JP2001044415A - Semiconductor device comprising thyristor and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device comprising thyristor and manufacturing method therefor

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JP2001044415A
JP2001044415A JP11347741A JP34774199A JP2001044415A JP 2001044415 A JP2001044415 A JP 2001044415A JP 11347741 A JP11347741 A JP 11347741A JP 34774199 A JP34774199 A JP 34774199A JP 2001044415 A JP2001044415 A JP 2001044415A
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佐智子 河路
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年生 村田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device where the turn-on voltage of a thyrisor is lowered, while turning-off is assured. SOLUTION: A semiconductor device 10 comprising a thyristor, where an IGBT is to be a trigger, comprises embedded gate electrodes 40, 42, and 44. An n+ type floating emitter layer 24, p- type first base layer 22, n- type baser layer 18, n+ type buffer layer 16, and p+ type anode layer 14 constitute the thyristor. An n+ type cathode layer 32, p- type first base layer 22, n- type base layer 18, n+ type buffer layer 16, and p+ type anode layer 14 constitute an IGBT. At turn-on of the thyristor, a channel region is formed at a p- type second base layer 26 near the gate electrodes 40, 42, and 44. The current in the thyristor flows a path: a n+ type floating emitter layer 24-channel region-n+ type cathode layers 28, 30, and 32.

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、サイリスタのトリ
ガ電流を流す素子が、例えば、IGBTであるサイリス
タを有する半導体装置及びその製造方法に関するのもで
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a thyristor in which a thyristor trigger current flows, for example, an IGBT, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【背景技術】図19は、特開平5−82775号公報に
開示されたサイリスタを有する半導体装置の断面図であ
る。この半導体装置は、例えば、高耐圧下で大電流の制
御をするのに使用される。半導体装置200は、p+
アノード層204、n型バッファ層206、n-型ベー
ス層208が積層されたシリコン基板202を有する。
シリコン基板202のp+型アノード層204側には金
属製のアノード電極210が形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 19 is a sectional view of a semiconductor device having a thyristor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-82775. This semiconductor device is used, for example, for controlling a large current under a high withstand voltage. The semiconductor device 200 has a silicon substrate 202 on which a p + type anode layer 204, an n type buffer layer 206, and an n type base layer 208 are stacked.
On the p + type anode layer 204 side of the silicon substrate 202, a metal anode electrode 210 is formed.

【0003】n-型ベース層208の表面から内部に向
けてp型第1ベース層212が形成されている。p型第
1ベース層212の表面から内部に向けてn型フローテ
ィングエミッタ層214が形成されている。n型フロー
ティングエミッタ層214の表面から内部に向けてp型
第2ベース層216が形成されている。p型第2ベース
層216の表面から内部に向けてn+型カソード層21
8、220が互いに間隔を設けて形成されている。
[0003] A p-type first base layer 212 is formed from the surface of the n - type base layer 208 to the inside. An n-type floating emitter layer 214 is formed from the surface of the p-type first base layer 212 to the inside. A p-type second base layer 216 is formed from the surface of the n-type floating emitter layer 214 toward the inside. From the surface of p-type second base layer 216 toward the inside, n + -type cathode layer 21
8, 220 are formed at intervals from each other.

【0004】カソード電極222がn+型カソード層2
18表面上、p型第2ベース層216の表面上及びn+
型カソード層220表面上にわたって形成されている。
絶縁層で覆われたゲート電極224がn-型ベース層2
08の表面上、p型第1ベース層212表面上、n型フ
ローティングエミッタ層214の表面上、p型第2ベー
ス層216の表面上及びn+型カソード層218表面上
にわたって形成されている。また、絶縁層で覆われたゲ
ート電極226がn-型ベース層208の表面上、p型
第1ベース層212表面上、n型フローティングエミッ
タ層214の表面上、p型第2ベース層216の表面上
及びn+型カソード層220表面上にわたって形成され
ている。
The cathode electrode 222 is formed of the n + type cathode layer 2
18 surface, the surface of the p-type second base layer 216 and n +
It is formed over the surface of the mold cathode layer 220.
The gate electrode 224 covered with the insulating layer is the n -type base layer 2
08, the surface of the p-type first base layer 212, the surface of the n-type floating emitter layer 214, the surface of the p-type second base layer 216, and the surface of the n + -type cathode layer 218. The gate electrode 226 covered with the insulating layer is formed on the surface of the n -type base layer 208, on the surface of the p-type first base layer 212, on the surface of the n-type floating emitter layer 214, It is formed over the surface and over the surface of the n + type cathode layer 220.

【0005】n型フローティングエミッタ層214、p
型第1ベース層212、n-型ベース層208、n型バ
ッファ層206、p+型アノード層204によりサイリ
スタが構成されている。
[0005] The n-type floating emitter layer 214, p
A thyristor is constituted by the first type base layer 212, the n type base layer 208, the n type buffer layer 206, and the p + type anode layer 204.

【0006】次に、この半導体装置200のサイリスタ
の動作について説明する。まず、ターンオン動作につい
て説明する。カソード電極222が接地され、ゲート電
極224、226、アノード電極210にそれぞれ正電
圧が印加される。ゲート電極224、226に正電圧が
印加されると、ゲート電極224、226下のp型第1
ベース層212、p型第2ベース層216にはチャネル
領域が形成される。これにより、n+型カソード層21
8、220の電子は、p型第2ベース層216に形成さ
れたチャネル領域、n型フローティングエミッタ層21
4、p型第1ベース層212に形成されたチャネル領域
を通り、n-型ベース層208に流れ込む。一方、アノ
ード電極210にも正電圧が印加されているので、p+
型アノード層204の正孔はn-型ベース層208に注
入される。n-型ベース層208に注入されたこれらの
電子、正孔により、IGBTがONする。
Next, the operation of the thyristor of the semiconductor device 200 will be described. First, the turn-on operation will be described. The cathode electrode 222 is grounded, and a positive voltage is applied to each of the gate electrodes 224, 226 and the anode electrode 210. When a positive voltage is applied to the gate electrodes 224 and 226, the p-type first
A channel region is formed in the base layer 212 and the p-type second base layer 216. Thereby, the n + type cathode layer 21
The electrons 8 and 220 are supplied to the channel region formed in the p-type second base layer 216 and the n-type floating emitter layer 21.
4, flows into the n -type base layer 208 through the channel region formed in the p-type first base layer 212. On the other hand, since a positive voltage is also applied to the anode electrode 210, p +
The holes of the type anode layer 204 are injected into the n type base layer 208. The IGBT is turned on by these electrons and holes injected into the n -type base layer 208.

【0007】n-型ベース層208からp型第1ベース
層212に到達した正孔は、n型フローティングエミッ
タ層214とp型第1ベース層212とn-型ベース層
208とにより形成されるNPNトランジスタのベース
電流となり、このNPNトランジスタがON動作する。
すなわち、n型フローティングエミッタ層214から電
子がp型第1ベース層212及びn-型ベース層208
へ注入されることにより、サイリスタがターンオンする
のである。
[0007] n - holes that reach from the mold base layer 208 to the p-type first base layer 212, n-type floating emitter layer 214 and the p-type first base layer 212 and the n - is formed by the mold base layer 208 The current becomes the base current of the NPN transistor, and the NPN transistor turns on.
That is, electrons from the n-type floating emitter layer 214 are transferred to the p-type first base layer 212 and the n -type base layer 208.
The thyristor is turned on by being injected into the thyristor.

【0008】次に、ターンオフ動作について説明する。
ゲート電極224、226に負電圧又は0Vが印加され
ると、ゲート電極224、226下のp型第1ベース層
212、p型第2ベース層216に形成されていたチャ
ネル領域が消滅する。これにより、n+型ソース層21
8、220からn型フローティングエミッタ層214へ
の電子の供給が止まるので、サイリスタはターンオフす
る。
Next, the turn-off operation will be described.
When a negative voltage or 0 V is applied to the gate electrodes 224 and 226, the channel regions formed in the p-type first base layer 212 and the p-type second base layer 216 below the gate electrodes 224 and 226 disappear. Thereby, the n + type source layer 21
Since the supply of electrons from 8, 220 to the n-type floating emitter layer 214 stops, the thyristor is turned off.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】サイリスタには、低消
費電力化のため、ターンオン電圧低下の要請がある。サ
イリスタの面積を大きくすると、この要請に答えること
が可能である。
A thyristor is required to have a low turn-on voltage in order to reduce power consumption. Increasing the area of the thyristor can answer this demand.

【0010】しかし、サイリスタの面積を大きくする
と、サイリスタ内部に蓄えられるキャリアの量が多くな
るので、サイリスタのターンオフ性能(ターンオフ時間
が短いこと、ターンオフを確実にできること)に悪影響
を及ぼす。すなわち、ターンオフに時間がかかれば、サ
イリスタの高速スイッチング化が妨げられるのである。
確実にターンオフできないと、サイリスタの破壊につな
がるのである。
However, when the area of the thyristor is increased, the amount of carriers stored in the thyristor increases, which adversely affects the turn-off performance of the thyristor (short turn-off time and reliable turn-off). That is, if the turn-off takes time, the thyristor is prevented from switching at a high speed.
Failure to turn off reliably will destroy the thyristor.

【0011】また、図19に示す半導体装置200で
は、ターンオフ動作のとき、n型フローティングエミッ
タ層214の電位が過渡的に上昇しやすくなる。この上
昇により、n型フローティングエミッタ層214とp型
第2ベース216とのpn接合に逆方向の高電圧がかか
り、このpn接合がブレークダウンすることがある。こ
のブレークダウンが発生するとサイリスタをターンオフ
できなくなる。
In the semiconductor device 200 shown in FIG. 19, the potential of the n-type floating emitter layer 214 tends to rise transiently during the turn-off operation. Due to this rise, a high voltage in the opposite direction is applied to the pn junction between the n-type floating emitter layer 214 and the p-type second base 216, and this pn junction may break down. When this breakdown occurs, the thyristor cannot be turned off.

【0012】また、図19に示す半導体装置200で
は、単に、サイリスタの面積を大きくしても、ターンオ
ン電圧を低下させることが困難である。すなわち、半導
体装置200では、ゲート電極224、226下のp型
第2ベース層216に、チャネル領域が形成される。サ
イリスタのエレクトロン電流は、n+型カソード層21
8、220−チャネル領域−n型フローティングエミッ
タ層214間を流れる。しかし、ゲート電極224、2
26は、シリコン基板202の表面上に形成されてい
る。このため、広範囲でサイリスタ動作をおこさせるた
めに、n型フローティングエミッタ層214の面積を広
くしても、n型フローティングエミッタ層214に流れ
込むエレクトロン電流がチャネル領域を流れる量で制限
を受ける。これが、サイリスタのターンオン電圧を下げ
ることの妨げとなるのである。
In the semiconductor device 200 shown in FIG. 19, it is difficult to lower the turn-on voltage even if the area of the thyristor is simply increased. That is, in the semiconductor device 200, a channel region is formed in the p-type second base layer 216 below the gate electrodes 224 and 226. The electron current of the thyristor is the n + type cathode layer 21.
8, 220—the channel region—the n-type floating emitter layer 214. However, the gate electrodes 224, 2
26 is formed on the surface of the silicon substrate 202. For this reason, even if the area of the n-type floating emitter layer 214 is increased in order to cause a thyristor operation in a wide range, the amount of electron current flowing into the n-type floating emitter layer 214 is limited by the amount flowing through the channel region. This hinders the reduction of the thyristor turn-on voltage.

【0013】本発明の目的は、サイリスタのターンオフ
性能を向上させることが可能な半導体装置及びその製造
方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the turn-off performance of a thyristor and a method for manufacturing the same.

【0014】本発明の他の目的は、サイリスタのターン
オフ性能を向上させ、かつ、ターンオン電圧を低減する
こと可能な半導体装置及びその製造方法を提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the turn-off performance of a thyristor and reducing the turn-on voltage, and a method of manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】(1)本発明に係る半導
体装置は、サイリスタを有する半導体装置であって、第
1及び第2電界効果トランジスタを備え、サイリスタ
は、第1導電型の第1半導体層、第2導電型のベース
層、第1導電型の第1ベース層及び第2導電型のフロー
ティングエミッタ層を含み、第1電界効果トランジスタ
は、第2導電型の第2半導体層、第1導電型の第2ベー
ス層、第2導電型のフローティングエミッタ層及び埋め
込み型の第1ゲート電極を含み、第1導電型の第1ベー
ス層と第1導電型の第2ベース層とは、第2導電型のフ
ローティングエミッタ層により分離されており、第2導
電型のフローティングエミッタ層と第2導電型の第2半
導体層とは、第1導電型の第2ベース層により分離され
ており、第2電界効果トランジスタは、第2導電型のフ
ローティングエミッタ層、第1導電型の第1ベース層、
第2導電型のベース層及び第2ゲート電極を含み、第2
電界効果トランジスタを備えた素子がサイリスタを動作
させるトリガ電流を流す。
(1) A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a thyristor, comprising first and second field effect transistors, wherein the thyristor is a first conductive type first transistor. A semiconductor layer, a second conductivity type base layer, a first conductivity type first base layer, and a second conductivity type floating emitter layer, wherein the first field-effect transistor has a second conductivity type second semiconductor layer; A first base layer of the first conductivity type and a second base layer of the first conductivity type include a second base layer of one conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, and a buried first gate electrode. A second conductive type floating emitter layer, the second conductive type floating emitter layer and a second conductive type second semiconductor layer separated by a first conductive type second base layer; Second field effect Transistor is floating emitter layer of the second conductivity type, a first base layer of a first conductivity type,
A second conductive type base layer and a second gate electrode;
An element having a field-effect transistor causes a trigger current for operating the thyristor to flow.

【0016】本発明に係る半導体装置は、埋め込み型の
第1ゲート電極を含む電界効果トランジスタを備えるの
で、サイリスタのターンオン電圧を下げることができ
る。すなわち、電界効果トランジスタにより、第1導電
型の第2ベース層にはチャネル領域が形成される。サイ
リスタの電流は、第2導電型の第2半導体層(例えば、
カソード層)−チャネル領域−第2導電型のフローティ
ングエミッタ層間を流れる。第1ゲート電極は埋め込み
型である。このため、上記経路を短くすることができる
ので、サイリスタのターンオン電圧を下げることができ
る。なお、第1ゲート電極を複数にすると、チャネル領
域の面積を大きくすることができる。これはサイリスタ
のターンオン電圧を下げることができる要因となる。
Since the semiconductor device according to the present invention includes the field effect transistor including the buried first gate electrode, the turn-on voltage of the thyristor can be reduced. That is, a channel region is formed in the second base layer of the first conductivity type by the field effect transistor. The current of the thyristor is equal to the second semiconductor layer of the second conductivity type (for example,
It flows between the (cathode layer), the channel region, and the floating emitter layer of the second conductivity type. The first gate electrode is a buried type. Therefore, the path can be shortened, and the turn-on voltage of the thyristor can be reduced. Note that when a plurality of first gate electrodes are provided, the area of the channel region can be increased. This is a factor that can reduce the turn-on voltage of the thyristor.

【0017】また、本発明に係る半導体装置において、
第1ゲート電極は埋め込み型なので、第2導電型のフロ
ーティングエミッタ層の胴体部(端部以外の部分)に第
1ゲート電極を位置させることができる。このため、第
2導電型のフローティングエミッタ層の電位を第1ゲー
ト電極の電位に近づけることができる。よって、サイリ
スタのターンオフのとき、第2導電型のフローティング
エミッタ層と第1導電型の第2ベース層との接合部に逆
方向の高電圧がかかるのを防ぐことができる。したがっ
て、この接合がブレークダウンする可能性を小さくでき
るので、サイリスタのターンオフをより確実にできる。
Further, in the semiconductor device according to the present invention,
Since the first gate electrode is a buried type, the first gate electrode can be located at the body (other than the end) of the floating emitter layer of the second conductivity type. For this reason, the potential of the floating emitter layer of the second conductivity type can be made closer to the potential of the first gate electrode. Therefore, when the thyristor is turned off, it is possible to prevent a reverse high voltage from being applied to the junction between the second conductivity type floating emitter layer and the first conductivity type second base layer. Therefore, the possibility of this junction breaking down can be reduced, and the thyristor can be more reliably turned off.

