JPS60240159A - 静電誘導サイリスタ - Google Patents

静電誘導サイリスタ

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Publication number
JPS60240159A
JPS60240159A JP9607684A JP9607684A JPS60240159A JP S60240159 A JPS60240159 A JP S60240159A JP 9607684 A JP9607684 A JP 9607684A JP 9607684 A JP9607684 A JP 9607684A JP S60240159 A JPS60240159 A JP S60240159A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
region
resistance
coupling region
turn
Prior art date
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Pending
Application number
JP9607684A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinobu Otsubo
大坪 義信
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.)
Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Denki Seizo KK, Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Denki Seizo KK
Priority to JP9607684A priority Critical patent/JPS60240159A/ja
Publication of JPS60240159A publication Critical patent/JPS60240159A/ja
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
    • H01L29/10Semiconductor 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 not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1066Gate region of field-effect devices with PN junction gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静電誘導サイリスタの埋め込みゲート構造に関
するもので、p”ダイオードのi層に多数のチャネルを
形成するようにゲートを埋め込み、ゲートを露出された
領域にゲート電極を接続するようにした、埋め込みゲー
ト形静電誘導サイリスタ(以下8Iサイリスタと称す月
こ対して、ゲート電極から最も遠い長さ方向の中央部分
で、隣り合うゲート領域を連結するゲート結合領域をチ
ャネルを横断してチャネル部分に設けることにより、タ
ーンオンおよびターンオフなどの動作において、最も遅
れて動作する部分からゲート電極に至る間のゲート抵抗
を低減させる作用をさせ、制御可能な電流と電圧を大き
くシ、且つチャネル面積がゲート結合領域によって減少
するのを最小限とすることによって、電流容量の大きい
素子を得るようにしたものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来のSIサイリスタの一例の1区画分の断面
斜視図を示し、第4図は第3図のゲート部分のみを取り
出して示した平面図であって、単一の半導体基板内に多
数の区画が配設されて8Iサイリスタを構成している。
2はn形高抵抗領域、3はp形低抵抗からなるアノード
領域、4はn形低抵抗からなる短絡領域、5はp形のゲ
ート領域、6はn影領域、7はn形低抵抗からなるカソ
ード領域、8はチャネルであり、2〜8はシリコンなど
の半導体である。
n形高抵抗領域2の層とn影領域6の層の境界部には、
第4図に示すような格子状のゲート領域5が埋め込まれ
ており、このゲート領域5に囲まれたn形高抵抗領域2
の部分をチャネル8と称し、負荷電流は主としてこのチ
ャネル8部分を流れる。
一般に第3図、第4図に示した一区画の寸法は、例えば
幅Wが0.5難程度、長さLが3露程度と極めて小さい
ものであり、ゲート領域5の格子1本の幅は約20μm
と非常に狭い。
n影領域6の層の上部にはn形低抵抗からなるカソード
領域7の層が重ねられて、その上面にカソード電極11
が設けられている。n形高抵抗領域2の層の下部の中央
部分にはp形像抵抗領域からなるアノード領域3の層が
pn接合を形成するごとく重ねられると共に、周辺部分
にはn形像抵抗領域からなる短絡領域4が設けられ、こ
れらアノード領域3と短絡領域4からなる層の下面にア
ノード電極9が設けられて、短絡領域4がn形高抵抗領
域2の層とアノード電極9とを周辺部分にお −いて短
絡するごとく構成されている。
更に、各区画のカソード領域7とn影領域6の両層の周
辺部は取り除かれ、格子状のゲート領域5の周辺部が露
出せしめられており、この露出面にゲート電極10が設
けられている。このように構成された多数の区画が単一
の半導体基板内に多数配設されて8Iサイリスタを形成
している。
上記のように構成されたSIサイリスタは、ゲート電極
10とカソード電極11の間に適当な逆方向のゲート電
圧(逆バイアス電圧) Vxoを印加した状態では、ア
ノード電極9とカソード電極11の間に印加される順方
向のアノード電圧YAKは阻止されて、アノード電流が
極めて微小なオフ状態となる。
ゲート電極10とカソード電極11の間の逆バイアス電
圧を除去するか、あるいは順バイアスにすることによっ
てアノード電圧の阻止能力は失われ、アノード電流が流
れ易いオン状態へと移行し、すなわちターンオンし、ア
ノード電圧はオン状態のアノード電流、いわゆるオン電
流に見合ったオン電圧に低下する。
再度適当な逆方向のゲート電圧VKGを印加することに
よって、アノード電流は減少し、且つアノード電圧は上
昇してオフ状態へ復帰、すなわちターンオフする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第3図および第4図に示した基本構造を有する区画を、
直径25mの円形半導体基板内に多数並列配置して製作
された8Iサイリスタを、圧接形のパッケージに組み立
てて特性をめた。その結果、オフ電圧いわゆる耐圧は2
.5 kV、オン電圧は1000Aのオン電流で3■、
そしてターンオフ可能なアノード電流すなわち可制御電
流はゲート逆バイアス電圧−40Vで100OAであっ
た。しかしながら、約120OAのアノード電流をター
ンオフする際に破損した。
ターンオフ時にアノード電流が急激に減少するフォール
期間に発生するアノード電圧の最大値は破損した時に1
kVであった。この8Iサイリスタのターンオフ時の破
損場所は1個所であって、その位置は第4図にX印で示
されるごとく、ゲート電極10から遠い格子状のゲート
領域5の長手方向の中央部附近にあることがわかった。
一方、可制御電流はターンオフ時のゲート逆バイアス電
圧を大きくするのに伴って増大する。
〔問題点を解決するための手段〕
以上の結果から、ターンオフ時の破損を防止して可制御
電流を大きくするには、埋め込みゲート構造面において
多数のチャネルの中で最も遅れてターンオフを完了する
部分のターンオフ能力を向上させるために、ゲート領域
5の格子の長さ方向の中央からゲート電極10に至る間
のゲート抵抗を低減せしめることが有効である。
これを実現するためには、各区画の幅Wを小さくしてゲ
ート領域5の格子の長さを短かくすれば簡単であるが、
そのことは基板内の有効電流通流範囲であるチャネル8
の面積を、短絡領域4やゲ−ト電極10部分の面積増加
のために相対的に減少せしめることになる。
よって、本発明においてはゲート電極から最も遠い長手
方向の中央部で、隣り合うゲート領域を連結するゲート
結合領域をチャネルを横断してチャネル部分に設けるも
のである。
〔作用〕
上記のごとく、チャネル内に隣り合うゲート領域の連結
するゲート結合領域を設けることにより、ターンオンお
よびターンオフなどの動作において、最も遅れて動作す
る部分からゲート電極に至るゲート抵抗を低減させる作
用をさせ、制御可能な電流と電圧を大きくシ、且つチャ
ネル面積がゲート結合領域によって減少するのを最小限
とすることにより、電流容量の大きい素子を得ることが
できる。
〔実施例〕
第1図は本発明にかかるSIサイリスタの埋め込みゲー
ト構造の一実施例を示す平面図で、第3図、第4図と同
一の符号は同一部分を示し、従来の構造と異なる点は各
チャネル8の中央部分に、格子状の隣り合うゲート領域
5を連結するゲート結合領域12を設けたことにある。
なお、このゲート結合領域12はゲート領域5と同様の
方法によって作成するとよい。
ゲート電極10から最も遠いゲート結合領域12附近に
、ターンオフ動作遅れによる電流集中が生じた場合に、
電流集中点からゲート領域5を経てゲート電極10に至
る間の抵抗は、ゲート結合領域12によって低減される
。この作用によって、ゲート電極lOへ引き抜き得る電
流値は増大することから、可制御電流とフォール期間に
発生するアノード電圧の許容値は大きくなり得る。
一方、ゲート結合領域12によるチャネル面積の減少率
は小さいことから、オン電圧の増大は実用上問題になら
ない程度である。従って、ゲート結合領域12によりゲ
ート抵抗が低減されることによってdv/dt耐最の向
上が、更にはゲート領域の時定数が小さくなるこ七から
ターンオン時にも多数のチャネルが均一動作し易くなり
、ターンオン特性とdi/dt耐量の向上が可能となる
第2図は本発明にかかるSIサイリスタの埋め込みゲー
ト構造の第2の実施例を示す平面図で、第1図と同一の
符号は同一部分を示し、第1図に示した先の実施例と異
る所はゲート結合領域12を区画の最も外側に位置する
チャネル8には設けずに、内側のチャネル8にのみ配置
したことにある。
このことによって、ゲート結合領域12からゲート電極
10に至る間の抵抗は低減されると共に、先の実施例に
比較してゲート抵抗の均一さが増す。
何故ならば、最も外側に位置するチャネル8はゲート電
極10にほぼ接しているので、本来ゲート抵抗は小さい
ものとなっているためである。
従って、この第2の実施例によるとゲート抵抗が一層均
一となり、多数のチャネル8の同時ターンオン、ターン
オフ動作が促進され、ひいてはターンオン特性、ターン
オフ特性、 di/dt耐量およびdv/dt耐量の向
上が可能となる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明は埋め込みゲート形
8Iサイリスクにゲート結合領域Hを設けることによっ
て、オン電圧を増大させることなく、ターンオン特性、
ターンオフ特性、di/dt耐量およびdv/dt耐量
を向上させることができ、また製造に際しては従来の埋
め込みゲート形Sエサイリスタと同様の方法で製造する
ことができるので、経済的負担を増すことな(8Iサイ
リスタの性能を高めることが可能である。
なお、以上の説明はすべてpゲートSIサイリスクにつ
いて行ったが、nデー1−8Iサイリスタおよびpn双
方のゲートを有するダブルゲート形SIサイリスタにも
適用可能なことは、当業者なら明らかなことである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明にかかるSIサイリスタの
埋め込みゲート構造のそれぞれ別の実施例を示す平面図
、第3図は従来の8Iサイリスタの一例の1区画分の断
面斜視図、第4図は第3図のゲート部分のみを取り出し
た平面図である。 2・・・・n形高抵抗領域、3・・・・アノード領域、
4・・・短絡領域、5 ・・−ゲート領域、6・・・・
n影領域、7・・・・・カソード領域、8・・・チャネ
ル、9・・・・・アノード電極、10・・・ゲート電極
、11・・・・カソード領域、12・・・・ゲート結合
領域。 特許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 為1図 為2図 3 10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)n形またはn形の半導体からなるゲート領域を少
    なくとも一層有する埋め込みゲート形静電誘導すイリス
    タにおいて、チャネル部分に、隣り合うゲート領域をゲ
    ート電極から最も遠い長さ方向の中央部分でチャネルを
    横断して連結するゲート結合領域を設けたことを特徴と
    する静電誘導サイリスタ。
  2. (2)並列配置された複数のチャネルの中で最も外側の
    チャネルを除くチャネルにゲート結合領域を設けた特許
    請求の範囲第(1)項記載の静電誘導サイリスタ。
JP9607684A 1984-05-14 1984-05-14 静電誘導サイリスタ Pending JPS60240159A (ja)

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JP9607684A JPS60240159A (ja) 1984-05-14 1984-05-14 静電誘導サイリスタ

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JP9607684A JPS60240159A (ja) 1984-05-14 1984-05-14 静電誘導サイリスタ

Publications (1)

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JPS60240159A true JPS60240159A (ja) 1985-11-29

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ID=14155305

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JP9607684A Pending JPS60240159A (ja) 1984-05-14 1984-05-14 静電誘導サイリスタ

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4922354A (ja) * 1972-06-21 1974-02-27
JPS5012987A (ja) * 1973-05-18 1975-02-10
JPS53102678A (en) * 1977-02-19 1978-09-07 Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor and semiconductor ic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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