JPH04219977A - サイリスタ及びその製造方法 - Google Patents
サイリスタ及びその製造方法Info
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- JPH04219977A JPH04219977A JP3072395A JP7239591A JPH04219977A JP H04219977 A JPH04219977 A JP H04219977A JP 3072395 A JP3072395 A JP 3072395A JP 7239591 A JP7239591 A JP 7239591A JP H04219977 A JPH04219977 A JP H04219977A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Thyristors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反射の少ない光点弧構
造を備えたサイリスタに関する。 【０００２】 【従来の技術】交互に異なる導電形の半導体層の列を備
え、この列がアノード側電極に電気的に結合されたｐエ
ミッタと、ｎベースと、ｐベースと、カソード側に電気
的に結合されたｎエミッタと補助エミッタまたはフロー
ティングゲート領域との埋設用のｎ＋ 層とを含み、補
助エミッタ又はフローティングゲート領域に対するｎ＋
層は電気的結合部を有さず反射の少ない光子入射面を
有するようなサイリスタは、“高電圧光トリガー形サイ
リスタ用新ゲート構造”（日本の応用物理学会誌、１９
８２年第２１巻、付録２１−１、第９１頁〜第９６頁）
により公知である。このサイリスタにおいては、反射を
減少をさせるために酸化シリコンから成るλ／４層が設
けられる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これは
反射度が波長λに比較的強く依存し、製造工程をある数
付加することを必要とするという欠点を有している。 【０００４】そこで、本発明は、反射の少ない光点弧構
造を出来る限り僅かな数の付加製造工程で製造すること
ができるようなサイリスタを提供することを課題とする
。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、交互に異なる導電形の半導体
層の列を備え、この列がアノード側電極に電気的に結合
されたｐエミッタ層と、ｎベース層と、ｐベース層と、
カソード側に電気的に結合されたｎエミッタ層と補助エ
ミッタまたはフローティングゲート領域との埋設用のｎ
＋ 層とを含み、補助エミッタまたはフローティングゲ
ート領域に対するｎ＋ 層は電気的結合部を有せず反射
の少ない光子入射面を有するサイリスタにおいて、反射
の少ない光子入射面が角錐状窪みによって形成され、反
射度は広範囲に亘って波長に依存せず、光子入射面にお
ける角錐状窪みがｐベース層のドーピング前に構成され
、ｐベース層とｎベース層との間のドーピング境界面が
光子入射面の表面輪郭に従い、角錐状窪みによって規定
のブレークオーバ点弧電圧を有する。 【０００６】角錐状窪みは｛１００｝ウエハの異方性エ
ッチングによって形成され、｛１００｝ウエハはエッチ
ング前に結晶格子に対して相対的に〈１００〉方向に合
わせられた正方形状マスク開口部を有するエッチングマ
スクによって覆われるようにすると光点弧構造を有利に
製造することができる。 【０００７】 【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 【０００８】図１は交互に異なる導電形を有する４つの
半導体層から構成され反射の少ない光点弧構造を備えた
本発明によるサイリスタを示す。第１層はアノード電極
８とアノード端子Ａとに導電的に結合され、ｐエミッタ
層４を表している。このエミッタ層４上にはｎベース層
３、ｐベース層２、ｎエミッタ層１および補助エミッタ
のためのｎ＋ ドーピング層５が順次積層され、このｎ
＋ ドーピング層は光子入射面Ｐの直下の領域において
もサイリスタに埋設されている。ｎエミッタ層はカソー
ド電極７とカソード端子Ｋとに導電的に結合されており
、さらに端面側にはｐベース層２と補助エミッタ領域に
おける光子入射面Ｐの直下のｎ＋ ドーピング層５との
間の導電結合部６が存在している。光子入射面Ｐは本発
明に基づいて形成された角錐状窪みＶＰを有しており、
この窪みＶＰ 内に光Ｌが入射する。層２と層５との間
のドーピング境界面および層３と層５との間のドーピン
グ境界面は、層２と層５とのドーピングが窪みの形成後
に行われる場合には、光子入射面Ｐの領域においては窪
