JPS6254465A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPS6254465A JPS6254465A JP19364685A JP19364685A JPS6254465A JP S6254465 A JPS6254465 A JP S6254465A JP 19364685 A JP19364685 A JP 19364685A JP 19364685 A JP19364685 A JP 19364685A JP S6254465 A JPS6254465 A JP S6254465A
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- Japan
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- strip
- outermost layer
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- semiconductor element
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はゲートターンオフサイリスタやトランジスタな
どの半導体スイッチング装置に係り、特にその最大遮断
Ml流を大きくするに好適な半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor switching devices such as gate turn-off thyristors and transistors, and particularly to a semiconductor device suitable for increasing the maximum cutoff Ml flow.
(発明の背景)
大容量のゲートターンオフサイリスタ(以下、GTOと
略称)やトランジスタは、nエミツタ層を1個以上のほ
ぼ一定幅の細長い短冊状から成るものとし,これに隣接
するベース層と共に半導体基体の一力の主表面に露出せ
しめ、各短冊状領域には一方の主電極が低抵抗接触され
、また前記べ一ス層には各短冊状領域を実質的に取り囲
むよう圧制御電極が低抵抗接触され、さらに、半導体基
体の他方の主表面には他方の主電極か低抵抗接触され,
各を極が夫々一対の主端子と制御端子に接続された構成
となっている。(Background of the Invention) Large-capacity gate turn-off thyristors (hereinafter abbreviated as GTO) and transistors have an n-emitter layer consisting of one or more elongated strips of approximately constant width, and together with an adjacent base layer, a semiconductor One main electrode is in low resistance contact with each strip-shaped region and is exposed on one major surface of the substrate, and a pressure control electrode is provided in the base layer to substantially surround each strip-shaped region. The other main surface of the semiconductor substrate is further contacted with the other main electrode or with low resistance,
Each pole is connected to a pair of main terminal and control terminal, respectively.
以下GTOを例に採って、そのターンオフ動作を説明す
る。Taking GTO as an example, its turn-off operation will be explained below.
上記構造を有するGTOのターンオフ動作は。The turn-off operation of the GTO having the above structure is as follows.
良く知られているように、半導体基体の中に蓄積された
電子、正孔などの過剰キャリアを負のゲート電流によっ
て累早く外部に排除することで起る。As is well known, this phenomenon occurs when excess carriers such as electrons and holes accumulated in the semiconductor substrate are rapidly expelled to the outside by a negative gate current.
そして、電流の導通領域からゲート電流をできるだけ引
き出し易くして、ターンオフを速くするために、上記の
ように周囲をゲート電極で取り囲んだ、細長い短冊状の
カンードエミッタ層(以下。Then, in order to make it as easy as possible to extract the gate current from the current conduction region and to speed up the turn-off, a long and thin strip-shaped canned emitter layer (hereinafter referred to as "cando emitter layer") surrounded by the gate electrode as described above is used.
単位GTOと略称する)構造を採用し、これを電流容量
に応じて半導体基体内に多数並置している。A structure (abbreviated as unit GTO) is adopted, and a large number of these are arranged in parallel within a semiconductor substrate according to the current capacity.
大容量化に適した単位GTOの配置として,半導体基体
内K、同心円状かっ多重リング状に、単位GTOを配置
した構造が従来から考案されている(特願昭54ー84
964号及び特開昭56−131955号など参照)。As an arrangement of unit GTOs suitable for increasing capacity, a structure has been devised in the past in which unit GTOs are arranged in a concentric ring shape within a semiconductor substrate (Japanese Patent Application No. 54-84
964 and JP-A-56-131955, etc.).
しかし、前記のような従来構造にも限界があり。However, the conventional structure as described above also has its limitations.
半導体基体の寸法が大きくなるにしたがって、単位GT
Oの数を増しても所望の最大遮断電流を得ることができ
ないという問題が生じている。As the dimensions of the semiconductor substrate increase, the unit GT
A problem has arisen in that even if the number of O's is increased, the desired maximum breaking current cannot be obtained.
本発明者等が,その最大遮断f!L流が単位GTOの数
に比例して増大しない原因を究明した結果。The inventors have determined that the maximum cutoff f! This is the result of investigating the reason why the L flow does not increase in proportion to the number of unit GTOs.
半導体基体が大口径になるにしたかい、半導体基体の面
内での単位GTOのターンオフ動作の不均一が大きくな
り、ターンオフ動作の一番遅れている単位GTOK,先
にターンオフ動作した単位GTOから電流が移ってきて
,電流集中を生じるためであることが分った。As the diameter of the semiconductor substrate becomes larger, the non-uniformity of the turn-off operation of the unit GTO within the plane of the semiconductor substrate becomes larger, and the current from the unit GTOK which is the most delayed in turn-off operation and the unit GTO which turned off first becomes larger. It turns out that this is because the current is concentrated, causing current concentration.
また、半導体基体内の単位GTO間のターンオフ動作の
不均一が大きくなる原因には2つあることが分った。Furthermore, it has been found that there are two causes for increasing the non-uniformity of the turn-off operation between unit GTOs within a semiconductor substrate.
1つは,単位GTOそのものの特性のばらつきが大きく
なっていることである。製作プロセスにおいて・半導体
基体の外周部は、熱歪等によって、その中心部よりキャ
リアのライフタイムが短がくなる傾向疋あり,半導体基
体を大口径化することKより,外周部と中心部との距離
が大となって。One is that the variations in the characteristics of the unit GTO itself are increasing. In the manufacturing process, the carrier life time at the outer periphery of a semiconductor substrate tends to be shorter than that at the center due to thermal strain, etc., and by increasing the diameter of the semiconductor substrate, the relationship between the outer periphery and the center is The distance is getting bigger.
その分特性のばらつきも大きくなるものである。The variation in characteristics also increases accordingly.
もう一つの原因は,制御電極接続部(外部11一ド端子
)からみた各単位GTOの制御電極のインピーダンス差
によってそれぞれの単位GTOに分配されるゲート電流
に不均一が生じていることである。Another cause is that the gate current distributed to each unit GTO is non-uniform due to the difference in impedance of the control electrode of each unit GTO as seen from the control electrode connection portion (external 11 lead terminal).
前述したように,大容量GTOでは、一方の主表面に主
電極と制御電極が露出され、それぞれが圧接によって外
部への取り出し端子に低抵抗接触されている。As described above, in a large-capacity GTO, a main electrode and a control electrode are exposed on one main surface, and each is brought into low-resistance contact with an external lead terminal by pressure contact.
この場合、両者を全面圧接しようとすると、圧接電他を
微細化する必要があり、その位置合せも難かしくなるの
で、主電極のみを全面圧接し、制御1!極は部分圧接で
外部リード端子に@続されるのが普通である。In this case, if you try to press the two together over the entire surface, it is necessary to miniaturize the pressure welding voltage and other parts, and it will be difficult to align them, so only the main electrode is pressed on the entire surface, and control 1! The poles are usually connected to external lead terminals by partial pressure welding.
このため1部分圧接された近傍の単位GTOに対して1
部分圧接部から遠く離れた単位GTOのゲート′!を流
は、半導体基体に設けられた制御電極を通って流れる距
離が長くなり、その間のインピーダンスの差によって、
それぞれの単位GTOに流れるゲート電流に不均一が生
じるものである。Therefore, 1
Gate of unit GTO far away from partial pressure welding part'! The distance that the current flows through the control electrode provided on the semiconductor substrate increases, and due to the difference in impedance between them,
This causes non-uniformity in the gate current flowing through each unit GTO.
以上のような要因によって、従来構造においては半導体
基体を大口径化しても、それに比例した所1の遮断′W
L流を得られないという問題があった。Due to the above-mentioned factors, in the conventional structure, even if the diameter of the semiconductor substrate is increased, the cutoff of 1'W is proportional to the diameter of the semiconductor substrate.
There was a problem that L flow could not be obtained.
(発明の目的)
本発明の目的は、自己遮断攪能を有する半導体装置匝係
り、特にオン電圧等の池の特性に影響を及ぼすことなく
、遮断電流を大きくすることのできる半導体装置を提供
することにある。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a self-shutdown ability, in particular a semiconductor device that can increase the cut-off current without affecting the characteristics of the capacitor such as on-state voltage. There is a particular thing.
(発明の概要)
本発明の特徴とするとCろは、半導体基体の1対の主表
面間に、交互に、導電型を異にする。少なくとも3つの
半導体層が、1!p次積層され、一方の最外層は、短冊
状領域に分割され、かつ互いに分離されて一方の主表面
に露出し、前記最外層に隣接する中間層は、前記短冊状
領域を取り囲むように、一方の主表面に4出し、短冊状
の各一方最外層及び他方の最外層には、それぞれ主1!
