Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2858445B2 - Self-extinguishing reverse conducting thyristor - Google Patents

Self-extinguishing reverse conducting thyristor

Info

Publication number
JP2858445B2
JP2858445B2 JP6194918A JP19491894A JP2858445B2 JP 2858445 B2 JP2858445 B2 JP 2858445B2 JP 6194918 A JP6194918 A JP 6194918A JP 19491894 A JP19491894 A JP 19491894A JP 2858445 B2 JP2858445 B2 JP 2858445B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
thyristor
diode
reverse conducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6194918A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0846178A (en
Inventor
根三 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Denki Seizo KK
Original Assignee
Toyo Denki Seizo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Denki Seizo KK filed Critical Toyo Denki Seizo KK
Priority to JP6194918A priority Critical patent/JP2858445B2/en
Publication of JPH0846178A publication Critical patent/JPH0846178A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2858445B2 publication Critical patent/JP2858445B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】一方導通でありながら逆方向にも
導通する半導体素子において、サイリスタ部とダイオー
ド部とを電気的に絶縁分離する領域を有する自己消弧型
逆導通サイリスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-extinguishing type reverse conducting thyristor having a region for electrically isolating and separating a thyristor portion and a diode portion in a semiconductor device which is conducting while conducting in the reverse direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】同一半導体ウェハに、ゲートターンオフ
サイリスタ(以降GTOサイリスタと記す)または静電
誘導サイリスタ(以降SIサイリスタと記す)とフリー
ホイルダイオードとを一体化した逆導通サイリスタにお
いては、サイリスタ部とダイオード部とを電気的に分離
する技術が重要となる。
2. Description of the Related Art In a reverse conducting thyristor in which a gate turn-off thyristor (hereinafter, referred to as GTO thyristor) or an electrostatic induction thyristor (hereinafter, referred to as SI thyristor) and a free wheel diode are integrated on the same semiconductor wafer, a thyristor portion is provided. A technique for electrically separating the diode section from the diode section is important.

【0003】図10は従来の逆導電GTOサイリスタの
模式的断面構造を示す。図10において、2´はn型ベ
ース層、3はp型アノード領域、4はp型ゲート領域、
7はn型カソード領域、8はダイオードn型領域、9´
はp型分離領域、11はダイオードp型領域、12はア
ノード電極、13はカソード電極、14はゲート電極、
15はダイオードアノード電極である。
FIG. 10 shows a schematic cross-sectional structure of a conventional reverse conductive GTO thyristor. In FIG. 10, 2 'is an n-type base layer, 3 is a p-type anode region, 4 is a p-type gate region,
7 is an n-type cathode region, 8 is a diode n-type region, 9 '
Is a p-type isolation region, 11 is a diode p-type region, 12 is an anode electrode, 13 is a cathode electrode, 14 is a gate electrode,
Reference numeral 15 denotes a diode anode electrode.

【0004】逆導通GTOサイリスタにおいては、GT
Oサイリスタ部のp型ゲート領域4とダイオード部のダ
イオードp型領域11を同一領域として同時形成するた
め、これらを分離する分離帯層を設ける。即ち、同時形
成されたp型領域をエッチングで掘ることによって相対
的に薄いp型分離領域9´を形成する。このp型分離領
域9´の濃度を制御し、相対的に濃度の低い領域を用い
て抵抗を上げることによってGTOサイリスタ部とダイ
オード部とを電気的に分離することができる。このよう
にエッチング溝を形成することは溝の深さWの変動によ
って、分離帯の抵抗値とGTOサイリスタの順方向阻止
電圧が激しく変化するため正確な深さの制御が必要とな
る。溝の深さWによって、p型分離領域9´の抵抗Rと
サイリスタのゲートアノード間の耐圧を制御することが
できる。
In a reverse conducting GTO thyristor, GT
In order to simultaneously form the p-type gate region 4 of the O-thyristor portion and the diode p-type region 11 of the diode portion as the same region, a separation band layer for separating them is provided. That is, the p-type isolation region 9 'which is relatively thin is formed by excavating the p-type region formed at the same time by etching. The GTO thyristor section and the diode section can be electrically separated by controlling the concentration of the p-type isolation region 9 'and increasing the resistance using a region having a relatively low concentration. Forming the etching groove in this manner requires precise control of the depth because the resistance value of the separator and the forward blocking voltage of the GTO thyristor change drastically due to the variation in the depth W of the groove. The withstand voltage between the resistance R of the p-type isolation region 9 'and the gate anode of the thyristor can be controlled by the depth W of the groove.

【0005】図11はエッチング溝の深さWとp型分離
領域9´の抵抗R、サイリスタのゲートアノード間の耐
圧VCBO (A−G間)の関係を示した図である。Wの深
さによって、抵抗Rと耐圧は逆の傾向で変化することが
わかる。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the depth W of the etching groove, the resistance R of the p-type isolation region 9 ', and the breakdown voltage V CBO (between AG) between the gate and anode of the thyristor. It can be seen that the resistance R and the breakdown voltage change in opposite directions depending on the depth of W.

【0006】GTOサイリスタ部またはSIサイリスタ
部とダイオード部を分離する場合にエッチングによる堀
り込みを行なうと表面にエッチング溝が形成されるため
表面は平坦にはならない。また、堀り込みを行なうこと
により、後工程への悪影響が生じる。例えば、パターン
合わせの精度が悪くなる。また、堀り込まれたところに
レジストが跳ね返ってパターンの中に点々とレジストが
飛び散って残留することが生じ、パターニング工程で発
生する不良の原因となる。
When the GTO thyristor portion or the SI thyristor portion is separated from the diode portion by engraving by etching, an etching groove is formed on the surface, so that the surface is not flat. In addition, the digging has an adverse effect on a subsequent process. For example, the accuracy of pattern matching is deteriorated. In addition, the resist bounces into the dug-out portion, and the resist scatters and remains in the pattern, resulting in a defect that occurs in the patterning process.

