JPS6074678A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6074678A
JPS6074678A JP18272883A JP18272883A JPS6074678A JP S6074678 A JPS6074678 A JP S6074678A JP 18272883 A JP18272883 A JP 18272883A JP 18272883 A JP18272883 A JP 18272883A JP S6074678 A JPS6074678 A JP S6074678A
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conductivity type
type
diffusion layer
layer
dirt
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JP18272883A
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JPH0580158B2 (ja
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Shigenori Yakushiji
薬師寺 茂則
Susumu Yasaka
家坂 進
Tsukasa Hattori
服部 宰
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/7404Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
    • H01L29/742Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a field effect transistor

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、例えばSSR(5otld 5tate 
Retay)に使用され、MO8(M@tatOxld
e Sem1conductor )構造によってトリ
が機能が制御される、サイリスタおよびトライアック等
の半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
例えば温度制御回路および時間制御回路に使用されるS
SHには、一般に電気トリガまたは光トリガによってス
イッチング動作するサイリスタ、トライアック等の半導
体装置が組み込まれる。
tAJkはr−)。、カッ−1間に、。8構造部11を
設けたサイリスタ(特開昭55−74168 )を示す
もので、このサイリスタはP型とN型のタイプの異なる
4つの領域(PNPN )より形成されている。すなわ
ち、このサイリスタは、アノード電極Aにプラス(ト)
、カソード電極Kにマイナス←)の電圧を印加した状態
で、ダート電極Gにプラス(ト)の電圧を印加すると導
通状態になるもので、この場合、MO8構造部11のダ
ート酸化膜に印加される電圧が、そのしきい値電圧を越
えると、ダートG、カソードに間が短絡してトリガ機能
をオフ制御し遮断状態となるものである。このよりな、
MO8構造部11のダート酸化膜のしきい値電圧に対応
する特定電圧範囲でのみトリガ機能をオン制御してサイ
リスタを動作させる機能を、一般に、ゼロクロス機能と
称する。ここで、上記MO8構造部11の?−)部には
、ダート酸化膜の絶縁破壊防止対策として、2つのコン
デンサCIおよびC2で分圧した一方の電圧を印加する
ようにしている。
次に、第2図および第3図は、それぞれ、上記第1図に
おける場合と同様のトリが機能制御用のMO8構造部1
2および13を設けたサイリスタ(特開昭54−268
0)およびトライアック(特開昭55−3694)を示
すもので、このサイリスタおよびトライアックの何れの
場合においても、MO8構造部12.13のダート部に
は、直接アノードA、カソードに間の電圧が印加される
ようになっている。この場合、f−)酸化膜の絶縁耐圧
を上げる為には、そのダート酸化膜の膜厚を厚く形成し
なければならない。この事は、前記第1図におけるサイ
リスタにおいても同様である。ここで、上記第1図乃至
第3図における半導体装置は、何れの場合においても、
最大電圧が例えば、400 (V)程度以下の低電圧県
外下で使用されるものである。
〔背景技術の問題点〕
しかし、このように、 MO8構造部のダート酸化膜の
絶縁耐圧を上げる為に、その酸化膜自体の膜厚を厚く形
成したのでtj:、M2S部のしきいftotlEが上
がってトリガ機能を制御する特定電圧範囲が広がる状態
と彦る。すなわち、例えば前述したそれぞれの半導体装
置を、最大電圧1000(イ)程度の高電圧条件下で使
用する場合には、M2S部のしきい値電圧が上がってゼ
ロクロス機能を低下させると共に、比較的高いアノード
A、カソードに間室圧でもトリガ機能がオン制御される
ようになシ、そのスイッチング時に伴なって電磁障害が
発生する恐れがある。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、
例えば最大電圧1000(Iil)というような高電圧
条件下で使用するような場合でも、ゼロクロス機能を低
下させることなく、ダート酸化膜の絶縁破壊を防止する
ことが可能と力る半導体装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
すなわちこの発明に係る半導体装置は、N型半導体基板
面のMO8構造を設けたP型ゲート拡散層に近接した距
離で、上記MO8構造のf−)≠°′電気的に接続した
P型拡散領域を形成し、P型アノード拡散層とN型カソ
ード拡散層との間に、上記MO8構造のダート酸化膜の
絶縁破壊電圧を印加した際に、上記P型拡散領域に対し
て空乏層が到達するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面によルこの発明の一実施例を説明する。
第4図はその構成を示すもので、この半導体装置はN型
の半導体基板21から形成する。このN型半導体基板2
1の主表面には、まず、P型f−)拡散層22を形成し
、このP型ダート拡散層22の表面には、例えばそれぞ
れ同一の拡散形状で第1および第2のN型カソード拡散
層23および24を形成する。この第2のN型カソード
拡散層24は、アルミニウム等による導電部25によシ
上記P型?−)拡散層22に電気的に接続されるもので
、このP型ダート拡散層22の中央部表面上には、上記
第1および第2のN型カソード拡散層23.24それぞ
れへζy部に接触するようにしてダート酸化826を形
成する。そして、このダート酸化膜26の表面上には、
r−ト導電層21を形成し、破線で示すようなMOS 
(MatatOxide Sem1conductor
 )構造部28を構成する。
また、このN型半導体基板2ノの主表面には、上記P型
ゲート拡散層22に近接した距離tで、フローティング
P型拡散領域29を形成する。
このP型拡散領域29は、上記MO8構造部28のダー
ト酸化膜26上に形成したダート導電層27に電気的に
接続されるもので、このP型拡散領域29を形成したN
型半導体基板21の主表面と反対側の表面には、P型ア
ノード拡散層30を形成する。そして、このP型アノー
ド拡散層30および上記第1のN型カソード拡散層23
、P型ff−)拡散層22から、それぞれ、アノード電
極Aおよびカソード電極に1ゲート電極Gを導出する。
ことで、上記P型ゲート拡散層22とP型拡散領域29
との距離tは、アノード電極Aとカッ′(ド電極にとの
間に、ダート酸化膜26の絶縁破壊電圧Vtを印加した
際に、P型f−)拡散層22とN型半導体基板21との
界面に生じる破線aで示すような空乏層31の幅板下に
設定される。
つtシ、例えば、上記MO8構造部28のしきい値電圧
vTを5〜6M程度に設定する場合には、P型ダート拡
散層22の表面濃度をlXl0”(cIIL−3)、界
面電荷密度をl x l Q”(am−2)とすれば、
ダート酸化膜26の膜厚は1500 (1)程度に設定
される。ここで、このf−)酸化膜26(1500X)
の絶縁破壊電圧Vtは一般に120〜130M程度であ
る。すなわち、このダート酸化膜26(1500X)O
絶縁破壊電圧Vt=120(V)を、P型アノード拡散
層30−N型カソード拡散層23間に印加した場合に生
じる空乏層31の幅は、N型半導体基板21の濃度を1
xlO(cm )、P型ゲート拡散層22の拡散深さを
40(μm)とすれば、30(μm)8度と々る。よっ
て、この場合、上記P型r−)拡散層22とP型拡散領
i″29との距離tは、30(μm)以下〔tく30(
μm))の適描な値に設定すればよい。
すなわちこのように構成される半導体装置において、ま
ず、アノード電極A−カソード電極に間電圧vAKを、
OMから次第に上昇させると、空乏層31は徐々にN型
基板21側に広がるようになる。ここで、フローティン
グP型拡散領域29およびMO8構造部28のダート導
電層27それぞれの電位は、上記アノードA−カソード
に間電圧V□と同電位になるもので、この電圧vAKが
MO8構造部28のしきい値電圧VT=5〜6(v)程
度に達するまでの範囲内では、トリが機能はオン制御さ
れ、ダート電極Gに供給される電気トリが信号またはP
型ゲート拡散層22の表面に照射される光トリが信号p
hによってこの半導体装置は導通状態となる。この場合
、トリガ機能がオン制御されるMO8構造部28のしき
い値電圧範囲OM〜■、=5〜6Mを比較的狭く設定し
たので、電磁障害が発生することはない。
次に、アノードA−カソードに間電圧vAKが、ms’
m造部28のしきい値電圧v、=5〜6(Vを越えた場
合には、ダート酸化膜26直下のP型ゲート拡散層22
0表面には、nチャンネルが形成されるようになシ、第
1のN型カソード拡散層23と第2のN型カソード拡散
層24とは結合されるように々る。これにより、第1お
よび第2のN型カソード拡散層23.24とP型ダート
拡散層22とは、導電部25により電気的に接続される
ように々す、f−)電極Gとカソード電極にとは短絡す
るように々る。この場合、この半導体装置のトリガ機能
はオフ制御されるようになシ、いかなるトリガ信号や外
来ノイズが供給されたとしても導通状態になることはな
い。
そして、アノードA−カソードに間電圧■。
が、MO8構造部28のf−)酸化膜26の絶縁破壊電
圧Vt−120(V)付近まで上昇した場合には、空乏
層3ノは破Jで示すように、フローティングP型拡散領
域29に到達するようになシ、イワゆる、Δンチスルー
現象が生じる。これによシ、さらにアノードA−カソー
ドに間電圧VAKが上昇した場合には、P型拡散領域2
9は、破線すで示すように、空乏層31によ〕完全に包
囲されるようにな勺、その電位は上記パンチスル一時に
おける電圧値、つまり、ダート酸化膜26の絶縁破壊電
圧Vt=120(V)付近の一定電圧値に保持されるよ
うになる。この場合、MO8構造部28のff−)導電
層27に印加される電圧も、上記一定電圧値に保持され
るようKなるので、例えば、アノードA−カソードに間
電圧V□が、1000(V)というような高電圧まで上
昇したとしても、e−)酸化膜26が絶縁破壊されるよ
うなことはない。
したがって、このように構成される半導体装置によれば
、ff−)酸化膜26の絶縁破壊電圧Vt以下で、空乏
層31が到達する距離tに、70−テイングP型拡散領
域29を形成したことによシ、MO8構造部28の?−
)導電層21には、上記絶縁破壊電圧Vtを上回るよう
な電位は一切印加されなくなシ、ダート酸化膜26が絶
縁破壊されるのを防止することができる。
尚、上記実施例では、P型アノード拡散層30をN型カ
ソード拡散層23.24の反対側の表面に形成し、縦型
構造としたが、このP型アノード拡散層30は、例えば
第5図に示すように、上記N型カソード拡散層23.2
4と同一の表面に形成し、横型構造としてもよい。また
、各細波を逆導電型にすることも勿論可能である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、アノード。
カソード間に印加される最大電圧に関係なく、MO8構
造部を設計することができるので、例えば、最大電圧1
000(ロ)というような高電圧条件下で使用するよう
な場合でも、ダート酸化膜を厚く設計する必要がないの
で、ゼロクロス機能を低下させることなく、ダート酸化
膜の絶縁破壊を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図はそれぞれトリガ機能制御用のMO8
構造部を設けた従来の半導体装置を示ず回路構成図、第
4図はこの発明の一実施例に係る半導体装置を示す断面
構成図、第5図は上記この発明の一実施例に係る半導体
装置の他の実施例を示す断面構成図である。 21・・・N型半導体基板、22・・・P型ダート拡散
層、23・・・第1のN型カソード拡散層、24・・・
第2のN型カソード拡散層、25・・・導電部、26・
・・f−)酸化膜、27・・・ダート導電層、28・・
・MO8構造部、29・・・フローティングP型拡散領
域、30・・・P型アノード拡散層、31・・・空乏層
。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 s2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第一導電型半導体基板の表面にそれぞれ形成され
    る第二導電型アノード拡散層および第二導電型ダート拡
    散層と、この第二導電型y −ト拡散層の表面に形成さ
    れる第1および第2の第一導電型カソード拡散層と、こ
    の第2の第一導電型カソード拡散層と上記第二導電型ダ
    ート拡散層とを電気的に接続する導電部と、上記第二導
    電型ダート拡散層の表面上に上記第1および第2の第一
    導電型カソード拡散層それぞれの表面に接触して形成さ
    れるf−)酸化膜と、このダート酸化膜の表面上に形成
    される導電層と、このダート酸化膜上の導電層に電気的
    に接続され上記第一導電型半導体基板の表面に上記第二
    導電型?−)拡散層に近接した距離で形成される第二導
    電型拡散領域とを具備したことを特徴とする半導体装置
    。 咳2)上記第二導電型r−)拡散層と第二導電型拡散領
    域との距離は、第二導電型アノード拡散層と第1の第一
    導電型カソード拡散層との間に、r−)酸化膜の絶縁破
    壊電圧を印加した際に、第二導電型ダート拡散層と第一
    導電型半導体基板との界面に生じる空乏層の幅以下に設
    定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置。
JP18272883A 1983-09-30 1983-09-30 半導体装置 Granted JPS6074678A (ja)

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