JP2001274400A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2001274400A
JP2001274400A JP2000089291A JP2000089291A JP2001274400A JP 2001274400 A JP2001274400 A JP 2001274400A JP 2000089291 A JP2000089291 A JP 2000089291A JP 2000089291 A JP2000089291 A JP 2000089291A JP 2001274400 A JP2001274400 A JP 2001274400A
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JP
Japan
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base layer
layer
conductivity type
type base
conductivity
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JP2000089291A
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Japanese (ja)
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Masahiro Tanaka
雅浩 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize ensuring load short-circuit endurance and reduction of ON-state voltage and input capacitance of a trench gate type IGBT. SOLUTION: In a trench gate type IGBT, a P-type base region is formed in a stripe-shape in the direction perpendicular to the direction of a trench gate. Channel lengths of the respective unit cells are formed to be almost constant, and equal to or shorter than those of the conventional trench IGBT.

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、半導体装置に係
り、特にトレンチゲート型MOS素子に関するもので、
例えばトレンチゲート型IGBT、パワーMOSFET
などに使用されるものである。
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a trench gate type MOS device.
For example, trench gate type IGBT, power MOSFET
It is used for such purposes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、トレンチゲート型MOS素子にお
いて、チャネルの形成されるベース領域は、素子領域の
全面に形成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a trench gate type MOS device, a base region in which a channel is formed has been formed over the entire device region.

【0003】図13(a)乃至(d)は、従来のトレン
チゲート型IGBTの一例を示すものであり、同図
(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視図、同図
(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面図、同図
(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面図、同図
(d)は同図(a)中のゲート電極・エミッタ電極間に
順バイアスを印加した時のゲート絶縁膜の表面状態を説
明するために一部切断して示す斜視図である。
FIGS. 13 (a) to 13 (d) show an example of a conventional trench gate type IGBT. FIG. 13 (a) is a perspective view schematically showing a part of the IGBT, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. (A), FIG. (C) is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. (A), and FIG. FIG. 3A is a perspective view partially cut away for explaining a surface state of a gate insulating film when a forward bias is applied between a gate electrode and an emitter electrode in FIG.

【0004】図13(a)乃至(c)において、n−型
ベース層1を有する半導体基板の表面領域の全面にp型
ベース層2が形成されている。表面からp型ベース層2
を貫通してn−型ベース層1に達する溝3が形成されて
おり、溝3内にはゲート絶縁膜4とゲート電極5が設け
られている。 型ベース層2の表面領域のうち溝3に接
する部分には、n+エミッタ層6が形成されている。エ
ミッタ電極7はn+型エミッタ層6とp型ベース層2の
双方に接続するよう形成されている。半導体基板の裏面
にはp型コレクタ層8とコレクタ電極9が形成されてい
る。
In FIGS. 13A to 13 C, a p-type base layer 2 is formed over the entire surface region of a semiconductor substrate having an n − -type base layer 1. P-type base layer 2 from the surface
Is formed to reach the n − -type base layer 1, and a gate insulating film 4 and a gate electrode 5 are provided in the groove 3. An n + emitter layer 6 is formed in a portion of the surface region of the mold base layer 2 which is in contact with the groove 3. The emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both the n + -type emitter layer 6 and the p-type base layer 2. A p-type collector layer 8 and a collector electrode 9 are formed on the back surface of the semiconductor substrate.

【0005】次に、上記トレンチゲート型IGBTの動
作について、図14(a)、(b)および図13(d)
を参照して説明する。
Next, the operation of the trench gate type IGBT will be described with reference to FIGS. 14 (a), 14 (b) and 13 (d).
This will be described with reference to FIG.

【0006】図14(a)に示すように、コレクタ電極
9とエミッタ電極7との間に順バイアスを印加し、ゲー
ト電極5とエミッタ電極7との間に順バイアスを印加す
ると、図13(d)に示すように、p型ベース層2中の
ゲート絶縁膜4表面領域にn+型反転層101 (チャネ
ル)が形成される。
When a forward bias is applied between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 and a forward bias is applied between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7 as shown in FIG. As shown in d), an n + -type inversion layer 101 (channel) is formed in the surface region of the gate insulating film 4 in the p-type base layer 2.

【0007】これにより、図14(b)に示すように、
電子はn+型エミッタ層6からn+型反転層101 を経由
してn−型ベース層1に注入され、正孔はp型コレクタ
層8からn−型ベース層1に注入される。この結果、コ
レクタ電極9・エミッタ電極7間が導通する。また、こ
の時、図14(b)に示すように、n−型ベース層1中
のゲート絶縁膜4表面領域にはn+型蓄積層102 が形成
される。
As a result, as shown in FIG.
Electrons are injected from the n + -type emitter layer 6 into the n − -type base layer 1 via the n + -type inversion layer 101, and holes are injected from the p-type collector layer 8 into the n − -type base layer 1. As a result, conduction between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 is established. At this time, as shown in FIG. 14B, an n + type accumulation layer 102 is formed in the surface region of the gate insulating film 4 in the n− type base layer 1.

【0008】これに対して、ゲート電極5とエミッタ電
極7の間に零バイアスまたは逆バイアスを印加すると、
n+型反転層101 (チャネル)は消滅し、コレクタ電極
9・エミッタ電極7間に流れていた電流が遮断される。
On the other hand, when a zero bias or a reverse bias is applied between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7,
The n + type inversion layer 101 (channel) disappears, and the current flowing between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 is cut off.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
トレンチゲート型IGBTにおいては、チャネルが形成
されるp型ベース領域2は素子領域の全面に形成されて
いたので、チャネル密度が高くなるものの、負荷短絡耐
量が低下したり入力容量が増大するという問題があっ
た。
As described above, in the conventional trench gate type IGBT, the p-type base region 2 in which the channel is formed is formed on the entire surface of the element region. In addition, there is a problem that the load short-circuit withstand capability is reduced and the input capacitance is increased.

【0010】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、負荷短絡耐量の確保、オン電圧の低減、入力
容量の低減を実現し得る半導体装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a semiconductor device capable of securing load short-circuit withstand capability, reducing on-voltage, and reducing input capacitance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置は、第1導電型ベース層を有する半導体基板と、前記
半導体基板の第1の主面で帯状パターンが間欠的に繰り
返す縞状の平面パターンを有するように選択的に形成さ
れた第2導電型ベース層と、前記第2導電型ベース層の
表層部に選択的に形成された第1導電型エミッタ層と、
前記半導体基板の第1の主面で前記第2導電型ベース層
の帯状パターンの向きに交差し、表面から前記第1導電
型エミッタ層および第2導電型ベース層を貫通して前記
第1導電型ベース層内部まで達する深さに形成された溝
と、前記構内に絶縁層を介して形成されたゲート電極
と、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部で前記第1導
電型エミッタ層と前記第2導電型ベース層に接続するよ
うに形成されたエミッタ電極と、前記半導体基板の第2
の主面に形成された第2導電型コレクタ層と、前記第2
導電型コレクタ層に接続するように形成されたコレクタ
電極とを具備することを特徴とする。
According to a first semiconductor device of the present invention, there is provided a semiconductor substrate having a first conductivity type base layer, and a stripe pattern in which a band-like pattern is intermittently repeated on a first main surface of the semiconductor substrate. A second conductivity type base layer selectively formed so as to have a planar pattern of: a first conductivity type emitter layer selectively formed on a surface portion of the second conductivity type base layer;
The first main surface of the semiconductor substrate intersects the direction of the strip pattern of the second conductive type base layer, and penetrates the first conductive type emitter layer and the second conductive type base layer from the surface to form the first conductive type base layer. A groove formed to a depth reaching the inside of the mold base layer; a gate electrode formed in the premise via an insulating layer; and a first conductive type emitter layer at an intermediate portion between adjacent regions of the groove. An emitter electrode formed to be connected to the second conductivity type base layer;
A second conductivity type collector layer formed on the main surface of
And a collector electrode formed to be connected to the conductivity type collector layer.

【0012】ここで、前記溝の側壁面において、前記第
1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から
前記第2導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層接
合までの距離が、各溝の側壁面において略一定であるこ
とが望ましい。
Here, a distance from a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer to a junction between the second conductivity type base layer and the first conductivity type emitter layer on a side wall surface of the groove. However, it is desirable that the width be substantially constant on the side wall surface of each groove.

【0013】なお、前記溝の側壁面における前記第1導
電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置よ
りも、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前
記第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合
の位置の方が深くすることも可能である。
The first conductive type in an intermediate portion between adjacent regions of the groove is located at a position closer to the junction between the first conductive type base layer and the second conductive type base layer on the side wall surface of the groove. The junction between the base layer and the second conductivity type base layer may be deeper.

【0014】また、前記エミッタ電極を、前記溝の隣り
合う相互間領域における第2導電型ベース層と前記第1
導電型エミッタ層を単位とする当該半導体チップ上の全
単位のうち一部の単位にのみ形成するようにしてもよ
い。
Further, the emitter electrode is connected to a second conductive type base layer in an inter-region adjacent to the groove and the first conductive type base layer.
The conductive type emitter layer may be formed only in a part of all units on the semiconductor chip.

【0015】本発明の第2の半導体装置は、第1導電型
ベース層を有する半導体基板と、前記半導体基板の第1
の主面で帯状パターンが間欠的に繰り返す縞状の平面パ
ターンを有するように選択的に形成された第2導電型ベ
ース層と、前記第2導電型ベース層の表層部に選択的に
形成された第1導電型エミッタ層と、前記半導体基板の
第1の主面で前記第2導電型ベース層の帯状パターンの
向きに交差し、表面から前記第1導電型エミッタ層およ
び第2導電型ベース層を貫通して前記第1導電型ベース
層内部まで達する深さに形成された溝と、前記構内に絶
縁層を介して形成されたゲート電極と、前記第2導電型
ベース層において前記溝の隣り合う相互間領域の中間部
で前記第1導電型エミッタ層の近傍に選択的に形成され
た第2導電型コンタクト層と、前記溝の隣り合う相互間
領域の中間部で前記第1導電型エミッタ層と前記第2導
電型コンタクト層に接続するように形成されたエミッタ
電極と、前記半導体基板の第2の主面に形成された第2
導電型コレクタ層と、前記第2導電型コレクタ層に接続
するように形成されたコレクタ電極とを具備することを
特徴とする。
According to a second semiconductor device of the present invention, there is provided a semiconductor substrate having a first conductivity type base layer, and a first substrate of the semiconductor substrate.
A second conductive type base layer selectively formed so as to have a striped planar pattern in which a band-shaped pattern intermittently repeats on the main surface of the second conductive type base layer; The first conductive type emitter layer and the second conductive type base layer on the first main surface of the semiconductor substrate in the direction of the strip pattern, and from the surface, the first conductive type emitter layer and the second conductive type base. A groove formed to a depth penetrating a layer and reaching the inside of the first conductivity type base layer; a gate electrode formed in the premise via an insulating layer; and a groove formed in the second conductivity type base layer. A second conductivity type contact layer selectively formed in the vicinity of the first conductivity type emitter layer at an intermediate portion between adjacent inter-regions; and a first conductivity type contact layer at an intermediate portion between the adjacent inter-regions in the trench. Emitter layer and second conductive type contact layer An emitter electrode formed so as to connect the second formed in the second main surface of the semiconductor substrate
It is characterized by comprising a conductive type collector layer and a collector electrode formed so as to be connected to the second conductive type collector layer.

【0016】ここで、前記溝の側壁面において、前記第
1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から
前記第2導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層接
合までの距離が、各溝の側壁面において略一定であるこ
とが望ましい。
Here, a distance from a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer to a junction between the second conductivity type base layer and the first conductivity type emitter layer on the side wall surface of the groove. However, it is desirable that the width be substantially constant on the side wall surface of each groove.

【0017】なお、前記溝の側壁面における前記第1導
電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置よ
りも、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前
記第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合
の位置の方が深くすることも可能である。
The position of the first conductive type base layer and the second conductive type base layer at the junction between the first conductive type base layer and the second conductive type base layer on the side wall surface of the groove may be larger than that of the first conductive type base layer. The junction between the base layer and the second conductivity type base layer may be deeper.

【0018】また、前記エミッタ電極を、前記溝の隣り
合う相互間領域における第2 導電型コンタクト層と前記
第1導電型エミッタ層を単位とする当該半導体チップ上
の全単位のうち一部の単位にのみ形成するようにしても
よい。
Further, the emitter electrode may be a part of the whole unit on the semiconductor chip using the second conductive type contact layer and the first conductive type emitter layer as a unit in an inter-region adjacent to the trench. May be formed only on the surface.

【0019】さらに、前記半導体基板の第1の主面のう
ちで前記第2導電型ベース層が形成されていない部分に
選択的に第2導電型ドレイン層を形成し、この第2導電
型ドレイン層にドレイン電極を接続するように形成する
ようにしてもよい。
Further, a second conductivity type drain layer is selectively formed on a portion of the first main surface of the semiconductor substrate where the second conductivity type base layer is not formed, and the second conductivity type drain layer is formed. It may be formed so as to connect the drain electrode to the layer.

【0020】本発明の第3の半導体装置は、第1導電型
ベース層を有する半導体基板と、前記半導体基板の第1
の主面で帯状パターンが間欠的に繰り返す縞状の平面パ
ターンを有するように選択的に形成された第2導電型ベ
ース層と、前記第2導電型ベース層の表層部に選択的に
形成された第1導電型ソース層と、前記半導体基板の第
1の主面で前記第2 導電型ベース層の帯状パターンの向
きに交差し、表面から前記第1導電型ソース層および第
2導電型ベース層を貫通して前記第1導電型ベース層内
部まで達する深さに形成された溝と、前記構内に絶縁層
を介して形成されたゲート電極と、前記溝の隣り合う相
互間領域の中間部で前記第1導電型ソース層と前記第2
導電型ベース層に接続するように形成されたソース電極
と、前記半導体基板の第2の主面に形成された第1導電
型ドレイン層と、前記第1導電型ドレイン層に接続する
ように形成されたドレイン電極とを具備することを特徴
とする。
According to a third semiconductor device of the present invention, there is provided a semiconductor substrate having a first conductivity type base layer;
A second conductive type base layer selectively formed so as to have a striped planar pattern in which a band-shaped pattern intermittently repeats on the main surface of the second conductive type base layer; The first conductive type source layer and the first conductive type source layer and the second conductive type base which intersect with the direction of the strip pattern of the second conductive type base layer on the first main surface of the semiconductor substrate. A groove formed to a depth reaching the inside of the first conductivity type base layer through a layer, a gate electrode formed in the premise via an insulating layer, and an intermediate portion between adjacent regions of the groove The first conductivity type source layer and the second conductivity type
A source electrode formed to be connected to the conductive type base layer; a first conductive type drain layer formed on the second main surface of the semiconductor substrate; and a source electrode formed to be connected to the first conductive type drain layer. And a drain electrode provided.

【0021】ここで、前記溝の側壁面において、前記第
1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から
前記第2導電型ベース層と前記第1導電型ソース層の接
合までの距離が、各溝の側壁面において略一定であるこ
とが望ましい。
Here, on the side wall surface of the groove, a portion from the junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer to the junction between the second conductivity type base layer and the first conductivity type source layer is provided. It is desirable that the distance be substantially constant on the side wall surface of each groove.

【0022】なお、前記溝の側壁面における前記第1導
電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置よ
りも、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前
記第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合
の位置の方を深くすることも可能である。
The position of the first conductive type base layer and the second conductive type base layer on the side wall surface of the groove is more than the position of the first conductive type base layer and the second conductive type base layer in the intermediate portion of the adjacent region of the groove. It is also possible to make the junction between the base layer and the second conductivity type base layer deeper.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】<実施の形態1>図1(a)乃至(d)
は、本発明の実施の形態1に係るトレンチゲート型IG
BTを示すものであり、同図(a)は一部を取り出して
概略的に示す斜視図、同図(b)は同図(a)中のA−
A´線に沿う断面図、同図(c)は同図(a)中のB−
B´線に沿う断面図、同図(d)は同図(a)中のゲー
ト電極・エミッタ電極間に順バイアスを印加した時のゲ
ート絶縁膜の表面状態を説明するために一部切断して示
す斜視図である。
<Embodiment 1> FIGS. 1 (a) to 1 (d)
Is a trench gate type IG according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a perspective view schematically showing a BT taken out, and FIG. 2B is a perspective view of the BT shown in FIG.
A cross-sectional view along the line A ', and FIG.
FIG. 4D is a cross-sectional view taken along the line B ′, and FIG. 4D is partially cut to explain the surface state of the gate insulating film when a forward bias is applied between the gate electrode and the emitter electrode in FIG. FIG.

【0025】図1(a)乃至(c)において、n−型ベ
ース層1を有する半導体基板の第1の主面(n−型ベー
ス層1の表面領域)にp型ベース層2が形成されてい
る。この場合、p型ベース層2は、第1の主面で帯状パ
ターンが間欠的に繰り返す縞状の平面パターンを有する
ように選択的に形成されている。
1A to 1C, a p-type base layer 2 is formed on a first main surface (a surface region of the n-type base layer 1) of a semiconductor substrate having an n-type base layer 1. ing. In this case, the p-type base layer 2 is selectively formed so as to have a striped planar pattern in which the strip pattern repeats intermittently on the first main surface.

【0026】そして、表面からp型ベース層2を貫通し
てn−型ベース層1に達する溝3がp型ベース層2と交
差するように形成されており、溝3内にはゲート絶縁膜
4を介してゲート電極5が設けられている。そして、p
型ベース層2の表面領域には溝3に接するようにn+エ
ミッタ層6が形成されている。換言すれば、n+エミッ
タ層6およびp型ベース層2を貫通してn−型ベース層
1内部まで達する深さに溝3が形成されている。本例で
は、溝3がp型べ一ス層2と直交するように形成されて
いる場合を図示している。
A groove 3 penetrating the p-type base layer 2 from the surface and reaching the n − -type base layer 1 is formed so as to intersect with the p-type base layer 2. A gate electrode 5 is provided through the gate electrode 4. And p
An n + emitter layer 6 is formed in the surface region of the mold base layer 2 so as to be in contact with the groove 3. In other words, the groove 3 is formed at a depth penetrating the n + emitter layer 6 and the p-type base layer 2 and reaching the inside of the n- type base layer 1. In this example, the case where the groove 3 is formed so as to be orthogonal to the p-type base layer 2 is illustrated.

【0027】そして、上記n+型エミッタ層6とp型ベ
ース層2の双方に接続されるようにエミッタ電極7が形
成されている。さらに、半導体基板の裏面にはp型コレ
クタ層8とコレクタ電極9が形成されている。
An emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both the n + type emitter layer 6 and the p type base layer 2. Further, a p-type collector layer 8 and a collector electrode 9 are formed on the back surface of the semiconductor substrate.

【0028】なお、ゲート絶縁膜4の表面(溝の側壁
面)におけるn−型ベース層1とp型ベース層2との接
合をB、ゲート絶縁膜4の表面におけるp型ベース層2
とn+型エミッタ層6との接合をAで表わすと、図1
(c)に示すように、p型ベース層2は接合Aと接合B
との間の距離が各溝の側壁面において略一定になるよう
に形成されている。このような構造は、例えば複数回の
不純物イオン注入と熱拡散の組み合わせによって実現さ
れている。
The junction between the n − type base layer 1 and the p type base layer 2 on the surface of the gate insulating film 4 (the side wall surface of the groove) is denoted by B, and the p type base layer 2 on the surface of the gate insulating film 4 is denoted by B.
When the junction between N + and n + type emitter layer 6 is represented by A, FIG.
As shown in (c), the p-type base layer 2 has a junction A and a junction B
Is formed so that the distance between the first and second grooves is substantially constant on the side wall surface of each groove. Such a structure is realized by, for example, a combination of multiple times of impurity ion implantation and thermal diffusion.

【0029】次に、上記トレンチゲート型IGBTの動
作について、図1(d)を参照して説明する。
Next, the operation of the trench gate type IGBT will be described with reference to FIG.

【0030】コレクタ電極9とエミッタ電極7との間に
順バイアスを印加し、図1(d)に示すように、ゲート
電極5とエミッタ電極7との間に順バイアスを印加する
と、p型ベース層2中のゲート絶縁膜4表面領域(p型
ベース層2とゲート絶縁膜4が接している領域)にn+
型反転層101 (チャネル)が形成される。
When a forward bias is applied between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 and a forward bias is applied between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7 as shown in FIG. In the surface region of the gate insulating film 4 in the layer 2 (the region where the p-type base layer 2 and the gate insulating film 4 are in contact), n +
A pattern inversion layer 101 (channel) is formed.

【0031】これにより、電子はn+型エミッタ層6か
らn+型反転層101 を経由してn−型ベース層1に注入
され、正孔はp型コレクタ層8からn−型ベース層1に
注入される。この結果、コレクタ電極9・エミッタ電極
7間が導通する。
As a result, electrons are injected from the n + -type emitter layer 6 to the n − -type base layer 1 via the n + -type inversion layer 101, and holes are injected from the p-type collector layer 8 to the n − -type base layer 1. Is done. As a result, conduction between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 is established.

【0032】これに対して、ゲート電極5とエミッタ電
極7の間に零バイアスまたは逆バイアスを印加すると、
n+型反転層101 (チャネル)は消滅し、コレクタ電極
9・エミッタ電極7間に流れていた電流が遮断される。
On the other hand, when a zero bias or a reverse bias is applied between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7,
The n + type inversion layer 101 (channel) disappears, and the current flowing between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 is cut off.

【0033】上記したトレンチゲート型IGBTの導通
時、図1(d)に示すように、接合A・接合B間の距離
(チャネル長)は一定であるので、チャネル幅が従来の
トレンチゲート型IGBTと同等であれば、チャネル抵
抗は従来のトレンチゲート型lGBTと同等である。こ
こで、チャネル幅とは接合Bの長さを表わす。
At the time of conduction of the above-mentioned trench gate type IGBT, as shown in FIG. 1D, the distance (channel length) between junction A and junction B is constant, so that the channel width of the conventional trench gate type IGBT is small. , The channel resistance is equivalent to that of the conventional trench gate type lGBT. Here, the channel width represents the length of the junction B.

【0034】したがって、トレンチゲート型IGBTの
負荷短絡時等に大きな電流が流れると、チャネルとn+
型エミッタ層6との境界で電子電流密度が高くなり、飽
和状態となるので、素子を流れる電流が制限され、破壊
耐量が向上することになる。
Therefore, when a large current flows when the load of the trench gate type IGBT is short-circuited, the channel and n +
Since the electron current density increases at the boundary with the mold emitter layer 6 and becomes saturated, the current flowing through the element is limited, and the breakdown strength is improved.

【0035】また、図1(d)に示したゲート絶縁膜の
表面状態と従来のトレンチゲート型IGBTにおける図
13(d)に示したゲート絶縁膜の表面状態との比較か
ら分かるように、溝3の探さが従来のトレンチゲート型
IGBTと同じ場合には、従来のトレンチゲート型IG
BTに比べて、溝3がn−型ベース層1に突き出してい
る領域は小さい。これは従来のトレンチゲート型IGB
Tにおいて溝3を深くしたのと等価である。即ち、図1
(b)において、n−型ベース層1に溝3が大きく突き
出している領域Cは、導通時に正孔の排出抵抗が高くな
るので、キャリアの蓄積が生じ、低抵抗となる。これに
より、トレンチゲート型IGBTのオン電圧が低減され
る。
As can be seen from a comparison between the surface condition of the gate insulating film shown in FIG. 1D and the surface condition of the gate insulating film of the conventional trench gate type IGBT shown in FIG. 3 is the same as the conventional trench gate type IGBT, the conventional trench gate type IGBT
The region where the groove 3 protrudes into the n − -type base layer 1 is smaller than that of the BT. This is a conventional trench gate type IGB
This is equivalent to making the groove 3 deeper at T. That is, FIG.
In FIG. 2B, in the region C where the groove 3 protrudes greatly from the n − -type base layer 1, the hole discharge resistance increases during conduction, so that carriers are accumulated and the resistance decreases. Thereby, the ON voltage of the trench gate type IGBT is reduced.

【0036】また、図1(d)に示すように、n−型ベ
ース層1中のゲート絶縁膜4表面領域(n−型ベース層
1とゲート絶縁膜4が接している領域)には、前記した
ようにゲート電極5・エミッタ電極7間に順バイアスを
印加した時にn+型蓄積層102 が形成される。図1
(d)と図13(d)との比較から分かるように、溝3
の探さが従来のトレンチゲート型IGBTと同じ場合に
は、従来のトレンチゲート型IGBTに比べて、本例で
は溝3がn−型ベース層1に接している面積が大きい。
したがって、従来のトレンチゲート型IGBTと比べ
て、溝3の表面に発生するn+型蓄積層102 の面積が広
い。このn+型蓄積層102 の面積が広いと、導通時に電
子の放出が促進され、電子の注入効率が向上するので、
トレンチゲート型IGBTのオン電圧が低減される。
As shown in FIG. 1D, the surface region of the gate insulating film 4 in the n − type base layer 1 (the region where the n − type base layer 1 and the gate insulating film 4 are in contact) is As described above, when a forward bias is applied between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7, the n + type accumulation layer 102 is formed. FIG.
As can be seen from the comparison between FIG. 13D and FIG.
Is the same as that of the conventional trench gate type IGBT, in this example, the area where the trench 3 is in contact with the n − type base layer 1 is larger than that of the conventional trench gate type IGBT.
Therefore, the area of n + type accumulation layer 102 generated on the surface of trench 3 is larger than that of the conventional trench gate type IGBT. If the area of the n + type accumulation layer 102 is large, the emission of electrons during conduction is promoted, and the efficiency of electron injection is improved.
The ON voltage of the trench gate type IGBT is reduced.

【0037】また、トレンチゲート型IGBTの入力容
量は、ゲート電極5・エミッタ電極7間の容量であり、
溝3とp型ベース層2が接している面積に略比例する。
図1(d)と図13(d)との比較から分かるように、
従来のトレンチゲート型IGBTに比べて本例では溝3
とp型ベース層2が接している面積が小さい。したがっ
て、従来のトレンチゲート型IGBTと比べて、入力容
量が小さくなり、駆動電力を低減できるだけでなく、タ
ーンオン時およびターンオフ時の電力損失も低減するこ
とができる。
The input capacitance of the trench gate type IGBT is the capacitance between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7,
It is substantially proportional to the area where the groove 3 and the p-type base layer 2 are in contact.
As can be seen from a comparison between FIG. 1 (d) and FIG. 13 (d),
In this example, the groove 3 is compared with the conventional trench gate type IGBT.
And the area where the p-type base layer 2 is in contact is small. Therefore, as compared with the conventional trench gate type IGBT, the input capacitance is reduced, and not only the driving power can be reduced, but also the power loss at the time of turn-on and at the time of turn-off can be reduced.

【0038】<実施の形態2>前述した実施の形態1に
係るトレンチゲート型IGBTは、溝3の側壁面におい
て、n−型ベース層1とp型ベース層2の接合Bからp
型ベース層2とn+型エミッタ層6の接合Aまでの距離
が各溝3の側壁面において略一定であるとともに、溝3
の側壁面における接合Bの深さ位置と溝3の隣り合う相
互間領域の中間部における接合Bの深さ位置が略同じで
ある場合を説明したが、溝3の側壁面における接合Bの
深さ位置と溝3の隣り合う相互間領域の中間部における
接合Bの深さ位置が異なるように構成することも可能で
あり、その例を以下に説明する。
<Second Embodiment> The trench gate type IGBT according to the first embodiment described above has a structure in which the junction B between the n − type base layer 1 and the p
The distance from the mold base layer 2 to the junction A of the n + -type emitter layer 6 is substantially constant on the side wall surface of each groove 3 and
The case where the depth position of the junction B on the side wall surface of the groove 3 and the depth position of the junction B in the middle part of the adjacent region of the groove 3 are substantially the same, It is also possible to configure so that the depth position of the junction B is different from the height position and the intermediate portion of the adjacent region between the grooves 3, and an example thereof will be described below.

【0039】図2(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態2に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 2A to 2C show a trench gate type IGBT according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0040】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態1に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の側壁面における接合Bの深さ位置よりも溝3の隣り合
う相互間領域の中間部における接合Bの深さ位置の方が
深いように構成されている。つまり、p型ベース層2
は、溝3の隣り合う相互間領域の中間部では深く、溝3
と接する領域では浅く形成されている。また、溝3の側
壁面における接合A・B間の距離(チャネル長)は、実
施の形態1に係るトレンチゲート型IGBTのチャネル
長より短く形成されている。各溝3の側壁面において接
合A・B間の距離は略一定である。その他は図1(a)
乃至(c)中と同じであるので同じ符号を付している。
The trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the first embodiment in that the trench 3
The depth position of the junction B in the middle part of the adjacent region of the groove 3 is configured to be deeper than the depth position of the junction B on the side wall surface. That is, the p-type base layer 2
Is deep in the middle of the adjacent area between the grooves 3 and
Is formed shallow in a region in contact with. Further, the distance (channel length) between junctions A and B on the side wall surface of trench 3 is formed shorter than the channel length of trench gate IGBT according to the first embodiment. The distance between the joints A and B on the side wall surface of each groove 3 is substantially constant. Others are shown in Fig. 1 (a)
Since they are the same as those in FIGS.

【0041】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、図1(d)を参照して前述した実施の形態1
に係るトレンチゲート型IGBTの動作と基本的に同様
である。
The operation and effect of this trench gate type IGBT are described in the first embodiment with reference to FIG.
Is basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the above.

【0042】さらに、このトレンチゲート型IGBTに
よれば、導通時においては、接合A・B間の距離(チャ
ネル長)は一定であり、かつ、実施の形態1に係るトレ
ンチゲート型IGBTのチャネル長より短く形成されて
おり、チャネル幅(接合Bの長さ)が従来のトレンチゲ
ート型IGBTと同等であれば、チャネル抵抗は従来の
トレンチゲート型IGBTのチャネル抵抗と同等以下で
ある。
Further, according to the trench gate type IGBT, when conducting, the distance (channel length) between junctions A and B is constant, and the channel length of trench gate type IGBT according to the first embodiment. If it is shorter and has a channel width (length of the junction B) equal to that of the conventional trench gate IGBT, the channel resistance is equal to or less than the channel resistance of the conventional trench gate IGBT.

【0043】したがって、トレンチゲート型IGBTの
負荷短絡時等に大きな電流が流れると、チャネルとn+
型エミッタ層6との境界で電子電流密度が高くなり、飽
和状態となるので、素子を流れる電流が制限され、破壊
耐量が向上することになる。
Therefore, when a large current flows when the load of the trench gate type IGBT is short-circuited, the channel and n +
Since the electron current density increases at the boundary with the mold emitter layer 6 and becomes saturated, the current flowing through the element is limited, and the breakdown strength is improved.

【0044】また、実施の形態1に係るトレンチゲート
型IGBTにおける場合と同様の理由で、溝3の探さが
従来のトレンチゲート型IGBTと同じ場合には、従来
のトレンチゲート型IGBTに比べて、溝3がn−型ベ
ース層1に突き出している領域は小さい。これは従来の
トレンチゲート型IGBTにおいて溝3を深くしたのと
等価である。即ち、図2(b)において、n−型ベース
層1に溝3が大きく突き出している領域Cは、導通時に
正孔の排出抵抗が高くなるので、キャリアの蓄積が生
じ、低抵抗となる。これにより、トレンチゲート型IG
BTのオン電圧が低減される。
For the same reason as in the trench gate type IGBT according to the first embodiment, when the search for the groove 3 is the same as that of the conventional trench gate type IGBT, compared to the conventional trench gate type IGBT, The region where the groove 3 protrudes into the n − type base layer 1 is small. This is equivalent to making the trench 3 deeper in the conventional trench gate type IGBT. That is, in FIG. 2B, in the region C where the groove 3 protrudes greatly from the n − -type base layer 1, the hole discharge resistance increases during conduction, so that carriers are accumulated and the resistance decreases. Thereby, the trench gate type IG
The ON voltage of the BT is reduced.

【0045】また、n−型ベース層1中のゲート絶縁膜
4表面領域(n−型ベース層1とゲート絶縁膜4が接し
ている領域)には、前記したようにゲート電極5・エミ
ッタ電極7間に順バイアスを印加した時にn+型蓄積層
102 が形成される。実施の形態1に係るトレンチゲート
型IGBTにおけると同様の理由で、溝3の探さが従来
のトレンチゲート型IGBTと同じ場合には、従来のト
レンチゲート型IGBTに比べて、本例では溝3がn−
型ベース層1に接している面積が大きい。したがって、
従来のトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3の表面
に発生するn+型蓄積層102 の面積が広い。このn+型
蓄積層102 の面積が広いと、導通時に電子の放出が促進
され、電子の注入効率が向上するので、トレンチゲート
型IGBTのオン電圧が低減される。
As described above, the surface of the gate insulating film 4 in the n − type base layer 1 (the region where the n − type base layer 1 is in contact with the gate insulating film 4) is provided with the gate electrode 5 and the emitter electrode 4. N + type storage layer when a forward bias is applied between
102 is formed. For the same reason as in the trench gate type IGBT according to the first embodiment, when the search for the groove 3 is the same as that of the conventional trench gate type IGBT, the groove 3 in the present example is smaller than that of the conventional trench gate type IGBT. n-
The area in contact with the mold base layer 1 is large. Therefore,
The area of the n + type accumulation layer 102 generated on the surface of the trench 3 is wider than that of the conventional trench gate type IGBT. If the area of the n + -type storage layer 102 is large, the emission of electrons during conduction is promoted and the efficiency of electron injection is improved, so that the on-voltage of the trench gate IGBT is reduced.

【0046】また、トレンチゲート型IGBTの入力容
量は、ゲート電極5・エミッタ電極7間の容量であり、
溝3とp型ベース層2が接している面積に略比例する。
実施の形態1に係るトレンチゲート型IGBTにおける
場合と同様の理由で、従来のトレンチゲート型IGBT
に比べて本例では溝3とp型ベース層2が接している面
積が小さい。したがって、従来のトレンチゲート型IG
BTと比べて、入力容量が小さくなり、駆動電力を低減
できるだけでなく、ターンオン時およびターンオフ時の
電力損失も低減することができる。
The input capacitance of the trench gate type IGBT is the capacitance between the gate electrode 5 and the emitter electrode 7,
It is substantially proportional to the area where the groove 3 and the p-type base layer 2 are in contact.
For the same reason as in the trench gate type IGBT according to the first embodiment, the conventional trench gate type IGBT
In this example, the area where the groove 3 and the p-type base layer 2 are in contact with each other is small. Therefore, the conventional trench gate type IG
As compared with the BT, the input capacitance is reduced, and not only the driving power can be reduced, but also the power loss at the time of turning on and at the time of turning off can be reduced.

【0047】<実施の形態3>前述した実施の形態1、
2に係るトレンチゲート型IGBTは、エミッタ電極7
は、溝3の隣り合う相互間領域におけるp型ベース層2
とn+型エミッタ層6を単位とする半導体チップ上の全
単位に対して形成されている場合を説明したが、一部の
エミッタ電極7を省略することも可能であり、その例を
以下に説明する。
<Third Embodiment> The first embodiment described above,
2. The trench gate type IGBT according to FIG.
Is the p-type base layer 2 in the region between adjacent grooves 3
And the n + type emitter layer 6 as a unit has been described for all units on the semiconductor chip. However, it is also possible to omit some of the emitter electrodes 7, and an example thereof will be described below. I do.

【0048】図3(a) 乃至(c)は、本発明の実施
の形態3に係るトレンチゲート型IGBTを示すもので
あり、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 3A to 3C show a trench gate type IGBT according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a perspective view showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0049】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態1に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の隣り合う相互間領域におけるp型ベース層2とn+型
エミッタ層6を単位とする半導体チップ上の全単位のう
ち一部の単位にのみエミッタ電極7が形成されている、
つまり、n+型エミッタ層6あるいはp型ベース層2が
存在してもエミッタ電極が存在しない個所が存在する点
が異なり、その他は図1(a)乃至(c)中と同じであ
るので同じ符号を付している。
The trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the first embodiment in that the trench 3
The emitter electrode 7 is formed only in a part of all the units on the semiconductor chip in which the p-type base layer 2 and the n + -type emitter layer 6 are used as a unit in an adjacent inter-region.
In other words, there is a point that the emitter electrode does not exist even if the n + -type emitter layer 6 or the p-type base layer 2 exists, and the other parts are the same as those in FIGS. Is attached.

【0050】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態1に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、一部のエミ
ッタ電極7を省略することにより、実施の形態1に係る
トレンチゲート型IGBTと比べて導通時に正孔の排出
抵抗がさらに高くなるので、キャリアの蓄積が生じ、よ
り低抵抗となり、オン電圧がさらに低減される。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the first embodiment described above. As compared with the trench gate type IGBT according to the first embodiment, the hole discharge resistance during conduction is further increased, so that the accumulation of carriers occurs, the resistance becomes lower, and the on-voltage is further reduced.

【0051】<実施の形態4>実施の形態4に係るトレ
ンチゲート型IGBTでは、実施の形態3に準じて、実
施の形態2に係るトレンチゲート型IGBTの一部のエ
ミッタ電極7を省略した。
<Fourth Embodiment> In a trench gate IGBT according to a fourth embodiment, a part of the emitter electrode 7 of the trench gate IGBT according to the second embodiment is omitted according to the third embodiment.

【0052】図4(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態4に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 4A to 4C show a trench gate type IGBT according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4A is a perspective view schematically showing a part of the IGBT taken out. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0053】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態2に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、n+
型エミッタ層6あるいはp型ベース層2が存在してもエ
ミッタ電極が存在しない個所が存在する点が異なり、そ
の他は図2(a)乃至(c)中と同じであるので同じ符
号を付している。
This trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the second embodiment in that n +
The point that the emitter electrode does not exist even if the p-type base layer 2 or the p-type base layer 2 exists, and the other parts are the same as those in FIGS. ing.

【0054】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態2に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、一部のエミ
ッタ電極7を省略することにより、実施の形態2に係る
トレンチゲート型IGBTと比べて導通時に正孔の排出
抵抗がさらに高くなるので、キャリアの蓄積が生じ、よ
り低抵抗となり、オン電圧がさらに低減される。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the second embodiment described above. As compared with the trench gate type IGBT according to the second embodiment, the hole discharge resistance during conduction is further increased, so that carriers are accumulated, the resistance is further reduced, and the ON voltage is further reduced.

【0055】<実施の形態5>前述した各実施の形態1
乃至4に係るトレンチゲート型IGBTは、エミッタ電
極7は、溝3の隣り合う相互間領域におけるp型ベース
層2とn+型エミッタ層6に接続されている場合を説明
したが、p型ベース層2に選択的にp型コンタクト層を
形成し、このp型コンタクト層とn+型エミッタ層にエ
ミッタ電極を接続することも可能であり、その例を以下
に説明する。
<Embodiment 5> Each Embodiment 1 described above.
In the trench gate type IGBTs according to the first to fourth embodiments, the case where the emitter electrode 7 is connected to the p-type base layer 2 and the n + -type emitter layer 6 in the inter-region adjacent to the trench 3 has been described. It is also possible to selectively form a p-type contact layer in No. 2 and connect an emitter electrode to the p-type contact layer and the n + -type emitter layer, examples of which are described below.

【0056】図5(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態5に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 5A to 5C show a trench gate type IGBT according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0057】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態1に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層6の
近傍に選択的にp+コンタクト層11が形成され、溝3の
隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層とp+
コンタクト層11にエミッタ電極7が形成されている点が
異なり、その他は図1(a)乃至(c)中と同じである
ので同じ符号を付している。
The trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the first embodiment in that the trench 3
The p + contact layer 11 is selectively formed near the n + type emitter layer 6 in the middle part of the adjacent inter-region, and the n + type emitter layer and p +
The difference is that the emitter electrode 7 is formed on the contact layer 11, and the other parts are the same as those in FIGS.

【0058】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態1に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型コン
タクト層11を有するので、p型ベース層2内での正孔の
排出抵抗が低減され、ラッチアップを防ぐことが可能に
なり、破壊耐量がさらに向上する。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the first embodiment described above. However, since the p + type contact layer 11 is provided, the p type base layer The resistance of holes to be discharged in 2 is reduced, latch-up can be prevented, and the breakdown strength is further improved.

【0059】<実施の形態6>実施の形態6に係るトレ
ンチゲート型IGBTでは、実施の形態5に準じて、実
施の形態2に係るトレンチゲート型IGBTのp型ベー
ス層2に選択的にp型コンタクト層を形成し、このp型
コンタクト層とn+型エミッタ層にエミッタ電極を接続
したものである。
<Sixth Embodiment> In a trench gate type IGBT according to a sixth embodiment, the p-type base layer 2 of the trench gate type IGBT according to the second embodiment is selectively p-type according to the fifth embodiment. A contact layer is formed, and an emitter electrode is connected to the p-type contact layer and the n + -type emitter layer.

【0060】図6(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態6に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 6A to 6C show a trench gate type IGBT according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0061】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態2に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層6の
近傍に選択的にp+コンタクト層11が形成され、溝3の
隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層とp+
コンタクト層11にエミッタ電極7が形成されている点が
異なり、その他は図2(a)乃至(c)中と同じである
ので同じ符号を付している。
The trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the second embodiment in that
The p + contact layer 11 is selectively formed near the n + type emitter layer 6 in the middle part of the adjacent inter-region, and the n + type emitter layer and p +
The difference is that the emitter electrode 7 is formed on the contact layer 11, and the other parts are the same as those in FIGS.

【0062】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態2に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型コン
タクト層11を有するので、p型ベース層2内での正孔の
排出抵抗が低減され、ラッチアップを防ぐことが可能に
なり、破壊耐量がさらに向上する。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the second embodiment described above. However, since the p + type contact layer 11 is provided, the p type base layer The resistance of holes to be discharged in 2 is reduced, latch-up can be prevented, and the breakdown strength is further improved.

【0063】<実施の形態7>実施の形態7に係るトレ
ンチゲート型IGBTでは、実施の形態5に準じて、実
施の形態3に係るトレンチゲート型IGBTのp型ベー
ス層2に選択的にp型コンタクト層を形成し、このp型
コンタクト層とn+型エミッタ層にエミッタ電極を接続
したものである。
<Seventh Embodiment> In a trench gate type IGBT according to a seventh embodiment, p-type base layer 2 of trench trench type IGBT according to the third embodiment is selectively p-type according to the fifth embodiment. A contact layer is formed, and an emitter electrode is connected to the p-type contact layer and the n + -type emitter layer.

【0064】図7(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態7に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
7A to 7C show a trench gate type IGBT according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 7A is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0065】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態3に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層6の
近傍に選択的にp+コンタクト層11が形成され、溝3の
隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層とp+
コンタクト層11にエミッタ電極7が形成されている点が
異なり、その他は図3(a)乃至(c)中と同じである
ので同じ符号を付している。
The trench gate type IGBT is different from the trench gate type IGBT according to the third embodiment in that the trench 3
The p + contact layer 11 is selectively formed near the n + type emitter layer 6 in the middle part of the adjacent inter-region, and the n + type emitter layer and p +
The difference is that the emitter electrode 7 is formed on the contact layer 11, and the other parts are the same as those in FIGS.

【0066】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態3に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型コン
タクト層11を有するので、p型ベース層2内での正孔の
排出抵抗が低減され、ラッチアップを防ぐことが可能に
なり、破壊耐量がさらに向上する。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the third embodiment. However, since the p + type contact layer 11 is provided, the p type base layer The resistance of holes to be discharged in 2 is reduced, latch-up can be prevented, and the breakdown strength is further improved.

【0067】<実施の形態8>実施の形態8に係るトレ
ンチゲート型IGBTでは、実施の形態5に準じて、実
施の形態4に係るトレンチゲート型IGBTのp型ベー
ス層2に選択的にp型コンタクト層を形成し、このp型
コンタクト層とn+型エミッタ層にエミッタ電極を接続
したものである。
Eighth Preferred Embodiment In a trench gate type IGBT according to an eighth preferred embodiment, p-type base layer 2 of trench trench type IGBT according to the fourth preferred embodiment is selectively p-type according to the fifth preferred embodiment. A contact layer is formed, and an emitter electrode is connected to the p-type contact layer and the n + -type emitter layer.

【0068】図8(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態8に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 8A to 8C show a trench gate type IGBT according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 8A is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2A, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【0069】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態4に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、溝3
の隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層6の
近傍に選択的にp+コンタクト層11が形成され、溝3の
隣り合う相互間領域の中間部でn+型エミッタ層とp+
コンタクト層11にエミッタ電極7が形成されている点が
異なり、その他は図3(a)乃至(c)中と同じである
ので同じ符号を付している。
This trench gate type IGBT is different from trench gate type IGBT according to the fourth embodiment in that grooves 3
The p + contact layer 11 is selectively formed near the n + type emitter layer 6 in the middle part of the adjacent inter-region, and the n + type emitter layer and p +
The difference is that the emitter electrode 7 is formed on the contact layer 11, and the other parts are the same as those in FIGS.

【0070】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態4に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型コン
タクト層11を有するので、p型ベース層2内での正孔の
排出抵抗が低減され、ラッチアップを防ぐことが可能に
なり、破壊耐量がさらに向上する。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the fourth embodiment. However, since the p + type contact layer 11 is provided, the p type base layer The resistance of holes to be discharged in 2 is reduced, latch-up can be prevented, and the breakdown strength is further improved.

【0071】<実施の形態9>前述した各実施の形態1
乃至8に係るトレンチゲート型IGBTは、p型ベース
層2の表面領域には溝3に接するようにn+エミッタ層
6のみが設けられている場合を説明したが、縞状のp型
ベース層2のうちの一部のp型ベース層2には、n+エ
ミッタ層6に代えてp+型ドレイン層を溝に接するよう
に形成し、このp+型ドレイン層にドレイン電極を接続
することも可能であり、その例を以下に説明する。
<Embodiment 9> Each of Embodiments 1 and 2 described above.
In the trench gate type IGBT according to any one of the first to eighth embodiments, only the n + emitter layer 6 is provided in the surface region of the p-type base layer 2 so as to be in contact with the groove 3; It is also possible to form a p + type drain layer instead of the n + emitter layer 6 so as to be in contact with the groove in some of the p type base layers 2 and to connect a drain electrode to this p + type drain layer. An example will be described below.

【0072】図9(a)乃至(c)は、本発明の実施の
形態9に係るトレンチゲート型IGBTを示すものであ
り、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜視
図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断面
図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断面
図である。
FIGS. 9A to 9C show a trench gate type IGBT according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 9A is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0073】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態5に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、縞状
のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6ま
たはp+型ドレイン層21が溝3に接するように形成され
ている。上記ドレイン電極22はp+型ドレイン層21に接
続するよう形成されている点が異なり、その他は図5
(a)乃至(c)中と同じであるので同じ符号を付して
いる。なお、前記n+エミッタ層6の近傍にはp+型コ
ンタクト層11が形成され、このn+型エミッタ層6とp
+型コンタクト層11の双方にエミッタ電極7が接続する
よう形成されている。
In this trench gate type IGBT, the n + emitter layer 6 or the p + type drain layer 21 are alternately grooved in the arrangement of the striped p-type base layers 2 as compared with the trench gate type IGBT according to the fifth embodiment. 3 is formed. The difference is that the drain electrode 22 is formed so as to be connected to the p + type drain layer 21.
Since they are the same as those in (a) to (c), they are denoted by the same reference numerals. A p + type contact layer 11 is formed in the vicinity of the n + type emitter layer 6.
The emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both of the + -type contact layers 11.

【0074】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態5に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型ドレ
イン層21およびドレイン電極22を有するので、p型ベー
ス層2内での正孔の排出抵抗がさらに低減され、ラッチ
アップを防ぐ効果が増大し、破壊耐量がさらに向上す
る。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the fifth embodiment described above. However, since the trench gate type IGBT has the p + type drain layer 21 and the drain electrode 22, Hole discharge resistance in the p-type base layer 2 is further reduced, the effect of preventing latch-up is increased, and the breakdown strength is further improved.

【0075】<実施の形態10>実施の形態10に係る
トレンチゲート型IGBTでは、実施の形態9に準じ
て、実施の形態6に係るトレンチゲート型IGBTの縞
状のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6
またはp+型ドレイン層21を溝3に接するように形成
し、このp+型ドレイン層21にドレイン電極22を接続し
た。
Tenth Preferred Embodiment In a trench gate type IGBT according to a tenth preferred embodiment, an arrangement of striped p-type base layers 2 of the trench gate type IGBT according to the sixth preferred embodiment according to the ninth preferred embodiment. N + emitter layer 6 alternately within
Alternatively, the p + -type drain layer 21 was formed so as to be in contact with the trench 3, and the drain electrode 22 was connected to the p + -type drain layer 21.

【0076】図10(a)乃至(c)は、本発明の実施
の形態10に係るトレンチゲート型IGBTを示すもの
であり、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜
視図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断
面図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断
面図である。
FIGS. 10 (a) to 10 (c) show a trench gate type IGBT according to a tenth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0077】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態6に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、縞状
のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6ま
たはp+型ドレイン層21が溝3に接するように形成され
ている。上記ドレイン電極22はp+ドレイン層21に接続
するよう形成されている点が異なり、その他は図6
(a)乃至(c)中と同じであるので同じ符号を付して
いる。なお、前記n+エミッタ層6の近傍にはp+型コ
ンタクト層11が形成され、このn+型エミッタ層6とp
+型コンタクト層11の双方にエミッタ電極7が接続する
よう形成されている。
The trench gate type IGBT according to the sixth embodiment is different from the trench gate type IGBT according to the sixth embodiment in that the n + emitter layer 6 or the p + type drain layer 21 is alternately grooved in the arrangement of the striped p-type base layers 2. 3 is formed. The difference is that the drain electrode 22 is formed so as to be connected to the p + drain layer 21.
Since they are the same as those in (a) to (c), they are denoted by the same reference numerals. A p + type contact layer 11 is formed in the vicinity of the n + type emitter layer 6.
The emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both of the + -type contact layers 11.

【0078】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態6に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型ドレ
イン層21およびドレイン電極22を有するので、p型ベー
ス層2内での正孔の排出抵抗がさらに低減され、ラッチ
アップを防ぐ効果が増大し、破壊耐量がさらに向上す
る。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the sixth embodiment described above. However, since the trench gate type IGBT has the p + type drain layer 21 and the drain electrode 22, Hole discharge resistance in the p-type base layer 2 is further reduced, the effect of preventing latch-up is increased, and the breakdown strength is further improved.

【0079】<実施の形態11>実施の形態11に係る
トレンチゲート型IGBTでは、実施の形態9に準じ
て、実施の形態7に係るトレンチゲート型IGBTの縞
状のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6
またはp+型ドレイン層21を溝3に接するように形成
し、このp+型ドレイン層21にドレイン電極22を接続し
た。
Eleventh Embodiment In a trench gate type IGBT according to an eleventh embodiment, the arrangement of the striped p-type base layer 2 of the trench gate type IGBT according to the seventh embodiment is based on the ninth embodiment. N + emitter layer 6 alternately within
Alternatively, the p + -type drain layer 21 was formed so as to be in contact with the trench 3, and the drain electrode 22 was connected to the p + -type drain layer 21.

【0080】図11(a)乃至(c)は、本発明の実施
の形態11に係るトレンチゲート型IGBTを示すもの
であり、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜
視図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断
面図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断
面図である。
FIGS. 11 (a) to 11 (c) show a trench gate type IGBT according to an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 11 (a) is a perspective view schematically showing a part of the trench gate type IGBT. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0081】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態7に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、縞状
のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6ま
たはp+型ドレイン層21が溝3に接するように形成され
ている。上記ドレイン電極22はp+型ドレイン層21に接
続するように形成されている点が異なり、その他は図7
(a)乃至(c)中と同じであるので同じ符号を付して
いる。なお、前記n+エミッタ層6の近傍にはp+型コ
ンタクト層11が形成され、このn+型エミッタ層6とp
+型コンタクト層11の双方にエミッタ電極7が接続する
よう形成されている。また、n+エミッタ層6あるいは
p+型コンタクト層11が存在してもエミッタ電極7が存
在しない個所が存在する。
The trench gate type IGBT according to the seventh embodiment differs from the trench gate type IGBT according to the seventh embodiment in that the n + emitter layer 6 or the p + type drain layer 21 is alternately grooved in the arrangement of the striped p-type base layers 2. 3 is formed. The difference is that the drain electrode 22 is formed so as to be connected to the p + type drain layer 21.
Since they are the same as those in (a) to (c), they are denoted by the same reference numerals. A p + type contact layer 11 is formed in the vicinity of the n + type emitter layer 6.
The emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both of the + -type contact layers 11. Further, there are portions where the emitter electrode 7 does not exist even if the n + emitter layer 6 or the p + type contact layer 11 exists.

【0082】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態7に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型ドレ
イン層21およびドレイン電極22を有するので、p型ベー
ス層2内での正孔の排出抵抗がさらに低減され、ラッチ
アップを防ぐ効果が増大し、破壊耐量がさらに向上す
る。
The operation and effect of the trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the above-described seventh embodiment, but include the p + type drain layer 21 and the drain electrode 22. Hole discharge resistance in the p-type base layer 2 is further reduced, the effect of preventing latch-up is increased, and the breakdown strength is further improved.

【0083】<実施の形態12>実施の形態12に係る
トレンチゲート型IGBTでは、実施の形態9に準じ
て、実施の形態8に係るトレンチゲート型IGBTの縞
状のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6
またはp+型ドレイン層21を溝3に接するように形成
し、このp+型ドレイン層21にドレイン電極22を接続し
た。
<Twelfth Embodiment> In a trench gate type IGBT according to a twelfth embodiment, the arrangement of the striped p-type base layer 2 of the trench gate type IGBT according to the eighth embodiment is based on the ninth embodiment. N + emitter layer 6 alternately within
Alternatively, the p + -type drain layer 21 was formed so as to be in contact with the trench 3, and the drain electrode 22 was connected to the p + -type drain layer 21.

【0084】図12(a)乃至(c)は、本発明の実施
の形態11に係るトレンチゲート型IGBTを示すもの
であり、同図(a)は一部を取り出して概略的に示す斜
視図、同図(b)は同図(a)中のA−A´線に沿う断
面図、同図(c)は同図(a)中のB−B´線に沿う断
面図である。
FIGS. 12 (a) to 12 (c) show a trench gate type IGBT according to an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0085】このトレンチゲート型IGBTは、実施の
形態8に係るトレンチゲート型IGBTと比べて、縞状
のp型ベース層2の配列内で交互にn+エミッタ層6ま
たはp+型ドレイン層21が溝3に接するように形成され
ている。上記ドレイン電極22はp+型ドレイン層21に接
続するように形成されている点が異なり、その他は図8
(a)乃至(c)中と同じであるので同じ符号を付して
いる。なお、前記n+エミッタ層6の近傍にはp+型コ
ンタクト層11が形成され、このn+型エミッタ層6とp
+型コンタクト層11の双方にエミッタ電極7が接続する
よう形成されている。また、n+エミッタ層6あるいは
p+型コンタクト層11が存在してもエミッタ電極7が存
在しない個所が存在する。
The trench gate type IGBT according to the eighth embodiment is different from the trench gate type IGBT according to the eighth embodiment in that the n + emitter layer 6 or the p + type drain layer 21 is alternately grooved in the arrangement of the striped p-type base layers 2. 3 is formed. The difference is that the drain electrode 22 is formed so as to be connected to the p + type drain layer 21.
Since they are the same as those in (a) to (c), they are denoted by the same reference numerals. A p + type contact layer 11 is formed in the vicinity of the n + type emitter layer 6.
The emitter electrode 7 is formed so as to be connected to both of the + -type contact layers 11. Further, there are portions where the emitter electrode 7 does not exist even if the n + emitter layer 6 or the p + type contact layer 11 exists.

【0086】このトレンチゲート型IGBTの動作およ
び効果は、前述した実施の形態7に係るトレンチゲート
型IGBTの動作と基本的に同様であるが、p+型ドレ
イン層21およびドレイン電極22を有するので、p型ベー
ス層2内での正孔の排出抵抗がさらに低減され、ラッチ
アップを防ぐ効果が増大し、破壊耐量がさらに向上す
る。
The operation and effect of this trench gate type IGBT are basically the same as the operation of the trench gate type IGBT according to the seventh embodiment described above. However, since the trench gate type IGBT has the p + type drain layer 21 and the drain electrode 22, Hole discharge resistance in the p-type base layer 2 is further reduced, the effect of preventing latch-up is increased, and the breakdown strength is further improved.

【0087】なお、本発明は前記各実施の形態のトレン
チゲート型IGBTに限らず、上記各実施の形態におい
て、n+エミッタ層6をn+ソース層、p型コレクタ層
8とコレクタ電極9をn型ドレイン層とドレイン電極に
変更したパワーMOSFETにも適用しても、前記各実施の形
態に準じた効果が得られる。
The present invention is not limited to the trench gate type IGBT of each of the above embodiments, but in each of the above embodiments, the n + emitter layer 6 is an n + source layer, and the p type collector layer 8 and the collector electrode 9 are n type Even when applied to a power MOSFET changed to a drain layer and a drain electrode, effects similar to those of the above embodiments can be obtained.

【0088】[0088]

【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置によ
れば、負荷短絡耐量の確保、オン電圧の低減、入力容量
の低減を実現することができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, it is possible to secure the load short-circuit tolerance, reduce the ON voltage, and reduce the input capacitance.

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

【図1】本発明の実施の形態1に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図、断面図およびゲート電極・
エミッタ電極間に順バイアスを印加した時のゲート絶縁
膜の表面状態を説明するために一部切断して示す斜視
図。
FIG. 1 shows a trench gate type according to a first embodiment of the present invention.
A perspective view, a cross-sectional view, and a gate electrode
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view illustrating a surface state of a gate insulating film when a forward bias is applied between emitter electrodes.

【図2】本発明の実施の形態2に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 3 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態4に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 4 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態5に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 5 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態6に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 6 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態7に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 7 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態8に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 8 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態9に係るトレンチゲート型
IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 9 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態10に係るトレンチゲー
ト型IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 10 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a tenth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態11に係るトレンチゲー
ト型IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 11 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態12に係るトレンチゲー
ト型IGBTを概略的に示す斜視図および断面図。
FIG. 12 is a perspective view and a sectional view schematically showing a trench gate type IGBT according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図13】従来のトレンチゲート型IGBTの一例を概
略的に示す斜視図、断面図およびゲート電極・エミッタ
電極間に順バイアスを印加した時のゲート絶縁膜の表面
状態を説明するために一部切断して示す斜視図。
FIG. 13 is a perspective view and a cross-sectional view schematically showing an example of a conventional trench gate type IGBT, and a part for explaining a surface state of a gate insulating film when a forward bias is applied between a gate electrode and an emitter electrode. FIG.

【図14】図13のトレンチゲート型IGBTの動作図
およびキャリアの流れを模式的に表した図。
14 is an operation diagram of the trench gate type IGBT of FIG. 13 and a diagram schematically showing a carrier flow.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n−型ベース層、 2…p型ベース層、 3…溝、 4…ゲート絶縁膜、 5…ゲート電極、 6…n+エミッタ層、 7…エミッタ電極、 8…p型コレクタ層、 9…コレクタ電極、 A…p型ベース層2とn+型エミッタ層6との接合、 B…n−型ベース層1とp型ベース層2との接合。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type base layer, 2 ... p-type base layer, 3 ... groove | channel, 4 ... gate insulating film, 5 ... gate electrode, 6 ... n + emitter layer, 7 ... emitter electrode, 8 ... p-type collector layer, 9 ... Collector electrode, A: junction between p-type base layer 2 and n + type emitter layer 6, B: junction between n- type base layer 1 and p-type base layer 2.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型ベース層を有する半導体基板
と、 前記半導体基板の第1の主面で帯状パターンが間欠的に
繰り返す縞状の平面パターンを有するように選択的に形
成された第2導電型ベース層と、 前記第2導電型ベース層の表層部に選択的に形成された
第1導電型エミッタ層と、 前記半導体基板の第1の主面で前記第2 導電型ベース層
の帯状パターンの向きに交差し、表面から前記第1 導電
型エミッタ層および第2導電型ベース層を貫通して前記
第1導電型ベース層内部まで達する深さに形成された溝
と、 前記構内に絶縁層を介して形成されたゲート電極と、 前記溝の隣り合う相互間領域の中間部で前記第1 導電型
エミッタ層と前記第2導電型ベース層に接続するように
形成されたエミッタ電極と、 前記半導体基板の第2の主面に形成された第2導電型コ
レクタ層と、 前記第2導電型コレクタ層に接続するように形成された
コレクタ電極とを具備することを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor substrate having a first conductivity type base layer, and a semiconductor substrate selectively formed so as to have a striped planar pattern in which a strip pattern is intermittently repeated on a first main surface of the semiconductor substrate. A two-conductivity-type base layer; a first-conductivity-type emitter layer selectively formed on a surface portion of the second-conductivity-type base layer; and a second-conductivity-type base layer on a first main surface of the semiconductor substrate. A groove that intersects the direction of the strip pattern and is formed to a depth reaching from the surface to the inside of the first conductivity type base layer through the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer; A gate electrode formed with an insulating layer interposed therebetween, and an emitter electrode formed to be connected to the first conductive type emitter layer and the second conductive type base layer at an intermediate portion between adjacent regions of the trench. A shape on the second main surface of the semiconductor substrate; Semiconductor device characterized by comprising a second conductivity type collector layer which is, and a collector electrode formed to be connected to the second conductivity type collector layer.
【請求項2】 前記溝の側壁面において、前記第1導電
型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から前記第
2 導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層の接合ま
での距離が、各溝の側壁面において略一定であることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first conductive type base layer and the second conductive type base layer are bonded to each other on a side wall surface of the groove.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the junction between the base layer of the second conductivity type and the emitter layer of the first conductivity type is substantially constant on a side wall surface of each groove.
【請求項3】 前記溝の側壁面における前記第1導電型
ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置より
も、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前記
第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の
位置の方が深いことを特徴とする請求項2記載の半導体
装置。
3. The first conductivity type in an intermediate portion between adjacent regions of the groove, as compared to a position of a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer on a side wall surface of the groove. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the junction between the base layer and the second conductivity type base layer is deeper.
【請求項4】 前記エミッタ電極は、前記溝の隣り合う
相互間領域における第2導電型ベース層と前記第1導電
型エミッタ層を単位とする当該半導体チップ上の全単位
のうち一部の単位にのみ形成されていることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the emitter electrode is a part of a unit of the second conductive type base layer and the first conductive type emitter layer in the inter-region adjacent to the trench. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed only on the semiconductor device.
【請求項5】 第1導電型ベース層を有する半導体基板
と、 前記半導体基板の第1の主面で帯状パターンが間欠的に
繰り返す縞状の平面パターンを有するように選択的に形
成された第2導電型ベース層と、 前記第2導電型ベース層の表層部に選択的に形成された
第1導電型エミッタ層と、 前記半導体基板の第1の主面で前記第2導電型ベース層
の帯状パターンの向きに交差し、表面から前記第1導電
型エミッタ層および第2導電型ベース層を貫通して前記
第1導電型ベース層内部まで達する深さに形成された溝
と、 前記構内に絶縁層を介して形成されたゲート電極と、 前記第2導電型ベース層において前記溝の隣り合う相互
間領域の中間部で前記第1導電型エミッタ層の近傍に選
択的に形成された第2導電型コンタクト層と、 前記溝の隣り合う相互間領域の中間部で前記第1導電型
エミッタ層と前記第2導電型コンタクト層に接続するよ
うに形成されたエミッタ電極と、 前記半導体基板の第2の主面に形成された第2導電型コ
レクタ層と、 前記第2導電型コレクタ層に接続するように形成された
コレクタ電極とを具備することを特徴とする半導体装
置。
5. A semiconductor substrate having a first conductivity type base layer, and a semiconductor substrate selectively formed so as to have a striped planar pattern in which a strip pattern is intermittently repeated on a first main surface of the semiconductor substrate. A two-conductivity-type base layer; a first-conductivity-type emitter layer selectively formed on a surface portion of the second-conductivity-type base layer; and a second-conductivity-type base layer on a first main surface of the semiconductor substrate. A groove formed so as to intersect with the direction of the band-shaped pattern and penetrate from the surface through the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer to the inside of the first conductivity type base layer; A gate electrode formed with an insulating layer interposed therebetween, and a second electrode selectively formed near the first conductivity type emitter layer at an intermediate portion between adjacent regions of the trench in the second conductivity type base layer. A conductive contact layer, next to the groove An emitter electrode formed to connect to the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type contact layer at an intermediate portion of the corresponding inter-region; and a second electrode formed on a second main surface of the semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: a conductive type collector layer; and a collector electrode formed to be connected to the second conductive type collector layer.
【請求項6】 前記溝の側壁面において、前記第1導電
型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から前記第
2導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層の接合ま
での距離が、各溝の側壁面において略一定であることを
特徴とする請求項5記載の半導体装置。
6. A distance from a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer to a junction between the second conductivity type base layer and the first conductivity type emitter layer on a side wall surface of the groove. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the width is substantially constant on a side wall surface of each groove.
【請求項7】 前記溝の側壁面における前記第1導電型
ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置より
も、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前記
第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の
位置の方が深いことを特徴とする請求項6記載の半導体
装置。
7. The first conductivity type in an intermediate portion between adjacent regions of the groove, as compared to a position of a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer on a side wall surface of the groove. 7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the junction between the base layer and the second conductivity type base layer is deeper.
【請求項8】 前記エミッタ電極は、前記溝の隣り合う
相互間領域における第2 導電型コンタクト層と前記第1
導電型エミッタ層を単位とする当該半導体チップ上の全
単位のうち一部の単位にのみ形成されていることを特徴
とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の半導体装
置。
8. The first conductive type contact layer in an inter-region adjacent to the trench and the first conductive type contact layer.
8. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is formed only in a part of all units on the semiconductor chip having the conductive type emitter layer as a unit. 9.
【請求項9】 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の
半導体装置において、さらに、 前記半導体基板の第1の主面のうちで前記第2導電型ベ
ース層が形成されていない部分に選択的に形成された第
2 導電型ドレイン層と、 前記第2導電型ドレイン層に接続するように形成された
ドレイン電極とを具備することを特徴とする半導体装
置。
9. The semiconductor device according to claim 5, further comprising: a portion of the first main surface of the semiconductor substrate on which the second conductivity type base layer is not formed. Selectively formed
A semiconductor device comprising: a two-conductivity-type drain layer; and a drain electrode formed to be connected to the second-conductivity-type drain layer.
【請求項10】 第1導電型ベース層を有する半導体基
板と、 前記半導体基板の第1の主面で帯状パターンが間欠的に
繰り返す縞状の平面パターンを有するように選択的に形
成された第2導電型ベース層と、 前記第2導電型ベース層の表層部に選択的に形成された
第1導電型ソース層と、 前記半導体基板の第1の主面で前記第2 導電型ベース層
の帯状パターンの向きに交差し、表面から前記第1導電
型ソース層および第2導電型ベース層を貫通して前記第
1導電型ベース層内部まで達する深さに形成された溝
と、 前記構内に絶縁層を介して形成されたゲート電極と、 前記溝の隣り合う相互間領域の中間部で前記第1 導電型
ソース層と前記第2導電型ベース層に接続するように形
成されたソース電極と、 前記半導体基板の第2の主面に形成された第1導電型ド
レイン層と、 前記第1導電型ドレイン層に接続するように形成された
ドレイン電極とを具備することを特徴とする半導体装
置。
10. A semiconductor substrate having a first conductivity type base layer, and a semiconductor substrate selectively formed so as to have a striped planar pattern in which a strip pattern is intermittently repeated on a first main surface of the semiconductor substrate. A two-conductivity-type base layer; a first-conductivity-type source layer selectively formed on a surface portion of the second-conductivity-type base layer; and a second-conductivity-type base layer on a first main surface of the semiconductor substrate. A groove formed so as to intersect the direction of the strip pattern and penetrate from the surface through the first conductivity type source layer and the second conductivity type base layer to reach the inside of the first conductivity type base layer; A gate electrode formed with an insulating layer interposed therebetween, and a source electrode formed so as to be connected to the first conductivity type source layer and the second conductivity type base layer at an intermediate portion between the adjacent regions of the trench. Formed on the second main surface of the semiconductor substrate And a first conductivity type drain layer, a semiconductor device characterized by comprising a drain electrode formed to connect to the first conductivity type drain layer.
【請求項11】 前記溝の側壁面において、前記第1導
電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合から前記
第2 導電型ベース層と前記第1導電型ソース層の接合ま
での距離が、各溝の側壁面において略一定であることを
特徴とする請求項10記載の半導体装置。
11. A distance from a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer to a junction between the second conductivity type base layer and the first conductivity type source layer on a sidewall surface of the groove. 11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the width is substantially constant on the side wall surface of each groove.
【請求項12】 前記溝の側壁面における前記第1導電
型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の位置より
も、前記溝の隣り合う相互間領域の中間部における前記
第1導電型ベース層と前記第2導電型ベース層の接合の
位置の方が深いことを特徴とする請求項11記載の半導
体装置。
12. The first conductivity type in an intermediate portion between adjacent regions of the groove, as compared to a position of a junction between the first conductivity type base layer and the second conductivity type base layer on a side wall surface of the groove. 12. The semiconductor device according to claim 11, wherein a junction between the base layer and the second conductivity type base layer is deeper.
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