JPS6388863A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタ

Info

Publication number
JPS6388863A
JPS6388863A JP23485586A JP23485586A JPS6388863A JP S6388863 A JPS6388863 A JP S6388863A JP 23485586 A JP23485586 A JP 23485586A JP 23485586 A JP23485586 A JP 23485586A JP S6388863 A JPS6388863 A JP S6388863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base layer
time
type base
region
turn
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
JP23485586A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2604580B2 (ja
Inventor
Hiroyasu Hagino
萩野　浩靖
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP61234855A priority Critical patent/JP2604580B2/ja
Priority to DE19873733100 priority patent/DE3733100C3/de
Publication of JPS6388863A publication Critical patent/JPS6388863A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2604580B2 publication Critical patent/JP2604580B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • 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
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
    • H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
    • 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
    • H01L29/744—Gate-turn-off devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thyristors (AREA)

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、大電力のゲートターンオフサイリスタに関し
、特にそのターンオフ特性に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、大電力ゲートターンオフサイリスタは、低オン
電圧で高速スイッチングを得るためにアノード短絡構造
が用いられている。第４図は、アノード短絡構造方式の
従来のゲートターンオフサイリスタの断面図である。第
４図において、１はＮ形ベース層、２はＰ形ベース層、
３はＮ形エミッタ層、４はＰ形エミッタ層、５はアノー
ドＮ１層、６は陽電極、７は陰電極、８はゲート電極で
あり、Ｐ形エミッタ層４とアノードＮ１層は陽電極６で
短絡されたアノード短絡部を構成している。
上記アノード短絡構造方式のゲートターンオフサイリス
タは、ターンオフ期間にＮ形ヘース層１に蓄積される残
留キャリアがアノード短絡部を通って引き出されるため
、Ａｕ等の拡散によってライフタイムを短くしなくても
、比較的短いターンオフ時間の製品が得られる。このた
め、低オン電圧で且つターンオフ時間の短いという相反
する両者を満足させることも可能となった。
しかし、ゲートターンオフサイリスタが高耐圧化される
につれて、耐圧をもたせるためＮ形ベース層１の厚みを
厚くすることが要求されて来る。
Ｎ形ベース層ｌの厚みが厚くなると、アノード主表面か
らはなれたＮ形ベース層１の深い部′分の残留キャリア
は、アノード短絡部を通して引き出されるのに時間を要
するようになる。
第５図はターンオフ時間と印加主電圧■、の関係を示し
たものである。印加主電圧ＶＤが低くなるにつれてター
ンオフ時間が長くなる依存性が示されている。これは、
印加主電圧■、が低くなると、空乏層の伸びが小さくな
り実効Ｎ形ベース層１が長くなるため、残留キャリアの
引出しに時間を要するようになることを示している。第
５図において、曲線９および曲線１０は耐圧４５００　
Ｖおよび１８００　Ｖの場合の依存性を示す。通常、４
５００　Ｖの素子は１８００　ｖのものと比較してベー
ス層の幅が約２倍以上となる。このため、４５００　Ｖ
の素子は１８００■の素子に比較してターンオフ時間の
印加主電圧■。依存性が強くなる。このような素子のタ
ーンオフ時間を短くするには、Ｎベース層１のライフタ
イムを短くするのが有効である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
シカシ、Ｎ形ベース層１のライフタイムを短くしていく
とオン電圧が高くなってしまうため、ターンオフ時間と
オン電圧の双方のバランスを取るようにライフタイムを
制御することが要求される。
特に４５００　Ｖの素子等のような高耐圧素子ではＮ形
ヘース層１が厚くなりオン電圧が高くなる方向にあるた
め、精密な制御が要求されるようになる。
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、
その目的とするところは、ターンオフ時間を短くしても
オン電圧を低くできる高耐圧の素子を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために本発明は、アノード短
絡構造を有するゲートターンオフサイリスタにおいて、
Ｐ形ヘース層とＮ形ヘース層の形成する主接合近傍のＮ
形ベース層にキャリアのトラップ領域を形成するように
したものである。
〔作用〕
本発明においては、主接合近傍のＮ形ベース層に設けら
