形不純物を拡散してｎ形エミッタ領域２４
を形成する。
タイムを短くする。このＡｕ２Ｂをドーピングするには
、上記のようにしてｎ形不純物の拡散を完了したシリコ
ンウェハ２００のアノード面２０１側の絶縁膜をフッ酸
等で完全に除去し、その後ＡＵを蒸着等の方法で該アノ
ード面２０１側に付着させ、このシリコンウェハを拡散
炉の中に入れて拡散を行う。そしてこのＡｕ２Ｂのドー
ピング量は拡散時間と拡散温度で決定されるが、一般に
ドーピング量は、拡散温度を２５〜３０分毎に種々変え
ることによってコントロールされる。
第３図中の曲線（δ）は耐圧１０００〜２００ＯＶクラ
スのＧＴＯにおけるターンオフ損失Ｐｏｆｆ及びオン電
圧ＶＴＭと金拡散温度との依存特性を示す。１０００〜
２゜ＯＯＶ耐圧のＧＴＯでは、通常シリコン基板の比抵
抗としては５０〜１００Ω−（至）程度の比抵抗が用い
られ、この時のｎベース層の厚みは要求される遮断電流
によって異なるが、数１００Ａ以上のＧＴＯでは通常２
５０〜３００μｍである。図においてオン電圧ＶＴＭは
金拡散温度８４５℃あたりから急激に大きくなる。一方
、ターンオフ損失Ｐｏｆｆは金拡散温度の上昇とともに
小さくなってくる。両特性を考慮すると耐圧１０００〜
２０００　ＶのＧＴＯに対しては、８２０〜８４５℃の
金拡散温度で拡散すると、ターンオフ損失Ｐｏｆｆとオ
ン電圧ＶＴＭの相関が良くなり、■鮒が大きくなること
な（Ｐｏｆｆを低減できる。
第３図中の曲線（ｂｌは耐圧２０００〜３０００　Ｖク
ラスのＧＴＯにおけるＰｏｆｆ及びＶＴＭと金拡散温度
との依存特性を示す。２０００〜３０００　Ｖクラスの
ＧＴＯでは通常シリコン基板の比抵抗としては１００〜
１６０Ω−ｅｍ程度の比抵抗が用いられ、この時のｎベ
ース層の厚みは要求される遮断電流によって異なるが、
数１００Ａ以上のＧＴＯでは通常３５０〜４５０μｍで
ある。この場合、金拡散温度８３０℃あたりで惣激にＶ
ＴＭが増大する。従って耐圧２０００〜３０００　Ｖク
ラスのＧＴＯでは、８００〜８３０　’Ｃの金拡散温度
での拡散が特性的に最適である。
第３図中の曲線（Ｃ１は耐圧３０００〜５０００　Ｖク
ラスのＧＴＯに対するＩ”ｏｆｆ及びＶＴＭと金拡散温
度との依存特性を示す。耐圧３０００〜５０００　Ｖク
ラスのＧＴＯでは通常シリコン基板の比抵抗としては１
６０〜２５０Ω−（２）程度の比抵抗が用いられ、この
時の要求されるｎベース層の厚みは遮断電流によって異
なるが、数１０ＯＡ以」二のＧＴＯでは通常４５０〜６
００１１ｍである。この場合、金拡散温度８１０℃あた
りで急激にＶＴＭが増大する。従って耐圧３０００〜５
０００■クラスのＧＴＯでは７６０〜８１０℃の範囲の
金拡散温度での拡散が特性的に最適である。
第４図はアノード短絡構造を有するＧＴＯ，一般のｉチ
阻市ＧＴＯにおいて最小ターンオフ時間とＶＴ’Ｍとの
関係を耐圧３０００〜５０００　Ｖ　（７）　Ｇ　Ｔ　
Ｏを例にとって示したもので、各耐圧クラスに関して比
較されている。図において曲線Ａは本実施例のアノード
短絡構造を有するＧＴＯにＡｕを拡散し、ｎｏにおける
特性を示し、曲線Ｂは逆阻止型ＧＴＯにおける特性を示
す。図から明かなように、本実施例ＧＴＯは通常の逆阻
止形ＧＴＯに比較して、同じＶＴＭで、最小ターンオフ
期間、即ちゲートオフ信号が入ってから次のオン信号が
入ることが許される最小時間が著しく短くなっているこ
とがわかる。このことはＡ　ｕ拡散型アノード短絡構造
Ｏは高周波動作に適しているという特長も有しているこ
ととなる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明に係るＧＴＯの製造方法によれば、
ｎ型ベース領域にＡｕを所定の拡散温度でもって拡散し
て該領域のライフタイムを短くしたので、オン電圧が大
きくなってしまうことなくターンオフ損失を小さくでき
、ターンオフ特性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のＧＴＯを説明するためのＧＴＯウェハの
断面図、第２図は本発明の一実施例にょるＧＴＯの製造
方法を説明するためのＧＴＯウェハの断面図、第３図は
ＧＴＯのターンオフ損失ＰＯｆｆ及びオン電圧ＶＴＭと
金拡散温度との依存関係を説明するための特性図、第４
図はＧＴＯのオン電圧ＶＴＭと最小ターンオフ期間との
関係を説明するための特性図である。 ２１・・・ｎ形不純物第３領域、２２・・・ｐ形不純物
第２領域、２３・・・ｐ形不純物第４領域、２４・・・
ｎ形不純物第１領域、２００・・・半導体基板、２０１
・・・第２の主表面、２０２・・・第１の主表面。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板に第１の主表面から順に形成された第
    １ｎ形不純物領域、第２ｐ形不純物領域。 第３ｎ形不純物領域、第４ｐ形不純物領域と、半導体基
    板の第２の主表面において上記第３．第４領域を短絡す
    る電極とを備えたゲートターンオフサイリスク（以下Ｇ
    ＴＯと記す）の製造方法において、上記第３領域に該第
    ３領域のライフタイムが短くなるようＡｕを所定の拡散
    温度でもって拡散することを特徴とするＧＴＯの製造方
    法。
  2. （２）阻止耐圧が１０００〜２０００　Ｖの範囲（７）
    ＧＴＯ素子を製造する際には上記拡散温度を８２０〜８
    ４５℃とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のＧＴＯの製造方法。
  3. （３）阻止耐圧が２０００〜３０００　Ｖ　１７１範囲
    のＧＴＯ素子を製造する際には上記拡散温度を８００〜
    ８３０℃とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載のＧＴＯの製造方法。
  4. （４）阻止耐圧が３０００〜５０００ｖノ範囲＋７）Ｇ
    ＴＯ素子を製造する際には上記拡散温度を７６０〜８１
    ０℃とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のＧＴＯの製造方法。
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