JPS62252168A - Insulated gate type self-turn-off thyristor - Google Patents

Insulated gate type self-turn-off thyristor

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JPS62252168A
JPS62252168A JP9541886A JP9541886A JPS62252168A JP S62252168 A JPS62252168 A JP S62252168A JP 9541886 A JP9541886 A JP 9541886A JP 9541886 A JP9541886 A JP 9541886A JP S62252168 A JPS62252168 A JP S62252168A
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turn
insulated gate
type
conductivity type
layer
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Japanese (ja)
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Takashi Yotsudo
孝 四戸
Akio Nakagawa
明夫 中川
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Toshiba Corp
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    • H01L29/7455Gate-turn-off devices with turn-off by field effect produced by an insulated gate structure

Abstract

PURPOSE:To turn ON an MOSFET while maintaining high turning OFF capacity by setting the channel width of a turning OFF MOSFET to sufficiently larger value than that of a turning ON MOSFET. CONSTITUTION:An n-type emitter layer 4 is used as a source region, an n-type base layer 2 is used as a drain region, the surface of a p-type base layer 3 interposed therebetween is used as a channel region CH1 to form a gate electrode 6 through a gate insulating film 5, thereby forming a turning ON n-channel MOSFET. The surface of the layer 3 of a region interposed between an n-type layer 10 to become a drain region and the layer 4 is used as a channel region CH2 to form a gate electrode 12 through a gate insulating film 11, thereby composing a turning OFF n-channel MOSFET. The channel region CH2 of the turning OFF MOSFET is formed along the long side of the layer 4, very large channel width and sufficiently low shortcircuiting resistance are performed to obtain a high turning OFF capacity.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、絶縁ゲートによりオンオフ制御を行なう絶縁
ゲート型自己ターンオフサイリスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an insulated gate self-turn-off thyristor that performs on/off control using an insulated gate.

(従来の技術) 絶縁ゲートによりオンオフ制御を行なう自己ターンオフ
サイリフタとして従来、第8図に示すものが知られてい
る。これは、n型エミツタ層21に接してn型ベース[
122が形成され、このn型ベース層22内にn型ベー
ス層23およびn型エミツタ層24が順次拡散形成され
たpnpnサイリスタ構造を有する。n型エミツタ層2
1にはアノード電極32が、n型エミツタ層24にカソ
ード電極27がそれぞれ形成されている。n型エミツタ
層24とn型ベース層22の間に挟まれたp型ベース層
23表面をチャネル領域CH1としてこの上にゲート絶
縁1!25を介してゲート電極26を形成してターンオ
ン用nチャネルMO3FETを構成している。またn型
エミツタ層24に隣接してn型ベース層23内にn型層
28を設け、このn型層28とn型エミツタ層24間の
p型代−ス層23表面部をチャネル領域CH2としてこ
の上にゲート絶縁膜29を介してゲート電極30を形成
して、ターンオフ用nチャネルMOSFETを構成して
いる。n型層28は電極31によりn型ベース層23と
短絡されている。
(Prior Art) A self-turn-off thigh lifter that performs on-off control using an insulated gate is conventionally known as shown in FIG. 8. This is the n-type base [
122 is formed, and has a pnpn thyristor structure in which an n-type base layer 23 and an n-type emitter layer 24 are sequentially diffused into this n-type base layer 22. n-type emitter layer 2
1 has an anode electrode 32 formed thereon, and an n-type emitter layer 24 has a cathode electrode 27 formed thereon. The surface of the p-type base layer 23 sandwiched between the n-type emitter layer 24 and the n-type base layer 22 is used as a channel region CH1, and a gate electrode 26 is formed thereon via a gate insulator 1!25 to form an n-channel for turn-on. It constitutes MO3FET. Further, an n-type layer 28 is provided in the n-type base layer 23 adjacent to the n-type emitter layer 24, and the surface portion of the p-type substitute layer 23 between this n-type layer 28 and the n-type emitter layer 24 is used as the channel region CH2. A gate electrode 30 is formed thereon via a gate insulating film 29 to constitute a turn-off n-channel MOSFET. The n-type layer 28 is short-circuited to the n-type base layer 23 by an electrode 31.

この素子の動作は次の通りである。ターンオン用MO3
FETのゲート電極26(Gt)に正電圧を印加すると
、その下のチャネル領域CH1が導通して、n型エミツ
タ層24からn型ベース層22に電子が注入され、それ
に見合った正孔がn型エミツタ層21から注入され、こ
の結果サイリスタがターンオンする。ゲート電極26の
電圧を零とし、ターンオフ用MOSFETのゲート電極
30(G2)に正の電圧を印加すると、n型エミッタ1
124はゲート電極30下のチャネル領域CH2を介し
てn型層28と短絡し、更に電極31によりn型ベース
層23と短絡される。これによりサイリスタはターンオ
フする。
The operation of this element is as follows. MO3 for turn-on
When a positive voltage is applied to the gate electrode 26 (Gt) of the FET, the channel region CH1 underneath becomes conductive, electrons are injected from the n-type emitter layer 24 to the n-type base layer 22, and corresponding holes are injected into the n-type base layer 22. is injected from the type emitter layer 21, resulting in the thyristor being turned on. When the voltage of the gate electrode 26 is set to zero and a positive voltage is applied to the gate electrode 30 (G2) of the turn-off MOSFET, the n-type emitter 1
124 is short-circuited to the n-type layer 28 via the channel region CH2 under the gate electrode 30, and further short-circuited to the n-type base layer 23 by the electrode 31. This turns off the thyristor.

第8図は、ターンオン用MOSFET、ターンオフ用M
OSFET共にnチャネルとした例であるが、ターンオ
ン用MOSFETをnチャネルとし、ターンオフ用MO
3FETをnチャネルとする構造も知られている。その
構造を第9図に示す。
Figure 8 shows MOSFET for turn-on and M for turn-off.
In this example, both OSFETs are n-channel, but the turn-on MOSFET is n-channel, and the turn-off MOSFET is n-channel.
A structure in which a 3FET is an n-channel is also known. Its structure is shown in FIG.

n型エミツタ層21.n型ベース層22.n型ベース層
23.n型エミツタ層24のpnpn構造を有し、7ノ
ード電極32.カソード電極27を有する基本構造は第
8図と変らない。第8図と異なる点は、n型エミツタ層
24内(実際には口承のように高濃度n型エミツタ層の
外側にこれと連続的に拡散形成された低濃度n型層)に
p型層33を形成し、このp型層33はカソード電極2
7によりn型エミツタ層24と短絡し、p型層33とn
型ベース層22+¥11に挟まれた領域表面部に連続的
にゲート絶縁膜25を介してひとつのゲート電極26を
形成していることである。即ちp型層33とn型ベース
層23に挟まれた領域のn型エミツタ層24表面をチャ
ネル領域CH2とするターンオフ用nチャネルMOSF
ETと、n型エミッタWI24とn型ベース122間の
p型ベース層23表面をチャネル領域CH1とするター
ンオン用nチャネルMOSFETがゲート電極26を共
用して形成されている。
N-type emitter layer 21. n-type base layer 22. n-type base layer 23. It has a pnpn structure with an n-type emitter layer 24, and seven node electrodes 32. The basic structure including the cathode electrode 27 is the same as in FIG. The difference from FIG. 8 is that there is a p-type layer in the n-type emitter layer 24 (actually, as per oral tradition, a low-concentration n-type layer is diffused and formed continuously with the high-concentration n-type emitter layer outside the high-concentration n-type emitter layer). 33 is formed, and this p-type layer 33 is the cathode electrode 2.
7, the n-type emitter layer 24 is short-circuited, and the p-type layer 33 and n
One gate electrode 26 is continuously formed on the surface of the region sandwiched between the mold base layer 22+\11 with a gate insulating film 25 interposed therebetween. That is, a turn-off n-channel MOSF in which the surface of the n-type emitter layer 24 in the region sandwiched between the p-type layer 33 and the n-type base layer 23 is used as the channel region CH2.
ET and a turn-on n-channel MOSFET whose channel region CH1 is the surface of the p-type base layer 23 between the n-type emitter WI24 and the n-type base 122 are formed using the gate electrode 26 in common.

