• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1984001054A1
    申请号:PCT/JP1983/000284
    申请日:1983-08-30
    公开日:1984-03-15
    发明作者:Jun-Ichi Nishizawa
    申请人:Nishizawa Junichi；
    IPC主号:H01L29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 フ i" ト チ イ 9 ス タ 技 術 分 野
    [0002] 本発明は、 》ί速でかつ高 JK度な半導体装置に関するも のであ り、 特にフォ ト サイ リ ス タに係るものである a
    [0003] 背 * 按 術
    [0004] 従来の 構造のサイ リ ス タは、 ペース抵抗が 大き く 、 光に对する感度が ¾く 又高速でないと いう欠点 を有している。
    [0005] 篸 1 図は従来の光 ト リ ガサイ リ スタである。
    [0006] の四暦構造で 1 はア ノ ー ド電極、 2は力 ソ ー ト'電極、 S はゲー ト露極である。 1 0 はチイ リ スタ に照射される光入 力であ る。
    [0007] 光が照射される こ と によって サイ リ スタは導通する β ゲ一 ト 電極 Sは取り 出さ ない場合も あ る。 従来の光 ト リ ガチイ ス タは、 第 1 図に示すよ う に、 ρ 型ベー ス の抵 抗が大きい為に、 素子全面がタ ー ン · ォ ンするのに時躍 がかかる。 そのための時間によ り、 ス イ ッ チン グでき る 周波数は極めて低い周波数になって いる。
    [0008] 本発明の目 的は叙上の従来の光 ト リ ガチイ リ スタ よ り も、 光感度が高く、 高速にス イ ッ チン グできるフ ォ ト サ ィ リ ス タ を提供する こ と にある。
    [0009] 発 明 の 繭 示 本発明のフ ォ ト サイ リ スタは、 ？ 型（ 叉は 》還 ） ゲー トの不攄物密度分布を電¾の魔れに対して鐘直な面にお いて不均一にして、 該ゲー ト の不 1%物密度の大きなと こ ろに光によ り発生した キヤ リ アのうちゲー ト の導電型の タイ ブと 同じタイ ブの キヤ リ ァを蓄積させ、 該ゲー ト の 不掩物密度の小さなと ころは前 ¾と逆のタ イ ブのキヤ ァが抜け易いよ うにしている。 さ らに、 前 ¾不糠物密度 の大きなと ころと小さなと ころが互いに電気的に結合さ れているこ と を特微とするも のである。 本発明は、 上 ¾ の構成によ り、 ゲー ト 抵抗を下げるこ とができ、 高速 » 作が可饑と なり、 さ らに光感度も非常に高く することが できる。
    [0010] 図面の簡単な説明
    [0011] 第 1 図は、 従来型光 ト リ ガサイ リ スタの概咯的断面構 造図、 第 2 図 A乃至 2>は、 p型ベー ス （ ゲー ト ） の高不 純物密度頃域の形状を種々変化した本発明の実施例、 》
    [0012] 3 図は、 本発明によ り光ト ガサイ リ ス タの勐作画路« であ り、 Aはゲー ト 鼸放の場合、 は外部ゲー ト 抵抗に よ り感度可変型と した^、 Cはゲー ト にター ン · オフさ せるためのゲー ト 電圧 Θ路を設ける実施倂、 第 4 図 A乃 至 は、 本発明の別の実施锊、 第 乃至 Cは本発明 の光ト リ ガチイ リ スタのゲー ト , カ ソ ー ド ， ァノ ー ドに コ ンデンチをつけたき作回 «実¾例、 第 <S ¾ l乃至 は 本発明の光ト ガサィ リ スタ の他 © ¾作 S略の実旗例で
    [0013] OMPI (δ) ある o
    [0014] 発明を実 *するための最良の形齒
    [0015] 以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
    [0016] 第 2図 Aは * ¾明の実施例である。 15 は Si の 》 ¾の 高抵抗基板である。 ボ ロ ン の：！択拡敖によ リ ア ノ ー ドと なるべき P +諷域 14 と p ゲー トの高不掩物密 Kな鎖域 20 を形成する。 p ゲー ト 20 上に、 例えば Si と if, ガ ス によ る気相成長法によ り 高抵抗な》_履 12 を約 10 /o» S 成長させる。 成長時に P ゲー ト の »不糠物鎮域 20よりの オー ト ドーブによ り 比較的不«物密度の低い p ゲー ト 績 域 21 がェビタ キ ャ ル成長と同時に形成される。次に 3 ン によ り力 ソ ー ドの高不純物密度な 鎖域 11 を形成す る。 化学エ ッ チ ン グに よ り Ρ ペース 須域 20 の ¾不純物 密度鑕域の端部を図のよ うに露出さ せる。 高真空中で を蒸着し、 力 ソ ー ド電極 15 、 ゲー ト 電極 10、 ア ノ ー ド 電極 17 を形成する。 光入力 10 がよ く 動作層へ照射され るよ うに、 /、 一 ド電欐 15 はカソー ド全面にではなく て 周辺部にのみ設けている。