【0007】分離帯をp型領域の堀り込みエッチングに
よって形成する場合、残ったp型領域の濃度が比較的低
濃度であることから高電界には耐えられないことが生ず
る。この場合、GTOのp型ゲート領域とダイオードの
p型アノード領域が電気的にパンチスルーし、分離帯内
にキャリアが完全になくなる前にサイリスタ部がオフに
成る期間に高いdv/dtがサイリスタのゲート部と分
離帯にかかり劣化しやすくなる。従って、このような高
い電界、高いdv/dtにも耐えられる分離帯構造が必
要となる。本件出願人は特願平5−344125号にお
いて電界緩和分離構造を有する逆導通サイリスタについ
て開示している。逆導通サイリスタの高周波化のために
は分離帯構造を積極的に平坦化形成し、微細化すること
が望ましい。上記先行技術においては、ウエハ表面にp
型分離領域が露出する構造となっているため、分離帯の
表面状態によって分離帯の抵抗Rが大きく変化する。従
って、p型分離領域をウエハの結晶中に埋め込み形成
し、安定的な分離帯の抵抗Rを得ることが望ましい。更
に別の先行技術として米国特許第4,742,382号
明細書(特開昭61−219172号公報)においても
逆導電GTOサイリスタにおける分離構造が開示されて
いる。しかし、分離帯領域の抵抗は表面状態の影響を受
けやすい構成を有する点は同様である。
In the case where the separation band is formed by engraving the p-type region, the remaining p-type region may not withstand a high electric field because the concentration of the remaining p-type region is relatively low. In this case, the p-type gate region of the GTO and the p-type anode region of the diode are electrically punched through, and a high dv / dt is applied to the thyristor during a period in which the thyristor portion is turned off before carriers completely disappear in the separation band. Deterioration is likely to occur on the gate and the separation zone. Therefore, a separator structure that can withstand such a high electric field and high dv / dt is required. The present applicant has disclosed a reverse conducting thyristor having an electric field relaxation separating structure in Japanese Patent Application No. 5-344125. In order to increase the frequency of the reverse conducting thyristor, it is desirable that the separation band structure be actively flattened and miniaturized. In the above prior art, p
Since the mold separation region is exposed, the resistance R of the separator greatly changes depending on the surface condition of the separator. Therefore, it is desirable to form the p-type isolation region buried in the crystal of the wafer to obtain a stable resistance R of the isolation zone. As another prior art, U.S. Pat. No. 4,742,382 (JP-A-61-219172) also discloses a separation structure in a reverse conductive GTO thyristor. However, it is the same in that the resistance of the separation band region has a structure easily affected by the surface state.

【0008】表面ゲートSIサイリスタ、埋め込みゲー
トSIサイリスタ、切り込みゲートSIサイリスタでは
高周波動作時に高い電界、高いdv/dtに耐えられる
構造の分離帯が望ましい。また高周波動作のために微細
化したカソードパターンにも応用が可能な分離帯構造が
望ましい。従来のようなエッチングにより分離帯を堀り
込んだ構造では表面に大きな段差があるので微細パター
ンは不可能となる。従って、サイリスタ部のカソード層
の表面とダイオードのアノード層の表面と分離帯層の表
面を平坦化する逆導通サイリスタが必要である。
In the surface gate SI thyristor, the buried gate SI thyristor, and the cut-gate SI thyristor, a separator having a structure that can withstand a high electric field and a high dv / dt during high-frequency operation is desirable. Also, a separator structure that can be applied to a fine cathode pattern for high-frequency operation is desirable. In a conventional structure in which a separation zone is dug by etching, a fine pattern becomes impossible because of a large step on the surface. Therefore, a reverse conducting thyristor for flattening the surface of the cathode layer of the thyristor, the surface of the anode layer of the diode, and the surface of the separator layer is required.

【0009】逆導通サイリスタの提供にあたって、同一
のウェハにサイリスタ部とダイオード部を逆並列に配置
するために、サイリスタ部とダイオード部を電気的に分
離する分離帯構造が必要となる。従来はサイリスタ部の
p型ゲート領域とダイオード部のp型アノード領域を同
一p型領域でつなぎ、表面から化学的にエッチングを行
ない、溝の構造を採用することによって、低濃度層とな
るp型領域を用いることによって分離帯の抵抗を得てい
た。
In providing a reverse conducting thyristor, a separator structure is required to electrically separate the thyristor and diode from each other in order to arrange the thyristor and diode in antiparallel on the same wafer. Conventionally, the p-type gate region in the thyristor portion and the p-type anode region in the diode portion are connected by the same p-type region, and the surface is chemically etched to form a low-concentration layer by adopting a groove structure. The resistance of the separator was obtained by using the region.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、逆導通サイ
リスタの分離帯において、サイリスタ終端部における電
界集中を回避し、サイリスタのカソードと分離帯表面を
平坦化することにより微細パターンが可能な自己消弧型
逆導通サイリスタを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a self-contained thyristor in which a fine pattern can be formed by avoiding electric field concentration at the thyristor terminal and flattening the surface of the thyristor cathode and the separator in the separation band of the reverse conducting thyristor. An object of the present invention is to provide an arc-extinguishing reverse conducting thyristor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は分離帯を従来の
ように化学エッチングを用いて溝を形成することなく、
n型ウェハ(n型高抵抗層)上にp型分離領域を多数配
置し、かつ、これらのp型分離領域上にn型領域として
のエピタキシャル層を形成するか、または燐などを表面
から拡散してn型領域を形成することによってp型分離
領域を埋込み、p型分離領域とn型ウェハ間に発生する
静電誘導効果を用いて絶縁分離を行なうことを特徴と
し、平坦な分離帯構造が実現できることから微細パター
ンが可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a separator is formed without forming a groove by using a conventional chemical etching.
Numerous p-type isolation regions are arranged on an n-type wafer (n-type high resistance layer), and an epitaxial layer is formed as an n-type region on these p-type isolation regions, or phosphorus or the like is diffused from the surface. A buried p-type isolation region by forming an n-type region, and performing insulation isolation using an electrostatic induction effect generated between the p-type isolation region and the n-type wafer. Can realize a fine pattern.

