JPH08116048A - ターンオフ可能な半導体デバイス - Google Patents
ターンオフ可能な半導体デバイスInfo
- Publication number
- JPH08116048A JPH08116048A JP7272118A JP27211895A JPH08116048A JP H08116048 A JPH08116048 A JP H08116048A JP 7272118 A JP7272118 A JP 7272118A JP 27211895 A JP27211895 A JP 27211895A JP H08116048 A JPH08116048 A JP H08116048A
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- JP
- Japan
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- region
- conductivity type
- semiconductor device
- emitter region
- substance
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/141—Anode or cathode regions of thyristors; Collector or emitter regions of gated bipolar-mode devices, e.g. of IGBTs
- H10D62/142—Anode regions of thyristors or collector regions of gated bipolar-mode devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
- H10D18/60—Gate-turn-off devices
Landscapes
- Thyristors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素体中に存在する不均一性がターンオ
フの際に局部的な著しく高められた電流密度を生じない
ようにターンオフ可能な半導体デバイスを構成する。 【解決手段】 第１の導電形の第１のエミッタ領域３
と、第１のエミッタ領域３に境を接する第２の導電形の
ベース領域２と、ベース領域に境を接する第１の導電形
の内部領域１と、内部領域に境を接し、第１の物質の所
与のドーピング濃度を有する第２の導電形の第２のエミ
ッタ領域４とを有し、少なくとも第２のエミッタ領域４
を、半導体デバイスの作動温度の上側で第１の導電形の
ドーピング物質として作用する付加の物質によりドープ
する。
フの際に局部的な著しく高められた電流密度を生じない
ようにターンオフ可能な半導体デバイスを構成する。 【解決手段】 第１の導電形の第１のエミッタ領域３
と、第１のエミッタ領域３に境を接する第２の導電形の
ベース領域２と、ベース領域に境を接する第１の導電形
の内部領域１と、内部領域に境を接し、第１の物質の所
与のドーピング濃度を有する第２の導電形の第２のエミ
ッタ領域４とを有し、少なくとも第２のエミッタ領域４
を、半導体デバイスの作動温度の上側で第１の導電形の
ドーピング物質として作用する付加の物質によりドープ
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１の導電形の少
なくとも１つの第１のエミッタ領域と、第１のエミッタ
領域に境を接する第２の導電形の少なくとも１つのベー
ス領域と、ベース領域に境を接する第１の導電形の内部
領域と、内部領域に境を接し、第１の物質の所与のドー
ピング濃度を有する第２の導電形の少なくとも１つの第
２のエミッタ領域とを有する半導体素体を有するターン
オフ可能な半導体デバイスに関する。
なくとも１つの第１のエミッタ領域と、第１のエミッタ
領域に境を接する第２の導電形の少なくとも１つのベー
ス領域と、ベース領域に境を接する第１の導電形の内部
領域と、内部領域に境を接し、第１の物質の所与のドー
ピング濃度を有する第２の導電形の少なくとも１つの第
２のエミッタ領域とを有する半導体素体を有するターン
オフ可能な半導体デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえばＧＴＯサイリスタまたはＩＧＢ
Ｔのような上記の形式の半導体デバイスのターンオフの
際には、高められた電流密度を有する不均一な範囲に基
づいていわゆるフィラメントが生じ得る。電流密度が非
常に高くなると、半導体素体が過熱により破壊すること
がある。
Ｔのような上記の形式の半導体デバイスのターンオフの
際には、高められた電流密度を有する不均一な範囲に基
づいていわゆるフィラメントが生じ得る。電流密度が非
常に高くなると、半導体素体が過熱により破壊すること
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の形式のターンオフ可能な半導体デバイスを、半導体素
体中に存在する不均一性がターンオフの際に局部的に著
しく高められた電流密度を生じないように構成すること
である。
の形式のターンオフ可能な半導体デバイスを、半導体素
体中に存在する不均一性がターンオフの際に局部的に著
しく高められた電流密度を生じないように構成すること
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明においては、少なくとも第２のエミッタ領域
が、半導体デバイスの作動温度の上側で第１の導電形の
ドーピング物質として作用する付加の物質によりドープ
される。
め、本発明においては、少なくとも第２のエミッタ領域
が、半導体デバイスの作動温度の上側で第１の導電形の
ドーピング物質として作用する付加の物質によりドープ
される。
【０００５】本発明のその他の構成は請求項２以下に記
載されている。
載されている。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。図面はＧＴＯサイリスタの半
導体素体の断面図を示す。
明を一層詳細に説明する。図面はＧＴＯサイリスタの半
導体素体の断面図を示す。
【０００７】図面によるＧＴＯサイリスタの半導体素体
は第１の導電形の内部領域１を有する。内部領域１に第
２の導電形のベース領域２が続いている。ベース領域２
に、内部領域と等しい導電形であるが、それよりもはる
かに高濃度にドープされている第１のエミッタ領域３が
境を接している。ベース領域２と反対側に、再び第２の
導電形である第２のエミッタ領域４が位置している。第
２のエミッタ領域４は、内部領域１と等しい導電形であ
るが、それよりも高いドーピング濃度を有する短絡領域
５により貫かれている。短絡領域５は通常、第２のエミ
ッタ領域４よりも大きい深さを有する。
は第１の導電形の内部領域１を有する。内部領域１に第
２の導電形のベース領域２が続いている。ベース領域２
に、内部領域と等しい導電形であるが、それよりもはる
かに高濃度にドープされている第１のエミッタ領域３が
境を接している。ベース領域２と反対側に、再び第２の
導電形である第２のエミッタ領域４が位置している。第
２のエミッタ領域４は、内部領域１と等しい導電形であ
るが、それよりも高いドーピング濃度を有する短絡領域
５により貫かれている。短絡領域５は通常、第２のエミ
ッタ領域４よりも大きい深さを有する。
【０００８】第１のエミッタ領域３は互いに並列に接続
されているエミッタ電極６と接続されている。第２のエ
ミッタ領域４および短絡領域５は電極８と接続されてい
る。ベース領域２は制御電極７と接触している。制御電
極７は制御端子Ｇと接続されている。通常、ＧＴＯサイ
リスタでは第１のエミッタ領域３から第２のエミッタ領
域４まで領域列はｎｐｎｐである。それによって電極６
は陰極端子Ｋを、また電極８は陽極端子Ａを形成する。
されているエミッタ電極６と接続されている。第２のエ
ミッタ領域４および短絡領域５は電極８と接続されてい
る。ベース領域２は制御電極７と接触している。制御電
極７は制御端子Ｇと接続されている。通常、ＧＴＯサイ
リスタでは第１のエミッタ領域３から第２のエミッタ領
域４まで領域列はｎｐｎｐである。それによって電極６
は陰極端子Ｋを、また電極８は陽極端子Ａを形成する。
【０００９】このようなＧＴＯサイリスタが導通状態か
らターンオフされると、冒頭に記載した半導体素体内の
不可避の不均一性に基づいて前記の電流フィラメントが
生じ、そのなかでは電流密度が半導体素体のその他の部
分のなかよりも局部的に著しく高い。電流密度はそこで
は、半導体素体が溶けるほどに高くなり得る。この電流
フィラメントを避けるために、いま少なくとも第２のエ
ミッタ４がたとえばホウ素のような第２の導電形の通常
のドーピング物質に付加して付加の物質によりドープさ
れる。これらのドーピング物質は、作動温度の上側、す
なわち３００℃およびそれ以上で第１の導電形のドーピ
ング物質として作用し、他方において通常の作動温度で
は比較的わずかな割合でのみ電気的に能動的であるよう
に選ばれる。第２のエミッタ領域がｐドープされている
通常の場合には、これらの付加の物質は３００℃におい
てドナー特性を有していなければならない。このような
ドナー特性を有する付加の物質として、たとえばモリブ
デン、ニオブ、セシウム又はバリウムが使用され得る。
逆の領域列が存在する場合及び第２のエミッタ４がｎド
ープされている場合には、付加の物質は作動温度の上側
でアクセプタ特性を有していなければならない。これに
適した物質はたとえばカドミウム、亜鉛、金、ニッケル
である。
らターンオフされると、冒頭に記載した半導体素体内の
不可避の不均一性に基づいて前記の電流フィラメントが
生じ、そのなかでは電流密度が半導体素体のその他の部
分のなかよりも局部的に著しく高い。電流密度はそこで
は、半導体素体が溶けるほどに高くなり得る。この電流
フィラメントを避けるために、いま少なくとも第２のエ
ミッタ４がたとえばホウ素のような第２の導電形の通常
のドーピング物質に付加して付加の物質によりドープさ
れる。これらのドーピング物質は、作動温度の上側、す
なわち３００℃およびそれ以上で第１の導電形のドーピ
ング物質として作用し、他方において通常の作動温度で
は比較的わずかな割合でのみ電気的に能動的であるよう
に選ばれる。第２のエミッタ領域がｐドープされている
通常の場合には、これらの付加の物質は３００℃におい
てドナー特性を有していなければならない。このような
ドナー特性を有する付加の物質として、たとえばモリブ
デン、ニオブ、セシウム又はバリウムが使用され得る。
逆の領域列が存在する場合及び第２のエミッタ４がｎド
ープされている場合には、付加の物質は作動温度の上側
でアクセプタ特性を有していなければならない。これに
適した物質はたとえばカドミウム、亜鉛、金、ニッケル
である。
【００１０】前記の物質に共通することは、それらが作
動温度の上側、すなわち３００℃およびそれよりも高い
温度でエミッタ領域４のドーピングを第１の物質のドー
ピング濃度に応じて部分的にまたは完全に補償すること
である。第２のエミッタ領域４中に存在する第１のドー
ピング物質の完全な補償のためには、付加の物質のドー
ピング濃度は第１の物質のドーピング濃度よりも高くな
ければならないであろう。
動温度の上側、すなわち３００℃およびそれよりも高い
温度でエミッタ領域４のドーピングを第１の物質のドー
ピング濃度に応じて部分的にまたは完全に補償すること
である。第２のエミッタ領域４中に存在する第１のドー
ピング物質の完全な補償のためには、付加の物質のドー
ピング濃度は第１の物質のドーピング濃度よりも高くな
ければならないであろう。
【００１１】付加の物質は、上記の電流フィラメントが
生じ、またその中の温度が上昇するときに補償作用をす
る。従って電流フィラメント中で局部的に、領域２、１
および４から成る陽極側の部分トランジスタのエミッタ
効率が減ぜられる。電流増幅率の減少はこれらのフィラ
メント中のターンオフの際に流れる電流の減少に相当
し、従ってターンオフ電流が全体として補償される。
生じ、またその中の温度が上昇するときに補償作用をす
る。従って電流フィラメント中で局部的に、領域２、１
および４から成る陽極側の部分トランジスタのエミッタ
効率が減ぜられる。電流増幅率の減少はこれらのフィラ
メント中のターンオフの際に流れる電流の減少に相当
し、従ってターンオフ電流が全体として補償される。
【００１２】付加の物質は第２のエミッタを越えて内部
領域１の境を接する範囲内へも入れることができる。し
かしそれらは短絡領域５の深さより深くあってはなら
ず、すなわち例えば破線９で示されている深さまでであ
るべきである。第２のエミッタ領域４に境を接する内部
領域１の範囲中で、付加の物質はフィラメント内の温度
上昇の際にドーピングの上昇のように作用する。電流増
幅率はｐｎ接合の両側のドーピング物質濃度の比に関係
するので、内部領域１の上記の範囲内のドーピング濃度
の上昇と電流フィラメントの内側の領域４内の有効ドー
ピング濃度の低下とは、全体として電流増幅器の減少を
生じさせる。それにより陽極側の電流増幅率がフィラメ
ント内で零まで下げられる。それによってフィラメント
が消滅し、温度が低下し、また陽極側の電流増幅率が、
平衡状態が生ずるまで再び上昇し得る。この状態で、ほ
ぼ均等なターンオフ電流が制御電極７へ流れる。
領域１の境を接する範囲内へも入れることができる。し
かしそれらは短絡領域５の深さより深くあってはなら
ず、すなわち例えば破線９で示されている深さまでであ
るべきである。第２のエミッタ領域４に境を接する内部
領域１の範囲中で、付加の物質はフィラメント内の温度
上昇の際にドーピングの上昇のように作用する。電流増
幅率はｐｎ接合の両側のドーピング物質濃度の比に関係
するので、内部領域１の上記の範囲内のドーピング濃度
の上昇と電流フィラメントの内側の領域４内の有効ドー
ピング濃度の低下とは、全体として電流増幅器の減少を
生じさせる。それにより陽極側の電流増幅率がフィラメ
ント内で零まで下げられる。それによってフィラメント
が消滅し、温度が低下し、また陽極側の電流増幅率が、
平衡状態が生ずるまで再び上昇し得る。この状態で、ほ
ぼ均等なターンオフ電流が制御電極７へ流れる。
【００１３】内部領域１のその他の範囲、ベース領域２
および第１のエミッタ領域３は付加の物質を入れられな
い。付加の物質による短絡領域５のドーピングはその作
用を阻害しない。
および第１のエミッタ領域３は付加の物質を入れられな
い。付加の物質による短絡領域５のドーピングはその作
用を阻害しない。
【図１】本発明の実施例の断面図。
１ 内部領域 ２ ベース領域 ３ 第１のエミッタ領域 ４ 第２のエミッタ領域 ５ 短絡領域 ６ 電極 ７ 制御電極 ８ 電極
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の導電形の少なくとも１つの第１の
エミッタ領域（３）と、第１のエミッタ領域（３）に境
を接する第２の導電形の少なくとも１つのベース領域
（２）と、ベース領域に境を接する第１の導電形の内部
領域（１）と、内部領域に境を接し、第１の物質の所与
のドーピング濃度を有する第２の導電形の少なくとも１
つの第２のエミッタ領域（４）とを有する半導体素体を
備えたターンオフ可能な半導体デバイスにおいて、 少なくとも第２のエミッタ領域（４）が半導体デバイス
の作動温度の上側で第１の導電形のドーピング物質とし
て作用する付加の物質によりドープされていることを特
徴とするターンオフ可能な半導体デバイス。 - 【請求項２】 第２のエミッタ領域（４）がｐドープさ
れており、また付加の物質が作動温度の上側でドナー特
性を有することを特徴とする請求項１記載の半導体デバ
イス。 - 【請求項３】 付加の物質がモリブデン、ニオブ、セシ
ウム、バリウムであることを特徴とする請求項２記載の
半導体デバイス。 - 【請求項４】 第２のエミッタ領域がｎドープされてお
り、付加の物質が作動温度の上側でアクセプタ特性を有
することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。 - 【請求項５】 付加の物質がカドミウム、亜鉛、金、ニ
ッケルであることを特徴とする請求項４記載の半導体デ
バイス。 - 【請求項６】 内部領域（１）が第２のエミッタ領域
（４）と境を接する側で付加の物質によりドープされて
いることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の
半導体デバイス。 - 【請求項７】 第２のエミッタ領域（４）の側に、半導
体素体の表面に達する、第２のエミッタ領域（４）と反
対の導電形および予め定められた深さを有する短絡領域
（５）が配置されており、内部領域（１）が予め定めら
れた深さよりも小さい深さまで付加の物質によりドープ
されていることを特徴とする請求項６記載の半導体デバ
イス。 - 【請求項８】 付加の物質のドーピング濃度が少なくと
も第１の物質のドーピング濃度に等しいことを特徴とす
る請求項１ないし７の１つに記載の半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4435079A DE4435079C1 (de) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Abschaltbares Halbleiterbauelement |
| DE4435079.1 | 1994-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08116048A true JPH08116048A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=6529682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7272118A Withdrawn JPH08116048A (ja) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | ターンオフ可能な半導体デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5610415A (ja) |
| EP (1) | EP0704908A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08116048A (ja) |
| DE (1) | DE4435079C1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0931979A1 (de) | 1998-01-23 | 1999-07-28 | DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches -Technisch-wissenschaftliche Vereinigung- | Vorrichtung zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung insbesondere einer Gasturbine |
| KR100442462B1 (ko) * | 1998-07-17 | 2004-07-30 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | 전면에 차단층이 배치된 에미터 영역을 가지는 전력용반도체 소자 |
| DE102005023479B4 (de) * | 2005-05-20 | 2011-06-09 | Infineon Technologies Ag | Thyristor mit Zündstufenstruktur |
| EA015205B1 (ru) * | 2005-11-07 | 2011-06-30 | Броня ЦОЙ | Полупроводниковый прибор (варианты) |
| JP5367940B2 (ja) * | 2006-07-28 | 2013-12-11 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 横型ｐｎｐトランジスタ及びその製造方法 |
| DE102007057728B4 (de) | 2007-11-30 | 2014-04-30 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer Kurzschlusstruktur |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1432697A (en) * | 1973-05-04 | 1976-04-22 | Standard Telephones Cables Ltd | Optically coupled semiconductive switching devices |
| US3988772A (en) * | 1974-05-28 | 1976-10-26 | General Electric Company | Current isolation means for integrated power devices |
| FR2296264A1 (fr) * | 1974-12-24 | 1976-07-23 | Radiotechnique Compelec | Procede de realisation de dispositif semi-conducteur a heterojonction |
| US4356503A (en) * | 1978-06-14 | 1982-10-26 | General Electric Company | Latching transistor |
| JPS6043032B2 (ja) * | 1978-09-14 | 1985-09-26 | 株式会社日立製作所 | ゲートターンオフサイリスタ |
| JPS60220971A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ及びその製造方法 |
| DE3917769A1 (de) * | 1989-05-31 | 1990-12-06 | Siemens Ag | Thyristor mit emitter-nebenschluessen |
-
1994
- 1994-09-30 DE DE4435079A patent/DE4435079C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-14 US US08/528,534 patent/US5610415A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-25 EP EP95115099A patent/EP0704908A3/de not_active Withdrawn
- 1995-09-27 JP JP7272118A patent/JPH08116048A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4435079C1 (de) | 1996-01-18 |
| EP0704908A3 (de) | 1999-07-07 |
| US5610415A (en) | 1997-03-11 |
| EP0704908A2 (de) | 1996-04-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |