JPS6152586B2 - - Google Patents

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JPS6152586B2
JPS6152586B2 JP15807379A JP15807379A JPS6152586B2 JP S6152586 B2 JPS6152586 B2 JP S6152586B2 JP 15807379 A JP15807379 A JP 15807379A JP 15807379 A JP15807379 A JP 15807379A JP S6152586 B2 JPS6152586 B2 JP S6152586B2
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JP
Japan
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layer
layers
outermost layer
outermost
thyristor
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JP15807379A
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Japanese (ja)
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JPS5681978A (en
Inventor
Tatsuo Yamazaki
Shuroku Sakurada
Katsumi Akabane
Isao Kojima
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Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Haramachi Electronics Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6152586B2 publication Critical patent/JPS6152586B2/ja
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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
    • H01L29/08Semiconductor 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 carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions

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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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタ、特にゲート信号によつて
オン又はオフ動作をするゲート・ターン・オフ・
サイリスタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thyristor, particularly a gate turn-off thyristor that is turned on or off by a gate signal.
It concerns thyristors.

ゲート・ターン・オフ・サイリスタ(以下
GTOと略記する)は半導体基体内に導電型が順
次異なる4個の半導体層を有し、両最外層にアノ
ード・カソード電極が各々設けられ、カソード電
極が設けられる一方最外層に隣接する一方中間層
にゲート電極が設けられている。そして、ゲー
ト・カソード電極間にゲート電極を正電位とする
ゲート信号を加えることによりオンしてしや断状
態(高抵抗状態)から導通状態(低抵抗状態)へ
移行し、また、ゲート電極を負電位とするゲート
信号を加えることによりオフして、導通状態から
しや断状態へ移行する。
Gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as
GTO (abbreviated as GTO) has four semiconductor layers of sequentially different conductivity types within a semiconductor substrate, with an anode and a cathode electrode provided on both outermost layers, one adjacent to the outermost layer, and one in between. A gate electrode is provided in the layer. Then, by applying a gate signal that sets the gate electrode at a positive potential between the gate and cathode electrodes, it turns on and transitions from a dessicated state (high resistance state) to a conductive state (low resistance state). By applying a gate signal with a negative potential, it is turned off and transitions from a conductive state to an off state.

GTOのターン・オン動作はゲート・ターン・
オフ機能を持たない通常のサイリスタと同じであ
り、ゲート信号によつて、カソード電極が設けら
れている一方最外層から隣接する一方中間層に注
入されるキヤリアによつて、一方中間層とこの中
間層に隣接する他方中間層が作つている逆バイア
ス状態にあるpn接合を破壊させ、それによつ
て、アノード電極からカソード電極にかけて主電
流を流すものである。
The turn-on operation of GTO is gate turn.
It is the same as a normal thyristor without an off function, and a cathode electrode is provided by a gate signal, and a carrier is injected from the outermost layer to the adjacent intermediate layer. It destroys the reverse biased pn junction formed by the other intermediate layer adjacent to the layer, thereby allowing the main current to flow from the anode electrode to the cathode electrode.

GTOのターン・オフ動作はゲート信号によつ
て主電流をゲート電極に引き出し、一方最外層か
ら、一方中間層へのキヤリア注入を抑えることに
よつて、アノード電極が設けられている他方最外
層から他方中間層へのキヤリアの注入を抑え、も
つて、両中間層のpn接合の逆バイアス状態を回
復させ主電流をしや断するものである。
The turn-off operation of the GTO is achieved by drawing the main current to the gate electrode by the gate signal, suppressing carrier injection from the outermost layer to the intermediate layer, and from the outermost layer where the anode electrode is provided. On the other hand, it suppresses the injection of carriers into the intermediate layer, thereby restoring the reverse bias state of the pn junction of both intermediate layers and cutting off the main current.

このGTOのターン・オフ動作においては、ゲ
ート電極から良好に主電流を引き出すことが問題
となる。一般に引き出しを良好にするため、一方
最外層は短冊状にされ、ゲート電極はこの短冊状
最外層を取り囲むように設けて、ゲート電極と短
冊状最外層の間の距離をできるだけ小さくしてい
る。一方最外層を短冊状にすると通電面積が減少
するため、一般には短冊状最外層を複数個設けて
いる。
In the turn-off operation of this GTO, the problem is how to properly draw out the main current from the gate electrode. Generally, in order to improve extraction, the outermost layer is formed into a strip, and the gate electrode is provided so as to surround this outermost strip, thereby minimizing the distance between the gate electrode and the outermost strip. On the other hand, if the outermost layer is made into a strip, the current-carrying area will be reduced, so generally a plurality of strip-shaped outermost layers are provided.

