JPH0551187B2 - - Google Patents
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- JPH0551187B2 JPH0551187B2 JP60112694A JP11269485A JPH0551187B2 JP H0551187 B2 JPH0551187 B2 JP H0551187B2 JP 60112694 A JP60112694 A JP 60112694A JP 11269485 A JP11269485 A JP 11269485A JP H0551187 B2 JPH0551187 B2 JP H0551187B2
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- phototransistor
- resistor
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/26—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having three or more potential barriers, e.g. photothyristors
- H10F30/263—Photothyristors
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Thyristors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体装置に関する。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to a semiconductor device.
従来の絶縁ゲート型サイリスタとしては、
MOSFET（以下、「MOS」と略す）のドレイン領
域にPN接合を加えたものが知られている。これ
は、ゲートに外部電圧を加えてサイリスタをター
ンオンするものである。
As a conventional insulated gate thyristor,
A MOSFET (hereinafter abbreviated as "MOS") in which a PN junction is added to the drain region is known. This applies an external voltage to the gate to turn on the thyristor.
そして、この絶縁ゲート型サイリスタが設けら
れた半導体基板に同サイリスタの前段にくるよう
にフオトトランジスタを設け、光信号を入力とし
てターンオンするように集積化した半導体装置が
ある。 There is an integrated semiconductor device in which a phototransistor is provided on a semiconductor substrate provided with this insulated gate thyristor so as to be in front of the thyristor, and is turned on by receiving an optical signal as an input.
ただ、集積化した場合、機能性は向上するが、
製造し難くなり、実用性が下がりがちである。勿
論、実用的であるためには、製造し易いだけでな
く、動作が安定している必要があることは言うま
でもない。 However, although functionality improves when integrated,
It becomes difficult to manufacture and tends to be less practical. Of course, in order to be practical, it is necessary not only to be easy to manufacture but also to have stable operation.
そこで、この発明は、製造し易く、動作が安定
しており、光信号で絶縁ゲート型サイリスタをオ
フ状態からオン状態に出来る実用性に富む半導体
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly practical semiconductor device that is easy to manufacture, has stable operation, and can turn an insulated gate thyristor from an off state to an on state using an optical signal.
上記目的を達成するために、この発明は、一つ
の半導体基板に絶縁ゲート型サイリスタとフオト
トランジスタが形成されており、フオトトランジ
スタの一端子がサイリスタのゲートに電気的に接
続されているとともに抵抗を介してサイリスタの
カソードとも接続されていて、フオトトランジス
タの出力電圧によりサイリスタが駆動されるよう
になつている半導体装置において、前記半導体基
板内に前記抵抗となる層が形成され同抵抗となる
層は基板内でフオトトランジスタに接触してお
り、半導体基板表面側に形成されている電極の一
部が抵抗となる層表面の絶縁膜上に張り出して、
前記抵抗となる層の表面を遮光するようになつて
いることを特徴とする半導体装置をその要旨とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention includes an insulated gate thyristor and a phototransistor formed on one semiconductor substrate, one terminal of the phototransistor is electrically connected to the gate of the thyristor, and a resistor is connected. In a semiconductor device in which the thyristor is connected to the cathode of the thyristor via the phototransistor and the thyristor is driven by the output voltage of the phototransistor, the layer serving as the resistor is formed in the semiconductor substrate, and the layer serving as the resistor is formed in the semiconductor substrate. A part of the electrode that is in contact with the phototransistor in the substrate and formed on the surface side of the semiconductor substrate protrudes onto the insulating film on the surface of the layer that serves as a resistor.
The gist of the semiconductor device is a semiconductor device characterized in that the surface of the layer serving as the resistor is shielded from light.
つぎに、この発明を、その実施例をあらわす図
面に基づいて説明する。 Next, the present invention will be described based on drawings showing embodiments thereof.
第１図は、この発明の一実施例の構成を示す。
図にみるように、半導体基板は、Ｐ型の半導体層
１の上にＮ型不純物層２が形成された構成であ
る。Ｎ型不純物層２内の表面側にはＰ型不純物層
３，４が離間して形成され、Ｐ型不純物層３内の
表面側にはさらに第２のＮ型不純物層５ａ，５ｂ
が形成されている。このような構成からなる半導
体装置では、Ｐ型半導体層１、Ｎ型不純物層２、
Ｐ型不純物層３、第２のＮ型不純物層５ａ，５ｂ
によつてサイリスタＳが、また、Ｐ型半導体層
１、Ｎ型不純物層２、Ｐ型不純物層４によつてフ
オトトランジスタT1が構成され、サイリスタの
内部には、Ｎ型不純物層２、Ｐ型不純物層３、第
２のＮ型不純物層５ａ，５ｂによつてＮチヤネル
のエンハンスメント型MOST2がそれぞれ構成さ
れている。フオトトランジスタT1の一部を構成
するＰ型不純物層４は、フオトトランジスタT1
の受光部分１１と抵抗層１０とから構成されてお
り、、抵抗層１０のところでは、図１にみるよう
に、電極の一部１２が抵抗層（抵抗となる層）１
０表面の絶縁膜２０上に張り出して抵抗層１０の
表面が遮光されているとともに、受光部分１１は
光の照射を受けるよう開口されている。抵抗層１
０は絶縁膜２０があるため電極の一部１２が張り
出していても短絡されることはない。カソード６
は第２のＮ型不純物層５ａ，５ｂおよびＰ型不純
物層３に接続する。フオトトランジスタT1は抵
抗層１０を介してカソード６と電気的につながつ
ている。半導体層１の裏面側にはアノード７が形
成されている。８はゲート絶縁膜で、このゲート
絶縁膜８の上に、ゲート電極９が、Ｎ型不純物層
２、Ｐ型不純物層３、第２のＮ型不純物層５ａ，
５ｂにまたがるように形成されている。ゲート電
極９の一端は隣接するＰ型不純物層４に接続さ
れ、フオトトランジスタの出力電圧がサイリスタ
Ｓのゲートに印加されるようになつている。第２
図は、この発明にかかる半導体装置の等価回路図
である。 FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the semiconductor substrate has a structure in which an N-type impurity layer 2 is formed on a P-type semiconductor layer 1. P-type impurity layers 3 and 4 are formed spaced apart on the surface side of the N-type impurity layer 2, and second N-type impurity layers 5a and 5b are further formed on the surface side of the P-type impurity layer 3.
is formed. In a semiconductor device having such a configuration, a P-type semiconductor layer 1, an N-type impurity layer 2,
P-type impurity layer 3, second N-type impurity layer 5a, 5b
The thyristor S is constituted by the thyristor S, and the phototransistor T1 is constituted by the P type semiconductor layer 1, the N type impurity layer 2, and the P type impurity layer 4. The N-channel enhancement type MOST 2 is formed by the type impurity layer 3 and the second N-type impurity layers 5a and 5b. The P-type impurity layer 4 constituting a part of the phototransistor T1 is
It consists of a light-receiving portion 11 and a resistive layer 10. At the resistive layer 10, as shown in FIG.
The surface of the resistive layer 10 protrudes over the insulating film 20 on the 0 surface and is shielded from light, and the light receiving portion 11 is opened to receive light irradiation. Resistance layer 1
Since the electrode 0 has the insulating film 20, it will not be short-circuited even if the part 12 of the electrode protrudes. cathode 6
is connected to second N-type impurity layers 5a, 5b and P-type impurity layer 3. Phototransistor T 1 is electrically connected to cathode 6 via resistance layer 10 . An anode 7 is formed on the back side of the semiconductor layer 1 . 8 is a gate insulating film, and on this gate insulating film 8, a gate electrode 9 is formed with an N-type impurity layer 2, a P-type impurity layer 3, a second N-type impurity layer 5a,
5b. One end of the gate electrode 9 is connected to the adjacent P-type impurity layer 4, so that the output voltage of the phototransistor is applied to the gate of the thyristor S. Second
The figure is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to the present invention.
つぎに、第１図および第２図を参照して動作説
明を行う。端子７′よりアノード７に正電圧を印
加し、カソード６は端子６′を介して接地してお
く。この時、光がフオトトランジスタの受光部１
１に照射されないと、アノード７からカソード６
に流れる電流i2は極めて小さく、アノード−カソ
ード間はオフ状態である。光が受光部１１に照射
されると、フオトトランジスタT1を通じて電流i1
が流れる。この電流i1が抵抗ＲによりVG＝Ｒ×i1
の電位差を生じ、この電圧VGが絶縁ゲート型サ
イリスタＳのゲートに加えられ、これがサイリス
タの内部MOST2のしきい値以上に達すると、サ
イリスタＳはオン状態となり、急速に電流i2の流
れが大きくなる。i2が一定の値以上になると、サ
イリスタＳはラツチングされるので、入射光が照
射されなくなり、VGがMOST2のしきい値以下と
なつても、電流i2は変わらず、サイリスタＳはオ
ン状態を持続する。 Next, the operation will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. A positive voltage is applied to the anode 7 from the terminal 7', and the cathode 6 is grounded via the terminal 6'. At this time, the light is transmitted to the light receiving part 1 of the phototransistor.
1 is not irradiated, the anode 7 to cathode 6
The current i 2 flowing through is extremely small, and the anode-cathode is in an off state. When light is irradiated onto the light receiving section 11, a current i 1 flows through the phototransistor T 1
flows. This current i 1 becomes V G = R×i 1 due to the resistance R.
This voltage V G is applied to the gate of the insulated gate thyristor S, and when it reaches the threshold value of the internal MOST 2 of the thyristor, the thyristor S turns on and the current i 2 rapidly flows. becomes larger. When i 2 exceeds a certain value, thyristor S is latched, so the incident light is no longer irradiated, and even if V G becomes below the threshold of MOST 2 , current i 2 remains unchanged and thyristor S Remains on.
以上のように構成され動作する半導体装置は、
サイリスタにトランジスタおよび抵抗からなる集
積構成でありながらも、製造し易い装置である。 A semiconductor device configured and operated as described above is
Although it has an integrated configuration consisting of a thyristor, a transistor, and a resistor, it is an easy-to-manufacture device.
これは、半導体基板内に抵抗層１０が形成され
同抵抗層１０が基板内でフオトトランジスタに接
触しているためである。抵抗層１０はトランジス
タ・サイリスタ用の不純物拡散層と同様に不純物
拡散で簡単に作り込め、しかも、トランジスタと
抵抗層１０の電気的接続も不純物拡散過程で自然
に出来る。また、遮光のためには、電極パターン
を一部が抵抗層１０表面の絶縁膜２０上に張り出
した形状にするだけで足りるため、遮光のために
別に工程が増えるわけでもない。 This is because the resistance layer 10 is formed within the semiconductor substrate and is in contact with the phototransistor within the substrate. The resistance layer 10 can be easily fabricated by impurity diffusion similar to the impurity diffusion layer for transistors and thyristors, and electrical connection between the transistor and the resistance layer 10 can also be made naturally through the impurity diffusion process. In addition, for light shielding, it is sufficient to make the electrode pattern partially projecting above the insulating film 20 on the surface of the resistance layer 10, so there is no need for additional steps for light shielding.
それに、半導体装置の動作も安定している。抵
抗層１０が遮光されているからである。上にみた
ように、フオトトランジスタからの電流で抵抗両
端に生ずる電圧によりサイリスタを駆動するので
あるが、この電圧が変動するようだとサイリスタ
の動作は安定しない。遮光されずに光信号が抵抗
となる層に入射する場合、光の有無・強度等で抵
抗値が変わり一定せず電圧変動を招来する。これ
に対し、遮光され光信号が抵抗となる層に入射し
ない場合、光信号で抵抗値が変わることはなく一
定で電圧変動は起こらず、サイリスタ動作は安定
するのである。 Moreover, the operation of the semiconductor device is also stable. This is because the resistance layer 10 is shielded from light. As seen above, the thyristor is driven by the voltage generated across the resistor by the current from the phototransistor, but if this voltage fluctuates, the thyristor's operation will be unstable. When an optical signal enters a resistive layer without being shielded from light, the resistance value changes depending on the presence or absence of light, intensity, etc., and is not constant, resulting in voltage fluctuation. On the other hand, if light is blocked and the optical signal does not enter the layer that serves as a resistor, the resistance value will not change due to the optical signal and will remain constant, no voltage fluctuation will occur, and the thyristor operation will be stable.
〔発明の効果〕
以上に述べたように、この発明の半導体装置
は、光信号でサイリスタを駆動できる機能を備
え、製造し易く、しかも、動作が安定しており、
非常に実用的である。そのため、光結合回路に組
み込むことができ、たとえば、光結合を用いた
SSR（Solid State Relay）等へ応用することが
できる。[Effects of the Invention] As described above, the semiconductor device of the present invention has a function of driving a thyristor with an optical signal, is easy to manufacture, and has stable operation.
Very practical. Therefore, it can be incorporated into optical coupling circuits, for example, using optical coupling.
It can be applied to SSR (Solid State Relay), etc.
第１図はこの発明にかかる半導体装置の一実施
例の構成を示す説明図、第２図は同じくその等価
回路図である。
１……半導体層、２……Ｎ型層、３，４……Ｐ
型層、５ａ，５ｂ……第２のＮ型層、６……カソ
ード、７……アノード、８……ゲート絶縁膜、９
……ゲート電極、１０……抵抗層、１１……フオ
トトランジスタ受光層、１２……抵抗層を遮光す
る電極の張り出し部。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure of an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram thereof. 1... Semiconductor layer, 2... N-type layer, 3, 4... P
Type layer, 5a, 5b... Second N-type layer, 6... Cathode, 7... Anode, 8... Gate insulating film, 9
. . . gate electrode, 10 .
Claims (1)
とフオトトランジスタが形成されており、フオト
トランジスタの一端子がサイリスタのゲートに電
気的に接続されているとともに抵抗を介してサイ
リスタのカソードとも接続されていて、フオトト
ランジスタの出力電圧によりサイリスタが駆動さ
れるようになつている半導体装置において、前記
半導体基板内に前記抵抗となる層が形成され同抵
抗となる層は基板内でフオトトランジスタに接触
しており、半導体基板表面側に形成されている電
極の一部が抵抗となる層表面の絶縁膜上に張り出
して、前記抵抗となる層の表面を遮光するように
なつていることを特徴とする半導体装置。1. An insulated gate thyristor and a phototransistor are formed on one semiconductor substrate, and one terminal of the phototransistor is electrically connected to the gate of the thyristor and also connected to the cathode of the thyristor via a resistor. In a semiconductor device in which a thyristor is driven by an output voltage of a phototransistor, a layer serving as the resistor is formed within the semiconductor substrate, and the layer serving as the resistor is in contact with the phototransistor within the substrate; A semiconductor device characterized in that a part of an electrode formed on a surface side of a semiconductor substrate protrudes over an insulating film on a surface of a layer serving as a resistor, thereby shielding the surface of the layer serving as a resistor from light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60112694A JPS61270867A (en) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60112694A JPS61270867A (en) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | semiconductor equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270867A JPS61270867A (en) | 1986-12-01 |
| JPH0551187B2 true JPH0551187B2 (en) | 1993-07-30 |
Family
ID=14593147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60112694A Granted JPS61270867A (en) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270867A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0193170A (en) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Toshiba Corp | Light-triggered semiconductor device |
| JPH07122729A (en) * | 1993-10-25 | 1995-05-12 | Nec Corp | Photothyristor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5467393A (en) * | 1977-11-09 | 1979-05-30 | Hitachi Ltd | High dielectric strength semiconductor element |
| JPS5593262A (en) * | 1979-01-05 | 1980-07-15 | Nec Corp | Semiconductor device |
| DE2922301C2 (en) * | 1979-05-31 | 1985-04-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Light controllable thyristor and method for its manufacture |
-
1985
- 1985-05-25 JP JP60112694A patent/JPS61270867A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61270867A (en) | 1986-12-01 |
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