【0018】第2電界効果トランジスタを備えた素子と
して、例えば、平面ゲート構造のIGBT、トレンチゲ
ート構造のIGBT、IEGT(InjectionE
nhanced insulated Gate bi
polarTransistor)、MCT(MOS
ControlledTransistor)、MOS
ゲートサイリスタ、CSTBT(Carrier St
ored Trench−Gatebipolar T
ransistor)、EST(EmitterSwi
tched Transistor)等がある。以下に
ででくる第2電界効果トランジスタもこの意味である。
Examples of the device having the second field-effect transistor include an IGBT having a planar gate structure, an IGBT having a trench gate structure, and an IEGT (Injection E).
enhanced insulated Gate bi
polarTransistor), MCT (MOS
Controlled Transistor), MOS
Gate thyristor, CSTBT (Carrier St)
ored Trench-Gatebipolar T
ransistor), EST (EmitterSwi)
tched Transistor). The second field effect transistor described below also has this meaning.

【0019】本発明に係る半導体装置において、第2ゲ
ート電極は、第2導電型の第2半導体層、第1導電型の
第2ベース層、第2導電型のフローティングエミッタ
層、第1導電型の第1ベース層及び第2導電型のベース
層が露出している表面上に絶縁膜を介して形成されてい
る、のが好ましい。この構造は第2電界効果トランジス
タを備えた素子動作時のチャネル領域が平面に形成さ
れ、サイリスタ動作用のチャネル領域と分離して、作製
することが可能となる。このため、第2電界効果トラン
ジスタを備えた素子動作用のチャネル濃度(これは素子
のしきい値電圧を決定する)を任意に決定できる。
In the semiconductor device according to the present invention, the second gate electrode includes a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, and a first conductivity type. It is preferable that the first base layer and the second conductivity type base layer are formed on an exposed surface via an insulating film. In this structure, a channel region for operating the device including the second field-effect transistor is formed on a plane, and can be manufactured separately from a channel region for thyristor operation. Therefore, it is possible to arbitrarily determine the channel concentration for operating the device including the second field-effect transistor (this determines the threshold voltage of the device).

【0020】本発明に係る半導体装置において、第2ゲ
ート電極は、第2導電型の第2半導体層、第1導電型の
第2ベース層、第2導電型のフローティングエミッタ
層、第1導電型の第1ベース層及び第2導電型のベース
層を含む層に埋め込まれている、のが好ましい。この構
造だと第1導電型の第1ベース層及び第1導電型の第2
ベース層に形成されるチャネル領域は縦方向となる。チ
ャネル領域が横方向に形成される構造に比べて、半導体
装置の面積を小さくすることが可能となる。
In the semiconductor device according to the present invention, the second gate electrode includes a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, and a first conductivity type. Embedded in a layer including the first base layer and the second conductive type base layer. With this structure, the first base layer of the first conductivity type and the second base layer of the first conductivity type
The channel region formed in the base layer extends in the vertical direction. The area of the semiconductor device can be reduced as compared with a structure in which the channel region is formed in the lateral direction.

【0021】本発明に係る半導体装置において、第1ゲ
ート電極は、第2導電型の第2半導体層、第1導電型の
第2ベース層、第2導電型のフローティングエミッタ層
を含む層に埋め込まれ、第1ゲート電極は、第1導電型
の第1ベース層には到達していない、のが好ましい。こ
の構造によれば、第2の導電型のフローティングエミッ
タ層と第1導電型の第1ベース層との接合面積を広い範
囲で形成することができる。この面積が広いということ
は、サイリスタとして動作する面積が広いことにつなが
り、広範囲でサイリスタ動作が起こるため、素子のオン
電圧を下げることが可能となる。
In the semiconductor device according to the present invention, the first gate electrode is embedded in a layer including a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, and a floating emitter layer of the second conductivity type. It is preferable that the first gate electrode does not reach the first base layer of the first conductivity type. According to this structure, the junction area between the second conductive type floating emitter layer and the first conductive type first base layer can be formed in a wide range. The large area leads to a large area for operating as a thyristor, and the thyristor operation occurs in a wide range, so that the on-voltage of the element can be reduced.

【0022】本発明に係る半導体装置において、第1ゲ
ート電極は、第2導電型の第2半導体層、第1導電型の
第2ベース層、第2導電型のフローティングエミッタ層
及び第1導電型の第1ベース層を含む層に埋め込まれて
いる、のが好ましい。サイリスタのターンオンのとき、
第1ゲート電極近傍の第2導電型のフローティングエミ
ッタ層にはアキミュレーション領域が形成される。この
構造によれば、第1ゲート電極が第1導電型の第1ベー
ス層に到達していない構造に比べて、アキミュレーショ
ン領域の面積を広くすることができる。このため、サイ
リスタのターンオン電圧を下げることができる。
In the semiconductor device according to the present invention, the first gate electrode includes a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, and a first conductivity type. Embedded in the layer including the first base layer. When the thyristor is turned on,
An accumulation region is formed in the second conductivity type floating emitter layer near the first gate electrode. According to this structure, the area of the achimation region can be made larger than in a structure in which the first gate electrode does not reach the first base layer of the first conductivity type. Therefore, the turn-on voltage of the thyristor can be reduced.

【0023】なお、アキミュレーション領域とは、第1
導電型の半導体層に第1導電型のキャリアが蓄積された
領域のことである。例えば、半導体層がn型の場合、ア
キミュレーション領域はn型である。また、半導体層が
p型の場合、アキミュレーション領域はp型である。
It is to be noted that the accumulation area is the first
A region in which carriers of the first conductivity type are accumulated in the semiconductor layer of the conductivity type. For example, if the semiconductor layer is n-type, the accumulation region is n-type. When the semiconductor layer is p-type, the accumulation region is p-type.

【0024】(2)本発明に係る半導体装置は、サイリ
スタを有する半導体装置であって、第1、第2及び第3
電界効果トランジスタを備え、サイリスタは、第1導電
型の第1半導体層、第2導電型のベース層、第1導電型
の第1ベース層及び第2導電型のフローティングエミッ
タ層を含み、第1電界効果トランジスタは、第2導電型
の第2半導体層、第1導電型の第2ベース層、第2導電
型のフローティングエミッタ層及び第1ゲート電極を含
み、第1導電型の第1ベース層と第1導電型の第2ベー
ス層とは、第2導電型のフローティングエミッタ層によ
り分離されており、第2導電型のフローティングエミッ
タ層と第2導電型の第2半導体層とは、第1導電型の第
2ベース層により分離されており、第2電界効果トラン
ジスタは、第2導電型のフローティングエミッタ層、第
1導電型の第1ベース層、第2導電型のベース層及び第
2ゲート電極を含み、第2電界効果トランジスタを備え
た素子がサイリスタを動作させるトリガ電流を流し、第
3電界効果トランジスタは、第3ゲート電極および第1
導電型の第3半導体層を備え、第1および第2電界効果
トランジスタのオフ時、第3電界効果トランジスタはオ
ンとなり、サイリスタ中のキャリアが第3電界効果トラ
ンジスタを介してサイリスタ外に排出される、サイリス
タを有する半導体装置である。
(2) The semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a thyristor, and includes first, second and third thyristors.
A thyristor comprising a first semiconductor layer of a first conductivity type, a base layer of a second conductivity type, a first base layer of the first conductivity type, and a floating emitter layer of the second conductivity type; The field effect transistor includes a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, and a first gate electrode, and a first base layer of the first conductivity type. And the second base layer of the first conductivity type are separated by a floating emitter layer of the second conductivity type, and the floating emitter layer of the second conductivity type and the second semiconductor layer of the second conductivity type are separated from each other by the first conductivity type. The second field effect transistor is separated by a conductive type second base layer, and the second field effect transistor is a second conductive type floating emitter layer, a first conductive type first base layer, a second conductive type base layer, and a second gate. Including electrodes Flowing a trigger current device having a second field effect transistor operates the thyristor, a third field effect transistor, the third gate electrode and the first
A third semiconductor layer of a conductivity type; when the first and second field effect transistors are off, the third field effect transistor is turned on, and carriers in the thyristor are discharged out of the thyristor via the third field effect transistor. , A semiconductor device having a thyristor.

【0025】本発明に係る半導体装置は、第3電界効果
トランジスタを備える。第3電界効果トランジスタは、
第1および第2電界効果トランジスタのオフ時、オンと
なる。このため、サイリスタのターンオフ時、第3電界
効果トランジスタ付近に溜まっているキャリアは、第3
電界効果トランジスタを介してサイリスタ外に確実に排
出される。よって、サイリスタのターンオフ特性を向上
させることが可能となる。
The semiconductor device according to the present invention includes a third field effect transistor. The third field effect transistor is
It turns on when the first and second field effect transistors are off. Therefore, when the thyristor is turned off, the carriers accumulated near the third field-effect transistor become the third field-effect transistor.
It is reliably discharged out of the thyristor via the field effect transistor. Therefore, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0026】本発明に係る半導体装置は、次の構成にす
ることができる。すなわち、第1ゲート電極は、第2導
電型の第2半導体層、第1導電型の第2ベース層、第2
導電型のフローティングエミッタ層を含む層に形成され
たトレンチに埋め込まれ、第2ゲート電極は、第2導電
型の第2半導体層、第1導電型の第2ベース層、第2導
電型のフローティングエミッタ層、第1導電型の第1ベ
ース層及び第2導電型のベース層を含む層に形成された
トレンチに埋め込まれ、第3ゲート電極は、第2ゲート
電極と同一のトレンチに埋め込まれており、第1導電型
の第3半導体層は、第2導電型の第2半導体層中にあ
る。
The semiconductor device according to the present invention can have the following configuration. That is, the first gate electrode includes a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type,
The second gate electrode is buried in a trench formed in a layer including a conductive type floating emitter layer, and the second gate electrode includes a second conductive type second semiconductor layer, a first conductive type second base layer, and a second conductive type floating layer. The third gate electrode is buried in the same trench as the second gate electrode, and is buried in a trench formed in the layer including the emitter layer, the first base layer of the first conductivity type, and the base layer of the second conductivity type. The third semiconductor layer of the first conductivity type is in the second semiconductor layer of the second conductivity type.

【0027】この構成において、第3ゲート電極は、第
2ゲート電極と同一のトレンチに埋め込まれている。よ
って、第3ゲート電極と、第2ゲート電極とが、それぞ
れ異なるトレンチに埋め込まれている場合に比べて、半
導体装置の集積度を向上させることができる。
In this configuration, the third gate electrode is buried in the same trench as the second gate electrode. Therefore, the degree of integration of the semiconductor device can be improved as compared with the case where the third gate electrode and the second gate electrode are buried in different trenches.

【0028】また、本発明に係る半導体装置は、次の構
成にすることができる。すなわち、第1ゲート電極は、
第2導電型の第2半導体層、第1導電型の第2ベース
層、第2導電型のフローティングエミッタ層を含む層に
形成されたトレンチに埋め込まれ、第2ゲート電極は、
第2導電型の第2半導体層、第1導電型の第2ベース
層、第2導電型のフローティングエミッタ層、第1導電
型の第1ベース層及び第2導電型のベース層を含む層に
形成されたトレンチに埋め込まれ、第3ゲート電極は、
第2ゲート電極と同一のトレンチに埋め込まれており、
第1導電型の第3半導体層は、第3ゲート電極が埋め込
まれているトレンチと、その隣りに位置するトレンチと
の間にあり、第1導電型の第3半導体層は、第2導電型
のベース層に到達している。
The semiconductor device according to the present invention can have the following configuration. That is, the first gate electrode
The second gate electrode is embedded in a trench formed in a layer including a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, and a floating emitter layer of the second conductivity type.
The second conductive type second semiconductor layer, the first conductive type second base layer, the second conductive type floating emitter layer, the first conductive type first base layer, and the layer including the second conductive type base layer The third gate electrode is embedded in the formed trench,
Embedded in the same trench as the second gate electrode,
The third semiconductor layer of the first conductivity type is between a trench in which the third gate electrode is buried and a trench located adjacent thereto, and the third semiconductor layer of the first conductivity type is formed of the second conductivity type. Has reached the base layer.

【0029】この構成において、第1導電型の第3半導
体層は、第2導電型のベース層に到達している。したが
って、第1導電型の第3半導体層が、第2導電型の第2
半導体層中にある場合に比べて、第3電界効果トランジ
スタを半導体装置内部に位置させることができるので、
サイリスタ中に溜まっているキャリアをよりスムーズ
に、サイリスタ外に排出させることが可能となる。この
結果、サイリスタのターンオフ特性を向上させることが
可能となる。
In this configuration, the third semiconductor layer of the first conductivity type reaches the base layer of the second conductivity type. Therefore, the third semiconductor layer of the first conductivity type is the second semiconductor layer of the second conductivity type.
Since the third field-effect transistor can be located inside the semiconductor device as compared with the case where it is in the semiconductor layer,
The carriers accumulated in the thyristor can be more smoothly discharged out of the thyristor. As a result, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0030】また、第1導電型の第3半導体層は、第3
ゲート電極が埋め込まれているトレンチと、その隣りに
位置するトレンチとの間にあるので、第1導電型の第3
半導体層の平面積が広がるのを防ぐことができる。すな
わち、第3電界効果トランジスタが動作するためには、
第1導電型の第3半導体層は比較的高濃度でなければな
らない。よって、第1導電型の第3半導体層を比較的深
い位置にある第2導電型のベース層に到達するようにす
ると、第1導電型の第3半導体層が横方向に拡散する量
も多くなるので、第1導電型の第3半導体層の平面積が
広がる。これが半導体装置の高集積化の妨げとなる。こ
の構成において、第1導電型の第3半導体層はトレンチ
で挟まれているので、第1導電型の第3半導体層の平面
積が拡大することを防ぐことができるのである。
Further, the third semiconductor layer of the first conductivity type is
Since it is between the trench in which the gate electrode is buried and the trench located next to it, the third conductive type third
It is possible to prevent the plane area of the semiconductor layer from expanding. That is, in order for the third field effect transistor to operate,
The third semiconductor layer of the first conductivity type must have a relatively high concentration. Therefore, when the third semiconductor layer of the first conductivity type is made to reach the base layer of the second conductivity type at a relatively deep position, the amount of the third semiconductor layer of the first conductivity type diffused in the lateral direction is large. Therefore, the plane area of the third semiconductor layer of the first conductivity type is increased. This hinders high integration of the semiconductor device. In this configuration, since the third semiconductor layer of the first conductivity type is sandwiched between the trenches, it is possible to prevent the plane area of the third semiconductor layer of the first conductivity type from increasing.

【0031】(3)本発明に係る半導体装置の製造方法
は、第1導電型の第1半導体層及び第2導電型のベース
層を含む半導体基板の第2導電型のベース層に、第1導
電型の不純物を導入して第1導電型の第1ベース層を形
成する工程と、第1導電型の第1ベース層に、第2導電
型の不純物を導入して第2導電型のフローティングエミ
ッタ層を形成する工程と、第2導電型のフローティング
エミッタ層に、第1導電型の不純物を導入して第1導電
型の第2ベース層を形成する工程と、第1導電型の第2
ベース層に、第2導電型の不純物を導入して第2導電型
の第2半導体層を形成する工程と、第2導電型の第2半
導体層、第1導電型の第2ベース層、第2導電型のフロ
ーティングエミッタ層を含む層に埋め込まれた第1ゲー
ト電極を形成する工程と、第2導電型の第2半導体層、
第1導電型の第2ベース層、第2導電型のフローティン
グエミッタ層、第1導電型の第1ベース層及び第2導電
型のベース層が露出している表面上に絶縁膜を介して第
2ゲート電極を形成する工程と、を備える。
(3) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the first conductive type first semiconductor layer and the second conductive type base layer are formed on the second conductive type base layer of the semiconductor substrate including the first conductive type base layer. A step of forming a first base layer of a first conductivity type by introducing impurities of a conductivity type; and a step of introducing a second conductivity type impurity into a first base layer of a first conductivity type to form a second base type floating layer. Forming an emitter layer, introducing a first conductivity type impurity into the second conductivity type floating emitter layer to form a second base layer of the first conductivity type, and forming a second base layer of the first conductivity type.
A step of introducing a second conductivity type impurity into the base layer to form a second conductivity type second semiconductor layer; a step of forming the second conductivity type second semiconductor layer, the first conductivity type second base layer, Forming a first gate electrode embedded in a layer including a two-conductivity-type floating emitter layer; and a second-conductivity-type second semiconductor layer.
A second base layer of the first conductivity type, a floating emitter layer of the second conductivity type, a first base layer of the first conductivity type, and a second base layer of the second conductivity type are exposed via an insulating film on the exposed surface. Forming two gate electrodes.

【0032】本発明に係る半導体装置の製造方法は、第
2ゲート電極が半導体基板の表面上に絶縁膜を介して形
成されている構造の製造方法である。なお、不純物を導
入する技術としては、例えば、イオン注入、不純物拡散
がある。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a structure in which a second gate electrode is formed on a surface of a semiconductor substrate via an insulating film. As a technique for introducing impurities, for example, there are ion implantation and impurity diffusion.

【0033】本発明に係る半導体装置の製造方法は、第
1導電型の第1半導体層及び第2導電型のベース層を含
む半導体基板の第2導電型のベース層に、第1導電型の
不純物を導入して第1導電型の第1ベース層を形成する
工程と、第1導電型の第1ベース層に、第2導電型の不
純物を導入して第2導電型のフローティングエミッタ層
を形成する工程と、第2導電型のフローティングエミッ
タ層に、第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第
2ベース層を形成する工程と、第1導電型の第2ベース
層に、第2導電型の不純物を導入して第2導電型の第2
半導体層を形成する工程と、第2導電型の第2半導体
層、第1導電型の第2ベース層、第2導電型のフローテ
ィングエミッタ層を含む層に埋め込まれた第1ゲート電
極を形成する工程と、第2導電型の第2半導体層、第1
導電型の第2ベース層、第2導電型のフローティングエ
ミッタ層、第1導電型の第1ベース層及び第2導電型の
ベース層を含む層に埋め込まれた第2ゲート電極を形成
する工程と、を備える。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first conductive type base layer is formed on the semiconductor substrate including the first conductive type first semiconductor layer and the second conductive type base layer. A step of forming a first base layer of the first conductivity type by introducing an impurity, and a step of forming a floating emitter layer of the second conductivity type by introducing an impurity of the second conductivity type into the first base layer of the first conductivity type. Forming a first conductive type second base layer by introducing a first conductive type impurity into the second conductive type floating emitter layer; and forming a first conductive type second base layer on the second conductive type floating base layer. , A second conductivity type impurity is introduced to introduce a second conductivity type second impurity.
Forming a semiconductor layer, and forming a first gate electrode embedded in a layer including a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, and a floating emitter layer of the second conductivity type. Process, a second semiconductor layer of the second conductivity type, the first
Forming a second gate electrode embedded in a layer including a conductive type second base layer, a second conductive type floating emitter layer, a first conductive type first base layer, and a second conductive type base layer; , Is provided.

【0034】本発明に係る半導体装置の製造方法は、第
2ゲート電極が埋め込み型の構造の製造方法である。な
お、第1ゲート電極と第2ゲート電極とは同時に形成し
てもよいし、第1ゲート電極を先に形成してもよいし、
第2ゲート電極を先に形成してもよい。不純物を導入す
る技術としては、例えば、イオン注入、不純物拡散があ
る。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a structure in which the second gate electrode is embedded. Note that the first gate electrode and the second gate electrode may be formed at the same time, the first gate electrode may be formed first,
The second gate electrode may be formed first. Techniques for introducing impurities include, for example, ion implantation and impurity diffusion.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】[第1実施形態] {構造の説明}図1は本発明に係る半導体装置の第1実
施形態の断面図である。半導体装置10は、アノード電
極20、p+型アノード層14、n+型バッファ層16、
-型ベース層18を備え、これらが順に積層されてい
る。アノード電極210の材料は金属である。p+型ア
ノード層14、n+型バッファ層16及びn-型ベース層
18の材料はシリコン単結晶である。p+型アノード層
14が第1導電型の第1半導体層の一例である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] {Description of Structure} FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. The semiconductor device 10 includes an anode electrode 20, a p + -type anode layer 14, an n + -type buffer layer 16,
An n -type base layer 18 is provided, and these are sequentially stacked. The material of the anode electrode 210 is a metal. The material of the p + type anode layer 14, the n + type buffer layer 16 and the n type base layer 18 is a single crystal of silicon. The p + type anode layer 14 is an example of a first conductivity type first semiconductor layer.

【0036】n-型ベース層18の表面から内部に向け
てp-型第1ベース層22が形成されている。p-型第1
ベース層22の表面から内部に向けてn+型フローティ
ングエミッタ層24が形成されている。n+型フローテ
ィングエミッタ層24の表面から内部に向けてp-型第
2ベース層26が形成されている。p-型第2ベース層
26の表面から内部に向けてn+型カソード層28、3
0、32が互いに間隔を設けて形成されている。n+
カソード層28、30、32が第2導電型の第2半導体
層の一例である。
A p - type first base layer 22 is formed from the surface of the n - type base layer 18 to the inside. p - type first
An n + -type floating emitter layer 24 is formed from the surface of the base layer 22 to the inside. A p -type second base layer 26 is formed from the surface of the n + -type floating emitter layer 24 toward the inside. From the surface of the p -type second base layer 26 toward the inside, the n + -type cathode layers 28, 3
0 and 32 are formed at an interval from each other. The n + -type cathode layers 28, 30, and 32 are an example of a second semiconductor layer of the second conductivity type.

【0037】n+型カソード層28、p-型第2ベース層
26を貫通し、n+型フローティングエミッタ層24に
到達するトレンチ34がある。トレンチ34には多結晶
シリコンからなるゲート電極40が埋め込まれている。
ゲート電極40は埋め込み型ゲート電極である。トレン
チ34の側面とゲート電極40との間及びトレンチ34
の底面とゲート電極40との間にはシリコン酸化膜46
が形成されている。n +型カソード層28、p-型第2ベ
ース層26、n+型フローティングエミッタ層24及び
ゲート電極40により電界効果トランジスタが構成され
ている。
N+Type cathode layer 28, p-Mold second base layer
26, n+Type floating emitter layer 24
There is a trench 34 to reach. Polycrystalline trench 34
A gate electrode 40 made of silicon is embedded.
The gate electrode 40 is a buried type gate electrode. Tren
Between the side surface of the gate 34 and the gate electrode 40 and the trench 34
A silicon oxide film 46 is provided between the bottom of
Are formed. n +Type cathode layer 28, p-Mold No. 2
Layer 26, n+Type floating emitter layer 24 and
The gate electrode 40 forms a field effect transistor
ing.

【0038】n+型カソード層30、p-型第2ベース層
26を貫通し、n+型フローティングエミッタ層24に
到達するトレンチ36がある。トレンチ36には多結晶
シリコンからなるゲート電極42が埋め込まれている。
ゲート電極42は埋め込み型ゲート電極である。トレン
チ36の側面とゲート電極42との間及びトレンチ36
の底面とゲート電極42との間にはシリコン酸化膜48
が形成されている。n +型カソード層30、p-型第2ベ
ース層26、n+型フローティングエミッタ層24及び
ゲート電極42により電界効果トランジスタが構成され
ている。
N+Type cathode layer 30, p-Mold second base layer
26, n+Type floating emitter layer 24
There is a trench 36 to reach. Polycrystalline trench 36
A gate electrode 42 made of silicon is embedded.
The gate electrode 42 is a buried gate electrode. Tren
Between the side surface of the gate 36 and the gate electrode 42 and the trench 36
A silicon oxide film 48 is formed between the bottom of
Are formed. n +Type cathode layer 30, p-Mold No. 2
Layer 26, n+Type floating emitter layer 24 and
The gate electrode 42 forms a field effect transistor.
ing.

【0039】n+型カソード層32、p-型第2ベース層
26を貫通し、n+型フローティングエミッタ層24に
到達するトレンチ38がある。トレンチ38には多結晶
シリコンからなるゲート電極44が埋め込まれている。
ゲート電極44は埋め込み型ゲート電極である。トレン
チ38の側面とゲート電極44との間及びトレンチ38
の底面とゲート電極44との間にはシリコン酸化膜50
が形成されている。n +型カソード層32、p-型第2ベ
ース層26、n+型フローティングエミッタ層24及び
ゲート電極44により電界効果トランジスタが構成され
ている。
N+Type cathode layer 32, p-Mold second base layer
26, n+Type floating emitter layer 24
There is a trench 38 to reach. Polycrystalline trench 38
A gate electrode 44 made of silicon is embedded.
The gate electrode 44 is a buried gate electrode. Tren
Between the side surface of the gate 38 and the gate electrode 44 and the trench 38
A silicon oxide film 50 is provided between the bottom of
Are formed. n +Type cathode layer 32, p-Mold No. 2
Layer 26, n+Type floating emitter layer 24 and
The gate electrode 44 constitutes a field effect transistor
ing.

【0040】ゲート電極52がゲート酸化膜54を介し
て、n-型ベース層18の表面上、p-型第1ベース層2
2表面上、n+型フローティングエミッタ層24の表面
上、p-型第2ベース層26の表面上及びn+型カソード
層32表面上に形成されている。
A gate electrode 52 is formed on the surface of the n type base layer 18 via the gate oxide film 54, and the p type first base layer 2
2, on the surface of the n + type floating emitter layer 24, on the surface of the p type second base layer 26, and on the surface of the n + type cathode layer 32.

【0041】カソード電極56がp-型第1ベース層2
2の表面上、p-型第2ベース層26の表面上、n+型カ
ソード層28、30、32の表面上に形成されている。
-型ベース層18の表面上、n+型フローティングエミ
ッタ層24の表面上、ゲート電極40、42、44、5
2の表面上にはシリコン酸化膜58が形成されている。
シリコン酸化膜58により、これらとカソード電極56
とが電気的に絶縁される。
The cathode electrode 56 is made of the p type first base layer 2
2, on the surface of the p type second base layer 26, and on the surface of the n + type cathode layers 28, 30, 32.
On the surface of the n type base layer 18, on the surface of the n + type floating emitter layer 24, and on the gate electrodes 40, 42, 44, 5
2, a silicon oxide film 58 is formed.
These and the cathode electrode 56 are formed by the silicon oxide film 58.
Are electrically insulated.

【0042】n+型フローティングエミッタ層24、p-
型第1ベース層22、n-型ベース層18、n+型バッフ
ァ層16、p+型アノード層14によりサイリスタが構
成されている。また、n+型カソード層32、p-型第1
ベース層22、n-型ベース層18、n+型バッファ層1
6、p+型アノード層14によりIGBTが構成されて
いる。
[0042] n + -type floating emitter layer 24, p -
A thyristor is constituted by the first type base layer 22, the n type base layer 18, the n + type buffer layer 16 and the p + type anode layer 14. The n + type cathode layer 32 and the p type first
Base layer 22, n type base layer 18, n + type buffer layer 1
6. An IGBT is constituted by the p + type anode layer 14.

【0043】{動作の説明}次に、この半導体装置10
のサイリスタの動作について説明する。まず、ターンオ
ン動作について説明する。カソード電極56が接地さ
れ、表面型のゲート電極52、埋め込み型のゲート電極
40、42、44、アノード電極20にそれぞれ正電圧
が印加される。表面型のゲート電極52に正電圧が印加
されると、ゲート電極52下のp-型第1ベース層2
2、p-型第2ベース層26にはそれぞれチャネル領域
60、62が形成され、ゲート電極52下のn+型フロ
ーティングエミッタ層24にはアキミュレーション領域
64が形成される。これにより、n+型カソード層32
の電子は、チャネル領域62、アキミュレーション領域
64、チャネル領域60を通り、n-型ベース層18に
流れ込む。一方、アノード電極20にも正電圧が印加さ
れているので、p+型アノード層14の正孔はn-型ベー
ス層18に注入され、p-型第1ベース層22に流れ込
む。n-型ベース層18に注入されたこれらの電子、正
孔により、IGBTがONする。
{Description of Operation} Next, the semiconductor device 10
The operation of the thyristor will be described. First, the turn-on operation will be described. The cathode electrode 56 is grounded, and a positive voltage is applied to the surface type gate electrode 52, the buried type gate electrodes 40, 42, 44, and the anode electrode 20, respectively. When a positive voltage is applied to the surface type gate electrode 52, the p type first base layer 2 under the gate electrode 52
Channel regions 60 and 62 are formed in the second and p -type second base layers 26, respectively, and an accumulation region 64 is formed in the n + -type floating emitter layer 24 below the gate electrode 52. Thereby, the n + type cathode layer 32
Electrons flow into the n -type base layer 18 through the channel region 62, the accumulation region 64, and the channel region 60. On the other hand, since a positive voltage is also applied to the anode electrode 20, holes of the p + -type anode layer 14 are injected into the n -type base layer 18 and flow into the p -type first base layer 22. The IGBT is turned on by these electrons and holes injected into the n -type base layer 18.

【0044】p-型第1ベース層22に流れ込こんだ正
孔がn+型フローティングエミッタ層24と、p-型第1
ベース層22と、n-型ベース層18とにより形成され
るNPNトランジスタのベース電流となり、このNPN
トランジスタがON動作する。すなわち、n+型フロー
ティングエミッタ層24、p-型第1ベース層22、n-
型ベース層18、n+型バッファ層16、p+型アノード
層14から構成されるサイリスタがラッチアップの状態
になる。これにより、サイリスタがターンオンする。
The holes flowing into the p -type first base layer 22 form the n + -type floating emitter layer 24 and the p -type first
The base current of the NPN transistor formed by the base layer 22 and the n -type base layer 18 is used.
The transistor turns on. That is, the n + type floating emitter layer 24, the p type first base layer 22, and the n
The thyristor composed of the mold base layer 18, the n + buffer layer 16, and the p + anode layer 14 enters a latch-up state. This turns on the thyristor.

【0045】サイリスタがターンオン動作時、正孔はp
+型アノード層14からp-型第1ベース層22に供給さ
れる。電子はn+型カソード層28、30、32からn+
型フローティングエミッタ層24に供給される。すなわ
ち、埋め込み型のゲート電極40、42、44にはそれ
ぞれ正電圧が印加されている。よって、p-型第2ベー
ス層26のうち、ゲート電極40、42、44の近傍の
領域にはチャネル領域(例えば、チャネル領域66)が
形成される。これにより、電子はn+型カソード層2
8、30、32からこれらのチャネル領域を通りn+
フローティングエミッタ層24に供給される。これらの
電子とこれらの正孔によりサイリスタはターンオン動作
を続けることができる。
When the thyristor is turned on, holes are p
The p - type first base layer 22 is supplied from the + -type anode layer 14. Electrons from n + -type cathode layer 28, 30, 32 n +
Is supplied to the floating emitter layer 24. That is, a positive voltage is applied to each of the embedded gate electrodes 40, 42, and 44. Accordingly, a channel region (for example, a channel region 66) is formed in a region of the p -type second base layer 26 near the gate electrodes 40, 42, and 44. As a result, electrons are transferred to the n + type cathode layer 2.
8, 30, and 32 are supplied to the n + -type floating emitter layer 24 through these channel regions. These electrons and these holes allow the thyristor to continue its turn-on operation.

【0046】次に、ターンオフ動作について説明する。
表面型のゲート電極52、埋め込み型のゲート電極4
0、42、44の電位が0Vまたは負電位にされると、
ゲート電極52下のチャネル領域60、62及びゲート
電極40、42、44近傍のp -型第2ベース層26の
チャネル領域が消滅する。これにより、n+型カソード
層28、30、32からn+型フローティングエミッタ
層24への電子の供給が止まる。一方、p+型アノード
層14からp-型第1ベース層22に供給された正孔
は、p-型第1ベース層22を流れカソード電極56に
吸収される。以上により、サイリスタがターンオフす
る。
Next, the turn-off operation will be described.
Surface type gate electrode 52, embedded type gate electrode 4
When the potentials of 0, 42, and 44 are set to 0 V or a negative potential,
Channel regions 60 and 62 below gate electrode 52 and gate
P near the electrodes 40, 42, 44 -Of the mold second base layer 26
The channel region disappears. This gives n+Type cathode
Layers 28, 30, 32 to n+Type floating emitter
The supply of electrons to the layer 24 stops. On the other hand, p+Type anode
Layer 14 to p-Holes supplied to the mold first base layer 22
Is p-Flows through the first base layer 22 of the mold to the cathode electrode 56.
Absorbed. As a result, the thyristor turns off.
You.

【0047】{製造方法の説明}図1に示す半導体装置
10の製造方法の一例について説明する。図2に示すよ
うに、p+型アノード層14となるシリコン基板を準備
する。p型の不純物はボロンである。p型の不純物の濃
度は1×1018cm-3〜1×1019cm-3である。アノ
ード層14の厚みは200μm〜300μmである。p
+型アノード層14上にエピタキシャル成長によりn+
バッファ層16を形成する。n型の不純物はリンであ
る。n型の不純物の濃度は1×1016cm-3〜1×10
17cm-3である。バッファ層16の厚みは10μm〜1
5μmである。n+型バッファ層16上にエピタキシャ
ル成長によりn-型ベース層18を形成する。n型の不
純物はリンである。n型の不純物の濃度は1×1014
-3〜2×1014cm-3である。n-型ベース層18の
厚みは60μm〜70μmである。
{Description of Manufacturing Method} An example of a method of manufacturing the semiconductor device 10 shown in FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 2, a silicon substrate to be the p + type anode layer 14 is prepared. The p-type impurity is boron. The concentration of the p-type impurity is 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 . The thickness of the anode layer 14 is 200 μm to 300 μm. p
An n + type buffer layer 16 is formed on the + type anode layer 14 by epitaxial growth. The n-type impurity is phosphorus. The concentration of the n-type impurity is 1 × 10 16 cm −3 to 1 × 10
17 cm -3 . The thickness of the buffer layer 16 is 10 μm to 1
5 μm. An n -type base layer 18 is formed on the n + -type buffer layer 16 by epitaxial growth. The n-type impurity is phosphorus. The concentration of the n-type impurity is 1 × 10 14 c
m −3 to 2 × 10 14 cm −3 . The thickness of n type base layer 18 is 60 μm to 70 μm.

【0048】図3に示すように、イオン注入によりn-
型ベース層18の表面から内部に向けてp-型第1ベー
ス層22を形成する。p-型第1ベース層22の深さは
2.5μm〜3.0μmである。p型の不純物はボロンで
ある。p型の不純物の濃度は1×1017cm-3〜2×1
17cm-3である。次に、イオン注入によりp-型第1
ベース層22の表面から内部に向けてn+型フローティ
ングエミッタ層24を形成する。n+型フローティング
エミッタ層24の深さは2μmである。n型の不純物は
リンである。n型の不純物の濃度は1×1018cm-3
ある。そして、イオン注入によりn+型フローティング
エミッタ層24の表面から内部に向けてp-型第2ベー
ス層26を形成する。p-型第2ベース層26の深さは
1μmである。p型の不純物はボロンである。p型の不
純物の濃度は1×1016cm-3である。そして、イオン
注入によりp-型第2ベース層26の表面から内部に向
けてn+型カソード層28、30、32を形成する。n+
型カソード層28、30、32の深さは0.5μmであ
る。n型の不純物はヒ素である。n型の不純物の濃度は
1×1020cm-3である。
[0048] As shown in FIG. 3, n by ion implantation -
A p -type first base layer 22 is formed from the surface of the mold base layer 18 toward the inside. The depth of the p -type first base layer 22 is 2.5 μm to 3.0 μm. The p-type impurity is boron. The concentration of the p-type impurity is 1 × 10 17 cm −3 to 2 × 1
0 17 cm -3 . Next, p - type first
An n + -type floating emitter layer 24 is formed from the surface of the base layer 22 to the inside. The depth of n + type floating emitter layer 24 is 2 μm. The n-type impurity is phosphorus. The concentration of the n-type impurity is 1 × 10 18 cm −3 . Then, the p -type second base layer 26 is formed from the surface of the n + -type floating emitter layer 24 to the inside by ion implantation. The depth of the p -type second base layer 26 is 1 μm. The p-type impurity is boron. The concentration of the p-type impurity is 1 × 10 16 cm −3 . Then, n + -type cathode layers 28, 30, and 32 are formed from the surface of the p -type second base layer 26 to the inside by ion implantation. n +
The depth of the mold cathode layers 28, 30, 32 is 0.5 μm. The n-type impurity is arsenic. The concentration of the n-type impurity is 1 × 10 20 cm −3 .

【0049】図4に示すように、フォトリソグラフィ技
術とエッチング技術とにより、n+型カソード層28、
-型第2ベース層26を貫通し、n+型フローティング
エミッタ層24に到達するトレンチ34、n+型カソー
ド層30、p-型第2ベース層26を貫通し、n+型フロ
ーティングエミッタ層24に到達するトレンチ36、n
+型カソード層32、p-型第2ベース層26を貫通し、
+型フローティングエミッタ層24に到達するトレン
チ38を形成する。トレンチ34、36、38の深さは
1.5μmである。
As shown in FIG. 4, the n + -type cathode layer 28,
The trench 34, which penetrates the p type second base layer 26 and reaches the n + type floating emitter layer 24, the n + type cathode layer 30, the p type second base layer 26, and the n + type floating emitter layer Trench 36, n reaching 24
Through the + -type cathode layer 32 and the p -type second base layer 26,
A trench 38 reaching the n + type floating emitter layer 24 is formed. The depth of the trenches 34, 36, 38 is 1.5 μm.

【0050】図5に示すように、熱酸化によりトレンチ
の側面、底面に厚さ50nmのシリコン酸化膜46、4
8、50を形成する。次に、CVDにより厚さ1μmの
多結晶シリコン膜をトレンチ34、36、38に埋め込
む。そして、この多結晶シリコン膜をエッチング技術に
より削り、トレンチ34、36、38に埋め込み型のゲ
ート電極40、42、44を形成する。
As shown in FIG. 5, a 50 nm thick silicon oxide film 46, 4 is formed on the side and bottom surfaces of the trench by thermal oxidation.
8 and 50 are formed. Next, a polycrystalline silicon film having a thickness of 1 μm is buried in the trenches 34, 36, 38 by CVD. Then, this polycrystalline silicon film is shaved by an etching technique to form buried gate electrodes 40, 42 and 44 in the trenches 34, 36 and 38.

【0051】図6に示すように、n-型ベース層18を
覆うように、シリコン酸化膜を熱酸化により形成する。
シリコン酸化膜はゲート酸化膜となり、その厚さは50
nmである。このシリコン酸化膜上に多結晶シリコン膜
をCVDにより形成する。この多結晶シリコン膜はゲー
ト電極となり、その厚さは0.4μmである。フォトリ
ソグラフィ技術とエッチング技術とにより、多結晶シリ
コン膜、シリコン酸化膜をパターンニングする。これに
より、n-型ベース層18の表面上、p-型第1ベース層
22表面上、n+型フローティングエミッタ層24の表
面上、p-型第2ベース層26の表面上及びn+型カソー
ド層32表面上に、ゲート酸化膜54を介してゲート電
極52を形成する。
As shown in FIG. 6, a silicon oxide film is formed by thermal oxidation so as to cover n type base layer 18.
The silicon oxide film becomes a gate oxide film and has a thickness of 50
nm. A polycrystalline silicon film is formed on the silicon oxide film by CVD. This polycrystalline silicon film becomes a gate electrode, and its thickness is 0.4 μm. The polycrystalline silicon film and the silicon oxide film are patterned by the photolithography technology and the etching technology. Thereby, on the surface of the n type base layer 18, on the surface of the p type first base layer 22, on the surface of the n + type floating emitter layer 24, on the surface of the p type second base layer 26, and on the n + type A gate electrode 52 is formed on the surface of the cathode layer 32 with a gate oxide film 54 interposed therebetween.

【0052】図7に示すように、n-型ベース層18を
覆うように、厚さ0.1μmのシリコン酸化膜58をC
VDにより形成する。フォトリソグラフィ技術とエッチ
ング技術とにより、シリコン酸化膜58をパターンニン
グする。これにより、n-型ベース層18の表面上、n+
型フローティングエミッタ層24の表面上、ゲート電極
40、42、44、52の表面上にシリコン酸化膜58
を残す。
As shown in FIG. 7, a silicon oxide film 58 having a thickness of 0.1 μm is formed so as to cover n type base layer 18.
It is formed by VD. The silicon oxide film 58 is patterned by a photolithography technique and an etching technique. Thereby, on the surface of the n type base layer 18, n +
A silicon oxide film 58 on the surface of the gate type floating emitter layer 24 and on the surfaces of the gate electrodes 40, 42, 44, 52.
Leave.

【0053】図1に示すように、カソード電極56とな
るAlをスパッタリングによりn-型ベース層18を覆
うように形成する。この膜の厚さは5μmである。フォ
トリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、この膜
をパターンニングする。これにより、p-型第1ベース
層22表面上、p-型第2ベース層26の表面上、n+
カソード層28、30、32表面上にカソード電極56
を形成する。そして、p+型アノード層14の表面上に
蒸着法によってアノード電極20を形成する。以上によ
り、半導体装置10が完成する。
As shown in FIG. 1, Al serving as the cathode electrode 56 is formed by sputtering so as to cover the n type base layer 18. The thickness of this film is 5 μm. This film is patterned by a photolithography technique and an etching technique. As a result, the cathode electrode 56 is formed on the surface of the p type first base layer 22, on the surface of the p type second base layer 26, and on the surface of the n + type cathode layers 28, 30, and 32.
To form Then, an anode electrode 20 is formed on the surface of the p + type anode layer 14 by a vapor deposition method. Thus, the semiconductor device 10 is completed.

【0054】{効果の説明} (効果1)図1に示す半導体装置10は、埋め込み型の
ゲート電極40、42、44を含む電界効果トランジス
タを備えるので、次の二つの理由によりサイリスタのタ
ーンオン電圧を下げることができる。一つ目の理由を説
明する。これらの電界効果トランジスタにより、p-
第2ベース層26にはチャネル領域が形成される。サイ
リスタを流れた電流は、n+型フローティングエミッタ
層24−チャネル領域−n+型カソード層28、30、
32の経路を流れる。ゲート電極40、42、44は埋
め込み型である。このため、上記経路を短くすることが
できる。二つ目の理由を説明する。埋め込み型のゲート
電極40、42、44は複数ある。このため、チャネル
領域の面積を大きくすることができる。
{Explanation of Effect} (Effect 1) Since the semiconductor device 10 shown in FIG. 1 includes the field-effect transistor including the buried-type gate electrodes 40, 42, and 44, the turn-on voltage of the thyristor for the following two reasons. Can be lowered. The first reason is explained. With these field effect transistors, a channel region is formed in the p type second base layer 26. The current flowing through the thyristor is n + type floating emitter layer 24-channel region-n + type cathode layer 28, 30,
It flows through 32 paths. The gate electrodes 40, 42 and 44 are of a buried type. Therefore, the path can be shortened. I will explain the second reason. There are a plurality of buried gate electrodes 40, 42, 44. Therefore, the area of the channel region can be increased.

【0055】(効果2)図1に示す半導体装置10は、
ゲート電極40、42、44は埋め込み型なので、n+
型フローティングエミッタ層24の胴体部(端部以外の
部分)にゲート電極40、42、44を位置させること
ができる。このため、サイリスタのターンオフのため、
ゲート電極40、42、44の電位を0V又は負電位に
したとき、n+型フローティングエミッタ層24の電位
を0V又は負電位に近づけることができる。したがっ
て、サイリスタのターンオフのとき、n+型フローティ
ングエミッタ層24とp-型第2ベース層26との接合
部に逆方向の高電圧がかかるのを防ぐことができる。よ
って、この接合がブレークダウンする可能性を小さくで
きるので、サイリスタのターンオフをより確実にでき
る。
(Effect 2) The semiconductor device 10 shown in FIG.
Since the gate electrodes 40, 42, and 44 are buried, n +
Gate electrodes 40, 42, 44 can be located in the body (parts other than the ends) of the floating emitter layer 24. Because of this, to turn off the thyristor,
When the potentials of the gate electrodes 40, 42, and 44 are set to 0 V or a negative potential, the potential of the n + -type floating emitter layer 24 can be made close to 0 V or a negative potential. Therefore, when the thyristor is turned off, it is possible to prevent a reverse high voltage from being applied to the junction between the n + -type floating emitter layer 24 and the p -type second base layer 26. Therefore, the possibility of this junction breaking down can be reduced, and the thyristor can be more reliably turned off.

【0056】(効果3)図1に示す半導体装置10は、
ゲート電極52は、n-型ベース層18の表面上、p-
第1ベース層22表面上、n+型フローティングエミッ
タ層24の表面上、p-型第2ベース層26の表面上及
びn+型カソード層32表面上に、ゲート酸化膜54を
介して形成されている。したがって、作製が容易である
ことと同時に、IGBT動作時のチャネル濃度を個別に
設定できる。すなわち、本素子のしきい値電圧設定に制
限がないことがメリットである。
(Effect 3) The semiconductor device 10 shown in FIG.
The gate electrode 52 is formed on the surface of the n type base layer 18, on the surface of the p type first base layer 22, on the surface of the n + type floating emitter layer 24, on the surface of the p type second base layer 26, and On the surface of the + type cathode layer 32, a gate oxide film 54 is formed. Therefore, the channel concentration during the IGBT operation can be set individually while the fabrication is easy. That is, there is an advantage that there is no limitation on the threshold voltage setting of the present element.

【0057】(効果4)図1に示す半導体装置10は、
+型カソード層28、30、32がn+型フローティン
グエミッタ層24により囲まれている。このため、p-
型第1ベース層22とn+型カソード層28、30、3
2とは、n+型フローティングエミッタ層24により分
離されている。したがって、ターンオフ時、p+型アノ
ード層14からp-型第1ベース層22に注入された正
孔が、n+型カソード層28、30、32に流れ込むの
を防ぐことができる。これは本素子がn+型カソード層
を含めて構成される寄生サイリスタが存在しない構造で
あることを示しており、寄生サイリスタのオン動作によ
るターンオフ不能という問題が発生しない構造である。
(Effect 4) The semiconductor device 10 shown in FIG.
The n + -type cathode layers, 30 and 32 are surrounded by the n + -type floating emitter layer. For this reason, p -
-Type first base layer 22 and n + -type cathode layers 28, 30, 3
2 are separated from each other by an n + type floating emitter layer 24. Therefore, at the time of turn-off, holes injected from the p + -type anode layer 14 into the p -type first base layer 22 can be prevented from flowing into the n + -type cathode layers 28, 30, 32. This indicates that the present device has a structure in which no parasitic thyristor including the n + -type cathode layer exists, and does not cause a problem that the parasitic thyristor cannot be turned off by the ON operation.

【0058】[第2実施形態]{構造の説明}図8は本
発明に係る半導体装置の第2実施形態の断面図である。
第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。第1実施形態との違いはト
レンチ34、36、38の深さである。第2実施形態の
トレンチ34、36、38の深さの値は、第1実施形態
のトレンチ34、36、38の深さの値より大きい。す
なわち、トレンチ34はn+型カソード層28、p-型第
2ベース層26、n+型フローティングエミッタ層24
を貫通し、p-型第1ベース層22に到達している。ト
レンチ36はn+型カソード層30、p-型第2ベース層
26、n+型フローティングエミッタ層24を貫通し、
-型第1ベース層22に到達している。トレンチ38
はn+型カソード層32、p-型第2ベース層26、n+
型フローティングエミッタ層24を貫通し、p-型第1
ベース層22に到達している。ゲート電極40、42、
44はp-型第1ベース層22に到達している。
[Second Embodiment] {Description of Structure} FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The difference from the first embodiment is the depth of the trenches 34, 36, 38. The value of the depth of the trenches 34, 36, 38 of the second embodiment is larger than the value of the depth of the trenches 34, 36, 38 of the first embodiment. That is, the trench 34 includes the n + -type cathode layer 28, the p -type second base layer 26, and the n + -type floating emitter layer 24.
To reach the p -type first base layer 22. The trench 36 penetrates the n + type cathode layer 30, the p type second base layer 26, and the n + type floating emitter layer 24,
The p - type first base layer 22 is reached. Trench 38
Denotes an n + type cathode layer 32, ap type second base layer 26, and n +
Through type floating emitter layer 24, p - -type first
The base layer 22 has been reached. Gate electrodes 40, 42,
44 has reached the p type first base layer 22.

【0059】{動作の説明}図8に示す半導体装置10
の動作は、図1に示す第1実施形態の半導体装置10の
動作と同様である。
{Description of Operation} Semiconductor device 10 shown in FIG.
Is similar to the operation of the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIG.

【0060】{製造方法の説明}図8に示す半導体装置
10の製造方法が図1に示す第1実施形態の半導体装置
10の製造方法と相違する点は、図4に示す工程におい
て、トレンチ34、36、38をp-型第1ベース層2
2に到達するように形成する点である。これ以外の点に
ついては同じである。
{Description of Manufacturing Method} The difference between the method of manufacturing the semiconductor device 10 shown in FIG. 8 and the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that, in the process shown in FIG. , 36, and 38 are p - type first base layers 2
2 is formed. The other points are the same.

【0061】{効果の説明}図8に示す半導体装置10
は、図1に示す第1実施形態の半導体装置10の(効果
1)〜(効果4)と同様の効果を生じる。これらの他、
以下の効果が生じる。
<< Explanation of Effect >> Semiconductor device 10 shown in FIG.
Produces the same effects as (Effect 1) to (Effect 4) of the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIG. In addition to these,
The following effects occur.

【0062】(効果1)図8に示す半導体装置10及び
図1に示す第1実施形態の半導体装置10は、サイリス
タのターンオン動作時、n+型フローティングエミッタ
層24のうち、ゲート電極40、42、44の近傍の領
域にはアキミュレーション領域68が形成される。アキ
ミュレーション領域68はキャリアが蓄積されているの
で抵抗が低い。第2実施形態の半導体装置10は、第1
実施形態の半導体装置10に比べて、アキミュレーショ
ン領域68の面積が大きくなる。第2実施形態の半導体
装置10は、この点からサイリスタのターンオン電圧を
下げることができる。
(Effect 1) In the semiconductor device 10 shown in FIG. 8 and the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, when the thyristor is turned on, the gate electrodes 40 and 42 of the n + type floating emitter layer 24 are formed. , 44 are formed with an accumulation area 68. The resistance of the accumulation region 68 is low because carriers are accumulated. The semiconductor device 10 according to the second embodiment has a first
As compared with the semiconductor device 10 of the embodiment, the area of the achievable region 68 is larger. The semiconductor device 10 of the second embodiment can reduce the turn-on voltage of the thyristor from this point.

【0063】[第3実施形態] {構造の説明}図9は本発明に係る半導体装置の第3実
施形態の断面図である。第1実施形態と同一の部分につ
いては同一の符号を付すことにより説明を省略する。第
1実施形態との違いはトレンチ38の深さである。すな
わち、トレンチ38はn+型カソード層32、p-型第2
ベース層26、n+型フローティングエミッタ層24、
-型第1ベース層22を貫通し、n-型ベース層18に
到達している。トレンチ38のゲート電極44が、第1
実施形態の半導体装置10のゲート電極52の役目も果
たしている。よって、第3実施形態の半導体装置10に
は表面型のゲート電極52がない。
[Third Embodiment] {Description of Structure} FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The difference from the first embodiment is the depth of the trench 38. That is, the trench 38 includes the n + -type cathode layer 32 and the p -- type second
Base layer 26, n + type floating emitter layer 24,
It penetrates the p type first base layer 22 and reaches the n type base layer 18. The gate electrode 44 of the trench 38 is
It also functions as the gate electrode 52 of the semiconductor device 10 of the embodiment. Therefore, the semiconductor device 10 of the third embodiment does not have the surface type gate electrode 52.

【0064】{動作の説明}図9に示す半導体装置10
のサイリスタの動作について説明する。まず、ターンオ
ン動作について説明する。カソード電極56が接地さ
れ、埋め込み型のゲート電極40、42、44、アノー
ド電極20にそれぞれ正電圧が印加される。ゲート電極
44に正電圧が印加されると、ゲート電極44近傍のp
-型第1ベース層22、p-型第2ベース層26にはそれ
ぞれチャネル領域70、72が形成され、ゲート電極4
4近傍のn+型フローティングエミッタ層24にはアキ
ミュレーション領域74が形成される。これにより、n
+型カソード層32の電子は、チャネル領域72、アキ
ミュレーション領域74、チャネル領域70を通り、n
-型ベース層18に注入される。一方、アノード電極2
0にも正電圧が印加されているので、p+型アノード層
14の正孔はn-型ベース層18に注入されp-型第1ベ
ース層22に流れ込む。n-型ベース層18に注入され
たこれらの電子、正孔により、IGBTがONする。
{Description of Operation} Semiconductor device 10 shown in FIG.
The operation of the thyristor will be described. First, turn
The operation will be described. The cathode electrode 56 is grounded
Embedded gate electrodes 40, 42, 44,
A positive voltage is applied to each of the gate electrodes 20. Gate electrode
When a positive voltage is applied to the gate electrode 44, p
-Mold first base layer 22, p-The mold second base layer 26 has
Channel regions 70 and 72 are formed, respectively, and gate electrode 4 is formed.
N near 4+Type floating emitter layer 24
A simulation area 74 is formed. This gives n
+Electrons of the mold cathode layer 32 are supplied to the channel region 72 and the
After passing through the simulation region 74 and the channel region 70, n
-It is injected into the mold base layer 18. On the other hand, the anode electrode 2
Since a positive voltage is also applied to 0, p+Type anode layer
14 holes are n-Injected into the mold base layer 18-Mold No. 1
Flows into the source layer 22. n-Injected into the mold base layer 18
The IGBT is turned on by these electrons and holes.

【0065】p-型第1ベース層22に流れ込こんだ正
孔がn+型フローティングエミッタ層24と、p-型第1
ベース層22と、n-型ベース層18とにより形成され
るNPNトランジスタのベース電流となり、このNPN
トランジスタがON動作する。すなわち、n+型フロー
ティングエミッタ層24、p-型第1ベース層22、n-
型ベース層18、n+型バッファ層16、p+型アノード
層14から構成されるサイリスタがラッチアップの状態
になる。これにより、サイリスタがターンオンする。
The holes flowing into the p -type first base layer 22 form the n + -type floating emitter layer 24 and the p -type first
The base current of the NPN transistor formed by the base layer 22 and the n -type base layer 18 is used.
The transistor turns on. That is, the n + type floating emitter layer 24, the p type first base layer 22, and the n
The thyristor composed of the mold base layer 18, the n + buffer layer 16, and the p + anode layer 14 enters a latch-up state. This turns on the thyristor.

【0066】サイリスタがターンオン動作時、正孔はp
+型アノード層14からp-型第1ベース層22に供給さ
れる。電子はn+型カソード層28、30、32からn+
型フローティングエミッタ層24に供給される。すなわ
ち、埋め込み型のゲート電極40、42、44にはそれ
ぞれ正電圧が印加されている。よって、p-型第2ベー
ス層26のうち、ゲート電極40、42、44の近傍の
領域にはチャネル領域(例えば、チャネル領域72)が
形成される。これにより、電子はn+型カソード層2
8、30、32からこれらのチャネル領域を通りn+
フローティングエミッタ層24に供給される。これらの
電子とこれらの正孔によりサイリスタはターンオン動作
を続けることができる。
When the thyristor is turned on, holes are p
The p - type first base layer 22 is supplied from the + -type anode layer 14. Electrons from n + -type cathode layer 28, 30, 32 n +
Is supplied to the floating emitter layer 24. That is, a positive voltage is applied to each of the embedded gate electrodes 40, 42, and 44. Therefore, a channel region (for example, a channel region 72) is formed in a region near the gate electrodes 40, 42, and 44 in the p -type second base layer 26. As a result, electrons are transferred to the n + type cathode layer 2.
8, 30, and 32 are supplied to the n + -type floating emitter layer 24 through these channel regions. These electrons and these holes allow the thyristor to continue its turn-on operation.

【0067】次に、ターンオフ動作について説明する。
埋め込み型のゲート電極40、42、44の電位が0V
または負電位にされると、ゲート電極40、42、44
近傍のp-型第2ベース層26のチャネル領域が消滅す
る。これにより、n+型カソード層28、30、32か
らn+型フローティングエミッタ層24への電子の供給
が止まる。一方、p+型アノード層14からp-型第1ベ
ース層22に供給された正孔は、p-型第1ベース層2
2を流れカソード電極56に吸収される。以上により、
サイリスタがターンオフする。
Next, the turn-off operation will be described.
The potential of the embedded gate electrodes 40, 42, 44 is 0V
Alternatively, when the potential is set to a negative potential, the gate electrodes 40, 42, 44
The channel region of the p - type second base layer 26 in the vicinity disappears. As a result, supply of electrons from the n + -type cathode layers 28, 30, and 32 to the n + -type floating emitter layer 24 is stopped. On the other hand, p from p + -type anode layer 14 - -type hole which is supplied to the first base layer 22, p - -type first base layer 2
2 and is absorbed by the cathode electrode 56. From the above,
Thyristor turns off.

【0068】{製造方法の説明}図9に示す第3実施形
態の半導体装置10の製造方法は、第1実施形態の半導
体装置10の製造方法の図2及び図3で示す工程後、図
10で示す工程に移る。
<< Description of Manufacturing Method >> The method of manufacturing the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. 9 is similar to that of the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIGS. Move to the step indicated by.

【0069】図10に示すように、フォトリソグラフィ
技術とエッチング技術とにより、n +型カソード層2
8、p-型第2ベース層26を貫通し、n+型フローティ
ングエミッタ層24に到達するトレンチ34及びn+
カソード層30、p-型第2ベース層26を貫通し、n+
型フローティングエミッタ層24に到達するトレンチ3
6を形成する。トレンチ34、36の深さは第1実施形
態のトレンチ34、36の深さと同じである。次に、フ
ォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、n+
型カソード層32、p-型第2ベース層26、n+型フロ
ーティングエミッタ層24、p-型第1ベース層22を
貫通し、n-型ベース層18に到達するトレンチ38を
形成する。トレンチ38の深さは5μmである。なお、
トレンチ38を先に形成し、トレンチ34、36を後に
形成してもよい。
As shown in FIG. 10, photolithography
Technology and etching technology +Type cathode layer 2
8, p-Penetrating the mold second base layer 26, and n+Type floaty
Trenches 34 and n reaching the emitter layer 24+Type
Cathode layer 30, p-Penetrating the mold second base layer 26, and n+
3 reaching type floating emitter layer 24
6 is formed. The depth of the trenches 34 and 36 is the first embodiment
The same as the depth of the trenches 34 and 36 in the state. Next,
With photolithography technology and etching technology, n+
Type cathode layer 32, p-Mold second base layer 26, n+Mold flow
The emitter layer 24, p-Mold first base layer 22
Penetrate, n-Trench 38 reaching the mold base layer 18
Form. The depth of the trench 38 is 5 μm. In addition,
The trench 38 is formed first, and the trenches 34 and 36 are formed later.
It may be formed.

【0070】図11に示すように、熱酸化によりトレン
チの側面、底面にシリコン酸化膜46、48、50を形
成する。シリコン酸化膜46、48、50の厚みは第1
実施形態と同じである。次に、CVDにより多結晶シリ
コン膜をトレンチ34、36、38に埋め込む。そし
て、この多結晶シリコン膜をエッチング技術により削
り、トレンチ34、36、38に埋め込み型のゲート電
極40、42、44を形成する。多結晶シリコン膜の厚
みは第1実施形態と同じである。
As shown in FIG. 11, silicon oxide films 46, 48 and 50 are formed on the side and bottom surfaces of the trench by thermal oxidation. The thickness of the silicon oxide films 46, 48, 50 is the first
This is the same as the embodiment. Next, a polycrystalline silicon film is buried in the trenches 34, 36, 38 by CVD. Then, this polycrystalline silicon film is shaved by an etching technique to form buried gate electrodes 40, 42 and 44 in the trenches 34, 36 and 38. The thickness of the polycrystalline silicon film is the same as in the first embodiment.

【0071】図12に示すように、n-型ベース層18
を覆うように、シリコン酸化膜58をCVDにより形成
する。シリコン酸化膜58の厚みは第1実施形態と同じ
である。フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とに
より、シリコン酸化膜58をパターンニングする。これ
により、n-型ベース層18の表面上、n+型フローティ
ングエミッタ層24の表面上、ゲート電極40、42、
44の表面上にシリコン酸化膜58を残す。
As shown in FIG. 12, n type base layer 18
A silicon oxide film 58 is formed by CVD so as to cover. The thickness of the silicon oxide film 58 is the same as in the first embodiment. The silicon oxide film 58 is patterned by a photolithography technique and an etching technique. Thereby, on the surface of the n type base layer 18, on the surface of the n + type floating emitter layer 24, the gate electrodes 40, 42,
The silicon oxide film 58 is left on the surface of the substrate.

【0072】図9に示すように、第1実施形態と同じ方
法を用いて、p-型第1ベース層22表面上、p-型第2
ベース層26の表面上、n+型カソード層28、30、
32表面上にカソード電極56を形成する。そして、p
+型アノード層14の表面上にアノード電極20を形成
する。以上により、半導体装置10が完成する。
[0072] As shown in FIG. 9, using the same method as the first embodiment, p - -type first base layer 22 on the surface, p - -type second
On the surface of the base layer 26, n + -type cathode layers 28, 30,
32, a cathode electrode 56 is formed. And p
An anode electrode 20 is formed on the surface of the positive type anode layer 14. Thus, the semiconductor device 10 is completed.

【0073】{効果の説明}図9に示す第3実施形態の
半導体装置10は、図1に示す第1実施形態の半導体装
置10の(効果1)、(効果2)、(効果4)と同様の
効果を生じる。これらの他、以下の効果を生じる。
{Explanation of Effects} The semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. 9 is different from the semiconductor device 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 in (effect 1), (effect 2), and (effect 4). A similar effect is produced. In addition to these, the following effects are produced.

【0074】(効果1)図9に示す半導体装置10にお
いて、IGBTの構成要素となるゲート電極44は、n
+型カソード層32、p-型第2ベース層26、n+型フ
ローティングエミッタ層24、p-型第1ベース層2
2、n-型ベース層18を含む層に埋め込まれている。
この構造だとチャネル領域70、72は縦方向となる。
よって、チャネル領域が横方向に形成される構造に比べ
て、半導体装置の面積を小さくすることが可能となる。
(Effect 1) In the semiconductor device 10 shown in FIG. 9, the gate electrode 44 which is a component of the IGBT has n
+ Type cathode layer 32, p type second base layer 26, n + type floating emitter layer 24, p type first base layer 2
2, embedded in the layer including the n -type base layer 18.
With this structure, the channel regions 70 and 72 are in the vertical direction.
Therefore, the area of the semiconductor device can be reduced as compared with a structure in which the channel region is formed in the lateral direction.

【0075】[第4実施形態] {構造の説明}図13は本発明に係る半導体装置の第4
実施形態の断面図である。図9に示す第3実施形態と同
一の部分については同一の符号を付すことにより説明を
省略する。第3実施形態との違いはトレンチ34、36
の深さである。第4実施形態のトレンチ34、36の深
さの値は、第3実施形態のトレンチ34、36の深さの
値より大きい。すなわち、トレンチ34はn+型カソー
ド層28、p-型第2ベース層26、n+型フローティン
グエミッタ層24を貫通し、p-型第1ベース層22に
到達している。トレンチ36はn+型カソード層30、
-型第2ベース層26、n+型フローティングエミッタ
層24を貫通し、p-型第1ベース層22に到達してい
る。ゲート電極40、42はp-型第1ベース層22に
到達している。
Fourth Embodiment {Description of Structure} FIG. 13 shows a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
It is a sectional view of an embodiment. The same parts as those in the third embodiment shown in FIG. The difference from the third embodiment is that the trenches 34 and 36
Of depth. The value of the depth of the trenches 34 and 36 of the fourth embodiment is larger than the value of the depth of the trenches 34 and 36 of the third embodiment. That is, the trench 34 penetrates the n + -type cathode layer 28, the p -- type second base layer 26, and the n + -type floating emitter layer 24, and reaches the p -- type first base layer 22. The trench 36 is an n + type cathode layer 30,
It penetrates through the p type second base layer 26 and the n + type floating emitter layer 24 and reaches the p type first base layer 22. Gate electrodes 40 and 42 reach p type first base layer 22.

【0076】{動作の説明}図13に示す半導体装置1
0の動作は、図9に示す第3実施形態の半導体装置10
の動作と同様である。
{Description of Operation} Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 corresponds to the operation of the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG.
The operation is the same as that described above.

【0077】{製造方法の説明}図13に示す半導体装
置10の製造方法が第3実施形態の半導体装置10の製
造方法と相違する点は、図10に示す工程において、ト
レンチ34、36をp-型第1ベース層22に到達する
ように形成する点である。これ以外の点については同じ
である。
{Description of Manufacturing Method} The difference between the method of manufacturing the semiconductor device 10 shown in FIG. 13 and the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the third embodiment is that in the process shown in FIG. - is that formed so as to reach the mold first base layer 22. The other points are the same.

【0078】{効果の説明}図13に示す半導体装置1
0は、第3実施形態の半導体装置10と同様の効果を生
じる。また、図13に示す半導体装置10は、第2実施
形態の半導体装置10の(効果1)と同様の効果を生じ
る。
<< Explanation of Effect >> Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 has the same effect as the semiconductor device 10 of the third embodiment. The semiconductor device 10 shown in FIG. 13 has the same effect as (effect 1) of the semiconductor device 10 of the second embodiment.

【0079】[第5実施形態] {構造の説明}図14は本発明に係る半導体装置の第5
実施形態の断面図である。図9に示す第3実施形態と同
一の部分については同一の符号を付すことにより説明を
省略する。第3実施形態との違いは、トレンチ38に接
するn+型カソード層32表面に、p+型ドレイン層80
を形成したことである。これにより、ゲート電極44、
+型ドレイン層80、n+型カソード層32およびp-
型第2ベース層26により、pMOS電界効果トランジ
スタが構成される。
[Fifth Embodiment] {Description of Structure} FIG. 14 shows a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
It is a sectional view of an embodiment. The same parts as those in the third embodiment shown in FIG. The difference from the third embodiment is that the p + -type drain layer 80 is formed on the surface of the n + -type cathode layer 32 in contact with the trench 38.
Is formed. Thereby, the gate electrode 44,
p + type drain layer 80, n + type cathode layer 32 and p
The pMOS field-effect transistor is constituted by the type second base layer 26.

【0080】{動作の説明}図14に示す半導体装置1
0のターンオン動作は、図9に示す第3実施形態の半導
体装置10のターンオン動作と同様である。図14に示
す半導体装置10のターンオフ動作は、上記pMOS電
界効果トランジスタがあるため、図9に示す第3実施形
態の半導体装置10のターンオフ動作と相違する点があ
る。これを図15を用いて説明する。図15は、第5実
施形態の断面図である。
<< Description of Operation >> Semiconductor device 1 shown in FIG.
The turn-on operation of 0 is the same as the turn-on operation of the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. The turn-off operation of the semiconductor device 10 shown in FIG. 14 differs from the turn-off operation of the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. 9 because of the presence of the pMOS field-effect transistor. This will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view of the fifth embodiment.

【0081】図15に示すように、半導体装置10のタ
ーンオフ動作時、図9に示す第3実施形態の半導体装置
10と同様に、正孔は、p-型第1ベース層22を流
れ、p-型第1ベース層22とカソード電極56との接
続部82をとおり、カソード電極56に吸収される。
[0081] As shown in FIG. 15, at the turn-off operation of the semiconductor device 10, similarly to the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. 9, holes, p - flow type first base layer 22, p It passes through the connecting portion 82 between the first base layer 22 and the cathode electrode 56 and is absorbed by the cathode electrode 56.

【0082】図15に示す半導体装置10では、このほ
か、上記pMOS電界効果トランジスタを介してカソー
ド電極56に吸収される。すなわち、埋め込み型のゲー
ト電極44の電位が0Vまたは負電位にされると、n+
型カソード層32およびn+型フローティングエミッタ
層24にチャネルが形成される。これにより、上記pM
OS電界効果トランジスタがONするので、ゲート電極
44付近に溜まっている正孔は、n+型フローティング
エミッタ層24に形成されたチャネル、p-型第2ベー
ス層26、n+型カソード層32に形成されたチャネル
およびp+型ドレイン層80を介してカソード電極56
に吸収されるのである。
In the semiconductor device 10 shown in FIG. 15, the light is absorbed by the cathode electrode 56 via the pMOS field effect transistor. That is, when the potential of the embedded gate electrode 44 is set to 0 V or a negative potential, n +
A channel is formed in the type cathode layer 32 and the n + type floating emitter layer 24. Thereby, the above pM
Since the OS field-effect transistor is turned on, holes accumulated near the gate electrode 44 are transferred to the channel formed in the n + -type floating emitter layer 24, the p -type second base layer 26, and the n + -type cathode layer 32. Through the formed channel and the p + -type drain layer 80, the cathode electrode 56
It is absorbed by.

【0083】{製造方法の説明}図14に示す半導体装
置10の製造方法が図9に示す第3実施形態の半導体装
置10の製造方法と相違する点は、n+型カソード層3
2形成後、トレンチ38に接するn+型カソード層32
表面に、p+型ドレイン層80を形成することである。
これ以外の点については同じである。
[0083] The point of the method of manufacturing the semiconductor device 10 shown in {manufacturing description of the method} Fig 14 differs from the manufacturing method of the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. 9, n + -type cathode layer 3
2 after formation, n + -type cathode layer 32 in contact with trench 38
That is, the p + type drain layer 80 is formed on the surface.
The other points are the same.

【0084】{効果の説明}図14に示す半導体装置1
0は、図9に示す第3実施形態の半導体装置10と同様
の効果を生じる。この他、以下の効果を生じる。
<< Explanation of Effect >> Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 produces the same effect as the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. In addition, the following effects are produced.

【0085】(効果1)図14に示す半導体装置10
は、pMOS電界効果トランジスタ(pMOS電界効果
トランジスタは、ゲート電極44、p+型ドレイン層8
0、n+型カソード層32およびp-型第2ベース層26
により構成される)を備える。pMOS電界効果トラン
ジスタは、サイリスタがターンオフのとき、オンとな
る。このため、サイリスタのターンオフ時、ゲート電極
44付近に溜まっている正孔は、pMOS電界効果トラ
ンジスタを介してサイリスタ外に確実に排出される。よ
って、サイリスタのターンオフ特性を向上させることが
可能となる。
(Effect 1) The semiconductor device 10 shown in FIG.
Is a pMOS field-effect transistor (the pMOS field-effect transistor has a gate electrode 44, a p + type drain layer 8
0, n + -type cathode layer 32 and p -- type second base layer 26
). The pMOS field effect transistor is turned on when the thyristor is turned off. Therefore, when the thyristor is turned off, the holes accumulated near the gate electrode 44 are reliably discharged out of the thyristor via the pMOS field effect transistor. Therefore, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0086】すなわち、図14に示す半導体装置10に
おいても、ターンオン電圧を低下させるために、サイリ
スタの面積を大きくすると、サイリスタ内部に蓄えられ
る正孔の量が多くなる。このため、すべての正孔を、p
-型第1ベース層22から直接にカソード電極56に流
す構造では、p-型第1ベース層22とカソード電極5
6との接続部82から離れた位置に溜まっている正孔
(例えば、ゲート電極44付近にある正孔)がサイリス
タ外部に排出されるのに時間がかかったり、排出されな
かったりする可能性がある。これがターンオフ特性の劣
化につながるのである。
That is, also in the semiconductor device 10 shown in FIG. 14, when the area of the thyristor is increased in order to reduce the turn-on voltage, the amount of holes stored in the thyristor increases. For this reason, all holes are p
In the structure in which the p - type first base layer 22 flows directly from the first base layer 22 to the cathode electrode 56, the p - type first base layer 22 and the cathode 5
There is a possibility that it takes a long time to discharge holes (for example, holes near the gate electrode 44) accumulated at a position distant from the connection portion 82 to the thyristor, or the holes may not be discharged. is there. This leads to deterioration of the turn-off characteristic.

【0087】図14に示す半導体装置10では、サイリ
スタのターンオフ時、ゲート電極44付近に溜まってい
る正孔は、pMOS電界効果トランジスタを介してサイ
リスタ外に確実に排出される。よって、サイリスタのタ
ーンオフ特性を向上させることが可能となるのである。
In the semiconductor device 10 shown in FIG. 14, when the thyristor is turned off, holes accumulated near the gate electrode 44 are reliably discharged out of the thyristor via the pMOS field effect transistor. Therefore, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0088】(効果2)図14に示す半導体装置10に
おいて、pMOS電界効果トランジスタのゲート電極4
4、IGBTのゲート電極44は、同じトレンチ(トレ
ンチ38)に埋め込まれている。よって、pMOS電界
効果トランジスタのゲート電極と、IGBTのゲート電
極とが、それぞれ異なるトレンチに埋め込まれている場
合に比べて、半導体装置の集積度を向上させることがで
きる。
(Effect 2) In the semiconductor device 10 shown in FIG. 14, the gate electrode 4 of the pMOS field effect transistor
4. The gate electrode 44 of the IGBT is buried in the same trench (trench 38). Therefore, the degree of integration of the semiconductor device can be improved as compared with the case where the gate electrode of the pMOS field effect transistor and the gate electrode of the IGBT are buried in different trenches.

【0089】[第6実施形態] {構造の説明}図16は本発明に係る半導体装置の第6
実施形態の断面図である。図14に示す第5実施形態と
同一の部分については同一の符号を付すことにより説明
を省略する。第5実施形態との違いは、p+型ドレイン
層80のかわりに、p+型ドレイン層84を設けたこと
である。
Sixth Embodiment {Description of Structure} FIG. 16 shows a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
It is a sectional view of an embodiment. The same parts as those in the fifth embodiment shown in FIG. The difference between the fifth embodiment, in place of the p + -type drain layer 80, is the provision of the p + -type drain layer 84.

【0090】{動作の説明}図16に示す半導体装置1
0のターンオン動作は、図14に示す第5実施形態の半
導体装置10のターンオン動作と同様である。図16に
示す半導体装置10のターンオフ動作は、図14に示す
第5実施形態の半導体装置10のターンオフ動作と相違
する点がある。
{Description of Operation} Semiconductor device 1 shown in FIG.
The turn-on operation of 0 is similar to the turn-on operation of the semiconductor device 10 of the fifth embodiment shown in FIG. The turn-off operation of the semiconductor device 10 shown in FIG. 16 is different from the turn-off operation of the semiconductor device 10 of the fifth embodiment shown in FIG.

【0091】すなわち、図16に示す半導体装置10の
ターンオフ動作時、正孔は、p-型第1ベース層22を
流れ、接続部82をとおり、カソード電極56に吸収さ
れるほか、n-型ベース層18に形成されたp+型ドレイ
ン層84を介してカソード電極56に吸収される。な
お、ターンオフ動作時、p+型ドレイン層84の電位
は、0Vまたは負電圧である。
That is, during the turn-off operation of the semiconductor device 10 shown in FIG. 16, holes flow through the p type first base layer 22, pass through the connection portion 82, are absorbed by the cathode electrode 56, and are n type. The light is absorbed by the cathode electrode 56 via the p + -type drain layer 84 formed on the base layer 18. During the turn-off operation, the potential of the p + -type drain layer 84 is 0 V or a negative voltage.

【0092】{製造方法の説明}図16に示す半導体装
置10の製造方法は、図9に示す第3実施形態の半導体
装置10の製造方法とほぼ同様である。相違するのは、
トレンチ38とトレンチ86との間に、p+型ドレイン
層84を形成する工程が追加される点である。p+型ド
レイン層84は、例えば、ボロンのような不純物をイオ
ン注入し、熱処理を加えることにより形成することがで
きる。
{Description of Manufacturing Method} The method of manufacturing the semiconductor device 10 shown in FIG. 16 is substantially the same as the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. The difference is that
The point is that a step of forming the p + -type drain layer 84 between the trench 38 and the trench 86 is added. The p + -type drain layer 84 can be formed, for example, by ion-implanting an impurity such as boron and applying heat treatment.

【0093】{効果の説明}図16に示す半導体装置1
0は、図9に示す第3実施形態の半導体装置10と同様
の効果を生じる。この他、以下の効果を生じる。
{Explanation of Effect} Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 produces the same effect as the semiconductor device 10 of the third embodiment shown in FIG. In addition, the following effects are produced.

【0094】(効果1)図16に示す半導体装置10に
おいて、p+型ドレイン層84は、n-型ベース層18に
到達している。よって、サイリスタ中に溜まっているキ
ャリアをよりスムーズに、サイリスタ外に排出させるこ
とが可能となる。この結果、サイリスタのターンオフ特
性を向上させることが可能となる。
(Effect 1) In the semiconductor device 10 shown in FIG. 16, the p + type drain layer 84 has reached the n type base layer 18. Therefore, the carrier accumulated in the thyristor can be more smoothly discharged out of the thyristor. As a result, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0095】(効果2)図16に示す半導体装置10に
おいて、p+型ドレイン層84を、狭い平面積で、かつ
深くすることができる。すなわち、p+型ドレイン層8
4は、拡散深さが大きい。通常、深い拡散層を形成する
と、横方向への広がりも大きくり、拡散層の平面積が大
きくなる。p+型ドレイン層84は、トレンチ38と、
その隣りに位置するトレンチ86との間に形成するの
で、p+型ドレイン層84の平面積が広がるのを防ぐこ
とができるのである。
(Effect 2) In the semiconductor device 10 shown in FIG. 16, the p + -type drain layer 84 can have a small plane area and a large depth. That is, the p + type drain layer 8
No. 4 has a large diffusion depth. Normally, when a deep diffusion layer is formed, the spread in the lateral direction is large, and the plane area of the diffusion layer is large. The p + -type drain layer 84 includes the trench 38 and
Since it is formed between the adjacent trenches 86, it is possible to prevent the plane area of the p + -type drain layer 84 from expanding.

【0096】[第7実施形態] {構造の説明}図17は本発明に係る半導体装置の第7
実施形態の断面図である。図14に示す第5実施形態と
同一の部分については同一の符号を付すことにより説明
を省略する。第5実施形態との違いは、まず、トレンチ
間に位置するn+型カソード層がつながっていることで
ある。すなわち、n+型カソード層88は、トレンチ3
4の側面からトレンチ36の側面にわたって形成されて
いる。n+型カソード層90は、トレンチ36の側面か
らトレンチ98の側面にわたって形成されている。n+
型カソード層92は、トレンチ98の側面からトレンチ
38の側面にわたって形成されている。
Seventh Embodiment {Description of Structure} FIG. 17 shows a seventh embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
It is a sectional view of an embodiment. The same parts as those in the fifth embodiment shown in FIG. The difference from the fifth embodiment is that first, the n + -type cathode layer located between the trenches is connected. That is, the n + type cathode layer 88 is
4 to the side surface of the trench 36. The n + -type cathode layer 90 is formed from the side surface of the trench 36 to the side surface of the trench 98. n +
The mold cathode layer 92 is formed from the side of the trench 98 to the side of the trench 38.

【0097】また、トレンチ38に接するn+型カソー
ド層92表面に、p+型ドレイン層96が形成されてい
る。これにより、ゲート電極44、p+型ドレイン層9
6、n+型カソード層92およびp-型第2ベース層26
により、pMOS電界効果トランジスタが構成される。
A p + -type drain layer 96 is formed on the surface of the n + -type cathode layer 92 in contact with the trench 38. Thereby, the gate electrode 44 and the p + -type drain layer 9
6, n + -type cathode layer 92 and p -- type second base layer 26
Thereby, a pMOS field effect transistor is configured.

【0098】また、n+型カソード層88、90、92
下には、それぞれ、p-型第2ベース層26が位置して
いる。これらのp-型第2ベース層26は、フローティ
ングでもよいし、半導体装置10の奥行き方向で、カソ
ード電極56と接続してもよい。
The n + type cathode layers 88, 90, 92
Below the p - type second base layer 26 are located, respectively. These p -type second base layers 26 may be floating, or may be connected to the cathode electrode 56 in the depth direction of the semiconductor device 10.

【0099】また、トレンチ38とトレンチ36との間
にトレンチ98が形成されている。トレンチ98は、n
+型フローティングエミッタ層24に到達している。ト
レンチ98には、シリコン酸化膜を介して、ゲート電極
94が埋め込まれている。ゲート電極94の機能は、ゲ
ート電極40、42の機能と同じである。
Further, a trench 98 is formed between the trench 38 and the trench 36. The trench 98 has n
The + type floating emitter layer 24 has been reached. A gate electrode 94 is buried in the trench 98 via a silicon oxide film. The function of the gate electrode 94 is the same as the function of the gate electrodes 40 and 42.

【0100】{動作の説明}図17に示す半導体装置1
0の動作は、図14に示す第5実施形態の半導体装置1
0の動作と同様である。
{Description of Operation} Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 corresponds to the semiconductor device 1 of the fifth embodiment shown in FIG.
0 is the same as the operation.

【0101】{製造方法の説明}図17に示す半導体装
置10の製造方法が、これまでにおける実施形態の半導
体装置10の製造方法と相違するのは、n+型カソード
層の形成工程である。すなわち、これまでの実施形態で
は、例えば、図3に示すように、n+型カソード層2
8、30、32に分離するように、n+型カソード層が
形成される。これに対して、図17に示す半導体装置1
0の製造方法では、n+型カソード層形成の際、n+型カ
ソード層は分離されていない。
<< Description of Manufacturing Method >> The manufacturing method of the semiconductor device 10 shown in FIG. 17 is different from the manufacturing method of the semiconductor device 10 of the above embodiments in the step of forming the n + -type cathode layer. That is, in the previous embodiments, for example, as shown in FIG. 3, n + -type cathode layer 2
An n + -type cathode layer is formed so as to be separated into 8, 30, and 32. On the other hand, the semiconductor device 1 shown in FIG.
The 0 manufacturing method of, when the n + -type cathode layer formed, n + -type cathode layer is not separated.

【0102】{効果の説明}図17に示す半導体装置1
0は、図14に示す第5実施形態の半導体装置10と同
様の効果を生じる。この他、以下の効果を生じる。
{Explanation of Effect} Semiconductor device 1 shown in FIG.
0 produces the same effect as the semiconductor device 10 of the fifth embodiment shown in FIG. In addition, the following effects are produced.

【0103】図17に示す半導体装置10の製造方法で
は、n+型カソード層形成の際、n+型カソード層は分離
されていない。このため、n+型カソード層を分離して
形成する場合に比べて、n+型カソード層を微細化する
ことができる。これにより、半導体装置の高集積化が可
能となる。
[0103] In the manufacturing method of the semiconductor device 10 shown in FIG. 17, when the n + -type cathode layer formed, n + -type cathode layer is not separated. Therefore, the n + -type cathode layer can be miniaturized as compared with the case where the n + -type cathode layer is formed separately. Thus, high integration of the semiconductor device can be achieved.

【0104】[第8実施形態] {構造の説明}図18は、本発明に係る半導体装置の第
8実施形態の断面図である。第8実施形態は、p+型ド
レイン層128を含むpMOS電界効果トランジスタを
備えている。このpMOS電界効果トランジスタの役割
は、第5〜第7実施形態で説明したpMOS電界効果ト
ランジスタの役割と同様である。以下、第8実施形態の
構造について説明する。
[Eighth Embodiment] {Description of Structure} FIG. 18 is a sectional view of an eighth embodiment of a semiconductor device according to the present invention. The eighth embodiment includes a pMOS field-effect transistor including a p + -type drain layer 128. The role of the pMOS field effect transistor is the same as the role of the pMOS field effect transistor described in the fifth to seventh embodiments. Hereinafter, the structure of the eighth embodiment will be described.

【0105】半導体装置100は、シリコン基板10
2、表面型のゲート電極124、126およびp+型ド
レイン層128を有する。
The semiconductor device 100 includes a silicon substrate 10
2. It has surface type gate electrodes 124 and 126 and a p + type drain layer 128.

【0106】シリコン基板102は、p+型アノード層
104、n+型バッファ層106、n -型ベース層108
が積層された構造である。シリコン基板102のp+
アノード層104側には、金属製のアノード電極110
が形成されている。
The silicon substrate 102 is made of p+Type anode layer
104, n+Type buffer layer 106, n -Mold base layer 108
Are laminated structures. P of silicon substrate 102+Type
On the anode layer 104 side, a metal anode electrode 110 is formed.
Are formed.

【0107】n-型ベース層108の表面から内部に向
けて、p-型第1ベース層112が形成されている。p-
型第1ベース層112の表面から内部に向けて、n-
フローティングエミッタ層114が形成されている。n
-型フローティングエミッタ層114の表面から内部に
向けて、p-型第2ベース層116が形成されている。
-型第2ベース層116の表面から内部に向けて、n+
型カソード層118、120が互いに間隔を設けて形成
されている。
A first p - type base layer 112 is formed from the surface of n - type base layer 108 toward the inside. p -
An n -type floating emitter layer 114 is formed from the surface of the first type base layer 112 to the inside. n
A p type second base layer 116 is formed from the surface of the type floating emitter layer 114 toward the inside.
From the surface of the p type second base layer 116 toward the inside, n +
The mold cathode layers 118 and 120 are formed at intervals from each other.

【0108】絶縁層で覆われたゲート電極124は、n
-型ベース層108の表面上、p-型第1ベース層112
表面上、n-型フローティングエミッタ層114の表面
上、p-型第2ベース層116の表面上及びn+型カソー
ド層118表面上にわたって形成されている。また、絶
縁層で覆われたゲート電極126は、n-型ベース層1
08の表面上、p-型第1ベース層112表面上、n-
フローティングエミッタ層114の表面上、p-型第2
ベース層116の表面上及びn+型カソード層120表
面上にわたって形成されている。さらに、カソード電極
122は、ゲート電極124とゲート電極126との間
であって、かつn+型カソード層118表面上、p-型第
2ベース層116の表面上及びn+型カソード層120
表面上に形成されている。
The gate electrode 124 covered with the insulating layer has n
On the surface of the -type base layer 108, the p - type first base layer 112
On the surface, on the surface of the n -type floating emitter layer 114, on the surface of the p -type second base layer 116, and on the surface of the n + -type cathode layer 118. Further, the gate electrode 126 covered with the insulating layer is formed of the n type base layer 1.
08, on the surface of the p type first base layer 112, on the surface of the n type floating emitter layer 114, on the surface of the p type
It is formed over the surface of the base layer 116 and over the surface of the n + -type cathode layer 120. Further, the cathode electrode 122 is between the gate electrode 124 and the gate electrode 126 and on the surface of the n + -type cathode layer 118, on the surface of the p -type second base layer 116, and on the n + -type cathode layer 120.
Formed on the surface.

【0109】p+型ドレイン層128は、n-型ベース層
108に形成されている。p+型ドレイン層128は、
-型第1ベース層112と間を隔てて形成されてい
る。p+型ドレイン層128とp-型第1ベース層112
との間にあるn-型ベース層108上には、ゲート電極
126が位置している。ゲート電極126、p+型ドレ
イン層128、n-型ベース層108およびp-型第1ベ
ース層112により、pMOS電界効果トランジスタが
構成される。
The p + type drain layer 128 is formed on the n type base layer. The p + type drain layer 128
The p - type first base layer 112 is formed at a distance therefrom. P + type drain layer 128 and p type first base layer 112
The gate electrode 126 is located on the n -type base layer 108 between them. The gate electrode 126, the p + -type drain layer 128, the n -- type base layer 108, and the p -- type first base layer 112 form a pMOS field-effect transistor.

【0110】n-型フローティングエミッタ層114、
-型第1ベース層112、n-型ベース層108、n+
型バッファ層106、p+型アノード層104によりサ
イリスタが構成されている。
N type floating emitter layer 114,
p type first base layer 112, n type base layer 108, n +
A thyristor is constituted by the type buffer layer 106 and the p + type anode layer 104.

【0111】{動作の説明}次に、半導体装置100の
動作について説明する。半導体装置100は、ターンオ
フ動作に特徴があるので、ターンオフ動作についてだけ
説明する。ゲート電極124、126に負電圧又は0V
が印加されると、ゲート電極124、126下のp-
第1ベース層112、p-型第2ベース層116に形成
されていたチャネル領域が消滅する。これにより、n+
型カソード層118、120からn-型フローティング
エミッタ層114への電子の供給が止まる。一方、サイ
リスタ中の正孔は、p-型第1ベース層112が半導体
装置100の奥行き方向で、カソード電極122と接続
されているので、p-型第1ベース層112を流れ、カ
ソード電極122に吸収される。また、サイリスタ中の
正孔は、上記pMOS電界効果トランジスタがオンする
ので、n-型ベース層108に形成されたチャネル、p+
型ドレイン層128を介してサイリスタの外部に排出さ
れる。
{Description of Operation} Next, the operation of the semiconductor device 100 will be described. Since the semiconductor device 100 is characterized by a turn-off operation, only the turn-off operation will be described. A negative voltage or 0 V is applied to the gate electrodes 124 and 126
Is applied, the channel regions formed in the p -type first base layer 112 and the p -type second base layer 116 under the gate electrodes 124 and 126 disappear. This gives n +
The supply of electrons from the cathode layers 118 and 120 to the n -type floating emitter layer 114 is stopped. On the other hand, a hole in the thyristor, p - the type first base layer 112 is the depth direction of the semiconductor device 100, since it is connected to the cathode electrode 122, p - flow type first base layer 112, a cathode electrode 122 Is absorbed by In addition, holes in the thyristor cause the channel formed in the n -type base layer 108 and the p +
It is discharged out of the thyristor via the mold drain layer 128.

【0112】{効果の説明}図18に示す半導体装置1
00では、サイリスタのターンオフ時、ゲート電極12
6付近に溜まっている正孔は、pMOS電界効果トラン
ジスタを介してサイリスタ外に確実に排出される。よっ
て、サイリスタのターンオフ特性を向上させることが可
能となる。
{Explanation of Effect} Semiconductor device 1 shown in FIG.
00, when the thyristor is turned off, the gate electrode 12
The holes accumulated near 6 are surely discharged out of the thyristor via the pMOS field effect transistor. Therefore, it is possible to improve the turn-off characteristics of the thyristor.

【0113】[変形例]第1〜第7実施形態では、埋め
込み型のゲート電極の数が複数である。しかしながら、
本発明はこれに限定されるものではなく、埋め込み型の
ゲート電極の数が一つでもよい。但し、埋め込み型のゲ
ート電極の数を複数にすれば、チャネルの面積が大きく
なるので、サイリスタのターンオン電圧をさらに下げる
ことが可能となる。
[Modification] In the first to seventh embodiments, the number of buried gate electrodes is plural. However,
The present invention is not limited to this, and the number of embedded gate electrodes may be one. However, if the number of buried gate electrodes is plural, the area of the channel becomes large, so that the turn-on voltage of the thyristor can be further reduced.

【0114】また、第1〜第7実施形態では、トレンチ
を形成し、このトレンチに導電層を埋め込むことにより
により埋め込み型のゲート電極を形成している。しかし
ながら、本発明はこれに限定されるものではい。例え
ば、以下の方法により埋め込み型のゲート電極を形成し
てもよい。シリコン基板上に絶縁膜を介して導電層を形
成する。この導電層をパターンニングし、埋め込み型の
ゲート電極となるゲート電極を形成する。固層エピタキ
シャル成長により、ゲート電極の周囲に単結晶層を形成
するのである。
In the first to seventh embodiments, a buried gate electrode is formed by forming a trench and burying a conductive layer in the trench. However, the present invention is not limited to this. For example, a buried gate electrode may be formed by the following method. A conductive layer is formed over a silicon substrate via an insulating film. This conductive layer is patterned to form a gate electrode serving as a buried gate electrode. A single crystal layer is formed around the gate electrode by solid layer epitaxial growth.

【0115】第1〜第7実施形態では、p-型第1のベ
ース層22、n+型カソード層32(92)をIGBT
の構成要素としている。しかしながら、本発明はこれに
限定されるものではい。p-型第1のベース層22、n+
型カソード層32(92)とは別にp-型の導電層、n+
型の導電層を設けて、これらをIGBTの構成要素とし
てもよい。このような構造でも本発明の効果を得ること
ができる。
In the first to seventh embodiments, the p type first base layer 22 and the n + type cathode layer 32 (92) are
And the components. However, the present invention is not limited to this. p type first base layer 22, n +
P type conductive layer, n + separately from the type cathode layer 32 (92)
It is also possible to provide a conductive layer of a mold and use these as constituent elements of the IGBT. Even with such a structure, the effects of the present invention can be obtained.

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

【図1】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第1工程を示す基板の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate showing a first step in a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第2工程を示す基板の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第3工程を示す基板の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate showing a third step in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第4工程を示す基板の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of the substrate, showing a fourth step in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第5工程を示す基板の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of the substrate, showing a fifth step in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明に係る半導体装置の第1実施形態の製造
方法の第6工程を示す基板の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate showing a sixth step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明に係る半導体装置の第2実施形態の断面
図である。
FIG. 8 is a sectional view of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図9】本発明に係る半導体装置の第3実施形態の断面
図である。
FIG. 9 is a sectional view of a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明に係る半導体装置の第3実施形態の製
造方法の第1工程を示す基板の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a substrate showing a first step in a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明に係る半導体装置の第3実施形態の製
造方法の第2工程を示す基板の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明に係る半導体装置の第3実施形態の製
造方法の第3工程を示す基板の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a substrate showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明に係る半導体装置の第4実施形態の断
面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図14】本発明に係る半導体装置の第5実施形態の断
面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明に係る半導体装置の第5実施形態の動
作を説明するために用いる図である。
FIG. 15 is a view used to explain the operation of the fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図16】本発明に係る半導体装置の第6実施形態の断
面図である。
FIG. 16 is a sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図17】本発明に係る半導体装置の第7実施形態の断
面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明に係る半導体装置の第8実施形態の断
面図である。
FIG. 18 is a sectional view of an eighth embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図19】特開平5−82775号公報に開示されたサ
イリスタを有する半導体装置の断面図である。
FIG. 19 is a sectional view of a semiconductor device having a thyristor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-82775.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体装置 14 p+型アノード層 16 n+型バッファ層 18 n-型ベース層 20 アノード電極 22 p-型第1ベース層 24 n+型フローティングエミッタ層 26 p-型第2ベース層 28、30、32 n+型カソード層 34、36、38 トレンチ 40、42、44 ゲート電極 46、48、50 シリコン酸化膜 52 ゲート電極 54 ゲート酸化膜 56 カソード電極 58 シリコン酸化膜 60、62 チャネル領域 64 アキミュレーション領域 66 チャネル領域 68 アキミュレーション領域 70、72 チャネル領域 74 アキミュレーション領域 80 p+型ドレイン層 82 接続部 84 p+型ドレイン層 86 トレンチ 88、90、92 n+型カソード層 94 ゲート電極 96 p+型ドレイン層 98 トレンチ 100 半導体装置 104 p+型アノード層 108 n-型ベース層 112 p-型第1ベース層 114 n-型フローティングエミッタ層 116 p-型第2ベース層 118、120 n+型カソード層 124、126 ゲート電極 128 p+型ドレイン層Reference Signs List 10 semiconductor device 14 p + type anode layer 16 n + type buffer layer 18 n type base layer 20 anode electrode 22 p type first base layer 24 n + type floating emitter layer 26 p type second base layer 28, 30 , 32 n + type cathode layer 34, 36, 38 Trench 40, 42, 44 Gate electrode 46, 48, 50 Silicon oxide film 52 Gate electrode 54 Gate oxide film 56 Cathode electrode 58 Silicon oxide film 60, 62 Channel region 64 Channel region 68 Channel region 68 Accumulation region 70, 72 Channel region 74 Accumulation region 80 P + type drain layer 82 Connection part 84 P + type drain layer 86 Trench 88, 90, 92 n + type cathode layer 94 Gate electrode 96 p + -type drain layer 98 trench 100 semiconductor Location 104 p + -type anode layer 108 n - -type base layer 112 p - -type first base layer 114 n - -type floating emitter layer 116 p - -type second base layer 118, 120 n + -type cathode layer 124, 126, the gate electrode 128 p + type drain layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石子 雅康 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 5F005 AA01 AA03 AB03 AC02 AE01 AE07 AF01 AF02 AH02 AH03 AH04 BA02 BB02 GA01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masayasu Ishiko 41-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-1 term in Toyota Central R & D Laboratories Co., Ltd. 5F005 AA01 AA03 AB03 AC02 AE01 AE07 AF01 AF02 AH02 AH03 AH04 BA02 BB02 GA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サイリスタを有する半導体装置であっ
て、 第1及び第2電界効果トランジスタを備え、 前記サイリスタは、第1導電型の第1半導体層、第2導
電型のベース層、第1導電型の第1ベース層及び第2導
電型のフローティングエミッタ層を含み、 前記第1電界効果トランジスタは、第2導電型の第2半
導体層、第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層及び埋め込み型の第1ゲート
電極を含み、 前記第1導電型の第1ベース層と前記第1導電型の第2
ベース層とは、前記第2導電型のフローティングエミッ
タ層により分離されており、 前記第2導電型のフローティングエミッタ層と前記第2
導電型の第2半導体層とは、前記第1導電型の第2ベー
ス層により分離されており、 前記第2電界効果トランジスタは、前記第2導電型のフ
ローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベース
層、前記第2導電型のベース層及び第2ゲート電極を含
み、 前記第2電界効果トランジスタを備えた素子が前記サイ
リスタを動作させるトリガ電流を流す、サイリスタを有
する半導体装置。
1. A semiconductor device having a thyristor, comprising a first and a second field effect transistor, wherein the thyristor has a first conductive type first semiconductor layer, a second conductive type base layer, and a first conductive type. A first base layer of a second conductivity type and a floating emitter layer of a second conductivity type, wherein the first field-effect transistor has a second semiconductor layer of a second conductivity type, a second base layer of a first conductivity type, and a second conductivity type. A floating-type emitter layer and a buried first gate electrode, the first base layer of the first conductivity type and the second base layer of the first conductivity type.
The base layer is separated from the second conductive type floating emitter layer by the second conductive type floating emitter layer.
The conductive type second semiconductor layer is separated from the conductive type second semiconductor layer by the first conductive type second base layer. The second field effect transistor includes the second conductive type floating emitter layer and the first conductive type A semiconductor device including a thyristor including a first base layer, the second conductivity type base layer, and a second gate electrode, wherein an element including the second field effect transistor flows a trigger current for operating the thyristor.
【請求項2】 請求項1において、 前記第2ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベー
ス層及び前記第2導電型のベース層が露出している表面
上に絶縁膜を介して形成されている、サイリスタを有す
る半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate electrode comprises: a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second base layer of the first conductivity type; a floating emitter layer of the second conductivity type; A semiconductor device having a thyristor formed on an exposed surface of a first base layer of a first conductivity type and a base layer of the second conductivity type via an insulating film.
【請求項3】 請求項1において、 前記第2ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベー
ス層及び前記第2導電型のベース層を含む層に埋め込ま
れている、サイリスタを有する半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate electrode comprises: a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second base layer of the first conductivity type; a floating emitter layer of the second conductivity type; A semiconductor device having a thyristor embedded in a layer including a first base layer of a first conductivity type and a base layer of the second conductivity type.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記第1ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層を含む層に埋め込まれ、 前記第1ゲート電極は、前記第1導電型の第1ベース層
には到達していない、サイリスタを有する半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate electrode comprises a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, and a second base layer of the second conductivity type. A semiconductor device having a thyristor embedded in a layer including a floating emitter layer, wherein the first gate electrode does not reach the first base layer of the first conductivity type.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記第1ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層及び前記第1導電型の第1ベ
ース層を含む層に埋め込まれている、サイリスタを有す
る半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate electrode comprises a second semiconductor layer of the second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, and a second base layer of the second conductivity type. A semiconductor device having a thyristor embedded in a layer including a floating emitter layer and a first base layer of the first conductivity type.
【請求項6】 サイリスタを有する半導体装置であっ
て、 第1、第2及び第3電界効果トランジスタを備え、 前記サイリスタは、第1導電型の第1半導体層、第2導
電型のベース層、第1導電型の第1ベース層及び第2導
電型のフローティングエミッタ層を含み、 前記第1電界効果トランジスタは、第2導電型の第2半
導体層、第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層及び第1ゲート電極を含み、 前記第1導電型の第1ベース層と前記第1導電型の第2
ベース層とは、前記第2導電型のフローティングエミッ
タ層により分離されており、 前記第2導電型のフローティングエミッタ層と前記第2
導電型の第2半導体層とは、前記第1導電型の第2ベー
ス層により分離されており、 前記第2電界効果トランジスタは、前記第2導電型のフ
ローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベース
層、前記第2導電型のベース層及び第2ゲート電極を含
み、 前記第2電界効果トランジスタを備えた素子が前記サイ
リスタを動作させるトリガ電流を流し、 前記第3電界効果トランジスタは、第3ゲート電極およ
び第1導電型の第3半導体層を備え、 前記第1および前記第2電界効果トランジスタのオフ
時、前記第3電界効果トランジスタはオンとなり、前記
サイリスタ中のキャリアが前記第3電界効果トランジス
タを介して前記サイリスタ外に排出される、サイリスタ
を有する半導体装置。
6. A semiconductor device having a thyristor, comprising: a first, a second, and a third field effect transistor, wherein the thyristor has a first semiconductor layer of a first conductivity type, a base layer of a second conductivity type, A first base layer of a first conductivity type and a floating emitter layer of a second conductivity type, wherein the first field-effect transistor has a second semiconductor layer of a second conductivity type, a second base layer of the first conductivity type, A first conductive type floating emitter layer and a first gate electrode, the first conductive type first base layer and the first conductive type second base layer;
The base layer is separated from the second conductive type floating emitter layer by the second conductive type floating emitter layer.
The conductive type second semiconductor layer is separated from the conductive type second semiconductor layer by the first conductive type second base layer. The second field effect transistor includes the second conductive type floating emitter layer and the first conductive type An element including a first base layer, the second conductivity type base layer, and a second gate electrode, wherein an element including the second field effect transistor flows a trigger current for operating the thyristor; A third semiconductor layer of a first conductivity type, the third field effect transistor being on when the first and second field effect transistors are off, and carriers in the thyristor being the third semiconductor layer. A semiconductor device having a thyristor discharged to the outside of the thyristor via a field effect transistor.
【請求項7】 請求項6において、 前記第1ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層を含む層に形成されたトレン
チに埋め込まれ、 前記第2ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベー
ス層及び前記第2導電型のベース層を含む層に形成され
たトレンチに埋め込まれ、 前記第3ゲート電極は、前記第2ゲート電極と同一のト
レンチに埋め込まれており、 前記第1導電型の第3半導体層は、前記第2導電型の第
2半導体層中にある、サイリスタを有する半導体装置。
7. The device according to claim 6, wherein the first gate electrode includes the second conductive type second semiconductor layer, the first conductive type second base layer, and the second conductive type floating emitter layer. Embedded in a trench formed in a layer, the second gate electrode includes: a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second base layer of the first conductivity type; a floating emitter layer of the second conductivity type; The third gate electrode is buried in a trench formed in a layer including a first base layer of the first conductivity type and the base layer of the second conductivity type, and the third gate electrode is buried in the same trench as the second gate electrode. A semiconductor device having a thyristor, wherein the third semiconductor layer of the first conductivity type is in the second semiconductor layer of the second conductivity type.
【請求項8】 請求項6において、 前記第1ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層を含む層に形成されたトレン
チに埋め込まれ、 前記第2ゲート電極は、前記第2導電型の第2半導体
層、前記第1導電型の第2ベース層、前記第2導電型の
フローティングエミッタ層、前記第1導電型の第1ベー
ス層及び前記第2導電型のベース層を含む層に形成され
たトレンチに埋め込まれ、 前記第3ゲート電極は、前記第2ゲート電極と同一のト
レンチに埋め込まれており、 前記第1導電型の第3半導体層は、前記第3ゲート電極
が埋め込まれているトレンチと、その隣りに位置するト
レンチとの間にあり、 前記第1導電型の第3半導体層は、前記第2導電型のベ
ース層に到達している、サイリスタを有する半導体装
置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the first gate electrode includes the second conductive type second semiconductor layer, the first conductive type second base layer, and the second conductive type floating emitter layer. Embedded in a trench formed in a layer, the second gate electrode includes: a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second base layer of the first conductivity type; a floating emitter layer of the second conductivity type; The third gate electrode is buried in a trench formed in a layer including a first base layer of the first conductivity type and the base layer of the second conductivity type, and the third gate electrode is buried in the same trench as the second gate electrode. The third semiconductor layer of the first conductivity type is located between a trench in which the third gate electrode is buried and a trench located adjacent thereto, and the third semiconductor layer of the first conductivity type is , The second conductive type It has reached the scan layer, a semiconductor device having a thyristor.
【請求項9】 第1導電型の第1半導体層及び第2導電
型のベース層を含む半導体基板の前記第2導電型のベー
ス層に、第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第
1ベース層を形成する工程と、 前記第1導電型の第1ベース層に、第2導電型の不純物
を導入して第2導電型のフローティングエミッタ層を形
成する工程と、 前記第2導電型のフローティングエミッタ層に、第1導
電型の不純物を導入して第1導電型の第2ベース層を形
成する工程と、 前記第1導電型の第2ベース層に、第2導電型の不純物
を導入して第2導電型の第2半導体層を形成する工程
と、 前記第2導電型の第2半導体層、前記第1導電型の第2
ベース層、前記第2導電型のフローティングエミッタ層
を含む層に埋め込まれた第1ゲート電極を形成する工程
と、 前記第2導電型の第2半導体層、前記第1導電型の第2
ベース層、前記第2導電型のフローティングエミッタ
層、前記第1導電型の第1ベース層及び前記第2導電型
のベース層が露出している表面上に絶縁膜を介して第2
ゲート電極を形成する工程と、 を備えたサイリスタを有する半導体装置の製造方法。
9. A first conductive type impurity is introduced into the second conductive type base layer of a semiconductor substrate including a first conductive type first semiconductor layer and a second conductive type base layer. Forming a first base layer of a first conductivity type; introducing a second conductivity type impurity into the first base layer of the first conductivity type to form a floating emitter layer of a second conductivity type; Forming a second base layer of the first conductivity type by introducing an impurity of the first conductivity type into the floating emitter layer of the two conductivity type; and forming a second conductivity type on the second base layer of the first conductivity type. Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type by introducing an impurity of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the first conductivity type;
Forming a first gate electrode embedded in a layer including the base layer and the floating emitter layer of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the second conductivity type;
A second layer is formed on an exposed surface of the base layer, the floating emitter layer of the second conductivity type, the first base layer of the first conductivity type, and the base layer of the second conductivity type via an insulating film.
Forming a gate electrode; and a method for manufacturing a semiconductor device having a thyristor comprising:
【請求項10】 第1導電型の第1半導体層及び第2導
電型のベース層を含む半導体基板の前記第2導電型のベ
ース層に、第1導電型の不純物を導入して第1導電型の
第1ベース層を形成する工程と、 前記第1導電型の第1ベース層に、第2導電型の不純物
を導入して第2導電型のフローティングエミッタ層を形
成する工程と、 前記第2導電型のフローティングエミッタ層に、第1導
電型の不純物を導入して第1導電型の第2ベース層を形
成する工程と、 前記第1導電型の第2ベース層に、第2導電型の不純物
を導入して第2導電型の第2半導体層を形成する工程
と、 前記第2導電型の第2半導体層、前記第1導電型の第2
ベース層、前記第2導電型のフローティングエミッタ層
を含む層に埋め込まれた第1ゲート電極を形成する工程
と、 前記第2導電型の第2半導体層、前記第1導電型の第2
ベース層、前記第2導電型のフローティングエミッタ
層、前記第1導電型の第1ベース層及び前記第2導電型
のベース層を含む層に埋め込まれた第2ゲート電極を形
成する工程と、 を備えたサイリスタを有する半導体装置の製造方法。
10. A first conductive type impurity is introduced into a second conductive type base layer of a semiconductor substrate including a first conductive type first semiconductor layer and a second conductive type base layer. Forming a first base layer of a first conductivity type; introducing a second conductivity type impurity into the first base layer of the first conductivity type to form a floating emitter layer of a second conductivity type; Forming a second base layer of the first conductivity type by introducing an impurity of the first conductivity type into the floating emitter layer of the two conductivity type; and forming a second conductivity type on the second base layer of the first conductivity type. Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type by introducing an impurity of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the first conductivity type;
Forming a first gate electrode embedded in a layer including the base layer and the floating emitter layer of the second conductivity type; a second semiconductor layer of the second conductivity type;
Forming a second gate electrode embedded in a layer including a base layer, the second conductive type floating emitter layer, the first conductive type first base layer, and the second conductive type base layer. Of manufacturing a semiconductor device having a thyristor provided.
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