みを設けられたサイリスタ表面の輪郭に従う。窪みに相
応して形成されたドーピング境界面によって、一定に規
定されたブレークオーバ点弧電圧が形成される。 【０００９】今、光Ｌが光子入射面Ｐに入射すると、若
干の入射光子は反射される。しかしながら、入射光子は
殆どはサイリスタの内部へ入り、そのエネルギーが半導
体材料のエネルギーギャップよりも大きい場合には光子
効果に基づいて電子−正孔対を生成する。ｐベース層２
の領域とｎベース層３の領域においては、印加された電
圧に基づいて、生じた正孔と電子との分離が行われ、正
孔はｐベース層２内へ移動し電子はｎベース層３内へ移
動しこれによってベース電流が流れる。増幅効果および
反結合効果によってベース電流はアノード電流のアバラ
ンシェ状増大を生ぜしめ、サイリスタを点弧させる。 【００１０】サイリスタの点弧を可能にするためには充
分に高いエネルギーを持つ光子の最小数がサイリスタ内
へ到達しなければならず、そのためには光子入射面Ｐの
領域における反射は最小にならなければならない。本発
明によればこのことは光子入射面Ｐの領域における図１
に示された角錐状窪みＶＰ によって達成される。 【００１１】反射減少は、入射光子が半導体材料とこれ
を取囲む媒体との間の境界面上へ複数回当たり、その際
その都度光子の一部分が吸収され一部分が反射されるこ
とによって行われる。光子吸収の簡単な評価を行うため
に、偏光していない光の垂直入射を挙げることが出来る
。反射に基づいて反射された量Ｒは屈折率ｎに依存し、
次式で表される。 【００１２】Ｒ＝（（ｎ−１）／（ｎ＋１））２ 【０
０１３】ｋ回の反射が行われると、最後の反射の際には
さらに反射量Ｒｋ が反射される。ｋ回反射後の全吸収
量Ａｋ は次式で表される。 【００１４】Ａｋ ＝１−Ｒｋ 【００１５】シリコンの場合には屈折率は約ｎ＝３．６
であり、従って１回目の反射の際には照射された光子の
Ａ１ ＝６８パーセント、２回目の反射の際にはＡ２
＝９０パーセント、３回目の反射の際にはＡ３ ＝９７
パーセントが吸収される。 【００１６】明確にするために図２に本発明により形成
された光子入射面の一部分が拡大して示されている。図
２においては、入射光線Ｓｅ は２つの窪み面ＶＦ１
、ＶＦ２ で反射されて光線Ｓａ１として窪みＶＰ か
ら出射するかまたは３つの窪み面ＶＦ１ 、ＶＦ２ 、
ＶＦ３ で反射されて光線Ｓａ２として出射する。入射
光線Ｓｅ と第１反射面の法線ベクトルｎとにより形成
された面が角錐頂点を通る場合だけ、２つの面で反射が
生ぜしめられる。それ以外の場合には４つの窪み面の内
の３つの窪み面上で反射が行われる。角錐状窪みＶＰ
の吸収度は従って９７パーセントよりも若干少ない大き
さとなる。角錐状窪みＶＰ の下方には図２においては
同様にドーピング境界面ＤＰ がドーピング層２と５と
の分離面として示されている。 【００１７】サイリスタの光子入射面Ｐにおける角錐状
窪みは、｛１００｝Ｓｉウエハが使用されこのウエハ上
に正方形状開口部を備えたマスクが合わせられてマスク
開口部の稜線が｛１００｝Ｓｉウエハの〈１００〉方向
に対して平行になるようにされ、そして異方性エチング
が行われることによって、優れた製造方法により簡単に
生成することができる。頂角βはこの場合には図２に示
されているように約７０°であり、結晶学的パラメータ
によってのみ決定される。正方形状マスク開口部はこの
場合には例えば約６０μｍの稜線長さを有し、狭い条片
によって分離されている。角錐の頂点高さは約４０μｍ
であり、これはｎ＋ 層５の厚みの数倍でありｐベース
層２の厚みのほぼ半分である。 【００１８】 【発明の効果】本発明によれば、反射の少ない光点弧構
造を簡単に得ることができると共に、指定のブレークオ
ーバ点弧電圧の調整にも利用することができる。
造を備えたサイリスタに関する。 【０００２】 【従来の技術】交互に異なる導電形の半導体層の列を備
え、この列がアノード側電極に電気的に結合されたｐエ
ミッタと、ｎベースと、ｐベースと、カソード側に電気
的に結合されたｎエミッタと補助エミッタまたはフロー
ティングゲート領域との埋設用のｎ＋ 層とを含み、補
助エミッタ又はフローティングゲート領域に対するｎ＋
層は電気的結合部を有さず反射の少ない光子入射面を
有するようなサイリスタは、“高電圧光トリガー形サイ
リスタ用新ゲート構造”（日本の応用物理学会誌、１９
８２年第２１巻、付録２１−１、第９１頁〜第９６頁）
により公知である。このサイリスタにおいては、反射を
減少をさせるために酸化シリコンから成るλ／４層が設
けられる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これは
反射度が波長λに比較的強く依存し、製造工程をある数
付加することを必要とするという欠点を有している。 【０００４】そこで、本発明は、反射の少ない光点弧構
造を出来る限り僅かな数の付加製造工程で製造すること
ができるようなサイリスタを提供することを課題とする
。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、交互に異なる導電形の半導体
層の列を備え、この列がアノード側電極に電気的に結合
されたｐエミッタ層と、ｎベース層と、ｐベース層と、
カソード側に電気的に結合されたｎエミッタ層と補助エ
ミッタまたはフローティングゲート領域との埋設用のｎ
＋ 層とを含み、補助エミッタまたはフローティングゲ
ート領域に対するｎ＋ 層は電気的結合部を有せず反射
の少ない光子入射面を有するサイリスタにおいて、反射
の少ない光子入射面が角錐状窪みによって形成され、反
射度は広範囲に亘って波長に依存せず、光子入射面にお
ける角錐状窪みがｐベース層のドーピング前に構成され
、ｐベース層とｎベース層との間のドーピング境界面が
光子入射面の表面輪郭に従い、角錐状窪みによって規定
のブレークオーバ点弧電圧を有する。 【０００６】角錐状窪みは｛１００｝ウエハの異方性エ
ッチングによって形成され、｛１００｝ウエハはエッチ
ング前に結晶格子に対して相対的に〈１００〉方向に合
わせられた正方形状マスク開口部を有するエッチングマ
スクによって覆われるようにすると光点弧構造を有利に
製造することができる。 【０００７】 【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 【０００８】図１は交互に異なる導電形を有する４つの
半導体層から構成され反射の少ない光点弧構造を備えた
本発明によるサイリスタを示す。第１層はアノード電極
８とアノード端子Ａとに導電的に結合され、ｐエミッタ
層４を表している。このエミッタ層４上にはｎベース層
３、ｐベース層２、ｎエミッタ層１および補助エミッタ
のためのｎ＋ ドーピング層５が順次積層され、このｎ
＋ ドーピング層は光子入射面Ｐの直下の領域において
もサイリスタに埋設されている。ｎエミッタ層はカソー
ド電極７とカソード端子Ｋとに導電的に結合されており
、さらに端面側にはｐベース層２と補助エミッタ領域に
おける光子入射面Ｐの直下のｎ＋ ドーピング層５との
間の導電結合部６が存在している。光子入射面Ｐは本発
明に基づいて形成された角錐状窪みＶＰを有しており、
この窪みＶＰ 内に光Ｌが入射する。層２と層５との間
のドーピング境界面および層３と層５との間のドーピン
グ境界面は、層２と層５とのドーピングが窪みの形成後
に行われる場合には、光子入射面Ｐの領域においては窪
みを設けられたサイリスタ表面の輪郭に従う。窪みに相
応して形成されたドーピング境界面によって、一定に規
定されたブレークオーバ点弧電圧が形成される。 【０００９】今、光Ｌが光子入射面Ｐに入射すると、若
干の入射光子は反射される。しかしながら、入射光子は
殆どはサイリスタの内部へ入り、そのエネルギーが半導
体材料のエネルギーギャップよりも大きい場合には光子
効果に基づいて電子−正孔対を生成する。ｐベース層２
の領域とｎベース層３の領域においては、印加された電
圧に基づいて、生じた正孔と電子との分離が行われ、正
孔はｐベース層２内へ移動し電子はｎベース層３内へ移
動しこれによってベース電流が流れる。増幅効果および
反結合効果によってベース電流はアノード電流のアバラ
ンシェ状増大を生ぜしめ、サイリスタを点弧させる。 【００１０】サイリスタの点弧を可能にするためには充
分に高いエネルギーを持つ光子の最小数がサイリスタ内
へ到達しなければならず、そのためには光子入射面Ｐの
領域における反射は最小にならなければならない。本発
明によればこのことは光子入射面Ｐの領域における図１
に示された角錐状窪みＶＰ によって達成される。 【００１１】反射減少は、入射光子が半導体材料とこれ
を取囲む媒体との間の境界面上へ複数回当たり、その際
その都度光子の一部分が吸収され一部分が反射されるこ
とによって行われる。光子吸収の簡単な評価を行うため
に、偏光していない光の垂直入射を挙げることが出来る
。反射に基づいて反射された量Ｒは屈折率ｎに依存し、
次式で表される。 【００１２】Ｒ＝（（ｎ−１）／（ｎ＋１））２ 【０
０１３】ｋ回の反射が行われると、最後の反射の際には
さらに反射量Ｒｋ が反射される。ｋ回反射後の全吸収
量Ａｋ は次式で表される。 【００１４】Ａｋ ＝１−Ｒｋ 【００１５】シリコンの場合には屈折率は約ｎ＝３．６
であり、従って１回目の反射の際には照射された光子の
Ａ１ ＝６８パーセント、２回目の反射の際にはＡ２
＝９０パーセント、３回目の反射の際にはＡ３ ＝９７
