JP3110077B2 - 絶縁ゲート付きサイリスタ - Google Patents

絶縁ゲート付きサイリスタ

Info

Publication number
JP3110077B2
JP3110077B2 JP03150579A JP15057991A JP3110077B2 JP 3110077 B2 JP3110077 B2 JP 3110077B2 JP 03150579 A JP03150579 A JP 03150579A JP 15057991 A JP15057991 A JP 15057991A JP 3110077 B2 JP3110077 B2 JP 3110077B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base layer
type base
electrode
layer
gate electrode
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 - Fee Related
Application number
JP03150579A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04372172A (ja
Inventor
良博 南
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
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP03150579A priority Critical patent/JP3110077B2/ja
Publication of JPH04372172A publication Critical patent/JPH04372172A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3110077B2 publication Critical patent/JP3110077B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲート付きサイリ
スタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の絶縁ゲート付きサイリスタは、絶
縁ゲートによって高速にターンオンを行う素子である。
しかしながらこの素子は、自己ターンオフが出来ないと
いう難点がある。
【0003】この難点を解決するものとして、ターンオ
フ用の制御電極を付加した絶縁ゲート付きターンオフサ
イリスタが知られている。これはn型ベース層の表面に
選択的にp型ベース層が形成され、このp型ベース層内
にn型エミッタ層が形成されて、n型エミッタ層とn型
ベース層により挟まれた領域のp型ベース層上にゲート
絶縁膜を介してゲート電極が形成される。p型ベース層
にはこのゲート電極とは別に、直接コンタクトする制御
電極が設けられる。
【0004】この絶縁ゲート付きターンオフサイリスタ
は、ターンオン時、ゲート電極にカソードに対して正の
電圧が印加される。これによりn型エミッタ層からゲー
ト電極下のチャネルを通してn型ベース層に電子が注入
される。この電子注入に見合った正孔がp型エミッタ層
からn型ベース層に注入されることによって、サイリス
タはターンオンする。ターンオフ時は制御電極にカソー
ドに対して負の電圧が印加される。これによって、素子
内のホール電流が制御電極に吸い出され、やがてn型エ
ミッタ層からの電子注入が止まってターンオフする。
【0005】この様な絶縁ゲート付きターンオフサイリ
スタは、高いスイッチング特性もつ点で優れているが、
制御端子を二つ必要とすることが新たな問題となる。実
際の回路に電力用素子を適用する場合に、駆動回路およ
び駆動方法を簡単にするためには、外部制御端子は一つ
であることが好ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、絶縁ゲー
ト付きターンオフサイリスタは、高いスイッチング特性
を持つが、外部制御端子が二つになるという問題があっ
た。
【0007】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、優れたターンオン,ターンオフ特性を維持しなが
ら、外部制御端子を一つにした絶縁ゲート付きサイリス
タを提供することを目的とする。 [発明の構成]
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、絶縁ゲ
ート付きサイリスタの絶縁ゲート電極,制御電極と、こ
れらと同じ側の面にある第1の主電極の3つの電極のう
ちの2つの電極を短絡して駆動するようにしたことにあ
る。
【0009】本発明にかかる絶縁ゲート付きサイリスタ
の好ましい構造は、高抵抗の第1導電型ベース層と、こ
の第1導電型ベース層の一方の面に所定の開口を持つ格
子状パターンをなして拡散形成された第2導電型ベース
層と、この第2導電型ベース層内に前記開口のエッジか
ら所定距離離れて第1導電型ベース層を取り囲むように
リング状をなして拡散形成された第1導電型エミッタ層
と、第1導電型ベース層の他方の面に形成された第2導
電型エミッタ層と、前記開口に露出する前記第1導電型
ベース層およびその外側の前記第2導電型ベース層の表
面を覆うようにゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極と、前記第1導電型エミッタ層と前記ゲート電極に
同時にコンタクトさせて形成された第1の主電極と、前
記第2導電型エミッタ層にコンタクトさせて形成された
第2の主電極と、前記第2導電型ベース層にコンタクト
させて形成された制御電極とを有する。
【0010】
【作用】本発明による、第1の主電極とゲート電極を短
絡した駆動方法および素子構造によれば、制御電極によ
る初期ターンオンの際に、基板バイアス効果によってM
OSFETのしきい値電圧が変動する。この結果、ゲー
ト電極に格別の電圧を印加していないにも拘らず、寄生
的なチャネルが誘起されてターンオンが促進される。タ
ーンオフはこの制御電極による電流吸い出しにより行な
われる。
【0011】またゲート電極を制御電極を短絡した駆動
方法および素子構造によれば、通常のサイリスタ様式に
よるターンオンとMOSFETの駆動によるターンオン
とを同時に行なうことになる。ターンオフはこの短絡し
た電極により行なうことができる。以上の2方法は絶縁
ゲート付きターンオフサイリスタの高いスイッチング特
性を維持しながら、外部制御端子を一つにしたものであ
る。
【0012】最後に第1の主電極と制御電極を短絡した
駆動方法および素子構造によれば、通常のIGBTと同
様の構造となり、ゲート電極により低駆動電力でターン
オン,ターンオフすることが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。なお、以下の実施例では第1導電型としてn
型、第2導電型としてp型を用いている。
【0014】図1は、本発明の第1の実施例の絶縁ゲー
ト付きサイリスタを示すカソード側レイアウトであり、
図2は図1のA−A′断面図である。高抵抗のn型ベー
ス層1の一方の面に選択的にp型ベース層2が拡散形成
され、このp型ベース層2内に選択的にn型エミッタ層
3が拡散形成されている。n型ベース層1の他方の面に
高濃度のn型バッファ層4を介してp型エミッタ層5が
形成されている。
【0015】p型ベース層2は、図1に示すように、所
定の大きさの開口を有する格子状パターンをもって形成
され、n型エミッタ層3は、このp型ベース層の開口部
エッジから所定距離離れた状態でリング状パターンをな
して形成されている。リング状の各n型エミッタ層3に
囲まれた島状領域のp型ベース層2およびn型ベース層
1の領域上にゲート絶縁膜7を介してゲート電極8が形
成されている。p型ベース層2には、その中央部に電極
コンタクト用の高濃度p型層12が形成され、これにコ
ンタクトして格子状パターンの制御電極11が配設され
ている。ゲート電極8および制御電極11が形成された
面は絶縁膜10,14で覆われ、これにコンタクト孔1
5が開けられて、n型エミッタ層3にコンタクトすると
同時にゲート電極8にコンタクトするカソード電極13
が形成されている。他方の面のp型エミッタ層5にはア
ノード電極6が形成されている。この様にこの実施例で
は、ゲート電極8とカソード電極13を短絡させた構造
として、一つの外部制御端子Gを設けている。
【0016】このような構成として、ターンオンの際に
は、外部制御端子Gすなわち制御電極11に、カソード
端子Kに対して正の電圧が印加される。これにより、p
型ベース層2にベース電流が供給され、同時にp型ベー
ス層2に正電圧が印加されることによる基板バイアス効
果によってゲート電極8下のp型ベース層2の表面には
n型チャネルが誘起されて、n型エミッタ層3からn型
ベース層1に電子が注入されて、素子はターンオンす
る。ターンオフの際には、外部制御端子Gにカソード端
子Kに対して負の電圧が印加される。これによりアノー
ド電流の一部がp型ベース層2から制御電極11を介し
て外部に排出されて、素子はターンオフする。以上のよ
うにしてこの実施例によれば、一つの外部制御端子でタ
ーンオン,ターンオフを高速に制御することが可能とな
る。
【0017】上の実施例では、外部制御端子を一つにす
る第1の駆動法として、カソード電極とゲート電極を短
絡した。この他に、第2の駆動法として、制御電極とカ
ソード電極を短絡して外部制御端子を一つにする方法、
第3の駆動法として制御電極とゲート電極を短絡して外
部制御端子を一つにする方法、が考えられる。
【0018】図3は、第2の駆動法を示している。ター
ンオンの際には、外部制御端子Gすなわち制御電極11
とゲート電極8に正の電圧が印加される。これにより、
p型ベース層2にベース電流が供給されると同時に、ゲ
ート電極8下に形成されるチャネルを通してn型エミッ
タ層3からn型ベース層1に電子が注入される。ターン
オフの際には制御電極11に負の電圧を印加する。これ
により、アノード電流の一部がp型ベース層から外部に
排出されてターンオフする。
【0019】図4は、第3の駆動法を示している。この
方法では、ターンオンの際にゲート電極8に正の電圧が
印加され、n型エミッタ層3からn型ベース層1に電子
が注入される。ターンオフの際にはゲート電極8の正電
圧を取り去ればよい。また、ラッチアップさせればMO
Sサイリスタと同様の使用が可能となる。
【0020】図5は、第1の駆動法を採用した別の実施
例の素子構造を示すカソード側レイアウトであり、図6
(a) (b) はそれぞれ図5のA−A′,B−B′断面図、
図7(a) (b) はそれぞれ図5のC−C′,D−D′断面
図である。この実施例では、p型ベース層2がストライ
プ状パターンをもって形成され、その中にn型エミッタ
層が制御電極コンタクト部に窓が開いた状態でストライ
プ状パターンをもって形成されている。そしてゲート電
極8は、p型ベース層1の長手方向に沿ってストライプ
状パターンをもって形成され、制御電極11はこのゲー
ト電極8と交差してストライプ状パターンをもって形成
されている。制御電極11のないゲート電極8上に開口
部が設けられて、ここでゲート電極8とカソード電極1
3が短絡されている。この実施例によっても、図1の実
施例と同様に、一つの外部制御端子で、ターンオン,タ
ーンオフを高速に行うことができる。
【0021】図8は、図3で説明した第2の駆動法によ
る実施例の素子構造を示すカソード側レイアウトであ
る。図9(a) (b) はそれぞれ図8のA−A′,B−B′
断面図であり、図10(a) (b) はそれぞれ図8のC−
C′,D−D′断面図である。この実施例は、拡散層レ
イアウト、およびゲート電極8と制御電極11のレイア
ウトが先の実施例と同様である。制御電極11と交差す
るゲート電極8上に開口部が設けられて、ゲート電極8
と制御電極11が短絡されている。これにより1駆動端
子を実現している。
【0022】図11は、図3で説明した第2の駆動法に
よる実施例の素子構造を示すカソード側レイアウトであ
る。図12(a) (b) はそれぞれ図11のA−A′,B−
B′断面図であり、図13(a) (b) はそれぞれ図11の
C−C′,D−D′断面図である。この実施例も、拡散
層レイアウト、およびゲート電極8と制御電極11のレ
イアウトは基本的に図5〜図7の実施例と同様である。
この実施例でもゲート電極8と制御電極11はストライ
プ状に交差させて配置されるが、さらにゲート電極8上
でストライプ状の制御電極11が連結されており、ゲー
ト電極8上の絶縁膜10に開口部が設けられてゲート電
極8と制御電極11が短絡されている。これにより制御
電極11の配線抵抗を低減しつつ、1駆動端子を実現し
ている。本発明は、上記実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施例
することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
速性を保ったまま外部制御端子を一つにした絶縁ゲート
付きサイリスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の素子構造を示すカソー
ド側レイアウト図。
【図2】図1のA−A′断面図。
【図3】外部制御端子を減らす第2の駆動法を示す図。
【図4】外部制御端子を減らす第3の駆動法を示す図。
【図5】本発明の第2の実施例の素子構造を示すカソー
ド側レイアウト図。
【図6】図5のA−A′およびB−B′断面図。
【図7】図5のC−C′およびD−D′断面図。
【図8】本発明の第3の実施例の素子構造を示すカソー
ド側レイアウト図。
【図9】図8のA−A′およびB−B′断面図。
【図10】図8のC−C′およびD−D′断面図。
【図11】本発明の第4の実施例の素子構造を示すカソ
ード側レイアウト図。
【図12】図11のA−A′およびB−B′断面図。
【図13】図11のC−C′およびD−D′断面図。
【符号の説明】
1…高抵抗n型ベース層、 2…p型ベース層、 3…n型エミッタ層、 4…n型バッファ層、 5…p型エミッタ層、 6…アノード電極、 7…ゲート絶縁膜、 8…ゲート電極、 10,14…絶縁膜、 11…制御電極、 12…高濃度p型層、 13…カソード電極。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高抵抗の第1導電型ベース層と、前記第1
    導電型ベース層の一方の面に所定の開口を持つ格子状パ
    ターンをなして拡散形成された第2導電型ベース層と、
    前記第2導電型ベース層内に前記開口のエッジから所定
    距離離れて前記第1導電型ベース層を取り囲むようにリ
    ング状をなして拡散形成された第1導電型エミッタ層
    と、前記第1導電型ベース層の他方の面に形成された第
    2導電型エミッタ層と、前記開口に露出する前記第1導
    電型ベース層およびその外側の前記第2導電型ベース層
    の表面を覆うようにゲート絶縁膜を介して形成されたゲ
    ート電極と、前記第1導電型エミッタ層と前記ゲート電
    極に同時にコンタクトさせて形成された第1の主電極
    と、前記第2導電型エミッタ層にコンタクトさせて形成
    された第2の主電極と、前記第2導電型ベース層にコン
    タクトさせて形成された制御電極と、を備えたことを特
    徴とする絶縁ゲート付きサイリスタ。
JP03150579A 1991-06-21 1991-06-21 絶縁ゲート付きサイリスタ Expired - Fee Related JP3110077B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03150579A JP3110077B2 (ja) 1991-06-21 1991-06-21 絶縁ゲート付きサイリスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03150579A JP3110077B2 (ja) 1991-06-21 1991-06-21 絶縁ゲート付きサイリスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04372172A JPH04372172A (ja) 1992-12-25
JP3110077B2 true JP3110077B2 (ja) 2000-11-20

Family

ID=15499972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03150579A Expired - Fee Related JP3110077B2 (ja) 1991-06-21 1991-06-21 絶縁ゲート付きサイリスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3110077B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04372172A (ja) 1992-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5014102A (en) MOSFET-gated bipolar transistors and thyristors with both turn-on and turn-off capability having single-polarity gate input signal
JP3163677B2 (ja) Misfet制御型サイリスタを有する半導体装置
JPH10219U (ja) スイッチオフ機構を有する電力用半導体部品
JPH0575110A (ja) 半導体装置
US5099300A (en) Gated base controlled thyristor
JP3119931B2 (ja) サイリスタ
JP2653095B2 (ja) 伝導度変調型mosfet
JP3110077B2 (ja) 絶縁ゲート付きサイリスタ
JP2513665B2 (ja) 絶縁ゲ−ト型サイリスタ
JP3110094B2 (ja) 絶縁ゲート型サイリスタ
KR0135589B1 (ko) 반도체장치
JPH01251755A (ja) サイリスタ
JPS6276557A (ja) 絶縁ゲ−ト型自己タ−ンオフ素子
JPH09129863A (ja) エミッタ・スイッチ・サイリスタ
JP3278498B2 (ja) 絶縁ゲート型電力用半導体装置
JPH05226643A (ja) ターンオフ可能なパワー半導体素子
JP3215145B2 (ja) 絶縁ゲート付き電力用半導体素子
JP3110101B2 (ja) 絶縁ゲート付ターンオフサイリスタ
JP2825345B2 (ja) 高速ターンオン素子
JP3342944B2 (ja) 横型高耐圧半導体素子
JP2801683B2 (ja) 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
JP3300544B2 (ja) 電力用半導体装置
JP2604874B2 (ja) 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JPS5994453A (ja) オン抵抗を低減した高圧半導体デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070914

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090914

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees