JPH0738080A - 複合型半導体装置 - Google Patents

複合型半導体装置

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JPH0738080A
JPH0738080A JP15830993A JP15830993A JPH0738080A JP H0738080 A JPH0738080 A JP H0738080A JP 15830993 A JP15830993 A JP 15830993A JP 15830993 A JP15830993 A JP 15830993A JP H0738080 A JPH0738080 A JP H0738080A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
semiconductor
type
gate
Prior art date
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JP15830993A
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English (en)
Inventor
Takayasu Kawamura
貴保 川村
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH0738080A publication Critical patent/JPH0738080A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己消弧型半導体スイッチ素子にツェナーダ
イオードを内蔵させることにより、部品点数が低減し、
小型可能にして高信頼性の複合型半導体装置を得る。 【構成】 Pエミッタ層11,Nベース層12,Pゲー
ト層13,N+エミッタ層14からなる自己消弧型半導
体スイッチ素子であるSIサイリスタ10A(又はゲー
トターンオフサイリスタ)にP型半導体層31とN+
半導体層32からなるツェナーダイオード30を内蔵さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複合型半導体装置に係
り、特に静電誘導型サイリスタやゲートターンオフサイ
リスタ等の自己消弧型半導体素子と定電圧ダイオードを
一体に組込んだ複合型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電力用半導体の分野では、応用装
置の高効率化,低騒音化の観点から、高周波化に対応で
きる半導体装置の要求が高まっている。
【0003】静電誘導型サイリスタ(SIサイリスタ)
は、他の電力用半導体素子に比べて優れた高周波特性が
認められているが、ターンオフ時にゲートから大電流を
引き抜く必要があり、ゲートパワーが他の半導体素子よ
りも大きくなるという欠点があった。そこで、SIサイ
リスタのカソードをnチャンネルMOSFETのソース
に直列に接続(カスコード接続)することにより、高速
のSIサイリスタを電圧制御型のデバイスとして簡単に
駆動できる技術が開発されている。
【0004】SIサイリスタ等のバイポーラ用半導体素
子とMOSFETを組み合わせて電圧駆動型のデバイス
を構成する手段として、図4に示すカスコード接続や図
5に示すカスケード接続、及びこれらを併用した図6に
示すようなカスコード・カスケード接続等が提案されて
いる。
【0005】図4〜図5において、10は主自己消弧型
半導体スイッチ素子である静電誘導型サイリスタ(SI
サイリスタ)又はゲートターンオフサイリスタからなる
主デバイス、20A,20BはnチャンネルMOSFE
T、30は定電圧半導体素子であるツェナーダイオード
であって、Aはアノード端子、G1は主デバイス10の
ゲート端子、G2はMOSFET20Aのゲート端子、
3はMOSFET20Bのゲート端子、DはMOSF
ETのドレイン、Sはソースで、各複合型半導体装置は
図示のように接続されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4のカスコード接続
において、主デバイス10として用いられるSIサイリ
スタは、基本的には、ゲート電流を流さなくても点弧す
るノーマリオン型SIサイリスタであり、ツェナーダイ
オード30はターンオン時にSIサイリスタのゲート・
カソード間に順バイアスを印加し、ターンオン時間を短
くする目的で取付けている。
【0007】また、図5のカスケード接続や図6のカス
コード・カスケード接続においては、SIサイリスタや
ゲートターンオフサイリスタのゲートに充分なオンゲー
ト電流を流し込む目的で、図4のものと同様に、主デバ
イス部にツェナーダイオード30を接続している。
【0008】現在の技術では、ツェナーダイオードは主
デバイスであるSIサイリスタやゲートターンオフサイ
リスタとは別に作製し、一般にセラミックに銅等の金属
配線を施したベース基板上に配置し、ワイヤボンディン
グにより主デバイスと電気的接続を行ってきた。
【0009】ツェナーダイオードは特性上必要なデバイ
スであるが、ツェナーダイオードの存在により部品点数
が増加し、モジュール全体の寸法の小型化や信頼性向上
といった観点からはマイナスの要因となっている。この
ためツェナーダイオードを内蔵したSIサイリスタやゲ
ートターンオフサイリスタの出現が望まれるようになっ
てきている。
【0010】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は自己消弧型半導体スイッチ素子にツェ
ナーダイオードを内蔵させることにより、部品点数が低
減し、モジュールの小型化と信頼性の向上を図れる複合
型半導体装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、所定極性の第1の半導体層を共通のベー
ス領域とし、該第1の半導体層の一方の面に該第1の半
導体層とは異極性の第2の半導体層を形成してアノード
層となし、前記第1の半導体層の他方の表面に該第1の
半導体層とは異極性の第3の半導体層を設けてゲート層
となし、この第3の半導体層とは隣接離間して前記第1
の半導体層の表面部に該第1の半導体層と同極性の第4
の半導体層を形成してカソード層となし、前記第3の半
導体層とは高抵抗半導体層で分離された第5の半導体層
を前記第3の半導体層に近接させて形成し、前記第4の
半導体層とは別の同極性の第6の半導体層を形成したこ
とを特徴とする。
【0012】
【作用】第1の半導体層,第2の半導体層,第3の半導
体層,および第4の半導体層によって自己消弧型半導体
スイッチ素子が形成され、第5の半導体層と第6の半導
体層によってツェナーダイオードが形成される。
【0013】さらに、ツェナーダイオードを囲む2つの
拡散層の間隔を狭くすることにより、ツェナーダイオー
ド内蔵に伴う寄生デバイスの動作が抑制される。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1〜図3を参照し
ながら説明する。
【0015】図1は本発明の第1実施例による複合型半
導体装置を示すもので、主デバイスであるSIサイリス
タとツェナーダイオードを一体に組込んだものである。
【0016】図1において、11はPエミッタ層(第1
のP型半導体層)、12はNベース層、13は櫛形の形
状をしたP型ゲート層、14は隣接するP型ゲート層1
3間に設けられたN+エミッタ層(第1のN+型半導体
層)、15はPエミッタ層11の表面に設けられたアノ
ード電極、16はN+エミッタ層14の表面に設けられ
たカソード電極、17はP型ゲート層13の表面に設け
られたゲート電極、18は酸化膜であって、これらによ
ってSIサイリスタ10Aが構成される。
【0017】隣接するゲート層は互いにメタルあるいは
低抵抗拡散で接続されており、同様にしてN+型エミッ
タ層14もメタルまたは拡散層で連結されている。
【0018】また、図1において、31はP型ゲート層
13とは独立した(高抵抗層で分離された)別のP型拡
散層(第3のP型半導体層)、32はP型拡散層15と
近接するP型ゲート層13(13a)との間に上記N+
型エミッタ層14とは独立した別のN+型拡散層(第2
のN+型半導体層)、33はP型ゲート層13(13
a)とN+型拡散層32とを短絡する第2のゲート電
極、34はP型拡散層31の表面に設けられた第2のゲ
ート電極であって、これらによってツェナーダイオード
30が構成される。
【0019】すなわち、本発明の複合型半導体装置は、
ツェナーダイオードを内蔵したもので、図1の複合型半
導体装置では、SIサイリスタは一般にP型エミッタ層
11,Nベース層12,と櫛形の形状をしたP型ゲート
層13と隣接するゲートの間に設けられたN型のエミッ
タ層14で構成されている。隣接するゲート層は互いに
メタルあるいは低抵抗拡散層で接続されており、N型の
エミッタ層どうしも同様にメタルまたは拡散層で連結さ
れている。本発明のSIサイリスタは上記P型ゲートに
隣接してP型ゲートとは独立した(高抵抗層で分離され
た)別のP型拡散層15を設け、更にこのP型拡散層と
近接するP型ゲート層13aとの間に上記N型エミッタ
層とは独立した別のN型拡散層32を設け、P型ゲート
層13aとこのN型拡散層を半導体表面においてメタル
で短絡し第1のゲート電極とし前記ゲートと独立したP
型拡散層31に第2のゲート電極を設け、前記N型拡散
層32とP型拡散層31で構成されたツェナーダイオー
ドを用いることを特徴とする。
【0020】また、図1の半導体装置ではP型エミッタ
層11およびN型ベース層12とN+拡散層32で構成
されるダイオードがオフ状態で導通しないように上記ゲ
ートとは異なるP型拡散層とそれに隣接するP型ゲート
層13aとの間隔dを狭くして、両方のP型拡散層から
広がる空乏層で、上記隣接するP型拡散層の間の領域
(チャネル領域)をピンチオフすることを特徴としてい
る。
【0021】図2は主デバイス10としてゲートターン
オフサイリスタ10Bを用いた他の実施例を示すもの
で、図1のものと同一又は相当部分には同一符号が付さ
れている。
【0022】図2の複合型半導体装置では、P型エミッ
タ層(第1のP型半導体層)11,N型ベース層,P型
ベース層(第2のP型半導体層)13,N+型エミッタ
層(第1のN+型半導体層)14,アノード電極15,
カソード電極16,ゲート電極17によってゲートター
ンオフサイリスタ10Bが構成され、P型拡散層(第3
のP型半導体層)31,第2のN+型半導体層32,第
2のゲート電極33および第2のカソード電極34によ
ってツェナーダイオード30が構成される。
【0023】図1と図2の複合型半導体装置は図3の等
価回路で表すことが出来る。従って、図4のカスコード
デバイスを作製する場合には、第1のゲート電極端子G
1は用いずに第2のゲート電極端子G2にnチャンネルM
OSFETのソースを接続し、主デバイス10のカソー
ド電極Kを前記MOSFETのドレインに接続すればよ
い。また、図5,図6の例では第1,第2のゲート電極
端子G1,G2の両ゲート電極端子を用い、G1をカスケ
ード用MOSFETのソースに、G2をモジュールのカ
ソード端子に接続することによりモジュールの構成がで
きる。
【0024】上述の各実施例による複合型半導体装置は
次のような実施態様となる。
【0025】(1)P型半導体の一方の主面にN型半導
体を形成し、このN型半導体層の上記P型半導体とは反
対側の主面に、第2のP型半導体層および前記N型層よ
りも濃度の高いN+型半導体層を交互に並べたことを特
徴とする静電誘導型サイリスタにおいて、前記第2のP
型半導体層とは前記N型高抵抗半導体層で分離された第
3のP型半導体層を第2のP型半導体層に近接させて形
成し、この第3のP型半導体層と第2のP型半導体層の
間の領域に上記N+型半導体層とは別の第2のN+型半導
体層を形成したことを特徴とする半導体装置。
【0026】(2)上記(1)項の半導体装置において
第2のN+半導体層と第2のP型半導体層とを金属膜で
連結し、第3のP型半導体層表面には上記金属膜と電気
的に分離された第2の金属膜を付けたことを特徴とする
半導体装置。
【0027】(3)上記(2)項の半導体装置において
上記第1の金属膜を第1のゲート電極とし、上記第2の
金属膜を第2のゲート電極としたことを特徴とした半導
体装置。
【0028】(4)上記第1項のSIサイリスタにおい
て前記第3のP型半導体とこれに近接する第2のP型半
導体層の間隔を充分に狭くして、電圧を印加しない状態
で形成される空乏層領域が両P型半導体層の間の第1の
N型半導体領域をピンチオフすることを特徴とした半導
体装置。
【0029】(5)上記第1項から第4項のSIサイリ
スタ本体の部分をゲートターンオフサイリスタに置き換
えたことを特徴とする半導体装置。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上の如くであって、ツェナ
ーダイオードを構成する各半導体層の形成が同時にで
き、製造プロセスを増すことなく、マスクパターンの変
更のみによりツェナーダイオードの内蔵が可能にして、
部品点数を低減でき、モジュールの小型化が可能で、高
信頼性の複合型半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による複合型半導体装置の正断
面図。
【図2】本発明の他の実施例による複合型半導体装置の
正断面図。
【図3】図1又は図2の複合型半導体装置の等価回路
図。
【図4】複合型半導体装置のカスコード接続図。
【図5】複合型半導体装置のカスケード接続図。
【図6】複合型半導体装置のカスコード・カスケード接
続図。
【符号の説明】
10A…静電誘導型サイリスタ(SIサイリスタ) 10B…ゲートターンオフサイリスタ 11…Pエミッタ層 12…Nベース層 13,13a…Pゲート層 14…N+エミッタ層 15…アノード電極 16…カソード電極 17…ゲート電極 18…酸化膜 30…ツェナーダイオード 31…P型半導体層 32…N+型半導体層 33,34…金属膜 G1…第1のゲート電極端子 G2…第2のゲート電極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/744 H01L 29/74 G 7210−4M 27/06 T

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定極性の第1の半導体層(12)を共
    通のベース領域とし、該第1の半導体層の一方の面に該
    第1の半導体層とは異極性の第2の半導体層(11)を
    形成してアノード層となし、前記第1の半導体層の他方
    の表面に該第1の半導体層とは異極性の第3の半導体層
    (13)を設けてゲート層となし、この第3の半導体層
    とは隣接離間して前記第1の半導体層の表面部に該第1
    の半導体層と同極性の第4の半導体層(14)を形成し
    てカソード層となし、前記第3の半導体層とは高抵抗半
    導体層で分離された第5の半導体層(31)を前記第3
    の半導体層に近接させて形成し、前記第4の半導体層と
    は別の同極性の第6の半導体層(32)を形成したこと
    を特徴とする複合型半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の複合型半導体装置において、
    前記第3の半導体層(13a)と第6の半導体層(3
    2)とを第1の金属膜(33)で連結し、前記第5の半
    導体層(31)には上記第1の金属膜と電気的に分離さ
    れた第2の金属膜(34)を付けたことを特徴とする複
    合型半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の複合型半導体装置において、
    前記第1の金属膜(33)を第1のゲート電極とし、前
    記第2の金属膜(34)を第2のゲート電極としたこと
    を特徴とする複合型半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1の複合型半導体装置において、
    前記第3の半導体層(13a)とこれに近接する第5の
    半導体層(31)の間隔を狭くして、電圧を印加しない
    状態で形成される空乏層領域が両半導体層の第6の半導
    体領域をピンチオフすることを特徴とする複合型半導体
    装置。
JP15830993A 1993-06-29 1993-06-29 複合型半導体装置 Pending JPH0738080A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200791A (ja) * 1999-01-05 2000-07-18 Kansai Electric Power Co Inc:The 電圧駆動型バイポ―ラ半導体装置
JP2010147083A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Kansai Electric Power Co Inc:The ゲートターンオフサイリスタ装置およびバイポーラトランジスタ装置
JP2011029386A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Sharp Corp 半導体装置および電子機器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200791A (ja) * 1999-01-05 2000-07-18 Kansai Electric Power Co Inc:The 電圧駆動型バイポ―ラ半導体装置
JP2010147083A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Kansai Electric Power Co Inc:The ゲートターンオフサイリスタ装置およびバイポーラトランジスタ装置
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