Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3995737B2 - Embedded gate type electrostatic induction thyristor - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3995737B2 - Embedded gate type electrostatic induction thyristor - Google Patents

Embedded gate type electrostatic induction thyristor Download PDF

Info

Publication number
JP3995737B2
JP3995737B2 JP08209496A JP8209496A JP3995737B2 JP 3995737 B2 JP3995737 B2 JP 3995737B2 JP 08209496 A JP08209496 A JP 08209496A JP 8209496 A JP8209496 A JP 8209496A JP 3995737 B2 JP3995737 B2 JP 3995737B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
layer
region
cathode
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 - Lifetime
Application number
JP08209496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09246524A (en
Inventor
昌士 由良
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators 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 NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP08209496A priority Critical patent/JP3995737B2/en
Publication of JPH09246524A publication Critical patent/JPH09246524A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3995737B2 publication Critical patent/JP3995737B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は点弧感度、オン電圧及びゲートカソード間降状電圧等を損うことなく、ターンオフ速度を高速化するのに有効なカソード接合構造を有する埋込ゲート型静電誘導サイリスタ(以降SIサイリスタという)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
SIサイリスタのターンオフスイッチング速度を高速化する方法としては、アノード短絡構造、カソード短絡構造及びこれらを併用した2重短絡構造のSIサイリスタが知られている。このような従来の一例として特開平4−257266号公報に開示される2重短絡構造のSIサイリスタであり、図5はその断面図である。
【0003】
図5において、このSIサイリスタはp形ゲート領域1を埋め込み構造として形成し、SIサイリスタのカソード面においては、p形低抵抗領域2をp形ゲート領域1の上面に形成し、他の領域をn形カソード領域3とした構成となっており、p形低抵抗領域2とn形カソード領域3には共通のカソード電極4が接続されて、カソード短絡構造となっている。
【0004】
またアノード面においては、p形アノード領域5とn形低抵抗領域6とが互いに隣接して一定の占有面積比の割合に形成され、かつアノード電極7により短絡された構成となっている。上記構成のSIサイリスタにおいては、n形ベース層8と9に注入されたホール及び電子がそれぞれカソード側のp形低抵抗領域2及びアノード側のn形低抵抗領域6により外部に排出されるため高速のターンオフが実現できる。
【0005】
図5の2重短絡構造を有するSIサイリスタは、ターンオン初期及びオン状態でn形ベース層8に注入されたホールはp形低抵抗領域2へ流出しやすいことにより、n形カソード領域3の幅が小さくなるに従ってn形カソード領域3の前面に蓄積されるホールが少なくなり、ひいてはn形カソード領域3からの電子注入効率が減少する。
【0006】
一方n形ベース層9に注入された電子は、n形低抵抗領域6へ流出しやすいことから、p形アノード領域5の幅が小さくなるに従ってp形アノード領域5の前面に蓄積される電子が少なくなり、ひいてはp形アノード領域5からのホール注入が減少する。
【0007】
以上の短絡効果により、本SIサイリスタは、ターンオフが高速化されるに伴って、点弧感度が悪くなること、ターンオンが低速になること及び、中・小電流域でのオン電圧が高くなる、等の問題点がある。
更に、カソード短絡構造のみを有するSIサイリスタについても同様な問題がある。
また、図6は図5のA−A面断面における不純物濃度の分布図であり、n形ベース層9の不純物濃度は表面に向って階段状に増加することになり、素子のターンオフ時にゲート〜カソード間のpn接合が逆回復する際に十分ソフトリカバリー化がなされず、L・(di/dt)も十分に低減できないため、SIサイリスタの真のゲート(*部)の電位が下がり、ターンオフ失敗に至る危険性が懸念される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、点弧感度、ターンオン速度、およびオン電圧等を失うことなく、ターンオフを高速化するのに有効なカソード接合構造を有するSIサイリスタを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、
埋め込みゲート構造を有するSIサイリスタにおいて、n形カソード領域とp形低抵抗領域とが並列配置されたり、又はn形カソード領域のみ配置された層の一方の面にはカソード電極を形成し、そして他方の面にはn形層を介在させてn形ベース層を、次にp形ゲート領域がn形ベース層に埋め込まれるように形成された構造となし、前記n形層の不純物濃度はn形ベース層のそれよりも大であって、かつオン状態での注入キャリア濃度以下となされ、更に不純物濃度がn形ベース層からn形カソード領域に向って連続的に高くなることを特徴とする。
【0010】
或いはまた、前記n形層の不純物はエピタキシャル成長時に導入して、その濃度は毎立方センチメートル当り5×10の17乗以下の範囲で、素子表面に向って連続的に高くなるよう構成する。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。
【0011】
即ち、n形カソード領域とp形低抵抗領域が交互に同一平面状に並列配置され、或いはn形カソード領域のみの配置とした一方の面にはカソード電極が形成され、他方の面にはn形ベース層を介してp形ゲート領域をn形ベース層の中に埋め込むように形成された構造を有する静電誘導サイリスタにおいて、n形カソード領域とp形低抵抗領域の並列配置層、又はn形カソード領域のみの配置層とn形ベース層の間に、不純物濃度がn形ベース層よりも高く、n形カソード領域よりも低い範囲内でn形ベース層からn形カソード領域に向かって連続的に高くなるn形層を介在させたことを特徴とする静電誘導サイリスタとしての構成を有するものである。
或いはまた、前記n形層がエピタキシャル層で形成されることを特徴とする静電誘導サイリスタとしての構成を有するものである。
このエピタキシャル層は、シリコン基板に対してシリコンのエピタキシャル層を形成する場合、例えばシランなどのシリコン原料ガスの流量に対するホスフィンなどのn形不純物原料ガスの流量の比率を、成長時間中、連続的に増加させる方法で形成すればれよく、工程数の増加が全くなく本構造を製造することができるものである。
【0012】
或いはまた、p形アノード領域とn形低抵抗領域が並列配置された層の一方の面にはアノード電極が、他方の面にはp形層及びn形ベース層が順次形成されたことを特徴とする静電誘導サイリスタとしての構成を有するものである。
【0013】
ターンオン初期段階及び主電流が小さい段階には、n形ベース層に注入されたキャリア濃度がn形層のキャリア濃度よりも小さく、ホールがp低抵抗領域へ流出するのがn形層により抑制されるため、点弧特性が良好でターンオン速度が高速でかつオン電圧が低いSIサイリスタの動作が実現される。
【0014】
次に、カソード短絡構造を有する場合には、オン電流が大きくなって、注入キャリア濃度がn形層の不純物濃度以上に達すると、ホールはn形層を通ってp形低抵抗領域へ流出することにより、実質的なカソード短絡動作となり、n形カソード領域の前面に蓄積されるホールの増大が抑制され、n形カソード領域からの電子注入が抑制れさることにより、ターンオフ速度が速くなると共に、SIサイリスタ内の空間的にターンオフが遅くチャンネルもしくはセグメント部分に主電流が集中するのを抑制する動作が期待される。
【0015】
さらにゲート電極が負でカソード電極が正の逆バイアス電圧が印加される場合に、逆バイアス電圧が増大するに従ってn形ベース層に拡がる空乏層は不純物濃度が比較的に高いn形層に達するとその拡がりが抑制される。その結果として、p形低抵抗領域に空乏層が到達するパンチスルー現象を防止する作用があり、n形層がない場合に比較してゲート・カソード間の降状電圧を大きくし易くなる。
n形層はn形ベース層からn形カソード領域に向かって連続的に増加する為、素子のターンオフ時のゲートカソード間のpn接合が逆回復する時に、ソフトリカバリー化され、その接続ループに含まれる配線インダクタンスによるゲート負電圧の減少による真のゲート(*部)にかかるバイアスの低下を小さく抑えられるので、ターンオフ失敗がなくなる。また真のゲート部が高抵抗化される為、ノーマリ・オフ化され、使い易さが増す。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳述する。
図1は本発明の第1の実施例を示す模式的断面構造図、図2は図1のA−A面の不純物濃度分布図、図3は本発明の第2の実施例を示す模式的断面構造図、図4は本発明の第3の実施例を示す模式的断面構造図であり、図中、図5と同符号のものは同じ構成、機能を有する部分である。
本発明においては、n形カソード領域とp形低抵抗領域が交互に同一平面状に並列配置されたり、或いはn形カソード領域のみを配置した一方の面にはカソード電極が形成され、他方の面にはn形ベース層を介してp形ゲート領域をn形ベース層の中に埋め込むように形成された構造を有する静電誘導サイリスタにおいて、n形カソード領域とp形低抵抗領域の並列配置層或いはn形カソード領域のみの配置層とn形ベース層の間に、不純物濃度がn形ベース層からn形カソード領域に向って連続的に高くなるn形層を介在させて構成したものである。
また、前記n形層がエピタキシャル成長により形成される。更に、p形アノード領域とn形低抵抗領域が並列配置された層の一方の面にはアノード電極が、他方の面にはp形層及びn形ベース層が順次形成される。
【0017】
このように構成されたSIサイリスタについて、以下に実施例1から3を挙げて説明する。
図1において、11はn形カソード領域、12はn形層、13はベース層、14はp形ゲート領域、15はp形層であり、第1の実施例ではターンオン初期及び主電流が小さい時には、ベース層13へ注入されたキャリアは、n形層12及びp形層15の前面に蓄積されることからターンオンしやすくてオン電圧が低い。
図1におけるエピタキシャル層からなるベース層13の上に不純物濃度が毎立方センチメートル当り5×10の17乗以下の範囲で、図2の点c−eに示すごとく、素子表面に向って連続的に高くなるとなされたn形エピタキシャル層を形成した面へn形カソード領域11及びn形カソード領域11が選択拡散或いはイオン注入法で形成される。従って本例ではn形層12がエピタキシャル層で形成されることが特徴であって、n形カソード領域11の形成のための不純物拡散深さを小さくすることが可能なために、熱処理工程が短縮されること、及びSIサイリスタのpn接合構造の微細化が図れる等の利点がある。
【0018】
このエピタキシャル層は、シリコン基板に対してシリコンのエピタキシャル層を形成する場合、例えばシランなどのシリコン原料ガスの流量に対するホスフィンなどのn形不純物原料ガスの流量の比率を、成長時間中連続的に増加させる方法で形成すれば良く、工程数の増加が全くなく本構造を製造することができる。
このことによって、ターン・オフ時のゲート・カソード間電流がソフトリカバリーとなり、ゲート回路を変更しなくとも、L・(di/dt)を減少させ、真のゲート(*部)にかかるバイアスの低下を小さく抑えることができる。また、真のゲート部がi層化されるため、点弧感度が向上すると共に、ノーマリ・オフ化されるので、使いやすくなる。
【0019】
次に、実施例2および3を図3および図4に基づいて説明する。なお、図3及び4のA−A面における不純物濃度に関しては、図1で説明したのでここでは割愛する。
図2においては、不純物濃度に関しては、前述したと同様に、ベース層13からn形カソード領域11に向って不純物濃度が高くなっており、パンチスルーに至りにくく、ゲート・カソード間の降伏電圧の低下はない。
なお、図1,3及び4のアノード構造は何でもよく、ノーマルタイプ,アノードショートタイプ,nバッファ付、タイプ,nバッファとアノードショートタイプも適用される。
図4においては、n+の間に、p領域を形成(拡散やイオン注入法)し、実施例2より強いカソードショート構造としたものである。
【0020】
かくして、オン電流が大きくなって、注入キャリア濃度がn形層12及びp形層15の濃度以上に達すると、それぞれ実質的なカソード短絡及びアノード短絡となることにより高速のターンオフが得られる。
なお本発明のカソード接合構造は、図1のSIサイリスタのアノード接合構造のp形層15を省略し場合、及びp形層15を省略した場合にも適用可能てあり、さらにp形層15とベース層13の間にn形バッファ層を設ける場合等をはじめとして、アノード側の構造に制約されることなく適用できる。
また、本発明はp形層15をn形に変更してなる埋め込みゲート型静電誘導トランジスタに適用した場合にも、同様に高速化・高耐圧化の面で特性改善を図る事が出来る。
