JPS6315464A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタ

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JPS6315464A
JPS6315464A JP61158815A JP15881586A JPS6315464A JP S6315464 A JPS6315464 A JP S6315464A JP 61158815 A JP61158815 A JP 61158815A JP 15881586 A JP15881586 A JP 15881586A JP S6315464 A JPS6315464 A JP S6315464A
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JP
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emitter layer
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thyristor
turn
emitter
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Shunei Ujihara
氏原 俊英
Shuroku Sakurada
桜田 修六
Tadashi Sakagami
阪上 正
Shuji Musha
武者 修二
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    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices

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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) 本発明はゲートターンオフサイリスタ(以下GTOサイ
リスタと略記する)に係り、特に大電流を制御するのに
好適な素子基板構造を備えたGTOサイリスタに関する
(従来の技術) 例えば特開昭55−39619号によれば、短絡エミッ
タ構造GTOサイリスタは、ゲート電子が低抵抗接触さ
れていないベース層を、同じ導電型の高濃度不純物層を
介して、該ベース層に隣接するエミッタ層と同じアノー
ド端子に低抵抗接触させた構造である。
このような短絡エミッタ構造にすることによって、ター
ンオフ時のベース、1残留キヤリア排出能力を高め・金
などのライフタイムキラーを拡散することなしに、優れ
たターンオフ性能が得られる。
一方、GTOサイリスクの大容量化に伴い、第2図の如
くペレット1を大口径化し、単位GTOサイリスタ23
よび2Aを多重リング状に配置した構命が提案されてい
ろ。
第2図に示したGTOサイリスタでは、ペレットl内に
配置された単位GTOサイリスタ2および2人の寸法構
造はすべて同一である。
すなわち、第3図および第4図において、nエミッタ層
4がカソード電極5に、pベース層6がゲート電極7に
、また、nベース層8がn型高濃度不純物領域9を介し
てpエミッタ層10と共にrノード′に極11に接続し
ている。
そして、nエミッタ層4に対応するように、アノード面
11Aにn型高譲ば不純物層9とpエミッタ;Jloと
が形成されていろ。さらに、n型高濃度不純物領域9の
円周方向幅l、pエミッタ層10の円周方向幅mおよび
pエミッタ層の午挑方向長さnは、単位GTOサイリス
タ2と単位G’f’0サイリスク2人とで全く同じであ
る。
なお、第2図、第3図および第4図において。
9Aはアノード面11Aの領域外に形成されたn型高濃
度不純物層で、nエミッタ層4からの距離が大きいので
、ター7オフ動作には殆んど寄与しない。
(発明が解決しようとする問題点) 前述のような、単位GTOサイリスタを多重リング状に
配置してなろGTOサイリスタでは、ゲート信号入力部
3からnエミッタ層までの距離が大きい第1の単位GT
Oサイリスタでは、前記距離が小さい第2の単位GTO
サイリスタ2人よりも、ゲート電甑7の横方向抵抗が大
きいので、ター7オフ時のゲート・カソード間逆バイア
ス電圧が低下し、ターンオフが遅れる。
冗って、GTOサイリスタのターンオフ時には、前記距
離の小さい単位GTOサイリスタ2Aが先にターンオフ
し、アノードを流が、前記距離の大きい力の単位GTO
サイリスタ2に集中し、素子破壊に至るという問題点が
あった。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、各単位GTOサ
イリスタのターンオフ時間を均一化し、大電流を良好な
特性で連断できろGTOサイリスタを提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では、ペレット面内に
配置された単位GTOサイリスタのnエミッタ層と、ゲ
ート信号入力部との間の距離が大きいほど、前記単位G
TOサイリスタのpエミッタ露出面積が小さくなるよう
な構造にしている。
(作 用) 上記本発明の構造によれば、ゲート信号入力部からnエ
ミッタ層までの距離が大きい単位GTOサイリスタでは
、ゲート信号入力部からの距離が小さい単位GTOサイ
リスタよりも、pエミッタ層の露出面積が小さく、エミ
ッタ燥絡用n型高−度不純物領域の露出面積が大きくな
るので、ターンオフ時のnベース層およびpベース層か
らの残留キャリア排出能力が高まり、ゲート電極抵抗(
横方向抵抗)の増大によるターンオフ遅れを解消するこ
とができる。
すなわち、ベレット内の各単位GTOサイリスタを実質
上同時にターンオフし、ペレット内の特定箇所へのアノ
ード電流集中を解消することができる。
(実施例) 以下、本発明の一実A例を第1図囚、 CB+および第
2図により説明する。これらの図において、第3図およ
び第47と1司−符号は、同一または相当已分を示す。
第2図はその平面図、第1:Ar囚およびtBlはそれ
ぞれ第2図のI−I線断面図および■−■線断面図であ
る。
第2図から分るように、本実施例のGTOサイリスタの
ベレン)1は、多数の単位GTOサイリスタを・2重リ
ング放射状に配列したものである。
すなわち、ゲート信号入力部3の周囲に、同一構造、寸
法の第2の単位GTOサイリスタ2人を複数個配列し、
その外周に、相互には同一構造、寸法であるが、前記第
2単位GTOサイリスタ2人とはpエミッタ部の構造1
寸法を異にする第1の単位GTOサイリスタ2を複数個
配列した構造である。
ここで、各部の寸法を次のように定義する。
1!  ニアR1の電位GTOサイリスタ2のn型11
貫不純物19の円周方向幅 m、:川1の単位GTOサイリスタ2のpエミッタ19
100円周方向幅 1!2 :2i2の単位GTOサイリスタ2 A +7
) n型高j官不純物′脅9の円、笥力同、嘔 rr1g  ’π2の単位GTOサイリスタ2人のp二
ミッタ1−10の円周方向幅 本実施例では、下式(1)および(21が成り立つu4
造とした点に特徴がある。
1、 > l、  ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ (1)m、<m2  ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ (2)イ旦し、l、+m、= l、+ m2 上記関係式(1)および(2)より、ゲート信号入力部
3から遠い位置にある第1の単位GTOサイリスタ2は
、これよりも近い位置にある第2の単位GTOサイリス
タ2人に対して、次の関係が成り立つ。
[al tin記(2)式の関係より、定常オン状態に
おけるJ 接合15付近の正孔蓄積1が少ない。
(bl前記(1)式の関係より、ターンオフ時のnベー
ス層8中の残留キャリア排出能力が大きい。
故に、ゲート信号入力@3からの距離に対して、第1お
よび第2の各単位GTOサイリスタが前記(1)式およ
び(2)式の関係を満たすように、適切rxl。
mr  + J! * ml  を採用すれば、単位G
TOサイリスタ20単位GTOサイリスタ2人に対する
ターンオフ遅れを解消できる。したがって、ペレット1
内の全単位GTOサイリスタ2,2Aを実質上同時にタ
ーンオフできる。
従って、本実施例によれば、大型Rfr:艮好な特性で
遮断できるGTOサイリスタを提供できろ。
また、ベレット上に単位GTOサイリスタが2重リング
を越えろ多重リング状に配置された場合や、ゲート信号
入力部がペレットの外周や、多重リング状配列の中間に
ある場合も、式(1)および(2)の関係を各単位GT
Oサイリスタに適用すれば同様の効果が得られろ。
さらに、本発明がリング状配列でない多数の単位GTO
サイリスタを単一のゲート電極で制御するGTOサイリ
スタにも適用できろことは、容易に理解されろであろう
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、GT
Oサイリスタのターンオフ時に、ペレット面内に配置さ
れた各単位GTOサイリスタを同時にターンオフできる
ので、犬1!流を良好な特性で遮断できろGTOサイリ
スタを提供することができろ。
【図面の簡単な説明】
第1図囚(Blは本発明の第1.第2の単位GTOサイ
リスタの断面図、第2図は本発明によるゲートターンオ
フサイリスタの実施例および従来例の平面図1第3図お
よび第4図は、従来例による第1、第2の単位GTOサ
イリスタの断面図である。 トペレット、  2,2A・・・単位GTOサイリスタ
、  3・・・ゲート信号入力部、 4・・・nエミッ
タ層、  5・・・カソード電極、 6・・・pベース
層、 7・・・ゲート電極、 8・・・nベース層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一対の主表面を有する半導体ペレットは導電型が
    隣接相互で異なる中央の2つのベース層と、その両側の
    2つのエミッタ層によりpnpn接合構造を有しており
    、 半導体ペレットの一方の主表面には一方導電型のエミッ
    タ層が分割して露出しており、 他方の主表面の、前記分割した一方導電型のエミッタ層
    に対応する領域には、他方導電型のエミッタ層の少なく
    とも一部、および前記他方導電型のエミッタ層に隣接す
    る一方導電型ベース層の高濃度不純物領域が露出し、 前記一方導電型のエミッタ層にカソード電極、他方導電
    型のベース層にゲート電極が、また他方の主表面に露出
    する他方導電型のエミッタ層と一方導電型のベース層に
    アノード電極がそれぞれ低抵抗接触されていろゲートタ
    ーンオフサイリスタにおいて、 該半導体ペレット上のゲート信号入力部から前記一方導
    電型のエミッタ層までの距離が大きくなるほど、前記他
    方導電型のエミッタ層の露出面積を小さくしたことを特
    徴とするゲートターンオフサイリスタ。
  2. (2)一方の主表面上に露出した一方導電型エミッタ層
    の形状、寸法がすべて等しいことを特徴とする特許請求
    範囲第1項記載のゲートターンオフサイリスタ。
JP61158815A 1986-07-08 1986-07-08 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ Expired - Lifetime JPH061831B2 (ja)

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