JPS62141774A - Ｇｔｏサイリスタ - Google Patents
ＧｔｏサイリスタInfo
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- JPS62141774A JPS62141774A JP28371785A JP28371785A JPS62141774A JP S62141774 A JPS62141774 A JP S62141774A JP 28371785 A JP28371785 A JP 28371785A JP 28371785 A JP28371785 A JP 28371785A JP S62141774 A JPS62141774 A JP S62141774A
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- Japan
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- gate
- gate region
- cathode
- impurity density
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Links
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor 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
- H01L29/10—Semiconductor 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
- H01L29/1012—Base regions of thyristors
- H01L29/102—Cathode base regions of thyristors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は自己消弧機能を有し、ゲート信号によりオン、
オフ可能なＧＴＯサイリスタに関する。
オフ可能なＧＴＯサイリスタに関する。
順次導電形の異なる４つの領域を有するＧＴＯナイリス
タの要部は例えば第４図に示すような構造を持っている
。すなわち、アノード電極１を有するｐ形のアノード領
域２、ｎ形のベース領域３、ｐ形のゲート領域４、ゲー
ト領域４の一部に形成された同じ導電形の高濃度領域５
．ｎ形の短冊形カソード領域６．カソード電極７．ゲー
ト電極８で構成されている。このようなＧＴＯサイリス
タは、ｎ形半導体結晶から成る基板のｉ方の表面よりｐ
形不純物を拡散してゲート領域４を形成し、他方の表面
よりゲート領域４の不純物表面濃度より更に濃度の高い
ｐ形不純物を拡散してアノード領域２を形成し、ゲート
領域４とアノード領域２との間（二残る基板結晶（二よ
ってベース領域３を形成する。しかる後ゲート領域４の
表面より高濃度ｎ形不純物を拡散してカソード領域６を
形成し、メサエッチングによりカソード領域６とゲート
領域４とを分離する。このエツチングにより露出したゲ
ート領域４の表面に、良好なオーミック接触を得るため
に高濃度ｐ形不純物を拡散して高濃度領域５を形成し、
その後カソード領域６、高濃度領域５、およびアノード
領域２の表面に金属薄膜（二よってそれぞれカソード電
極７、ゲート電極８およびアノード電極ｌを形成するこ
とによってＧＴＯチイリスタが得られる。
タの要部は例えば第４図に示すような構造を持っている
。すなわち、アノード電極１を有するｐ形のアノード領
域２、ｎ形のベース領域３、ｐ形のゲート領域４、ゲー
ト領域４の一部に形成された同じ導電形の高濃度領域５
．ｎ形の短冊形カソード領域６．カソード電極７．ゲー
ト電極８で構成されている。このようなＧＴＯサイリス
タは、ｎ形半導体結晶から成る基板のｉ方の表面よりｐ
形不純物を拡散してゲート領域４を形成し、他方の表面
よりゲート領域４の不純物表面濃度より更に濃度の高い
ｐ形不純物を拡散してアノード領域２を形成し、ゲート
領域４とアノード領域２との間（二残る基板結晶（二よ
ってベース領域３を形成する。しかる後ゲート領域４の
表面より高濃度ｎ形不純物を拡散してカソード領域６を
形成し、メサエッチングによりカソード領域６とゲート
領域４とを分離する。このエツチングにより露出したゲ
ート領域４の表面に、良好なオーミック接触を得るため
に高濃度ｐ形不純物を拡散して高濃度領域５を形成し、
その後カソード領域６、高濃度領域５、およびアノード
領域２の表面に金属薄膜（二よってそれぞれカソード電
極７、ゲート電極８およびアノード電極ｌを形成するこ
とによってＧＴＯチイリスタが得られる。
このＧＴＯサイリスクの最大可制御電流ＩＡＴＯＭＡＸ
はゲートからの電流引き出し能力によって大きく支配さ
れ、この電流引き出し能力はゲート領域のシート抵抗ρ
３が小さいほど、またゲート・カソード間の逆降伏電圧
Ｖ。Ｋが大きいほど大きくなることはよく知られている
。しかし従来のＧＴＯサイリスタにおいては前述のよう
にゲート領域を形成するのにカソード側表面からの拡散
を利用しているため、シート抵抗ρ８を小さくするため
には表面濃度を高める必要がある。しかしこのように表
面濃度を高めるとゲー十・カソード間の逆降伏電圧ｖ（
ｌＫが低下し、最大可制御電流ＩＡＴＯＭＡＸを高める
上でシート抵抗ρ８と逆降伏電圧ｖＧＫとは二律背反の
関係にあり、ゲートの電流引き出し能力（＝は限界があ
った。
はゲートからの電流引き出し能力によって大きく支配さ
れ、この電流引き出し能力はゲート領域のシート抵抗ρ
３が小さいほど、またゲート・カソード間の逆降伏電圧
Ｖ。Ｋが大きいほど大きくなることはよく知られている
。しかし従来のＧＴＯサイリスタにおいては前述のよう
にゲート領域を形成するのにカソード側表面からの拡散
を利用しているため、シート抵抗ρ８を小さくするため
には表面濃度を高める必要がある。しかしこのように表
面濃度を高めるとゲー十・カソード間の逆降伏電圧ｖ（
ｌＫが低下し、最大可制御電流ＩＡＴＯＭＡＸを高める
上でシート抵抗ρ８と逆降伏電圧ｖＧＫとは二律背反の
関係にあり、ゲートの電流引き出し能力（＝は限界があ
った。
また、カソード領域とゲート領域との分離をノチェツチ
ングで行う場合、エツチングによってゲート領域の低抵
抗層（高不純物層）が削り取られるため、エツチング深
さのばらつきによってシート抵抗ρ８も大きくばらつき
、その結果生じたサイリスタ素子内のアンバランスく二
よって最大可制御電流ＩＡＴＯＭＡＸが低下するという
欠点があった。
ングで行う場合、エツチングによってゲート領域の低抵
抗層（高不純物層）が削り取られるため、エツチング深
さのばらつきによってシート抵抗ρ８も大きくばらつき
、その結果生じたサイリスタ素子内のアンバランスく二
よって最大可制御電流ＩＡＴＯＭＡＸが低下するという
欠点があった。
さら櫨二、ＧＴＯサイリスタをターンオフさせる場合、
カソード憤城下のゲートに近い部分からオフ領域が広が
るため、ゲートから最も隔っている短冊形のカソード領
域の中心軸部Ｃ二電流が集中し、この部分が熱的破壊を
惹き起こす可能性があり、ＧＴＯナイリスタの最大可制
御電流” ＡＴＯＭＡＸを向上させるうえで、短冊形の
カソード領域の中心軸部へのターンオフ時の電流集中破
壊も大きな障害の一つとなっていた。
カソード憤城下のゲートに近い部分からオフ領域が広が
るため、ゲートから最も隔っている短冊形のカソード領
域の中心軸部Ｃ二電流が集中し、この部分が熱的破壊を
惹き起こす可能性があり、ＧＴＯナイリスタの最大可制
御電流” ＡＴＯＭＡＸを向上させるうえで、短冊形の
カソード領域の中心軸部へのターンオフ時の電流集中破
壊も大きな障害の一つとなっていた。
本発明の目的は、上述のシート抵抗ρ８と逆降伏電圧ｖ
ＧＫとの間の二律背反の関係を解消し、ゲートの電流引
き出し能力を向上させるととも鴫二、短冊形のカソード
領域の中心軸部分へのターンオフ時の電流集中を緩和さ
せることＣ二より最大可制御電流を増大させることにあ
る。
ＧＫとの間の二律背反の関係を解消し、ゲートの電流引
き出し能力を向上させるととも鴫二、短冊形のカソード
領域の中心軸部分へのターンオフ時の電流集中を緩和さ
せることＣ二より最大可制御電流を増大させることにあ
る。
本発明は、ゲート領域のカソード領域側にゲート領域の
不純物濃度の最大値より低くかつ同じ導電形の第２のゲ
ート領域を設けることによって。
不純物濃度の最大値より低くかつ同じ導電形の第２のゲ
ート領域を設けることによって。
オン電圧の増大を招くことなく逆降伏電圧ｖａＫを高め
ると同時にシート抵抗ρ８を低下させ、かつカソード、
ゲート間分離のためのメサエッチング工程におけるエツ
チング深さのばらつきによるシート抵抗ρ８の変動ζな
くすことを可能（ニジたものである。さら（二本発明は
、短冊形カソード領域の中心軸近傍下のカソード領域（
二接する第２のゲート領域部分の不純物濃度を局部的（
二高めることにより、この第２のゲート領域の高不純物
部分ζ−おいてカソード領域から注入された電子の再結
合速度が増加して電流増幅率αＮＰＮが低下するため、
この部分へのターンオフ時の電流集中を緩和し最大可制
御電流Ｉ ＡＴＯＩＪＡＸ を増大させることができ
る。
ると同時にシート抵抗ρ８を低下させ、かつカソード、
ゲート間分離のためのメサエッチング工程におけるエツ
チング深さのばらつきによるシート抵抗ρ８の変動ζな
くすことを可能（ニジたものである。さら（二本発明は
、短冊形カソード領域の中心軸近傍下のカソード領域（
二接する第２のゲート領域部分の不純物濃度を局部的（
二高めることにより、この第２のゲート領域の高不純物
部分ζ−おいてカソード領域から注入された電子の再結
合速度が増加して電流増幅率αＮＰＮが低下するため、
この部分へのターンオフ時の電流集中を緩和し最大可制
御電流Ｉ ＡＴＯＩＪＡＸ を増大させることができ
る。
なお、第２のゲート領域の不純物濃度を局部的（＝高め
ることに伴ない、この部分の逆降伏電圧ｖｃＩＫが第２
のゲート領域の他の部分に比べて低くなるという問題が
生ずるが、ターンオフ時にゲート・カソード間接合（＝
かかる電圧は、ゲート領域内に横方向の電位降下が生ず
るためにカソード領域の中心軸近傍が最も低くなる。従
って第２のゲート領域内の高不純物１度部分の不純物濃
度を適当に選ぶこと（二より、この部分の接合が他より
先に降伏することを避けることができる。また本発明の
他の実施態様によれば、この部分と対向するカソード領
域のｎ形不純物１度を低下させること口より降伏電圧の
低下を避けることができる。
ることに伴ない、この部分の逆降伏電圧ｖｃＩＫが第２
のゲート領域の他の部分に比べて低くなるという問題が
生ずるが、ターンオフ時にゲート・カソード間接合（＝
かかる電圧は、ゲート領域内に横方向の電位降下が生ず
るためにカソード領域の中心軸近傍が最も低くなる。従
って第２のゲート領域内の高不純物１度部分の不純物濃
度を適当に選ぶこと（二より、この部分の接合が他より
先に降伏することを避けることができる。また本発明の
他の実施態様によれば、この部分と対向するカソード領
域のｎ形不純物１度を低下させること口より降伏電圧の
低下を避けることができる。
次（二本発明の実施例を歯面Ｃ二ついて説明する。
第１図、第２因は本発明の異なる実施例の構成２１１図
、第３図はそのカソード電極の平面図を示■７、第４図
と同等部分（二は同符号が付しである。
、第３図はそのカソード電極の平面図を示■７、第４図
と同等部分（二は同符号が付しである。
第１図において、１はアノード電極、２はｐ形のアノ・
−ド領域、３はｎ形のベース領域、４はｐ形のゲート領
域、５はゲート領域４の一部に形成した同じ導電形の高
濃度領域、６はｎ形の短冊形カソード領域、７はカソー
ド電極、８はゲート電極である。４人はカソード領域６
の下側に位置するゲート領域４（二形成されゲート領域
４の他の領域（以下第１ゲート領域４という）の不純物
濃度の最大値を下回る不純物濃度のｐ影領域（以下第２
ゲート領域という）、４Ｂは第２ゲート領域４人の中心
部に形成したｐ形の第２ゲート高濃度領域である。
−ド領域、３はｎ形のベース領域、４はｐ形のゲート領
域、５はゲート領域４の一部に形成した同じ導電形の高
濃度領域、６はｎ形の短冊形カソード領域、７はカソー
ド電極、８はゲート電極である。４人はカソード領域６
の下側に位置するゲート領域４（二形成されゲート領域
４の他の領域（以下第１ゲート領域４という）の不純物
濃度の最大値を下回る不純物濃度のｐ影領域（以下第２
ゲート領域という）、４Ｂは第２ゲート領域４人の中心
部に形成したｐ形の第２ゲート高濃度領域である。
このサイリスタは、第４図の従来のもので説明したと同
じようにしてアノード領域２．ベース領域３、ゲート領
域（第１ゲート領域）４を形成した後、カソード領域を
拡散によって形成する前に、第１ゲート領域４の表面に
これと同じ導電形を有しかつ第１ゲート領域４の不純物
濃度の最大値を下回るエピタキシャル層を堆積して第２
ゲート領域４Ａを形成し５次いで後にカソード領域とな
る部分の中心軸部に選択的に高濃度のｐ形不純物を拡散
して第２ゲート高濃度領域４Ｂを形成し、さらにそれら
の表面より高濃度ｎ形不純物を拡散してカソード領域６
を形成する。その後の工程は第４図と同様（二して、メ
サエッチングによりカソード領域６と第１ゲート領域４
とを分離し、このエツチングにより露出した第１ゲート
領域４の表面に、オーミック接触を得るため高濃度ｐ形
不純゛物を拡散して高濃度領域５を形成し１次いで金属
薄膜によってカソード電極７．ゲート電極８およびアノ
ード電極１を形成することによってＧＴＯサイリスタが
得られる。
じようにしてアノード領域２．ベース領域３、ゲート領
域（第１ゲート領域）４を形成した後、カソード領域を
拡散によって形成する前に、第１ゲート領域４の表面に
これと同じ導電形を有しかつ第１ゲート領域４の不純物
濃度の最大値を下回るエピタキシャル層を堆積して第２
ゲート領域４Ａを形成し５次いで後にカソード領域とな
る部分の中心軸部に選択的に高濃度のｐ形不純物を拡散
して第２ゲート高濃度領域４Ｂを形成し、さらにそれら
の表面より高濃度ｎ形不純物を拡散してカソード領域６
を形成する。その後の工程は第４図と同様（二して、メ
サエッチングによりカソード領域６と第１ゲート領域４
とを分離し、このエツチングにより露出した第１ゲート
領域４の表面に、オーミック接触を得るため高濃度ｐ形
不純゛物を拡散して高濃度領域５を形成し１次いで金属
薄膜によってカソード電極７．ゲート電極８およびアノ
ード電極１を形成することによってＧＴＯサイリスタが
得られる。
第２因は第１［ｌに示す実施例の一部を変形したもので
、カソード領域６において第２ゲート高濃度領域４Ｂに
対向する部分にカソード低濃度領域６Ａが形成されてい
る。これは、第１因のサイリを形成した後、その表面Ｃ
二適当なマスクを設けて高濃度ｎ形不純物を拡散するこ
とによりカソード領域６およびカソード低濃度領域６Ａ
を形成することによって得られる。
、カソード領域６において第２ゲート高濃度領域４Ｂに
対向する部分にカソード低濃度領域６Ａが形成されてい
る。これは、第１因のサイリを形成した後、その表面Ｃ
二適当なマスクを設けて高濃度ｎ形不純物を拡散するこ
とによりカソード領域６およびカソード低濃度領域６Ａ
を形成することによって得られる。
第３因は第１因または第２図（二示すサイリスタのカソ
ード電極を上から見たもので、短冊形カソード電極７の
中心軸部に破線で示すように第２ゲート高濃度領域４Ｂ
またはカソード低濃度領域６人が位置している。
ード電極を上から見たもので、短冊形カソード電極７の
中心軸部に破線で示すように第２ゲート高濃度領域４Ｂ
またはカソード低濃度領域６人が位置している。
本発明のＧＴＯサイリスタにおいては、ゲート領域（第
１ゲート領域）の外側のカソード領域側にゲート領域の
不純物濃度の最大値より低い不純物濃度を有する第２ゲ
ート領域が設けられているため、ゲート逆電圧印加時の
ゲート・カソード間接合の電界強度が低下し、逆降伏電
圧Ｖ。Ｋを高めることができるとともに、逆降伏電圧ｖ
ＧＫを低下させることなく第１ゲート領域のシート抵抗
を減少させることかできる。さら（二手２ゲート領域の
カソード領域中心軸近傍に高濃度領域が設けられている
ため、ターンオフ時のこの部分への電流集中が緩和され
る。しかして以上の効果が複合されＧＴＯナイリスクの
最大可制御電流Ｉ を高ＡＴＯＭ入Ｘ めることができるものである。
１ゲート領域）の外側のカソード領域側にゲート領域の
不純物濃度の最大値より低い不純物濃度を有する第２ゲ
ート領域が設けられているため、ゲート逆電圧印加時の
ゲート・カソード間接合の電界強度が低下し、逆降伏電
圧Ｖ。Ｋを高めることができるとともに、逆降伏電圧ｖ
ＧＫを低下させることなく第１ゲート領域のシート抵抗
を減少させることかできる。さら（二手２ゲート領域の
カソード領域中心軸近傍に高濃度領域が設けられている
ため、ターンオフ時のこの部分への電流集中が緩和され
る。しかして以上の効果が複合されＧＴＯナイリスクの
最大可制御電流Ｉ を高ＡＴＯＭ入Ｘ めることができるものである。
第１図および第２図は本発明の異なる実施例の断面図、
第３図は第１図、第２図（二示すもののカソード電極の
平面図、第４因は従来のＧＴＯサイリスタの断面図であ
る。 １・・・アノード電極、 ２・・・アノード領域、３
・・・ベース領域、 ４・・・第１ゲート領域、４Ａ
・・・第２ゲート領域、４１３・・・ 第２ゲート高濃
度領域、 ５・・・第１ゲート高濃度領域、６・・・
短冊形のカソード領域、 ６Ａ・・・ カソード低
濃度領域５ ７・・・ カソード電極、 ８・、・ゲ
ート電極。 ｒ６１１Ｂ）代理人）ｌ’ｒ＝鰐ＩＪ 何’Ｅ ；、’
、、：具第１図 錦２図 第３図 莞４図
第３図は第１図、第２図（二示すもののカソード電極の
平面図、第４因は従来のＧＴＯサイリスタの断面図であ
る。 １・・・アノード電極、 ２・・・アノード領域、３
・・・ベース領域、 ４・・・第１ゲート領域、４Ａ
・・・第２ゲート領域、４１３・・・ 第２ゲート高濃
度領域、 ５・・・第１ゲート高濃度領域、６・・・
短冊形のカソード領域、 ６Ａ・・・ カソード低
濃度領域５ ７・・・ カソード電極、 ８・、・ゲ
ート電極。 ｒ６１１Ｂ）代理人）ｌ’ｒ＝鰐ＩＪ 何’Ｅ ；、’
、、：具第１図 錦２図 第３図 莞４図
Claims (1)
- １）順次導電形の異なるアノード領域、ベース領域、ゲ
ート領域、および短冊形のカソード領域を備え、ゲート
領域のカソード領域側にゲート領域の不純物濃度の最大
値より低くかつ同じ導電形の第２のゲート領域を設け、
更に短冊形のカソード領域の中心軸近傍下のカソード領
域に接する第２のゲート領域部分の不純物濃度を高くし
たことを特徴とするＧＴＯサイリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28371785A JPS62141774A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | Ｇｔｏサイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28371785A JPS62141774A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | Ｇｔｏサイリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62141774A true JPS62141774A (ja) | 1987-06-25 |
Family
ID=17669173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28371785A Pending JPS62141774A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | Ｇｔｏサイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62141774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5005065A (en) * | 1989-04-06 | 1991-04-02 | General Electric Company | High current gate turn-off thyristor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6252967A (ja) * | 1985-08-31 | 1987-03-07 | Fuji Electric Co Ltd | Ｇｔｏサイリスタ |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP28371785A patent/JPS62141774A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6252967A (ja) * | 1985-08-31 | 1987-03-07 | Fuji Electric Co Ltd | Ｇｔｏサイリスタ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5005065A (en) * | 1989-04-06 | 1991-04-02 | General Electric Company | High current gate turn-off thyristor |
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