さらに上記実施例におけるp形とn形とを入れ換えた構成の場合にも本発明のカソード接合構造は適用できる。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従来のカソード短絡構造とは異なり、ターンオン初期及び主電流が小さい時に、n形カソード領域の前面へのホールの蓄積が多いために点弧感度が良好で、ターンオン速度を高速化でき、またオン電圧を低くできる。さらにカソード短絡構造を適用した場合にはオン電流が大きくなると、実質的なカソード短絡となるために、ターンオフが高速化される効果がある。また、n形カソード領域前面にn形層のエピタキシャル層を形成することにより、p形ゲート領域を埋め込んだ後に熱処理を低減し得ること、ひいては接合構造を微細化して素子特性の改善を図るのに有効である。
ゲート電極が負で、カソード電極が正の逆バイアス電圧が印加された時に、n形ベース層に伸びる空乏層は、n形層に達するとその伸びが抑制されるために、従来のp形低抵抗領域へ到達するのを防止する作用があり、n形層がない場合と比較して、ゲート・カソード間の降状電圧を高くなし得る効果がある。
n形層は素子表面に向って連続的に増加する為、素子のターンオフ時のゲート・カソード間のpn接合が逆回復する時に、ソフトリカバリー化され、その接続ループに含まれる配線インダクタンスによるゲート負電圧の減少による真のゲート(*部)にかかるバイアスの低下を小さく抑えることができる。また真のゲート部が高抵抗化される為ノーマリオフ化され、使い易さで増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施例を示す模式的断面構造図断面図である。
【図2】図2は図1のB−B面の図6に類した不純物濃度分布図である。
【図3】図3は本発明の第2の実施例を示す模式的断面構造図である。
【図4】図4は本発明の第3の実施例を示す模式的断面構造図である。
【図5】図5は従来の一例を示す模式的断面構造図断面図である。
【符号の説明】
1 p形ゲート領域
2 p形低抵抗領域
3 n形カソード領域
4 カソード電極
5 p形アノード領域
6 n形低抵抗領域
7 アノード電極
8 n形ベース層
9 n形ベース層
10 ゲート電極
11 n形カソード領域
12 n形層
13 n形層
14 p形ゲート領域
15 p形層
16 p形低抵抗領域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an embedded gate type electrostatic induction thyristor (hereinafter referred to as SI thyristor) having a cathode junction structure effective for increasing the turn-off speed without impairing the ignition sensitivity, the on-voltage, the gate-cathode breakdown voltage, and the like. )).
[0002]
[Prior art]
As a method for increasing the turn-off switching speed of an SI thyristor, an anode short-circuit structure, a cathode short-circuit structure, and a double short-circuit structure SI thyristor using both of them are known. As an example of such a conventional technique, an SI thyristor having a double short circuit structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-257266 is shown, and FIG. 5 is a sectional view thereof.
[0003]
In FIG. 5, this SI thyristor is formed with a p-type gate region 1 as a buried structure. On the cathode surface of the SI thyristor, a p-type low resistance region 2 is formed on the upper surface of the p-type gate region 1, and other regions are formed. The n-type cathode region 3 is configured, and a common cathode electrode 4 is connected to the p-type low resistance region 2 and the n-type cathode region 3 to form a cathode short-circuit structure.
[0004]
On the anode surface, the p-type anode region 5 and the n-type low resistance region 6 are formed adjacent to each other at a constant occupation area ratio and short-circuited by the anode electrode 7. In the SI thyristor having the above configuration, holes and electrons injected into the n-type base layers 8 and 9 are discharged to the outside by the p-type low resistance region 2 on the cathode side and the n-type low resistance region 6 on the anode side, respectively. High-speed turn-off can be realized.
[0005]
In the SI thyristor having the double short-circuit structure of FIG. 5, holes injected into the n-type base layer 8 in the initial turn-on state and the on-state easily flow out to the p-type low resistance region 2. As the value becomes smaller, the number of holes accumulated on the front surface of the n-type cathode region 3 decreases, and as a result, the efficiency of electron injection from the n-type cathode region 3 decreases.
[0006]
On the other hand, since electrons injected into the n-type base layer 9 easily flow out to the n-type low resistance region 6, electrons accumulated on the front surface of the p-type anode region 5 become smaller as the width of the p-type anode region 5 becomes smaller. As a result, hole injection from the p-type anode region 5 is reduced.
[0007]
Due to the short-circuiting effect, the SI thyristor has a lower ignition sensitivity, a lower turn-on speed, and a higher on-voltage in the middle / small current range as the turn-off speed increases. There are problems such as.
Furthermore, there is a similar problem with an SI thyristor having only a cathode short-circuit structure.
FIG. 6 is a distribution diagram of the impurity concentration in the AA plane cross section of FIG. 5, and the impurity concentration of the n-type base layer 9 increases stepwise toward the surface. Soft recovery is not achieved when the pn junction between the cathodes reversely recovers, and L · (di / dt) cannot be reduced sufficiently. Therefore, the potential of the true gate (* part) of the SI thyristor is lowered and turn-off fails. There is concern about the risk of
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was devised in view of the above points, and its object is to provide a cathode junction structure effective for speeding up turn-off without losing ignition sensitivity, turn-on speed, on-voltage, etc. It is to provide an SI thyristor having
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In other words, the means to achieve that purpose is
In an SI thyristor having a buried gate structure, an n-type cathode region and a p-type low resistance region are arranged in parallel, or a cathode electrode is formed on one surface of a layer in which only the n-type cathode region is arranged, and the other An n-type base layer is formed on the surface of the n-type layer, and a p-type gate region is then embedded in the n-type base layer. The impurity concentration of the n-type layer is n-type. It is larger than that of the base layer and lower than the injected carrier concentration in the ON state, and the impurity concentration is continuously increased from the n-type base layer toward the n-type cathode region.
[0010]
Alternatively, the impurity of the n-type layer is introduced at the time of epitaxial growth, and the concentration thereof is continuously increased toward the element surface within a range of 5 × 10 17 or less per cubic centimeter.
Therefore, the configuration of the present invention is as follows.
[0011]
That is, the n-type cathode region and the p-type low resistance region are alternately arranged in parallel on the same plane, or the cathode electrode is formed on one surface where only the n-type cathode region is arranged, and the other surface is n In an electrostatic induction thyristor having a structure formed so that a p-type gate region is embedded in an n-type base layer via a p-type base layer, a parallel arrangement layer of an n-type cathode region and a p-type low resistance region, or n Between the n-type base layer and the n-type base layer, the impurity concentration is higher than the n-type base layer and lower than the n-type cathode region. It has a structure as an electrostatic induction thyristor characterized by interposing an n-type layer that becomes higher.
Alternatively, the n-type layer is formed of an epitaxial layer, and has a configuration as an electrostatic induction thyristor.
When the epitaxial layer of silicon is formed on the silicon substrate, the ratio of the flow rate of the n-type impurity source gas such as phosphine to the flow rate of the silicon source gas such as silane is continuously increased during the growth time. The structure may be formed by an increasing method, and the structure can be manufactured without any increase in the number of steps.