パーセントが吸収される。 【００１６】明確にするために図２に本発明により形成
された光子入射面の一部分が拡大して示されている。図
２においては、入射光線Ｓｅ は２つの窪み面ＶＦ１
、ＶＦ２ で反射されて光線Ｓａ１として窪みＶＰ か
ら出射するかまたは３つの窪み面ＶＦ１ 、ＶＦ２ 、
ＶＦ３ で反射されて光線Ｓａ２として出射する。入射
光線Ｓｅ と第１反射面の法線ベクトルｎとにより形成
された面が角錐頂点を通る場合だけ、２つの面で反射が
生ぜしめられる。それ以外の場合には４つの窪み面の内
の３つの窪み面上で反射が行われる。角錐状窪みＶＰ
の吸収度は従って９７パーセントよりも若干少ない大き
さとなる。角錐状窪みＶＰ の下方には図２においては
同様にドーピング境界面ＤＰ がドーピング層２と５と
の分離面として示されている。 【００１７】サイリスタの光子入射面Ｐにおける角錐状
窪みは、｛１００｝Ｓｉウエハが使用されこのウエハ上
に正方形状開口部を備えたマスクが合わせられてマスク
開口部の稜線が｛１００｝Ｓｉウエハの〈１００〉方向
に対して平行になるようにされ、そして異方性エチング
が行われることによって、優れた製造方法により簡単に
生成することができる。頂角βはこの場合には図２に示
されているように約７０°であり、結晶学的パラメータ
によってのみ決定される。正方形状マスク開口部はこの
場合には例えば約６０μｍの稜線長さを有し、狭い条片
によって分離されている。角錐の頂点高さは約４０μｍ
であり、これはｎ＋ 層５の厚みの数倍でありｐベース
層２の厚みのほぼ半分である。 【００１８】 【発明の効果】本発明によれば、反射の少ない光点弧構
造を簡単に得ることができると共に、指定のブレークオ
ーバ点弧電圧の調整にも利用することができる。
【図１】反射の少ない光点弧構造を備えた本発明による
サイリスタの半分を三次元的に図示した概略図である。
サイリスタの半分を三次元的に図示した概略図である。
【図２】図１に示されたサイリスタの光入射面の一部分
を拡大して示した断面図である。
を拡大して示した断面図である。
１ ｎエミッタ層
２ ｐベース層
３ ｎベース層
４ ｐエミッタ層
５ ｎ＋ ドーピング層
８ アノード電極
Ｐ 光子入射面
ＶＰ 角錐状窪み
Claims (2)
- 【請求項１】 交互に異なる導電形の半導体層の列を
備え、この列がアノード側電極（８）に電気的に結合さ
れたｐエミッタ層（４）と、ｎベース層（３）と、ｐベ
ース層（２）と、カソード側に電気的に結合されたｎエ
ミッタ層（１）と補助エミッタまたはフローティングゲ
ート領域（５）との埋設用のｎ＋ 層とを含み、補助エ
ミッタまたはフローティングゲート領域に対するｎ＋
層（５）は電気的結合部を有せず反射の少ない光子入射
面（Ｐ）を有するサイリスタにおいて、反射の少ない光
子入射面（Ｐ）は角錐状窪み（ＶＰ）によって形成され
、反射度は広範囲に亘って波長に依存せず、光子入射面
（Ｐ）における角錐状窪み（ＶＰ ）がｐベース層（２
）のドーピング前に構成され、ｐベース層（２）とｎベ
ース層（３）との間のドーピング境界面が光子入射面（
Ｐ）の表面輪郭に従い、角錐状窪みによって規定のブレ
ークオーバ点弧電圧を有することを特徴とするサイリス
タ。 - 【請求項２】 角錐状窪み（ＶＰ ）は｛１００｝ウ
エハの異方性エッチングによって形成され、｛１００｝
ウエハはエッチング前に結晶格子に対して相対的に〈１
００〉方向に合わせられた正方形状マスク開口部を有す
るエッチングマスクによって覆われることを特徴とする
請求項１記載のサイリスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4007817 | 1990-03-12 | ||
| DE4007817.5 | 1990-03-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219977A true JPH04219977A (ja) | 1992-08-11 |
| JP3165458B2 JP3165458B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=6402009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07239591A Expired - Fee Related JP3165458B2 (ja) | 1990-03-12 | 1991-03-11 | サイリスタ及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5083177A (ja) |
| EP (1) | EP0446439B1 (ja) |
| JP (1) | JP3165458B2 (ja) |
| DE (1) | DE59010429D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236801A (ja) * | 1995-01-18 | 1996-09-13 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | 多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0446438B1 (de) * | 1990-03-12 | 1996-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur definierten Spannungseinstellung bei überkopfzündfesten Halbleiterbauelementen und Halbleiterbauelemente mit definierter Überkopfzündspannung |
| DE4215378C1 (de) * | 1992-05-11 | 1993-09-30 | Siemens Ag | Thyristor mit Durchbruchbereich |
| JP3338234B2 (ja) * | 1995-05-17 | 2002-10-28 | 三菱電機株式会社 | 光トリガサイリスタ及びその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3991460A (en) * | 1973-08-29 | 1976-11-16 | Westinghouse Electric Corporation | Method of making a light activated semiconductor controlled rectifier |
| CH567803A5 (ja) * | 1974-01-18 | 1975-10-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| JPS583386B2 (ja) * | 1975-10-11 | 1983-01-21 | 株式会社日立製作所 | ソウホウコウセイホトサイリスタ |
| DE2951916A1 (de) * | 1979-12-21 | 1981-07-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lichtsteuerbarer thyristor |
| DE3431817C2 (de) * | 1984-08-30 | 1986-07-10 | SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg | Lichtzündbarer Thyristor |
-
1990
- 1990-12-04 EP EP90123239A patent/EP0446439B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-04 DE DE59010429T patent/DE59010429D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-12 US US07/653,968 patent/US5083177A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-11 JP JP07239591A patent/JP3165458B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236801A (ja) * | 1995-01-18 | 1996-09-13 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | 多重量子ウェル垂直入射赤外線検知素子およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0446439B1 (de) | 1996-07-24 |
| EP0446439A1 (de) | 1991-09-18 |
| JP3165458B2 (ja) | 2001-05-14 |
| DE59010429D1 (de) | 1996-08-29 |
| US5083177A (en) | 1992-01-21 |
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