JPS6232646A - Manufacture of gate turn-off thyristor - Google Patents
Manufacture of gate turn-off thyristorInfo
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- JPS6232646A JPS6232646A JP60172622A JP17262285A JPS6232646A JP S6232646 A JPS6232646 A JP S6232646A JP 60172622 A JP60172622 A JP 60172622A JP 17262285 A JP17262285 A JP 17262285A JP S6232646 A JPS6232646 A JP S6232646A
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- 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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はゲートターンオフサイリスタ(以下GTDと
呼ぶ)の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as GTD).
第1図は従来例としての特開昭59−9988号に示さ
れたGTOの断面を表わし、半導体基板上で島状に多数
並列配置される中での、一つのrlエミッタ層に対応す
る1セグメント分の部分斜視図である。FIG. 1 shows a cross section of a GTO shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-9988 as a conventional example, in which one RL emitter layer corresponds to one RL emitter layer among a number of GTOs arranged in parallel in an island shape on a semiconductor substrate. FIG. 3 is a partial perspective view of a segment.
すなわち、この第1図従来例において、符号1はn形ベ
ース(n )層、2はp形ベース(p )層、38
B
は前記18層1のP−2とは反対側の主表面に選択的に
形成されたn+形形成散層4はこのn+形拡散層側に並
んで形成されたp形エミッタ(p )層、5は前記2層
2の主表面上にあって、島状に多数並列配置されるよう
にして選択的に形成されたn形エミッタ(n )層、6
はこの1層5と2層2との接合E EE
を電気的に保護する酸化膜であり、また7、8および9
はそれぞれに前記” E H5+ P s層2およびI
’ E R’に、オーミック接触によって形成されたカ
ソード電極、ゲート電極およびアノード電極である。That is, in the conventional example shown in FIG.
B is an n+ type formation diffusion layer 4 selectively formed on the main surface of the 18 layer 1 opposite to P-2, and a p type emitter (p) layer formed in line with this n+ type diffusion layer side. , 5 are n-type emitter (n 2 ) layers selectively formed on the main surface of the two layers 2 and arranged in parallel in a large number in the form of islands, 6
is an oxide film that electrically protects the junction E EE between the first layer 5 and the second layer 2, and 7, 8, and 9
are the above “E H5+ P s layer 2 and I
'E R' is a cathode electrode, a gate electrode and an anode electrode formed by ohmic contact.
従来例によるGTOは以北のように構成されておリ、次
のように動作される。すなわち。The conventional GTO is configured as described above and operates as follows. Namely.
まずオフ状態からオン状態にさせるのには、18層5と
2層2とのpn接合を順/丸イアスさせることにより、
p−2から18層5に正孔の注入を生じさせ、かつこの
1層5からは電子を注入させ、このトランジスタ作用に
よって、n−5からPs層2を経て、1層1に供給され
る過剰電子を生じ、これを中性化するため同量の正孔が
p−4から注入されると共に、過剰正孔が2層2に供給
されて、相互のベース層に電流を供給し合うため、28
層2へのゲート回路を開放してもオン状態が引き続いて
維持される。First, in order to turn the OFF state into the ON state, the pn junction between the 18th layer 5 and the 2nd layer 2 is sequentially/circularly connected.
Holes are injected from p-2 to 18 layer 5, and electrons are injected from layer 5, and by this transistor action, they are supplied from n-5 to layer 1 through Ps layer 2. In order to generate excess electrons and neutralize them, the same amount of holes are injected from p-4, and the excess holes are supplied to the two layers 2, which supply current to each other's base layers. , 28
Even if the gate circuit to layer 2 is opened, the on state will continue to be maintained.
またオン状態からオフ状態にさせるのには、ゲート°徴
極8に負電圧を加え、n−1からl” E ′!i′:
5 ’こ流れる正孔を、p−2の通過時にゲート電極8
1こ近い部分を通過するものから順次に弓1き出し、n
5層5の中心部に絞り込むことによって、n−5カーら
2層2への電子の注入を阻止してターンオフさ日
せるのである。In addition, in order to change from the on state to the off state, a negative voltage is applied to the gate polarization 8, and the voltage from n-1 to l"E'!i':
5' The flowing holes are transferred to the gate electrode 8 when passing through p-2.
One by one, one bow is drawn out, starting with the one that passes the closest part, and
By concentrating the electrons on the center of the 5th layer 5, injection of electrons from the n-5 electrons into the 2nd layer 2 is prevented and the electrons are turned off.
こ−で前記従来例構成でのGTOの場合、ターンオフ特
性は、ゲー)71流により2層2中の正孔を如何に効率
良く排除するかによって決まり、特に2層2の横方向抵
抗に強く依存し、この横力向抵抗は2層2中の電流路の
距離とp−2の不純物濃度とに依存する。In the case of the GTO with the conventional configuration, the turn-off characteristics are determined by how efficiently the holes in the second layer 2 are removed by the G71 current, and are particularly strong against the lateral resistance of the second layer 2. This lateral force resistance depends on the distance of the current path in the bilayer 2 and the p-2 impurity concentration.
偽って、一方では2層2を所定の不純物濃度で拡散させ
ることが、この種のGTOの製造追上重要となり、そし
てまた他方では、GTOの電流容量が大きくなるに伴な
い、半導体基板もまた益々大口径化される傾向にあって
、この場合、ゲート信号は、ゲート電極8に接触されて
いるゲートリード線から供給されているが、このゲート
電極8と多数並設された1層5との間隔が離れて、その
電位差が大きくなるために、ゲートリード線の接点部に
近い1層5からターンオフ状態になることが推定され、
陽極電流がオフ状態に至らないn−5に集中されること
から、この電流集中によって付近に破壊を生ずる惧れが
あり、この対策として、ゲート電極8の下の2層2に高
不純物濃度のρ形層を形成することが考慮されている。On the one hand, it is important to diffuse the second layer 2 with a predetermined impurity concentration in the manufacturing of this type of GTO, and on the other hand, as the current capacity of GTO increases, the semiconductor substrate also becomes more important. There is a tendency for the diameter to become larger and larger, and in this case, the gate signal is supplied from the gate lead wire that is in contact with the gate electrode 8. It is estimated that the first layer 5 near the contact part of the gate lead wire will be turned off because the distance between them will become larger and the potential difference will become larger.
Since the anode current is concentrated in n-5, which does not reach the off state, there is a risk that this current concentration may cause damage to the nearby area. Consideration has been given to forming a ρ-shaped layer.
この発明は従来のこのような実情に鑑み、p層トにp形
高不純物濃度層を形成するためのGTOの簡略化された
製造方法を提供することを目的としている。In view of the above-mentioned conventional circumstances, it is an object of the present invention to provide a simplified method for manufacturing a GTO for forming a p-type high impurity concentration layer in a p-layer.
この発明に係るGTOの製造方法は、2層上の高不純物
濃度のp形層とp−とを、同時に拡散形成させるように
したものである。The GTO manufacturing method according to the present invention is such that a p-type layer with a high impurity concentration and a p- layer on two layers are simultaneously formed by diffusion.
従ってこの発明方法においては、Ps層上の高不純物濃
度のp形層と9層とを、同時に拡散形成させることによ
って、製造工程の簡略化を図り得るのである。Therefore, in the method of the present invention, the manufacturing process can be simplified by simultaneously forming the p-type layer with a high impurity concentration on the Ps layer and the 9th layer by diffusion.
以下この発明に係るGTOの製造方法の一実施例につき
、第1図(a)ないしくe)を参照して詳細に説明する
。An embodiment of the GTO manufacturing method according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1(a) to 1(e).
第1図はこの実施例を適用したGTOの製造方法を工程
順に示すそれぞれ断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a GTO to which this embodiment is applied in order of steps.
この実施例方法においては、まず第1図(a)のように
、比抵抗が約120Ω−cmのn形シリコン半導体基板
11を用い、この半導体基板11の両主面に熱酸化法に
よって酸化膜16を形成した上で、これらの両主面に、
表面濃度が1〜2 Xl018/crn’程度になるよ
うにガリウムを拡散して28層12を形成させ、かつ同
図(b)の通り、28層12とは反対面のガリウム拡散
層を研摩して除去した後、同部分に再度酸化1111B
を形成し、かつその一部を写真製版により選択的に除去
した上で、両生面全体、あるいは除去部分に、表面濃度
が2〜5 XIO20/cm″程度になるようにリンを
選択的に拡散して、島状に多数並設配置される1層15
.およびn1層13を形成させる。In this embodiment method, first, as shown in FIG. 1(a), an n-type silicon semiconductor substrate 11 having a specific resistance of about 120 Ω-cm is used, and an oxide film is formed on both main surfaces of the semiconductor substrate 11 by thermal oxidation. After forming 16, on both main surfaces,
Gallium is diffused to form a 28 layer 12 so that the surface concentration is approximately 1 to 2 Xl018/crn', and as shown in FIG. After removing it, oxidize 1111B again on the same area.
