JPH1074773A - 共通の反対側表面電極を基準としたゲートを有するトライアック回路網 - Google Patents
共通の反対側表面電極を基準としたゲートを有するトライアック回路網Info
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- JPH1074773A JPH1074773A JP9184584A JP18458497A JPH1074773A JP H1074773 A JPH1074773 A JP H1074773A JP 9184584 A JP9184584 A JP 9184584A JP 18458497 A JP18458497 A JP 18458497A JP H1074773 A JPH1074773 A JP H1074773A
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- 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
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Abstract
路網内にアセンブルでき、該共通の電極は制御電極に印
加された電圧が選択される基準を形成するトライアック
構造を提供する。 【解決手段】 各トライアックが、NPNP領域からな
る第1のサイリスタと、PNPN領域からなる第2のサ
イリスタとを含み、且つP型の深い拡散で囲んでいるN
型半導体基板を含む回路網に関する。P型ウェルは前表
面側上にN型領域を含む。第1のメタライゼーションは
第1の主電極に対応しており、第2のメタライゼーショ
ンは第2の主電極に対応しており、第3のメタライゼー
ションはN型領域を覆っており且つゲート端子に接続さ
れており、第4のメタライゼーションはP型ウェルを深
い拡散の上表面に接続している。
Description
と称される中出力の双方向スイッチに関する。
第1の表面即ちトライアックの後表面は、ラジエータ
(ヒートシンク)に接続しなければならず、トライアッ
クの第1の主端子を形成する一定のメタライゼーション
で覆われている。反対側表面即ち前表面は、トライアッ
クの第2の主端子を形成する広い範囲の第2のメタライ
ゼーションと、制御端子即ちトライアックのゲートを少
なくとも1つ形成する1つ以上の副次的メタライゼーシ
ョンとで覆われている。
された第2の主端子に対する基準とする。これは欠点と
なり得る。特にモノリシックか又はそうでないかで実現
するしようとする際に、数個のトランジスタがラジエー
タ上にも備えられるグランドに通常接続された共通の主
端子(第1又は第2)を有する。このような配置におい
て、数個のトライアックの第1の主端子(後表面上の主
端子)は、共に接続され、且つグランドに接続された共
通のラジエータ上に備えられる。これにより、数個のト
ライアックのゲートは、高く且つできる限り差のある電
位となる第2の主端子(即ち、前表面上の主端子)を基
準とした信号によって制御される。異なるトライアック
を選択的に制御するために、制御回路は、高く且つでき
るだけ別の電圧である基準電圧を提供する必要がある。
従って、比較的複雑な制御回路を実現するという問題が
発生する。代わりに、グランドに共通に接続されたそれ
らの第2の主端子(前表面上の主端子)を有しており、
冷却用のラジエータ上に備えられ且つ異なる電位となる
後表面を有している(結果的に1つのトライアック当た
り1つのラジエータか又は分離したアセンブリを必要と
する)個々のトライアックが用いられなければならな
い。
ば、洗濯機において、数個のトライアックは、ポンプ、
ソレノイド動作の注入弁、種々の分配器等を制御するた
めに用いられる。このような中出力のトライアックは、
同一のプログラマユニットと、基準とされるゲートがそ
の上で相互に接続されるそれらの主端子とによって制御
される。これらの主端子はゲートとして同一の側上に配
置されるために、モノリシック構造を実現し、且つ同一
のラジエータ上の共通端子に対応するメタライゼーショ
ンを鑞付けすることが不可能となる。なぜなら、これに
より同一表面上に配置されたゲートメタライゼーション
は、短絡回路となる。このような形態は、多くの他のシ
ステム、例えばエンジンがシャッタを閉じるためのコイ
ルと、その開くための他のコイルとをその中に含むロー
リングシャッタの制御において見られる。
ックを共通の電極を有して回路網内にアセンブルでき、
該共通の電極は制御電極に印加された電圧が選択される
基準を形成するようなトライアック構造を提供すること
にある。
アス(主電圧の正又は負の半波)に注意することなく、
制御電圧が共通の基準主端子に対して同一のバイアスを
常に有する交番電流のためのこのような構造を提供する
ことにある。
を備えるモノリシック構造を提供することにある。
イアックを製造するための現在用いられる方法で製造す
ることを容易にするこのようなモノリシック構造を提供
することにある。
ために、本発明は、各トライアックが、前表面及び後表
面を有する第1の導電型の半導体基板と、前記後表面側
上の第2の導電型の層と、前記層を前記前表面に接続し
ている第2の導電型の深い拡散と、前記前表面側上にお
ける、第1の導電型の第1領域を含む第2の導電型の第
1のウェルと、前記前表面側上における、第2の導電型
の第2のウェルと、実質的に第2のウェルに対向する、
前記後表面側上における第1の導電型の第2の領域と、
前記前表面側上における、第1の導電型の第3の領域を
含む第2の導電型の第3のウェルとを含むトライアック
回路網を提供する。第1のメタライゼーションは前記後
表面側上の第1の主電極に対応しており、前記前表面側
上の第2のメタライゼーションは前記第1の領域及び前
記第2のウェルの上表面を覆い且つ第2の主電極に対応
しており、第3のメタライゼーションは前記第3のウェ
ル及び前記第3の領域の一方を覆っており、第4のメタ
ライゼーションは前記第3のウェル及び第3の領域の他
方を前記深い拡散の上表面に接続している。
イアックは同一の半導体基板内に形成されており、前記
第1のメタライゼーションは前記後表面を覆う共通のメ
タライゼーションである。
散は、各トライアック構造の周辺に拡張する。
導電型がN型である。
子は前記第3の領域に接続されており、更に前記第1の
主電極の電位に対して正電圧をこの制御端子に印加する
ための手段を含んでいる。
子は、前記第3のウェルに接続されており、更に、前記
第1の主電極の電位に対して負電圧をこの制御端子に印
加するための手段を含んでいる。
効果等は、添付図に関連する特別の実施形態の何ら限定
されない以下の説明の中で詳細に説明されている。
域からなる第1のサイリスタと、PNPN領域からなる
第2のサイリスタとを含み、且つP型の深い拡散で囲ん
でいるN型半導体基板を含んでいるトライアック回路網
に関する。P型ウェルは前表面側上にN型領域を含む。
第1のメタライゼーションは第1の主電極に対応してお
り、第2のメタライゼーションは第2の主電極に対応し
ており、第3のメタライゼーションはN型領域を覆って
且つゲート端子に接続されており、第4のメタライゼー
ションはP型ウェルを深い拡散の上表面に接続してい
る。
図1A及び図2Aの断面図は、極めて簡単化されてお
り、実際の縮尺ではない。より実際の実現の一例につい
て、一方は図3A及び図3Bの平面図に関連すべきであ
る。
導体基板1上に基づいて形成される。このトライアック
は、従来、2つの逆平行の垂直サイリスタTh1及びT
h2を含む。サイリスタTh1のアノードは、基板の後
又は下表面側上に形成されたP型層2に対応する。その
カソードは、P型ウェル4内の前又は上表面側上に形成
された第2の導電型の領域3に対応する。サイリスタT
h2のアノードは、前又は上表面側上に形成されたP型
ウェル5に対応しており、そのカソードは、層2の後又
は下表面側上に形成されたN型領域6に対応する。この
トライアックはウェル型と称されており、即ちその周辺
は前表面からP型層2へ拡張する強くドープされたP型
領域7からなる。従来、領域7は、基板の2つの表面か
ら深い拡散によって得られる。後表面は、トライアック
の第1の主端子A1に対応するメタライゼーションM1
で覆われており、領域3及び5の上表面は、トライアッ
クの第2の主端子A2に対応する第2のメタライゼーシ
ョンM2で覆われている。
載されている。本発明は、そのトライアックのトリガリ
ング構造によって他のトライアックと異なる。このトリ
ガリング構造は、N型領域11がその中に形成される前
又は上表面上に形成されたP型ウェル10を含んでい
る。
表面は、トライアックのゲート端子Gに接続されるメタ
ライゼーションM3を有して1つのブロックを形成して
おり、領域11の表面は、メタライゼーションM4によ
って周辺の深い拡散7の上表面に接続されている。
起因する異なる部品のシンボルが表されている。従っ
て、前述のサイリスタTh1及びTh2は、トランジス
タT1と同様に、領域10及びゲートメタライゼーショ
ンGに対応するベースと、領域11及びメタライゼーシ
ョンM4に対応するエミッタと(即ち、このエミッタ
は、トライアックの後又は下表面の第1の主電極A1に
ウェル7及びメタライゼーションM4によって接続され
る)、基板1即ちサイリスタTh1及びTh2のアノー
ドゲート領域に対応するコレクタとを表している。
端子A2は端子A1に対して負となり、サイリスタTh
1が作動する。これにより等価回路図は図1Bのように
なる。後又は下表面の電極A1の電圧に対する正電圧
が、例えば約6Vの電圧で端子Gに印加されたならば、
電流は、トランジスタT1のベース−エミッタ接合を介
して端子G及びA1の間に流れる。このベース−エミッ
タ電流は、トランジスタT1を介するコレクタ−エミッ
タ電流の流れと、従ってこれにより作動するサイリスタ
Th1のアノード及びアノードゲート間の電流の流れと
を生じる。サイリスタTh1の作動のための他の説明
は、導通するトランジスタTh1のベース−エミッタ接
合が結果的に基板1及び領域4の間の接合の周辺におけ
る荷電の発生となり、即ちその非封鎖によるサイリスタ
Th1の作動が基板1及び領域4の間の接合を封鎖する
という事実となる。
に、サイリスタTh2が作動され得る。等価回路図1C
のようになる。後又は下表面の電極A1に対する正電圧
が、例えば約6Vの電圧で端子Gに印加されるならば、
電流がトランジスタT1のベース−エミッタ接合を介し
て端子G及びA1の間に流れる。このトランジスタは導
通し、且つ電流は、端子A2から、トランジスタTh2
のアノード/アノードゲート接合を経由し、トランジス
タT1を介して、端子A1へ流れる。この場合、トラン
ジスタT1は、通常通り(即ち増幅器のように)動作
し、且つアノードゲート電流はトランジスタ利得によっ
て増加された注入したベース電流に実質的に等しくな
る。
ているが、トライアックは後表面電極(A1)の電圧に
対して所与の極性(正)を有する電圧を端子Gに印加す
ることによってトリガされるトライアック構造が得られ
る。
な断面図を表している。半導体基板に形成された異なる
領域の構造は、図1Aに説明されたものと同じである。
2つの図の間の差は、領域11がゲートGに接続された
メタライゼーションM5に接続されており、ウェル10
が周辺の深い拡散7にメタライゼーション6によって接
続されている。
ーションM5によってゲートGに接続されるエミッタ
と、ウェル10に対応し且つメタライゼーションM6及
び深い拡散7によって端子A1に接続されるベースと、
基板1即ちサイリスタTh1及びTh2のアノードゲー
トに対応するコレクタとから形成される。
えば、端子A2がグランドにおける端子A1に対して負
である場合と、端子A2がそれぞれ端子A1に対して正
である場合との等価回路図を表している図2B及び図2
Cに関連して説明していく。
端子A1に対して負となると同時に、負電圧がゲートに
印加されるならば、トランジスタT2のベース−エミッ
タ接合が導通し、トランジスタT2が導通する。結果と
して、電流は、端子A1からサイリスタTh1のアノー
ド/アノードゲート接合へと、トランジスタT2を介し
てゲート端子Gへと流れる。トランジスタT2は、通
常、増幅器として動作する。
なる図2Cの場合、端子Gにおける負の電圧の用途は、
電流が端子A2からサイリスタT2のアノード/アノー
ドゲート接合へと、それによりトランジスタT2を介し
て端子Gへと流れた後で、ベース−エミッタ電流を循環
することによってトランジスタT2を導通する。トラン
ジスタT2もまた、通常、増幅器として動作する。
が増幅器として動作し、且つ制御がより高感度となる本
発明のこの第2の実施形態が好ましい。これは、本発明
者による実験によって確立された。
ライアックの回路網内において、ゲートメタライゼーシ
ョンがその上に形成される表面と反対側表面を用いて他
方に接続される各々をアセンブルできるトライアックを
実現することである。これは、本発明が何を得るかを的
確にする。
アックを、同じくグランドされたラジエータ上にそれら
のメタライゼーションM1の鑞付けによってアセンブル
でき、又は、好ましくは、図1A若しくは図2Aのよう
な数個のトライアックを、同一の半導体基板にモノリシ
ックに実現できる。
網の平面図の一例を表しており、その各々が図2Aのト
ライアックに対応し、且つ本発明の一実施形態によって
アセンブルされる。図3Aは、メタライゼーションを行
う前の平面図であり、図3Bは、メタライゼーションを
説明する平面図である。図3A及び図3Bにおいて、4
個のトライアックTR1、TR2、TR3及びTR4
は、同一基板内に並べてアセンブルされる。これらの図
において、図2Aと同一の部品は、同一の参照番号によ
って参照される。
を有することに注目すべきである。N+型リング20
は、従来、チャネルストップとして用いられるPウェル
4及び5の周辺に形成され、(図3Bに描かれているよ
うに)メタライゼーションM7で覆われる。このメタラ
イゼーションM7は、表面上のフィールドを固定する等
電位プレートを構成する。
ぐに見い出されるであろう種々の変更、修正及び改良を
有するであろう。例えば、導電型を、これにより修正さ
れるバイアシングと共に反転できる。更に、トライアッ
クの個々のサイリスタの構造内で通常用いられる種々の
改良は、例えばエミッタの短絡回路領域(エミッタ短
絡)の提供を行うことができる。
るために、領域5のプロジェクションの上を横方向に拡
張する。
の技術思想及び見地の中にあることを意図している。従
って、前述の説明は、例のみについてであり、限定しよ
うとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及び
それと等価物に規定されるものにのみ限定される。
形態の簡単な断面図である。
である際の第1の実施形態の等価回路図である。
である際の第1の実施形態の等価回路図である。
形態の簡単な断面図である。
である際の第2の実施形態の等価回路図である。
である際の第2の実施形態の等価回路図である。
よるトライアック回路網構造の正面図である。
よるトライアック回路網構造の正面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 トライアック回路網において、各トライ
アックが、 前表面及び後表面を有する第1の導電型の半導体基板
(1)と、 前記後表面側上の第2の導電型の層(2)と、 前記層(2)を前記前表面に接続している第2の導電型
の深い拡散(7)と、 前記前表面側上における、第1の導電型の第1領域
(3)を含む第2の導電型の第1のウェル(4)と、 前記前表面側上における、第2の導電型の第2のウェル
(5)と、 実質的に第2のウェルに対向する、前記後表面側上にお
ける第1の導電型の第2の領域(6)と、 前記前表面側上における、第1の導電型の第3の領域
(11)を含む第2の導電型の第3のウェル(10)
と、 第1の主電極(A1)に対応する前記後表面側上の第1
のメタライゼーション(M1)と、 前記第1の領域(3)及び前記第2のウェル(5)の上
表面を覆い、且つ第2の主電極(A2)に対応する前記
前表面側上の第2のメタライゼーション(M2)と、 前記第3のウェル及び前記第3の領域の一方を覆ってい
る第3のメタライゼーション(M3、M5)と、 前記第3のウェル及び前記第3の領域の他方を前記深い
拡散(7)の上表面に接続する第4のメタライゼーショ
ン(M4、M6)とを含むことを特徴とするトライアッ
ク回路網。 - 【請求項2】 全てのトライアックは同一の半導体基板
内に形成されており、前記第1のメタライゼーションは
前記後表面を覆う共通のメタライゼーションであること
を特徴とする請求項1に記載のトライアック回路網。 - 【請求項3】 前記深い拡散は、各トライアック構造の
周辺に拡張することを特徴とする請求項1又は2に記載
のトライアック回路網。 - 【請求項4】 前記第1の導電型がN型であることを特
徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のトライ
アック回路網。 - 【請求項5】 前記制御端子は前記第3の領域に接続さ
れており、更に前記第1の主電極の電位に対して正電圧
をこの制御端子に印加するための手段を含んでいること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のト
ライアック回路網。 - 【請求項6】 前記制御端子は前記第3のウェルに接続
されており、更に前記第1の主電極の電位に対して負電
圧をこの制御端子に印加するための手段を含んでいるこ
とを特徴とする請求項1から4のいすれか1項に記載の
トライアック回路網。
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