この素子においては、ゲート電極26に正電圧を印加す
ると、nチャネルMOSFETが導通してサイリスタが
ターンオンする。同じゲート電極26に負電圧を印加す
ると、pチャネルMOSFETが導通してサイリスタは
ターンオフする。
In this device, when a positive voltage is applied to the gate electrode 26, the n-channel MOSFET becomes conductive and the thyristor is turned on. When a negative voltage is applied to the same gate electrode 26, the p-channel MOSFET becomes conductive and the thyristor is turned off.

この様な、絶縁ゲート(MOSゲート)によりオンオフ
制御を行なう自己ターンオフサイリスタの従来構造では
、本来n型エミツタ層の両側に蕊るべきターンオフ用M
OSゲートの一方をターンオン用MOSゲートに置換し
なければならず、ターンオフ用MOSゲートをn型エミ
ツタ層の両側に設ける場合に比べてターンオフ能力はほ
ぼ1/2にまで低下する、という問題がある。
In the conventional structure of such a self-turn-off thyristor that performs on-off control using an insulated gate (MOS gate), the turn-off thyristor, which should originally be placed on both sides of the n-type emitter layer, is
One of the OS gates must be replaced with a turn-on MOS gate, and there is a problem in that the turn-off ability is reduced to approximately 1/2 compared to the case where turn-off MOS gates are provided on both sides of the n-type emitter layer. .

即ち、第8図のnチャネルM″03FETをターンオフ
用として設ける構造(nチャネルMO8GTo)では、
n型エミツタ層の両側にあって短絡抵抗の大部分を占め
るMOSFETのチャネル領域CHr 、CH2の一方
CH2のみがターンオフ用であるために、両側ともター
ンオフ用とする場合に比べて短絡抵抗は2倍となり、ピ
ークターンオフ電流は1/2になってしまう。またn型
エミツタ層24下のn型ベース層23での横方向抵抗が
存在するため、ターンオフ動作を行なうと、ターンオン
用ゲート電極26下のチャネル領域CHIに近い部分が
最も遅(オフすることになる。
That is, in the structure (n-channel MO8GTo) in which the n-channel M″03FET in FIG. 8 is provided for turn-off,
Since only one of the channel regions CHr and CH2 of the MOSFET, which is located on both sides of the n-type emitter layer and accounts for most of the short-circuit resistance, is used for turn-off, the short-circuit resistance is twice that of the case where both sides are used for turn-off. Therefore, the peak turn-off current becomes 1/2. In addition, since there is lateral resistance in the n-type base layer 23 under the n-type emitter layer 24, when the turn-off operation is performed, the portion close to the channel region CHI under the turn-on gate electrode 26 is the slowest (turns off). Become.

従ってn型ベース層23の横方向抵抗がある程度以上大
きい場合にはターンオフができなくなる。
Therefore, if the lateral resistance of the n-type base layer 23 is greater than a certain level, turn-off will not be possible.

第9図に示す、pチャネルMOSFETによりn型エミ
ツタ層24とp型ベース層23間を短絡する構造を持つ
サイリスタ(pチャネルMO8GTo)では、ターンオ
フ用のチャネル領域CH2は一応n型エミッタ層24の
両側にある。しかしこの場合も、ターンオン用のチャネ
ル領域CH1に接するチャネル領域CH2は殆どターン
オフ動作には寄与しない。何故ならターンオフの際にチ
ャネル領域CH2を通ってp型層33と導通するn型ベ
ース層23の表面部はターしオン用のチャネル領域CH
Iになっているため、この部分の抵抗はかなり大きいも
のとなり、短絡電流は殆ど流せないからである。従って
この構造の場合にも、チャネル領域CH1に近い部分が
最も遅くオフすることになり、n型ベース層23の横方
向抵抗が大きいとターンオフできなくなる。
In the thyristor (p-channel MO8GTo) having a structure in which the n-type emitter layer 24 and the p-type base layer 23 are short-circuited by a p-channel MOSFET shown in FIG. On both sides. However, in this case as well, the channel region CH2 in contact with the turn-on channel region CH1 hardly contributes to the turn-off operation. This is because the surface portion of the n-type base layer 23 that is electrically connected to the p-type layer 33 through the channel region CH2 during turn-off is the channel region CH for turn-on.
I, the resistance of this part is quite large, and almost no short circuit current can flow through it. Therefore, in this structure as well, the portion close to the channel region CH1 turns off the latest, and if the lateral resistance of the n-type base layer 23 is large, it cannot be turned off.

また第8図および第9図の構造はいずれも、p型ベース
1lI23の抵抗が大きいものとなる。これはp型ベー
ス層表面にチャネル領域CH1を形成しているため、そ
のしきい値を適当な値に設定する上で不純物濃度を上げ
られないし、p型ベース層の拡散深さを大きくすると、
ターンオン用チャネル領域CHrのチャネル長が大きく
なり、ターンオン用MOSFETの抵抗が増大してしま
うからである。
Furthermore, in both the structures shown in FIGS. 8 and 9, the resistance of the p-type base 1lI23 is large. This is because the channel region CH1 is formed on the surface of the p-type base layer, so the impurity concentration cannot be increased to set the threshold value to an appropriate value, and if the diffusion depth of the p-type base layer is increased,
This is because the channel length of the turn-on channel region CHr increases, and the resistance of the turn-on MOSFET increases.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリ
スタでは、ターンオン用MOSゲートを設けるとターン
オフ能力が著しく低下する、という問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional insulated gate type self-turn-off thyristor has a problem in that when a turn-on MOS gate is provided, the turn-off ability is significantly reduced.

本発明はこの様な問題を解決した絶縁ゲート型自己ター
ンオフサイリスタを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an insulated gate self-turn-off thyristor that solves these problems.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明にかかる絶縁ゲート型自己ターンオフサイリスタ
は、第1導電型エミッタ層に接して第2導電型ベース層
を有し、この第2導電型ベース層表面部に第1導電型ベ
ース層および第2導電型エミッタ層が拡散形成され、第
1導電型エミッタ層に第1の主電極が、第2導電型エミ
ッタ層に第2の主電極がそれぞれ設けられ、かつ、第1
導電型ベース層表面にターンオフ用絶縁ゲート型素子お
よびターンオン用絶縁ゲート型素子が設けられた構造を
基本とする。この様な構造において本発明では、高いタ
ーンオフ能力を保持するため、ターンオフ用絶縁ゲート
型素子のチャネル幅をターンオン用絶縁ゲート型素子の
それに比べて長いものとする。この構造を実現する最も
簡単な方法は、第2導電型エミッタ層を細長い矩形状(
ストライブ状を含む)として分割配置し、その矩形状領
域の短辺に沿ってターンオン用絶縁ゲート型素子のチャ
ネルを形成し、長辺に沿ってターンオフ用絶縁ゲート型
素子のチャネルを形成することである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The insulated gate self-turn-off thyristor according to the present invention has a second conductivity type base layer in contact with the first conductivity type emitter layer, and the second conductivity type base layer is in contact with the first conductivity type emitter layer. A base layer of a first conductivity type and an emitter layer of a second conductivity type are diffused and formed on the surface of the mold base layer, a first main electrode is formed on the emitter layer of the first conductivity type, and a second main electrode is formed on the emitter layer of the second conductivity type. are provided respectively, and the first
The basic structure is that an insulated gate type element for turn-off and an insulated gate type element for turn-on are provided on the surface of a conductive base layer. In the present invention, in such a structure, in order to maintain high turn-off capability, the channel width of the turn-off insulated gate type element is made longer than that of the turn-on insulated gate type element. The easiest way to realize this structure is to form the second conductivity type emitter layer into an elongated rectangular shape (
(including a stripe shape), forming a channel of an insulated gate type element for turn-on along the short side of the rectangular region, and forming a channel of an insulated gate type element for turn-off along the long side of the rectangular region. It is.

矩形状の複数の第2導電型エミッタ層は完全に独立でな
く、その短辺側で互いに連結されていてもよく、この場
合にも互いに連結された短辺側にターンオン用絶縁ゲー
ト型素子のチャネルを形成すればよい。
The plurality of rectangular second conductivity type emitter layers may not be completely independent, but may be connected to each other on their short sides, and in this case, an insulated gate type element for turn-on is also connected to the short sides of the rectangular emitter layers. Just form a channel.

(作用) 本発明の素子構造では、第2導電型エミッタ層端部のご
く一部だけにターンオン用絶縁ゲート型素子が形成され
、残りの殆どの部分にターンオフ用絶縁ゲート型素子が
形成されるから、高いターンオフ能力が得られる。特に
第2導電型エミッタ層をストライブパターンにしたもの
においては、ターンオン用絶縁ゲート型素子を設けない
場合にも、その短辺にはターンオフ用絶縁ゲート型素子
を形成しないのが通常であるから、この部分にターンオ
ン用絶縁ゲート型素子を形成すれば、ターンオフ能力は
従来のものと殆ど変らない。
(Function) In the device structure of the present invention, an insulated gate type element for turn-on is formed only in a small part of the end of the second conductivity type emitter layer, and an insulated gate type element for turn-off is formed in most of the remaining part. Therefore, high turn-off ability can be obtained. Especially in the case where the second conductivity type emitter layer has a striped pattern, even if an insulated gate element for turn-on is not provided, it is normal that an insulated gate element for turn-off is not formed on the short side of the emitter layer. If an insulated gate type element for turn-on is formed in this portion, the turn-off ability is almost the same as that of the conventional device.

ターンオン動作については、ターンオン用絶縁ゲート型
素子により第2導電型エミッタ層のごく一部の小さい領
域でキャリア注入が開始すれば、ターンオン領域はプラ
ズマスプレッドにより速やかに第2導電型エミッタ層全
域に広がる。従ってターンオン用絶縁ゲート型素子はご
く一部に形成されていれば充分である。特に大きい電流
上昇率が必要な場合には、ストライブパターンの第2導
電型エミッタ層を適当な長さに切った矩形状領域として
、それぞれの各矩形状領域の短辺部にターンオン用絶縁
ゲート型素子を形成すればよい。
Regarding the turn-on operation, once carrier injection is started in a small region of the second conductivity type emitter layer by the turn-on insulated gate element, the turn-on region quickly spreads to the entire second conductivity type emitter layer due to plasma spread. . Therefore, it is sufficient if the insulated gate type element for turn-on is formed only in a small portion. If a particularly large current increase rate is required, the second conductivity type emitter layer of the stripe pattern is cut into rectangular regions of appropriate length, and an insulated gate for turn-on is placed on the short side of each rectangular region. What is necessary is to form a mold element.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。以下
の全ての実施例では第1導電型としてp型、第2導電型
としてn型を用いている。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. In all of the following examples, p type is used as the first conductivity type, and n type is used as the second conductivity type.

第1図(a)は第1の実施例の素子構造を示す平面図で
あり、同図(b)、(C)はそれぞれ(a)のA−A−
、B−B−断面図である。n型エミツタ層1に接してn
型ベース層2が形成され、このn型ベース層2内にn型
ベース層3およびn型エミツタ層4が順次拡散形成され
てpnpn構造を形成している。n型エミツタ層1には
アノード電極(第1の主電極)9が形成され、n型エミ
ツタ層4にはカソード電極(第2の主電極)8が形成さ
れている。n型エミツタ層4は第1図(a)に示すよう
に複数個の矩形状領域に分割配置されており、カソード
電1f1Bはこれらの各n型エミツタ層4に低抵抗接触
している。
FIG. 1(a) is a plan view showing the element structure of the first embodiment, and FIG. 1(b) and (C) are respectively A-A-
, is a BB cross-sectional view. n in contact with n-type emitter layer 1
A type base layer 2 is formed, and an n-type base layer 3 and an n-type emitter layer 4 are successively diffused into this n-type base layer 2 to form a pnpn structure. An anode electrode (first main electrode) 9 is formed on the n-type emitter layer 1, and a cathode electrode (second main electrode) 8 is formed on the n-type emitter layer 4. The n-type emitter layer 4 is divided into a plurality of rectangular regions as shown in FIG. 1(a), and the cathode electrode 1f1B is in low-resistance contact with each of these n-type emitter layers 4.

各n型エミッタ114は、その一方の短辺がn型ベース
層3の端部(実際には、第1図(b)に示すようにp型
へ−ス層本体とは別にこれと重なるように浅く拡散形成
されたp型層の端部)に隣接するように形成され、n型
エミツタ層4をソース領域、n型ベースJI2をドレイ
ン領域として、この間に挟まれたn型ベース層3表面を
チャネル領域CH1として、この上にゲート絶縁g15
を介してゲート電極6が形成されて、ターンオン用nチ
ャネルMOSFETが構成されている。このターンオン
用ゲート電極6は、第1図(a)に示すようにn型ベー
ス1li2のストライブ状開口部に対向するn型ベース
層3の辺に沿って連続的に配設され、各n型エミッタ1
14の一方の短辺側にターンオン用MO3FETのチャ
ネル領域CHtが形成されることになる。
Each n-type emitter 114 has one short side overlapped with the end of the n-type base layer 3 (actually, as shown in FIG. 1(b), separately from the main body of the p-type base layer). The surface of the n-type base layer 3 sandwiched between the n-type emitter layer 4 as a source region and the n-type base JI2 as a drain region is defined as the channel region CH1, and a gate insulating layer g15 is formed on the channel region CH1.
A gate electrode 6 is formed through the gate electrode 6 to constitute a turn-on n-channel MOSFET. As shown in FIG. 1(a), this turn-on gate electrode 6 is disposed continuously along the side of the n-type base layer 3 facing the striped opening of the n-type base 1li2, and type emitter 1
A channel region CHt of the MO3FET for turn-on is formed on one short side of the transistor 14.

p型ベース層3内には、各n型エミツタ層4の両長辺に
隣接してドレイン領域となるn型層10が形成され、こ
のn型層10とn型エミッタ14で挟まれた領域のp型
ベース層表面をチャネル領域CH2としてこの上にゲー
ト絶縁111を介し゛てゲート電極12が形成されて、
ターンオフ用nチャネルMO5FETが構成されている
。このゲート電極12は第1図(a)に示すように櫛歯
状をなして連続的に形成され、各n型エミツタ層4の長
辺に沿ってチャネル領域CH2が形成されるようになっ
ている。n型層10にはこれとp型へ−ス層3間を短絡
するドレイン電極13が形成されている。
In the p-type base layer 3, an n-type layer 10 serving as a drain region is formed adjacent to both long sides of each n-type emitter layer 4, and a region sandwiched between the n-type layer 10 and the n-type emitter 14 A gate electrode 12 is formed on the surface of the p-type base layer as a channel region CH2 via a gate insulator 111,
A turn-off n-channel MO5FET is configured. This gate electrode 12 is formed continuously in a comb-like shape as shown in FIG. 1(a), and a channel region CH2 is formed along the long side of each n-type emitter layer 4. There is. A drain electrode 13 is formed on the n-type layer 10 to short-circuit between it and the p-type heath layer 3.

この実施例では第1図(a)から明らかなように、ター
ンオン用のMOSFETのゲート電極6とターンオフ用
のM OS ’F E Tのゲート電極12とは互いに
分離されて別々に形成されている。そしてカソード電極
8はこれらゲート電極に一部重なるように層間絶縁膜7
を介して形成されている。
In this embodiment, as is clear from FIG. 1(a), the gate electrode 6 of the turn-on MOSFET and the gate electrode 12 of the turn-off MOSFET are separated from each other and formed separately. . The cathode electrode 8 is connected to an interlayer insulating film 7 so as to partially overlap these gate electrodes.
is formed through.

この素子の具体的な製造工程例を次に説明する。A specific example of the manufacturing process for this element will be described next.

先ず、n型ベース112となる比抵抗120〜150Ω
・α、厚さ350μmのn型S1基板を用意し、p型不
純物の高濃度拡散により30μm程度のn型エミツタ層
1を形成する。次いで基板の反対側の面にp型不耗物を
選択的に拡散してn型ベース層3を形成する。この後熱
酸化により約1000人のゲート絶縁WA5.11を形
成し、多結晶シリコン膜を5000人堆積してパターニ
ングすることにより、ゲート電極6および12を形成す
る。次にゲート電極6をマスクの一部として用いて、n
型ベース層3の端部に連続する低濃度の浅いp型層を形
成する。図ではこの低濃度p型層もn型ベース層3の一
部として示しである。この後n型エミツタ層4およびn
型層10を同時に拡散形成する。n型エミッタ゛層の抵
抗を小さくするために、低濃度p型層の拡散前にチャネ
ル領域CHIに及ばないように高濃度n型層を拡散形成
してもよい。そしてカソード側表面に眉間絶縁膜7を形
成し、これにコンタクト孔を開けてカソード電極8およ
び短絡ソース電wA13を形成し、基板裏面に7ノード
電極9を形成して完成する。
First, the specific resistance of the n-type base 112 is 120 to 150Ω.
- Prepare an n-type S1 substrate α with a thickness of 350 μm, and form an n-type emitter layer 1 with a thickness of about 30 μm by diffusing p-type impurities at a high concentration. Next, p-type consumables are selectively diffused onto the opposite surface of the substrate to form an n-type base layer 3. Thereafter, approximately 1000 gate insulators WA5.11 are formed by thermal oxidation, and 5000 polycrystalline silicon films are deposited and patterned to form gate electrodes 6 and 12. Next, using the gate electrode 6 as part of a mask, n
A continuous, low concentration, shallow p-type layer is formed at the end of the mold base layer 3. In the figure, this low concentration p-type layer is also shown as part of the n-type base layer 3. After this, the n-type emitter layer 4 and the
A mold layer 10 is simultaneously formed by diffusion. In order to reduce the resistance of the n-type emitter layer, a high-concentration n-type layer may be formed by diffusion before the low-concentration p-type layer so as not to reach the channel region CHI. Then, a glabellar insulating film 7 is formed on the cathode side surface, a contact hole is made in this to form a cathode electrode 8 and a short-circuit source electrode wA13, and a 7-node electrode 9 is formed on the back surface of the substrate to complete the process.

この素子の動作は次の通りである。ターンオン動作は、
ゲート電極6に正の電圧を印加することにより行なう。
The operation of this element is as follows. The turn-on operation is
This is done by applying a positive voltage to the gate electrode 6.

これにより、チャネル領域CH1が導通してn型エミッ
タ114からn型ベース層2へ電子が注入され、それに
見合った正孔がn型エミッタ111から注入され、この
結果チャネル領域CHI近傍が先ずターンオンする。タ
ーンオン領域はプラズマスプレッドにより速やかにn型
エミツタ層4全域に広がり、素子全体がオン状態になる
。ターンオフの際はゲート電極6の電圧を零とし、ゲー
ト電極12に正電圧を印加する。これにより、チャネル
領域CH2が導通して、・n型エミッタ114はこのチ
ャルネル領域CH2を介し、n型層10.短絡電極13
を介してn型ベース113と短絡する。
As a result, the channel region CH1 becomes conductive, electrons are injected from the n-type emitter 114 to the n-type base layer 2, and corresponding holes are injected from the n-type emitter 111, and as a result, the vicinity of the channel region CH1 is first turned on. . The turn-on region quickly spreads over the entire n-type emitter layer 4 due to plasma spread, and the entire device turns on. At turn-off, the voltage of the gate electrode 6 is set to zero, and a positive voltage is applied to the gate electrode 12. As a result, the channel region CH2 becomes conductive, and the n-type emitter 114 passes through the channel region CH2 to the n-type layer 10. Short circuit electrode 13
It is short-circuited to the n-type base 113 via.

このようにこの実施例では、ターンオン動作は矩形状を
なす各n型エミツタ層4の短辺側に形成されたnチャネ
ルMOSFETにより行われる。
As described above, in this embodiment, the turn-on operation is performed by the n-channel MOSFET formed on the short side of each rectangular n-type emitter layer 4.

その原理は従来のMO8GTOと同様である。ターンオ
フ用MOSFETはそのチャネル領域が各n型エミツタ
層の長辺に沿って形成されていてチャネル幅が非常に大
きく、充分に低い短絡抵抗が実現される。従って、従来
のターンオン用MOSFET付のMO8GTOに比べて
約2倍の高いターンオフ能力が得られる。
The principle is the same as the conventional MO8GTO. The turn-off MOSFET has a channel region formed along the long side of each n-type emitter layer, has a very large channel width, and achieves a sufficiently low short circuit resistance. Therefore, a turn-off capability approximately twice as high as that of the conventional MO8GTO equipped with a turn-on MOSFET can be obtained.

またこの実施例では製造工程上の利点もある。This embodiment also has advantages in terms of manufacturing process.

即ちターンオン用MOSFETのチャネル領域CH1を
形成するためのp型層部分をp型ベース層本体部と別に
形成することにより、ターンオン用MOSFETのゲー
ト電極5とターンオフ用MOSFETのゲート電極12
の同時形成が可能となる。もし低濃度p型層を形成しな
い場合には、p型ベース層3の形成前にターンオン用M
OSFETのゲート電極5を形成して、これをマスクと
してp型ベース層を形成し、その後ターンオフ用MOS
FETのゲート電極12を形成する、という工程をとら
なければならないからである。
That is, by forming the p-type layer portion for forming the channel region CH1 of the turn-on MOSFET separately from the p-type base layer main body, the gate electrode 5 of the turn-on MOSFET and the gate electrode 12 of the turn-off MOSFET are formed separately.
It becomes possible to simultaneously form . If a low concentration p-type layer is not formed, the turn-on M
A gate electrode 5 of the OSFET is formed, a p-type base layer is formed using this as a mask, and then a turn-off MOS is formed.
This is because it is necessary to take the step of forming the gate electrode 12 of the FET.

第2図(a)は第2の実施例の素子構造を示す平面図で
あり、同図(b)、(c)はそのA−A′、8−8−断
面図である。この実施例ではターンオン用MOSFET
をnチャネル、ターンオフ用MOSFETをnチャネル
として、両者のゲート電極を共通にしている。サイリス
タの基本構造は先の実施例と同様であるので、第1図と
対応する部分には第1図と同一符号を付して詳細な説明
は省略する。この実施例でもn型エミッタ114は矩形
状をなして複数個配列形成されている。そして各n型エ
ミツタ層4の一方の短辺側にあるp型ベース層3の端部
をチャネル領域CHrとして、この上にゲート絶縁膜5
を介してゲート電極6を形成してターンオン用nチャネ
ルMOSFETが形成されている。またn型エミツタ層
4内にその長辺に沿って両側にソース領域となるp型W
!114が拡散形成され、これとp型ベース層3とで挟
まれた領域のn型エミツタ層4表面をチャネル領域CH
2として、この上にゲート絶縁膜を介してゲート電極1
2を形成して、ターンオフ用のpチャネルMOSFET
が構成されている。ここでターンオン用のnチャネルM
O3FETのゲート電極6とターンオフ用のpチャネル
MO8F E Tのゲート電極12とは、第2図(a)
から明らかなように格子状をなして一体形成されている
。カソード電極8は各n型エミツタ層4にコンタクトす
るように全面に形成され、これがpチャネルMOSFE
Tのソース領域であるn型層14とn型エミッタ114
閤を短絡する電極をも兼ねている。
FIG. 2(a) is a plan view showing the element structure of the second embodiment, and FIGS. 2(b) and 2(c) are sectional views taken along the line AA' and 8-8. In this example, the turn-on MOSFET
is an n-channel, and the turn-off MOSFET is an n-channel, and the gate electrode of both is made common. Since the basic structure of the thyristor is the same as that in the previous embodiment, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment as well, a plurality of n-type emitters 114 are arranged in a rectangular shape. Then, the end of the p-type base layer 3 on one short side of each n-type emitter layer 4 is used as a channel region CHr, and a gate insulating film 5 is formed on this.
A turn-on n-channel MOSFET is formed by forming a gate electrode 6 via the gate electrode 6. In addition, p-type W, which becomes a source region, is provided in the n-type emitter layer 4 on both sides along its long side.
! 114 is diffused and formed, and the surface of the n-type emitter layer 4 in the region sandwiched between this and the p-type base layer 3 is used as a channel region CH.
2, a gate electrode 1 is placed on top of this via a gate insulating film.
2 to form a p-channel MOSFET for turn-off.
is configured. Here, n-channel M for turn-on
The gate electrode 6 of the O3FET and the gate electrode 12 of the p-channel MO8FET for turn-off are shown in FIG. 2(a).
As is clear from the figure, it is integrally formed in a lattice shape. A cathode electrode 8 is formed on the entire surface so as to be in contact with each n-type emitter layer 4, and this is a p-channel MOSFE.
The n-type layer 14 and the n-type emitter 114 are the source region of T.
It also serves as an electrode to short-circuit the wire.