また、他方最外層からのキヤリア注入が抑えら
れれば、ターンオフ動作は良好に行われるので、
他方中間層をアノード電極に低抵抗接触させて、
所謂、シヨートエミツタ構造を採用することがあ
る。
On the other hand, if the carrier injection from the outermost layer is suppressed, the turn-off operation will be performed well.
The other intermediate layer is brought into low resistance contact with the anode electrode,
A so-called short emitter structure may be adopted.

他方最外層は、各短冊状最外層をアノード電極
側に投影した時、少なくとも、その投影領域内に
それぞれ存在しているように配置されていると、
両最外層間の直接距離が低下し、それによつて、
順方向電圧降下FVDが低下し、また、各短冊状
最外層に主電流が均等に流れるようになる。そこ
で、他方最外層は、ターン・オフ動作が良好に行
なわれることも考慮して、各短冊状最外層の投影
領域内に分割して設けられる。
On the other hand, the outermost layer is arranged such that when each of the strip-shaped outermost layers is projected onto the anode electrode side, each of the strip-shaped outermost layers exists at least within the projection area,
The direct distance between both outermost layers is reduced, thereby
The forward voltage drop FVD is reduced, and the main current flows evenly through each strip-shaped outermost layer. Therefore, the other outermost layer is divided and provided within the projection area of each strip-shaped outermost layer, taking into account that the turn-off operation can be performed well.

従つて、GTOは投影領域における個々の両最
外層を対とする複数個のGTO単位の集合体とみ
ることができる。
Therefore, a GTO can be viewed as an aggregation of a plurality of GTO units each pairing with each outermost layer in the projection area.

半導体基体内における各半導体層は公知の不純
物拡散技術やホトリソグラフイ技術を用いて形成
されるが、製作上の精度の点から、各GTO単位
に構成上のばらつきを生ずると各GTO単位にタ
ーン・オンやターン・オフ特性にばらつきが現わ
れ、特定のGTO単位のみ主電流が集中し、熱的
破壊を起こし易い欠点があつた。
Each semiconductor layer within the semiconductor substrate is formed using well-known impurity diffusion technology and photolithography technology, but from the viewpoint of manufacturing precision, if variations in the structure occur in each GTO unit, it is necessary to・Dispersion appeared in the on and turn-off characteristics, and the main current was concentrated only in a specific GTO unit, which had the disadvantage of easily causing thermal breakdown.

それゆえ、本発明の目的は、製造精度が低かつ
たとしても、各GTO単位に平均して主電流が流
れ、良好にオン・オフ動作するサイリスタを提供
するにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thyristor that allows a main current to flow through each GTO unit on average and performs good on/off operations even if manufacturing accuracy is low.

上記目的を達成する本発明の特徴とするところ
は各GTO単位において個々独立して設けていた
各他方最外層に隣接する投影領域に跨つている部
分を設けて隣接するGTO単位間を相互に連結し
たことにある。
A feature of the present invention that achieves the above object is that each GTO unit was provided individually, but a portion that spans the projection area adjacent to the outermost layer is provided to interconnect adjacent GTO units. It's what I did.

以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。
The present invention will be explained below with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図、第2図は本発明の一実施例を示してお
り、第1図では半導体基体1そのものを示してお
り、電極や表面安定化保護膜は省略されている。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows the semiconductor substrate 1 itself, and the electrodes and surface stabilizing protective film are omitted.

両図において、半導体基体1はnE層2a〜2
c,pB層3,nB層4,pE層5a〜5d,n+
6,7より構成されている。nE層2a〜2f
は、図では短冊状をなし、pE層は短冊状の5
a,5bと輪状の5b,5cからなる。nE層2
a〜2c,pB層3とn+層6は半導体基体1の上
側主表面に露出し、pE層5a〜5dとn+層7は
下側主表面に露出している。半導体基体1の上側
主表面周辺には溝8が設けられており、溝8には
B層3とnB層4が形成するPn接合J2が露出
し、ガラス9によつて表面を安定化されている。
E層2a〜2cとpB層3が形成するプレーナ
pn接合J3は、上側主表面上に設けられたシリコ
ン酸化膜10によつて表面を安定化されている。
In both figures, the semiconductor substrate 1 has n E layers 2a to 2.
It is composed of c, p B layer 3, n B layer 4, p E layers 5a to 5d, and n + layers 6 and 7. n E layer 2a to 2f
has a rectangular shape in the figure, and the p E layer has a rectangular shape of 5.
It consists of a, 5b and ring-shaped parts 5b, 5c. n E layer 2
a-2c, p B layer 3 and n + layer 6 are exposed on the upper main surface of semiconductor substrate 1, and p E layers 5a-5d and n + layer 7 are exposed on the lower main surface. A groove 8 is provided around the upper main surface of the semiconductor substrate 1, and a Pn junction J2 formed by the pB layer 3 and the nB layer 4 is exposed in the groove 8, and the surface is stabilized by a glass 9. has been made into
Planar formed by n E layers 2a to 2c and p B layer 3
The surface of the pn junction J 3 is stabilized by a silicon oxide film 10 provided on the upper main surface.

カソード電極11a〜11cはnE層2a〜2
c上に短冊状に設けられ、ゲート電極12はpB
層3上にnE層2a〜2cを取に囲むように設け
られている。n+層7はnB層4の一部であつて、
n+層7が下側主表面に露出し、下側主表面には
アノード電極13が設けられているため、nB
4、n+層7とpE層5a〜5dが形成するプレー
ナpn接合J1はシヨートエミツタ構造が採られて
いる。
The cathode electrodes 11a to 11c are n E layers 2a to 2
The gate electrode 12 is provided in a strip shape on p B
It is provided on the layer 3 so as to surround the n E layers 2a to 2c. The n + layer 7 is a part of the nB layer 4,
Since the n + layer 7 is exposed on the lower main surface and the anode electrode 13 is provided on the lower main surface, the planar pn formed by the nB layer 4, the n + layer 7 and the pE layers 5a to 5d. Junction J1 has a short emitter structure.

n+層6,7はいずれも半導体基体1の側周面
に露出している。pb接合J1あるいはJ2に逆バイア
スによる空乏層が形成された時、n+層6,7は
この空乏層に連らなつて基体表面にできるチヤン
ネルの伸びをストツプさせるチヤンネルストツパ
ーとしての役目を果すものである。
Both of the n + layers 6 and 7 are exposed on the side peripheral surface of the semiconductor substrate 1. When a depletion layer is formed in the pb junction J 1 or J 2 due to reverse bias, the n + layers 6 and 7 act as channel stoppers to stop the elongation of the channel that is connected to this depletion layer and formed on the substrate surface. It fulfills the following.

第1図に示すように、pE層5b,5cはnE
2a〜2cの投影直下において、各nE層2a〜
2cの投影領域間に跨つて設けられている。従つ
て、各nE層2a〜2cを中心として存在する各
GTO単位は、pE層5b,5cによつてアノード
電極側で連結されている。
As shown in FIG. 1, the p E layers 5b and 5c are located directly under the projection of the n E layers 2a to 2c, respectively .
It is provided across the projection areas 2c. Therefore, each layer existing around each n E layer 2a to 2c
The GTO units are connected on the anode electrode side by pE layers 5b and 5c.

次にターンオン動作について説明する。 Next, the turn-on operation will be explained.

ゲート信号によつてpn接合J3の一部が導電状
態となると、その部分でnE層2a〜2cから、
B層3に電子が注入される。この電子がpn接合
J2部に形成されている空乏層まで達すると、高電
界によつて、nB層4まで引かれ、それによつ
て、nB層4とpE層5a〜5dのキヤリア濃度バ
ランスが崩れpE層5a〜5dより正孔がnB層4
に注入され、この正孔が上記空乏層に達すると、
高電界によつてpB層3に引かれ、その結果、再
びnE層2a〜2cから電子の注入が起る。この
過程の繰り返しによつて、半導体基体1は導通状
態へ移行する。
When a part of the pn junction J 3 becomes conductive due to the gate signal, from the n E layers 2a to 2c in that part,
Electrons are injected into the p B layer 3. This electron is at the p-n junction
When it reaches the depletion layer formed in the J2 part, it is pulled down to the nB layer 4 by the high electric field, thereby destroying the carrier concentration balance between the nB layer 4 and the pE layers 5a to 5d. Holes from E layers 5a to 5d are n B layer 4
When this hole reaches the depletion layer,
They are attracted to the p B layer 3 by the high electric field, and as a result, electron injection occurs again from the n E layers 2a to 2c. By repeating this process, the semiconductor substrate 1 transitions to a conductive state.

