JPS62205661A - 逆導通gtoの製造方法 - Google Patents

逆導通gtoの製造方法

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JPS62205661A
JPS62205661A JP4995786A JP4995786A JPS62205661A JP S62205661 A JPS62205661 A JP S62205661A JP 4995786 A JP4995786 A JP 4995786A JP 4995786 A JP4995786 A JP 4995786A JP S62205661 A JPS62205661 A JP S62205661A
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JP
Japan
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gto
type
layer
diode
region
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JP4995786A
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English (en)
Inventor
Hiroyasu Hagino
萩野 浩靖
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • H01L29/66Types 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
    • H01L29/7412Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode
    • H01L29/7416Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode the device being an antiparallel diode, e.g. RCT

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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力用の逆導通形ゲートターンオフサイリ
スクいわゆる逆導通GTOの製造方法に関し、特にpn
pn4層構造からなるGTOとそれに逆並列に接αされ
る2層構造のダイオード全同一基板に形成する逆導通形
GTOにおいて、そのGTOとダイオードの間を分離す
る分離方法に関するものである。
〔従来の技術〕
最近、GTOは例えばインバータ装置の主素子として用
いられるようになって米た。このインバータ装置は通常
GTOと逆並列にダイオードがつながれるため、応用分
野からはこの2素子全一体化することが強く望1れ、逆
導通GTOが注目されている。
第4図は逆導通GTOの在米構造の断面図であり、Aは
GTO部、Bはダイオード部、Cは分離領域をそれぞれ
示す。第4図りこおいて、1はn形ベースfd、2はp
形ベース層、3はn形エミッタ層、4はp形エミッタj
Δであり、これらpnpn4層構造からGTO部Aが形
成され、pm2層構造からダイオード部Bが形成されて
いる。また、5はGTO部Aの陽鳳、6は同じ(GTO
部の陰極、TはGTO部のゲート電極、8および9は各
々ダイオード部Bの陽極、陰極であり、GTOgAの陽
極5とダイオード部Bの陰極9とは電極で連結され、ま
た、GTO部Aの陰、匝6はダイオード部Bの陽極8と
電極で連結されている。
ところで、かかる荷造の逆導通GTOにおいて、GTO
部人とダイオード部B間の分離領域Cを形成するには、
従来、p形ペース層2の一部っまジp−;−ス領域2a
i堀9込み、高抵抗の分離抵抗ケ設ける方法が用いられ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来のGTOとダイオードの分離はpベー
ス領域2a f堀り込み、高抵抗全役ける方法であり、
その堀り込み方法としては化学エッチ等の方法が用いら
れる。−例としては硝酸と弗酸と酢酸の混合液が用いら
れている。しかし、化学エッチ等で堀り込み全行う場合
、堀ジ込み深さの制御が非常に難しく、例えば50μm
程度掘り込むと5μm程度のバラツキが出る。したがっ
て、このエツチングのバラツキは分離抵抗のバラツキ金
もたらすという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、抵抗で分離するのではなく、GTOとダイオ
ードの主接合全完全に分離することにより、逆★1通G
TOの安定化を図ることを目的としている。
し問題点を解決するだめの手段〕 この発明に係る逆導通GTOの製造方法は、Pnpn4
層描造からなるGTOとそれに逆並列に接続される2層
捕造のダイオード全同一基板に形成する逆導通形GTO
の製造方法において、シリコン基板の主表面にSiO雪
t S 13 N4の2層?3M膜を形成する工程と、
このSi、N4膜をGTOとダイオードの間に設けられ
る分離領域のある一部金除いて除去する工程と、Ga不
純物?前記5i3N4iiマスクにして前記シリコン基
板に拡散する工程と、前記5ilN、膜゛をつき抜けて
拡散される該Si3N、膜直下のGa層を除去する工程
を含むことを特徴とするものである。
〔作 用〕
この発明においては、GTOとダイオードを分離するの
に、Si3N4膜をマスクにしてGa不純物全選択的に
拡散した後、そのマスク部でつき抜けるGa領域をエツ
チングで除去することにより、拡散と化学エッチの併用
でGTOQ主接合とダイオードの主接合を分離すること
ができる。
〔実施例〕
以下、この発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
第1図はこの発明の逆導通GTOの一実施例を示す素子
の断面図であり、AI 、 B1 、CI は各々GT
O部、ダイオード部1分離領域を示している。
同図に2いて、11はn形ペース層、12はp形ペース
j≦、13:はn形エミッタ層、14はp形エミッタ層
であり、とれらpnpn4層構造がらGTo部A1がJ
ugされ、9M12a とn fdi i 1 aとの
2層構造からダイオード部B1が形成されている。複た
、15は010部A1の陽、賑、16は同L< GTO
gAl(7)陰極、17はGTO55A 1 Oゲート
電極、18.19は各々ダイオード部B1の陽極、陰極
であり、010部A1の陽極15はダイオード部B1の
陰極19と、また010部A1の陰極16はダイオード
部B1の118と各々電気的に接続されている。3さら
に、010部A1のn形ベース層11とp形ベース督1
2が形成する主接合21および、ダイオード部B1の2
層12aと1層11aが形成する主接合22け各々分離
領域C1内で主表面に終端を結ぶようになっている。
次に、上記実施例構造の素子の〜遣方法を第21J’r
?照して説明する。1ず、n形ベース層となるn形シリ
コン基版11の一生表面に5i02(酸化シリコン)5
31とS j3 N4 (?化シリコン)膜3202重
りを設づる(第2鷲1(a) ) 、−次いで、分離領
域C1内の主表面にGTO音3A1 およびダイオード
部B1 の主接合を績ぶ予定の領域全除いて5i02膜
31 、 Si:+ N<’1432に写″IC製版ニ
よって取り除く(第2図(b)〕。次いで、前記シリコ
ン基板11の全体にGa(ガリウム〕のアクセプタ不純
物金拡散してその両面に各々p形ペース層12、p、I
]12−□を形成する。こつ場合、Ga不純物を30〜
40μ以上拡散すると、Si3N4膜32のマスク効果
がなくなり、当該Si3N4膜32の存在する領域でも
つき抜けてしまう。逆導通GToでは一般に60〜70
μ程度のp形ベース層の拡散がなされるため、Si3N
4膜32直下のGa層つま!IIP領域33は約20μ
程度になってしまう(第2図(C))。つぎに、このつ
き抜げp領域おは化学エッチ等によって取り除き、07
0部A1のp形ベース層12とダイオード部B1 の2
層12aと分離する(第2図(d))。その後、p形ベ
ース層12と反対側に形成された2層12−1’にラッ
ピング等で除去し、所定の領域にp形エミッタ層14を
形成する(第2図(e))。しかる後、p形ベース層1
2の所定領域に従来と同様の方法にてn形エミッタ層1
3?!7形成し、さらに070部A1  の陽イク15
.陰極16.ゲート電極17およびダイオード部B1の
陽極18.陰極19を形成することによジ、第1図に示
す構造の逆4通GTOを製造することができる。なお、
つき抜をプル領域33會取9除く工程は、n形エミッタ
層13の形成後、あるいはp形エミッタ層14の形成後
であっても良い。
このように本発明の逆導通GTOは、5in2膜31お
よび5i3Na膜32全マスクにしてGa不純物tn形
ペース層となるシリコン基板11の主表面に選択的に拡
散し、そのSi3N4膜32直下のマスク部でつき抜け
るP領域33を除去することにより、この分離領域C1
において070部A1のp形ペース層12とダイオード
部B1の2層12aが完全に切断されるため、従来の堀
9込み抵抗型のものに比べて分4雛効果が上がる。これ
によって、070部A1のゲート電流のダイオード31
1L11への分θiLおよびダイオード電流のGTO側
への流入によるGTOiAl の誤点弧(転流失敗とも
いう)全抑制することができる。
第3図はこの発明の他の実施例を示す。この実施例が第
1図のものと異なる点は、p形エミッタ層14に陽極短
絡部21−設け、n形ペース層11の一部分’i GT
O部A2の陽極15およびダイオード部B2の陰極19
に短絡した陽極エミッタ短絡構造の逆導通GTOにおい
て、GTO部A2のn形ベース層11とp形ペース層1
2が形成する主接合21およびダイオード部B2の2層
12aとn層11aが形成する主接合22全各々分離領
域C2で分離するように1−たものであり、か′きる実
施例においても上述の実施例と同様の効果を奏する。な
お、第1図ないし第3図中、同一符号は同一またけ相当
部分を示している。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、同一のシリコン基板
上に形成されるGTOとダイオードを分離する分離領域
において、GTOIJt域のp形ペース層とダイオード
領域のp層が完全に切断されるため、従来の堀9込み抵
抗型のものに比して分離効果を高めることができる。こ
れによって、GTOのゲート電流のダイオード側への分
流やダイオード電流のGTO側への流入によるGTOの
誤点弧の抑制が十分に達成でき、逆導通GTOの安定化
を図ることができる。また、高耐圧素子に適していなが
ら選択拡散方式が困難であったGa不純物をp形ベース
層形成に適用することができるため、逆導通GTOiつ
くるうえで有利となる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による逆導通GTOの一実施例を示す
素子の断面図、第2図(a)ないしくc)は上記実施例
の逆導通GTOの製造プロセス全示す主要工程断面図、
第3図はこの発明の他の実施例を示す第1図相当の断面
図、第4図は従来の逆導通GTOの一例を示す素子の断
面図である。 11・・・−n形ベース層、12・・・拳p形ペース層
、13・・・・n形エミッタ層、14IIeφ・p形エ
ミッタ層、15−−−・GTO部の陽極、16・・・−
GTO部の陰極、1T ・・・・GTO部のゲート電極
、18・・・・ダイオード部のMQ、19・・・・ダイ
オード部の陰極、20・・・・陽極短絡部、21・・・
・GTO部の主接合、22−・・・ダイオード部の主接
合、31””Sio2膜、3 l @* * m 3i
3N4膜、33−−−−p領域、AI、A2−−−−G
TO部、Bl、B2 −〇・・ ダイオード部、CI、
C2・・・・分碓領峨。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. pnpn4層構造からなるGTOとそれに逆並列に接続
    される2層構造のダイオードを同一基板に形成する逆導
    通形GTOの製造方法において、シリコン基板の主表面
    にSiO_2、Si_3N_4の2層絶縁膜を形成する
    工程と、このSi_3N_4膜をGTOとダイオードの
    間に設けられる分離領域のある一部を除いて除去する工
    程と、Ga不純物を前記Si_3N_4膜をマスクにし
    て前記シリコン基板に拡散する工程と、前記Si_3N
    _4膜をつき抜けて拡散される該Si_3N_4膜直下
    のGa層を除去する工程を含むことを特徴とする逆導通
    GTOの製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5483781A (en) * 1977-12-16 1979-07-04 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Semiconductor control element
JPS58128766A (ja) * 1982-01-27 1983-08-01 Mitsubishi Electric Corp サイリスタ
JPS6074677A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 Toshiba Corp 複合型サイリスタ
JPS60194563A (ja) * 1984-03-16 1985-10-03 Toshiba Corp 逆導通ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置
JPS62133761A (ja) * 1985-12-06 1987-06-16 Internatl Rectifier Corp Japan Ltd 半導体装置およびその製造方法

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