れたキャリアのトラップ中心を介して残留キャリアが消
滅する。
〔実施例〕
本発明に係わるゲートターンオフサイリスタの一実施例
を第１図に示す。第１図において、２１はＮ形ベース層
、２２はＮ形ベース層２１と共に主接合を形成するＰ形
ベース層、２３はＮ形エミッタ層、２４はＰ形エミッタ
層、２５はアノードＮ１層、２６，２７．２８は各々Ａ
Ｎ等の金属からなる陽電極、陰電極、ゲート電極であり
、Ｐ形エミッタ層２４とアノードＮ１層２５は陽電極２
６で短絡されている。また、Ｎ形ベース層２１中の斜線
領域２９はプロトンやアルゴン等の注入によって形成さ
れたキャリアのトラップ領域である。
Ｎ形ベース層２１のオン電圧への寄与は次式によって表
わされる。
Ｖ　ｔ　（ＮＢ）ＱＣ６″／＋ＫＬ）　、　　・・・（
１１（１１式において、ＷはＮ形ヘース層２１の厚み、
ＬはＮ形ベース層２１中の少数キャリアの拡散長を示す
。なお、拡散長しとライフタイムτとの関係は、Ｄを拡
散定数とすると、Ｌ　＝　ｔＪ”Ｍ〒である。
Ｎ形ベース層２１の領域中のＷｌの幅の領域のライフタ
イムをτ１　　（Ｌ　１　＝　Ｄ腎コ）　、その他の領
域のライフタイムをτとすると、 ｖ　Ｔ（ＮＢ）αｌ−１７（２０）・−ｗ＋／＋２Ｌｌ
　、　、　、　、　（２１（１１，＋２１式から、例え
ばＮ形ヘース層２１の１／３ｗ４域のみのライフタイム
を制御するとすれば、Ｎ形ベース層全体のライフタイム
をライフタイムを制御しない素子の１／２にするのと同
じＶ、（ＮＢ）を得るには、１／３領域のライフタイム
を約１／３にすることに相当することになる。すなわち
、残り２／３ｗ４域のライフタイムは元のままであり、
その分だけオン電圧上有利となる。従って、Ａｕ等の重
金属を拡散した場合、Ｎ形ベース層２１全体にわたる均
一なライフタイム分布よりも、本実施例におけるように
、必要部分において集中的にライフタイムを短くする方
がターンオフ特性の改善に効果的である。Ｎ形ベース領
域２１のうちアノード短絡部に近い部分のライフタイム
は長くても早く引き出されるため、Ｎ形ヘース領域２１
の主接合近傍領域で集中的にライフタイムを短くすれば
良い。なお、数ＭｅＶでプロトンを注入すれば、１００
μｍ以上のところにキャリアのトラソブレヘルを作るこ
とができる。このようにして、本実施例のザイリスタは
、オン電圧の増加を抑制できると共に、トラップ領域２
９の形成によりターンオフ時間も小さくすることができ
る。
第２図は、オン電圧とターンオフ時間の依存性を、本実
施例（曲線３１）と従来例（曲線３２）のものについて
比較したものである。本実施例では相関関係が大幅に改
善されている。また、第３図はターンオフ時間の印加主
電圧Ｖ、依存性を示したものであり、曲線３３は本実施
例のもの、曲線３４は従来例のものを示す。本実施例で
は依存性が小さくなっている。これは、アノード短絡部
から深く離れたＮ形ベース層２１のライフタイムが短く
なっているため、印加主電圧ＶＤが低く空乏層の伸びが
小さい時でも、実効的にはベース層が短い場合と等価に
なっているためである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、Ｐ形ベース層とＮ形ベー
ス層の形成する主接合近傍のＮ形ベース層にキャリアの
トラップ領域を形成したことにより、このトラップ領域
により残留キャリアを消滅させることができると共にオ
ン電圧の増加を抑制することができるので、高耐圧の素
子にあっても、オン電圧が低くターンオフ時間の短い素
子を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わるゲートターンオフサイリスタの
一実施例を示す断面図、第２図はそのターンオフ時間の
オン電圧依存性を示すグラフ、第３図は同じくそのター
ンオフ時間の印加主電圧依存性を示すグラフ、第４図は
従来のゲートターンオフサイリスタを示す断面図、第５
図はそのターンオフ時間の印加主電圧依存性を示すグラ
フである。 ２１・・・Ｎ形ベース層、２２・・・Ｐ形ベース層、２
３・・・Ｎ形エミッタ層、２４・・・Ｐ形エミッタ層、
２５・・・アノードＮ１層、２６・・・陽電極、２７・
・・陰電極、２８・・・ゲート電極、２９・・・トラッ
プ領域。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）アノード短絡構造を有するゲートターンオフサイ
    リスタにおいて、Ｐ形ベース層とＮ形ベース層の形成す
    る主接合近傍の前記Ｎ形ベース層にキャリアのトラップ
    領域を形成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）キャリアのトラップ領域は、プロトン又はアルゴ
    ンの注入により形成されたことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載のゲートターンオフサイリスタ。
  3. （３）キャリアのトラップ領域は、厚みにおいてＮ形ベ
    ース層の１／２以内であり、この１／２以内の領域はア
    ノード短絡部のない主表面側にあることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のゲートターンオフサイリスタ
    。
JP61234855A 1986-10-01 1986-10-01 アノード短絡形ゲートターンオフサイリスタ Expired - Lifetime JP2604580B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61234855A JP2604580B2 (ja) 1986-10-01 1986-10-01 アノード短絡形ゲートターンオフサイリスタ
DE19873733100 DE3733100C3 (de) 1986-10-01 1987-09-30 Abschalt-Thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61234855A JP2604580B2 (ja) 1986-10-01 1986-10-01 アノード短絡形ゲートターンオフサイリスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6388863A true JPS6388863A (ja) 1988-04-19
JP2604580B2 JP2604580B2 (ja) 1997-04-30

Family

ID=16977404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61234855A Expired - Lifetime JP2604580B2 (ja) 1986-10-01 1986-10-01 アノード短絡形ゲートターンオフサイリスタ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2604580B2 (ja)
DE (1) DE3733100C3 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129879A (ja) * 1989-10-16 1991-06-03 Toshiba Corp 過電圧保護機能付半導体装置及びその製造方法
US5191438A (en) * 1989-12-12 1993-03-02 Sharp Kabushiki Kaisha Facsimile device with skew correction and text line direction detection
JP2009239269A (ja) * 1998-08-05 2009-10-15 Memc Electron Materials Inc 高性能シリコンパワーデバイスにおける不均一少数キャリア寿命分布

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS649658A (en) * 1987-07-01 1989-01-12 Mitsubishi Electric Corp Gto thyristor
GB2213988B (en) * 1987-12-18 1992-02-05 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor device
EP0343369A1 (de) * 1988-05-19 1989-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Thyristors
DE3832208A1 (de) * 1988-09-22 1990-03-29 Asea Brown Boveri Steuerbares leistungshalbleiterbauelement
US5182626A (en) * 1989-09-20 1993-01-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Insulated gate bipolar transistor and method of manufacturing the same
JP2739002B2 (ja) * 1991-12-20 1998-04-08 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
DE69319465T2 (de) * 1992-02-20 1998-11-12 Hitachi Ltd Gate-Turn-Off-Thyristor und dessen Verwendung in Leistungwandlern
DE19711438A1 (de) * 1997-03-19 1998-09-24 Asea Brown Boveri Thyristor
DE102005037573B4 (de) * 2005-08-09 2007-05-31 Infineon Technologies Ag Thyristor mit Freiwerdeschutz in Form eines Thyristorsystems und Verfahren zur Herstellung des Thyristorsystems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5021345A (ja) * 1973-06-27 1975-03-06
JPS52113686A (en) * 1976-03-17 1977-09-22 Westinghouse Electric Corp Method of producing semiconductor device
JPS58114467A (ja) * 1981-12-28 1983-07-07 Toyo Electric Mfg Co Ltd 高速ダイオ−ド

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4311534A (en) * 1980-06-27 1982-01-19 Westinghouse Electric Corp. Reducing the reverse recovery charge of thyristors by nuclear irradiation
DE3117202A1 (de) * 1981-04-30 1982-11-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zum einstellen der lebensdauer der minoritaetsladungstraeger in halbleiterschaltern mit protonenstrahlen
DE3423287A1 (de) * 1983-07-01 1985-01-03 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Halbleiter-bauelement mit mindestens einem pn-uebergang und mit in der tiefe der basisschicht scharf lokalisierten ionen, verfahren zu dessen herstellung und seine verwendung
JPH0691244B2 (ja) * 1984-04-27 1994-11-14 三菱電機株式会社 ゲートターンオフサイリスタの製造方法
GB2171555A (en) * 1985-02-20 1986-08-28 Philips Electronic Associated Bipolar semiconductor device with implanted recombination region

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5021345A (ja) * 1973-06-27 1975-03-06
JPS52113686A (en) * 1976-03-17 1977-09-22 Westinghouse Electric Corp Method of producing semiconductor device
JPS58114467A (ja) * 1981-12-28 1983-07-07 Toyo Electric Mfg Co Ltd 高速ダイオ−ド

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129879A (ja) * 1989-10-16 1991-06-03 Toshiba Corp 過電圧保護機能付半導体装置及びその製造方法
US5191438A (en) * 1989-12-12 1993-03-02 Sharp Kabushiki Kaisha Facsimile device with skew correction and text line direction detection
JP2009239269A (ja) * 1998-08-05 2009-10-15 Memc Electron Materials Inc 高性能シリコンパワーデバイスにおける不均一少数キャリア寿命分布

Also Published As

Publication number Publication date
DE3733100C3 (de) 1997-01-02
DE3733100A1 (de) 1988-04-14
JP2604580B2 (ja) 1997-04-30
DE3733100C2 (ja) 1993-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deboy et al. A new generation of high voltage MOSFETs breaks the limit line of silicon
JP3507732B2 (ja) 半導体装置
US20170294521A1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device having a super junction mosfet
US7307289B2 (en) Pressed-contact type semiconductor device
JP2006332127A (ja) 電力用半導体装置
JPS6388863A (ja) ゲ−トタ−ンオフサイリスタ
JP2002517097A (ja) パワーダイオード構造体
US20150279985A1 (en) Trench transistor device
JP2002530869A (ja) 誘電性または半絶縁性シールド構造体を有する半導体構成素子
JP3793841B2 (ja) 接合型ｆｅｔ半導体装置
RU2274929C2 (ru) Полупроводниковый элемент и способ его изготовления
US4236169A (en) Thyristor device
US4952990A (en) Gate turn-off power semiconductor component
US6614087B1 (en) Semiconductor device
KR102433407B1 (ko) 전력 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP6246979B1 (ja) Ｍｏｓｆｅｔ及び電力変換回路
US7705369B2 (en) High-voltage diode with optimized turn-off method and corresponding optimization method
US11990543B2 (en) Power transistor with soft recovery body diode
KR20140080018A (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP2504609B2 (ja) 半導体装置
JP2674641B2 (ja) ゲートターンオフサイリスタ
Bauer Conceptual study of sub-600 V IGBTs
JPS63288064A (ja) 複合サイリスタ
JPS60260151A (ja) 半導体装置
JPH10190012A (ja) 高耐圧半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term