JPS63209165A - 半導体素子 - Google Patents

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】 〔色間の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子特に光信号によりターンオンする絶
縁ゲート型自己ターンオツサイリスタに関する。

（従来の技術） 第１図は元信号によりターンオンする。８碌ゲート聾自
己ターンオフサイリスタ（以下Ｍｉｓ−ＧＴＯ）の従来
列の素子断面図である。この列ではｎチャネル型ＭＩＳ
トランジスタを用いｆｆ１ｎチャネル型Ｍ　Ｉ　８−　
Ｇ　Ｔ　Ｏ’％示している。主段部は、ｐ債エミッタ４
１．ｎ型ベース噛２．ｉｆｆｆｆ−ス１３３よびｎ壊エ
ミッタ層４でサイリスタ構造を成している。ρ型エミッ
タ噛１にはアノード電極５が。

ｎ型エミッタ鳴４にはカッードル繞６が、ｐ凰べ−ス１
３にはベース電極１０がそれぞれ形成されている。ベー
ス電極１０のカソード領域に面した部分の下にはｎ中型
１１７が形成されている。このｎ中型１゛７をドレイン
領域、ｎ型エミッタ１ｉ１４））ソース領域とし、この
間のｐ型ベース１１３９面にゲート絶＠ｌ［８を介して
ゲート電極９を形成し。

ｎチャネル型ＭＩＤ）ランジスタが構成されている。一
方の光点弧部も同じ構成で、ｎ型エミッタ１１１層、カ
ソードｌＩＣ極１２．ｎ十型＠１３．ゲート絶縁ＩＩＩ
　４．ゲート′１１ｔ極１５．ｎよびベース・電極１６
が形成されている。受光部に光を受けると光点弧部のＭ
ＩＳ−ＧＴＯがターンオンし、そのアノード電流は光点
弧部のカソード１甑１２に接続された主段部のベース電
＠１０にベース電流として流れこみ、主段部のＭＩＳ−
ＧＴＯもターンオンする。

一方、ターンオフする際には、光をとめゲート１極１５
に正４圧を与えると、光点弧部と主段部のＭ　Ｉ　５−
ＧＴＯが両方ともターンオフする。

ＭＩＳ−ＧＴＯではターンオフできる最大アノード’、
ｉｆ流（以下ピークターンオフｅｔａ＞を大きくする九
めにはＭＩＳ）ランジスタのチャネル幅をできるだけ長
くするように設計する。従りて。

Ｍ　Ｉ　８−　Ｇ　Ｔ　Ｏノｎ型エミッタＩＩ４とｐ塁
ベースｆｉｌ　３とから成るエミッタ凄合の周囲長は数
メートルにも及び、エミッタ妾合のリーク電流は大きな
ものとなる。このようなＭＩＳ−ＧＴＯを光点弧しよう
とすると、受光部付近に発生し九キャリアはｐ型ベース
層３内を慣切り、エミッタ接合を通りてリーク電流とし
てカソード電極６から排出されてしまうので、光強度を
大きくしないとターンオンしないという問題がありた。

（箔明が解決しようとする問題点） 以下のように従来の光点弧Ｍ１３−ＧＴＯでは。

ギヤリアがエミッタ妾會からリーク′鑞流として流れ出
てしまうｔめに、ｆｔ、トリガ＋４度が小さいという間
Ｊがあり九。

本拍明はこのような問題を解決した光点弧ＭＩＳ−ＧＴ
Ｏを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（間頓点を解決するための手段） 本他明にかかる光点弧ＭＩＳ−ＧＴＯは、光点弧部の第
２エミツタ層が形成される第２ベース層と主段部の何２
ベース曖とを分有したことを特徴とする。

（作用） 本宅明の素子構造では、受光部付近ｌｌＣ発生した中ヤ
リアは光点弧部の第２ベース）ｌ内に形成されｔエミッ
タ接合を通うてしかリークしない。光点弧部のエミッタ
妾合のシ聞囲長は主段部のそれに比べてＶ＆段に短いの
で、リーク′を流は非常に小さいものとなり、高い光ト
リガ感度が実現できる。

（実施ＶＡ３） 以下１本色間の実施列を図面を参照して説明する。以下
の全ての夷ｍガでは第１導″亀をとしてｐ盛、第２導電
型としてｎ型を用いている。

第１図は第１の実施列の光点弧ＭＩＳ−ＧＴＯのｍｌｆ
ｆｉ図である。従来列として示し次第４図と対応する部
分は同じ符号を付して詳細な説明は省く。

この実施列では、光点弧部のｐｔｉベース層１層上７段
部のｐＷベース＋１３が分離されているので受光部付近
に発生したギヤリアはｎ型エミツタ層１１を通るしかな
く、高い元トリガ感度を実現することができる。

ａ２図は窮２の実施列の光点弧Ｍ　Ｉ　Ｓ　−Ｇ　’ｒ
　Ｏの断面図である。この実施列では光点弧部のＭＩＳ
トランジスタを主段部のｐ型ベース層３内に咋っている
。ｐ型ベース１−３内にソース電ドレイン領域となるｎ
＋型層１９．２０が形成されｎ串型層１９．２０に挟ま
れｔｐ型ベース＠３茨面にはゲート絶縁膜２１を介して
ゲート電極２２が形成され１チャネル型Ｍｉｄトランジ
スタを構成している。光点弧部のカソード′Ｉｔ＠１２
はｎ中型１’ｉ１９とｐ型ベースｒｆＩ３にオーミック
髪触している電極２．３につながれ光点弧部のベースＩ
ｔ極１８はｎ串型１−２０にオーミック原種している電
極２４につながれている。この構成によれば１元点弧部
のｐ櫨ベース１１１１７にはｎ型エミッタ１１１１とベ
ース電極１８がめるだけなのでＭｉｓ）ランジスタを光
点弧部に形成した＠廿に比べてｎＷエミッタ１留１１と
受光部との間隔を縮めることができ、また、光点弧部の
ｐ型ベース鳴１７を小さくできるので。

キャリア再結合による光トリガ感度の低下を小さくする
ことができる。

第３図は第３の実施列の光点弧ＭＩＳ−ＧＴＯのＦｆｒ
面図である。この実施列のａ成は第１の実施列のＭＩ　
５−ＧＴＯをｐチャネル型ＭＩＳ−ＧＴＯと・屋き換え
たものである。この鳴合には、ｎａミニミッタ１１の端
部にｐ串型層２５が形成され、このｐ＋型暑２５とｐ８
！！ベース＠３とに挟まれたｎ塁エミクタ＠４の六面部
をチャネル領域とするようにゲート絶縁膜８を介してゲ
ート１極９が形成されｐチャネルｔｌ１ＭＩＳトランジ
スタを構図している。

光点弧部のＭＩＳ−ＧＴＯも同様の４成である。

受光部に元を受けると光点弧部のＭＩＳ−Ｇ　Ｔ　Ｏｒ
がターンオンし、そのアノード心流は光点弧部のカソー
ド電極１２に接続された主段部のベース電極１０にベー
ス１流として流れこみ、主段部のＭＩＳ−ＧＴＯもター
ンオンする。一方、ターンオフする際には、光をとめ、
ゲート電極１５に負電圧を与えると光点弧部と主段部の
ＭＩＳ−ＧＴＯが両方ともターンオフする。この実施列
は第１の実施列と同様の効果をもたらす。

本発明は上記した４１４列に限られるものではない。向
えば、各実施列ではｐ型ベース１ｉ１７に光が照射され
る構造の受光部が用いられているが。

ｎ型エミツタ層に元が照射される構造や、メサ構造の受
光部等を適用しても同様の効果が得られる。

ま九、基本となる素子構造はサイリスタ構造をベースと
したものであれば各種変形し九素子構造に対しても同様
の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べ之ように本発明によれば、光点弧部の第２エミ
ツタ喘が形成される第２ベース噛と、主段部の第２ベー
ス嗜とを分離することにより１光トリガ感度の高い光点
弧ＭＩＳ−ＧＴＯを実現することができる。

４．１面の間≠な説明 ＠１図な匹し′＠３図は本光明の第１ないし第３の実施
列の光点弧ＭＩＳ−ＧＴＯを示す断面図。

窮４図は従来の光点弧ＭＩ　５−ＧＴＯを示す断面図で
ある。

１・・・ｎ型エミッタ１，２・・・ｎ型ベース鳴、３・
・・ｐ型ベース層、４・・・ｎ型エミッタ１，５・・・
アノード電極、６・・・カソード電極、７・・・ｎ＋観
層、８・・・ゲート絶縁膜、９・・・ゲート電極、１０
・・・ベース電極、１１・・・光点弧部のｎ型エミッタ
１．１２・・・光点弧部のカソード電極、１３・・・光
点弧部のｎ串型層、１４・・・光点弧部のゲート絶縁膜
、１５・・・光点弧部のゲート電極、１６・・・光点弧
部のベース電極。

１７・・・光点弧部のｐ型ベース層、１８・・・光点弧
部のベース電極、１９・・・ｎ＋型層、２０・・・ｎ＋
微１１　。

２１・・・ゲート絶縁膜、２２・・・ゲート′／ＩＥ極
、２３・・・ベースＶＩＬ極、２４・・・電極、２５・
・・ｐ＋型層、２６・・・ｐ　型曖。

代理人　弁理士　　則　近　憲　右 同　　　　　竹　花　喜久男

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型の第１エミッタ層、第２導電型の第１
   ベース層、第１導電型の第２ベース層がこの順に横層形
   成され、第２ベース層表面に選択的に第２導電型の第２
   エミッタ層が形成されたｐｎｐｎ構造と、前記第１エミ
   ッタ層にオーミック接触するアノード電極と第２エミッ
   タ層にオーミック接触するカソード電極と、第２ベース
   層にオーミック接触するベース電極と、前記第２ベース
   層と第２エミッタ層間を短絡するためのＭＩＳトランジ
   スタとを有する主段部と、同じ構成および受光部を有す
   る光点弧部とを備え、光点弧部のカソード電極は主段部
   のベース電極と接続されている。 半導体素子において、前記光点弧部の第２エミッタ層が
   形成される第２ベース層と主段部の第２ベース層とは分
   離されていることを特徴とする半導体素子。
2. （２）前記光点弧部のＭＩＳトランジスタは光点弧部の
   第２エミッタ部が形成される第２ベース層とは分離され
   た第１導電型層に作られることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の半導体素子。