JP2000269518A - Powering semiconductor device and method for forming semiconductor layer - Google Patents

Powering semiconductor device and method for forming semiconductor layer

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JP2000269518A
JP2000269518A JP7328299A JP7328299A JP2000269518A JP 2000269518 A JP2000269518 A JP 2000269518A JP 7328299 A JP7328299 A JP 7328299A JP 7328299 A JP7328299 A JP 7328299A JP 2000269518 A JP2000269518 A JP 2000269518A
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type
layer
resistance semiconductor
conductivity
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孝 四戸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make compatible a high turn-off gain and low off-resistance by a method wherein there is formed an auxiliary region where a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer having a carrier integral amount the repetitive direction of a predetermined value or less are alternately adjacent to each other. SOLUTION: An auxiliary region 16 where a P-type layer and an N-type layer are alternately disposed is formed in a region sandwiched between P+-type gate layers 4, and a P-type layer of the auxiliary region 16 is connected to the P+-type gate layers 4. Here, a concentration and width of the respective layers are established so that carrier integral amounts calculated from concentration X width of the P-type layer and N-type layer of this auxiliary region 16 substantially agree with each other at schematically 5×1012 cm2 or less. With this structure, since the concentration of the N-type layer of the auxiliary region 16 can be established to be higher than that of an N--type base layer 2, it is possible to decrease resistance components of the region pinched between the P+-type gate layers 4. Accordingly, it is possible to obtain a high turn-off gain, and also to realize a sufficiently low on-resistance.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体素子
及び半導体層の形成方法に係わり、特にターンオフゲイ
ンとオン抵抗を改善した静電誘導型トランジスタ、およ
びリーク電流とオン抵抗を改善したショットキーダイオ
ードに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device and a method of forming a semiconductor layer, and more particularly to a static induction transistor having improved turn-off gain and on-resistance, and a Schottky transistor having improved leakage current and on-resistance. Regarding diodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】図22は、従来の接合型静電誘導型トラ
ンジスタ(SIT)の素子構造を示す断面図を含む斜視
図である。この素子の基本構造は、N型ドレイン層
1、N型ベース層2、N型ソース層3、P型ゲー
ト層4、ドレイン電極5、ソース電極6、ゲート電極7
からなる接合型SITである。
2. Description of the Related Art FIG. 22 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional junction type static induction transistor (SIT). The basic structure of this device is as follows: an N + type drain layer 1, an N type base layer 2, an N + type source layer 3, a P + type gate layer 4, a drain electrode 5, a source electrode 6, and a gate electrode 7.
Is a junction type SIT.

【0003】この従来例の素子構造では、ゲート電極7
の電位をソース電極6の電位に対して正にすると導通状
態となり、負にすると非導通状態となる。非導通状態で
はP 型ゲート層4とN型ベース層2とからなる接合
が逆バイアスされて空乏層が伸び、N型ソース層3直
下のポテンシャルを高めてN型ソース層3からの電子
注入を阻止している。このような素子構造でターンオフ
ゲインを高めるには、P型ゲート層4の間隔を狭めて
型ソース層3直下のポテンシャルを高くする必要が
あった。
In this prior art device structure, the gate electrode 7
When the potential of the source electrode 6 is made positive with respect to the potential of the source electrode 6,
State, and when turned negative, the state becomes non-conductive. In non-conducting state
Is P +Type gate layer 4 and NJoining with mold base layer 2
Is reverse biased, the depletion layer extends, and N+Type source layer 3 straight
Raise the lower potential to N+From the source layer 3
Injection is blocked. Turn off with such element structure
To increase the gain, P+By narrowing the distance between the mold gate layers 4
N+It is necessary to increase the potential directly under the mold source layer 3
there were.

【0004】しかし、P型ゲート層4の間は高抵抗の
型ベース層2で形成されているために、P型ゲー
ト層4の間隔を狭めると導通状態で電子が通過する部分
の抵抗が高くなってオン抵抗が増大するという問題が起
こり、ターンオフゲインを十分に高くすることはできな
かった。
However, during the P + -type gate layer 4 high-resistance N - part because they are formed by type base layer 2, passes electrons in the conducting state and reduce the distance P + -type gate layer 4 However, the turn-off gain cannot be increased sufficiently.

【0005】また、ゲート電極7の電位をソース電極6
の電位と等しくした場合に素子が非導通状態を保つ、い
わゆるノーマリオフ特性を実現するには、P型ゲート
層4の間隔をビルトインポテンシャルによる空乏層が結
合するほど縮めるか、P型ゲート層4の間にメッシュ
状のP型層や一面のP型層を追加する手段が採用され
ることがあるが、これらの場合においてもP型ゲート
層4の間は高抵抗のN 型ベース層2で形成されている
ためにオン抵抗の増大は免れなかった。
In addition, the potential of the gate electrode 7 is
The element keeps the non-conductive state when it is equal to the potential of
To realize the so-called normally-off characteristic,+Type gate
The depletion layer formed by the built-in potential
Or shrink to fit+Mesh between mold gate layers 4
Shape P+Means to add a mold layer or a single P-type layer
In some cases, P+Type gate
High resistance N between layers 4 Mold base layer 2
Therefore, the increase of the on-resistance was inevitable.

【0006】図23は、従来のMOS型静電誘導型トラ
ンジスタ(SIT)の素子構造を示す断面図を含む斜視
図である。この素子の基本構造は、N型ドレイン層
1、N 型ベース層2、N型ソース層3、ドレイン電
極5、ソース電極6、ゲート電極7、ゲート絶縁膜8か
らなるMOS型SITである。
FIG. 23 shows a conventional MOS type electrostatic induction type transformer.
Perspective including a cross-sectional view showing the element structure of a transistor (SIT)
FIG. The basic structure of this element is N+Drain layer
1, N Mold base layer 2, N+Source layer 3, drain electrode
Whether the pole 5, the source electrode 6, the gate electrode 7, the gate insulating film 8
MOS-type SIT.

【0007】この従来例の素子構造では、ゲート電極7
の電位をソース電極6の電位に対して正にすると導通状
態となり、負にすると非導通状態となる。非導通状態で
はゲート絶縁膜8とN型ベース層2との界面からN
型ベース層2へ空乏層が伸び、N型ソース層3直下の
ポテンシャルを高めてN型ソース層3からの電子注入
を阻止している。この素子構造では、導通状態でゲート
絶縁膜8とN型ベース層2との界面に電子濃度の高い
蓄積層が形成されるために、前記の接合型SITのよう
にゲート電極7間の抵抗が問題となるようなことはな
い。
In this conventional device structure, the gate electrode 7
Is made conductive when the potential of the source electrode 6 is made positive with respect to the potential of the source electrode 6, and made non-conductive when the potential is made negative. A gate insulating film 8 is in the non-conducting state N - N from the interface between the mold base layer 2 -
A depletion layer extends to a type base layer 2, to increase the potential immediately under the N + -type source layer 3 and prevents the injection of electrons from the N + -type source layer 3. In this element structure, since a storage layer having a high electron concentration is formed at the interface between the gate insulating film 8 and the N type base layer 2 in a conductive state, the resistance between the gate electrodes 7 as in the junction type SIT described above. Is not a problem.

【0008】しかし、この素子構造では前記の接合型S
ITよりも空乏層の伸びが小さいため、ゲート電極7の
間隔をより狭めてN型ソース層3直下のポテンシャル
を高くする必要があった。製造プロセスの観点からはゲ
ート電極7間の距離だけでなくゲート電極7の幅にも最
小値があり、ゲート電極7間の距離を縮めることで素子
領域の中でゲート電極7の占める面積が増大し、結局オ
ン抵抗が増大するという問題が生じる。
However, in this element structure, the junction type S
Since the elongation of the depletion layer is smaller than that of IT, it is necessary to further narrow the interval between the gate electrodes 7 to increase the potential immediately below the N + type source layer 3. From the viewpoint of the manufacturing process, there is a minimum value not only in the distance between the gate electrodes 7 but also in the width of the gate electrodes 7, and the area occupied by the gate electrodes 7 in the element region increases by reducing the distance between the gate electrodes 7. However, there is a problem that the on-resistance increases after all.

【0009】図24は、従来の接合バリア制御ショット
キーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含
む斜視図である。この素子の基本構造は、N型カソー
ド層9、N型カソード層10、P型層11、N
カソード層9にオーミック接触しているカソード電極1
2、P型層11にはオーミック接触しN型カソード
層10にはショットキー接触しているアノード電極13
からなる接合バリア制御SBDである。
FIG. 24 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional junction barrier control Schottky diode (SBD). The basic structure of this device is such that the cathode electrode 1 in ohmic contact with the N + type cathode layer 9, the N type cathode layer 10, the P + type layer 11, and the N + type cathode layer 9.
2. An anode electrode 13 in ohmic contact with the P + type layer 11 and in Schottky contact with the N type cathode layer 10.
Is a junction barrier control SBD composed of

【0010】この従来例の素子構造でカソード電極12
の電位がアノード電極13の電位より高い非導通状態で
は、P型層11とN型カソード層10とからなる接
合が逆バイアスされて空乏層が伸び、P型層11の間
のポテンシャルを高めて電子の流れを阻止している。そ
の結果、オン抵抗を低減するためにバリアハイトの低い
金属をアノード電極13に用いた場合でも、リーク電流
を小さく抑えることが可能となる。このような素子構造
で更にリーク電流を小さく抑えるためには、P 型層1
1の間隔を狭めてその間のポテンシャルを高くする必要
があった。
In the conventional device structure, the cathode electrode 12
Is higher than the potential of the anode electrode 13 in a non-conductive state.
Is P+Mold layer 11 and NContact with the mold cathode layer 10
Is reverse biased, the depletion layer extends, and P+Between mold layers 11
To stop the flow of electrons. So
As a result, the barrier height is low to reduce the on-resistance.
Even when a metal is used for the anode electrode 13, the leakage current
Can be kept small. Such an element structure
In order to further reduce the leakage current, +Mold layer 1
It is necessary to narrow the interval of 1 and increase the potential between them
was there.

【0011】しかし、P型層11の間は高抵抗のN
型カソード層10で形成されているために、P型層1
1の間隔を狭めると導通状態で電子が通過する部分の抵
抗が高くなってオン抵抗が増大するという問題が起こ
り、リーク電流を十分に小さくすることはできなかっ
た。
However, between the P + -type layers 11, a high-resistance N
P + type layer 1
If the interval of 1 is reduced, the resistance of the portion where electrons pass in the conductive state increases and the on-resistance increases, and the leak current cannot be reduced sufficiently.

【0012】図25は、従来のMOSバリア制御ショッ
トキーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を
含む斜視図である。この素子の基本構造は、N型カソ
ード層9、N型カソード層10、N型カソード層9
にオーミック接触しているカソード電極12、絶縁膜1
4を介して形成されている電極15にはオーミック接触
しN型カソード層10にはショットキー接触している
アノード電極13からなるMOSバリア制御SBDであ
る。
FIG. 25 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional MOS barrier controlled Schottky diode (SBD). The basic structure of this device is as follows: an N + type cathode layer 9, an N type cathode layer 10, and an N + type cathode layer 9.
Electrode 12 and insulating film 1 in ohmic contact with
The MOS barrier control SBD includes the anode electrode 13 which is in ohmic contact with the electrode 15 formed through the anode electrode 4 and in Schottky contact with the N type cathode layer 10.

【0013】この従来例の素子構造では、この従来例の
素子構造でカソード電極12の電位がアノード電極13
の電位より高い非導通状態では、絶縁膜14とN型カ
ソード層10との界面からN型カソード層10へ空乏
層が伸び、電極15間のポテンシャルを高めて電子の流
れを阻止している。この素子構造では、導通状態で絶縁
膜14とN型カソード層10との界面に電子濃度の高
い蓄積層が形成されるために、前記の接合バリア制御S
BDのように電極15間の抵抗が問題となるようなこと
はない。
In this prior art device structure, the potential of the cathode electrode 12 is lower than that of the anode electrode 13 in this prior art device structure.
In the non-conducting state higher than the potential, the depletion layer extends from the interface between the insulating film 14 and the N -type cathode layer 10 to the N -type cathode layer 10, thereby increasing the potential between the electrodes 15 and blocking the flow of electrons. I have. In this element structure, a storage layer having a high electron concentration is formed at the interface between the insulating film 14 and the N -type cathode layer 10 in a conductive state.
There is no problem that the resistance between the electrodes 15 becomes a problem unlike BD.

【0014】しかし、この素子構造では前記の接合バリ
ア制御SBDよりも空乏層の伸びが小さいため、電極1
5の間隔をより狭めて電極15間のポテンシャルを高く
する必要があった。製造プロセスの観点からは電極15
間の距離だけでなく電極15の幅にも最小値があり、電
極15間の距離を縮めることで素子領域の中で電極15
の占める面積が増大し、結局オン抵抗が増大するという
問題が生じる。
However, in this device structure, since the extension of the depletion layer is smaller than that of the junction barrier control SBD, the electrode 1
It was necessary to further narrow the interval between the electrodes 5 to increase the potential between the electrodes 15. From the viewpoint of the manufacturing process, the electrode 15
There is a minimum value not only in the distance between the electrodes 15 but also in the width of the electrodes 15.
Occupies an increased area, and eventually increases the on-resistance.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、高いターンオフゲインと低いオ
ン抵抗を両立した静電誘導型トランジスタ、およびリー
ク電流を抑え低いオン抵抗を実現したショットキーダイ
オードを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has realized an electrostatic induction transistor having both a high turn-off gain and a low on-resistance, and a low on-resistance with a reduced leakage current. It is an object to provide a Schottky diode.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明(請求項1)に係わる電力用半導体素子は、
第1導電型高抵抗半導体層と、その第1の主面に所定距
離離して形成された第2導電型低抵抗半導体層と、前記
第1の主面の前記第2導電型低抵抗半導体層に挟まれた
領域に形成された第1の第1導電型低抵抗半導体層と、
前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面に形成され
た第2の第1導電型低抵抗半導体層と、前記第2の第1
導電型低抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、
前記第1の第1導電型低抵抗半導体層上に形成された第
2の主電極と、前記第2導電型低抵抗半導体層上に形成
されたゲート電極とからなり、くり返し方向のキャリア
積分量が概略5×1012cm−2以下の第1導電型半
導体層と第2導電型半導体層が交互に隣接してなる補助
領域が前記第1導電型高抵抗半導体層の少なくとも前記
第2導電型低抵抗半導体層に挟まれた領域に形成され、
前記補助領域の第2導電型半導体層は前記第2導電型低
抵抗半導体層と接続されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a power semiconductor device according to the present invention (claim 1) comprises:
A first conductivity type high resistance semiconductor layer, a second conductivity type low resistance semiconductor layer formed on the first main surface at a predetermined distance, and the second conductivity type low resistance semiconductor layer on the first main surface A first first conductivity type low resistance semiconductor layer formed in a region sandwiched between
A second first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first-conductivity-type high-resistance semiconductor layer;
A first main electrode formed on the conductive low-resistance semiconductor layer;
A second main electrode formed on the first low resistance semiconductor layer of the first conductivity type; and a gate electrode formed on the low resistance semiconductor layer of the second conductivity type. The auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers of approximately 5 × 10 12 cm −2 or less are alternately adjacent to each other is at least the second conductive type of the first conductive type high-resistance semiconductor layer. Formed in the region between the low-resistance semiconductor layers,
The second conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is connected to the second conductive type low resistance semiconductor layer.

【0017】ここで、第1導電型半導体層と第2導電型
半導体層が交互に隣接してなる補助領域の効果について
は、例えばT. Fujihira, Jpn. J.
Appl. Phys. Vol.36 (199
7) pp.6254−6262 に開示されている。
すなわち、補助領域の第1導電型半導体層と第2導電型
半導体層のくり返し方向のキャリア積分量が概略5×1
12cm−2以下でほぼ同一になるように設計すれ
ば、これらの層の間に逆方向電圧が印可された場合にこ
れらの層は完全に空乏化するというものである。
The effect of the auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers are alternately adjacent to each other is described in, for example, T.W. Fujihira, Jpn. J.
Appl. Phys. Vol. 36 (199
7) pp. 6254-6262.
That is, the carrier integration amount of the first conductive type semiconductor layer and the second conductive type semiconductor layer in the auxiliary region in the repeating direction is approximately 5 × 1.
If they are designed to be almost the same below 0 12 cm −2 , these layers will be completely depleted when a reverse voltage is applied between these layers.

【0018】この原理によれば、例えば第1導電型半導
体層の濃度を前記第1導電型高抵抗半導体層の濃度の1
00倍に設定しても、幅を狭くしてキャリア積分量が5
×1012cm−2以下になるように調整すれば、補助
領域ではブレークダウンが起こらないことになる。従っ
て、このような補助領域を第2導電型低抵抗半導体層に
挟まれた領域に形成すれば、この部分の抵抗を著しく低
減することが可能となる。
According to this principle, for example, the concentration of the first conductivity type semiconductor layer is set to one of the concentration of the first conductivity type high resistance semiconductor layer.
Even if it is set to 00 times, the width is narrowed and the carrier integration amount is 5
If the adjustment is performed so as to be not more than × 10 12 cm −2, no breakdown occurs in the auxiliary region. Therefore, if such an auxiliary region is formed in a region sandwiched between the second conductive type low-resistance semiconductor layers, the resistance of this portion can be significantly reduced.

【0019】また、この補助領域は濃度と幅を変えなく
ても厚さ(半導体素子の厚み方向の補助領域の寸法)に
比例して耐圧が増加するという性質を持っているので、
オン抵抗は耐圧に直線的に比例する。
The auxiliary region has a property that the breakdown voltage increases in proportion to the thickness (the size of the auxiliary region in the thickness direction of the semiconductor element) without changing the concentration and width.
The on-resistance is linearly proportional to the breakdown voltage.

【0020】一方、補助領域のない場合には、第1導電
型高抵抗半導体層の濃度を減らしながら厚さを増加させ
ないと耐圧が増加しないので、オン抵抗は耐圧の2乗に
比例して著しく増加する。従って、補助領域を第1導電
型高抵抗半導体層の部分にまで延長することによって、
この部分での抵抗を著しく低減することが可能となる。
On the other hand, when there is no auxiliary region, the breakdown voltage does not increase unless the thickness is increased while reducing the concentration of the first conductivity type high-resistance semiconductor layer. Therefore, the on-resistance is significantly increased in proportion to the square of the breakdown voltage. To increase. Therefore, by extending the auxiliary region to the portion of the first conductivity type high resistance semiconductor layer,
The resistance at this portion can be significantly reduced.

【0021】また、補助領域の第2導電型半導体層は第
2導電型低抵抗半導体層と接続されてゲート電極とほぼ
等電位に設定されており、補助領域の第1導電型半導体
層は第1の第1導電型半導体層と接続されて第2の主電
極とほぼ等電位に設定されている。従って、ゲート電極
に第2の主電極に対して負の電圧が印可されると補助領
域の幅の狭い第1導電型半導体層内には速やかに空乏層
が広がり、高いターンオフゲインを得ることができる。
The second conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is connected to the second conductive type low-resistance semiconductor layer and is set at substantially the same potential as the gate electrode, and the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is the first conductive type semiconductor layer. The first main electrode is connected to the first first conductivity type semiconductor layer and is set at substantially the same potential as the second main electrode. Therefore, when a negative voltage is applied to the gate electrode with respect to the second main electrode, the depletion layer spreads quickly in the narrow first conductive type semiconductor layer of the auxiliary region, and a high turn-off gain can be obtained. it can.

【0022】また、本発明(請求項2)に係わる電力用
半導体素子は、第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極と、前記第1の主面の前記ゲート電極に挟まれた
領域に形成された第1の第1導電型低抵抗半導体層と、
前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面に形成され
た第2の第1導電型低抵抗半導体層と、前記第2の第1
導電型低抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、
前記第1の第1導電型低抵抗半導体層上に形成された第
2の主電極とからなり、くり返し方向のキャリア積分量
が概略5×10 12cm−2以下の第1導電型半導体層
と第2導電型半導体層が交互に隣接してなる補助領域が
前記第1導電型高抵抗半導体層の少なくとも前記ゲート
電極に挟まれた領域に形成されていることを特徴とす
る。
Further, according to the present invention (claim 2),
The semiconductor element includes a first conductive type high resistance semiconductor layer and a first conductive type high resistance semiconductor layer.
The gate formed at a predetermined distance from the main surface of the
Between the gate electrode and the gate electrode on the first main surface.
A first first conductivity type low resistance semiconductor layer formed in the region;
The first conductive type high resistance semiconductor layer is formed on a second main surface.
The second first conductivity type low resistance semiconductor layer, and the second first conductivity type low resistance semiconductor layer.
A first main electrode formed on the conductive low-resistance semiconductor layer;
A first conductive type low resistance semiconductor layer formed on the first conductive type low resistance semiconductor layer;
2 main electrodes, and the amount of carrier integration in the repeating direction
Is approximately 5 × 10 12cm-2The following first conductive type semiconductor layer
And an auxiliary region in which the second conductive type semiconductor layers are alternately adjacent to each other
At least the gate of the first conductive type high resistance semiconductor layer
Characterized in that it is formed in the area between the electrodes
You.

【0023】本発明(請求項2)に係わる電力用半導体
素子では、上記の発明(請求項1)では電流制御型ゲー
トであったものを電圧制御型ゲートにすることができ、
より低パワーで駆動することが可能となる。
In the power semiconductor device according to the present invention (claim 2), the current control type gate in the above invention (claim 1) can be replaced with a voltage control type gate,
It becomes possible to drive with lower power.

【0024】この素子構造では、ゲート電極に第2の主
電極に対し負の電圧を印可すると、絶縁膜と第1導電型
高抵抗半導体層との界面から第1導電型高抵抗半導体層
へ空乏層が伸び、第1の第1導電型低抵抗半導体層直下
のポテンシャルを高めて電子注入を阻止する。この際
に、補助領域の第2導電型半導体層はこの空乏層のポテ
ンシャルに固定され、第1の主電極の電位が高くなるに
つれて、補助領域の幅の狭い第1導電型半導体層内には
速やかに空乏層が広がり、高いターンオフゲインを得る
ことができる。電圧制御型ゲートではゲート電極に第2
の主電極に対し負の電圧を印可した時に伸びる空乏層幅
が小さいため、補助領域を導入することによるターンオ
フゲインの向上効果はより大きくなる。
In this device structure, when a negative voltage is applied to the gate electrode with respect to the second main electrode, depletion occurs from the interface between the insulating film and the first conductive type high resistance semiconductor layer to the first conductive type high resistance semiconductor layer. The layer extends to increase the potential immediately below the first first conductivity type low-resistance semiconductor layer to prevent electron injection. At this time, the second conductivity type semiconductor layer in the auxiliary region is fixed at the potential of the depletion layer, and as the potential of the first main electrode increases, the second conductivity type semiconductor layer in which the width of the auxiliary region becomes narrower is increased. The depletion layer spreads quickly, and a high turn-off gain can be obtained. In a voltage-controlled gate, the second
Since the width of the depletion layer extending when a negative voltage is applied to the main electrode is small, the effect of improving the turn-off gain by introducing the auxiliary region is further increased.

【0025】また、本発明(請求項3)に係わる電力用
半導体素子は、第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して形成された第2導電型低抵抗半
導体層と、前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面
に形成された第1導電型低抵抗半導体層と、前記第1導
電型低抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、前
記第1の主面に形成され前記第2導電型低抵抗半導体層
とオーミック接触し前記第2導電型低抵抗半導体層に挟
まれた領域ではショットキー接触する第2の主電極とか
らなり、くり返し方向のキャリア積分量が概略5×10
12cm−2以下の第1導電型半導体層と第2導電型半
導体層が交互に隣接してなる補助領域が前記第1導電型
高抵抗半導体層の少なくとも前記第2導電型低抵抗半導
体層に挟まれた領域に形成され、前記補助領域の第2導
電型半導体層は前記第2導電型低抵抗半導体層と接続さ
れていることを特徴とする。
Further, a power semiconductor device according to the present invention (claim 3) comprises a first conductivity type high resistance semiconductor layer and a first conductive type high resistance semiconductor layer.
A second-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed at a predetermined distance from the main surface of the first conductive type; a first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first-conductivity-type high-resistance semiconductor layer; A first main electrode formed on the first conductive type low-resistance semiconductor layer and an ohmic contact with the second conductive type low-resistance semiconductor layer formed on the first main surface; The region between the semiconductor layers is composed of the second main electrode in Schottky contact, and the carrier integration amount in the repetition direction is approximately 5 × 10
An auxiliary region in which the first conductivity type semiconductor layers and the second conductivity type semiconductor layers of 12 cm −2 or less are alternately adjacent to each other is formed in at least the second conductivity type low resistance semiconductor layer of the first conductivity type high resistance semiconductor layer. The second conductive type semiconductor layer of the auxiliary region is formed in a region sandwiched therebetween, and is connected to the second conductive type low-resistance semiconductor layer.

【0026】本発明(請求項3)に係わる電力用半導体
素子では、上記の発明(請求項1)と同様に補助領域を
第2導電型低抵抗半導体層に挟まれた領域に形成するこ
とにより、この部分の抵抗を著しく低減することが可能
となる。また、補助領域の第2導電型半導体層は第2導
電型低抵抗半導体層と接続されて第2の主電極とほぼ等
電位に設定されており、補助領域の第1導電型半導体層
は第1導電型高抵抗半導体層に接続されて第1の主電極
とほぼ等電位に設定され第2の主電極とはショットキー
バリアによって障壁が設けられている。第1の主電極の
電位が高くなるにつれて補助領域の第1導電型半導体層
と第2導電型半導体層との間に逆バイアスが印可され、
幅の狭い第1導電型半導体層内に速やかに空乏層が広が
り、リーク電流を低減することができる。
In the power semiconductor device according to the present invention (claim 3), similarly to the above invention (claim 1), the auxiliary region is formed in a region sandwiched between the second conductive type low resistance semiconductor layers. The resistance of this portion can be significantly reduced. The second conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is connected to the second conductive type low-resistance semiconductor layer and is set at substantially the same potential as the second main electrode, and the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is the second conductive type semiconductor layer. The first main electrode is connected to the one-conductivity-type high-resistance semiconductor layer, and is set at substantially the same potential as the first main electrode, and a barrier is provided between the second main electrode and the Schottky barrier. As the potential of the first main electrode increases, a reverse bias is applied between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer in the auxiliary region,
The depletion layer quickly spreads in the narrow first conductivity type semiconductor layer, and the leakage current can be reduced.

【0027】また、本発明(請求項4)に係わる電力用
半導体素子は、第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して絶縁膜を介して形成された電極
と、前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面に形成
された第1導電型低抵抗半導体層と、前記第1導電型低
抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、前記第1
の主面に形成され前記電極とオーミック接触し前記電極
に挟まれた領域ではショットキー接触する第2の主電極
とからなり、くり返し方向のキャリア積分量が概略5×
1012cm−2以下の第1導電型半導体層と第2導電
型半導体層が交互に隣接してなる補助領域が前記第1導
電型高抵抗半導体層の少なくとも前記ゲート電極に挟ま
れた領域に形成されていることを特徴とする。
Further, the power semiconductor device according to the present invention (claim 4) comprises a first conductive type high resistance semiconductor layer and a first conductive type high resistance semiconductor layer.
An electrode formed at a predetermined distance from the main surface of the first conductive type via an insulating film; a first conductive type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first conductive type high-resistance semiconductor layer; A first main electrode formed on a one-conductivity-type low-resistance semiconductor layer;
And a second main electrode formed in ohmic contact with the electrode and interposed between the electrodes and having a Schottky contact with the second main electrode, and the carrier integration amount in the repetitive direction is approximately 5 ×
An auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers of 10 12 cm −2 or less are alternately adjacent to each other is formed in at least a region of the first conductive type high resistance semiconductor layer sandwiched between the gate electrodes. It is characterized by being formed.

【0028】本発明(請求項4)に係わる電力用半導体
素子では、第1の主電極の電位が高くなると、絶縁膜と
第1導電型高抵抗半導体層との界面から第1導電型高抵
抗半導体層へ空乏層が伸び、電極間のポテンシャルを高
めて電子の流れを阻止する。この際に、補助領域の第2
導電型半導体層はこの空乏層のポテンシャルに固定さ
れ、第1の主電極の電位が高くなるにつれて、補助領域
の幅の狭い第1導電型半導体層内には速やかに空乏層が
広がり、リーク電流を低減することができる。MOSバ
リア制御SBDでは空乏層の伸びが小さいため、補助領
域を導入することによるリーク電流の低減効果はより大
きくなる。
In the power semiconductor device according to the present invention (claim 4), when the potential of the first main electrode is increased, the first conductive type high resistance semiconductor layer is moved from the interface between the insulating film and the first conductive type high resistance semiconductor layer. A depletion layer extends to the semiconductor layer, increasing the potential between the electrodes and blocking the flow of electrons. At this time, the second
The conductivity type semiconductor layer is fixed to the potential of the depletion layer. As the potential of the first main electrode increases, the depletion layer quickly spreads in the first conductivity type semiconductor layer having a narrow auxiliary region, and the leakage current increases. Can be reduced. In the MOS barrier control SBD, since the extension of the depletion layer is small, the effect of reducing the leak current by introducing the auxiliary region is further increased.

【0029】また、上記の発明(請求項1または3)に
おいて、前記補助領域のうち、前記第2導電型低抵抗半
導体層に挟まれた部分を構成する第1導電型半導体層の
幅を、それよりも深く形成された部分を構成する第1導
電型半導体層の幅よりも小さく設定することが望ましい
(第6発明)。
In the above invention (claim 1 or 3), the width of the first conductivity type semiconductor layer constituting a portion of the auxiliary region sandwiched between the second conductivity type low resistance semiconductor layers is It is desirable to set the width to be smaller than the width of the first conductivity type semiconductor layer constituting the portion formed deeper than it (sixth invention).

【0030】かかる構成の電力用半導体素子では、補助
領域の第1導電型半導体層の幅が狭くなるので、第2導
電型低抵抗半導体層に挟まれた部分の抵抗を更に低減で
き、しかも非導通状態で空乏化しやすく、ターンオフゲ
インの向上(またはリーク電流の低減)という効果も同
時に実現することができる。
In the power semiconductor device having such a configuration, since the width of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is narrowed, the resistance of the portion sandwiched between the second conductive type low resistance semiconductor layers can be further reduced, and furthermore, the non-conductive area can be reduced. Depletion easily occurs in the conductive state, and the effect of improving the turn-off gain (or reducing the leak current) can be realized at the same time.

【0031】補助領域の第1導電型半導体層の幅を小さ
くしていくと、補助領域を形成する第1導電型半導体層
と第2導電型半導体層からなる接合のビルトインポテン
シャルにより、導通状態でも第1導電型半導体層中に空
乏層が伸びて実質的に第1導電型キャリアが流れる幅が
縮小し、オン抵抗が逆に増加するという問題が生じる。
As the width of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is reduced, the junction is formed by the first conductive type semiconductor layer and the second conductive type semiconductor layer forming the auxiliary region. The depletion layer extends in the first conductivity type semiconductor layer, and the width of the first conductivity type carriers substantially decreases, which causes a problem that the on-resistance increases.

【0032】しかし、ゲート電極に第2の主電極に対し
て正の電圧が印可される(または第2の主電極に第1の
主電極に対して正の電圧が印可される)導通状態では、
補助領域を形成する第1導電型半導体層と第2導電型半
導体層との間に順バイアスがかかるので、第1導電型半
導体層中に伸びていた空乏層が消失して、十分に小さな
オン抵抗を実現することができる。
However, in a conductive state where a positive voltage is applied to the gate electrode with respect to the second main electrode (or a positive voltage is applied to the second main electrode with respect to the first main electrode). ,
Since a forward bias is applied between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer forming the auxiliary region, the depletion layer extending in the first conductivity type semiconductor layer disappears, and a sufficiently small ON-state is formed. Resistance can be realized.

【0033】第2導電型低抵抗半導体層よりも深く形成
された部分の補助領域の第1導電型半導体層の幅は、ビ
ルトインポテンシャルによる空乏層が問題とならない程
度の幅に設定しておけば、第2導電型低抵抗半導体層か
ら離れて補助領域の第2導電型半導体層がゲート電極
(または第2の主電極)と等電位になっていなくてもオ
ン抵抗が増加するという問題は生じない。
The width of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region in the portion formed deeper than the second conductive type low resistance semiconductor layer is set to such a width that the depletion layer due to the built-in potential does not matter. In addition, a problem arises that the on-resistance increases even if the second conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is not at the same potential as the gate electrode (or the second main electrode) apart from the second conductive type low resistance semiconductor layer. Absent.

【0034】また、上記の発明(請求項2または4)に
おいて、前記補助領域のうち、前記ゲート電極または前
記電極に挟まれた部分を構成する第1導電型半導体層の
幅を、それよりも深く形成された部分を構成する第1導
電型半導体層の幅よりも小さく設定することが望ましい
(第7発明)。
In the above invention (claim 2 or 4), the width of the first conductive type semiconductor layer constituting the gate electrode or the portion sandwiched between the electrodes in the auxiliary region is set to be larger than that. It is desirable to set the width to be smaller than the width of the first conductivity type semiconductor layer constituting the deeply formed portion (seventh invention).

【0035】かかる構成の電力用半導体素子では、補助
領域の第1導電型半導体層の幅が狭くなるので非導通状
態で空乏化しやすく、ターンオフゲインの向上(または
リーク電流の低減)が実現される。この素子構造では、
ゲート電極に第2の主電極に対して正の電圧が印可され
る(または第2の主電極に第1の主電極に対して正の電
圧が印可される)導通状態では、絶縁膜と半導体の界面
に高濃度の第1導電型キャリア層ができるので、十分に
小さなオン抵抗を実現することができる。
In the power semiconductor device having such a configuration, the width of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is reduced, so that the semiconductor layer is easily depleted in a non-conductive state, and the turn-off gain is improved (or the leak current is reduced). . In this element structure,
In a conductive state where a positive voltage is applied to the gate electrode with respect to the second main electrode (or a positive voltage is applied to the second main electrode with respect to the first main electrode), the insulating film and the semiconductor , A high-concentration first-conductivity-type carrier layer is formed at the interface, so that a sufficiently small on-resistance can be realized.

【0036】上記の発明(第6発明)とは異なり、この
素子構造では補助領域の第1導電型半導体層と第2導電
型半導体層との間に順バイアスがかからない。しかし、
ゲート電極(または電極)よりも浅く形成された部分の
補助領域の第1導電型半導体層と絶縁膜との界面には高
濃度の第1導電型蓄積層ができるので、ゲート電極(ま
たは電極)よりも深く形成された部分の補助領域の第1
導電型半導体層の幅を、ビルトインポテンシャルによる
空乏層が問題とならない程度の幅に設定しておけば、オ
ン抵抗が増加するという問題は生じない。
Unlike the above invention (sixth invention), in this element structure, no forward bias is applied between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer in the auxiliary region. But,
A high-concentration first-conductivity-type storage layer is formed at the interface between the first-conductivity-type semiconductor layer and the insulating film in a portion of the auxiliary region formed shallower than the gate electrode (or electrode). The first part of the auxiliary area of the part formed deeper than
If the width of the conductive semiconductor layer is set to such a width that the depletion layer due to the built-in potential does not cause a problem, the problem of an increase in on-resistance does not occur.

【0037】また、上記の発明(請求項1、2、及び第
6発明、第7発明)において、前記ゲート電極の電位を
前記第2の主電極と等電位とした時に、前記補助領域の
第1導電型半導体層の少なくとも一部分が空乏化して、
前記第1の第1導電型低抵抗半導体層から前記第2の第
1導電型低抵抗半導体層への第1導電型キャリアの流れ
を阻止するように、前記補助領域の第1導電型半導体層
の濃度と幅を設定することが望ましい(第8発明)。
In the above invention (claims 1 and 2 and the sixth and seventh inventions), when the potential of the gate electrode is equal to the potential of the second main electrode, the potential of the auxiliary region At least a portion of the one conductivity type semiconductor layer is depleted,
The first conductive type semiconductor layer of the auxiliary region is configured to block the flow of the first conductive type carrier from the first first conductive type low resistance semiconductor layer to the second first conductive type low resistance semiconductor layer. (The eighth invention).

【0038】かかる構成の電力用半導体素子では、補助
領域の第1導電型半導体層の少なくとも一部分がビルト
インポテンシャルにより空乏化することにより、第2導
電型低抵抗半導体層(または絶縁膜)から空乏層が伸び
ていない場合でも、第1の第1導電型低抵抗半導体層か
らの電子注入が阻止され、ノーマリオフ特性が実現され
る。
In the power semiconductor device having such a configuration, at least a part of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is depleted by the built-in potential, so that the second conductive type low resistance semiconductor layer (or insulating film) is depleted from the depletion layer. Even if is not extended, electron injection from the first first conductivity type low resistance semiconductor layer is prevented, and normally-off characteristics are realized.

【0039】また、上記の発明(請求項3、4、及び第
6発明、第7発明)において、前記第1の主電極の電位
を前記第2の主電極の電位より高くした時に、前記補助
領域の第1導電型半導体層の少なくとも一部分が空乏化
して、前記第2の第1導電型低抵抗半導体層から前記第
2の主電極への第1導電型キャリアの流れを阻止するよ
うに、前記補助領域の第1導電型半導体層の濃度と幅を
設定することが望ましい(第9発明)。
In the above inventions (claims 3 and 4, and the sixth and seventh inventions), when the potential of the first main electrode is higher than the potential of the second main electrode, the auxiliary At least a portion of the first conductivity type semiconductor layer in the region is depleted to prevent the flow of the first conductivity type carrier from the second first conductivity type low resistance semiconductor layer to the second main electrode, It is desirable to set the concentration and width of the first conductivity type semiconductor layer in the auxiliary region (ninth invention).

【0040】かかる構成の電力用半導体素子では、補助
領域の第1導電型半導体層の少なくとも一部分がビルト
インポテンシャルにより空乏化することにより、第2導
電型低抵抗半導体層(または絶縁膜)から空乏層が伸び
ていない場合でも、前記第2の第1導電型低抵抗半導体
層から前記第2の主電極への第1導電型キャリアの流れ
が阻止され、リーク電流を十分に小さくすることができ
る。
In the power semiconductor device having such a configuration, at least a portion of the first conductive type semiconductor layer in the auxiliary region is depleted by the built-in potential, so that the second conductive type low resistance semiconductor layer (or insulating film) is depleted. Even if is not extended, the flow of the first conductivity type carrier from the second first conductivity type low resistance semiconductor layer to the second main electrode is blocked, and the leak current can be sufficiently reduced.

【0041】また、上記の各本発明において、前記補助
領域は前記第1の主面全体に形成され、前記電力用半導
体素子構造の端部に接合終端構造を形成するにあたり、
空乏層の伸びを抑える第3の第1導電型低抵抗半導体層
はこの補助領域の表面部に形成されることが望ましい
(第10発明) かかる構成の電力用半導体素子では、補助領域をウェハ
全面に亙って形成しても高耐圧を得ることができる。こ
のため、次に述べる本発明(請求項5)のエピタキシャ
ル成長方法、あるいは他のプロセスにより補助領域をパ
ターニングなしにウェハ全面に形成し、その後に通常の
方法で素子構造を形成することにより容易に上記各本発
明の素子構造を実現することが可能となる。
In each of the above aspects of the present invention, the auxiliary region is formed on the entire first main surface, and when forming a junction termination structure at an end of the power semiconductor element structure,
It is preferable that the third first conductivity type low-resistance semiconductor layer for suppressing the extension of the depletion layer is formed on the surface of the auxiliary region (tenth invention). A high withstand voltage can be obtained even if it is formed over the range. Therefore, an auxiliary region is formed on the entire surface of the wafer without patterning by the epitaxial growth method of the present invention (claim 5) or another process described below, and then the element structure is easily formed by a normal method. Each element structure of the present invention can be realized.

【0042】また、本発明(請求項5)に係わる半導体
層の形成方法は、第1導電型高抵抗半導体層は予め所定
の角度をつけて研磨され、当該研磨により前記第1導電
型高抵抗半導体層の第1の主面に形成されたテラス上
に、くり返し方向のキャリア積分量が概略5×1012
cm−2以下の第1導電型半導体層と第2導電型半導体
層が交互に隣接してなる補助領域をエピタキシャル成長
で形成するにあたり、前記第1の主面に形成されたステ
ップからステップフローにより単結晶が成長する際に、
テラスのちょうど1/2まで単結晶が成長するまでは第
2導電型不純物を添加し、その後テラス全体に単結晶が
成長するまでは第1導電型不純物を添加し、このサイク
ルを繰り返すことにより前記補助領域を形成することを
特徴とする。
Further, in the method of forming a semiconductor layer according to the present invention (claim 5), the first conductive type high resistance semiconductor layer is polished at a predetermined angle in advance, and the first conductive type high resistance semiconductor layer is polished by the polishing. On the terrace formed on the first main surface of the semiconductor layer, the carrier integration amount in the repeating direction is approximately 5 × 10 12
In forming an auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers each having a size of cm −2 or less are alternately adjacent to each other by epitaxial growth, a single step flow is performed from the step formed on the first main surface. As the crystal grows,
The second conductivity type impurity is added until the single crystal grows to just half of the terrace, and then the first conductivity type impurity is added until the single crystal grows on the entire terrace, and this cycle is repeated. An auxiliary area is formed.

【0043】かかる構成の半導体層の形成方法では、研
磨の角度に対応した幅のテラスが形成され、その1/2
が補助領域の第1導電型半導体層および第2導電型半導
体層の幅となるので、角度の選び方によって、通常のパ
ターニングでは不可能なほど微細な幅を持つ補助領域を
実現することができる。この方法は、第2導電型低抵抗
半導体層または絶縁膜を介して形成されたゲート電極
(または電極)に挟まれた部分の、幅の狭い第1導電型
半導体層を持つ補助領域を形成するのに特に適した方法
である。
In the method of forming a semiconductor layer having such a structure, a terrace having a width corresponding to the polishing angle is formed, and
Is the width of the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer in the auxiliary region, so that an auxiliary region having a width that is too small by ordinary patterning can be realized by selecting an angle. According to this method, an auxiliary region having a narrow first conductive type semiconductor layer in a portion sandwiched between gate electrodes (or electrodes) formed via a second conductive type low resistance semiconductor layer or an insulating film is formed. This is a particularly suitable method.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら実施形
態を説明する。以下の実施例では、第1導電型をN型、
第2導電型をP型とした場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the first conductivity type is N-type,
The case where the second conductivity type is P-type is shown.

【0045】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係わる接合型静電誘導トランジスタ(SI
T)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。以
下、図1〜図4に対応する第1〜第4の実施形態では、
図20に示した従来の接合型SITと対応する部分は同
じ記号を用いて詳細な説明は省略する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Of the junction type static induction transistor (SI
It is a perspective view including a sectional view showing an element structure of T). Hereinafter, in the first to fourth embodiments corresponding to FIGS.
Parts corresponding to those of the conventional junction type SIT shown in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0046】本実施形態の接合型SITの素子構造で
は、P型ゲート層4に挟まれた領域にP型層とN型層
が交互に配置されてなる補助領域16が形成されてお
り、補助領域16のP型層はP型ゲート層4に接続さ
れている。この補助領域のP型層、N型層の濃度×幅か
ら算出されるキャリア積分量が概略5×1012cm
−2以下でほぼ一致するように、それぞれの層の濃度と
幅が設定される。例えば、幅が5μmであれば濃度を3
×1015cm−3、幅が1μmであれば濃度を2×1
16cm−3と選ぶことができる。
In the device structure of the junction type SIT of this embodiment, an auxiliary region 16 in which P-type layers and N-type layers are alternately arranged is formed in a region sandwiched between the P + -type gate layers 4. The P-type layer of the auxiliary region 16 is connected to the P + -type gate layer 4. The carrier integral calculated from the concentration × width of the P-type layer and the N-type layer in the auxiliary region is approximately 5 × 10 12 cm.
The densities and widths of the respective layers are set so that they substantially match at -2 or less. For example, if the width is 5 μm, the density is 3
× 10 15 cm −3 , if the width is 1 μm, the concentration is 2 × 1
0 16 cm -3 can be selected.

【0047】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層の濃度をN型ベース層2の濃度より高く設定できる
ため、従来の接合型SITの問題点であったP型ゲー
ト層4に挟まれた領域の抵抗成分を著しく低減すること
が可能となる。また、補助領域16のP型層はP型ゲ
ート層4と接続されてゲート電極7とほぼ等電位に設定
されており、補助領域16のN型層はN型ソース層3
と接続されてソース電極6とほぼ等電位に設定されてい
る。
According to the present embodiment, the concentration of the N-type layer of the auxiliary area 16 N - since it set higher than the concentration of type base layer 2, a conventional junction type SIT P + -type gate layer a was the problem of 4 makes it possible to significantly reduce the resistance component in the region sandwiched between the layers. The P-type layer of the auxiliary region 16 is connected to the P + -type gate layer 4 and is set at substantially the same potential as the gate electrode 7, and the N-type layer of the auxiliary region 16 is of the N + -type source layer 3.
And is set at substantially the same potential as the source electrode 6.

【0048】従って、ゲート電極7にソース電極6に対
して負の電圧が印可されると補助領域16の幅の狭いN
型層内には速やかに空乏層が広がり、高いターンオフゲ
インを得ることができる。更に、補助領域16のN型層
の幅を縮めて0.05μm程度とし、濃度を5×10
17cm−3程度に選ぶことにより、補助領域16のN
型層とP型層とからなるPN接合のビルトインポテンシ
ャルによって補助領域16のN型層は空乏層で覆われ
る。
Therefore, when a negative voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, the N
The depletion layer quickly spreads in the mold layer, and a high turn-off gain can be obtained. Further, the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is reduced to about 0.05 μm, and the concentration is set to 5 × 10
By selecting about 17 cm −3 , the N
The N-type layer in the auxiliary region 16 is covered with a depletion layer by the built-in potential of the PN junction composed of the type layer and the P-type layer.

【0049】このようにするとゲート電極7とソース電
極6が等電位であってもN型ソース層3からの電子注
入は起こらず、ノーマリオフを実現することができる。
これによってシステムが停止した場合に電流を遮断した
状態に保つことができ、安全性の向上を図ることができ
る。この場合でも、ゲート電極7にソース電極6に対し
て正の電圧を印可すれば、補助領域16のN型層とP型
層からなるPN接合は順バイアスされ、N型層を覆って
いたビルトインポテンシャルによる空乏層は消滅し、十
分に低いオン抵抗を実現することができる。
Thus, even if the gate electrode 7 and the source electrode 6 are at the same potential, electron injection from the N + -type source layer 3 does not occur, and normally-off can be realized.
As a result, when the system is stopped, the current can be kept in a cut-off state, and safety can be improved. Even in this case, if a positive voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, the PN junction formed of the N-type layer and the P-type layer in the auxiliary region 16 is forward-biased, and the built-in The depletion layer due to the potential disappears, and a sufficiently low on-resistance can be realized.

【0050】(第2の実施形態)図2は、本発明の第2
の実施形態に係わる接合型静電誘導トランジスタ(SI
T)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本実
施形態の接合型SITの素子構造では、補助領域16が
型ゲート層4より深くまで形成されており、P
ゲート層4に挟まれた部分を構成する補助領域16のN
型層の幅を、それよりも深く形成された部分を構成する
補助領域17のN型層の幅よりも小さく設定している。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
Of the junction type static induction transistor (SI
It is a perspective view including a sectional view showing an element structure of T). The element structure of junction type SIT of this embodiment, the auxiliary region 16 are formed deeper than the P + -type gate layer 4, N of the auxiliary area 16 of the portion sandwiched between the P + -type gate layer 4
The width of the mold layer is set to be smaller than the width of the N-type layer in the auxiliary region 17 that forms a portion formed deeper than the mold layer.

【0051】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層の幅が狭くなるので、P型ゲート層4に挟まれた部
分の抵抗を更に低減でき、しかも非導通状態で空乏化し
やすくターンオフゲインの向上という効果も同時に実現
することができる。この場合にも、補助領域16のN型
層の幅を0.05μm程度まで縮めてノーマリオフとす
ることができる。
According to the present embodiment, since the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is reduced, the resistance of the portion sandwiched between the P + -type gate layers 4 can be further reduced, and depletion easily occurs in a non-conductive state. The effect of improving the turn-off gain can be realized at the same time. Also in this case, the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 can be reduced to about 0.05 μm to be normally off.

【0052】P型ゲート層4よりも深く形成された部
分を構成する補助領域17のN型層の幅は、P型ゲー
ト層4に挟まれた部分を構成する補助領域16のN型層
の幅と同じに設定してもよいが、この実施形態では大き
く設定している。P型ゲート層4よりも深く形成され
た部分を構成する補助領域17のP型層またはN型層
は、それぞれの層の抵抗により、それぞれP型ゲート
層4またはN型ソース層3とは等電位にならない。こ
のような場合には、ゲート電極7にソース電極6に対し
て正の電圧を印可しても、補助領域17下部のN型層内
部に広がっているビルトインポテンシャルによる空乏層
を十分に消滅させることができない。
The width of the N-type layer of the auxiliary region 17 constituting the portion formed deeper than the P + -type gate layer 4 is the same as the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 constituting the portion sandwiched between the P + -type gate layers 4. Although it may be set to be the same as the width of the layer, it is set to be large in this embodiment. The P-type layer or the N-type layer of the auxiliary region 17 constituting the portion formed deeper than the P + -type gate layer 4 is formed by the P + -type gate layer 4 or the N + -type source layer 3 depending on the resistance of each layer. Does not become equipotential. In such a case, even if a positive voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, the depletion layer due to the built-in potential spreading inside the N-type layer below the auxiliary region 17 is sufficiently eliminated. Can not.

【0053】このような事態を避けるため、この実施形
態ではP型ゲート層4よりも深く形成された部分を構
成する補助領域17のN型層の幅を、P型ゲート層4
に挟まれた部分を構成する補助領域16のN型層の幅よ
りも大きく設定している。この素子構造は、エピタキシ
ャル成長とイオン注入によるP型不純物、N型不純物の
選択ドーピングを繰り返す製造プロセスを採用する上で
も好適である。
[0053] To avoid such a situation, the width of the N-type layer of the auxiliary area 17 constituting the deeper portion than P + -type gate layer 4 in this embodiment, the P + -type gate layer 4
Is set to be larger than the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 constituting the portion sandwiched between the two. This element structure is also suitable for employing a manufacturing process in which selective doping of P-type impurities and N-type impurities by epitaxial growth and ion implantation is repeated.

【0054】すなわち、エピタキシャル成長では半導体
基板を高温にする必要があるが、その際に下地に既に形
成されている補助領域のP型不純物、N型不純物が拡散
して広がり、それらの幅が変わってしまう。特に補助領
域のN型不純物の幅を小さく設定すると、最悪の場合に
はP型不純物の拡散によってN型層が消滅してしまうこ
ともありうる。従って、先にエピタキシャル成長される
半導体基板の深い部分に形成される補助領域17のN型
層の幅を大きく設定しておけば、製造プロセスによるN
型層の幅の変動があったとしても安定して補助領域17
を形成することができる。
That is, in the epitaxial growth, the semiconductor substrate needs to be heated to a high temperature. At this time, the P-type impurity and the N-type impurity in the auxiliary region already formed in the base are diffused and spread, and their widths are changed. I will. In particular, if the width of the N-type impurity in the auxiliary region is set to be small, in the worst case, the N-type layer may disappear due to the diffusion of the P-type impurity. Therefore, if the width of the N-type layer of the auxiliary region 17 formed in a deep portion of the semiconductor substrate which is first epitaxially grown is set to be large, N
Even if the width of the mold layer fluctuates, the auxiliary region 17 is stable.
Can be formed.

【0055】(第3の実施形態)図3は、本発明の第3
の実施形態に係わる接合型静電誘導トランジスタ(SI
T)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本実
施形態の接合型SITの素子構造では、補助領域17が
型ドレイン層1上まで到達している。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
Of the junction type static induction transistor (SI
It is a perspective view including a sectional view showing an element structure of T). In the device structure of the junction type SIT according to the present embodiment, the auxiliary region 17 reaches the N + type drain layer 1.

【0056】本実施形態によれば、補助領域17は濃度
と幅を変えなくても厚さ(半導体素子の厚み方向の補助
領域の寸法)に比例して耐圧が増加するという性質を持
っているので、補助領域17が無い場合や補助領域17
がN型ベース層2の途中までしか形成されていない場
合に比べて、オン抵抗を低減することが可能となる。
According to this embodiment, the auxiliary region 17 has the property that the breakdown voltage increases in proportion to the thickness (the size of the auxiliary region in the thickness direction of the semiconductor element) without changing the concentration and width. Therefore, when there is no auxiliary area 17 or when the auxiliary area 17
Can be reduced as compared with the case where only a part of the N type base layer 2 is formed.

【0057】(第4の実施形態)図4は、本発明の第4
の実施形態に係わる接合型静電誘導トランジスタ(SI
T)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本実
施形態の接合型SITの素子構造では、補助領域16の
表面付近にP型層18が形成されている。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
Of the junction type static induction transistor (SI
It is a perspective view including a sectional view showing an element structure of T). In the device structure of the junction type SIT of the present embodiment, the P type layer 18 is formed near the surface of the auxiliary region 16.

【0058】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層とN型ソース層3とはP型層18により分離され
ているので、電子は補助領域16のN型層へ流入するこ
とができずノーマリオフ特性を示す。このような場合で
も、ゲート電極7にソース電極6に対して正の電圧を印
可すれば、N型ソース層3とP型層18からなるP
N接合が順バイアスされて、電子はN型ソース層3か
らP型層18を通過して補助領域16のN型層に注入
される。但し、このP型層18の濃度を上げすぎる
と、この部分での抵抗が大きくなるのでオン抵抗に悪影
響を及ぼす。補助領域16のN型層の幅を例えば1μm
〜サブμm程度の通常の製造プロセスで可能な範囲に設
定し、ノーマリオフに必要な最小限の濃度に設定するの
が望ましい。
According to the present embodiment, since the N-type layer of the auxiliary region 16 and the N + -type source layer 3 are separated by the P -type layer 18, electrons flow into the N-type layer of the auxiliary region 16. It cannot show normally-off characteristics. Even in such a case, if a positive voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, the P + composed of the N + type source layer 3 and the P
The N junction is forward-biased, and electrons are injected from the N + type source layer 3 through the P type layer 18 into the N type layer of the auxiliary region 16. However, if the concentration of the P -type layer 18 is excessively increased, the resistance in this portion increases, which adversely affects the on-resistance. The width of the N-type layer of the auxiliary region 16 is, for example, 1 μm
It is desirable to set the concentration to a range of about .mu.m to sub-.mu.m, which is possible in a normal manufacturing process, and to the minimum concentration required for normally-off.

【0059】(第5の実施形態)図5は、本発明の第5
の実施形態に係わるMOS型静電誘導トランジスタ(S
IT)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。以
下、図5〜図8に対応する第5〜第8の実施形態では、
図21に示した従来のMOS型SITと対応する部分は
同じ記号を用いて詳細な説明は省略する。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention.
MOS type static induction transistor (S
FIG. 2 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of (IT). Hereinafter, in the fifth to eighth embodiments corresponding to FIGS.
Portions corresponding to the conventional MOS type SIT shown in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

【0060】実施形態のMOS型SITの素子構造で
は、ゲート電極7に挟まれた領域にP型層とN型層が交
互に配置されてなる補助領域16が形成されている。補
助領域16はゲート電極7の底部よりは浅く、N型ソ
ース層3との間にはN型層19が形成されている。こ
の実施形態においても補助領域16のP型層、N型層の
濃度と幅は第1の実施形態と同様に選ぶことができる。
In the device structure of the MOS type SIT according to the embodiment, an auxiliary region 16 in which P-type layers and N-type layers are alternately arranged is formed in a region sandwiched between the gate electrodes 7. The auxiliary region 16 is shallower than the bottom of the gate electrode 7, and an N -type layer 19 is formed between the auxiliary region 16 and the N + -type source layer 3. Also in this embodiment, the concentrations and widths of the P-type layer and the N-type layer in the auxiliary region 16 can be selected as in the first embodiment.

【0061】本実施形態によれば、第1から第4の実施
形態の素子構造では電流制御型ゲートであったものを電
圧制御型ゲートにすることができ、より低パワーで駆動
することが可能となる。この素子構造では、ゲート電極
7にソース電極6に対し負の電圧を印可すると、ゲート
絶縁膜8とN型層19との界面からN型層19へ空
乏層が伸び、N型ソース層3直下のポテンシャルを高
めて電子注入を阻止する。この際に、補助領域16のP
型層はこの空乏層のポテンシャルに固定され、ドレイン
電極5の電位が高くなるにつれて、補助領域の幅の狭い
N型層内には速やかに空乏層が広がり、高いターンオフ
ゲインを得ることができる。電圧制御制御型ゲートでは
ゲート電極7にソース電極6に対し負の電圧を印可した
時に伸びる空乏層幅が小さいため、補助領域16を導入
することによるターンオフゲインの向上効果はより大き
くなる。
According to the present embodiment, the current control type gate in the element structure of the first to fourth embodiments can be replaced with a voltage control type gate, and the device can be driven with lower power. Becomes In this device structure, when a negative voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, a depletion layer extends from the interface between the gate insulating film 8 and the N type layer 19 to the N type layer 19, and the N + type source The potential immediately below the layer 3 is increased to prevent electron injection. At this time, P
The depletion layer is fixed to the potential of the depletion layer. As the potential of the drain electrode 5 increases, the depletion layer spreads quickly in the N-type layer having a narrow auxiliary region, and a high turn-off gain can be obtained. In the voltage-controlled gate, the width of the depletion layer extending when a negative voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6 is small, so that the effect of improving the turn-off gain by introducing the auxiliary region 16 is further increased.

【0062】(第6の実施形態)図6は、本発明の第6
の実施形態に係わるMOS型静電誘導トランジスタ(S
IT)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本
実施形態のMOS型SITの素子構造では、補助領域1
6がゲート電極7より深くまで形成されており、ゲート
電極7に挟まれた部分を構成する補助領域16のN型層
の幅を、それよりも深く形成された部分を構成する補助
領域17のN型層の幅よりも小さく設定している。
(Sixth Embodiment) FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention.
MOS type static induction transistor (S
FIG. 2 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of (IT). In the element structure of the MOS type SIT of the present embodiment, the auxiliary region 1
6 is formed deeper than the gate electrode 7, and the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 forming the portion sandwiched by the gate electrode 7 is set to the width of the auxiliary region 17 forming the portion formed deeper than that. The width is set smaller than the width of the N-type layer.

【0063】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層の幅が狭くなるので、ゲート電極7に挟まれた部分の
抵抗を更に低減でき、しかも非導通状態で空乏化しやす
くターンオフゲインの向上という効果も同時に実現する
ことができる。この場合にも、補助領域16のN型層の
幅を0.05μm程度まで縮めてノーマリオフとするこ
とができる。ゲート電極7よりも深く形成された部分を
構成する補助領域17のN型層の幅は、ゲート電極7に
挟まれた部分を構成する補助領域16のN型層の幅と同
じに設定してもよいが、この実施形態では大きく設定し
ている。第2の実施例とは異なり、この素子構造では補
助領域16,17のN型層とP型層との間に順バイアス
がかからない。しかし、補助領域16とゲート絶縁膜8
の界面には高濃度の電子蓄積層ができるので、補助領域
17のN型層の幅をビルトインポテンシャルによる空乏
層が問題とならない程度の幅に設定しておけば、オン抵
抗が増加するという問題は生じない。
According to the present embodiment, since the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is reduced, the resistance of the portion sandwiched between the gate electrodes 7 can be further reduced, and the depletion is easily caused in a non-conductive state. The effect of improvement can be realized at the same time. Also in this case, the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 can be reduced to about 0.05 μm to be normally off. The width of the N-type layer of the auxiliary region 17 constituting the portion formed deeper than the gate electrode 7 is set to be the same as the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 constituting the portion sandwiched between the gate electrodes 7. However, in this embodiment, it is set large. Unlike the second embodiment, in this element structure, no forward bias is applied between the N-type layer and the P-type layer in the auxiliary regions 16 and 17. However, the auxiliary region 16 and the gate insulating film 8
Since an electron accumulation layer with a high concentration is formed at the interface, if the width of the N-type layer in the auxiliary region 17 is set to such a width that the depletion layer due to the built-in potential does not cause a problem, the on-resistance increases. Does not occur.

【0064】(第7の実施形態)図7は、本発明の第7
の実施形態に係わるMOS型静電誘導トランジスタ(S
IT)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本
実施形態のMOS型SITの素子構造では、補助領域1
7がN型ドレイン層1上まで到達している。
(Seventh Embodiment) FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention.
MOS type static induction transistor (S
FIG. 2 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of (IT). In the element structure of the MOS type SIT of the present embodiment, the auxiliary region 1
7 has reached the N + type drain layer 1.

【0065】本実施形態によれば、補助領域17は濃度
と幅を変えなくても厚さ(半導体素子の厚み方向の補助
領域の寸法)に比例して耐圧が増加するという性質を持
っているので、補助領域17が無い場合や補助領域17
がN型ベース層2の途中までしか形成されていない場
合に比べて、オン抵抗を低減することが可能となる。
According to the present embodiment, the auxiliary region 17 has the property that the breakdown voltage increases in proportion to the thickness (the size of the auxiliary region in the thickness direction of the semiconductor element) without changing the concentration and width. Therefore, when there is no auxiliary area 17 or when the auxiliary area 17
Can be reduced as compared with the case where only a part of the N type base layer 2 is formed.

【0066】(第8の実施形態)図8は、本発明の第8
の実施形態に係わるMOS型静電誘導トランジスタ(S
IT)の素子構造を示す断面図を含む斜視図である。本
実施形態のMOS型SITの素子構造では、補助領域1
6の表面付近にソース電極6と接続されたP型層20が
形成されている。
(Eighth Embodiment) FIG. 8 shows an eighth embodiment of the present invention.
MOS type static induction transistor (S
FIG. 2 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of (IT). In the element structure of the MOS type SIT of the present embodiment, the auxiliary region 1
6, a P-type layer 20 connected to the source electrode 6 is formed near the surface.

【0067】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層とN型ソース層3とはP型層20により分離されて
いるので、電子は補助領域16のN型層へ流入すること
ができずノーマリオフ特性を示す。このような場合で
も、ゲート電極7にソース電極6に対して正の電圧を印
可すれば、ゲート絶縁膜8とP型層20との界面に反転
層ができて、電子はN型ソース層3から反転層を通過
して補助領域16のN型層に注入される。この素子構造
は通常のMOS型FETに補助領域を追加したものと同
一であるので、このP型層20の濃度は反転層のできる
しきい値が適正な範囲に入るように選ぶ必要がある。
According to the present embodiment, since the N-type layer of the auxiliary region 16 and the N + -type source layer 3 are separated by the P-type layer 20, electrons flow into the N-type layer of the auxiliary region 16. And normally-off characteristics. Even in such a case, if a positive voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the source electrode 6, an inversion layer is formed at the interface between the gate insulating film 8 and the P-type layer 20, and electrons are transferred to the N + -type source layer. 3 is injected into the N-type layer of the auxiliary region 16 through the inversion layer. Since this element structure is the same as that of a normal MOS-type FET with an auxiliary region added, the concentration of the P-type layer 20 must be selected so that the threshold value of the inversion layer falls within an appropriate range.

【0068】(第9の実施形態)図9は、本発明の第9
の実施形態に係わる接合バリア制御ショットキーダイオ
ード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む斜視図で
ある。以下、図9〜図13に対応する第9〜第13の実
施形態では、図22に示した従来の接合バリア制御SB
Dと対応する部分は同じ記号を用いて詳細な説明は省略
する。
(Ninth Embodiment) FIG. 9 shows a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode (SBD) according to the embodiment. Hereinafter, in the ninth to thirteenth embodiments corresponding to FIGS. 9 to 13, the conventional junction barrier control SB shown in FIG.
Portions corresponding to D are denoted by the same symbols and detailed description is omitted.

【0069】本実施形態の接合バリア制御SBDの素子
構造では、P型層11に挟まれた領域にP型層とN型
層が交互に配置されてなる補助領域16が形成されてお
り、補助領域16のP型層はP型層11に接続されて
いる。この実施形態においても補助領域16のP型層、
N型層の濃度と幅は第1の実施形態と同様に選ぶことが
できる。
In the element structure of the junction barrier control SBD of the present embodiment, an auxiliary region 16 in which P-type layers and N-type layers are alternately arranged is formed in a region sandwiched between P + -type layers 11. The P-type layer of the auxiliary region 16 is connected to the P + -type layer 11. Also in this embodiment, the P-type layer of the auxiliary region 16;
The concentration and width of the N-type layer can be selected in the same manner as in the first embodiment.

【0070】本実施形態によれば、第1の実施形態と同
様に補助領域16をP型層11に挟まれた領域に形成す
ることにより、この部分の抵抗を著しく低減することが
可能となる。また、補助領域16のP型層はP型層1
1と接続されてアノード電極13とほぼ等電位に設定さ
れており、補助領域16のN型層はN型カソード層1
0に接続されてカソード電極12とほぼ等電位に設定さ
れアノード電極13とはショットキーバリアによって障
壁が設けられている。カソード電極12の電位が高くな
るにつれて補助領域16のN型層とP型層との間に逆バ
イアスが印可され、幅の狭いN型層内に速やかに空乏層
が広がり、リーク電流を低減することができる。更に、
補助領域16のN型層の幅を縮めて0.05μm程度と
し、濃度を5×1017cm−3程度に選ぶことによ
り、補助領域16のN型層とP型層とからなるPN接合
のビルトインポテンシャルによって補助領域16のN型
層は空乏層で覆われる。このようにするとアノード電極
13にバリアハイトの低い金属を用いても、電子の流れ
を阻止するバリアが生じてリーク電流を低減することが
できる。この場合でも、アノード電極13にカソード電
極12に対して正の電圧を印可すれば、補助領域16の
N型層とP型層からなるPN接合は順バイアスされ、N
型層を覆っていたビルトインポテンシャルによる空乏層
は消滅し、十分に低いオン抵抗を実現することができ
る。
According to the present embodiment, the auxiliary region 16 is formed in the region sandwiched between the P-type layers 11 as in the first embodiment, so that the resistance of this portion can be significantly reduced. . The P-type layer of the auxiliary region 16 is a P + -type layer 1
1 and is set at substantially the same potential as the anode electrode 13, and the N-type layer of the auxiliary region 16 is the N -type cathode layer 1.
It is connected to 0 and is set at substantially the same potential as the cathode electrode 12, and the anode electrode 13 is provided with a barrier by a Schottky barrier. As the potential of the cathode electrode 12 increases, a reverse bias is applied between the N-type layer and the P-type layer in the auxiliary region 16, and the depletion layer quickly spreads in the narrow N-type layer, thereby reducing leakage current. be able to. Furthermore,
By reducing the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 to about 0.05 μm and selecting the concentration to about 5 × 10 17 cm −3 , the PN junction of the N-type layer and the P-type layer of the auxiliary region 16 is formed. The N-type layer of the auxiliary region 16 is covered with a depletion layer by the built-in potential. In this way, even if a metal having a low barrier height is used for the anode electrode 13, a barrier for preventing the flow of electrons is generated, and the leak current can be reduced. Also in this case, if a positive voltage is applied to the anode electrode 13 with respect to the cathode electrode 12, the PN junction of the auxiliary region 16 composed of the N-type layer and the P-type layer is forward-biased,
The depletion layer due to the built-in potential covering the mold layer disappears, and a sufficiently low on-resistance can be realized.

【0071】(第10の実施形態)図10は、本発明の
第10の実施形態に係わる接合バリア制御ショットキー
ダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む斜
視図である。本実施形態の接合バリア制御SBDの素子
構造では、補助領域16がP型層11より深くまで形
成されており、P型層11に挟まれた部分を構成する
補助領域16のN型層の幅を、それよりも深く形成され
た部分を構成する補助領域17のN型層の幅よりも小さ
く設定している。
(Tenth Embodiment) FIG. 10 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode (SBD) according to a tenth embodiment of the present invention. The device structure of the junction barrier control SBD of the present embodiment, the auxiliary region 16 are formed deeper than the P + -type layer 11, N-type layer of the auxiliary area 16 of the portion sandwiched between the P + -type layer 11 Is set to be smaller than the width of the N-type layer of the auxiliary region 17 forming a portion formed deeper than that.

【0072】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層の幅が狭くなるので、P型層11に挟まれた部分の
抵抗を更に低減でき、しかも非導通状態で空乏化しやす
くリーク電流の低減という効果も同時に実現することが
できる。この場合にも、補助領域16のN型層の幅を
0.05μm程度まで縮めてビルトインポテンシャルに
よるバリアを形成することができる。P型層11より
も深く形成された部分を構成する補助領域17のN型層
の幅は、P型層11に挟まれた部分を構成する補助領
域16のN型層の幅と同じに設定してもよいが、この実
施形態では大きく設定している。この理由は第2の実施
形態で説明したものと同様である。
According to the present embodiment, since the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is reduced, the resistance of the portion sandwiched between the P + -type layers 11 can be further reduced, and depletion easily occurs in a non-conductive state. The effect of reducing the current can also be realized at the same time. Also in this case, the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 can be reduced to about 0.05 μm to form a barrier with a built-in potential. The width of the N-type layer of the auxiliary area 17 constituting the deeper portion than P + -type layer 11 is the same as the width of the N-type layer of the auxiliary area 16 of the portion sandwiched between the P + -type layer 11 May be set, but in this embodiment, it is set large. The reason is the same as that described in the second embodiment.

【0073】(第11の実施形態)図11は、本発明の
第11の実施形態に係わる接合バリア制御ショットキー
ダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図である。
本実施形態の接合バリア制御SBDの素子構造では、補
助領域17がN型カソード層9上まで到達している。
(Eleventh Embodiment) FIG. 11 is a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode (SBD) according to an eleventh embodiment of the present invention.
In the element structure of the junction barrier control SBD according to the present embodiment, the auxiliary region 17 has reached the N + type cathode layer 9.

【0074】本実施形態によれば、補助領域17は濃度
と幅を変えなくても厚さ(半導体素子の厚み方向の補助
領域の寸法)に比例して耐圧が増加するという性質を持
っているので、補助領域17が無い場合や補助領域17
がN型カソード層10の途中までしか形成されていな
い場合に比べて、オン抵抗を低減することが可能とな
る。
According to this embodiment, the auxiliary region 17 has the property that the breakdown voltage increases in proportion to the thickness (the size of the auxiliary region in the thickness direction of the semiconductor element) without changing the concentration and the width. Therefore, when there is no auxiliary area 17 or when the auxiliary area 17
Can be reduced as compared with the case where is formed only halfway in the N -type cathode layer 10.

【0075】(第12の実施形態)図12は、本発明の
第12の実施形態に係わる接合バリア制御ショットキー
ダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む斜
視図である。本実施形態の接合バリア制御SBDの素子
構造では、補助領域16の表面付近にP型層18が形
成されている。
(Twelfth Embodiment) FIG. 12 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode (SBD) according to a twelfth embodiment of the present invention. In the device structure of the junction barrier control SBD of the present embodiment, the P type layer 18 is formed near the surface of the auxiliary region 16.

【0076】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層とアノード電極13とはショットキーバリアに加えて
型層18により障壁が設けられているので、電子の
流れが阻止されリーク電流を低減することができる。こ
のような場合でも、アノード電極13にカソード電極1
2に対して正の電圧を印可すれば、補助領域16のN型
層とP型層18からなるPN接合が順バイアスされ
て、電子はN型層からP 型層18を通過して順バイア
スされたショットキーバリアハイトを越えてアノード電
極13へと流れ出る。但し、このP型層18の濃度を
上げすぎると、この部分での抵抗が大きくなるのでオン
抵抗に悪影響を及ぼす。実用的なリーク電流に収まる必
要最小限の濃度に設定するのが望ましい。
According to the present embodiment, the N-type
Layer and anode electrode 13 in addition to the Schottky barrier
PSince a barrier is provided by the mold layer 18, the electron
The flow is blocked and the leak current can be reduced. This
Even in such a case, the cathode electrode 1 is connected to the anode electrode 13.
When a positive voltage is applied to the second region 2, the N-type
Layer and PThe PN junction composed of the mold layer 18 is forward biased.
And electrons are transferred from the N-type layer to P Forward via through mold layer 18
Across the Schottky barrier height
Flows out to pole 13. However, this PThe concentration of the mold layer 18
If it is too high, the resistance in this area will increase, so
Affects resistance. Must be within practical leakage current
It is desirable to set the minimum concentration.

【0077】(第13の実施形態)図13は、本発明の
第13の実施形態に係わる接合バリア制御ショットキー
ダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む斜
視図である。本実施形態の接合バリア制御SBDの素子
構造では、補助領域16の表面付近に補助領域16のN
型層よりも濃度の低いN型層19が形成されている。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 13 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode (SBD) according to a thirteenth embodiment of the present invention. In the device structure of the junction barrier control SBD of the present embodiment, the N of the auxiliary region 16 is located near the surface of the auxiliary region 16.
An N - type layer 19 having a lower concentration than the mold layer is formed.

【0078】本実施形態によれば、P型層11からの
空乏層がより広く伸びてN型層19内のポテンシャル
が高くなり、電子の流れが阻止されリーク電流を低減す
ることができる。
According to the present embodiment, the depletion layer from the P + -type layer 11 extends more widely, the potential in the N -type layer 19 increases, and the flow of electrons is blocked, so that the leak current can be reduced. .

【0079】(第14の実施形態)図14は、本発明の
第14の実施形態に係わるMOSバリア制御ショットキ
ーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む
斜視図である。以下、図14〜図17に対応する第14
〜第17の実施形態では、図23に示した従来のMOS
バリア制御SBDと対応する部分は同じ記号を用いて詳
細な説明は省略する。
(Fourteenth Embodiment) FIG. 14 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode (SBD) according to a fourteenth embodiment of the present invention. Hereinafter, a fourteenth embodiment corresponding to FIGS.
In the seventeenth embodiment, the conventional MOS shown in FIG.
Parts corresponding to the barrier control SBD are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0080】本実施形態のMOSバリア制御SBDの素
子構造では、電極15に挟まれた領域にP型層とN型層
が交互に配置されてなる補助領域16が形成されてい
る。補助領域16は電極15の底部よりは浅く、アノー
ド電極13との間にはN型層19が形成されている。
この実施形態においても補助領域16のP型層、N型層
の濃度と幅は第1の実施形態と同様に選ぶことができ
る。
In the element structure of the MOS barrier control SBD of the present embodiment, an auxiliary region 16 in which P-type layers and N-type layers are alternately arranged is formed in a region sandwiched between the electrodes 15. The auxiliary region 16 is shallower than the bottom of the electrode 15, and an N type layer 19 is formed between the auxiliary region 16 and the anode electrode 13.
Also in this embodiment, the concentrations and widths of the P-type layer and the N-type layer in the auxiliary region 16 can be selected as in the first embodiment.

【0081】本実施形態によれば、カソード電極12の
電位が高くなると、絶縁膜14とN 型層19との界面
からN型層19へ空乏層が伸び、電極15間のポテン
シャルを高めて電子の流れを阻止する。この際に、補助
領域16のP型層はこの空乏層のポテンシャルに固定さ
れ、カソード電極12の電位が高くなるにつれて、補助
領域16の幅の狭いN型層内には速やかに空乏層が広が
り、リーク電流を低減することができる。MOSバリア
制御SBDでは空乏層の伸びが小さいため、補助領域を
導入することによるリーク電流の低減効果はより大きく
なる。
According to this embodiment, the cathode electrode 12
When the potential increases, the insulating film 14 and N Interface with mold layer 19
To NThe depletion layer extends to the mold layer 19 and the potential between the electrodes 15 is increased.
Raise the char to stop the flow of electrons. At this time,
The P-type layer in the region 16 is fixed to the potential of the depletion layer.
And as the potential of the cathode electrode 12 increases,
A depletion layer quickly spreads in the narrow N-type region 16.
As a result, leakage current can be reduced. MOS barrier
In the control SBD, the extension of the depletion layer is small.
The effect of reducing leakage current by introducing
Become.

【0082】(第15の実施形態)図15は、本発明の
第15の実施形態に係わるMOSバリア制御ショットキ
ーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む
斜視図である。本実施形態のMOSバリア制御SBDの
素子構造では、補助領域16が電極15より深くまで形
成されており、電極15に挟まれた部分を構成する補助
領域16のN型層の幅を、それよりも深く形成された部
分を構成する補助領域17のN型層の幅よりも小さく設
定している。
(Fifteenth Embodiment) FIG. 15 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode (SBD) according to a fifteenth embodiment of the present invention. In the element structure of the MOS barrier control SBD of the present embodiment, the auxiliary region 16 is formed deeper than the electrode 15, and the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 forming a portion sandwiched between the electrodes 15 is set to be smaller than that. The width is set to be smaller than the width of the N-type layer of the auxiliary region 17 forming the deeply formed portion.

【0083】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層の幅が狭くなるので、電極15に挟まれた部分の抵抗
を更に低減でき、しかも非導通状態で空乏化しやすくリ
ーク電流の低減という効果も同時に実現することができ
る。この場合にも、補助領域16のN型層の幅を0.0
5μm程度まで縮めてビルトインポテンシャルによるバ
リアを形成することができる。電極15よりも深く形成
された部分を構成する補助領域17のN型層の幅は、電
極15に挟まれた部分を構成する補助領域16のN型層
の幅と同じに設定してもよいが、この実施形態では大き
く設定している。この理由は第6の実施形態で説明した
ものと同じである。
According to this embodiment, since the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is reduced, the resistance of the portion sandwiched between the electrodes 15 can be further reduced. The effect described above can also be realized at the same time. Also in this case, the width of the N-type layer in the auxiliary region 16 is set to 0.0
A barrier with a built-in potential can be formed by shrinking to about 5 μm. The width of the N-type layer of the auxiliary region 17 forming a portion formed deeper than the electrode 15 may be set to be the same as the width of the N-type layer of the auxiliary region 16 forming a portion sandwiched between the electrodes 15. However, in this embodiment, it is set large. The reason is the same as that described in the sixth embodiment.

【0084】(第16の実施形態)図16は、本発明の
第16の実施形態に係わるMOSバリア制御ショットキ
ーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む
斜視図である。本実施形態のMOSバリア制御SBDの
素子構造では、補助領域17がN型カソード層9上ま
で到達している。
(Sixteenth Embodiment) FIG. 16 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode (SBD) according to a sixteenth embodiment of the present invention. In the element structure of the MOS barrier control SBD of the present embodiment, the auxiliary region 17 has reached the N + type cathode layer 9.

【0085】本実施形態によれば、補助領域17は濃度
と幅を変えなくても厚さ(半導体素子の厚み方向の補助
領域の寸法)に比例して耐圧が増加するという性質を持
っているので、補助領域17が無い場合や補助領域17
がN型カソード層10の途中までしか形成されていな
い場合に比べて、オン抵抗を低減することが可能とな
る。
According to the present embodiment, the auxiliary region 17 has the property that the breakdown voltage increases in proportion to the thickness (the size of the auxiliary region in the thickness direction of the semiconductor element) without changing the concentration and width. Therefore, when there is no auxiliary area 17 or when the auxiliary area 17
Can be reduced as compared with the case where is formed only halfway in the N -type cathode layer 10.

【0086】(第17の実施形態)図17は、本発明の
第17の実施形態に係わるMOSバリア制御ショットキ
ーダイオード(SBD)の素子構造を示す断面図を含む
斜視図である。本実施形態のMOSバリア制御SBDの
素子構造では、アノード電極13の接触表面付近にP
型層18が形成されている。
(Seventeenth Embodiment) FIG. 17 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode (SBD) according to a seventeenth embodiment of the present invention. The device structure of the MOS barrier control SBD of the present embodiment, P near the contact surface of the anode electrode 13 -
A mold layer 18 is formed.

【0087】本実施形態によれば、補助領域16のN型
層とアノード電極13とはショットキーバリアに加えて
型層18により障壁が設けられているので、電子の
流れが阻止されリーク電流を低減することができる。こ
のような場合でも、アノード電極13にカソード電極1
2に対して正の電圧を印可すれば、補助領域16のN型
層、その上のN型層19とP型層18からなるPN
接合が順バイアスされて、電子はN型層からN型層1
9、P型層18を通過して順バイアスされたショット
キーバリアハイトを越えてアノード電極13へと流れ出
る。但し、このP型層18の濃度を上げすぎると、こ
の部分での抵抗が大きくなるのでオン抵抗に悪影響を及
ぼす。実用的なリーク電流に収まる必要最小限の濃度に
設定するのが望ましい。
According to the present embodiment, since the N-type layer of the auxiliary region 16 and the anode electrode 13 are provided with a barrier by the P -type layer 18 in addition to the Schottky barrier, the flow of electrons is prevented and the leakage is prevented. The current can be reduced. Even in such a case, the cathode electrode 1 is connected to the anode electrode 13.
When a positive voltage is applied to 2, the N-type layer of the auxiliary region 16 and the PN composed of the N -type layer 19 and the P -type layer 18 thereon are formed.
The junction is forward biased and electrons flow from the N-type layer to the N - type layer 1
9. It flows through the P -type layer 18 to the anode electrode 13 over the forward-biased Schottky barrier height. However, if the concentration of the P -type layer 18 is excessively increased, the resistance in this portion increases, which adversely affects the on-resistance. It is desirable to set the concentration to the minimum necessary within a practical leak current.

【0088】(第18の実施形態)図18、図19は、
本発明の第18の実施形態に係わる電力用半導体素子の
製造方法を示す図である。本実施形態の電力用半導体素
子では、結晶基板(具体的には、N型ベース層2、N
型ドレイン層1、N型カソード層10、N型カソ
ード層9など)は予め所定のオフ角度θをつけて研磨さ
れ(図18A)、それによって結晶表面に形成されたテ
ラス上に補助領域16(または17)をエピタキシャル
成長で形成するにあたり、結晶表面に形成されたステッ
プからステップフローにより単結晶が成長する際に、テ
ラスのちょうど1/2まで単結晶が成長するまではP型
不純物を添加し(図18B)、その後テラス全体に単結
晶が成長するまではN型不純物を添加し(図19A)、
このサイクルを繰り返すことにより補助領域16(また
は17)を形成する(図19B)。
(Eighteenth Embodiment) FIG. 18 and FIG.
It is a figure showing the manufacturing method of the power semiconductor device concerning an 18th embodiment of the present invention. In the power semiconductor device of the present embodiment, the crystal substrate (specifically, the N type base layer 2,
The + type drain layer 1, the N type cathode layer 10, the N + type cathode layer 9 and the like are polished in advance with a predetermined off angle θ (FIG. 18A), so that an auxiliary surface is formed on the terrace formed on the crystal surface. In forming the region 16 (or 17) by epitaxial growth, when a single crystal is grown by a step flow from a step formed on the crystal surface, a P-type impurity is doped until the single crystal grows to just half of the terrace. N-type impurities are added until a single crystal grows on the entire terrace (FIG. 18A).
The auxiliary region 16 (or 17) is formed by repeating this cycle (FIG. 19B).

【0089】本実施形態によれば、研磨のオフ角度θに
対応した幅2W(=d/tanθ、dはステップの高
さ)のテラスが形成され、その1/2が補助領域16
(または17)のN型層およびP型層の幅Wとなるの
で、角度θの選び方によって、通常のパターニングでは
不可能なほど微細な幅Wを持つ補助領域16(または1
7)を実現することができる。この方法は、補助領域1
6の幅の狭いN型層を形成するのに特に適した方法であ
る。例えば、ステップの高さがd=1.5Åの結晶の場
合には、オフ角度をθ=0.086°以上とすることに
よって、ノーマリオフに必要なW=0.05μm以下を
実現することができる。
According to the present embodiment, a terrace having a width of 2 W (= d / tan θ, where d is the height of the step) corresponding to the off angle θ of polishing is formed, and a half thereof is formed in the auxiliary region 16.
(Or 17), the width W of the N-type layer and the P-type layer. Therefore, depending on the selection of the angle θ, the auxiliary region 16 (or 1) having a width W that is too small by ordinary patterning.
7) can be realized. This method uses the auxiliary area 1
This is a method particularly suitable for forming a narrow N-type layer 6. For example, in the case of a crystal having a step height of d = 1.5 °, by setting the off angle to θ = 0.086 ° or more, it is possible to realize W = 0.05 μm or less required for normally-off. .

【0090】(第19の実施形態)図20、図21は、
本発明の第19の実施形態に係わる接合型静電誘導トラ
ンジスタ(SIT)の素子構造を示す断面図を含む斜視
図である。図20は図1の紙面に平行な面内で接合終端
部まで含んだ図であり、図21は、図1の紙面に垂直な
面内で接合終端部まで含んだ図である。接合終端部は、
空乏化して電界を緩和するためのP層(RESURF
層)21、空乏層の広がりを止めるN型層(チャネル
ストッパ層)22、酸化膜やSIPOS膜(酸素ドープ
多結晶シリコン)などのパシベーション膜23からな
る。補助領域16はウェハ表面全体に形成され、その中
に素子構造と接合終端構造が形成されている。この素子
構造ではN型ベース層2が残っているが、補助領域1
6がNドレイン層1上に直接形成されていてもよい。
(Nineteenth Embodiment) FIG. 20 and FIG.
It is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction type static induction transistor (SIT) according to a nineteenth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a diagram including the joint end portion in a plane parallel to the paper surface of FIG. 1, and FIG. 21 is a diagram including the joint end portion in a plane perpendicular to the paper surface of FIG. 1. The joint termination is
P layer (RESURF) for depletion to reduce the electric field
A layer 21, an N + -type layer (channel stopper layer) 22 for stopping the depletion layer from spreading, and a passivation film 23 such as an oxide film or a SIPOS film (oxygen-doped polycrystalline silicon). The auxiliary region 16 is formed on the entire surface of the wafer, in which an element structure and a junction termination structure are formed. In this element structure, the N type base layer 2 remains, but the auxiliary region 1
6 may be formed directly on the N + drain layer 1.

【0091】本実施形態によれば、補助領域16をウェ
ハ全面に亙って形成しても高耐圧を得ることができる。
このため、第18の実施例で説明したエピタキシャル成
長方法、あるいは他のプロセスにより補助領域16をウ
ェハ全面に形成し、その後に通常の方法で素子構造を形
成することにより容易にこれまで説明した補助構造を有
する素子構造を実現することが可能となる。
According to the present embodiment, a high breakdown voltage can be obtained even if the auxiliary region 16 is formed over the entire surface of the wafer.
Therefore, the auxiliary region 16 is formed on the entire surface of the wafer by the epitaxial growth method described in the eighteenth embodiment or another process, and then the element structure is formed by a normal method. Can be realized.

【0092】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。例えば、補助領域16,
17は、基本素子構造断面図の紙面に垂直な方向に繰り
返すように配置したが、平行であっても角度がついてい
てもよい。また、補助領域16、17を構成するN型
層、P型層は板状としたが、ますの目状、蜂の巣状など
他の幾何学的形状であってもよい。また、それぞれの基
本素子構造についても、種々変形したものに補助領域を
追加して用いることができる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the auxiliary area 16,
17 is arranged so as to be repeated in a direction perpendicular to the paper surface of the sectional view of the basic element structure, but may be parallel or angled. Further, although the N-type layer and the P-type layer constituting the auxiliary regions 16 and 17 are plate-shaped, they may have other geometric shapes such as a square shape or a honeycomb shape. In addition, as for each basic element structure, an auxiliary region can be added to variously modified ones and used.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ゲート領域に挟まれた領域に形成された補助領域がオフ
時にはピンチオフと同様の効果を発揮し、オン時には低
抵抗伝導層として働くために、ターンオフゲインが大き
く、オン抵抗の小さな静電誘導型トランジスタを実現す
ることができる。また、ショットキーダイオードにおい
ても、補助領域を用いることにより低リーク電流と低オ
ン抵抗を同時に実現することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
When the auxiliary region formed in the region between the gate regions is off, it exhibits the same effect as pinch-off, and when it is on, it works as a low-resistance conductive layer, so it has a large turn-off gain and small on-resistance. Can be realized. Also in a Schottky diode, low leakage current and low on-resistance can be simultaneously realized by using the auxiliary region.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係わる接合型静電誘
導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 1 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction type static induction transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係わる接合型静電誘
導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 2 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction type static induction transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態に係わる接合型静電誘
導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 3 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction type static induction transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施形態に係わる接合型静電誘
導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 4 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction type static induction transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施形態に係わるMOS型静電
誘導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of a MOS static induction transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施形態に係わるMOS型静電
誘導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視
図。
FIG. 6 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS type static induction transistor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施形態に係わるMOS型静電
誘導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視
図。
FIG. 7 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS-type electrostatic induction transistor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施形態に係わるMOS型静電
誘導トランジスタの素子構造を示す断面図を含む斜視
図。
FIG. 8 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS-type electrostatic induction transistor according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第9の実施形態に係わる接合バリア制
御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面図を含
む斜視図。
FIG. 9 is a perspective view including a cross-sectional view illustrating an element structure of a junction barrier control Schottky diode according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第10の実施形態に係わる接合バリ
ア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面図
を含む斜視図。
FIG. 10 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode according to a tenth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第11の実施形態に係わる接合バリ
ア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面図
を含む斜視図。
FIG. 11 is a perspective view including a cross-sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第12の実施形態に係わる接合バリ
ア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面図
を含む斜視図。
FIG. 12 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第13の実施形態に係わる接合バリ
ア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面図
を含む斜視図。
FIG. 13 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a junction barrier control Schottky diode according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第14の実施形態に係わるMOSバ
リア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面
図を含む斜視図。
FIG. 14 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第15の実施形態に係わるMOSバ
リア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面
図を含む斜視図。
FIG. 15 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第16の実施形態に係わるMOSバ
リア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面
図を含む斜視図。
FIG. 16 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第17の実施形態に係わるMOSバ
リア制御ショットキーダイオードの素子構造を示す断面
図を含む斜視図。
FIG. 17 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a MOS barrier control Schottky diode according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第18の実施形態に係わる電力用半
導体素子の製造方法を示す図。
FIG. 18 is a view illustrating a method of manufacturing a power semiconductor device according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第18の実施形態に係わる電力用半
導体素子の製造方法を示す図。
FIG. 19 is a view showing a method of manufacturing a power semiconductor device according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第19の実施形態に係わる電力用半
導体素子の素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 20 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a power semiconductor element according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第19の実施形態に係わる電力用半
導体素子の素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 21 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a power semiconductor element according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【図22】従来の接合型静電誘導トランジスタの素子構
造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 22 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional junction type static induction transistor.

【図23】従来のMOS型静電誘導トランジスタの素子
構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 23 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional MOS-type electrostatic induction transistor.

【図24】従来の接合バリア制御ショットキーダイオー
ドの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 24 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional junction barrier control Schottky diode.

【図25】従来のMOSバリア制御ショットキーダイオ
ードの素子構造を示す断面図を含む斜視図。
FIG. 25 is a perspective view including a sectional view showing an element structure of a conventional MOS barrier controlled Schottky diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…N型ドレイン層 2…N型ベース層 3…N型ソース層 4…P型ゲート層 5…ドレイン電極 6…ソース電極 7…ゲート電極 8…ゲート絶縁膜 9…N型カソード層 10…N型カソード層 11…P型層 12…カソード電極(オーミック電極) 13…アノード電極(ショットキー電極) 14…絶縁膜 15…電極 16…補助領域 17…補助領域 18…P型層 19…N型層 20…P型層 21…P型層(RESURF層) 22…N型層(チャネルストッパ層) 23…パシベーション膜1 ... N + -type drain layer 2 ... N - type base layer 3 ... N + -type source layer 4 ... P + -type gate layer 5 ... drain electrode 6 ... source electrode 7 ... gate electrode 8 ... gate insulating film 9 ... N + -type Cathode layer 10 N - type cathode layer 11 P + type layer 12 Cathode electrode (ohmic electrode) 13 Anode electrode (Schottky electrode) 14 Insulating film 15 Electrode 16 Auxiliary area 17 Auxiliary area 18 P - -type layer 19 ... N - -type layer 20 ... P-type layer 21 ... P - -type layer (RESURF layer) 22 ... N + -type layer (channel stopper layer) 23 ... a passivation film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して形成された第2導電型低抵抗半
導体層と、前記第1の主面の前記第2導電型低抵抗半導
体層に挟まれた領域に形成された第1の第1導電型低抵
抗半導体層と、前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の
主面に形成された第2の第1導電型低抵抗半導体層と、
前記第2の第1導電型低抵抗半導体層上に形成された第
1の主電極と、前記第1の第1導電型低抵抗半導体層上
に形成された第2の主電極と、前記第2導電型低抵抗半
導体層上に形成されたゲート電極とからなり、くり返し
方向のキャリア積分量が概略5×1012cm−2以下
の第1導電型半導体層と第2導電型半導体層が交互に隣
接してなる補助領域が前記第1導電型高抵抗半導体層の
少なくとも前記第2導電型低抵抗半導体層に挟まれた領
域に形成され、前記補助領域の第2導電型半導体層は前
記第2導電型低抵抗半導体層と接続されていることを特
徴とする電力用半導体素子。
A first conductive type high-resistance semiconductor layer;
A second conductive type low-resistance semiconductor layer formed at a predetermined distance from the main surface of the second conductive type, and a first conductive type low-resistance semiconductor layer formed on the first main surface in a region interposed between the second conductive type low-resistance semiconductor layers. A one-conductivity-type low-resistance semiconductor layer, a second first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first-conductivity-type high-resistance semiconductor layer,
A first main electrode formed on the second first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer, a second main electrode formed on the first first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer, A first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer comprising a gate electrode formed on a two conductivity type low resistance semiconductor layer and having a carrier integration amount of about 5 × 10 12 cm −2 or less in a repeating direction; An auxiliary region adjacent to the first conductive type high resistance semiconductor layer is formed at least in a region sandwiched between the second conductive type low resistance semiconductor layers, and the second conductive type semiconductor layer of the auxiliary region is A power semiconductor device connected to a two-conductivity low-resistance semiconductor layer.
【請求項2】 第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極と、前記第1の主面の前記ゲート電極に挟まれた
領域に形成された第1の第1導電型低抵抗半導体層と、
前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面に形成され
た第2の第1導電型低抵抗半導体層と、前記第2の第1
導電型低抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、
前記第1の第1導電型低抵抗半導体層上に形成された第
2の主電極とからなり、くり返し方向のキャリア積分量
が概略5×1012cm−2以下の第1導電型半導体層
と第2導電型半導体層が交互に隣接してなる補助領域が
前記第1導電型高抵抗半導体層の少なくとも前記ゲート
電極に挟まれた領域に形成されていることを特徴とする
電力用半導体素子。
2. A high-resistance semiconductor layer of a first conductivity type and a first
A gate electrode formed at a predetermined distance from the main surface via an insulating film, and a first first conductivity type low-resistance semiconductor layer formed in a region of the first main surface interposed between the gate electrodes. When,
A second first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first-conductivity-type high-resistance semiconductor layer;
A first main electrode formed on the conductive low-resistance semiconductor layer;
A first conductive type semiconductor layer comprising a second main electrode formed on the first first conductive type low-resistance semiconductor layer and having a carrier integration amount of about 5 × 10 12 cm −2 or less in a repeating direction; A power semiconductor element, wherein an auxiliary region in which second conductive semiconductor layers are alternately adjacent to each other is formed in at least a region of the first conductive high resistance semiconductor layer sandwiched between the gate electrodes.
【請求項3】 第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して形成された第2導電型低抵抗半
導体層と、前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面
に形成された第1導電型低抵抗半導体層と、前記第1導
電型低抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、前
記第1の主面に形成され前記第2導電型低抵抗半導体層
とオーミック接触し前記第2導電型低抵抗半導体層に挟
まれた領域ではショットキー接触する第2の主電極とか
らなり、くり返し方向のキャリア積分量が概略5×10
12cm−2以下の第1導電型半導体層と第2導電型半
導体層が交互に隣接してなる補助領域が前記第1導電型
高抵抗半導体層の少なくとも前記第2導電型低抵抗半導
体層に挟まれた領域に形成され、前記補助領域の第2導
電型半導体層は前記第2導電型低抵抗半導体層と接続さ
れていることを特徴とする電力用半導体素子。
3. A first conductive type high resistance semiconductor layer and a first conductive type high resistance semiconductor layer.
A second-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed at a predetermined distance from the main surface of the first conductive type; a first-conductivity-type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first-conductivity-type high-resistance semiconductor layer; A first main electrode formed on the first conductive type low-resistance semiconductor layer and an ohmic contact with the second conductive type low-resistance semiconductor layer formed on the first main surface; The region between the semiconductor layers is composed of the second main electrode in Schottky contact, and the carrier integration amount in the repetition direction is approximately 5 × 10
An auxiliary region in which the first conductivity type semiconductor layers and the second conductivity type semiconductor layers of 12 cm −2 or less are alternately adjacent to each other is formed in at least the second conductivity type low resistance semiconductor layer of the first conductivity type high resistance semiconductor layer. A power semiconductor element formed in a sandwiched region, wherein the second conductive type semiconductor layer of the auxiliary region is connected to the second conductive type low resistance semiconductor layer.
【請求項4】 第1導電型高抵抗半導体層と、その第1
の主面に所定距離離して絶縁膜を介して形成された電極
と、前記第1導電型高抵抗半導体層の第2の主面に形成
された第1導電型低抵抗半導体層と、前記第1導電型低
抵抗半導体層上に形成された第1の主電極と、前記第1
の主面に形成され前記電極とオーミック接触し前記電極
に挟まれた領域ではショットキー接触する第2の主電極
とからなり、くり返し方向のキャリア積分量が概略5×
1012cm−2以下の第1導電型半導体層と第2導電
型半導体層が交互に隣接してなる補助領域が前記第1導
電型高抵抗半導体層の少なくとも前記ゲート電極に挟ま
れた領域に形成されていることを特徴とする電力用半導
体素子。
4. A first conductive type high resistance semiconductor layer and a first conductive type high resistance semiconductor layer.
An electrode formed at a predetermined distance from the main surface of the first conductive type via an insulating film; a first conductive type low-resistance semiconductor layer formed on a second main surface of the first conductive type high-resistance semiconductor layer; A first main electrode formed on a one-conductivity-type low-resistance semiconductor layer;
And a second main electrode in ohmic contact with the electrode and sandwiched between the electrodes, the second main electrode having a Schottky contact, and the carrier integration amount in the repetitive direction is approximately 5 ×
An auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers of 10 12 cm −2 or less are alternately adjacent to each other is formed in at least a region of the first conductive type high resistance semiconductor layer sandwiched between the gate electrodes. A power semiconductor element characterized by being formed.
【請求項5】 第1導電型高抵抗半導体層は予め所定の
角度をつけて研磨され、当該研磨により前記第1導電型
高抵抗半導体層の第1の主面に形成されたテラス上に、
くり返し方向のキャリア積分量が概略5×1012cm
−2以下の第1導電型半導体層と第2導電型半導体層が
交互に隣接してなる補助領域をエピタキシャル成長で形
成するにあたり、前記第1の主面に形成されたステップ
からステップフローにより単結晶が成長する際に、テラ
スのちょうど1/2まで単結晶が成長するまでは第2導
電型不純物を添加し、その後テラス全体に単結晶が成長
するまでは第1導電型不純物を添加し、このサイクルを
繰り返すことにより前記補助領域を形成することを特徴
とする半導体層の形成方法。
5. The high-resistance semiconductor layer of the first conductivity type is polished at a predetermined angle in advance, and on the terrace formed on the first main surface of the high-resistance semiconductor layer of the first conductivity type by the polishing,
The carrier integration amount in the repetition direction is approximately 5 × 10 12 cm
In forming an auxiliary region in which the first conductive type semiconductor layers and the second conductive type semiconductor layers of -2 or less are alternately adjacent to each other by epitaxial growth, a single crystal is formed by a step flow from the step formed on the first main surface. Is grown, a second conductivity type impurity is added until a single crystal grows to just half of the terrace, and then a first conductivity type impurity is added until a single crystal grows on the entire terrace. A method for forming a semiconductor layer, wherein the auxiliary region is formed by repeating a cycle.
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