[0012]
Alternatively, the anode electrode is formed on one surface of the layer in which the p-type anode region and the n-type low resistance region are arranged in parallel, and the p-type layer and the n-type base layer are sequentially formed on the other surface. It has the structure as an electrostatic induction thyristor.
[0013]
In the initial turn-on stage and the stage where the main current is small, the carrier concentration injected into the n-type base layer is smaller than the carrier concentration of the n-type layer, and the n-type layer prevents holes from flowing out to the p low resistance region. Therefore, the operation of the SI thyristor with good ignition characteristics, high turn-on speed and low on-voltage is realized.
[0014]
Next, in the case of the cathode short-circuit structure, when the on-current increases and the injected carrier concentration reaches or exceeds the impurity concentration of the n-type layer, holes flow out through the n-type layer to the p-type low resistance region. As a result, the cathode is substantially short-circuited, the increase of holes accumulated in the front surface of the n-type cathode region is suppressed, and the electron injection from the n-type cathode region is suppressed, thereby increasing the turn-off speed, The operation of suppressing the main current from concentrating on the channel or segment is expected because the turn-off is spatially slow in the SI thyristor.
[0015]
Furthermore, when a negative reverse bias voltage is applied to the negative electrode of the gate electrode and the positive electrode of the cathode electrode, the depletion layer that extends to the n-type base layer as the reverse bias voltage increases reaches the n-type layer having a relatively high impurity concentration. The spread is suppressed. As a result, the punch-through phenomenon in which the depletion layer reaches the p-type low resistance region is prevented, and the gate-cathode falling voltage is easily increased as compared with the case where there is no n-type layer.
Since the n-type layer continuously increases from the n-type base layer toward the n-type cathode region, soft recovery is performed when the pn junction between the gate and cathode at the time of turn-off of the element reversely recovers and is included in the connection loop. Since the decrease in the bias applied to the true gate (* portion) due to the decrease in the gate negative voltage due to the wiring inductance is suppressed, the turn-off failure is eliminated. In addition, since the true gate portion has a high resistance, it is normally off and the usability is increased.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an impurity concentration distribution diagram of the AA plane of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote parts having the same configuration and function.
In the present invention, n-type cathode regions and p-type low resistance regions are alternately arranged in parallel on the same plane, or a cathode electrode is formed on one surface where only the n-type cathode region is disposed, and the other surface. In an electrostatic induction thyristor having a structure formed so that a p-type gate region is embedded in an n-type base layer via an n-type base layer, a parallel arrangement layer of an n-type cathode region and a p-type low resistance region Alternatively, an n-type layer in which the impurity concentration continuously increases from the n-type base layer toward the n-type cathode region is interposed between the arrangement layer of only the n-type cathode region and the n-type base layer. .
The n-type layer is formed by epitaxial growth. Further, an anode electrode is formed on one surface of the layer in which the p-type anode region and the n-type low resistance region are arranged in parallel, and a p-type layer and an n-type base layer are sequentially formed on the other surface.
[0017]
Examples of the SI thyristor thus configured will be described below with reference to Examples 1 to 3.
In FIG. 1, 11 is an n-type cathode region, 12 is an n-type layer, 13 is a base layer, 14 is a p-type gate region, and 15 is a p-type layer. In the first embodiment, the turn-on initial stage and the main current are small. In some cases, carriers injected into the base layer 13 are accumulated on the front surfaces of the n-type layer 12 and the p-type layer 15, so that they are easily turned on and the on-voltage is low.
On the base layer 13 made of an epitaxial layer in FIG. 1, the impurity concentration is continuously higher toward the element surface as shown by the point c-e in FIG. 2 in the range of 5 × 10 17 or less per cubic centimeter. An n-type cathode region 11 and an n-type cathode region 11 are formed on the surface on which the n-type epitaxial layer is formed by selective diffusion or ion implantation. Therefore, in this example, the n-type layer 12 is formed of an epitaxial layer, and the impurity diffusion depth for forming the n-type cathode region 11 can be reduced, so that the heat treatment process is shortened. There is an advantage that the pn junction structure of the SI thyristor can be miniaturized.