今、特性上のばらつきから、第2図に矢印Aに
て示すようにnE層2cのみから電子の注入が起
つたとすると、それに基いて、pE層5c,5d
からも矢印B,Cにて示す正孔の注入が起り、こ
のnE層2cを中心とするGTO単位のみが、ター
ン・オン動作を起す。ところが、PE層5cは矢
印Dにて示す正孔の注入も起すため、この正孔注
入は、nE層2bとpB層3のpn接合J3における
キヤリア濃度のバランスを崩させ、矢印Eで示す
ようにnE層2bから電子の注入を生ぜしめる。
このようにして、ゲート信号によつて、初期にn
E層から電子注入を生じなかつたとしても、他の
GTO単位のターン・オン動作に誘発されて、pE
層によつて連絡された各GTO単位は全てター
ン・オン動作を起こし、全GTO単位が導通状態
へ移行し、ターン・オン動作を完了する。
Now, suppose that electron injection occurs only from the nE layer 2c as shown by arrow A in FIG . 2 due to variations in characteristics.
Injection of holes as shown by arrows B and C also occurs from 2 to 3, and only the GTO unit centered on this nE layer 2c causes a turn-on operation. However, since the P E layer 5c also causes hole injection as shown by the arrow D, this hole injection upsets the carrier concentration balance at the pn junction J 3 between the N E layer 2b and the P B layer 3, as shown by the arrow D. As shown by E, electrons are injected from the n E layer 2b.
In this way, initially n
Even if electron injection does not occur from the E layer, other
Induced by the turn-on action of the GTO unit, p E
Each GTO unit connected by the layer all undergoes a turn-on operation, and all GTO units transition to a conductive state, completing the turn-on operation.

従つて、一部のGTO単位に電流が集中して流
れることはなく、半導体基体1は熱的破壊を起さ
ない。
Therefore, the current does not flow concentrated in some GTO units, and the semiconductor substrate 1 does not suffer thermal breakdown.

ここで、pE層5a,5dが他のGTO単位に跨
らずに存在することについて説明する。
Here, the fact that the pE layers 5a and 5d exist without spanning other GTO units will be explained.

各短冊状nE層2a〜2cは、ターン・オフ時
の電流の引き出しを考慮して、その幅を約200μ
m位に定めるのが一般的である。従つて、例えば
E層5aと5bの間の距離はnE層2a〜2
cの幅以下の、例えば150μm程度になる。
Each of the strip-shaped nE layers 2a to 2c has a width of approximately 200 μm in consideration of current extraction at turn-off.
It is common to set it at the m position. Therefore, for example, the distance 1 between p E layers 5a and 5b is n E layers 2a to 2
The width is less than the width of c, for example, about 150 μm.

一方、nE層2a〜2c間上におけるゲート電
極12はできるだけ、電極12内における電気抵
抗を下げるために、その幅を広く設計する。この
ため、輪状pE層5b,5cの内径は大きく
なり、一例として約210μmとなる。
On the other hand, the width of the gate electrode 12 between the n E layers 2a to 2c is designed to be as wide as possible in order to reduce the electrical resistance within the electrode 12. Therefore, the inner diameter 2 of the annular p E layers 5b and 5c becomes large, and is about 210 μm, for example.

ここで、nB層4中における正孔の拡散長Lが
約190μmとなるように設計することによつて、
L<となりpE層5aと5b、5cと5dに
おいて各々注入された正孔は互に影響し合つて、
例えば、矢印Aで示す電子の注入は、矢印B,C
で示す正孔の注入を起させるようになる。
Here, by designing the hole diffusion length L in the n B layer 4 to be approximately 190 μm,
When L< 1 , the holes injected into the pE layers 5a and 5b, 5c and 5d influence each other,
For example, the injection of electrons shown by arrow A is caused by arrows B and C.
The injection of holes shown by is caused to occur.

従つて、内部に存在するnE層2bを中心とす
るGTO単位と端部に存在するnE層2a,2cを
それぞれ中心とするGTO単位間にpE層形状の差
に基づく多少の構成上の差があつたとしても、正
孔、電子の注入にはほとんどバランスが保たれて
おり、各GTO単位には、平均して主電流が流れ
る。そして、半導体基体1に電流が流れ、高温に
なつた場合には、正孔の拡散長Lは、室温時より
も長くなるため、室温時と比較して何等、主電流
の通流域に関して変動を生じない。
Therefore, there is some structural difference between the GTO unit centered on the nE layer 2b existing inside and the GTO unit centered on the nE layers 2a and 2c existing at the edges due to the difference in the shape of the pE layer. Even if there is a difference, the injection of holes and electrons is almost balanced, and the main current flows through each GTO unit on average. When a current flows through the semiconductor substrate 1 and the temperature rises, the hole diffusion length L becomes longer than at room temperature, so there is no change in the main current flow area compared to room temperature. Does not occur.

各GTO単位においては、nE層2a〜2c,p
B層3,nB層4およびpE層5a〜5dからなる
サイリスタ4層領域と、nE層2a〜2c,pB
3およびnB層4からなるnpnトランジスタ3層
領域が複合化された構造を持つている。
In each GTO unit, n E layers 2a to 2c, p
A four-layer thyristor region consisting of B layer 3, n B layer 4 and p E layers 5a to 5d and a three layer region of npn transistor consisting of n E layers 2a to 2c, p B layer 3 and n B layer 4 are combined. It has a unique structure.

サイリスタ領域が導通状態にある時には、サイ
リスタ領域を流れる電流がトランジスタ領域のベ
ース電流の役目を果すため、トランジスタ領域に
も電流が流れる。従つて、半導体基体1全体にお
いて主電流が流れる。
When the thyristor region is in a conductive state, the current flowing through the thyristor region serves as the base current of the transistor region, so that a current also flows through the transistor region. Therefore, a main current flows throughout the semiconductor body 1.

次に、ターン・オフ動作について説明する。 Next, the turn-off operation will be explained.

ゲート信号によつて、主電流をゲート電極12
に引き出す。即ち、正孔を引き出すと、各nE
2a〜2cから電子の注入も少なくなる。従つ
て、各pE層5a〜5dからの正孔の注入も少な
くなり、最終的には各pE層5a〜5dからの正
孔の注入が止まるため、各pn接合J1〜J3は阻止状
態を回復する。
The main current is transferred to the gate electrode 12 by the gate signal.
Pull it out. That is, when holes are extracted, electron injection from each n E layer 2a to 2c also decreases. Therefore, the number of holes injected from each pE layer 5a to 5d decreases, and eventually the hole injection from each pE layer 5a to 5d stops, so each pn junction J 1 to J 3 Recovers the blocked state.

今、特性上のばらつきにより、nE層2c周囲
の正孔の引き出しが良好に行われ、nE層2a,
2b周囲では良好に正孔の引き出しが行なわれて
いないものとする。
Now, due to variations in characteristics, holes are extracted around the n E layer 2c well, and the n E layer 2a,
It is assumed that holes are not drawn out well around 2b.

この時、nE層2cで、矢印Aで示す電子の注
入が減少することにより、これと対応してpE
5c,5dから矢印B,Cで示す正孔の注入も減
少する。pE層5cの全体は同電位にあるため、
矢印Dで示す正孔の注入量は矢印Cで示す正孔の
減少と同じくして減少する。矢印Dで示す正孔の
注入は矢印Eで示す電子の注入を起させているも
のでもあるため、矢印Dで示す正孔の注入の減少
は矢印Eで示す電子の注入の減少を誘導する。
At this time, as the injection of electrons shown by arrow A in the n E layer 2c decreases, the injection of holes shown by arrows B and C from the p E layers 5c and 5d correspondingly decreases as well. Since the entire pE layer 5c is at the same potential,
The amount of holes injected indicated by arrow D decreases in the same manner as the decrease in holes indicated by arrow C. Since the injection of holes indicated by arrow D also causes the injection of electrons indicated by arrow E, a decrease in the injection of holes indicated by arrow D induces a decrease in injection of electrons indicated by arrow E.