なお、ターンオン用MOSFETのチャネル領域CHI
が形成される部分は、p型ベース層3の端部であるが、
実際の製造上は先の実施例と同様に、また第2図(b)
からも分かるようにp型ベース層の本体部とは別に浅く
拡散された低濃度p型層を用いている。ターンオフ用M
OSFETのチャネル領域CH2を形成する部分も同様
であり、実際上は第2図(C)から理解されるようにn
型エミツタ層本体部とは別に拡散形成された浅い低濃度
のn型層を利用している。これらのチャネル領域が形成
される低濃度p型層および低濃度n型層はゲート電極6
.12を形成した後に、これをマスクとして不純物を拡
散することにより形成され、pチャネルMOSFETの
ソース領域となるn型層14もやはりゲート電極12を
マスクの一部として用いて形成される。なお図ではター
ンオン用nチャネルMOSFETは各n型エミツタ層4
の短辺に沿って形成されているが、もう一方の短辺に沿
っても形成することができる。
Note that the channel region CHI of the turn-on MOSFET
The part where is formed is the end of the p-type base layer 3,
The actual manufacturing process is the same as in the previous embodiment, and as shown in FIG. 2(b).
As can be seen from the figure, a shallowly diffused low concentration p-type layer is used separately from the main body of the p-type base layer. M for turn-off
The same applies to the part forming the channel region CH2 of the OSFET, and in practice, as understood from FIG. 2(C), n
A shallow, low concentration n-type layer is used which is formed by diffusion separately from the main body of the emitter layer. The low concentration p-type layer and the low concentration n-type layer in which these channel regions are formed are connected to the gate electrode 6.
.. After forming gate electrode 12, impurities are diffused using this as a mask, and n-type layer 14, which becomes the source region of the p-channel MOSFET, is also formed using gate electrode 12 as part of the mask. In the figure, the turn-on n-channel MOSFET has each n-type emitter layer 4.
Although it is formed along one short side, it can also be formed along the other short side.

この素子のターンオン動作は先の実施例の素子と同じで
ある。即ちゲート電極6,12に正電圧を印加すること
によりターンオン用nチャネルMO5FETがオンし、
そのチャネル領域CHt近傍がターンオンして、プラズ
マスプレッドによりターンオン領域がn型エミッチ層全
域に広がってサイリスタがターンオンする。ターンオフ
の際は、ゲート電極6.12に負電圧を印加する。これ
によりターンオフ用nチャネルM OS F E Tの
チャネル領域CH2が導通し、n型エミツタ層4とp型
ベース1I3fltが短絡されて素子はターンオフする
The turn-on operation of this device is the same as the device of the previous embodiment. That is, by applying a positive voltage to the gate electrodes 6 and 12, the turn-on n-channel MO5FET is turned on.
The vicinity of the channel region CHt is turned on, and the turn-on region spreads over the entire n-type emitch layer due to plasma spread, and the thyristor is turned on. At turn-off, a negative voltage is applied to the gate electrode 6.12. As a result, the channel region CH2 of the turn-off n-channel MOS FET becomes conductive, the n-type emitter layer 4 and the p-type base 1I3flt are short-circuited, and the device is turned off.

この実施例によっても、細長い矩形状n型エミツタ層の
長辺に沿ってターンオフ用MO3FETが形成され、短
辺側にターンオン用MO3FETが形成されているので
、先の実施例と同様高いターンオフ能力を持つMO8G
TOが得られる。
In this embodiment as well, the MO3FET for turn-off is formed along the long side of the elongated rectangular n-type emitter layer, and the MO3FET for turn-on is formed on the short side, so that high turn-off ability is achieved as in the previous embodiment. MO8G with
TO is obtained.

第3図は第3の実施例の素子構造を示す平面図であり、
同図(b)、(c)はそれぞれ(a)のA−A=、B−
8−断面図である。この実施例で。
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of the third embodiment,
Figures (b) and (c) are A-A= and B- of (a), respectively.
8- is a sectional view. In this example.

は、ターンオン用MOSFET、ターンオフ用MOSF
ET共にnチャネルを用いているが、ターンオン用MO
SFET部分に増幅ゲート構造を導入している。第1図
の実施例と異なる点は、まずp型ベース層3内の端部に
n型エミツタ層4とは別にソース領域となるn型層15
をp型ベース層3の短辺に沿って連続的に形成している
ことである。そしてこのn型層15とn型ベースJi2
で挟まれたp型ベース層3表面をチャネル領域CHsと
して、この上にゲート絶縁1gl5を介してゲート電極
6を形成して、ターンオン用nチャネルMO5FETを
構成している。p型ベース層3の端部は実際には先の各
実施例と同様に、本体部とは別に浅く拡散形成された低
濃度p型層としている。
are MOSFET for turn-on, MOSF for turn-off
Both ET uses n-channel, but MO for turn-on
An amplification gate structure is introduced in the SFET part. The difference from the embodiment shown in FIG.
is continuously formed along the short side of the p-type base layer 3. And this n-type layer 15 and n-type base Ji2
The surface of the p-type base layer 3 sandwiched between is used as a channel region CHs, and a gate electrode 6 is formed thereon via a gate insulator 1gl5, thereby forming a turn-on n-channel MO5FET. The end portion of the p-type base layer 3 is actually a low concentration p-type layer that is shallowly diffused and formed separately from the main body portion, as in the previous embodiments.

そしてn型層15とp型ベース層3に同時にコンタクト
する増幅ゲート電極16が形成されている。
Then, an amplification gate electrode 16 is formed which contacts the n-type layer 15 and the p-type base layer 3 at the same time.

ターンオフ用nチャネルMO5FETは、第1図の実施
例と同様に矩形状をなすn型エミツタ層4の両長辺に隣
接してドレイン領域となるn型層10が形成され、この
n型層10とn型エミツタ層4の間のp型ベース層3表
面をチャネル領域CH2として、この上にゲート絶縁1
111を介してゲート電極12が形成されて構成されて
いる。
In the turn-off n-channel MO5FET, an n-type layer 10 serving as a drain region is formed adjacent to both long sides of a rectangular n-type emitter layer 4, as in the embodiment shown in FIG. The surface of the p-type base layer 3 between the and n-type emitter layer 4 is used as a channel region CH2, and the gate insulating layer 1 is
A gate electrode 12 is formed through the gate electrode 111.

このターンオフ用MOSFETのゲート電極12は櫛歯
状に連続的に形成されているが、この櫛歯と噛合うよう
にカソード電極8が各n型エミツタ層4にコンタクトし
て配設され、また先の増幅ゲートN極16がやはりゲー
ト電極12の櫛歯と噛合うようにして配設されて、これ
がn型層1oとp型ベース層3間のyIi格電極電極て
用いられている。
The gate electrode 12 of this turn-off MOSFET is continuously formed in the shape of a comb, and the cathode electrode 8 is disposed in contact with each n-type emitter layer 4 so as to mesh with the comb. The amplification gate N pole 16 is also arranged so as to mesh with the comb teeth of the gate electrode 12, and is used as the yIi electrode between the n-type layer 1o and the p-type base layer 3.

この素子の動作は基本的に第1図の素子と同様である。The operation of this device is basically similar to the device of FIG.

ゲート電極6に正電圧を印加してターンオン用MOSF
ETのチャネル領tiic)−1tを導通させることに
より、素子はターンオンする。またターンオフ用MOS
FETゲート電極12に正電圧を印加してチャネル領域
CH2を導通させることにより、素子はターンオフする
。そして先の各実施例と同様にターンオフ用MOSFE
Tのチャネル領WiCH20幅は十分に大きいの七、高
いターンオフ能力が得られる。この実施例では、第1図
の素子に比べてターンオン特性が改善されている。ター
ンオン用MOSFETのソース電極をカソード電極8と
別の増幅ゲート電極16として、これを第3図(a)に
示すようにターンオフ用MOSFETの短絡電極と一体
化することにより、n型エミツタ層4の短辺側からのみ
ならず、長辺側からもゲート電流が供給され、n型エミ
ツタ層4全域のより速やかなターンオンが実現されるか
らである。
MOSF for turn-on by applying a positive voltage to the gate electrode 6
By making the channel region tiic)-1t of ET conductive, the device is turned on. Also, MOS for turn-off
By applying a positive voltage to the FET gate electrode 12 and making the channel region CH2 conductive, the device is turned off. Then, as in each of the previous embodiments, a turn-off MOSFE
Since the width of the channel region WiCH 20 of T is sufficiently large, a high turn-off ability can be obtained. This embodiment has improved turn-on characteristics compared to the device of FIG. By using the source electrode of the turn-on MOSFET as the cathode electrode 8 and another amplification gate electrode 16, and integrating this with the short-circuit electrode of the turn-off MOSFET as shown in FIG. 3(a), the n-type emitter layer 4 is This is because the gate current is supplied not only from the short side but also from the long side, and faster turn-on of the entire n-type emitter layer 4 is realized.

以上のようにこの実施例の素子では、高いターンオフ能
力が維持されながら、ターンオン能力も大きく改善され
る。
As described above, in the device of this example, the turn-on ability is greatly improved while maintaining the high turn-off ability.

第4図(a)は第4の実施例の素子構造を示す平面図で
あり、同図(b)、(c)はそのA−A”、B−B−断
面図である。この実施例は、ターンオン用MOSFET
をnチャネル、ターンオフ用MOSFETをpチャネル
とする第2図の実施例と、ターンオン用MOSFET部
に増幅ゲート構造を導入した第3図の実施例を組合わせ
たものである。従って第2図および第3図と対応する部
分にはそれらと同一符号を付して詳細な説明は省略する
。この場合も第2図の実施例と同様各n型エミッタ薩4
の両方の短辺に沿ってターンオン用MOSFETを形成
することができる。
FIG. 4(a) is a plan view showing the element structure of the fourth embodiment, and FIG. is a turn-on MOSFET
This is a combination of the embodiment of FIG. 2 in which the MOSFET for turn-on is an n-channel and the MOSFET for turn-off is a p-channel, and the embodiment of FIG. 3 in which an amplification gate structure is introduced in the MOSFET for turn-on. Therefore, parts corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this case, as in the embodiment shown in FIG.
A turn-on MOSFET can be formed along both short sides of the transistor.

この素子のターンオン、ターンオフ動作は第2図の素子
と同様であり、高いターンオフ能力およUターンオン能
力が得られる。
The turn-on and turn-off operations of this device are similar to those of the device shown in FIG. 2, and a high turn-off ability and U-turn-on ability can be obtained.

第5図(a)は第5の実施例の素子構造を示す平面図で
あり、同図(b)、(c)、(d)はそれぞれ(a>の
A−A”、B−B−、C−C”断面図である。この実施
例は、第1図の実施例の素子を変形したものである。こ
の実施例では、矩形状をなす複数のn型エミツタ層4を
互いに独立に設けず、その一方の短辺側で共通に連結さ
れた構造としている。またこれに伴ってターンオフ用n
チャネルMOSFETのドレイン領域となるn型層10
もコの字状に形成し、かつそのゲート電極12も短絡ド
レイン電極13を囲むように閉路をなして形成している
。従って第5図(a)のC−C−断面、即ち第5図<(
j)の構造は、従来の第8図と同様のものとなる。
FIG. 5(a) is a plan view showing the element structure of the fifth embodiment, and FIG. , CC" sectional view. This embodiment is a modification of the device of the embodiment shown in FIG. 1. In this embodiment, a plurality of rectangular n-type emitter layers 4 are formed independently The structure is such that they are connected in common on one short side.Also, along with this, a turn-off n
n-type layer 10 that becomes the drain region of the channel MOSFET
It is formed in a U-shape, and its gate electrode 12 is also formed to form a closed circuit so as to surround the shorted drain electrode 13. Therefore, the CC cross section in FIG. 5(a), that is, FIG. 5<(
The structure of j) is similar to the conventional one shown in FIG.

この実施例の素子では、ターンオン用nチャネルMO3
FETのチャネル領域CHtはn型エミッタ1114の
連結部にも形成されるためチャネル幅が大きく、それだ
け初期ターンオン領域が大きくなるので、ll流上昇率
が大きい場合でも安全にり−ンオンすることができる。
In the device of this example, an n-channel MO3 for turn-on is used.
Since the channel region CHt of the FET is also formed at the connecting portion of the n-type emitter 1114, the channel width is large, and the initial turn-on region becomes correspondingly large, so even when the Il current rise rate is large, turn-on can be performed safely. .

また複数のn型エミツタ層4が完全に独立ではないので
、素子全体が均一に動作する。ターンオフ用nチャネル
MOSFETのチャネル領域CH2は互いに連結された
n型エミツタ層の間にコの字状をなして大きい幅で形成
されるので、ターンオフ能力は先の各実施例と同様に大
きいものとなる。
Furthermore, since the plurality of n-type emitter layers 4 are not completely independent, the entire device operates uniformly. Since the channel region CH2 of the turn-off n-channel MOSFET is formed in a U-shape with a large width between the n-type emitter layers connected to each other, the turn-off ability is as large as in each of the previous embodiments. Become.

第6因は、第6の実施例の素子のターンオフ用MOSF
27部を示す平面図である。これは、第2図の実施例の
ターンオフ用MOSF27部を変形したものである。即
ちn型エミツタ層4の長辺に沿って形成されるターンオ
フ用MOSFETのチャネル領域CH2をジグザグ・パ
ターンとしている点で第2図と異なる。
The sixth factor is the turn-off MOSF of the element of the sixth embodiment.
It is a top view which shows the 27th part. This is a modification of the turn-off MOSF 27 section of the embodiment shown in FIG. That is, this embodiment differs from FIG. 2 in that the channel region CH2 of the turn-off MOSFET formed along the long side of the n-type emitter layer 4 has a zigzag pattern.

この実施例によれば、ターンオフ用MO8F ETのチ
ャネル幅をより大きくしてこれによる短絡抵抗を一層小
さくすることができ、より高いターンオフ能力を得るこ
とができる。第1図や第3図。
According to this embodiment, the channel width of the MO8FET for turn-off can be made larger, thereby further reducing the short-circuit resistance, and higher turn-off capability can be obtained. Figures 1 and 3.

第4図等の実施例においても同様の変形を行うことが可
能であり、これによりやはり高いターンオフ能力を得る
ことができる。
A similar modification can be made to the embodiment shown in FIG. 4, and a high turn-off capability can also be obtained.

第7図(a)は第7の実施例の素子を示す平面図であり
、同図(b)はそのA−A”断面図である。この実施例
においては、これまでに示した実施例とは逆に、n型エ
ミツタ層4を格子状に連続的に形成し、ターンオンおよ
びターンオフ用のゲート電極を互いに分離して複数個配
列形成する、という基本構造を採用している。そしてこ
の実施例ではこの様な構造において、第7図(a)に示
すように一つのターンオン用MOSFETのゲート電極
6 (Gr )を取り囲むように複数のターンオフ用(
7)MOS F E T(7)’7”−上電極12 (
G2 )を配置している。従って素子全体として、ター
ンオフ用MOSFETのチャネル幅はターンオン用MO
SFETのそれに比べて十分大きいものとなっている。
FIG. 7(a) is a plan view showing the element of the seventh embodiment, and FIG. 7(b) is a cross-sectional view taken along the line A-A''. On the contrary, a basic structure is adopted in which the n-type emitter layer 4 is continuously formed in a lattice shape, and a plurality of turn-on and turn-off gate electrodes are separated from each other and arranged in an array. For example, in such a structure, as shown in FIG. 7(a), a plurality of turn-off MOSFETs (
7) MOS FET(7)'7''-upper electrode 12 (
G2) is placed. Therefore, for the entire device, the channel width of the turn-off MOSFET is the same as that of the turn-on MOSFET.
It is sufficiently large compared to that of SFET.

この実施例の場合、ターンオン用MOSFETはnチャ
ネル、ターンオフ用MOSFETはnチャネルであって
、その構造は第2図の実施例と同様である。
In this embodiment, the turn-on MOSFET is n-channel, and the turn-off MOSFET is n-channel, and the structure thereof is the same as that of the embodiment shown in FIG.

この実施例によっても、ターンオン用MOSFETを設
けながら高いターンオフ能力を維持することが可能にな
る。
This embodiment also makes it possible to maintain high turn-off capability while providing a turn-on MOSFET.

本発明は上記した実施例に限られるものではなく、更に
種々変形して実施することが可能である。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications.

例えば、上記各実施例ではMOSゲートを外部から電気
的に駆動する場合を説明したが、n型エミツタ層、n型
ベース層、n型ベース層で構成されるpnpトランジス
タを光で駆動して、そのコレクタ電流をターンオン用M
OSFETのゲート電極に供給することによってターン
オン用MOSFETをオンにする、というトリガ法を利
用する場合、あるいはコレクタ電流をターンオフ用MO
SFETのゲート電極に供給することによってターンオ
フ用MOSFETをオンにするという光クエンチ法を利
用する場合にも、本発明は有効である。
For example, in each of the above embodiments, a case has been described in which the MOS gate is electrically driven from the outside, but a pnp transistor consisting of an n-type emitter layer, an n-type base layer, and an n-type base layer is driven with light. M for turning on its collector current
When using a trigger method in which the turn-on MOSFET is turned on by supplying the voltage to the gate electrode of the OSFET, or when the collector current is supplied to the turn-off MOSFET,
The present invention is also effective when using a light quenching method in which a turn-off MOSFET is turned on by supplying light to the gate electrode of the SFET.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ターンオフ用MOS
FETのチャネル幅をターンオン用MO3FETのそれ
に比べて十分大きく設定することによって、高いターン
オフ能力を維持しながら、MOSFETによるターンオ
ンを可能としたMO8GTOを実現ザることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the turn-off MOS
By setting the channel width of the FET to be sufficiently larger than that of the MO3FET for turn-on, it is possible to realize a MO8GTO that allows turn-on by a MOSFET while maintaining high turn-off capability.

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

第1図(a>(b)(c)は本発明の第1の実施例の素
子構造を示す平面図とそのA−A−、B−8′断面図、
第2図(a)(b)(c)は第2の実施例の素子構造を
示す平面図とそのA−A −。 B−8”断面図、第3図(a)(b)(c)は第3の実
施例の素子構造を示す平面図とそのA−/M、B−B−
断面図、第4図(a)(b)(c)は第4の実施例の素
子構造を示す平面図とそのA−A”、B−8”断面図、
第5図(a)(b)(c)(d)は第5の実施例の素子
構造を示す平面図とそのA−A”、B−8=、C−C”
断面図、第6図は第6の実施例の素子構造を示す平面図
、第7図(a)(b)は第7の実施例の素子構造を示す
平面図とそのA−A−断面図、第8図および第9図は従
来例の素子構造を示す断面図である。 1・・・n型エミツタ層、2・・・n型ベース層、3・
・・n型ベース層、4・・・n型エミツタ層、5・・・
ゲート絶縁膜、6・・・ゲート電極(ターンオン用)、
7・・・層間絶縁膜、8・・・カソード電極、9・・・
アノード電極、10・・・n型層(ドレイン@域)、1
1・・・ゲート絶縁膜、12・・・ゲート電極(ターン
オフ用)、13・・・短絡ドレイン電極、14・・・p
型層(ソース領域)、15・・・n型層(ソース領域)
、16・・・増幅ゲート電極、Cl−1+・・・ターン
オン用MO3FETのチャネル領域、CH2・・・ター
ンオフ用MOSFETのチャネル領域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (a) wE1図(1) す 第1図(2) (a) 第 2 図(1) ソ (b) (C) 第2図(2) (a) 第 3図(1) ソ (b) ソ (c) 第3図(2) (a) 第4図(1) 第4図(2) (a) v、5図(1) 第5図(2) (d) 第 5図(3)
FIG. 1 (a>(b) and (c) is a plan view showing the element structure of the first embodiment of the present invention, and its AA-, B-8' sectional view;
FIGS. 2(a), 2(b), and 2(c) are plan views showing the device structure of the second embodiment and their A-A-. 3(a), (b), and (c) are plan views showing the element structure of the third embodiment, and its A-/M and B-B-
4(a), (b), and (c) are a plan view showing the element structure of the fourth embodiment, and its AA", B-8" sectional views;
FIGS. 5(a), (b), (c), and (d) are plan views showing the element structure of the fifth embodiment and their A-A", B-8=, C-C"
6 is a plan view showing the device structure of the sixth embodiment, and FIGS. 7(a) and 7(b) are plan views and AA cross-sectional views showing the device structure of the seventh embodiment. , FIG. 8, and FIG. 9 are cross-sectional views showing a conventional element structure. 1... n-type emitter layer, 2... n-type base layer, 3...
... n-type base layer, 4... n-type emitter layer, 5...
Gate insulating film, 6... gate electrode (for turn-on),
7... Interlayer insulating film, 8... Cathode electrode, 9...
Anode electrode, 10... n-type layer (drain@region), 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Gate insulating film, 12... Gate electrode (for turn-off), 13... Short circuit drain electrode, 14... p
Type layer (source region), 15...n type layer (source region)
, 16... Amplification gate electrode, Cl-1+... Channel region of MO3FET for turn-on, CH2... Channel region of MOSFET for turn-off. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue (a) Figure 1 (1) Figure 1 (2) (a) Figure 2 (1) Figure 2 (b) (C) Figure 2 (2) (a) Figure 3 Figure (1) So (b) So (c) Figure 3 (2) (a) Figure 4 (1) Figure 4 (2) (a) v, Figure 5 (1) Figure 5 (2) ( d) Figure 5 (3)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型エミッタ層に接して第2導電型ベース
層を有し、この第2導電型ベース層表面部に第1導電型
ベース層および第2導電型エミッタ層が拡散形成され、
第1導電型エミッタ層に第1の主電極が、第2導電型エ
ミッタ層に第2の主電極がそれぞれ形成されたサイリス
タ構造を有し、前記第1導電型ベース層表面にターンオ
フ用絶縁ゲート型素子およびターンオン用絶縁ゲート型
素子が形成された絶縁ゲート型自己ターンオフサイリス
タにおいて、前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子のチャ
ネル幅を前記ターンオン用絶縁ゲート型素子のそれより
長く設定したことを特徴とする絶縁ゲート型自己ターン
オフサイリスタ。
(1) having a second conductivity type base layer in contact with the first conductivity type emitter layer, the first conductivity type base layer and the second conductivity type emitter layer being diffused and formed on the surface of the second conductivity type base layer;
It has a thyristor structure in which a first main electrode is formed in the first conductivity type emitter layer and a second main electrode is formed in the second conductivity type emitter layer, and an insulated gate for turn-off is provided on the surface of the first conductivity type base layer. In the insulated gate self-turn-off thyristor in which a type element and a turn-on insulated gate type element are formed, the channel width of the turn-off insulated gate type element is set to be longer than that of the turn-on insulated gate type element. Insulated gate self-turn-off thyristor.
(2)前記第2導電型エミッタ層は、複数個の矩形状領
域に分割配置され、前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子
のチャネルは前記各矩形状領域の長辺に沿つて形成され
、前記ターンオン用絶縁ゲート型素子のチャネルは前記
各矩形状領域の短辺に沿つて形成されている特許請求の
範囲第1項記載の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリス
タ。
(2) The second conductivity type emitter layer is divided into a plurality of rectangular regions, and the channel of the turn-off insulated gate type element is formed along the long side of each rectangular region, and the turn-on 2. The insulated gate self-turn-off thyristor according to claim 1, wherein a channel of the insulated gate device is formed along a short side of each rectangular region.
(3)前記第2導電型エミッタ層は、隣接するもの同士
がその一方の短辺側で連結された複数個の矩形状領域に
分割配置され、前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子のチ
ャネルは前記各矩形状領域の長辺に沿って形成され、前
記ターンオン用絶縁ゲート型素子のチャネルは前記各矩
形状領域の連結部に沿つて形成されている特許請求の範
囲第1項記載の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリスタ
(3) The second conductivity type emitter layer is divided into a plurality of rectangular regions in which adjacent ones are connected at one short side, and the channel of the turn-off insulated gate type element is arranged in each of the rectangular regions. The insulated gate type device according to claim 1, wherein the insulated gate type device is formed along a long side of a rectangular region, and the channel of the turn-on insulated gate device is formed along a connecting portion of each of the rectangular regions. turn-off thyristor.
(4)前記ターンオン用絶縁ゲート型素子は、前記第2
導電型エミッタ層をソース領域とし、前記第2導電型ベ
ース層をドレイン領域として、これら両領域に挟まれた
前記第1導電型ベース層表面に絶縁ゲートを設けて構成
された第2導電チャネルMOSFETである特許請求の
範囲第1項記載の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリス
タ。
(4) The turn-on insulated gate element
A second conductive channel MOSFET configured by using a conductive type emitter layer as a source region, the second conductive type base layer as a drain region, and providing an insulated gate on the surface of the first conductive type base layer sandwiched between these regions. An insulated gate self-turn-off thyristor according to claim 1.
(5)前記ターンオン用絶縁ゲート型素子は、前記第1
導電型ベース層内に前記第2導電型エミッタ層とは別に
形成された第2導電型ソース領域を有し、このソース領
域と前記第2導電型ベース層間を短絡するソース電極を
有し、かつ前記ソース領域と前記第2導電型ベース層に
挟まれた前記第1導電型ベース層表面に絶縁ゲートを設
けて構成された第2導電チャネルMOSFETである特
許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート型自己ターンオフ
サイリスタ。
(5) The turn-on insulated gate type element includes the first
It has a second conductivity type source region formed separately from the second conductivity type emitter layer in the conductivity type base layer, and has a source electrode that shorts between the source region and the second conductivity type base layer, and The insulated gate according to claim 1, which is a second conductive channel MOSFET configured by providing an insulated gate on the surface of the first conductive type base layer sandwiched between the source region and the second conductive type base layer. Type self-turn-off thyristor.
(6)前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子は、前記第2
導電型エミッタ層をソース領域とし、このソース領域と
所定距離離れて前記第1導電型ベース層内に形成された
第2導電型ドレイン領域を有し、このドレイン領域と前
記第1導電型ベース層間を短絡するドレイン電極を有し
、かつ前記ソース、ドレイン領域に挟まれた前記第1導
電型ベース層表面に絶縁ゲートを設けて構成された第2
導電チャネルMOSFETである特許請求の範囲第1項
記載の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリスタ。
(6) The turn-off insulated gate type element includes the second
A conductivity type emitter layer is used as a source region, and a second conductivity type drain region is formed in the first conductivity type base layer at a predetermined distance from the source region, and between the drain region and the first conductivity type base layer. a second conductive type base layer having a drain electrode short-circuiting the source and drain regions, and an insulated gate provided on the surface of the first conductivity type base layer sandwiched between the source and drain regions.
The insulated gate self-turn-off thyristor according to claim 1, which is a conductive channel MOSFET.
(7)前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子は、前記第2
導電型エミッタ層内に形成されて前記第2の主電極によ
り前記第2導電型エミッタ層と短絡された第1導電型ソ
ース領域を有し、前記第1導電型ベース層をドレイン領
域として、これら両領域に挟まれた前記第2導電型エミ
ッタ層表面に絶縁ゲートを設けて構成された第1導電チ
ャネルMOSFETである特許請求の範囲第1項記載の
絶縁ゲート型自己ターンオフサイリスタ。
(7) The turn-off insulated gate element
a first conductivity type source region formed within the conductivity type emitter layer and short-circuited to the second conductivity type emitter layer by the second main electrode; the first conductivity type base layer serving as a drain region; 2. The insulated gate self-turn-off thyristor according to claim 1, which is a first conductive channel MOSFET configured by providing an insulated gate on the surface of said second conductive type emitter layer sandwiched between both regions.
(8)前記ターンオン用絶縁ゲート型素子およびターン
オフ用絶縁ゲート型素子は共に第2導電チャネルであり
、両素子のゲート電極は分離形成されている特許請求の
範囲第1項記載の絶縁ゲート型自己ターンオフサイリス
タ。
(8) The insulated gate type device according to claim 1, wherein both the turn-on insulated gate type device and the turn-off insulated gate type device are second conductive channels, and the gate electrodes of both devices are formed separately. turn-off thyristor.
(9)前記ターンオン用絶縁ゲート型素子は第2導電チ
ャネルであり、前記ターンオフ用絶縁ゲート型素子は第
1導電チャネルであつて、両素子のゲート電極は連続的
に一体形成されている特許請求の範囲第1項記載の絶縁
ゲート型自己ターンオフサイリスタ。
(9) The turn-on insulated gate element is a second conductive channel, the turn-off insulated gate element is a first conductive channel, and the gate electrodes of both elements are continuously formed integrally. The insulated gate self-turn-off thyristor according to item 1.
JP9541886A 1985-09-30 1986-04-24 Insulated gate type self-turn-off thyristor Pending JPS62252168A (en)

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JP9541886A JPS62252168A (en) 1986-04-24 1986-04-24 Insulated gate type self-turn-off thyristor
EP86307495A EP0219995B1 (en) 1985-09-30 1986-09-30 Gate turn-off thyristor with independent turn-on/off controlling transistors
DE3689680T DE3689680T2 (en) 1985-09-30 1986-09-30 Thyristor that can be switched off by means of a control electrode with independent ignition / extinguishing control transistors.
US06/913,753 US4760431A (en) 1985-09-30 1986-09-30 Gate turn-off thyristor with independent turn-on/off controlling transistors
US07/157,584 US4914496A (en) 1985-09-30 1988-02-19 Gate turn-off thyristor with independent turn-on/off controlling transistors

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499384A (en) * 1990-08-18 1992-03-31 Mitsubishi Electric Corp Thyristor and manufacture thereof
JPH04174564A (en) * 1990-08-16 1992-06-22 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device

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