[0018]
When the epitaxial layer of silicon is formed on the silicon substrate, the ratio of the flow rate of the n-type impurity source gas such as phosphine to the flow rate of the silicon source gas such as silane is continuously increased during the growth time. The structure can be manufactured without any increase in the number of steps.
As a result, the gate-cathode current at turn-off becomes soft recovery, and even if the gate circuit is not changed, L · (di / dt) is reduced and the bias applied to the true gate (* part) is reduced. Can be kept small. Further, since the true gate portion is i-layered, the ignition sensitivity is improved and the normally-off state is achieved, which makes it easy to use.
[0019]
Next, Examples 2 and 3 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The impurity concentration on the AA plane in FIGS. 3 and 4 has been described with reference to FIG.
In FIG. 2, the impurity concentration increases from the base layer 13 toward the n-type cathode region 11 in the same manner as described above, so that punch-through is difficult to occur, and the breakdown voltage between the gate and the cathode is reduced. There is no decline.
1, 3 and 4 can be anything, and normal type, anode short type, with n buffer, type, n buffer and anode short type are also applicable.
In FIG. 4, a p-region is formed between n + (diffusion or ion implantation method) to form a cathode short structure stronger than that of the second embodiment.
[0020]
Thus, when the on-current increases and the injected carrier concentration reaches or exceeds the concentration of the n-type layer 12 and the p-type layer 15, a high-speed turn-off is obtained by a substantial cathode short-circuit and anode short-circuit, respectively.
The cathode junction structure of the present invention can be applied to the case where the p-type layer 15 of the anode junction structure of the SI thyristor of FIG. The present invention can be applied without being restricted by the structure on the anode side, including the case where an n-type buffer layer is provided between the base layers 13.
In addition, when the present invention is applied to a buried gate type static induction transistor in which the p-type layer 15 is changed to an n-type, it is possible to improve the characteristics in terms of speeding up and high breakdown voltage.
Furthermore, the cathode junction structure of the present invention can also be applied to a configuration in which the p-type and the n-type in the above-described embodiment are interchanged.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, unlike the conventional cathode short-circuit structure, when the turn-on is early and when the main current is small, the accumulation of holes on the front surface of the n-type cathode region is large, so the ignition sensitivity is good. The turn-on speed can be increased and the on-voltage can be lowered. Further, when the cathode short-circuit structure is applied, if the on-current is increased, the cathode is substantially short-circuited, so that the turn-off speed is increased. In addition, by forming an n-type epitaxial layer in front of the n-type cathode region, heat treatment can be reduced after the p-type gate region is buried, and as a result, the device structure is improved by miniaturizing the junction structure. It is valid.
When the gate electrode is negative and the cathode electrode is applied with a positive reverse bias voltage, the depletion layer extending to the n-type base layer is suppressed when reaching the n-type layer. There is an effect of preventing the resistance region from being reached, and there is an effect that the voltage drop between the gate and the cathode can be increased as compared with the case where there is no n-type layer.
Since the n-type layer continuously increases toward the device surface, when the pn junction between the gate and cathode at the time of turn-off of the device reversely recovers, it is soft-recovered and the gate negative due to the wiring inductance included in the connection loop A decrease in bias applied to the true gate (* portion) due to a decrease in voltage can be suppressed to a small level. In addition, since the true gate portion has a high resistance, it is normally off, which increases usability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an impurity concentration distribution diagram similar to FIG. 6 on the BB plane of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a conventional structure.
[Explanation of symbols]
1 p-type gate region 2 p-type low resistance region 3 n-type cathode region 4 cathode electrode 5 p-type anode region 6 n-type low resistance region 7 anode electrode 8 n-type base layer 9 n-type base layer
10 Gate electrode
11 n-type cathode region
12 n-type layer
13 n-type layer
14 p-type gate region
15 p-type layer
16 p-type low resistance region

Claims (2)

n形カソード領域とp形低抵抗領域が交互に同一平面状に並列配置されたり、或いはn形カソード領域のみを配置された一方の面にはカソード電極が形成され、他方の面にはn形層を介してp形ゲート領域をn形ベース層の中に埋め込むように形成された構造を有する静電誘導サイリスタにおいて、n形カソード領域とp形低抵抗領域の並列配置層、或いはn形カソード領域のみの配置層とn形ベース層の間に、不純物濃度がn形ベース層からn形カソード領域に向って連続的に高くなるn形層を介在させたことを特徴とする埋込ゲート型静電誘導サイリスタ。or n-type cathode region and the p-type low-resistance regions are arranged in parallel in the same plane alternately, or the cathode electrode is formed on one surface only a placed n-type cathode region, n-type on the other surface In an electrostatic induction thyristor having a structure formed so that a p-type gate region is embedded in an n-type base layer via a layer, a parallel arrangement layer of an n-type cathode region and a p-type low resistance region, or an n-type cathode An embedded gate type in which an n-type layer whose impurity concentration continuously increases from the n-type base layer toward the n-type cathode region is interposed between the region-only arrangement layer and the n-type base layer Static induction thyristor. 前記n形層がエピタキシャル成長により形成される請求項1記載の埋込ゲート型静電誘導サイリスタ。  2. The buried gate type electrostatic induction thyristor according to claim 1, wherein the n-type layer is formed by epitaxial growth.
JP08209496A 1996-03-11 1996-03-11 Embedded gate type electrostatic induction thyristor Expired - Lifetime JP3995737B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08209496A JP3995737B2 (en) 1996-03-11 1996-03-11 Embedded gate type electrostatic induction thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08209496A JP3995737B2 (en) 1996-03-11 1996-03-11 Embedded gate type electrostatic induction thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09246524A JPH09246524A (en) 1997-09-19
JP3995737B2 true JP3995737B2 (en) 2007-10-24

Family

ID=13764849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08209496A Expired - Lifetime JP3995737B2 (en) 1996-03-11 1996-03-11 Embedded gate type electrostatic induction thyristor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3995737B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09246524A (en) 1997-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5369291A (en) Voltage controlled thyristor
US5702961A (en) Methods of forming insulated gate bipolar transistors having built-in freewheeling diodes and transistors formed thereby
JP3471823B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
US6091086A (en) Reverse blocking IGBT
US5914503A (en) Insulated gate thyristor
JP4116098B2 (en) Vertical power MOSFET
JP3469967B2 (en) Power device integrated structure
US20040145013A1 (en) Reverse-blocking power semiconductor component having a region short-circuited to a drain-side part of a body zone
EP2200089A1 (en) Trench gate field effect devices
JP2663679B2 (en) Conductivity modulation type MOSFET
JPH05183114A (en) Semiconductor device
JP4680330B2 (en) Silicon Carbide Field Controlled Bipolar Switch
US5270230A (en) Method for making a conductivity modulation MOSFET
JPH0778978A (en) Vertical MOS field effect transistor
US5264378A (en) Method for making a conductivity modulation MOSFET
JP2000164859A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101994728B1 (en) Power semiconductor device
WO2005122274A1 (en) Insulated gate semiconductor device and method for manufacturing same
JPS63186475A (en) Conductivity modulation type mosfet
JP3995737B2 (en) Embedded gate type electrostatic induction thyristor
US5731605A (en) Turn-off power semiconductor component with a particular ballast resistor structure
JPH0888357A (en) Lateral IGBT
KR20150076768A (en) Power semiconductor device
JP3216315B2 (en) Insulated gate bipolar transistor
JP3126868B2 (en) Electrostatic induction thyristor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050218

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070508

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070706

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070706

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070801

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term