以上のような、連鎖によつて正孔並びに電子の
注入は急激に減少し、各GTO単位において、特
性上のばらつきがあつても、各GTO単位はター
ン・オフ動作を起し、全てのGTO単位はター
ン・オフし、しや断状態へ移行する。
As described above, the injection of holes and electrons rapidly decreases due to the chain, and even if there are variations in the characteristics of each GTO unit, each GTO unit causes a turn-off operation, and all GTO units turn off. The unit turns off and enters the wean state.

各GTO単位において、サイリスタ4層領域が
しや断状態となれば、トランジスタ3層領域も、
ベース電流が存在しないことから、しや断状態と
なる。この場合、サイリスタ領域における電流減
少に伴つて、トランジスタ3層領域における電流
も減少するものである。
In each GTO unit, if the thyristor 4-layer region becomes inactive, the transistor 3-layer region also becomes
Since there is no base current, it becomes a weeping state. In this case, as the current in the thyristor region decreases, the current in the three-layer transistor region also decreases.

上記実施例では、pE層5b,5cにより全て
のGTO単位を連結しているが、全てのGTO単位
をpE層で連結しなければならぬものではなく、
半導体基体の構成上ターン・オンあるいはター
ン・オフ動作が鈍い一部のGTO単位についての
み、pE層で連結しても本発明の効果は達成され
る。
In the above embodiment, all the GTO units are connected by the pE layers 5b and 5c, but it is not necessary to connect all the GTO units by the pE layer.
The effects of the present invention can be achieved even if only some GTO units whose turn-on or turn-off behavior is slow due to the structure of the semiconductor substrate are connected through the pE layer.

第3図、第4図は各々、本発明の他の実施例を
示している。第3図の実施例において、第1図、
第2図に示す実施例との差は、中央のpE層5
b,5cが輪状でなく、U字状になつていること
である。
FIGS. 3 and 4 each show other embodiments of the present invention. In the embodiment of FIG. 3, FIG.
The difference from the embodiment shown in FIG. 2 is that the central p E layer 5
b and 5c are not ring-shaped but U-shaped.

この実施例は、半導体基体1のチツプ寸法の都
合から、ゲート電極に対するゲート・リードの取
付本数が制限される場合に有効である。
This embodiment is effective when the number of gate leads attached to the gate electrode is limited due to the chip size of the semiconductor substrate 1.

GTOでは、ゲート・リードから離れる場所ほ
ど、電流の引き出しが遅れ、その部分に電流が集
中する傾向も持つている。
In GTO, the farther away from the gate lead the further the current is drawn, the more the current tends to concentrate there.

図中の一点鎖線で示す個所にゲート・リードが
取付られねばならないような場合であつても、ゲ
ート・リードから離れた個所で、pE層5b,5
cが開放されていると、この部分では、正孔の注
入がないことから、この部分において、ターン・
オフ時に電流が集中するようなことはないのであ
る。
Even if the gate lead must be attached at the location indicated by the dashed line in the figure, the p E layers 5b, 5
If c is open, no holes are injected in this part, so there is no turn/turn in this part.
There is no concentration of current when the device is off.

第4図の実施例では、pE層が分割されず、全
て連結されている。
In the embodiment of FIG. 4, the pE layers are not divided, but are all connected.

E層5の連結個所が多いため、第1図、第2
図に示す実施例よりターン・オンあるいはター
ン・オフ時に電子および正孔の注入の増加あるい
は減少がより速く、他のGTO単位に伝達され、
ターン・オン時間およびターン・オフ時間が短縮
される。また、pE層5の面積も増すため、サイ
リスタ4層領域の面積が増え、その分だけ、主電
流の通電量も増す効果がある。
p Since there are many connection points in the E layer 5, Figs. 1 and 2
The increase or decrease of electron and hole injection during turn-on or turn-off is faster and transferred to other GTO units than in the embodiment shown in the figure.
Turn-on and turn-off times are reduced. Furthermore, since the area of the pE layer 5 also increases, the area of the four-layer thyristor region increases, which has the effect of increasing the amount of main current flowing accordingly.

以上の実施例では、方形半導体基体を例にとつ
て説明したが、円形半導体基体であつても実施で
きる。その場合、nE層、pE層は放射状に配置さ
れていてもよい。
Although the above embodiments have been described using a rectangular semiconductor substrate as an example, the present invention can also be implemented with a circular semiconductor substrate. In that case, the nE layer and the pE layer may be arranged radially.

また、ゲートは増巾ゲート構造などを採用して
いてもよい。
Further, the gate may adopt a widening gate structure or the like.

半導体基体1はnE層,pE層の形状や各半導体
層の厚さ、不純物濃度によつて定まる短絡抵抗を
適当に選定することによつて金などのライフタイ
ムキラーを添加することなく、ターン・オフ動作
をさせることが可能である(詳しくは同一出願人
の出願に係る特願昭53―18484号を参照された
い。)が、本発明は、ライフタイムキラーが添加
されていても逆にいなくても適用できるものであ
る。
The semiconductor substrate 1 can be manufactured without adding lifetime killers such as gold by appropriately selecting the short circuit resistance determined by the shapes of the nE and pE layers, the thickness of each semiconductor layer, and the impurity concentration. Although it is possible to perform a turn-off operation (for details, please refer to Japanese Patent Application No. 18484/1984 filed by the same applicant), the present invention does not prevent the reverse operation even if a lifetime killer is added. It can be applied even if you are not present.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は本発明の一実施例を示してお
り、第1図は半導体基体のカソード側平面図、第
2図は第1図の―切断線に沿つた断面図、第
3図、および第4図は、各々本発明の他の実施例
を示す半導体基体のカソード側平面図である。 1……半導体基体、2a〜2c……nE層、3
……pE層、4……nB層、5,5a〜5d……p
E層、6,7……n+層、8……溝、9,10……
表面安定化膜、11a〜11c……カソード電
極、12……ゲート電極、13……アノード電
極。
1 and 2 show one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a plan view of the cathode side of the semiconductor substrate, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the - cutting line of FIG. 1 and 4 are plan views of a semiconductor substrate on the cathode side, respectively, showing other embodiments of the present invention. 1...Semiconductor substrate, 2a-2c...n E layer, 3
...p E layer, 4...n B layer, 5,5a-5d...p
E layer, 6, 7... n + layer, 8... groove, 9, 10...
Surface stabilizing film, 11a to 11c... cathode electrode, 12... gate electrode, 13... anode electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基体内に導電型が順次異なる4個の半
導体層を有し、一方の最外層は複数個に分割さ
れ、上記一方の各最外層にはカソード電極が設け
られ、上記一方の各最外層に隣接する一方の中間
層には、上記一方の各最外層を取り囲むようにゲ
ート電極が設けられ、他方の最外層と、この他方
最外層に隣接する他方の中間層は、半導体基体の
一主面に露出してこの主面にはアノード電極が設
けられており、上記一方の各最外層をアノード電
極側に投影した領域には他方最外層の一部が存在
するサイリスタにおいて、上記他方最外層の一部
は、上記一方の各最外層の隣接する投影領域に跨
つて設けられる部分を有することを特徴とするサ
イリスタ。 2 特許請求の範囲第1項において、他方最外層
は、分割して設けられており、一方の各最外層の
投影領域に跨つて設けられているものは輪状であ
ることを特徴とするサイリスタ。 3 特許請求の範囲第1項において、他方最外層
は分割して設けられており、一方の各最外層の投
影領域に跨つて設けられているものはU字状であ
ることを特徴とするサイリスタ。 4 特許請求の範囲第1項において、一方の各最
外層は短冊状であることを特徴とするサイリス
タ。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor substrate having four semiconductor layers having successively different conductivity types, one outermost layer being divided into a plurality of layers, each outermost layer of the one being provided with a cathode electrode, One intermediate layer adjacent to each outermost layer of the one above is provided with a gate electrode so as to surround each outermost layer of one of the above, and the other outermost layer and the other intermediate layer adjacent to the outermost layer of the other one are provided with a gate electrode so as to surround each outermost layer of the one above. , a thyristor which is exposed on one main surface of a semiconductor substrate, an anode electrode is provided on this main surface, and a part of the other outermost layer is present in a region where each of the outermost layers of one of the above is projected onto the anode electrode side. A thyristor, wherein a part of the other outermost layer has a portion provided over adjacent projection areas of each of the one outermost layers. 2. A thyristor according to claim 1, characterized in that the other outermost layer is divided and provided, and the one provided spanning the projection area of each outermost layer is ring-shaped. 3. The thyristor set forth in claim 1, wherein the other outermost layer is provided separately, and the thyristor provided spanning the projection area of each outermost layer is U-shaped. . 4. The thyristor according to claim 1, wherein each of the outermost layers has a rectangular shape.
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