JPS5934146Y2 - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ゲート信号によりオン・オフが可能なゲート
ターンオフ（ＧＴＯ）サイリスタに関し、ゲート電極を
ゲート層内に埋込んだ構造のＧＴＯサイリスタに関する
。

この種のサイリスタの従来構造を第１図に示す。

同図においては、Ｒ２層内部に、カソードＮ２層に対向
する部分に低抵抗のＰ＋層を埋込んであり、かつＮ２層
に接するＰ２’層は比較的高抵抗層で構成される。

従って、この構造のＧＴＯサイリスタは大電流負荷をオ
ン・オフ制御できるが、Ｐ＋層に接続する外部電極Ｇは
Ｎ２層に囲まれたＰ２’層の表面からＰ＋層まで孔を堀
り込んでその表面に電極を接続しなければならなかった
。

この孔の埋り込みは通常エツチングでするため、ゲート
電極接続のための工程が一煩雑になる問題があった。

本考案の目的は、安定なゲート電極を簡単、確実に構成
できる。

ＧＴＯサイリスタ構造を提供するにある。

第２図は本考案によるサイリスタ構造を製作するための
工程図を示す。

同図ａは、３０〜５０Ｑ−ｃｍＮ形Ｓｉの両面にＧａを
１２５０℃の温度で約２０μ拡散してＰｌ、２２層を形
威したものである。

このとき、少なくともＰ層の一方の面、例えば２２層の
表面は後のエピタキシャル戊辰のために鏡面研磨してお
く。

ｂは研磨したＰ２層表面にボロンを選択的に拡散してＰ
＋層を形威した構造を示す。

このＰ＋層は、例えばスパイラル又はインボリュート形
状に構成される。

そして、可能な限り低抵抗であることが望ましく、拡散
表面濃度は１０２０以上とし、かつその幅高さ及び長さ
は適正値に設定する。

この埋込層Ｐ＋層は拡散で形威したときの表面は鏡面で
あるが、Ｐ＋埋込層の引出し部分となる中心部１１の表
面を例えばラッピングにより部分的に荒くする。

ＣはＰ＋層表面に２０μの厚さのＰ２′層をエピタキシ
ャル戊辰で形成した構造を示す。

なお、Ｐ２’層のうちＰ＋層の中心部１１に対応する部
分は多結晶層１２を形成する。

続いて、ＣはＰ２’層表面に酸化膜を形威し、写真露光
法により部分的に該酸化膜を除去する。

ｄは残した酸化膜１３部分を拡散防止膜とし、酸化膜除
去部分にリンを選択拡散してＮ２層を形成すると同時に
多結晶層１２にも拡散させた構造を示す。

この場合、多結晶層１２中のリンの拡散速度は単結晶中
の拡散速度に比べて５〜８倍速いので、Ｃに示すＰ形多
結晶層１２はＮ形多結晶層になり、かつＮ形多結晶拡散
層はＰ＋層１１に拡散されてその部分１４にＰ”Ｎ＋接
合を形成する。

ｅはＮ２層表面及びＮ＋多結晶層表面にオーミック（Ｏ
ｈｍｉｃ）接触の電極１５．１６をつけ、同時にアノー
ド側１３層にもオーミック電極をつけた構造を示す。

このとき、Ｎ２層青白の電極１５はＮ２層表面をはみだ
さないように、すなわちＮ２層とＰ２’層との接合Ｎ２
Ｐ２′を短絡しないように、アルミの蒸着等により電極
をつける。

また、Ｎ＋層多結晶表面の電極１６はＮ＋層とＰ２’層
とが充分短絡状態になるようにアルミ蒸着等により電極
をつける。

このような構造に形成されたＧＴＯサイリスタの動作は
、第３図において説明する。

まず、オン動作には電極１６と１５の間に１６を正極と
するバイアスを印加すると、電極１６の周辺短絡部から
Ｎ２カソード層へ流れる電流経路Ａが生じる。

なお、電極１６からＮ＋多結晶−Ｎ＋単結晶−Ｐ＋単結
晶Ｐ′層−Ｎ２カソードの経路が考えられるが、Ｎ＋Ｐ
＋の逆バイアス接合があり、数ボルト■の電圧は阻止し
て電流経路Ｂには電流が流れない。

この結果、Ｎ２カソードの電極１６に対向する部分が点
弧する。

このオン動作において、第１図の構造ではＰ＋層からＮ
２層に流入するため対向長が長くなって多大のゲーＩ〜
電流を必要とするのに比べて本実施例の構造では対向長
が短かくなるためゲート電流が少なくて済む。

次に、オフ動作には、電極１５を正、１６を負にバイア
スするが、Ｎ２層とＮ＋多結晶間の抵抗に比べてＮ２層
とＰ＋層間の抵抗が小さいので、ターンオフ時のゲート
電流はＰ＋層を通して中心部１１−Ｎ＋単結晶−Ｎ＋多
結晶−電極１６に流れてオフさせる。

勿論、Ｎ２層から直接に電極１６にも流れるが、回復は
電極１６に近いＮ２層側からするので初めは直接に電極
１６に流れ、次第にＰ＋層を通して流れる。

本実施例のサイリスタ構造によれば、ゲート電極取り付
けのための溝堀り工程が省略されると同時にオフ機能を
低減させることなくオン感度を高めることができる。

なお、ＧＴＯの点弧時のｄｉ／ｄｔ耐量を高めあるいは
高周波性能を得るために、補助サイリスタを内部にもっ
た増幅型ゲート構造のＧＴＯにも本考案を適用できる。

この場合の従来構造は第４図に示すものであり、オン動
作は改良されるがオフ時には補助サイリスタのカソード
Ｎ３層上の電極からゲート電極にダイオードを結線しな
ければ有効にオフ電流を掃引することができないのに対
して、本考案においては第５図に示す如く電極１６から
電極１５に流したゲート電流はまずＮ３層からなる補助
サイリスタ部を点弧させる。

従って、ダイオードを設けなくともゲート電流がＮ３層
で増幅されて主サイリスタ部を大きな電流で点弧させる
ことができる。

なお、オフ動作は前記実施例における動作と同じで゛あ
る。

以上説明した如く、本考案によるサイリスタ構造は、ゲ
ート電極、接続のためのエツチング工程を省略できるし
、オン感度も高めることができるなど種々の優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＧＴＯサイリスタ構造を示す図、第２図
は本考案の一実施例を説明するための工程塵、第３図は
本考案の動作を説明するための図、第４図は補助サイリ
スタを備えるサイリスタの従来構造図、第５図は本考案
の他の実施例を示す図である。 １１・・・・・・Ｐ＋層の中心部、１２・・・・・・多
結晶層、１３・・・・・・酸化膜、１４・・・・・・Ｎ
形多結晶拡散層、１５・・・・・・アノード電極、１６
・・・・・・ゲート電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. カソード側ベース層中に低抵抗層が埋め込まれこの低抵
   抗層を外部のゲート電極に引出すにおいて、上記低抵抗
   層の外部引出し部に多結晶層を設けてゲート電極に接続
   し、上記多結晶層はカソードと同じＮ形不純物が拡散さ
   れかつゲート電極は一部にカソード層から低抵抗層を介
   して多結晶層方向にのみ電流が流れるＰＮ接合が形成さ
   れて該多結晶表面とカソード層とが短絡するように形威
   されたことを特徴とするゲートターンオフサイリスタ構
   造。