JPS6348195B2 - - Google Patents
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- JPS6348195B2 JPS6348195B2 JP2709279A JP2709279A JPS6348195B2 JP S6348195 B2 JPS6348195 B2 JP S6348195B2 JP 2709279 A JP2709279 A JP 2709279A JP 2709279 A JP2709279 A JP 2709279A JP S6348195 B2 JPS6348195 B2 JP S6348195B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
- H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
- H01L29/7412—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode
- H01L29/7416—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode the device being an antiparallel diode, e.g. RCT
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は逆導通サイリスタ、特に漏れ電流の
少い高耐圧大容量高速スイツチング逆導通サイリ
スタの製造方法に関する。
少い高耐圧大容量高速スイツチング逆導通サイリ
スタの製造方法に関する。
インバータ、チヨツパ回路等に用いらられてい
る逆導通サイリスタは、周知のごとく、同一半導
体基板内にサイリスタ部分とダイオード部分を形
成したものである。近年、特に高速逆導通サイリ
スタの高耐圧化、大容量化がはかられている。し
かしながら、高速逆導通サイリスタの高耐圧化
は、ベース層幅の増大に伴なつてオン電圧の増加
をもたらし、電流容量を低下させる。このため、
同一電流容量を確保するには、半導体基体の大口
径化をはかる必要が生じる。半導体基体の大口径
化は、拡散時の熱処理に伴なう熱的な応力によつ
て、半導体基体の外周部から転位が導入される。
この転位密度は、第１図に示すように、半導体基
体の外周部で高く、内部へいく程少なくなる。
る逆導通サイリスタは、周知のごとく、同一半導
体基板内にサイリスタ部分とダイオード部分を形
成したものである。近年、特に高速逆導通サイリ
スタの高耐圧化、大容量化がはかられている。し
かしながら、高速逆導通サイリスタの高耐圧化
は、ベース層幅の増大に伴なつてオン電圧の増加
をもたらし、電流容量を低下させる。このため、
同一電流容量を確保するには、半導体基体の大口
径化をはかる必要が生じる。半導体基体の大口径
化は、拡散時の熱処理に伴なう熱的な応力によつ
て、半導体基体の外周部から転位が導入される。
この転位密度は、第１図に示すように、半導体基
体の外周部で高く、内部へいく程少なくなる。
一般に高速逆導通サイリスタでは、ターンオフ
時間の制御、転流能力の向上、逆回復電荷の制御
をはかるために、サイリスタ部分、ダイオード部
分および分離部分に金などの重金属を拡散する。
ところで、金などの重金属は、同一温度で拡散し
た場合でも、転位密度が高い程多量に導入され転
位密度の低い程導入されにくいことはよくしられ
ている。又、前述したような大口径半導体基体を
用いた大容量の逆導通サイリスタになる程、半導
体基体の外周部と中央部との転位密度の差が大き
くなる。特に無転位半導体基体（転位密度＜
500／cm2）を用いた程、この差は大きくなる。こ
のため、ターンオフ時間および逆回復電荷を制御
すると共に転流転力を向上させるために金などの
重金属を拡散すると、外周部に高濃度の重金属が
導入される。
時間の制御、転流能力の向上、逆回復電荷の制御
をはかるために、サイリスタ部分、ダイオード部
分および分離部分に金などの重金属を拡散する。
ところで、金などの重金属は、同一温度で拡散し
た場合でも、転位密度が高い程多量に導入され転
位密度の低い程導入されにくいことはよくしられ
ている。又、前述したような大口径半導体基体を
用いた大容量の逆導通サイリスタになる程、半導
体基体の外周部と中央部との転位密度の差が大き
くなる。特に無転位半導体基体（転位密度＜
500／cm2）を用いた程、この差は大きくなる。こ
のため、ターンオフ時間および逆回復電荷を制御
すると共に転流転力を向上させるために金などの
重金属を拡散すると、外周部に高濃度の重金属が
導入される。
キヤリアライフタイムτは、重金属の濃度をＮ
とすると、 τ∝１／Ｎ で表わされるので、重金属分布とキヤリアライフ
タイムの分布は、第２図に示すようなものにな
る。
とすると、 τ∝１／Ｎ で表わされるので、重金属分布とキヤリアライフ
タイムの分布は、第２図に示すようなものにな
る。
逆回復電荷は、ライフタイムと１対１に対応
し、キヤリアライフタイムの長い個所で決定され
るので、所定のライフタイムが一様に分布するこ
とが望ましく、キヤリアライフタイムの短かい個
所は、オン電圧および漏れ電流の増大など半導体
素子に悪影響を与えるのみである。大口径化をは
かる程この傾向は著るしくなる。特に半導体基体
の外周部にダイオード部を配し、金などの重金属
をダイオード部分に拡散した逆導通サイリスタで
は、キヤリアライフタイムの分布によりダイオー
ド部の電位降下の割りには逆回復電荷の低減が出
来ず、必要以上に重金属を拡散しなければなら
ず、漏れ電流の増大をもたらす。
し、キヤリアライフタイムの長い個所で決定され
るので、所定のライフタイムが一様に分布するこ
とが望ましく、キヤリアライフタイムの短かい個
所は、オン電圧および漏れ電流の増大など半導体
素子に悪影響を与えるのみである。大口径化をは
かる程この傾向は著るしくなる。特に半導体基体
の外周部にダイオード部を配し、金などの重金属
をダイオード部分に拡散した逆導通サイリスタで
は、キヤリアライフタイムの分布によりダイオー
ド部の電位降下の割りには逆回復電荷の低減が出
来ず、必要以上に重金属を拡散しなければなら
ず、漏れ電流の増大をもたらす。
この発明はかかる従来の欠点を除去するために
なされたもので、漏れ電流を増加させることなく
逆回復電荷の低減をはかつた逆導通サイリスタの
製造方法を提供することを目的とする。
なされたもので、漏れ電流を増加させることなく
逆回復電荷の低減をはかつた逆導通サイリスタの
製造方法を提供することを目的とする。
この発明について説明するに先立ち、従来の逆
導通サイリスタとその製造方法を第３図を参照し
て説明する。
導通サイリスタとその製造方法を第３図を参照し
て説明する。
従来の逆導通サイリスタにおけるキヤリアのラ
イフタイム制御は、サイリスタ部、ダイオード部
および分離部が形成された後に行なれる。第３図
ａはサイリスタ部Ａ、ダイオード部Ｂおよび分離
部Ｃが形成された後の半導体基体１を示す。次
に、第３図ｂに示すように、半導体基体１の両面
に金等の重金属７を蒸着等により付着させ、温度
800℃〜1000℃時間10分〜１時間の加熱を行なう。
この加熱により、金などの重金属は、第３図Ｃに
示すように、半導体基体１中へ拡散される。図
中、点々は拡散された重金属を模型的に示す。そ
の後表面に残る金などの重金属を除去し、第３図
ｄに示すように陰極電極２、ゲート電極３、陽極
オーミツク電極４及びこの電極４にろう付けされ
た温度補償体５を形成し、ベツシツクエレメント
を構成する。その後の製造工程は一般のサイリス
タと同様であるので省略する。
イフタイム制御は、サイリスタ部、ダイオード部
および分離部が形成された後に行なれる。第３図
ａはサイリスタ部Ａ、ダイオード部Ｂおよび分離
部Ｃが形成された後の半導体基体１を示す。次
に、第３図ｂに示すように、半導体基体１の両面
に金等の重金属７を蒸着等により付着させ、温度
800℃〜1000℃時間10分〜１時間の加熱を行なう。
この加熱により、金などの重金属は、第３図Ｃに
示すように、半導体基体１中へ拡散される。図
中、点々は拡散された重金属を模型的に示す。そ
の後表面に残る金などの重金属を除去し、第３図
ｄに示すように陰極電極２、ゲート電極３、陽極
オーミツク電極４及びこの電極４にろう付けされ
た温度補償体５を形成し、ベツシツクエレメント
を構成する。その後の製造工程は一般のサイリス
タと同様であるので省略する。
この発明は一半導体基体にサイリスタ部と、そ
の周囲に分離領域を介してダイオードとを形成し
た逆導通サイリスタの製造方法において、サイリ
スタ部に重金属を拡散する工程、ダイオード部に
結晶欠陥を生じる放射線を照射する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
の周囲に分離領域を介してダイオードとを形成し
た逆導通サイリスタの製造方法において、サイリ
スタ部に重金属を拡散する工程、ダイオード部に
結晶欠陥を生じる放射線を照射する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
この発明による逆導通サイリスタは、例えば次
のようにして製造される。先ず例えば従来法によ
り一半導体基体にpnpn構造のサイリスタ部と、
その周囲に分離領域を介してpn構造のダイオー
ド部を形成する。この形成工程において周辺のダ
イオード部にはサイリスタ部より転位密度が高く
形成されている。次に第４図ａに示すように酸化
膜等の金に対してマスク作用のある膜８をダイオ
ード部Ｂ上に付着させた後、第４図ｂに示すよう
に、金などの重金属膜７を半導体基体１の両面に
蒸着等の手段により付着させ、これを加熱処理し
てサイリスタ部Ａおよび分離部Ｃに金を拡散させ
る（第４図Ｃ）。その後、表面に残つた金などの
重金属膜７と膜８を除去し、第４図ｄに示すよう
に、陰極電極２、ゲート電極３、陽極オーミツク
電極４及びこの電極４にろう付けされた温度補償
体５を形成し、ベーシツクエレメントを構成す
る。次に第４図ｅに示すように、所定の表面処理
層９を形成した後、第４図ｆに示すように少なく
ともサイリスタ部分Ａを含む半導体領域を、Pb
等の電子線、ｒ線等の放射線を通加させない物質
１０で覆い、ダイオード部に電子線、ｒ線等の放
射線を照射することによつて結晶欠陥を生じさ
せ、ベース層のキヤリアライフタイムを制御す
る。
のようにして製造される。先ず例えば従来法によ
り一半導体基体にpnpn構造のサイリスタ部と、
その周囲に分離領域を介してpn構造のダイオー
ド部を形成する。この形成工程において周辺のダ
イオード部にはサイリスタ部より転位密度が高く
形成されている。次に第４図ａに示すように酸化
膜等の金に対してマスク作用のある膜８をダイオ
ード部Ｂ上に付着させた後、第４図ｂに示すよう
に、金などの重金属膜７を半導体基体１の両面に
蒸着等の手段により付着させ、これを加熱処理し
てサイリスタ部Ａおよび分離部Ｃに金を拡散させ
る（第４図Ｃ）。その後、表面に残つた金などの
重金属膜７と膜８を除去し、第４図ｄに示すよう
に、陰極電極２、ゲート電極３、陽極オーミツク
電極４及びこの電極４にろう付けされた温度補償
体５を形成し、ベーシツクエレメントを構成す
る。次に第４図ｅに示すように、所定の表面処理
層９を形成した後、第４図ｆに示すように少なく
ともサイリスタ部分Ａを含む半導体領域を、Pb
等の電子線、ｒ線等の放射線を通加させない物質
１０で覆い、ダイオード部に電子線、ｒ線等の放
射線を照射することによつて結晶欠陥を生じさ
せ、ベース層のキヤリアライフタイムを制御す
る。
すなわち、この発明による逆導通サイリスタの
制御方法の特徴とするところは、ダイオード部Ｂ
のキヤリアライフタイムの制御を、電子線、ｒ線
などの放射線の照射によつて生じる結晶欠陥を利
用して行なうことである。
制御方法の特徴とするところは、ダイオード部Ｂ
のキヤリアライフタイムの制御を、電子線、ｒ線
などの放射線の照射によつて生じる結晶欠陥を利
用して行なうことである。
この加速粒子の照射によるキヤリアライフタイ
ム制御は、金などの重金属拡散による制御とは異
なり、サイリスタ部、ダイオード部の拡散工程で
生じた転位などの欠陥に左右されることがなく、
照射量のみでキヤリアライフタイムを制御出来
る。このため第５図に示すように、ダイオード部
Ｂのキヤリアライフタイムが一様になることや、
放射線照射により生じた結晶欠陥の再結合準位が
浅いことなどにより、従来の逆導通サイリスタと
は異なり、逆回復電荷と漏れ電流の相関が改善さ
れる。例えば、、耐圧2500V、電流容量400A／
150A、ターンオフ時間30μs、逆回復電荷100μC
の特性をもつ素子で比較すると、従来の素子が印
加電圧2500V、逆電圧降下3.0V、接合部温度125
℃で漏れ電流が100ｍＡ程度であつたが、本発明
の素子では30ｍＡと大幅に低下することが確認さ
れた。又、逆阻止サイリスタ電子線等を照射する
ことにより、ターンオフ時間や逆回復電荷を制御
する方法は公知であるが、サイリスタのゲート近
傍におけるターンオフ初期の電流集中による温度
上昇によりアニール現象が発生し、ターンオフ時
間が次第に長くなることや電子線照射により半導
体基体中に導入される欠陥は浅い再結合準位を形
成するため、キヤリアを一時的にトラツプするの
みで、キヤリアは再結合で消滅しないからオン電
圧とターンオフ時間の相関が金に比べて悪いこと
などがある。このため、特に逆導通サイリスタで
は、従来の漏れ電流の低減とアニール現象を放止
するために、サイリスタ部Ａには金などの重金属
拡散を施してターンオフ時間を短縮し、電流集中
のないダイオード部Ｂは電子線照射により逆回復
電荷を低減することが、より大口径化を進める上
で効果的である。
ム制御は、金などの重金属拡散による制御とは異
なり、サイリスタ部、ダイオード部の拡散工程で
生じた転位などの欠陥に左右されることがなく、
照射量のみでキヤリアライフタイムを制御出来
る。このため第５図に示すように、ダイオード部
Ｂのキヤリアライフタイムが一様になることや、
放射線照射により生じた結晶欠陥の再結合準位が
浅いことなどにより、従来の逆導通サイリスタと
は異なり、逆回復電荷と漏れ電流の相関が改善さ
れる。例えば、、耐圧2500V、電流容量400A／
150A、ターンオフ時間30μs、逆回復電荷100μC
の特性をもつ素子で比較すると、従来の素子が印
加電圧2500V、逆電圧降下3.0V、接合部温度125
℃で漏れ電流が100ｍＡ程度であつたが、本発明
の素子では30ｍＡと大幅に低下することが確認さ
れた。又、逆阻止サイリスタ電子線等を照射する
ことにより、ターンオフ時間や逆回復電荷を制御
する方法は公知であるが、サイリスタのゲート近
傍におけるターンオフ初期の電流集中による温度
上昇によりアニール現象が発生し、ターンオフ時
間が次第に長くなることや電子線照射により半導
体基体中に導入される欠陥は浅い再結合準位を形
成するため、キヤリアを一時的にトラツプするの
みで、キヤリアは再結合で消滅しないからオン電
圧とターンオフ時間の相関が金に比べて悪いこと
などがある。このため、特に逆導通サイリスタで
は、従来の漏れ電流の低減とアニール現象を放止
するために、サイリスタ部Ａには金などの重金属
拡散を施してターンオフ時間を短縮し、電流集中
のないダイオード部Ｂは電子線照射により逆回復
電荷を低減することが、より大口径化を進める上
で効果的である。
以上、電子線照射でライフタイム制御する個所
がダイオード部分Ｂである場合について実施例を
用いて説明したが、分離部分Ｃに電子線照射を、
他のサイリスタ部分Ａダイオード部分に金などの
重金属拡散を施してライフタイムを制御しても、
従来の全面に金などの重金属拡散を行なう場合に
比べて漏れ電流の低減に効果があることは容易に
推測される。
がダイオード部分Ｂである場合について実施例を
用いて説明したが、分離部分Ｃに電子線照射を、
他のサイリスタ部分Ａダイオード部分に金などの
重金属拡散を施してライフタイムを制御しても、
従来の全面に金などの重金属拡散を行なう場合に
比べて漏れ電流の低減に効果があることは容易に
推測される。
第１図は半導体基体中の転位密度分布図、第２
図は重金属拡散後の半導体基体中のキヤリアライ
フタイム分布図、第３図ａ〜ｄは従来の逆導通サ
イリスタの製造工程を示す断面図、第４図ａ〜ｆ
はこの発明による逆導通サイリスタの製造工程の
一例を示す断面図、第５図ａはこの発明による逆
導通サイリスタのキヤリアライフタイム分布図、
第５図ｂはその分布位置を示すための要部断面図
である。 図において、１は半導体基体、７は重金属膜、
８は重金属拡散マスク、１０は加速粒子照射マス
クである。なお、図中同一符号は同一または相当
部分を示す。
図は重金属拡散後の半導体基体中のキヤリアライ
フタイム分布図、第３図ａ〜ｄは従来の逆導通サ
イリスタの製造工程を示す断面図、第４図ａ〜ｆ
はこの発明による逆導通サイリスタの製造工程の
一例を示す断面図、第５図ａはこの発明による逆
導通サイリスタのキヤリアライフタイム分布図、
第５図ｂはその分布位置を示すための要部断面図
である。 図において、１は半導体基体、７は重金属膜、
８は重金属拡散マスク、１０は加速粒子照射マス
クである。なお、図中同一符号は同一または相当
部分を示す。
Claims (1)
- １ 一半導体基体にサイリスタ部と、その周囲に
分離部を介して前記半導体基体外周部にダイオー
ド部を有する逆導通サイリスタの製造方法におい
て前記サイリスタ部に金を拡散する工程、前記ダ
イオード部に結晶欠陥を生じる放射線を照射する
工程を含むことを特徴とする逆導通サイリスタの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2709279A JPS55118673A (en) | 1979-03-07 | 1979-03-07 | Reverse conducting thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2709279A JPS55118673A (en) | 1979-03-07 | 1979-03-07 | Reverse conducting thyristor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55118673A JPS55118673A (en) | 1980-09-11 |
| JPS6348195B2 true JPS6348195B2 (ja) | 1988-09-28 |
Family
ID=12211426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2709279A Granted JPS55118673A (en) | 1979-03-07 | 1979-03-07 | Reverse conducting thyristor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55118673A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06349838A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JPH07176720A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電界緩和分離構造を有する逆導通型サイリスタ |
-
1979
- 1979-03-07 JP JP2709279A patent/JPS55118673A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55118673A (en) | 1980-09-11 |
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