    [0017] »作について説明する。 顺方向阻止状態、 逆方向阻止 伏蛾においては通常のチイ リ ス タ と阈様である。 光入力 10 が照射さ れて、 電子 ， 正 ¾封が生成する と «子は Si抵 抗な 域を ¾れァノ ー ドとの間の 揍合近傍に たま る。 一方 ΪΕ孔は P ゲー ト の高不糠物密度價域 20 を 正に簪電させ、 カ ソ ー ド ， ゲー ト 閱の電位障藍を下げて，
    [0018] _Ο ΡΙ サイ リ スタをオン状饉へと移行させる。このとき力ソー ドから の電子はもつばら《数電位の小さな Pゲー ト 須域の低不掩物 密度な緩域 21 を通通する。 P ゲートの抵抗は、 高不栲物密 度な鎮域 20によ 、 诧来の光 ト 9 ガサィ 9 スタよ り も非常 に小さく なるので、 光感度は非常に高く なる。 ゲート須域 20 , 21 と * + カゾー ド鎖域 1 1 闥 © ¾抵抗な鎖域 1 2によ り、 カ ゾー ド · ゲ一ト電極間の静電容量も減少する ゲー ト抵抗 と力ソー ド ·ゲー ト間容量の積である時定数が小さく なる ので、 ス イ ッ チン グ速度は^常に高速になる。
    [0019] 従来のサイ リ スタはゲー ト ¾極近傍がオ ン して も、 素 子全面が完全にオンするまでの拡がり時間が大き く、 高 速化しにく い欠点があるが、 本発明の フォ ト サイ リ ス ダ の P ゲ ー ト は、 高不純物密度な鎖域を素子全面に配列し てゲー ト抵抗を下げて い るので、 タ ー ン · オ ン時の拡が り 時間は小さ く でき る。
    [0020] 第 2図 A に示される p ゲー ト 鎮域中の高不純物密度績 域 20 は、 平行線 ， 格子伏ないしは網目伏 ， 綠臬状と： ^ ば良い。 第 2 図 A においては p ゲー ト の高不純物密度須 域 20 の厚みを？ ペ ー ス の低不純物密度鎮域よ り も厚く して、 力 ソ ー ドからの ¾子の注入は専ら低不糠物密度な
    [0021] Pゲー ト 鎮域 21 よ りさせている ·
    [0022] ァ ノ ー ド續域 1 4 ， カ ゾ 一 ド鎖域 11 の不 物密度は注 入 率を增すために、 高い S重ま しい およそ 1 X 1 0" β *" 5 以上とする β Ρ型ゲー ト の 不穗物崈¾嚢域 20 の
    [0023] ΟΜΡΙ 不純物密度は、 »い程望ま し く おおよそ 1 X 1 0" と する。 ポ ロ ンは共有結合半 が S i と は大き く 異なり、
    [0024] *一の基坂に拡散した場合おおよそ 1 X 1ひ1 β 以上に なると格子の不整合によ り β位が発生するので、 ^えば α· , S n のよ うな w族元素の同時添加によ り格子歪みの 発生をなく して、 できるだけ ¾不純物密度にする必要が ある。
    [0025] 高抵抗な " チャンネル鎮域の不純物密度はおおよそ 1 X 1 0" e « _ 3以下と し、 厚さ は所望の順方向阻止電圧によ つて决定する。 比抵抗が 500 β C M位で厚さ が 50 (3 £ » の と きに、 順方向阻止電圧と しておおよそ 000 〜 700 の ものを得るこ とができる。 願方向及び逆方商阻止電圧は 主に素子表面処琿に よ って決ま り、 二段べベ ル構造 ， 二 重正ペペル構造及び サヱ ツ チ後の真空べーキ ン グ工程, 榭腺の被覆処理， 不活性ガス封入の外囲器によ り、 おお よそ l O iC までの耐圧を得るこ と ができ る。
    [0026] 第 2図 乃至 は p 型ペー スの高不純物密度鑕 20 と 低不韆物密度須域 21 の形状を種々の製造工程によって麒 作し変形した実施例であ る。 第 2 図 ·δは、 ゲー ト · カ ソ 一 ド接合部分は平坦で、 ゲー ト · ァノ ー ド接合側へゲー ト の Ρ +鎮域 20 を突出させて いる。 第 2 図 Cは第 2 図 5 と は逆にゲートの 鎖域 20 を カソー ド側へ突出させて い る。 第 2図 は、 ゲー ト 部分の厚みを均一に した実施 « である ο 一 QMPI 、 WIPO 第 S図 A〜 Cは本発明のフォ ト サイ リ ス タのタ ー ン .ォ ン ， ター ン · オ フの圈路の実施 ^であ る。 * 5 図 Aはゲ 一 ト «極を特に揍緣しないでフ ローティ ングと した場合 で光入力 1 0 によ り、 本発明のフォ ト サイ リ スタ 1 20 をタ 一 ン * オ ン させる。 1 21 は負荷、 1 22 は ァ Z— ド ， カソ 一 ド電 «である。 光人力 1 0 を切 り、 ア ノ ー ド霞圧を保持 電滅よ り も低下させるか、 転濂回路によ り ター ン ·オ フす
    [0027] -る 施 iめる o
    [0028] 第 5 図 5に示す実施 は、 本発明のフ ォ ト チイ リ スタ はペー ス抵抗が小さ いので、 外部抵抗 1 2S を可変とする ことによ り、 ター ン · オ ン感度を第 5 図 Aよ り も良く し た^である。
    [0029] 第 3 図 Cに示すのは、 ター ン · オ フを第 3 図 5の よ うに転 ¾回路や、 ァ ノー ド · カ ソ ー ド電圧を低下させ て保持電«を下げる事等によ らず、 ゲー ト 電極に逆方向 露圧を加え る事に より ター ン · オ フさ せる実施锊である, 124 はゲー ト · カ ソ ー ド間に加える逆方商電圧の発生 Θ である。
    [0030] カ ソ ー ド * ゲー ト 間の耐圧露圧内のできるだけ大きな 逆方商電圧を加え るこ とによって、 主 ¾流の ¾ »艇力 ¾ 高めるこ とができタ ー ン · オ フ時間を短かく するこ と が でき、 容易に、 タ ー ン · オフ時間を 1 μ *·β J¾下と するこ とができる a
    [0031] 第 S 図の実施例の他に、 ゲー ト C ， ϋ回路、 R , L m ¾を応用 したタ ー ン · オ フ回路を使用 とするこ と もでき る Q
    [0032] 第 4 図 A乃至 Cは 本発明の別の実施例である。 第 2 図 に示した実施 1 よ り も ゲー ト 抵抗と カ ソ ー ド * ゲー ト 電 極間の浮进容量を減少させるために、 P 型ゲー ト の高不 緘物密度領域に全て 金属配線をする構造を有する。
    [0033] 第 4 図 Aにおいて、 51 は p 型の高不純物密度なァノ ード籟域、 32 は高抵抗な ないしは真性半導体頃域、
    [0034] 54 は高不純物密度な P 型ゲー ト 頃域、 53 は 34 よ り も 不緖物密度の低い P 型ゲー ト 鍰域、 55 はカ ソー ド鑕域の 高抵抗な ""ないしは真性半導体饞域、 S0 は高不純物密 度な力 ソ ー ド領域、 57 は S i 02 膜であ る。 38 , 59 , 40 はそれぞれカ ソ ー ド ， ゲー ト ， ァノ ー ド電極である。 ゲ ー ト 電極の表面で金属配線をして いるこ と によ り、 ゲー ト抵抗は第 2 図の実施例に示されるものよ り も著しく 滅 少する。
    [0035] 第 4 図 の実施例は p 型ゲー ト の高不純物密度領域 54 を力 ソ ー ドょ り も堀下げて形成 したものであって、 第 4 図 Aの実施裯 と 同様にゲー ト 抵抗を下げる と共に、 カ ソ 一 ド · ゲー ト の余分な電極間容量を減少させた構遨であ
    [0036] O o
    [0037] m 4 図 i>及び ^は第 4 図 A及び と 同様な別の実施例 である。 S 7は S £Ot ， S i, W4等の！ &緣物である。
    [0038] 第 4 図 , において p 型ゲー ト の鬲不純物密度簾域
    [0039] OMPI 34 を堀下げるのには、 化学エ ッ チ ン グ ， ブラズマエ ッ チ ング乃至は 澳と Si s AT4 澳によ る方法等 に よ り でき る。 高抵抗續域 41 は鬲抵抗なゲー ト 鎖域であり、 高 不純物密度なゲー ト 領域 34 と互いに容量的に結合して いる。
    [0040] 第 4図 Cは第 4 図 ， , ^の実施^の半導体装置の 上面図である。 38 は力 ソ ー ド電極、 59 はゲー ト 電極で «型の電 S配列をさせてい る。
    [0041] 第 5 図 ， （7はそれぞれ、 ゲー ト ， 力 ソー ド ， ァ ノ ー ド髦極にコ ン デ ン サを接練した本発明のフ ォ ト サイ リ ス ダ の実施例を示す。 フ ォ ト サイ リ ス タ 1 SO の各 ¾極 に コ ン デ ン サ 1 41 , 1 42 , 1 45 を接緣するこ と に よ り 本 ¾ 明のフ ォ ト サイ リ ス ダは光入力 10 によ る光信号を各霞 極に接璩さ れた コ ンデ ン サに蓄積する こ と ができ る。 こ のよ うな機能を有する本発明のフ ォ ト サイ y ス タは、 光 情報のラ ンダ ム アク セ ス ィ メ ー ジ セ ンチ、 記值 »能を有 する各種のィ ー ジセ ン サに応用するこ と もでき る
    [0042] 第 ό 図 A , 5 は本発明の フ ォ ト サイ リ ス タ のゲー ト 黨 極にコ ン デ ン サ 1 11 と 抵抗 1 51 を接練した実施锊である C 22時定数を利甩するこ と によ って フォ ト サイ リ スタの機 能は拡大する a 第 ό図（7〜 は更にカ ソ ー ド ， ァノ ー ド に 時定数を有する実施例である。
    [0043] 本発明のフォ ト サイ ？ ス タは ρベ- スをゲー ト と して い るが反対導霞 31にできるこ とはいう までもない。 ( ) 本発明の フ ォ ト チ イ 'J ス タ は材料は S i に限 らず * な いしは I一 V族の化合物半導体である ， J»pある いはそれらの潘 Sである Ga i ^χΑίχΑ* , I nGa P , InG*A*P 等でも良いし、 I 一 W族の化合物半導体であって も良い。 また、 本サイ リ スタは光のみならず電子線 ， 荷電粒子線 のよ うなも のを使用するこ と もでき る。
    [0044] 産業上の利用可能性
    [0045] 以上の よ う に、 本発明のフ ォ ト サ イ リ ス タ は S速かつ 高感度な特性をもち、 各種の光信号の処理、 例えば、 光 情報の ラ ンダム ア ク セス ィ メ ー ジセ ン サ ， ¾值機能を有 する各種のィ メ ー ジセ ンサ等に応用でき るなど広い用途 を持つ。
    权利要求:
    Claims

    蹐 求 の 範 囲
    カ ソ ー ド , ゲー ト ， ァノ ー ド よ り な るサ イ リ ス タ におい て、 少な く とも電流の流れに対して直角な面において前 記ゲー ト 部分の不純物密度を不均一にして、 光によって 発生するキヤ リ アのうち小数キヤ リ ァを前 ¾ゲー ト 部分 の不純物密度の大きなと ころに蓄清させ、 多数キヤ ァ は前 Sゲー ト部分の不糠物密度の小さなと ころ を抜け易 いよ う にな し、 さ らに前 ¾不純物密度の大きな と ころ と 前記不純物密度の小さなと こ ろの電圧が互いに結合せし められるよ う に構成されているこ と を特微とする フ ォ ト サイ ス タ 0
    O PI
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    CN101127368B|2010-08-25|具有低正向电压及低反向电流操作的氮化镓基底的二极管
    US4223328A|1980-09-16|Field controlled thyristor with dual resistivity field layer
    US3206670A|1965-09-14|Semiconductor devices having dielectric coatings
    US3404295A|1968-10-01|High frequency and voltage transistor with added region for punch-through protection
    US6211531B1|2001-04-03|Controllable conduction device
    EP0555074B1|1995-07-19|An electron source for depletion mode electron emission apparatus
    DE102014117364A1|2015-05-28|Halbleitervorrichtung und bipolartransistor mit isoliertem gate mit barrierebereichen
    EP0132025B1|1989-08-09|Heterostructure bipolar transistor
    US2877359A|1959-03-10|Semiconductor signal storage device
    US2790037A|1957-04-23|Semiconductor signal translating devices
    US3670213A|1972-06-13|Semiconductor photosensitive device with a rare earth oxide compound forming a rectifying junction
    US3922703A|1975-11-25|Electroluminescent semiconductor device
    EP0134456B1|1991-07-17|Pinch rectifier
    JP3156851B2|2001-04-16|ヘテロ接合エネルギー傾斜構造
    CA1180468A|1985-01-01|Semiconductor device having a safety device
    US20010005036A1|2001-06-28|Power semiconductor component for high reverse voltages
    CA1165011A|1984-04-03|Semiconductor embedded layer technology includingpermeable base transistor, fabrication method andintegrated circuits
    EP0472703B1|1996-03-20|Improved transferred electron iii-v semiconductor photocathode
    EP0323074A2|1989-07-05|Tri-state optical device
    EP0528390A1|1993-02-24|A field emission electron device employing a modulatable diamond semiconductor emitter
    US4060821A|1977-11-29|Field controlled thyristor with buried grid
    US4816891A|1989-03-28|Optically controllable static induction thyristor device
    US5032538A|1991-07-16|Semiconductor embedded layer technology utilizing selective epitaxial growth methods
    US4458261A|1984-07-03|Insulated gate type transistors
    US4779126A|1988-10-18|Optically triggered lateral thyristor with auxiliary region
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS5940576A|1984-03-06|
    EP0116651A1|1984-08-29|
    US4841350A|1989-06-20|
    EP0116651B1|1992-05-06|
    DE3382557D1|1992-06-11|
    EP0116651A4|1986-07-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1984-03-15| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1984-03-15| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE GB NL |
    1984-05-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1983902701 Country of ref document: EP |
    1984-08-29| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1983902701 Country of ref document: EP |
    1992-05-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1983902701 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP57150300A|JPS5940576A|1982-08-30|1982-08-30|Photo thyristor|DE19833382557| DE3382557D1|1982-08-30|1983-08-30|Photothyristor.|
    [返回顶部]