極が低抵抗接触し、前記中間層には制御電極が低抵抗接
触し、短冊状の各一方最外層は制?31 t tiのリ
ード接続部に対して多重配列されている半導体装置にお
いて、前記リード接続部に近接して配列された、前記短
冊状の一方最外層を含む各単位GTO間の、各制御電極
から外部リード端子に至るインピーダンスの差(ばらつ
き)は、前記リード接続部から離れて配列された各単位
GTO間の前記インピーダンス差に比較して、本来的に
小さいという新規な知見に基づき、前記リード接続部か
ら離れて配列された各単位GTOにおけるキャリアのラ
イフタイムを、前記リード接続部の近傍に配列された各
単位GTOにおけろキャリアのライフタイムに比較して
実質的に短くすることにより、前記リード接続部から遠
い位置にある各単位GTOが、近い位置にあるものより
も早期にターンオフし、これによって前記リード接続部
から近い位置にある各単位GTOにターンオフ最終時の
電流を集中させ、最後に残った各単位GTOを実質的に
同時にターンオフさせるように構成した点にある。(Summary of the Invention) The present invention is characterized in that the conductivity types of the C grooves are alternately different between a pair of main surfaces of a semiconductor substrate. At least three semiconductor layers are 1! p-order stacked, one outermost layer is divided into strip-shaped regions and separated from each other and exposed on one main surface, and an intermediate layer adjacent to the outermost layer surrounds the strip-shaped region, 4 on one main surface, and 1 main on each strip-shaped outermost layer on one side and on the other outermost layer!
The electrodes are in low resistance contact, the control electrode is in low resistance contact with the intermediate layer, and each strip-shaped outermost layer is a control electrode. 31 t ti In a semiconductor device that is multiplexed with respect to lead connection portions, from each control electrode between each unit GTO including the strip-shaped one outermost layer arranged close to the lead connection portion. Based on the new finding that the impedance difference (variation) leading to the external lead terminal is inherently smaller than the impedance difference between the unit GTOs arranged apart from the lead connection part, the lead connection By making the lifetime of the carrier in each unit GTO arranged away from the lead connection part substantially shorter than the lifetime of the carrier in each unit GTO arranged near the lead connection part, Each unit GTO located far away from the lead connection turns off earlier than one located closer, thereby concentrating the current at the end of turn-off on each unit GTO located closer to the lead connection. The remaining GTO units are configured to be turned off substantially simultaneously.
本発明者等の検討結果九よれば、各単位GTOの瞬時の
遮断電流は非常九人きく、ターンオフ最終時における並
列動作を均一化すれば、全体的な速断電流を大幅に増大
できろことが分ったからである。According to the study results of the present inventors, the instantaneous breaking current of each unit GTO is extremely high, and if the parallel operation at the final turn-off is made uniform, the overall fast-breaking current can be greatly increased. Because I understand.
また、本発明の他の特徴は、前記短冊状の一方最外層の
幅を狭くするほど、各単位GTO間の定常導通時の電流
およびターンオフ最終時の分担電流を均一化できろとい
う事実に基づき、前記リード接続部の近傍に配列された
各単位GTOの前記一方最外層の幅を、前記リード接続
部から離れて配列された各単位GTOのそれよりも狭く
構成し、これによって、特にターンオフ最終時の分担電
流の一層の均一化をはかった点にある。Another feature of the present invention is based on the fact that the narrower the width of one of the strip-shaped outermost layers, the more uniform the current during steady conduction between each unit GTO and the shared current at the final turn-off can be made. , the width of the one outermost layer of each unit GTO arranged in the vicinity of the lead connection part is configured to be narrower than that of each unit GTO arranged away from the lead connection part, thereby making it possible to particularly improve the final turn-off layer. The aim is to further equalize the shared current.
(発明の実施例)
以下、本発明をGTOに適用した場合の一実施例を添付
の図面を参照して説明する。(Embodiment of the Invention) Hereinafter, an embodiment of the present invention applied to a GTO will be described with reference to the accompanying drawings.
第1〜第2図は本発明の一実施例である。第1図はGT
Oのカソード側平面パターンを四半分にして示す図であ
り、ゲート接続部C1を、リング状かつ多i同心円状九
配クリされた単位GTO配列の中間に設けた、いわゆる
中間リングゲート構造の場合を示している。第2図は、
第1図のA −A’線に沿う断面図である。1 and 2 show an embodiment of the present invention. Figure 1 is GT
This is a diagram showing the cathode side planar pattern of O in quarters, in the case of a so-called intermediate ring gate structure in which the gate connection portion C1 is provided in the middle of a unit GTO array arranged in a ring shape and a multi-i concentric circle. It shows. Figure 2 shows
FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A' in FIG. 1;
当業者には周知であり、また第2図の断面図から分るよ
うに、半導体基体lの内部にはPエミッタ層11.nベ
ース層12.pベース1J113.およびnエミツタ層
14か形成され、前記各層間にはサイリスタ動作をする
ため罠必要なpn接合が形成されている。As is well known to those skilled in the art, and as can be seen in the cross-sectional view of FIG. 2, inside the semiconductor body l there is a P emitter layer 11. n base layer 12. p base 1J113. and an n emitter layer 14 are formed, and a pn junction necessary for thyristor operation is formed between each layer.
そして、pエミッタ層111Cはアノード電[20が、
nエミツタ層14罠はカソード電極2が、またpバー1
層131Cはゲート電極3およびゲート接続部C1かそ
れぞれ導電接続されている。Then, the p emitter layer 111C has an anode voltage [20,
The n emitter layer 14 trap has the cathode electrode 2, and the p bar 1
The layer 131C is conductively connected to the gate electrode 3 and the gate connection portion C1, respectively.
ここで、図示したように、ゲート接続部C8に近接する
領域を領域■とし、他の領域を領域工及び領域■とする
と、領域■のライフタイムに対して領域工及び領域■の
実質的なライフタイムが短かくなるように構成されてい
る。Here, as shown in the figure, if the area close to the gate connection part C8 is defined as area ■, and the other areas are defined as area engineering and area ■, then the area engineering and area It is configured to have a short lifetime.
このような領域■と領域工及び■のライフタイムコント
ロールが1例えば金等の重金属−すなわち、ライフタイ
ムキラーの選択拡散の他、電子線やγ線を選択的に照射
することによって容易に実現できることは、当業者には
良く知られ、ているところである。Such lifetime control of area ■, area engineering, and ■ can be easily achieved by selective diffusion of heavy metals such as gold, i.e., lifetime killers, or selective irradiation with electron beams or gamma rays. is well known to those skilled in the art.
また、第5図(at (b)に示すように、pエミッタ
11の1部に高濃変のn+層領域を設ける、いわゆるp
エミッタ短絡構造にして、その短絡幅を変えることによ
っても、実質的なライフタイムのコントロールを容易に
実現できるものである。Further, as shown in FIG. 5(at(b)), a highly concentrated n+ layer region is provided in a part of the p emitter 11, so-called p
Practical lifetime control can also be easily achieved by creating an emitter short-circuit structure and changing the short-circuit width.
第5図(&)は頭載Iおよび■の−すなわら、第1図の
B−B’、E−g’線にそう断面図であり、同図(bl
は原′J、llの−すなわら、第1図のC−C。Figure 5 (&) is a cross-sectional view of head-mounted I and
is HARA'J, ll, i.e., C-C in Figure 1.
D−1:) 線に七う断面1凶である。これら両図の
比較から明らかなように、pエミッタ1dllの短絡M
(nljの大きさ)を大きくすることにより、タイムラ
イフを短くすることができる。D-1:) The line has seven cross sections. As is clear from the comparison of these two figures, the short circuit M of p emitter 1dll
By increasing (the size of nlj), the time life can be shortened.
次に、以上に図示し、かつ説明したような構造のGTO
のターンオフ動作について説明する。Next, a GTO having a structure as shown and explained above.
The turn-off operation will be explained.
号初に、GTOにターンオフ信号が入る直前の状態につ
いて説明する。ゲート接続部に近接した領域■と他の領
域I及び■の各単位GTOに流れている電流は、実質的
なライフタイムの差により、領域■の方が大きくなって
いる。At the beginning of this issue, we will explain the state immediately before the turn-off signal is input to the GTO. The current flowing in each unit GTO in the region (2) close to the gate connection portion and the other regions I and (2) is larger in the region (2) due to the substantial difference in lifetime.
このような状態で、ゲート電極3とカソード電極2間に
ターンオフ用のゲート電流が流入すると、元々電流が少
なく、しかもライフタイムの短かい領域■及び領域■の
各単位GTOが先にターンオフし、そこに流れていた電
流は ゲート接続部C1に近接した領域■の各単位GT
Oに移動してくる。In such a state, when a gate current for turn-off flows between the gate electrode 3 and the cathode electrode 2, each unit GTO in the region (2) and (2), which has a low current and a short lifetime, turns off first. The current flowing there is
It moves to O.
ところで、領域■はゲート接続部Cの近く罠位置してい
るので、この領域■に含まれる各単位GTO間の各制御
電極から外部リード端子に至るインピーダンスの差(ば
らつき)は、前記ゲート接i部CIから比較的遠くにあ
る領域工および■に含まれる各単位GTO間のそれに較
べて本来的に小さい。By the way, since the region (2) is located near the gate connection portion C, the difference (variation) in impedance from each control electrode to the external lead terminal between each unit GTO included in this region (2) is due to the gate connection i. It is inherently smaller than that between the area engineering and each unit GTO included in section CI, which are relatively far away from section CI.
それ故に、ターンオフ終期におけろ領域■内のター/オ
フ動作が均一化され、結果的に全体的な最大連断1!流
を改善することができろ。Therefore, at the end of turn-off, the turn-off motion within the region ■ is made uniform, resulting in an overall maximum continuous connection of 1! You can improve your flow.
本発明の第2の実施例は、さら國、領域■内における各
単位GTOの最外層短冊状領域の幅を。In the second embodiment of the present invention, the width of the outermost layer strip-shaped region of each unit GTO in the region (2) is determined.
領域工および■内の各単位GTOのそれよりも狭く構成
し、領域■内の各単位GTO間の分担′rIL流均−化
と、ターンオフ最終時の並列動作均一化とをはかること
によって、最大遮断電流改善効果をより一層大としたも
のである。By making the structure narrower than that of each unit GTO in area 2 and in area 2, and by equalizing the distribution of IL flow among each unit GTO in area 2 and equalizing the parallel operation at the final turn-off, the maximum This further increases the effect of improving the interrupting current.
以下に、本発明の第2の実施例について、第3〜第4図
を参照して説明する。第3図は、本発明の第2実施例に
おける各領域1〜■の各単位GTOの構造を説明する断
面図であり、同図fa) 、 fb)はそれぞれ第1図
のB−B 、E−E線およびc−c’。A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of each unit GTO in each region 1 to (2) in the second embodiment of the present invention, and fa) and fb) in the same figure are BB and E in FIG. 1, respectively. -E line and c-c'.
D−D線に沿う断面図である。It is a sectional view along the DD line.
第3図(at (blの対比から分るように1両者の違
いは、nエミツタ層14の幅である。すなわち、同図(
blに示した。ゲート接続部C,IC近接した領域■に
属する単位GTOのnエミツタ層14の幅X2は、同図
(a)の、領域I及び■に属する単位GTOのnエミツ
タ層14の幅X1より狭くなっていることである。As can be seen from the comparison of FIG. 3 (at (bl), the difference between the two is the width of the n emitter layer 14.
Shown in bl. The width X2 of the n-emitter layer 14 of the unit GTO belonging to the region ■ near the gate connection portion C and the IC is narrower than the width X1 of the n-emitter layer 14 of the unit GTO belonging to the regions I and ■ in the same figure (a). That is what we are doing.
なお・ゲート耐圧の向上及びカソード電極2の圧接領域
を広くするために、半導体基体1のカソード側露出表面
のpバー3層13とnエミツタ層14の一部に、5tO
1lの絶RM4を形成しており、第3図(a)及び(b
)のカソード電極2の幅は同一になっている。In addition, in order to improve the gate breakdown voltage and widen the pressure contact area of the cathode electrode 2, 5tO
It forms a 1l absolute RM4, as shown in Figures 3(a) and (b).
) The widths of the cathode electrodes 2 are the same.
第4図は、単位GTO間の並列動作を説明するために図
示したものである。第4図に示されるように、単位GT
O間はnエミツタ層14を除くと、すべてが共通になっ
ている。FIG. 4 is illustrated to explain parallel operation between unit GTOs. As shown in Figure 4, the unit GT
Everything between the two layers is common except for the n emitter layer 14.