【0012】サイリスタとダイオードの両方に各々の耐
圧が必要であるので、ダイオードが導通状態から電流が
減って、サイリスタに順阻止の電圧がかかった時にサイ
リスタに高い電界がかかってしまう。この高い電界を、
ダイオードとの間の分離帯の中までのばして、高電界を
分散させるためには、多数のp型分離領域を通して空乏
層を拡がらせることが最もよい。
Since both the thyristor and the diode need to have their respective breakdown voltages, the current decreases from the conduction state of the diode, and a high electric field is applied to the thyristor when a forward blocking voltage is applied to the thyristor. This high electric field
The best way to disperse the high electric field into the separation zone between the diode and the diode is to extend the depletion layer through a number of p-type isolation regions.

【0013】図12は上記先行技術(特願平5−344
125号)と本発明との構成上の差と分離帯における抵
抗分布の様子を模式的に示した図である。先行技術にお
いては表面状態によって抵抗Rが変化しやすい構造であ
るが、本発明ではp型分離領域が結晶中に多数埋め込ま
れており、互いに静電誘導効果の容量結合によって安定
的な抵抗Rが発生している。
FIG. 12 shows the above prior art (Japanese Patent Application No. 5-344).
125 is a diagram schematically showing a difference in configuration between the present invention and the present invention and a state of resistance distribution in a separation zone. In the prior art, the resistance R is easily changed depending on the surface state. However, in the present invention, a large number of p-type isolation regions are embedded in the crystal, and a stable resistance R is formed by capacitive coupling of the electrostatic induction effect. It has occurred.

【0014】同一シリコンにサイリスタ部とダイオード
部がその間に分離帯を介在させて一体化された逆導通サ
イリスタにおいて、 SIサイリスタ部のp型ゲート領域とダイオード部
のダイオードp型領域との間に設けられた分離帯を一つ
のp型分離領域でつながずにn型のウェハ上にp型分離
領域を多数配置し、このp型分離領域をn型領域として
のエピタキシャル層で埋込むことを特徴とする。 GTOサイリスタ部のp型ゲート領域とダイオード
部のダイオードp型領域とをつながずにn型ウェハ上に
p型分離領域を多数配置し、表面から燐等を拡散して、
n型領域を形成してこのp型分離領域を埋込むことを特
徴とする。 とで形成する多数のp型分離領域はn型のウェ
ハに対するpn接合の拡散電位によって充分に隣接する
p型分離領域と空乏層でつながる間隔で設けることを特
徴とする。
In a reverse conducting thyristor in which a thyristor portion and a diode portion are integrated on the same silicon with a separator therebetween, a thyristor portion and a diode portion are provided between a p-type gate region of the SI thyristor portion and a diode p-type region of the diode portion. A plurality of p-type isolation regions are arranged on an n-type wafer without connecting the separated isolation bands with one p-type isolation region, and the p-type isolation regions are buried with an epitaxial layer as an n-type region. I do. A large number of p-type isolation regions are arranged on an n-type wafer without connecting the p-type gate region of the GTO thyristor portion and the diode p-type region of the diode portion, and phosphorus or the like is diffused from the surface,
It is characterized in that an n-type region is formed and this p-type isolation region is embedded. A large number of p-type isolation regions formed by the method described above are characterized by being provided at intervals sufficiently connected to a p-type isolation region adjacent to the p-type isolation region by a depletion layer due to a diffusion potential of a pn junction to an n-type wafer.

【0015】従って、本発明は以下に示す通りである。
すなわち、一方導電型の半導体基板上に、サイリスタ部
とダイオード部の相互間に分離帯を介在して一体に形成
した自己消弧型逆導通サイリスタにおいて、他方導電型
により形成するサイリスタ部のゲート領域とダイオード
のアノード領域との間に、一方導電型より成る分離帯を
設け、該分離帯内に他方導電型より成る分離領域を多数
点在させ、前記分離帯中に点在させた他方導電型よりな
る分離領域は一方導電型の層で埋め込み、かつ分離領域
の縦方向終端部は一方導電型の単結晶である。
Accordingly, the present invention is as described below.
That is, in a self-extinguishing type reverse conducting thyristor integrally formed on a semiconductor substrate of one conductivity type with a separation band interposed between a thyristor portion and a diode portion, a gate region of a thyristor portion formed by the other conductivity type Between the anode and the anode region of the diode, a separation band of one conductivity type is provided, and a plurality of separation regions of the other conductivity type are scattered in the separation band, and the other conductivity type is scattered in the separation band. The isolation region is buried with a layer of one conductivity type, and the vertical termination of the isolation region is a single crystal of one conductivity type.

【0016】[0016]

【0017】前記一方導電型の層はエピタキシャル成長
層であるか、または拡散層である請求項1記載の自己消
弧型逆導通サイリスタとしての構成を有する。
The self-extinguishing reverse conducting thyristor according to claim 1, wherein said one conductivity type layer is an epitaxial growth layer or a diffusion layer.

【0018】或いはまた、前記一方導電型の層は拡散層
であることを特徴とする自己消弧型逆導通サイリスタと
しての構成を有する。
Alternatively, the one-conductivity-type layer is a diffusion layer, and has a structure as a self-extinguishing type reverse conducting thyristor.

【0019】[0019]

【作用】逆導通サイリスタにカソード電極に対してゲー
ト電極に負となる逆方向電圧が印加された場合に、サイ
リスタはオフ状態となる。この時、サイリスタのカソー
ド電極からアノード電極に向かう外部回路から流れ込む
電流をダイオードのアノード電極(サイリスタのカソー
ド電極)からカソード電極(サイリスタのアノード電
極)に流す。このように印加された状態ではサイリスタ
部のゲート領域とダイオード部のアノード領域(サイリ
スタのカソード領域)との間は高い抵抗が発生する。上
記のように印加された場合は、サイリスタ部のゲート領
域とカソード領域はpn接合となるので、アバランシェ
電圧が発生するまでに抵抗値は無限大に近い値となる。
従って、サイリスタ部のゲート領域とダイオード部のア
ノード領域間の抵抗を高くする必要がある。
When a negative reverse voltage is applied to the gate electrode with respect to the cathode electrode to the reverse conducting thyristor, the thyristor is turned off. At this time, a current flowing from an external circuit from the cathode electrode of the thyristor to the anode electrode flows from the anode electrode of the diode (cathode electrode of the thyristor) to the cathode electrode (anode electrode of the thyristor). In such a state, a high resistance is generated between the gate region of the thyristor unit and the anode region of the diode unit (cathode region of the thyristor). When the voltage is applied as described above, the gate region and the cathode region of the thyristor section have a pn junction, so that the resistance value is close to infinity until an avalanche voltage is generated.
Therefore, it is necessary to increase the resistance between the gate region of the thyristor unit and the anode region of the diode unit.

【0020】また、逆導通サイリスタにおいて、サイリ
スタ部は順阻止電圧が印加された時にダイオード部にま
で空乏層が広がらないように動作する。同時に、サイリ
スタ部の終端部に電界が集中しないように動作する。n
型ウェハ上にp型の分離帯領域を設けることによってp
n接合が形成されてそのpn接合間に発生する接合容量
を周期的に設けることによって静電誘導効果を導くこと
が可能となる。従って、サイリスタ部の終端に電界集中
が起きない。
In the reverse conducting thyristor, the thyristor operates so that the depletion layer does not spread to the diode when a forward blocking voltage is applied. At the same time, the operation is performed so that the electric field does not concentrate on the terminal portion of the thyristor portion. n
By providing a p-type separation zone region on the mold wafer,
An electrostatic induction effect can be induced by periodically providing a junction capacitance generated between the pn junctions where the n junctions are formed. Therefore, no electric field concentration occurs at the end of the thyristor section.

【0021】[0021]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例としての自己消
弧型逆導通サイリスタの断面構造図、図2は図1の分離
帯領域の拡大図、図3乃至図6は製造工程図を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a self-extinguishing reverse conducting thyristor as a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a separation zone region in FIG. 1, and FIGS. The figure is shown.

【0022】上記実施例では自己消弧型逆導通サイリス
タとして埋込みゲート構造の逆導通SIサイリスタを例
として示している。図1の逆導通埋込みゲート型SIサ
イリスタは埋込みゲート構造のSIサイリスタ部と、n
型領域5内に埋込まれたp型分離領域9を有する分離帯
と、ダイオード部から構成されている。SIサイリスタ
部はn型高抵抗層2、p型アノード領域3、p型ゲート
領域4、n型領域5、n型カソード領域7、絶縁膜1
0、アノード電極12、カソード電極13、ゲート電極
14を含む。ダイオード部はn型高抵抗層2、ダイオー
ドp型領域11、ダイオードn型領域8、ダイオードア
ノード電極15を含み、ダイオードn型領域8にはアノ
ード電極12が共通に接続され、ダイオードアノード電
極15はカソード電極13に共通に接続される。分離帯
はn型高抵抗層2、p型分離領域9、n型領域5,6、
ダイオードn型領域8、絶縁膜10、アノード電極12
を含む。
In the above embodiment, a reverse conducting SI thyristor having a buried gate structure is shown as an example of the self-extinguishing reverse conducting thyristor. The reverse conducting buried gate type SI thyristor shown in FIG.
It comprises a separation band having a p-type separation region 9 embedded in the mold region 5 and a diode portion. The SI thyristor section includes an n-type high resistance layer 2, a p-type anode region 3, a p-type gate region 4, an n-type region 5, an n-type cathode region 7, and an insulating film 1.
0, an anode electrode 12, a cathode electrode 13, and a gate electrode 14. The diode portion includes an n-type high resistance layer 2, a diode p-type region 11, a diode n-type region 8, and a diode anode electrode 15. The diode n-type region 8 is connected to the anode electrode 12 in common. Commonly connected to cathode electrode 13. The separation band includes an n-type high resistance layer 2, a p-type separation region 9, n-type regions 5, 6,
Diode n-type region 8, insulating film 10, anode electrode 12
including.

【0023】図2は本発明の第1の実施例としての自己
消弧型逆導通サイリスタの分離帯の拡大図を示す。p型
分離領域9はn型高抵抗層2及びn型領域5中に埋込ま
れて形成されている。16はp型分離領域9に逆方向電
圧が印加された時の空乏層を示し、その広がる様子を示
している。
FIG. 2 is an enlarged view of a separation zone of a self-extinguishing reverse conducting thyristor as a first embodiment of the present invention. The p-type isolation region 9 is buried in the n-type high resistance layer 2 and the n-type region 5. Reference numeral 16 denotes a depletion layer when a reverse voltage is applied to the p-type isolation region 9, and shows how the depletion layer spreads.

【0024】以下に実施例1の製造方法を説明する。図
3は本発明の第1の実施例の製造方法において、p型分
離領域9、ダイオードp型領域11及びp型ゲート領域
4の形成工程図を示す。図3に示すようにn型高抵抗層
2のウェハーの片面にp型分離領域9、ダイオードp型
領域11及びp型ゲート領域4を拡散法で同時に形成す
る。形成条件は、n型シリコンに対してp型となるボロ
ン(B)のデポジションを行う。
The manufacturing method of the first embodiment will be described below. FIG. 3 shows a process chart of forming the p-type isolation region 9, the diode p-type region 11 and the p-type gate region 4 in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a p-type isolation region 9, a diode p-type region 11 and a p-type gate region 4 are simultaneously formed on one side of the wafer of the n-type high resistance layer 2 by a diffusion method. The formation condition is to deposit boron (B) which becomes p-type on n-type silicon.

【0025】次にダイオード部のダイオードn型領域8
をリン(P)で1025℃,50分間デポジションを行
い、次に上記p型分離領域9等と同じ条件でp型アノー
ド領域3を順次選択拡散法で形成する(図4)。
Next, the diode n-type region 8 of the diode portion
Is deposited at 1025 ° C. for 50 minutes with phosphorus (P), and then the p-type anode region 3 is sequentially formed by the selective diffusion method under the same conditions as the p-type isolation region 9 and the like (FIG. 4).

【0026】次にエピタキシャル成長法でn型領域5を
図5にEで示される部分に形成する。条件はn型の抵抗
率2.0Ωcm,厚さは12μmとなるように形成す
る。この際、サイリスタ部のp型ゲート領域4と分離帯
のp型分離領域9とダイオード部のダイオードp型領域
11が埋込まれる。
Next, an n-type region 5 is formed in a portion indicated by E in FIG. 5 by an epitaxial growth method. The conditions are such that the n-type resistivity is 2.0 Ωcm and the thickness is 12 μm. At this time, the p-type gate region 4 in the thyristor portion, the p-type isolation region 9 in the separation band, and the diode p-type region 11 in the diode portion are buried.

【0027】次に図6で示すようにn型カソード領域
7,n型領域6及びp型領域11を拡散法で形成し、ゲ
ート電極14によるコンタクトを取るために図6のCで
示される部分をエッチングする。図6から分かるよう
に、分離領域の縦方向の終端部はn型単結晶シリコン層
となっている。
Next, as shown in FIG. 6, an n-type cathode region 7, an n-type region 6 and a p-type region 11 are formed by a diffusion method, and a portion indicated by C in FIG. Is etched. As can be seen from FIG. 6, the vertical termination of the isolation region is an n-type single crystal silicon layer.

【0028】次に既に図1で示したように分離帯のカソ
ード側表面に酸化膜等からなる絶縁膜10を形成し、次
いでアルミニウム蒸着法でアノード電極12、ゲート電
極14、カソード電極13及びダイオードアノード電極
15を形成する。
Next, as shown in FIG. 1, an insulating film 10 made of an oxide film or the like is formed on the cathode side surface of the separator, and then an anode electrode 12, a gate electrode 14, a cathode electrode 13, and a diode are formed by aluminum evaporation. An anode electrode 15 is formed.

【0029】上記の方法により図1のような構造の逆導
通埋込みゲート型SIサイリスタが製作される。分離帯
領域を拡大した図2に示すようにゲート電極14に負の
電圧を印加した場合、p型分離領域9の周囲に空乏層1
6が形成される。p型分離領域9間には静電誘導効果に
よって発生したポテンシャル構造が形成される。これに
よって電界の集中を抑えることができる。
By the above method, a reverse conducting buried gate type SI thyristor having a structure as shown in FIG. 1 is manufactured. When a negative voltage is applied to the gate electrode 14 as shown in FIG. 2 in which the separation band region is enlarged, the depletion layer 1 is formed around the p-type separation region 9.
6 are formed. A potential structure generated by the electrostatic induction effect is formed between the p-type isolation regions 9. Thereby, the concentration of the electric field can be suppressed.

【0030】図7は図1に示した本発明の第1の実施例
としての自己消弧型逆導通サイリスタの表面電極構造及
び分離帯域におけるp型分離領域9の形状を説明するた
めの斜視断面図である。p型分離領域9はウエハ中央部
に形成されるサイリスタ部の周辺にリング状に埋め込ま
れて形成されている。一方、サイリスタ部はウエハ中央
部において所定の幅を有するカソードセグメントが多数
配置されている。分離帯域におけるp型分離領域9の埋
込み層のピッチ(△2)は40μm,p型分離領域9と
p型分離領域9の間隔(分離帯におけるチャネル幅V
2)は、10μm以下としている。SIサイリスタ部の
p型ゲート領域4のピッチ△1=22μm,チャネル寸
法V1=0.5〜1.0μmであることを考慮すると、
p型分離領域9のピッチ△2及びチャネル寸法V2はと
もにサイリスタ部に比べ寸法余裕を持って設計されてい
る。各部の領域は図1と基本的に同じであるが、図7で
はウエハ周辺部のベベル形状も示されている。またアノ
ード側のダイオードn型領域8は、分離帯領域ではn型
領域,ダイオード部ではn+ 領域として形成した例を示
す。p型アノード領域3もp+ 領域として形成されてい
る例を示す。もちろん図1と同様に形成することもでき
る。尚、図7では図1の絶縁膜10は省略している。
FIG. 7 is a perspective sectional view for explaining the surface electrode structure of the self-extinguishing reverse conducting thyristor as the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the shape of the p-type isolation region 9 in the isolation zone. FIG. The p-type isolation region 9 is formed so as to be buried in a ring shape around a thyristor formed in the center of the wafer. On the other hand, in the thyristor section, a large number of cathode segments having a predetermined width are arranged at the center of the wafer. The pitch (△ 2) of the buried layer of the p-type isolation region 9 in the isolation zone is 40 μm, and the distance between the p-type isolation region 9 and the p-type isolation region 9 (the channel width V in the isolation zone).
2) is set to 10 μm or less. Considering that the pitch △ 1 of the p-type gate region 4 of the SI thyristor is △ 1 = 22 μm and the channel dimension V1 is 0.5 to 1.0 μm,
Both the pitch # 2 and the channel size V2 of the p-type isolation region 9 are designed to have a size margin as compared with the thyristor portion. Although the area of each part is basically the same as that of FIG. 1, FIG. 7 also shows a bevel shape around the wafer. Also, an example is shown in which the diode n-type region 8 on the anode side is formed as an n-type region in the separation band region and as an n + region in the diode portion. An example in which the p-type anode region 3 is also formed as a p + region is shown. Of course, it can be formed similarly to FIG. In FIG. 7, the insulating film 10 of FIG. 1 is omitted.

【0031】図8は本発明の第2の実施例としての自己
消弧型逆導通サイリスタの模式的断面構造図を示す。即
ち、自己消弧型逆導通GTOサイリスタの例を示す。図
8に示す自己消弧型逆導通GTOサイリスタはGTOサ
イリスタ部、分離帯、ダイオード部からなる。GTOサ
イリスタ部は、n型高抵抗層2、p型アノード領域3、
p型ゲート領域4、n型カソード領域7、絶縁膜10、
アノード電極12、カソード電極13、ゲート電極14
を含む。ダイオード部はn型高抵抗層2、ダイオードp
型領域11、ダイオードn型領域8、ダイオードアノー
ド電極15を含み、ダイオードn型領域8にはアノード
電極12が共通に接続され、ダイオードアノード電極1
5はカソード電極13に共通に接続されている。分離帯
はn型高抵抗層2、p型分離領域9、n型領域6、ダイ
オードn型領域8、絶縁膜10、アノード電極12を含
む。
FIG. 8 is a schematic sectional structural view of a self-extinguishing type reverse conducting thyristor as a second embodiment of the present invention. That is, an example of a self-extinguishing type reverse conducting GTO thyristor is shown. The self-extinguishing type reverse conducting GTO thyristor shown in FIG. 8 includes a GTO thyristor section, a separator, and a diode section. The GTO thyristor section includes an n-type high resistance layer 2, a p-type anode region 3,
a p-type gate region 4, an n-type cathode region 7, an insulating film 10,
Anode electrode 12, cathode electrode 13, gate electrode 14
including. The diode part is an n-type high resistance layer 2, a diode p
An anode electrode 12 is commonly connected to the diode n-type region 8, and the diode anode electrode 1 is connected to the diode n-type region 8.
Reference numeral 5 is commonly connected to the cathode electrode 13. The isolation band includes an n-type high resistance layer 2, a p-type isolation region 9, an n-type region 6, a diode n-type region 8, an insulating film 10, and an anode electrode 12.

【0032】図8から分かるように、分離領域の縦方向
終端部はn型の単結晶シリコン層となっている。
As can be seen from FIG. 8, the vertical termination of the isolation region is an n-type single crystal silicon layer.

【0033】図9は図8に示した本発明の第2の実施例
としての自己消弧型逆導通サイリスタの表面電極構造及
び分離帯領域におけるp型分離領域9の形状を説明する
ための斜視断面図である。図7に示した表面形状と同様
に、p型分離領域9はサイリスタの周辺部においてリン
グ形状に埋め込み形成されている。
FIG. 9 is a perspective view for explaining the surface electrode structure of the self-extinguishing reverse conducting thyristor as the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8 and the shape of the p-type isolation region 9 in the isolation region. It is sectional drawing. Similar to the surface shape shown in FIG. 7, the p-type isolation region 9 is buried in a ring shape around the thyristor.

【0034】尚、本発明の第1の実施例としての図1,
図2,図6,図7及び本発明の第2の実施例としての図
8,図9におけるn型領域6の不純物密度は必ずしもn
型カソード領域7と同程度に高不純物密度である必要は
ない。n型領域5或いは高抵抗層2と同程度の不純物密
度であってもよい。従って、本発明の実施例の変形とし
ては、n型領域6を積極的に設けない構成も可能であ
る。この場合、図1の実施例ではn型領域6の代わりに
n型領域5のままとした構成が可能である。或いはま
た、図8の実施例ではn型領域6を積極的に設けないこ
とから、p型分離領域9はn型高抵抗層2中に埋込み形
成された構造となる。
FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
The impurity density of the n-type region 6 in FIGS. 2, 6, 7 and FIGS. 8 and 9 as the second embodiment of the present invention is not necessarily n.
It is not necessary that the impurity concentration be as high as that of the mold cathode region 7. The impurity density may be the same as that of the n-type region 5 or the high resistance layer 2. Therefore, as a modification of the embodiment of the present invention, a configuration in which the n-type region 6 is not actively provided is also possible. In this case, a configuration in which the n-type region 5 remains in place of the n-type region 6 in the embodiment of FIG. 1 is possible. Alternatively, since the n-type region 6 is not actively provided in the embodiment of FIG. 8, the p-type isolation region 9 has a structure embedded in the n-type high-resistance layer 2.

【0035】上述のSIサイリスタ部のp型ゲート領域
4のピッチ△1及びチャネル寸法V1及びp型分離領域
9のピッチ△2及びチャネル寸法V2については一例を
示したにすぎない。SIサイリスタ部のノーマリオフ或
いはノーマリオンの性能によってピッチ△1,チャネル
寸法V1は変化する。p型分離領域9のピッチ△2及び
チャネル寸法V2についても上記の例に限ることなく、
ピッチ△2≒△1,V2≒V1としてSIサイリスタ部
と同程度に設定してもよい。
The pitch △ 1 and the channel dimension V1 of the p-type gate region 4 and the pitch △ 2 and the channel dimension V2 of the p-type isolation region 9 of the SI thyristor are only examples. The pitch # 1 and the channel size V1 change depending on the normally-off or normally-on performance of the SI thyristor. The pitch # 2 and the channel dimension V2 of the p-type isolation region 9 are not limited to the above example.
The pitches {2} 1 and V2 <V1 may be set to the same level as the SI thyristor.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明の構造を用いることにより、n型
ウェハ内に形成されたpn接合による分離帯構造を用い
て、静電誘導効果によってサイリスタ部に電界が集中し
ないようにすることが可能であり、分離帯距離が250
0μmの場合、分離抵抗が760Ωが得られる。サイリ
スタのゲート領域とダイオードのアノード領域との間に
多数のpn接合を設け、このpn接合をn型単結晶シリ
コンで埋め込むことにより、電界の集中を抑えることが
できる。この構成により、分離帯の耐圧に対する安定性
と信頼性を高めることができる。また、従来のように溝
の構造に比べて平坦な表面を得ることができるのでパタ
ーンの微細化が可能となり素子特性の歩留まりを高くす
ることができる。更に、発生したキャリアがサイリスタ
部からダイオード部に、或いはダイオード部からサイリ
スタ部に干渉しないので高周波動作時にも分離帯の劣化
が少なくなり、また、サイリスタに高い電界がかかって
もサイリスタ単体が持つ順方向阻止耐圧とほぼ同じ耐圧
が得られるため、高い電界、高いdv/dtにも耐える
ことができる。
By using the structure of the present invention, it is possible to prevent the electric field from being concentrated on the thyristor portion by the electrostatic induction effect by using the separation band structure formed by the pn junction formed in the n-type wafer. And the separation distance is 250
In the case of 0 μm, a separation resistance of 760Ω is obtained. By providing a large number of pn junctions between the gate region of the thyristor and the anode region of the diode and embedding this pn junction with n-type single crystal silicon, the concentration of the electric field can be suppressed. With this configuration, it is possible to enhance stability and reliability with respect to the pressure resistance of the separator. In addition, since a flat surface can be obtained as compared with the conventional structure, the pattern can be miniaturized, and the yield of element characteristics can be increased. Furthermore, since the generated carriers do not interfere with the thyristor portion from the thyristor portion or the diode portion with the thyristor portion, the deterioration of the separation band is reduced even at the time of high-frequency operation. Since a withstand voltage almost equal to the direction blocking withstand voltage is obtained, it can withstand a high electric field and a high dv / dt.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例としての自己消弧型逆導
通サイリスタの模式的断面構成図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a self-extinguishing reverse conducting thyristor as a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の分離帯の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a separation zone according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の製造方法において、p
型分離領域9、ダイオードp型領域11及びp型ゲート
領域4の形成工程図
FIG. 3 is a cross-sectional view of a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention;
Forming process diagram of type separation region 9, diode p-type region 11 and p-type gate region 4

【図4】ダイオードn型領域8及びp型アノード領域3
の形成工程図
FIG. 4 shows a diode n-type region 8 and a p-type anode region 3
Process chart

【図5】エピタキシャル成長法によるn型領域5の形成
工程図
FIG. 5 is a process chart of forming an n-type region 5 by an epitaxial growth method.

【図6】p型領域11、n型カソード領域7及びn型領
域6の形成後、サイリスタ部のゲート電極のコンタクト
を取るための掘り出し工程図
FIG. 6 is an excavation process diagram for making contact with a gate electrode of a thyristor portion after formation of a p-type region 11, an n-type cathode region 7, and an n-type region 6.

【図7】図1に示した本発明の第1の実施例としての自
己消弧型逆導通サイリスタの表面電極構造及び分離領域
におけるp型分離領域9の形状を説明するための斜視断
面図
FIG. 7 is a perspective cross-sectional view for explaining the surface electrode structure of the self-extinguishing reverse conducting thyristor as the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the shape of the p-type isolation region 9 in the isolation region.

【図8】本発明の第2の実施例としての自己消弧型逆導
通サイリスタの模式的断面構造図
FIG. 8 is a schematic cross-sectional structural view of a self-extinguishing reverse conducting thyristor as a second embodiment of the present invention.

【図9】図8に示した本発明の第2の実施例としての自
己消弧型逆導通サイリスタの表面電極構造及び分離領域
におけるp型分離領域9の形状を説明するための斜視断
面図
FIG. 9 is a perspective sectional view for explaining the surface electrode structure of the self-extinguishing reverse conducting thyristor as the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8 and the shape of the p-type isolation region 9 in the isolation region.

【図10】従来の逆導通GTOサイリスタの模式的断面
構造図
FIG. 10 is a schematic sectional view of a conventional reverse conducting GTO thyristor.

【図11】エッチング溝の深さWとp型分離領域9´の
抵抗R、サイリスタのゲートアノード間の耐圧V
CBO (A−G間)の関係を模式的に示した図
FIG. 11 shows a depth W of an etching groove, a resistance R of a p-type isolation region 9 ′, and a withstand voltage V between a gate and an anode of a thyristor.
Diagram showing the relationship of CBO (between AG)

【図12】先行技術と本発明の構造上の差と分離帯にお
ける抵抗分布の様子を説明する模式図
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a structural difference between the prior art and the present invention and a state of resistance distribution in a separation zone.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 n型高抵抗層 2´ n型ベース層 3 p型アノード領域 4 p型ゲート領域 5,6 n型領域 7 n型カソード領域 8 ダイオードn型領域 9,9´ p型分離領域 10 絶縁膜 11 ダイオードp型領域 12 アノード電極 13 カソード電極 14 ゲート電極 15 ダイオードアノード電極 16 空乏層 2 n-type high resistance layer 2 'n-type base layer 3 p-type anode region 4 p-type gate region 5, 6 n-type region 7 n-type cathode region 8 diode n-type region 9, 9' p-type isolation region 10 insulating film 11 Diode p-type region 12 Anode electrode 13 Cathode electrode 14 Gate electrode 15 Diode anode electrode 16 Depletion layer

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一方導電型の半導体基板上に、サイリス
タ部とダイオード部の相互間に分離帯を介在して一体に
形成した自己消弧型逆導通サイリスタにおいて、他方導
電型により形成するサイリスタ部のゲート領域とダイオ
ードのアノード領域との間に、一方導電型より成る分離
帯を設け、該分離帯内に他方導電型より成る分離領域を
多数点在させ、前記分離帯中に点在させた他方導電型よ
りなる分離領域は一方導電型の層で埋め込み、かつ分離
領域の縦方向終端部は一方導電型の単結晶であることを
特徴とする自己消弧型逆導通サイリスタ。
1. A self-extinguishing type reverse conducting thyristor integrally formed on a semiconductor substrate of one conductivity type with a separator between a thyristor portion and a diode portion, and a thyristor portion formed by another conductivity type. Between the gate region and the anode region of the diode, a separation band of one conductivity type is provided, and a large number of separation regions of the other conductivity type are scattered in the separation band, and the separation regions are scattered in the separation band. A self-extinguishing reverse conducting thyristor, characterized in that an isolation region of the other conductivity type is buried with a layer of one conductivity type, and a vertical termination of the isolation region is a single crystal of one conductivity type.
【請求項2】 前記一方導電型の層はエピタキシャル成
長層であるか、または拡散層である請求項1記載の自己
消弧型逆導通サイリスタ。
2. The self-extinguishing reverse conducting thyristor according to claim 1, wherein said one conductivity type layer is an epitaxial growth layer or a diffusion layer.
JP6194918A 1994-07-27 1994-07-27 Self-extinguishing reverse conducting thyristor Expired - Fee Related JP2858445B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6194918A JP2858445B2 (en) 1994-07-27 1994-07-27 Self-extinguishing reverse conducting thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6194918A JP2858445B2 (en) 1994-07-27 1994-07-27 Self-extinguishing reverse conducting thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0846178A JPH0846178A (en) 1996-02-16
JP2858445B2 true JP2858445B2 (en) 1999-02-17

Family

ID=16332515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6194918A Expired - Fee Related JP2858445B2 (en) 1994-07-27 1994-07-27 Self-extinguishing reverse conducting thyristor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2858445B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5682044A (en) * 1995-01-31 1997-10-28 Takashige Tamamushi Reverse conducting thyristor with a planar-gate, buried-gate, or recessed-gate structure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57147276A (en) * 1981-03-06 1982-09-11 Hitachi Ltd Reverse conductive type semiconductor switching device
JPS6257250A (en) * 1985-09-06 1987-03-12 Hitachi Ltd Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0846178A (en) 1996-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5304821A (en) MOS-gate-turnoff thyristor
US4644637A (en) Method of making an insulated-gate semiconductor device with improved shorting region
US8946726B2 (en) Grid-UMOSFET with electric field shielding of gate oxide
US5510634A (en) Insulated gate bipolar transistor
JP4382360B2 (en) Schottky rectifier and manufacturing method thereof
US6674123B2 (en) MOS control diode and method for manufacturing the same
US9929259B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device
JPH06349849A (en) High-breakdown-strength thin- film semiconductor device
US4051506A (en) Complementary semiconductor device
US11011615B2 (en) Transistor with contacted deep well region
JPH05136436A (en) High breakdown-strength semiconductor element
US4988639A (en) Method of manufacturing semiconductor devices using trench isolation method that forms highly flat buried insulation film
JP4746169B2 (en) Power semiconductor device and driving method thereof
CN100442537C (en) Termination structures for semiconductor devices and the manufacture thereof
KR100843532B1 (en) Semiconductor device
JP2858445B2 (en) Self-extinguishing reverse conducting thyristor
CN113474878A (en) Method of fabricating transistor device
EP0064614B1 (en) Improved emitter structure for semiconductor devices
JPH05343662A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2013251467A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
KR100278424B1 (en) Thin active layer semiconductor device with high breakdown voltage
US20020105053A1 (en) Integrated circuit with bipolar transistors having different emitter base junction widths
WO2009069834A1 (en) Insulating gate bipolar transistor
JPS6327865B2 (en)
JPH0464458B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees