JPS63209169A - Insulated-gate thyristor - Google Patents

Insulated-gate thyristor

Info

Publication number
JPS63209169A
JPS63209169A JP4130787A JP4130787A JPS63209169A JP S63209169 A JPS63209169 A JP S63209169A JP 4130787 A JP4130787 A JP 4130787A JP 4130787 A JP4130787 A JP 4130787A JP S63209169 A JPS63209169 A JP S63209169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
turn
base layer
gate electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4130787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2513665B2 (en
Inventor
Tsuneo Ogura
常雄 小倉
Akio Nakagawa
明夫 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4130787A priority Critical patent/JP2513665B2/en
Priority to DE3855922T priority patent/DE3855922T2/en
Priority to EP88301593A priority patent/EP0280536B1/en
Priority to US07/161,095 priority patent/US4866315A/en
Publication of JPS63209169A publication Critical patent/JPS63209169A/en
Priority to US07/371,275 priority patent/US4994696A/en
Priority to US07/373,279 priority patent/US4959703A/en
Priority to US07/386,763 priority patent/US5144401A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2513665B2 publication Critical patent/JP2513665B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/749Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action with turn-on by field effect
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the turn off capacity and the inverse breakdown strength by a method wherein the first gate electrode for torn-on in a MOS structure and the second gate electrode for turn-off in direct contact with the second base layer are provided while a region held by the second gate electrode of the second base layer and the second emitter layer region is formed into a low concentration layer. CONSTITUTION:The first n type base layer 2 is formed in contact with the first n type emitter layer 1 while the second base layer 3 and the second emitter layer 4 are successively formed in the first layer 2 to form a pnpn structure. An anode electrode (the first main electrode)9 is formed on the rear of the first emitter layer 1 while a cathode electrode (the second main electrode)7 is formed on the surface of the second emitter layer 4. The second base layer 3 is composed of a low concentration p type layer 31 and a high concentration p<+>type layer 32 while the first electrode 6 is formed on a channel region CH held by the second emitter layer 4 on the surface of p type layer 31 and the first base layer 2 through the intermediary of a gate insulating film 5. Through these procedures, the turn off capacity can be increased.

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、絶縁ゲートによりターンオン制御を行う絶縁
ゲート型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 thyristor that performs turn-on 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10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
層22が形成され、このn型ベース1)22内にp型ベ
ース1123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21にはアノード電極32が、n型エミッタR24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R22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
ト絶縁膜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M OS F E Tを構成している
。またn型エミツタ層24に隣接してp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型ベース層23表面部をチャネル領域CH
2としてこの上にゲート絶縁M!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MO8FE
T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. 10. This has a pnpn thyristor structure in which an n-type base layer 22 is formed in contact with an n-type emitter layer 21, and a p-type base 1123 and an n-type emitter layer 24 are sequentially diffused into this n-type base 1) 22. . An anode electrode 32 is formed on the n-type emitter layer 21, and a cathode electrode 27 is formed on the n-type emitter R24. The surface of the p-type base layer 23 sandwiched between the n-type emitter layer 24 and the n-type base R22 is used as a channel region CH1, and a gate electrode 26 is formed thereon via a gate insulating film 25 to form an n-channel MOS for turn-on. It constitutes FET. Further, a p-type base layer 23 is adjacent to the n-type emitter layer 24.
An n-type layer 28 is provided inside, and the surface portion of the p-type base layer 23 between this n-type layer 28 and the n-type emitter layer 24 is used as a channel region CH.
Gate insulation M on top of this as 2! A gate electrode 30 is formed through the gate electrode 29, and the n-channel MO8FE for turn-off is formed.
It constitutes T. 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M O
S F E T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1CH1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MO8FETのゲ
ート電極30 (G2 )に正の電圧を印加すると、n
型エミツタ層24はゲート電極30下のチャネル領域C
H2を介してn型層28と短絡し、更に電極31により
p型ベースP23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. MO for turn-on
When a positive voltage is applied to the gate electrode 26 (Gt) of S F E T, the channel region 1CH1 under it becomes conductive, and n
Electrons are injected from the type emitter layer 24 into the n-type base layer 22, and corresponding holes are injected from the n-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 MO8FET, n
The type emitter layer 24 is a channel region C under the gate electrode 30.
It is short-circuited with the n-type layer 28 through H2, and further short-circuited with the p-type base P23 through the electrode 31. This turns off the thyristor.

第10図は、ターンオン用MO8FET、ターンオフ用
MO8FET共にnチャネルとした例であるが、ターン
オン用MO8FETをnチャネルとし、ターンオフ用M
O8FETをnチャネルとする構造も知られている。そ
の構造を第11図に示す。p型エミッタ[121,n型
ベース層22゜n型ベース層23.n型エミツタ層24
のpnpnll造を有し、アノード電極32.カソード
電極27を有する基本構造は第10図と変らない。第1
0図と異なる点は、n型エミツタ層24内(実際には図
示のように高濃度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n型層33を形成し
、このpo府33はカソード電極27によりn型エミツ
タ層24と短絡し、n型層33とn型ベース1122間
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1133とp型ベースII!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MO8FETと、n型エミ
ツタ層24とn型ベース層22間のp型ベース123表
面をチャネル領域CH1とするターンオン用nチャネル
MO8FETがゲート電極26を共用して形成されてい
る。
Figure 10 shows an example in which both the MO8FET for turn-on and the MO8FET for turn-off are n-channel, but the MO8FET for turn-on is n-channel, and the MO8FET for turn-off is
A structure in which the O8FET is an n-channel is also known. Its structure is shown in FIG. p-type emitter [121, n-type base layer 22°n-type base layer 23. N-type emitter layer 24
It has a pnpnll structure, and the anode electrode 32. The basic structure including the cathode electrode 27 is the same as in FIG. 1st
The difference from Figure 0 is that an n-type layer 33 is provided in the n-type emitter layer 24 (actually, as shown in the figure, a low-concentration n-type layer is diffused and formed continuously outside the high-concentration n-type emitter layer). This PO 33 is short-circuited with the n-type emitter layer 24 by the cathode electrode 27, and is continuously formed on the surface of the region sandwiched between the n-type layer 33 and the n-type base 1122 via the gate insulating film 25. One gate electrode 26 is formed. That is, p-type 1133 and p-type base II! The n-channel MO8FET for turn-off uses the surface of the n-type emitter layer 24 in the region sandwiched between the two as the channel region CH2, and the surface of the p-type base 123 between the n-type emitter layer 24 and the n-type base layer 22 as the channel region CH1. A turn-on n-channel MO8FET is 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MO8FET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MO8FET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 MO8FET becomes conductive and the thyristor is turned on. When a negative voltage is applied to the same gate electrode 26, the p-channel MO8FET 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
1ljtlllを行なう自己ターンオフサイリスタでは
、本来n型エミツタ層の両側にあ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 such a self-turn-off thyristor that performs on/off operations using an insulated gate (MOS gate), the turn-off M, which should originally be on both sides of the n-type emitter layer,
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. .

即も、第10図のnチャネルMO8F E T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CH1,0H2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型エミッタF124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CH1に近い
部分が最も遅くオフすることになる。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。
Immediately, the structure in which the n-channel MO8FET shown in Fig. 10 is provided for turn-off (n-channel MO8GTO)
In this case, since only one channel region CH2 of the MOSFET channel regions CH1 and 0H2, 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 lower than when both sides are used for turn-off. The current is doubled, and the peak turn-off current is halved. Further, since there is lateral resistance in the n-type base layer 23 under the n-type emitter F124, when a turn-off operation is performed, the portion close to the channel region CH1 under the turn-on gate electrode 26 turns off the latest. 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11図に示す、pチャネルMO8FETによリn型エ
ミッタ層24とp型ベース1823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−6n型エミッタ層
24の両側にある。
In the thyristor (p-channel MO8GTO) shown in FIG. 11, which has a structure in which the p-channel MO8FET short-circuits the n-type emitter layer 24 and the p-type base 1823, the turn-off channel region CH2 is on both sides.

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C
H2を通ってp型層33と導通するp型ベース層23の
表面部はターンオン用のチャネル領域CH1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、p型ベースW423の横方向抵抗が大
きいとターンオフできなくなる。
However, in this case as well, the channel region CH1 for turn-on
The channel region CH2 in contact with the channel region CH2 hardly contributes to the turn-off operation. This is because during turn-off, the channel region C
The surface part of the p-type base layer 23 that is electrically connected to the p-type layer 33 through H2 serves as a turn-on channel region CH1, so the resistance of this part is quite large, and almost no short-circuit current can flow through it. be. 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 p-type base W423 is large, it cannot be turned off.

また第10図および第11図の構造はいずれも、p型ベ
ース層23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CH1のチャネル長が大きく
なり、ターンオン用MO8FETの抵抗が増大してしま
うからである。
Furthermore, in both the structures shown in FIGS. 10 and 11, the resistance of the p-type base layer 23 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 CH1 increases, and the resistance of the turn-on MO8FET 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ゲートを設けることによ
り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 self-turn-off thyristor has a problem in that the turn-off ability is significantly reduced by providing a turn-on MOS gate.

本発明はこの様な問題を解決してターンオフ能力向上を
図った絶縁ゲート型サイリスタを提供することを目的と
する。
It is an object of the present invention to provide an insulated gate thyristor which solves these problems and improves turn-off performance.

[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サイリスタは、第1導電型
の第1エミッタ層に接して第2導電型の第1ベース層を
有し、この第1ベース層表面部に第1導電型の第2ベー
ス層および第2導電型の第2エミッタ層が拡散形成され
、第1エミッタ層に第1の主N極が、第2エミッタ層に
第2の主電極がそれぞれ設けられ、第2ベース層表面の
第2エミッタ層と第1ベース層に挟まれた領域をチャネ
ル領域としてこの上にゲート絶縁膜を介してターンオン
用の第1ゲート電極が形成され、且つ第2ベース層表面
には直接ターンオフ用の第2ゲート電極が設けられた構
造とし、前記第2ベース層の第2の主電極と第2ゲート
電極で挟まれた領域の少なくとも表面部を第2ゲート電
極下の領域に比べて低濃度層としたことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) An insulated gate thyristor according to the present invention has a first base layer of a second conductivity type in contact with a first emitter layer of the first conductivity type, A second base layer of a first conductivity type and a second emitter layer of a second conductivity type are formed by diffusion on the surface of the first base layer, and a first main N pole is formed in the first emitter layer and a first main N pole is formed in the second emitter layer. A second main electrode is provided respectively, and a region sandwiched between the second emitter layer and the first base layer on the surface of the second base layer is used as a channel region, and a first gate electrode for turn-on is disposed on the channel region via a gate insulating film. is formed, and a second gate electrode for turn-off is provided directly on the surface of the second base layer, and at least a region of the second base layer sandwiched between the second main electrode and the second gate electrode is formed. A feature is that the surface portion has a lower concentration layer than the region under the second gate electrode.

(作用) この様な構成とすれば、ターンオフ時、第2ゲート電極
を用いて第2ベース層と第2エミッタ層間に逆バイアス
して、第1エミッタ層から第2エミッタ層に流れる電流
を第2ベース層を通して第2ゲート電極にバイパスする
ことにより、大電流をターンオフすることができる。ま
た場合、第2ベース層の第2ゲート電極が設けられた領
域と第2エミッタ層に挟まれた領域の表面部を他の領域
に比べて低不純物濃度とすることにより、第2ベース層
と第2エミッタ間の耐圧を高いものとすることかできる
(Function) With such a configuration, during turn-off, the second gate electrode is used to apply a reverse bias between the second base layer and the second emitter layer, thereby directing the current flowing from the first emitter layer to the second emitter layer. By bypassing the second gate electrode through the second base layer, large currents can be turned off. In addition, in this case, by making the surface portion of the region sandwiched between the second gate electrode of the second base layer and the second emitter layer have a lower impurity concentration than other regions, the second base layer The breakdown voltage between the second emitters can be increased.