ここで、素子BK流れるアノード電流iBに比較して素
子Aに流れるアノード電流iAが大きくなったと仮定す
ると、素子Aの接合JHの電位vs、は、素子Bの接合
J12の電位V、□より高くなる。Here, assuming that the anode current iA flowing through the element A is larger than the anode current iB flowing through the element BK, the potential vs, at the junction JH of the element A is higher than the potential V, □ at the junction J12 of the element B. Become.
そのために、素子Aのアノード1を流lAの一部は、ゲ
ート電極3を介して素子Bの接合J82に流れ込む。す
なわち、素子Bにとっては、第4図に示したような、付
加的なゲート電流iGAが流れることになる。For this purpose, a portion of IA flowing through the anode 1 of the element A flows into the junction J82 of the element B via the gate electrode 3. That is, for element B, an additional gate current iGA as shown in FIG. 4 flows.
この結果、素子Bの注入効率が増大し、そこに流れるア
ノード電流iBが増加すると共に、’IA子Aは注入効
率が低下するので、そこに流れろアノード電流iAが減
少すること九なる。このよう疋して、並列接続された単
位GTOKは、両者の分担電流が均一になろうとする働
きがある。As a result, the injection efficiency of element B increases, and the anode current iB flowing therein increases, while the injection efficiency of IA element A decreases, so that the anode current iA flowing therein decreases. In this way, the unit GTOKs connected in parallel have the function of trying to equalize the shared current between them.
そして、nエミツタ層14の幅Xが狭ければ狭い程、分
担電流を均一化する作用は大きくなる傾向にある。The narrower the width X of the n-emitter layer 14, the greater the effect of making the shared current uniform.
すなわち、JIll l Jfi!接合の、ゲート電極
3に近接した端部の電位”IIとvs□は、前述のよう
に・ゲート電極3によって等電位化されるが1各nエミ
ッタ層14の幅Xの中央領域のJ811 J82接合の
電位v、1′とv8□′は、pバー3層13の横方向抵
抗で電圧降下を生じるために、電位差が生じており、こ
のために前記分担電流均一化作用が弱められようとする
か、nエミツタ層14の幅Xを狭くすることによって、
その電位差を小さく出来、したがって、前記分担X流均
−化作用を准持できるためである。In other words, JIll l Jfi! The potentials ``II'' and VS□ at the ends of the junction close to the gate electrode 3 are equalized by the gate electrode 3 as described above. There is a potential difference between the junction potentials v, 1' and v8□' due to a voltage drop caused by the lateral resistance of the p-bar 3 layer 13, and this is likely to weaken the shared current equalization effect. Or, by narrowing the width X of the n emitter layer 14,
This is because the potential difference can be made small and, therefore, the aforementioned shared X flow equalizing effect can be maintained.
以上述べたように、nエミツタ層14の幅Xを狭くする
ことは、半導体基体1の製作プロセスで生じる特性のば
らつきを補正し、各単位GTOの分担電流を均一化する
効果がある。このため1本発明の領域■の各単位GTO
に流れている電流は、領域Iおよび■に比べて格段に均
一化されている。As described above, narrowing the width X of the n-emitter layer 14 has the effect of correcting variations in characteristics that occur during the manufacturing process of the semiconductor substrate 1 and making the shared current of each unit GTO uniform. For this reason, each unit GTO in the area ① of the present invention
The current flowing in regions I and 2 is much more uniform than in regions I and II.
このような状態から、領域■は、領域Iおよび■に引き
つゾいてターンオフに至る。そして、領域■はゲート接
続部C1に近接した領域にあるので各単位GTO間の各
制御電極から外部リード端子圧型るインピーダンスの差
(ばらつき)の影響を受けることなく、各単位GTO間
のターンオフ動作も均一化されるので、遮18′1TI
I流か大幅に増大するものである。From this state, region (2) is attracted to regions I and (2) and turns off. Since region (2) is located close to the gate connection portion C1, the turn-off operation between each unit GTO is not affected by the difference (variation) in impedance between each control electrode and the external lead terminal pressure between each unit GTO. is also made uniform, so the shield 18'1TI
This is a major increase.
以上述べたごとく1本発明の半導体装置では、ターンオ
フ時の1!流を一旦は全体の約1/3の領域■に集中さ
せているにもかかわらず、遮げ712!、流を従来の約
180OAから3000 A以上に増大することが出
来た。As described above, in the semiconductor device of the present invention, 1! Even though the flow was once concentrated in about 1/3 of the area■, block it 712! , the current was able to be increased from the conventional approximately 180 OA to over 3000 A.
第1図で示した短冊状の各1本で構成される単位GTO
単体での遮断電流は、約80A以上と大きく、それらの
並列動作が改善されたことにより。A unit GTO consisting of one each of the rectangular strips shown in Figure 1.
The breaking current for each unit is as high as approximately 80A or more, due to improved parallel operation.
前記の改善が実現されたものと推測される。It is presumed that the above-mentioned improvement has been achieved.
なお、もし、犬容1五〇TOを構成するすべての単位G
TOのnエミツタ層14の暢Xを狭くするならば、ター
ンオフ前の各単位GTOの分担111流は均−化芒れる
であろう。Furthermore, if all the units G that make up 150 TO
If the width X of the TO n emitter layer 14 is narrowed, the share 111 flow of each unit GTO before turn-off will be equalized.
しかしtから・ ター/オフ時は、それぞれの制1al
lfi極から外部リード端子に至るインピーダンスが各
単位GTOの位置によって異なるので、ターンオフ動作
にばらつきが生じろ。このため、ただ単に単位G TO
のnエミッタの幅を狭くするだけでは、従来の問題点を
充分に解決することは出来ない。However, from t to tar/off, each control 1al
Since the impedance from the lfi pole to the external lead terminal differs depending on the position of each unit GTO, variations occur in the turn-off operation. For this reason, simply the unit G TO
It is not possible to sufficiently solve the conventional problems simply by narrowing the width of the n emitter.
以上では、本発明をGTOに適用した場合について説明
したが、本発明がトランジスタにも適用できることは明
らかである。Although the present invention has been described above for a case where it is applied to a GTO, it is clear that the present invention can also be applied to a transistor.
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によれば、前記リード接続
部から離れて配列された各単位GTOに2けるキャリア
のライフタイムを、前記リード接続部の近傍に配列され
た各単位GTOにおけるキャリγのライフタイムに比較
して実質的に短くすることにより、前記リード接続部か
ら遠い位置にある各単位GTOが、近い位置にあるもの
よりも早期にターンオフし、これによって前記リード接
続部から近い位1fKある各単位GTOにター/オフ最
終時の1!流を集中させ、#Lfに残った各単位GTO
を実質的に同時にターンオンさせるように構成したので
、最大遮断電流を大きくすることができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the lifetime of the carrier in each unit GTO arranged at a distance from the lead connection part is equal to the lifetime of the carrier in each unit GTO arranged in the vicinity of the lead connection part. By making the carry γ substantially shorter than the lifetime of the unit GTO, each unit GTO located further from the lead connection turns off earlier than one located closer, thereby causing the lead 1 at the final time of tar/off for each unit GTO which is 1 fK near the connection part! Concentrate the flow and each unit GTO remaining in #Lf
Since it is configured to turn on substantially simultaneously, the maximum breaking current can be increased.
さらに、前記リード接続部の近傍に配列された各単位G
TOの前記−力板外層の幅を、前記リード接続部から離
れて配列された各単位GTOのそれよりも狭く構成し、
これによって、特にター/オフ最終時の分担電流の一層
の均一化をはかることにより、最大遮断電流を大きくす
ることができる。Furthermore, each unit G arranged near the lead connection portion
The width of the force plate outer layer of the TO is narrower than that of each unit GTO arranged away from the lead connection part,
As a result, the maximum breaking current can be increased by making the shared currents more uniform especially at the final turn-off.
第1図は、本発明に係るGTOの四半分のカソード側平
面パターンを示す平面図、@2図は第1図のA−A’線
に沿う断面図、第3図(a) (blは、本発明の第2
実施例におけろ、第1因のB−B’、E−E線およびC
−C、D−D線罠沿う断面図、第4図は単位GTOの並
列動作を説明するためのGTOの断面図、第5図(at
(blは1本発明の@1の実施例におけろ、第1図0)
B −B’ 、 B −E’線およびC−C、D−D
線に沿う断面図である。
l・・・半導体基体、 2・・・カソード電極、 3
・・・ゲート電極、 13・・・pベース層、 1
4・・・nエミツタ層、 20・・・アノード電極、
C・・・ゲート接続部Fig. 1 is a plan view showing the cathode side plane pattern of a quarter of the GTO according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the line A-A' in Fig. 1, and Fig. 3 (a) (bl is , the second aspect of the present invention
In the example, the first factor B-B', E-E line and C
-C, a cross-sectional view along line D-D; Figure 4 is a cross-sectional view of the GTO to explain the parallel operation of the unit GTO;
(bl is 1 in the embodiment of the present invention @1, Fig. 10)
B-B', B-E' lines and C-C, D-D
It is a sectional view along a line. l...Semiconductor base, 2...Cathode electrode, 3
...gate electrode, 13...p base layer, 1
4...N emitter layer, 20...Anode electrode,
C...Gate connection part
Claims (3)
異にする少なくとも3つの半導体層が順次積層され、一
方の最外層は短冊状領域に分割され、かつ互いに分離さ
れて一方の主表面に露出し、前記最外層に隣接する中間
層は、前記短冊状領域を取り囲むように一方の主表面に
露出し、短冊状の各一方最外層及び他方の最外層には、
それぞれ主電極が低抵抗接触し、前記中間層には制御電
極が低抵抗接触し、これによって各短冊状領域ごとに単
位半導体素子が形成され、かつ短冊状の各一方最外層は
制御電極のリード接続部に対して多重配列されている半
導体装置において、前記リード接続部に近接して配列さ
れた前記短冊状最外層領域を含む単位半導体素子部分の
ライフタイムを、前記リード接続部から離れて配列され
た前記最外層短冊状領域を含む単位半導体素子部分のそ
れよりも長くしたことを特徴とする半導体装置。(1) At least three semiconductor layers having alternately different conductivity types are sequentially laminated between a pair of main surfaces of a semiconductor substrate, and one outermost layer is divided into strip-shaped regions and separated from each other. An intermediate layer exposed on the main surface and adjacent to the outermost layer is exposed on one main surface so as to surround the strip-shaped region, and each of the strip-shaped outermost layer and the other outermost layer includes:
The main electrodes are in low resistance contact with each other, and the control electrode is in low resistance contact with the intermediate layer, thereby forming a unit semiconductor element in each strip area, and the outermost layer of each strip area is a lead of the control electrode. In a semiconductor device that is arranged in multiple arrays with respect to a connection part, the lifetime of a unit semiconductor element portion including the strip-shaped outermost layer region arranged close to the lead connection part is determined by arranging the unit semiconductor element part away from the lead connection part. A semiconductor device characterized in that the length of the outermost layer is longer than that of a unit semiconductor element portion including the strip-shaped region of the outermost layer.
部に近接して配列された前記短冊状最外層領域を含む単
位半導体素子部分のライフタイムと、その他の領域の単
位半導体素子部分のライフタイムとの差を、短冊状の各
一方の最外層とは反対の最外層に、それと近接する中間
層との短絡領域を設け、前記リード接続部に近接配列さ
れた単位半導体素子部分の前記短絡領域の大きさを、そ
の他の領域の単位半導体素子部分のそれよりも小さくす
ることによって実現したことを特徴とする半導体装置。(2) In claim 1, the lifetime of the unit semiconductor element portion including the strip-shaped outermost layer region arranged close to the lead connection portion and the life of the unit semiconductor element portion in other regions A short circuit region is provided in the outermost layer opposite to the outermost layer of each one of the strip-shaped strips with an adjacent intermediate layer, and the short circuit of the unit semiconductor element portions arranged close to the lead connection portion is determined. A semiconductor device characterized in that the size of a region is made smaller than that of a unit semiconductor element portion in another region.
部に近接配接された単位半導体素子部分の前記短冊状領
域の幅が、その他の領域の単位半導体素子部分のそれよ
りも狭く構成されたことを特徴とする半導体装置。(3) In claim 1, the width of the strip-shaped region of the unit semiconductor element portion disposed in close proximity to the lead connection portion is narrower than that of the unit semiconductor element portion in other regions. A semiconductor device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60193646A JPH0691246B2 (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP60193646A JPH0691246B2 (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6254465A true JPS6254465A (en) | 1987-03-10 |
JPH0691246B2 JPH0691246B2 (en) | 1994-11-14 |
Family
ID=16311404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60193646A Expired - Lifetime JPH0691246B2 (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0691246B2 (en) |
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- 1985-09-02 JP JP60193646A patent/JPH0691246B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH0691246B2 (en) | 1994-11-14 |
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