After forming and selectively removing a part of it by photolithography, phosphorus is selectively diffused into the entire amphiphilic surface or the removed part so that the surface concentration is about 2 to 5 XIO20/cm''. One layer 15 arranged side by side in a large number in the form of an island.
.. and form the n1 layer 13.
ついで同図(C)に示すように、あらためて酸化膜!6
を形成させ、かつその一部を写真製版により選択的に除
去した上で、残された酸化膜16をマスクにして、2層
12を約30用m程度選択的にエッチング除去して、n
EJi15との間に所定の段差構造を附与し、また同図
(d)に示す通り、n5層15のドライブ拡散を兼ねて
酸化膜16を形成した後9表面濃度が1〜5 X 10
18/am’程度になるように、ガリウムを拡散させて
、一方にあっては2層14を、他方におっては2層12
上にp形高不純物濃度層20を七れぞれ同時に形成させ
、さらに同図(e)に示す通り、1層15と2層12の
接合部の酸化膜16部分を写B
真製版により選択的に除去し、最後にn層15上にカソ
ード電極17,2層12上の高不純物濃度層(n形層)
20上にゲート電極18.および2層14上にアノ−ド
電極19を、それぞれ選択的にアルミニウム蒸着させ、
オーミック接触をとって完成するのである。Next, as shown in the same figure (C), the oxide film is formed again! 6
After forming and selectively removing a part of it by photolithography, using the remaining oxide film 16 as a mask, the second layer 12 is selectively etched away by about 30 mm.
After providing a predetermined step structure with the EJi 15 and forming an oxide film 16 which also serves as a drive diffusion for the N5 layer 15, as shown in FIG.
18/am', gallium is diffused to form two layers 14 on one side and two layers 12 on the other side.
Seven p-type high impurity concentration layers 20 are simultaneously formed on top of each other, and as shown in FIG. Finally, a cathode electrode 17 is formed on the n-layer 15, and a high impurity concentration layer (n-type layer) is formed on the second layer 12.
20 on the gate electrode 18. and an anode electrode 19 is selectively deposited with aluminum on the two layers 14,
It is completed by making ohmic contact.
こ\で前記製造工程において、シリコンエツチングされ
る2層12の表面濃度は、5X 1017/am″程度
まで下っているので、p形不純物を拡散して表面濃度を
高くする効果が大きく、またこ−では1層15とn+層
13の高濃度拡散層をマスクにしてガリウムを拡散する
ようにしているが、酸化膜18の一部分を写真製版によ
り選択的に除去した上で、高濃度のp形不純物を拡散す
ることもでき、さらには1層15のドライブ拡散後に、
2層12の横方向抵E B
抗を評価し、2層12上のp形高不純物濃度層20を形
成する時に、nEFlsの押し込み拡散をなすことも可
能である。In this manufacturing process, the surface concentration of the two silicon-etched layers 12 has been reduced to about 5X 1017/am'', so the effect of diffusing the p-type impurity to increase the surface concentration is large; -, gallium is diffused using the high concentration diffusion layers of the 1st layer 15 and the n+ layer 13 as a mask, but after selectively removing a part of the oxide film 18 by photolithography, the high concentration p-type It is also possible to diffuse impurities, and furthermore, after driving diffusion of one layer 15,
When evaluating the lateral resistance E B of the second layer 12 and forming the p-type high impurity concentration layer 20 on the second layer 12, it is also possible to carry out forced diffusion of nEFls.
なお、前記実施例においては、拡散構造がアノード短絡
されたGTOについて述べたが、2層14が全面に拡散
されているアノード阻旧構造のGTOについても同様に
適用できることは勿論である。In the above embodiment, a GTO in which the anode is short-circuited has been described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a GTO having an anode-short-circuited structure in which the two layers 14 are diffused over the entire surface.
以上詳述したようにこの発明方法によれば、半導体基板
の両生面側からp形不純物を選択的に拡散させて、p層
上の高不純物濃度のp形層とp層B
Eとを同時に形成させるようにしたから
、この種のGTOのターンオフ特性を向上させ得ると共
に、その製造工程を簡略化できるなどの優れた特長を有
するものである。As described in detail above, according to the method of the present invention, p-type impurities are selectively diffused from the bidirectional side of the semiconductor substrate, and the p-type layer with high impurity concentration on the p-layer and the p-layer B
Since the GTO and E are formed at the same time, the turn-off characteristics of this type of GTO can be improved and the manufacturing process can be simplified.
第1図(a)ないしくe)はこの発明に係るGTOの製
造方法の一実施例を工程順に示すそれぞれ断面図であり
、また第2図は従来例によるGTOの部分断面斜視図で
ある。
11・・・・n形ベース層(1層)、12・・・・p形
ベースM(p層)、13・・・・n+暦、14・・・・
p形エミッタ層(p F!F) 、15・・” n形エ
ミッタ層(1層)、16E
E
・・・・酸化膜、17・・・・カソード電極、18・・
・・ゲート電極、19・・・・アノード電極、20・・
・・p形高不純物濃度層。
代理人 大 岩 増 雄
第1図
第1図
第2図
手続補正書(自発)
昭和 年 月 日
持許庁長宮殿
1、事件の表示 特願昭 60−172622号2
、発明の名称
ゲートターンオフサイリスタの製造方法3、補正をする
者
事件との関係 特許出願人
住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名
称 (601)三菱電機株式会社代表者 志 岐
守 哉
4、代理人
住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5
、補正の対象
と補正する。
以 上FIGS. 1(a) to 1(e) are sectional views showing an embodiment of the GTO manufacturing method according to the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a partially sectional perspective view of a conventional GTO. 11...n-type base layer (1 layer), 12...p-type base M (p layer), 13...n+ calendar, 14...
P-type emitter layer (pF!F), 15...” N-type emitter layer (1 layer), 16E
E... Oxide film, 17... Cathode electrode, 18...
...Gate electrode, 19...Anode electrode, 20...
...P-type high impurity concentration layer. Agent: Masuo Oiwa Figure 1, Figure 1, Figure 2, Procedure amendment (voluntary) Date of 1939, Chief of the Office of the Governor's Palace 1, Indication of the case Patent application No. 172622, 1939
, Name of the invention Method for manufacturing gate turn-off thyristors 3, Relationship with the amended case Patent applicant address 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Shiki
Moriya 4, agent address 2-2-3-5 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo
, correct the correction target. that's all
Claims (1)
島状に多数並設されるn形エミッタ層とを、それぞれ順
次に隣接して形成させた4層構造を有し、p形エミッタ
層上にアノード電極を、p形ベース層上にゲート電極を
、n形エミッタ層上にカソード電極をそれぞれに形成さ
せたゲートターンオフサイリスタにおいて、一方の主表
面であるp形ベース層の表面が掘り下げて、ゲート電極
とカソード電極とを段差構造になすと共に、この掘り下
げたp形ベース層上の高不純物濃度のp形層と、他方の
主表面であるp形エミッタ層とを、同時に拡散形成した
ことを特徴とするゲートターンオフサイリスタの製造方
法。a p-type emitter layer, an n-type base layer, a p-type base layer,
It has a four-layer structure in which a large number of n-type emitter layers are arranged in parallel in the form of islands and are formed adjacent to each other in sequence, with an anode electrode on the p-type emitter layer and a gate electrode on the p-type base layer. In a gate turn-off thyristor in which a cathode electrode is formed on each n-type emitter layer, the surface of the p-type base layer, which is one main surface, is dug down to form a stepped structure between the gate electrode and the cathode electrode, and this A method for manufacturing a gate turn-off thyristor, characterized in that a p-type layer with a high impurity concentration on a dug-out p-type base layer and a p-type emitter layer on the other main surface are simultaneously formed by diffusion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172622A JPS6232646A (en) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | Manufacture of gate turn-off thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172622A JPS6232646A (en) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | Manufacture of gate turn-off thyristor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232646A true JPS6232646A (en) | 1987-02-12 |
Family
ID=15945287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60172622A Pending JPS6232646A (en) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | Manufacture of gate turn-off thyristor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6232646A (en) |
Cited By (6)
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