(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図は、第1の実施例のMOSゲート型サイリスタを
示す断面図である。p型の第1エミッタ層1に接してn
型の第1ベース層2が形成され、この第1ベース層2内
にp型の第2ベース層3およびn型の第2エミッタ層4
が順次拡散形成されてpnpn構造を形成している。第
1エミッタ層1にはアノードN極(第1の主電極)9が
形成され、第2エミッタ層4にはカソード電極(第2の
主電極)7が形成されている。第2ベース層3は、低濃
度のp型wJ3tと高濃度のp+型層32とからなり、
p型層31の表面領域の第2エミッタ層4と第1ベース
!12で挟まれた領域をチャネル領域CHとしてこの上
にゲート絶縁膜5を介して第1ゲート電極6が形成され
ている。これにより、第2エミッタ層4をソース、第1
ベース層2をドレインとするターンオン用MOSトラン
ジスタが構成されている。第2ベース113の高濃度p
1型層32には直接接触する第2ゲート電極8が形成さ
れている。
FIG. 1 is a sectional view showing a MOS gate type thyristor of a first embodiment. n in contact with the p-type first emitter layer 1
A p-type second base layer 3 and an n-type second emitter layer 4 are formed in the first base layer 2.
are sequentially diffused to form a pnpn structure. An anode N pole (first main electrode) 9 is formed in the first emitter layer 1 , and a cathode electrode (second main electrode) 7 is formed in the second emitter layer 4 . The second base layer 3 consists of a low concentration p-type wJ3t and a high concentration p+ type layer 32,
The second emitter layer 4 and the first base in the surface region of the p-type layer 31! A first gate electrode 6 is formed on the region sandwiched by the gate electrode 12 as a channel region CH with a gate insulating film 5 interposed therebetween. This makes the second emitter layer 4 the source and the first emitter layer 4 the source.
A turn-on MOS transistor having the base layer 2 as a drain is configured. High concentration p of second base 113
A second gate electrode 8 is formed in direct contact with the type 1 layer 32 .

この素子の動作を第2図を用いて説明する。第2図の(
a)はアノード・カソード間の電圧および電流の変化を
示し、(b)はゲート・カソード間の電圧変化を示して
いる。時刻t1において第1ゲート′R極6にカソード
電極7に対して正との電圧を印加すると、チャネル領域
CHに反転層形成され、ターンオン用MOSトランジス
タがトリガされる。これにより、時刻t2において素子
はターンオンを開始し、時刻t3までにターンオンが完
了する。ターンオフ動作は、時刻t4において、第2ゲ
ート電極8にカソード電極7に対して負の電圧を印加す
る。これにより第2ベースli3内のキャリアは第2ゲ
ート電極8から吸出され、時刻tsから時刻t6までの
間にターンオフが完了する。
The operation of this element will be explained using FIG. 2. In Figure 2 (
(a) shows changes in voltage and current between the anode and cathode, and (b) shows changes in voltage between the gate and cathode. When a positive voltage with respect to the cathode electrode 7 is applied to the first gate R pole 6 at time t1, an inversion layer is formed in the channel region CH, and the turn-on MOS transistor is triggered. As a result, the element starts turning on at time t2, and the turn-on is completed by time t3. In the turn-off operation, a negative voltage is applied to the second gate electrode 8 with respect to the cathode electrode 7 at time t4. As a result, carriers in the second base li3 are sucked out from the second gate electrode 8, and turn-off is completed between time ts and time t6.

この実施例のMOSゲート型サイリスタのターンオフ能
力については、従来例で述べたと同じように第2ベース
層の横方向抵抗、特に第2エミッタ層直下の部分の横方
向抵抗が大きいと低いものとなる。しかし本発明では、
第10図或いは第11図に示した従来例のように表面チ
ャネルを利用するMOS t−ランジスタでターンオフ
するものと異なり、第2ベース層と第2エミッタ層間を
直接逆バイアスしてキャリア吸出しを行うため、高いタ
ーンオフ能力が臀られる。
The turn-off ability of the MOS gated thyristor of this example becomes low when the lateral resistance of the second base layer, especially the lateral resistance of the portion immediately below the second emitter layer, is large, as described in the conventional example. . However, in the present invention,
Unlike the conventional example shown in FIG. 10 or 11, which is turned off by a MOS t-transistor that uses a surface channel, carriers are extracted by directly reverse biasing between the second base layer and the second emitter layer. Therefore, it has a high turn-off ability.

第3図は、この実施例のMOSゲート型サイリスタのタ
ーンオフ能力を第10図の従来例と比較して示す。図の
横軸は、第2エミッタ層直下の第2ベース層の横方向抵
抗である。図から明らかなようにこの実施例では、第2
ベース層の横方向抵抗が従来例と同じとして3倍程度の
高いターンオフ能力を示す。換言すれば、最大ターンオ
フ電流を従来例と同じ程度でよいとすれば、この実施例
では第2ベース層横方向抵抗を従来例より十分に高いも
のとすることができる。従ってこの実施例によれば、第
2ベース層の第2ゲート電極8が設けられる領域は81
1度のp+型層32とし、これと第2エミツタWJ4の
間を高抵抗とすることによって、ゲート・カソード間の
耐圧を十分に^いものとすることができる。
FIG. 3 shows the turn-off ability of the MOS gate type thyristor of this embodiment in comparison with the conventional example shown in FIG. The horizontal axis in the figure is the lateral resistance of the second base layer directly under the second emitter layer. As is clear from the figure, in this embodiment, the second
Assuming that the lateral resistance of the base layer is the same as that of the conventional example, the turn-off ability is about three times higher. In other words, if the maximum turn-off current is the same as in the conventional example, the second base layer lateral resistance can be made sufficiently higher in this embodiment than in the conventional example. Therefore, according to this embodiment, the area of the second base layer where the second gate electrode 8 is provided is 81
By forming a single p+ type layer 32 and providing a high resistance between this and the second emitter WJ4, the withstand voltage between the gate and the cathode can be made sufficiently high.

本発明の他の実施例を次に説明する。なお以下の実施例
において、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。
Other embodiments of the invention will now be described. In the following embodiments, 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.

第4図は本発明の第2の実施例のMOSゲート型サイリ
スタである。この実施例では第2ベース層3を、低濃度
のp−型層31と、第2ゲート電極8のコンタクト部で
ある高濃度のp+型132および高濃度のp+型埋め込
み層39の3つの部分により構成している。p−型層3
!は例えば、lX10” /cx3〜2X10” ’ 
/1ya3程度とする。またp+型層33は2 X 1
02’ /lya”程度とする。MOS トランジスタ
のチャネル領域CHは低濃度のp−型層3!に形成され
る。
FIG. 4 shows a MOS gate type thyristor according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the second base layer 3 is composed of three parts: a lightly doped p-type layer 31, a heavily doped p+ type 132 which is a contact portion of the second gate electrode 8, and a heavily doped p+ type buried layer 39. It is composed of: p-type layer 3
! For example, lX10"/cx3~2X10"'
/1ya3. Moreover, the p+ type layer 33 is 2×1
The channel region CH of the MOS transistor is formed in the lightly doped p-type layer 3!.

この実施例の構造とすれば、第2エミツタ114の直下
をより低抵抗とすることができ、従ってより^いターン
オフ能力を持たせることができる。
With the structure of this embodiment, the resistance immediately below the second emitter 114 can be made lower, and therefore a higher turn-off ability can be provided.

また、第2ゲート電極8とカソード電極7の間に高抵抗
のp−型層31が入るためにこの間の逆耐圧を更に高い
ものとすることができ、50KV程度の耐圧が得られる
Furthermore, since the high-resistance p-type layer 31 is inserted between the second gate electrode 8 and the cathode electrode 7, the reverse breakdown voltage therebetween can be made even higher, and a breakdown voltage of about 50 KV can be obtained.

第5図はカソード・第2ゲート間の逆耐圧と最大ターン
オフ電流の関係を示す。p型の第2ベース謂を高抵抗と
してカソード・第2ゲート間逆耐圧を高くすれば、それ
だけ最大ターンオフ電流が増大することが分る。
FIG. 5 shows the relationship between the reverse breakdown voltage between the cathode and the second gate and the maximum turn-off current. It can be seen that the maximum turn-off current increases as the reverse withstand voltage between the cathode and the second gate increases by making the p-type second base high in resistance.

第6図は、本発明の第3の実施例のMOSゲート型サイ
リスタである。これは第4図の構造を変形したものであ
り、第2エミッタ層4を埋込みp+型N33に達する深
さに形成している。表面部にp−型層3!があるのは先
の実施例と同じである。チャネル領域08部分はp−型
であることが必要であるが、第2ゲート電極8と第2エ
ミッタ層4間の表面領域はp−型でもn−型でもよい。
FIG. 6 shows a MOS gate type thyristor according to a third embodiment of the present invention. This is a modification of the structure shown in FIG. 4, in which the second emitter layer 4 is formed to a depth that reaches the buried p+ type N33. P-type layer 3 on the surface! This is the same as in the previous embodiment. Although the channel region 08 portion needs to be p-type, the surface region between the second gate electrode 8 and second emitter layer 4 may be p-type or n-type.

この実施例によっても、第2ゲート・カソード間の逆耐
圧を十分大きく保ち、且つ古いターンオフ能力を発揮す
ることができる。
According to this embodiment as well, the reverse breakdown voltage between the second gate and the cathode can be kept sufficiently large, and the old turn-off ability can be exhibited.

第7図は、本発明の第4の実施例のMOSゲート型サイ
リスタである。この実施例では第4図の構造を変形し、
第2ベース層3について、第2ゲート電極8下の高5r
f1p“型H32を比較的広い範囲で且つ十分深く拡散
形成して埋め込みp+型層32を省略したものである。
FIG. 7 shows a MOS gate type thyristor according to a fourth embodiment of the present invention. In this example, the structure shown in Fig. 4 is modified,
Regarding the second base layer 3, the height 5r below the second gate electrode 8
The f1p" type H32 is diffused over a relatively wide range and sufficiently deep, and the buried p+ type layer 32 is omitted.

この実施例によっても先の各実施例と同様の効果が得ら
れる。
This embodiment also provides the same effects as those of the previous embodiments.

本発明は更に種々変形実施することが可能である。例え
ば第8図は、第1図の構造に対し、第1ベース層2と第
1エミツタ1111の間にn+型バッフ?層10を設け
たものである。このn+型バッファ層10の平均i11
度を例えば lX101’/ClR3以上とし、また厚
みを10μ卯以上とすることにより、順方向阻止電圧を
劣化させることなく、n型の第1ベース層2の厚み2/
3程度に薄くして阻止のオン電圧を低下させることがで
きる。
The present invention can be further modified in various ways. For example, FIG. 8 shows an n+ type buffer between the first base layer 2 and the first emitter 1111 in contrast to the structure shown in FIG. A layer 10 is provided. The average i11 of this n+ type buffer layer 10
For example, by setting the degree to 1X101'/ClR3 or more and the thickness to 10 μm or more, the thickness of the n-type first base layer 2 can be reduced by 2/2 without deteriorating the forward blocking voltage.
The blocking on-state voltage can be lowered by making it as thin as 3.3 mm.

更に第9図は、第8図でのn+型バッファ層10の一部
をアノード側表面に露出させ、これに第3ゲート電極1
1をコンタクトさせたものである。この構造ではターン
オン時、第1ゲート電極6に電圧を印加すると同時に或
いはそれに先行して第3ゲート電楊11にアノードに対
して負となる電圧を印加することにより、第1エミッタ
層1からM1ベース層2へ正孔を注入させ、これにより
ターンオンのスイッチング速度を向上させることができ
る。
Further, in FIG. 9, a part of the n+ type buffer layer 10 in FIG. 8 is exposed on the anode side surface, and a third gate electrode 1 is attached to this.
1 in contact. In this structure, at the time of turn-on, by applying a voltage that is negative with respect to the anode to the third gate electrode 11 at the same time as applying a voltage to the first gate electrode 6 or prior to that, the first emitter layer 1 to M1 Holes are injected into the base layer 2, thereby improving the turn-on switching speed.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、MO8構造を有する
ターンオン用の第1ゲート電極と、第2ベース層に直接
コンタクトするターンオフ用の第2ゲート電極を設けた
構造として、且つ第2ベース層の第2ゲートN極と第2
エミッタ層領域に挟まれた領域を低濃度層とすることに
より、ターンオフ能力が高く、しかも第2ゲート・カソ
ード間の逆耐圧の高いMO8型サイリスタを得ることが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the structure includes a first gate electrode for turn-on having an MO8 structure and a second gate electrode for turn-off that directly contacts the second base layer. and a second gate N pole of the second base layer and a second gate N pole of the second base layer.
By making the region sandwiched between the emitter layer regions a lightly doped layer, it is possible to obtain an MO8 type thyristor with high turn-off ability and high reverse breakdown voltage between the second gate and the cathode.

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

第1図は本発明の第1の実施例のMO8型サイリスタを
示す図、第2図はその動作を説明するための波形図、第
3図はそのターンオフ能力を従来例と比較して示す図、
第4図は本発明の第2の実施例のMO3型サイリスタを
示す図、第5図は最大ターンオフ電流とカソード・第2
ゲート間逆耐圧の関係を示す図、第6図は本発明の第3
の実施例のMO3型サイリスタを示す図、第7図は本発
明の第4の実施例のMO8型サイリスタを示す図、第8
図および第9図は更に他の実施例のMO8型サイリスタ
を示す因、第10図および第11図は従来のMO8型サ
イリスタを示す図である。 1・・・p型筒1エミッタ層、2・・・n型第1ベース
1.3・・・p型箱2ベース層、31・・・低濃度p型
層、32.33・・・高濃度p型層、4・・・n型第2
エミッタ層、5・・・ゲート絶縁膜、6・・・第1ゲー
トN極、7・・・カソード電極(第1の主電極)、8・
・・第2ゲート電極、9・・・アノード電極(第2の主
電極)、10・・・n+型バッファ11!、11・・・
第3ゲート電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 第4図 第5図 第7図 第8図 第9図 第10図
Fig. 1 is a diagram showing the MO8 type thyristor of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram for explaining its operation, and Fig. 3 is a diagram showing its turn-off ability in comparison with a conventional example. ,
FIG. 4 is a diagram showing the MO3 type thyristor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the maximum turn-off current and the cathode/second
FIG. 6, which is a diagram showing the relationship between gate-to-gate reverse breakdown voltage, is the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an MO3 type thyristor according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG.
9 and 9 show a MO8 type thyristor according to another embodiment, and FIGS. 10 and 11 show a conventional MO8 type thyristor. 1...p-type cylinder 1 emitter layer, 2...n-type first base 1.3...p-type box 2 base layer, 31...low concentration p-type layer, 32.33...high concentration Concentration p-type layer, 4...n-type second layer
Emitter layer, 5... Gate insulating film, 6... First gate N pole, 7... Cathode electrode (first main electrode), 8...
. . . second gate electrode, 9 . . . anode electrode (second main electrode), 10 . . . n+ type buffer 11! , 11...
Third gate electrode. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の第1エミッタ層に接して第2導電型
の第1ベース層を有し、この第1ベース層表面部に第1
導電型の第2ベース層および第2導電型の第2エミッタ
層が拡散形成され、第1エミッタ層および第2エミッタ
層にそれぞれ第1の主電極および第2の主電極が形成さ
れ、前記第2ベース層表面の前記第2エミッタ層と第1
ベース層間に挟まれた領域をチャネル領域としてこの上
にゲート絶縁膜を介して第1ゲート電極が形成され、前
記第2ベース層に第2ゲート電極が形成され、且つ前記
第2ベース層の前記第2の主電極と第2ゲート電極で挟
まれた領域の少なくとも表面部の不純物濃度が第2ゲー
ト電極下の領域より低く設定されていることを特徴とす
る絶縁ゲート型サイリスタ。
(1) A first base layer of a second conductivity type is provided in contact with a first emitter layer of a first conductivity type, and a first emitter layer is provided on the surface of the first base layer.
A second base layer of a conductivity type and a second emitter layer of a second conductivity type are formed by diffusion, a first main electrode and a second main electrode are formed in the first emitter layer and the second emitter layer, respectively; The second emitter layer on the surface of the second base layer and the first
A first gate electrode is formed on the region sandwiched between the base layers as a channel region via a gate insulating film, a second gate electrode is formed on the second base layer, and the second gate electrode is formed on the second base layer. An insulated gate thyristor characterized in that the impurity concentration of at least a surface portion of a region sandwiched between a second main electrode and a second gate electrode is set to be lower than that of a region below the second gate electrode.
(2)前記第2ベース層のうち、前記チャネル領域およ
び前記第2の主電極と第2ゲート電極間の表面領域が他
の領域とは別に形成された低濃度領域である特許請求の
範囲第1項記載の絶縁ゲート型サイリスタ。
(2) In the second base layer, the channel region and the surface region between the second main electrode and the second gate electrode are low concentration regions formed separately from other regions. The insulated gate thyristor according to item 1.
JP4130787A 1987-02-26 1987-02-26 Insulated gate type thyristor Expired - Fee Related JP2513665B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4130787A JP2513665B2 (en) 1987-02-26 1987-02-26 Insulated gate type thyristor
DE3855922T DE3855922T2 (en) 1987-02-26 1988-02-24 Control technology for thyristor with insulated control electrode
EP88301593A EP0280536B1 (en) 1987-02-26 1988-02-24 Turn-on driving technique for insulated gate thyristor
US07/161,095 US4866315A (en) 1987-02-26 1988-02-26 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor
US07/371,275 US4994696A (en) 1987-02-26 1989-06-26 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor
US07/373,279 US4959703A (en) 1987-02-26 1989-06-28 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor
US07/386,763 US5144401A (en) 1987-02-26 1989-07-31 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4130787A JP2513665B2 (en) 1987-02-26 1987-02-26 Insulated gate type thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63209169A true JPS63209169A (en) 1988-08-30
JP2513665B2 JP2513665B2 (en) 1996-07-03

Family

ID=12604836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4130787A Expired - Fee Related JP2513665B2 (en) 1987-02-26 1987-02-26 Insulated gate type thyristor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2513665B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980740A (en) * 1989-03-27 1990-12-25 General Electric Company MOS-pilot structure for an insulated gate transistor
US5091766A (en) * 1989-10-23 1992-02-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thyristor with first and second independent control electrodes
US5194394A (en) * 1989-10-23 1993-03-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thyristor and method of manufacturing the same
US5210432A (en) * 1989-11-30 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Insulated gate gto thyristor
KR100486350B1 (en) * 1997-10-22 2006-04-28 페어차일드코리아반도체 주식회사 Est & method of manufacturing thereof
JP2012104663A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980740A (en) * 1989-03-27 1990-12-25 General Electric Company MOS-pilot structure for an insulated gate transistor
US5091766A (en) * 1989-10-23 1992-02-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thyristor with first and second independent control electrodes
US5194394A (en) * 1989-10-23 1993-03-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thyristor and method of manufacturing the same
US5210432A (en) * 1989-11-30 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Insulated gate gto thyristor
KR100486350B1 (en) * 1997-10-22 2006-04-28 페어차일드코리아반도체 주식회사 Est & method of manufacturing thereof
JP2012104663A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2513665B2 (en) 1996-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5014102A (en) MOSFET-gated bipolar transistors and thyristors with both turn-on and turn-off capability having single-polarity gate input signal
US5324966A (en) MOS-controlled thyristor
JPH09508492A (en) Three-terminal gate-controlled semiconductor switching device with rectifying gate
JPH0467343B2 (en)
JPH0883897A (en) Mos control type thyristor
JPH0575110A (en) Semiconductor device
KR920003704B1 (en) Bipolar semiconductor switching device and its manufacturing method
JPS63224260A (en) Conductivity modulation type mosfet
JP3125567B2 (en) Insulated gate thyristor
JPS63209169A (en) Insulated-gate thyristor
JPH07101737B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3281194B2 (en) Power semiconductor device
US4584593A (en) Insulated-gate field-effect transistor (IGFET) with charge carrier injection
JP3249891B2 (en) Semiconductor device and method of using the same
KR100533687B1 (en) Dual Gate Transistor
JPH0529628A (en) Insulating-gate type bipolar transistor
JPH0349266A (en) Mos-type semiconductor device
JP2551152B2 (en) MOS control thyristor
JPS6276557A (en) Insulated gate type self-turn-off element
JPH04180680A (en) Insulated-gate bipolar transistor
JPH05299639A (en) Vertical structure of mos control thyristor
JP2825345B2 (en) High-speed turn-on device
JPH07211894A (en) High-voltage driving type semiconductor device
JP2839595B2 (en) GTO thyristor with insulated gate
JPH04320377A (en) Insulated gate bipolar transistor

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees