JPH047592B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH047592B2
JPH047592B2 JP17983286A JP17983286A JPH047592B2 JP H047592 B2 JPH047592 B2 JP H047592B2 JP 17983286 A JP17983286 A JP 17983286A JP 17983286 A JP17983286 A JP 17983286A JP H047592 B2 JPH047592 B2 JP H047592B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
thyristor
conductivity type
main
gate
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.)
Expired
Application number
JP17983286A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6336568A (ja
Inventor
Takashi Shiraishi
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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 Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP17983286A priority Critical patent/JPS6336568A/ja
Publication of JPS6336568A publication Critical patent/JPS6336568A/ja
Publication of JPH047592B2 publication Critical patent/JPH047592B2/ja
Granted 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

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)

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、1つの半導体基板に主サイリスタと
トリガ用の補助半導体素子とを形成した複合サイ
リスタに関するもので、特に大電流を小電力で制
御し、高dv/dt耐量を得るサイリスタに適用さ
れるものである。
(従来の技術) 大電流のサイリスタにおいては、使用上十分な
dv/dt耐量を持たせるため短絡エミツタ構造と
することが多い。この場合ゲート電流は数10mA
以上となり、サイリスタの制御電源の小型化を容
易に行うことができない。
この点に対し、補助サイリスタを設けることが
従来行われている。第3図は、このような主サイ
リスタと補助サイリスタとを1つの半導体基板に
並設した複合サイリスタの従来例の断面図であ
る。同図に示すように主サイリスタ8は、1つの
半導体基板にN+エミツタ領域1、Pベース領
域2、N-ベース領域3及びPエミツタ領域4を
積層したものである。N+エミツタ領域1は複数
のエミツタに分割され、Pベース領域2の一部は
基板主面に露出し、これ等はカソード電極5によ
つて互いに短絡されている。周知のようにこの短
絡エミツタ構造は主サイリスタ8のdv/dt耐量
を増加する。主サイリスタ8をターンオンするた
めのゲート電流は一般に数10mA以上となり、ゲ
ート電極6に接続される外部制御電源の容量も大
きなものが必要で、その小型化は容易でない。こ
の問題を改善するために補助サイリスタ9が並設
される。補助サイリスタ9は第3図に示すように
N+エミツタ領域1a、Pベース領域2a、N-ベース
領域3a及びPエミツタ領域4aを積層したもので
ある。そのカソード電極5aと主サイリスタのゲ
ート電極6とは外部配線で互いに接続されてい
る。
補助サイリスタのゲート電極6aにゲートトリ
ガ信号を加え補助サイリスタをターンオンする
と、このオン電流が主サイリスタのゲート電流と
なり、主サイリスタがターンオンする。一般に補
助サイリスタのゲートトリガ電流は小さく、この
小さな電流によつて複合サイリスタをターンオン
することができる。従つて複合サイリスタの制御
電源は小電力のものでよく小型化が容易となる。
しかしながら補助サイリスタは、構造上主サイ
リスタと並列接続をした形となつている。従つて
この複合サイリスタのdv/dt耐量は、2つのサ
イリスタのdv/dt耐量の弱い方の素子即ち補助
サイリスタの耐量で決定されるので、低い値とな
る。
(発明が解決しようとする問題点) 前述のように、短絡エミツタ構造でない補助サ
イリスタは、ゲート感度が数μAないし数百μAと
高感度であり、主サイリスタのゲートトリガ電流
として数百mA程度流すことができるカソード面
積を有すれば良いので、小さな面積を主サイリス
タに付加すれば良い。これによりサイリスタのス
イツチングが容易となり、制御電源の小型化につ
いての問題点は改善される。
しかし補助サイリスタは短絡エミツタ構造とな
つていないため、主サイリスタに比しdv/dt耐
量は低い。即ちこの複合サイリスタがオフ状態に
あるとき高電圧が印加されると、2つのサイリス
タにはそれぞれ変位電流が流れるが、補助サイリ
スタを流れる変位電流は、N+PN-層のトランジ
スタ作用により増幅されるので低いdv/dt値で
オンし易くなり、複合サイリスタのdv/dt耐量
を低下させる。つまり主回路は、補助サイリスタ
のdv/dt耐量に制約されたものとなり、汎用性
を持たせられなくなる。
本発明の目的は、小電力でスイツチングが可能
であるがdv/dt耐量が低いという従来の複合サ
イリスタの問題点を改善し、高ゲート感度である
と共に高いdv/dt耐量を有する複合サイリスタ
を提供することである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用) 本発明の複合サイリスタは、主サイリスタと従
来の補助サイリスタにかえてバイポーラ型絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタ(Insulated Gate
Bipolar Transister、IGBT)を1つの半導体基
板に並設したものである。IGBTの構造は、従来
の絶縁ゲート縦型電界効果トランジスタ(VD
MOS FET又はV MOS FET)の一導電型ド
レイン領域に接して反対導電型領域を付加積層し
たものであり、MOS FETの高速性及び高入力
インピーダンス特性と、バイポーラトランジスタ
の高伝導度特性を兼ね備えた新しい素子である。
主サイリスタのゲート電極とIGBTのソース電極
とは電極配線で接続され、IGBTのオン電流は主
サイリスタのゲート電流となる。又IGBTのdv/
dt耐量は大きく、オン電流も十分大きい。
従つて主サイリスタとIGBTを並設した本発明
の複合サイリスタは、極めて僅かな制御電力で主
サイリスタをターンオンし且つ高いdv/dt耐量
が得られ前記問題点を解決できる。
(実施例) 本発明の実施例について図面を参照して以下説
明する。第1図は本発明の複合サイリスタの断面
図で、1つの半導体基板10に主サイリスタ20
とバイポーラ型MOS FET(IGBT)30とを並
設したものである。
主サイリスタ20は、基板10の第1主面から
これと反対側の第2主面にわたり、主面に平行に
N+エミツタ領域21、Pベース領域22、N-
ース領域23及びPエミツタ領域24を積層した
ものである。N+エミツタ領域21は複数個に分
割され、基板表面に露出したPベース領域22の
一部分とカソード電極25により短絡され、いわ
ゆる短絡エミツタ構造となつている。
IGBT30は、二重拡散絶縁ゲート縦型電界効
果トランジスタ(VD MOS FET)のN-ドレイ
ン領域33に接してP型領域(以下便宜上Pドレ
イン領域という)34を付加積層したものであ
る。このVD MOS FETは、基板の第1主面の
表面層に形成されるN+ソース領域31及びPボ
デイ領域(ベース領域とも呼ばれる)32のチヤ
ネル形成部32a、並びにPボデイ領域32に接
するN-ドレイン領域33、ゲート酸化膜35、
ゲート多結晶シリコン膜36等から構成される。
本実施例においては、IGBTのN-ドレイン領
域33は主サイリスタのN-ベース領域23の延
在した領域であり、IGBTのPドレイン領域34
は主サイリスタのPエミツタ領域24の延在した
領域である。又主サイリスタ20のPベース領域
(ゲート層部分)22とIGBT30のN+ソース領
域31とは低抵抗の配線電極膜26により互いに
電気接続され複合サイリスタを形成する。なお2
7は主サイリスタとIGBTとの共通の主電極膜
(アノード電極)、25はカソード電極、37は
IGBTのゲート電極、28は熱酸化膜、29は
CVD絶縁膜である。
次にこの複合サイリスタの動作について説明す
る。主サイリスタは公知のもので、dv/dt耐量
を大きくするため短絡エミツタ構造となつてい
る。IGBT30の動作の概要は次の通りである。
ゲート電極37に正の電極を印加すると、ゲート
電極下のチヤネル形成部32aは反転層となり、
Nチヤネルを形成する。N+ソース領域31から
反転層32aを経てN-ドレイン領域33に多数
キヤリア(電子)が流入し、IGBTはターンオン
する。この点はVD MOS FETと同様であるが、
IGBTにおいてはN-ドレイン領域33に多数キ
ヤリアが流入すると、N-ドレイン領域33とP
ドレイン領域34との間のPN接合がより順バイ
アス状態となり、Pドレイン領域からN-ドレイ
ン領域へ少数キヤリア(正孔)が注入される。即
ちN-ドレイン領域33には、ソース領域より電
子が、Pドレイン領域より正孔がそれぞれ注入さ
れ、これら過剰に注入されたキヤリアによりN-
ドレイン領域33の抵抗は著しく低減される。こ
のため従来のVD MOS FETを高耐圧化しよう
としたとき、大きな障害であつたドレイン領域中
での大きな抵抗成分の存在が解消される。即ち
IGBTは、高耐圧で、大電流を僅かなゲート電力
でスイツチできて、しかもオン電圧は小さく、
dv/dt耐量も大きい新しい素子である。なお
IGBTのターンオフ動作は、VD MOS FETと同
様、ゲート電極に印加していた電圧をしきい値電
圧以下に低下させて行なう。
この複合サイリスタにおいては、主サイリスタ
20のゲート電流はIGBT30のオン電流にほぼ
等しくなるので、主サイリスタの電流は、IGBT
の僅かなゲート電力で制御できると共にdv/dt
耐量も大きくなり従来の問題点を解決できる。ま
たこの複合サイリスタでは、主サイリスタを通常
のパイボーラ型としておけば、大電流用途の場合
でもサイリスタ単体構造とIGBT部のチツプ面積
で十分であり、IGBT部も数百mA程度の電流が
得られる程度の小面積で済む。また耐圧は主サイ
リスタのN-ベース領域を30μm以上深くでき、外
側に配置した場合には600V程度の耐圧を得るこ
とは容易である。
次に、本発明の複合サイリスタの製造方法の概
要を説明する。第2図a〜hはこの製造工程を示
す断面図である。同図aに示すように、まずN-
基板10を準備し、基板の両主面に酸化膜28a
を形成、所定のサイズにパターン付けする。次に
同図bに示すように素子分離用P+拡散層40を
作り、主サイリスタのPエミツタ領域24及び
IGBTのPドレイン領域34を形成する。次に同
図cに示すように主サイリスタのPベース領域2
2(ゲート層部分を含む)及びIGBTのPボデイ
領域32を互いに分離してそれぞれN-ベース領
域23及びN-ドレイン領域33内に拡散形成す
る。次に同図dに示すようにPベース層22内に
不純物を選択拡散し、複数に分割されるN+エミ
ツタ領域21を形成する。次に同図eに示すよう
に酸化膜28aを除去し、新しく熱酸化膜28、
ゲート絶縁膜35及びゲート多結晶シリコン膜3
6を形成し、IGBTのMOSゲート部を作る。
これをマスクとしてP+ボデイ領域32bを拡
散形成する。次に同図fに示すように同じマスク
を用いてN+ソース領域31を拡散形成し、チヤ
ネル形成部32aのチヤネル長を決める。次に同
図gに示すようにパツシベーシヨン膜29
(CVD膜)形成後、主サイリスタのカソード電極
25、配線電極膜26及びIGBTのゲート電極3
7を形成する。次に同図hに示すように主サイリ
スタのアノード電極とIGBTのドレイン電極を兼
ねる主電極27を形成し第1図に示す複合サイリ
スタが得られる。
以上本実施例においては、望ましい実施態様の
複合サイリスタについて述べたが、本発明は1つ
の半導体基板に主サイリスタとIGBTとを並設し
た複合サイリスタであつて、例えば1つの半導体
基板として、2つの半導体基板を張り合わせた1
つの複合半導体基板を使用することもできるし、
並設の態様も本実施例に限定されない。又半導体
の導電型もN型とP型を入れ替えても本発明は適
用できる。
[発明の効果] サイリスタの高dv/dt耐量、高感度化は、制
御電源の小型化、主回路の簡略化に必要な要求事
項である。1つの方法として高感度な補助サイリ
スタを主サイリスタと並列に接続した複合サイリ
スタが考えられているが、この場合にはdv/dt
耐量は補助サイリスタの耐量に支配されてしまう
ため、補助サイリスタの高dv/dt耐量化を計る
必要がある。
本発明の複合サイリスタは、この点に注目し
て、ゲートオフ時にdv/dt耐量が高く保て、僅
かなゲート電力で主サイリスタのトリガ用電流程
度を容易に流すことのできる新しいバイポーラ型
MOSFETを補助サイリスタの代わりとして形成
したものである。従つて、本発明の複合サイリス
タは、高ゲート感度であると共に高いdv/dt耐
量を有する。これにより、例えば数V程度の出力
電圧が得られるICにより簡単に制御が可能で、
またチツプサイズも前記のように小面積ですみ、
回路の小型化、簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の複合サイリスタの断面図、第
2図は本発明の複合サイリスタの製造工程を示す
断面図、第3図は従来の複合サイリスタの断面図
である。 10……半導体基板、20……主サイリスタ、
21……一導電型エミツタ領域(N+エミツタ領
域)、22……反対導電型ベース領域(Pベース
領域)、23……一導電型ベース領域(N-ベース
領域)、24……反対導電型エミツタ領域(Pエ
ミツタ領域)、30……バイポーラ型絶縁ゲート
電界効果トランジスタ(バイポーラ型MOS
FET又はIGBT)、31……一導電型ソース領域
(N+ソース領域)、32……反対導電型ボデイ領
域(Pボデイ領域)、32a……チヤネル形成部、
33……一導電型ドレイン領域(N-ドレイン領
域)、34……付加積層する反対導電型領域(P
ドレイン領域)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 1つの半導体基板に (a) 該基板の第1主面からこれと反対側の第2主
    面にわたり、主面に平行に一導電型エミツタ領
    域、反対導電型ベース領域、一導電型ベース領
    域及び反対導電型エミツタ領域をこの順序に積
    層して成る主サイリスタと、 (b) 該基板の第1主面の表面層に一導電型ソース
    領域及び反対導電型ボデイ領域のチヤネル形成
    部を設け、このボデイ領域に接して一導電型の
    ドレイン領域を形成して成る絶縁ゲート縦型電
    界効果トランジスタの前記ドレイン領域に接し
    て反対導電型領域を付加積層して成るバイポー
    ラ型絶縁ゲート電界効果トランジスタと を並設したことを特徴とする複合サイリスタ。 2 前記ドレイン領域は主サイリスタの一導電型
    ベース領域から延在する領域であり、付加積層す
    る反対導電型領域は主サイリスタの反対導電型エ
    ミツタ領域から延在する領域である特許請求の範
    囲第1項記載の複合サイリスタ。
JP17983286A 1986-07-30 1986-07-30 複合サイリスタ Granted JPS6336568A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17983286A JPS6336568A (ja) 1986-07-30 1986-07-30 複合サイリスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17983286A JPS6336568A (ja) 1986-07-30 1986-07-30 複合サイリスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6336568A JPS6336568A (ja) 1988-02-17
JPH047592B2 true JPH047592B2 (ja) 1992-02-12

Family

ID=16072675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17983286A Granted JPS6336568A (ja) 1986-07-30 1986-07-30 複合サイリスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6336568A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5016721A (en) * 1987-10-09 1991-05-21 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Full-turn type working machine
JPH076217B2 (ja) * 1987-10-09 1995-01-30 日立建機株式会社 全旋回式作業機
DE4240027A1 (de) * 1992-11-28 1994-06-01 Asea Brown Boveri MOS-gesteuerte Diode
FR2788166B1 (fr) * 1998-12-31 2001-03-09 St Microelectronics Sa Interrupteur de puissance a di/dt controle
US6326648B1 (en) 1999-12-20 2001-12-04 Stmicroelectronics S.A. Power switch with a controlled DI/DT

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6336568A (ja) 1988-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3203814B2 (ja) 半導体装置
JPH0575110A (ja) 半導体装置
US5444273A (en) MOSFET controlled thyristor
JPH05110067A (ja) ターンオフmos制御パワー半導体素子
US5757034A (en) Emitter switched thyristor
JP3302275B2 (ja) 半導体デバイス
US5925900A (en) Emitter-switched thyristor having a floating ohmic contact
JPH047592B2 (ja)
JPH1065018A (ja) 半導体装置
JPH0654796B2 (ja) 複合半導体装置
US5194927A (en) Semiconductor device
JP3200328B2 (ja) 複合半導体装置
JP2728453B2 (ja) 出力回路
JP2581233B2 (ja) 横型伝導度変調mosfet
JP2793925B2 (ja) 制御ゲート付きサイリスタ
JPH07297387A (ja) 横型半導体装置
JP3185558B2 (ja) 絶縁ゲート型サイリスタ
JP3342944B2 (ja) 横型高耐圧半導体素子
JP3300563B2 (ja) 絶縁ゲート型電力用半導体装置
JPH0645592A (ja) 複合型半導体装置
JP2700026B2 (ja) 絶縁ゲートバイポーラ導通形トランジスタ
JPH03145163A (ja) サイリスタ
JP3089911B2 (ja) 半導体装置
JP3171917B2 (ja) 絶縁ゲート型自己ターンオフサイリスタ
JP2000183195A (ja) 半導体装置