JP2003197912A - Insulated gate semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型半導
体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、従来の絶縁ゲート型半導体装置
(以下、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto
r)ともいう)の斜視断面図である。絶縁ゲート型半導
体装置600は、n型半導体から成るnベース層610
と、nベース層610の表面612に形成されているp
型半導体から成るpベース層620とを備える。nベー
ス層610の表面612とは反対側の裏面614には、
nベース層610に比較して不純物濃度が高いn型半導
体から成るnバッファ層630が形成されている。絶縁
ゲート型半導体装置600は、nバッファ層630の裏
面634にp型半導体から成るコレクタ層640を備
え、さらにコレクタ層640の裏面644に金属から成
るコレクタ電極650を備えている。2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a conventional insulated gate semiconductor device (hereinafter referred to as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
It is also a perspective sectional view of r)). The insulated gate semiconductor device 600 includes an n base layer 610 made of an n type semiconductor.
And p formed on the surface 612 of the n base layer 610.
A p-type base layer 620 made of a type semiconductor. On the back surface 614 of the n base layer 610 opposite to the surface 612,
An n buffer layer 630 made of an n-type semiconductor having a higher impurity concentration than the n base layer 610 is formed. The insulated gate semiconductor device 600 has a collector layer 640 made of a p-type semiconductor on the back surface 634 of the n buffer layer 630, and further has a collector electrode 650 made of metal on the back surface 644 of the collector layer 640.
【0003】また、絶縁ゲート型半導体装置600は、
pベース層620の表面622からpベース層620を
貫通してnベース層610へ達しているトレンチ型ゲー
ト電極660をさらに備えている。トレンチ型ゲート電
極660は、ゲート絶縁層670によってnベース層6
10およびpベース層620から絶縁されている。絶縁
ゲート型半導体装置600は、pベース層620内に選
択的に形成されたn型のエミッタ層680をさらに備え
ている。In addition, the insulated gate semiconductor device 600 is
A trench type gate electrode 660 is further provided which penetrates the p base layer 620 from the surface 622 of the p base layer 620 and reaches the n base layer 610. The trench type gate electrode 660 is formed by the gate insulating layer 670.
10 and p base layer 620. The insulated gate semiconductor device 600 further includes an n-type emitter layer 680 selectively formed in the p base layer 620.
【0004】さらに、pベース層620の表面622上
には、絶縁層690が選択的に形成されている。絶縁層
690上には、エミッタ層680と電気的に接続された
エミッタ電極695が形成されている。Further, an insulating layer 690 is selectively formed on the surface 622 of the p base layer 620. An emitter electrode 695 electrically connected to the emitter layer 680 is formed on the insulating layer 690.
【0005】図9は、pベース層620の表面622に
おけるトレンチ型ゲート電極660およびエミッタ層6
80を示す平面図である。複数のトレンチ型ゲート電極
660は、互いにほぼ平行に延伸し、ストライプ状のパ
ターンに形成されている。FIG. 9 shows the trench type gate electrode 660 and the emitter layer 6 on the surface 622 of the p base layer 620.
It is a top view which shows 80. The plurality of trench type gate electrodes 660 extend substantially parallel to each other and are formed in a stripe pattern.
【0006】表面622には、隣り合うゲート電極66
0の間にエミッタ層680が存在するベース表面領域6
22aと、隣り合うゲート電極660の間にエミッタ層
680が存在しないベース表面領域622bとが交互に
形成されている。Adjacent gate electrodes 66 are formed on the surface 622.
Base surface region 6 with emitter layer 680 present between 0
22a and base surface regions 622b where the emitter layer 680 does not exist between the adjacent gate electrodes 660 are alternately formed.
【0007】ベース表面領域622aにあるエミッタ層
680には、エミッタ電極695が接続される。図9に
おいて、エミッタ電極695のコンタクト領域695a
が破線で示されている。一方、ベース表面領域622b
には、エミッタ電極695が接続されない。An emitter electrode 695 is connected to the emitter layer 680 in the base surface region 622a. In FIG. 9, a contact region 695a of the emitter electrode 695
Is indicated by a broken line. On the other hand, the base surface area 622b
The emitter electrode 695 is not connected to.
【0008】このように、隣り合うゲート電極の間のベ
ース表面領域のうち、エミッタ電極が接続されないベー
ス表面領域を有し、キャリアを蓄積して注入促進効果を
実現した絶縁ゲート型半導体装置は、特に、IEGT
(Injection Enhanced Gate Bipolar Transistor)と呼
ばれている。As described above, the insulated gate semiconductor device having the base surface region to which the emitter electrode is not connected, of the base surface region between the adjacent gate electrodes and accumulating carriers to realize the injection promotion effect, is In particular, IEGT
It is called (Injection Enhanced Gate Bipolar Transistor).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】絶縁ゲート型半導体装
置600(以下、IEGT600ともいう)は、ゲート
電極660に電圧を印加することによってエミッタ層6
80とnベース層610との間のpベース層620にチ
ャネルが形成される。このチャネルによってキャリアが
pベース層620へ流れ、IEGT600がオンし、コ
レクタ電極650とエミッタ電極695との間に電流が
流れる。In the insulated gate semiconductor device 600 (hereinafter, also referred to as IEGT 600), the emitter layer 6 is formed by applying a voltage to the gate electrode 660.
A channel is formed in the p base layer 620 between 80 and the n base layer 610. Carriers flow to the p base layer 620 by this channel, the IEGT 600 is turned on, and a current flows between the collector electrode 650 and the emitter electrode 695.
【0010】ベース表面領域622bには、エミッタ電
極695が接続されていない。従って、IEGT600
がオンしているときに、高抵抗ベース表面領域622b
の下方のnベース層610およびpベース層620にキ
ャリアが蓄積される。それによって、nベース層610
およびpベース層620のキャリア濃度が高くなり、n
ベース層610およびpベース層620の抵抗が低下す
る。従って、IEGT600のオン電圧が低下するとい
う効果を有する。The emitter electrode 695 is not connected to the base surface region 622b. Therefore, IEGT600
High resistance base surface area 622b when is on.
Carriers are accumulated in the n-base layer 610 and the p-base layer 620 below. Thereby, the n base layer 610
And the carrier concentration of the p base layer 620 becomes high, and n
The resistances of the base layer 610 and the p base layer 620 decrease. Therefore, the on-voltage of the IEGT 600 is reduced.
【0011】しかし、ベース表面領域622bには電流
が流れないので、IEGT600は、ベース表面領域の
全体にエミッタ層を備えたIGBTに比較してチャネル
幅の総和が小さい。従って、IEGT600のチャネル
抵抗は、ベース表面領域の全体にエミッタ層を備えたI
GBTのチャネル抵抗より高くなってしまう。However, since no current flows in the base surface region 622b, the IEGT 600 has a smaller total channel width than an IGBT having an emitter layer in the entire base surface region. Therefore, the IEGT 600 has a channel resistance of I with an emitter layer over the entire base surface area.
It becomes higher than the channel resistance of GBT.
【0012】また、IEGTのうち耐圧1200ボルト以下
の比較的低耐圧の製品においては、nベース層610の
厚みが比較的薄く、若しくは、nベース層610の不純
物濃度が比較的高いので、コレクタ650からエミッタ
695までの抵抗に占めるチャネル抵抗の割合が大き
い。In the IEGT having a relatively low breakdown voltage of 1200 V or less, the thickness of the n base layer 610 is relatively thin, or the impurity concentration of the n base layer 610 is relatively high. The ratio of the channel resistance to the resistance from the emitter to the emitter 695 is large.
【0013】従って、特に、耐圧1200V以下のIEGT
において、チャネル抵抗の増大によるオン電圧の悪化が
問題となる。Therefore, in particular, the IEGT having a withstand voltage of 1200 V or less
In the above, the deterioration of the on-voltage due to the increase of the channel resistance becomes a problem.
【0014】そこで、本発明の目的は、コレクタとエミ
ッタとの間の耐圧が比較的低い絶縁ゲート型半導体装置
において、チャネル抵抗およびオン電圧を低減した絶縁
ゲート型半導体装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide an insulated gate semiconductor device having a relatively low breakdown voltage between the collector and the emitter, in which the channel resistance and the on-voltage are reduced.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明に従った第1の実
施の形態による絶縁ゲート型半導体装置は、第1導電型
の第1のベース層と、前記第1のベース層の表面に形成さ
れている第2導電型の第2のベース層と、前記第1のベ
ース層の表面とは反対側の該第1のベース層の裏面の側
に形成されている第2導電型のコレクタ層と、前記第1
のベース層および前記第2のベース層から絶縁され、前
記第2のベース層の表面から該第2のベース層を貫通し
て前記第1のベース層へ達しており、前記第2のベース
層の表面において、互いにほぼ平行に延伸している複数
の第1のゲート電極部分と互いに隣り合う前記第1のゲ
ート電極部分の間を接続している複数の第2のゲート電
極部分とを有するトレンチ型ゲート電極と、前記第2の
ベース層の表面において、前記第1のゲート電極部分と
前記第2のゲート電極部分とによって囲まれたベース表
面領域のうち、任意のベース表面領域に選択的に形成さ
れている第1導電型のエミッタ層と、前記エミッタ層を
有するベース表面領域に接続されたエミッタ電極とを備
えている。An insulated gate semiconductor device according to a first embodiment of the present invention is formed on a first base layer of a first conductivity type and a surface of the first base layer. Second conductive type second base layer and a second conductive type collector layer formed on the back surface side of the first base layer opposite to the front surface of the first base layer. And the first
Is insulated from the base layer and the second base layer, and penetrates the second base layer from the surface of the second base layer to reach the first base layer. Having a plurality of first gate electrode portions extending substantially parallel to each other on the surface of the substrate and a plurality of second gate electrode portions connecting between the first gate electrode portions adjacent to each other. A gate electrode and a surface of the second base layer, a base surface region surrounded by the first gate electrode portion and the second gate electrode portion is selectively formed in an arbitrary base surface region. It is provided with a formed first conductivity type emitter layer and an emitter electrode connected to a base surface region having the emitter layer.
【0016】本発明に従った第2の実施の形態による絶
縁ゲート型半導体装置によれば、前記ベース表面領域の
うち、前記エミッタ層が形成されているベース表面領域
のみに前記エミッタ電極が接続され、前記エミッタ層が
形成されていないベース表面領域には基準電位を与える
基準電極が接続されている。In the insulated gate semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the emitter electrode is connected only to the base surface region of the base surface region where the emitter layer is formed. A reference electrode for applying a reference potential is connected to the base surface region where the emitter layer is not formed.
【0017】前記ベース表面領域のうち前記エミッタ層
が形成されていないベース表面領域に、前記エミッタ層
よりも高抵抗な高抵抗層が形成され、前記エミッタ電極
は、前記高抵抗層を介して前記エミッタ層が形成されて
いないベース表面領域に接続されていてもよい。A high resistance layer having a higher resistance than that of the emitter layer is formed in a base surface area of the base surface area where the emitter layer is not formed, and the emitter electrode is formed through the high resistance layer. It may be connected to the base surface region where the emitter layer is not formed.
【0018】本発明に従った第3の実施の形態による絶
縁ゲート型半導体装置によれば、総ての前記ベース表面
領域に前記エミッタ層が形成されており、前記エミッタ
電極は、該ベース表面領域のうち選択されたベース表面
領域に接続されており、他のベース表面領域には接続さ
れていない様に構成している。In the insulated gate semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the emitter layer is formed in all the base surface regions, and the emitter electrodes are formed in the base surface regions. It is configured so that it is connected to the selected base surface region and is not connected to other base surface regions.
【0019】前記第2のベース層の表面において、隣り
合う前記第1のゲート電極部分の部分間のうち、前記第
2のゲート電極部分が存在する部分間と前記第2のゲー
ト電極が存在しない部分間とが交互に形成されていても
よい。On the surface of the second base layer, of the adjacent first gate electrode portions, the second gate electrode portion is present and the second gate electrode is not present. The parts and the parts may be alternately formed.
【0020】前記第2のベース層の表面において、前記
第1のゲート電極部分および前記第2のゲート電極部分
が、梯子状のパターンに形成されてもよい。On the surface of the second base layer, the first gate electrode portion and the second gate electrode portion may be formed in a ladder pattern.
【0021】本発明に従った第4および第5の実施の形
態による絶縁ゲート型半導体装置は、複数の前記第2の
ゲート電極部分は、前記第2のベース層の表面におい
て、互いにほぼ平行に延伸し、前記第1のゲート電極部
分と直交し、前記第1のゲート電極部分および前記第2
のゲート電極部分はメッシュ状のパターンを形成してい
る。In the insulated gate semiconductor device according to the fourth and fifth embodiments of the present invention, the plurality of second gate electrode portions are substantially parallel to each other on the surface of the second base layer. Extending and orthogonal to the first gate electrode portion, the first gate electrode portion and the second gate electrode portion.
The gate electrode part of 1 is formed with a mesh pattern.
【0022】前記エミッタ電極が接続されたベース表面
領域と前記エミッタ電極が接続されていないベース表面
領域との前記第2のベース層の表面における単位面積あ
たりの面積比が該第2のベース層の表面に亘ってほぼ一
定であるように形成されていてもよい。The area ratio per unit area on the surface of the second base layer between the base surface area to which the emitter electrode is connected and the base surface area to which the emitter electrode is not connected is the area ratio of the second base layer. It may be formed so as to be substantially constant over the surface.
【0023】好ましくは、前記エミッタ電極が接続され
たベース表面領域の面積と前記エミッタ電極が接続され
ていないベース表面領域の面積とは前記第2のベース層
の表面において任意の比率にすることができる。Preferably, the area of the base surface region to which the emitter electrode is connected and the area of the base surface region to which the emitter electrode is not connected may be set at an arbitrary ratio on the surface of the second base layer. it can.
【0024】好ましくは、当該絶縁ゲート型半導体装置
のエミッタとコレクタとの間の耐圧は、1200ボルト以下
である。Preferably, the breakdown voltage between the emitter and collector of the insulated gate semiconductor device is 1200 V or less.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明によ
る実施の形態を説明する。尚、本実施の形態は本発明を
限定するものではない。また、本実施の形態は、半導体
の導電型をn型からp型へ代え、かつp型からn型へ代
えても本発明の効果を有する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment does not limit the present invention. In addition, the present embodiment has the effect of the present invention even if the conductivity type of the semiconductor is changed from n-type to p-type and vice versa.
【0026】図1は、本発明に従った第1の実施の形態
による絶縁ゲート型半導体装置100の斜視断面図であ
る。絶縁ゲート型半導体装置100は、n型半導体から
成るnベース層110と、nベース層110の表面11
2に形成されているp型半導体から成るpベース層12
0とを備える。FIG. 1 is a perspective sectional view of an insulated gate semiconductor device 100 according to the first embodiment of the present invention. The insulated gate semiconductor device 100 includes an n base layer 110 made of an n type semiconductor and a surface 11 of the n base layer 110.
P base layer 12 made of p-type semiconductor formed in No. 2
With 0 and.
【0027】nベース層110の表面112とは反対側
の裏面114には、nベース層110に比較して不純物
濃度が高いn型半導体から成るnバッファ層130が形
成されている。絶縁ゲート型半導体装置100は、nバ
ッファ層130の裏面134にp型半導体から成るコレ
クタ層140を備えている。即ち、絶縁ゲート型半導体
装置100は、nベース層110の裏面114の側にコ
レクタ層140を備えている。さらにコレクタ層140
の裏面144に金属から成るコレクタ電極150が形成
されている。An n buffer layer 130 made of an n-type semiconductor having an impurity concentration higher than that of the n base layer 110 is formed on a back surface 114 of the n base layer 110 opposite to the front surface 112. The insulated gate semiconductor device 100 includes a collector layer 140 made of a p-type semiconductor on the back surface 134 of the n-buffer layer 130. That is, the insulated gate semiconductor device 100 includes the collector layer 140 on the back surface 114 side of the n base layer 110. Further, the collector layer 140
A collector electrode 150 made of metal is formed on the back surface 144 of the.
【0028】また、絶縁ゲート型半導体装置100は、
pベース層120の表面122からpベース層120を
貫通してnベース層110へ達しているトレンチ型ゲー
ト電極160をさらに備える。トレンチ型ゲート電極1
60は、ゲート絶縁層170によってnベース層110
およびpベース層120から絶縁されている。絶縁ゲー
ト型半導体装置100は、pベース層120内に選択的
に形成されたn型のエミッタ層180をさらに備える。
トレンチ型ゲート電極160は、エミッタ層180から
も絶縁されている。In addition, the insulated gate semiconductor device 100 is
A trench type gate electrode 160 penetrating the p base layer 120 from the surface 122 of the p base layer 120 to reach the n base layer 110 is further provided. Trench type gate electrode 1
60 is an n-base layer 110 formed by the gate insulating layer 170.
And is insulated from the p base layer 120. The insulated gate semiconductor device 100 further includes an n-type emitter layer 180 selectively formed in the p base layer 120.
The trench type gate electrode 160 is also insulated from the emitter layer 180.
【0029】さらに、pベース層120の表面122に
は、絶縁層190が選択的に形成されている。絶縁層1
90上には、エミッタ層180と電気的に接続されたエ
ミッタ電極195が形成されている。Further, an insulating layer 190 is selectively formed on the surface 122 of the p base layer 120. Insulation layer 1
An emitter electrode 195 electrically connected to the emitter layer 180 is formed on the surface 90.
【0030】図2は、pベース層120の表面122に
おける平面図である。図1および図2を参照して、さら
に、絶縁ゲート型半導体装置100の構成を説明する。
トレンチ型ゲート電極160は、pベース層120の表
面122において、互いにほぼ平行に延伸している複数
の縦方向ゲート電極部分160aと互いに隣り合う縦方
向ゲート電極部分160aの間を接続している複数の横
方向ゲート電極部分160bとを有する。隣り合う縦方
向ゲート電極部分160aの部分間には、横方向ゲート
電極部分160bが形成されていない部分間122aと
横方向ゲート電極パターン160bが形成されている部
分間122bとがある。部分間122aおよび部分間1
22bは表面122上において交互に形成されている。FIG. 2 is a plan view of the surface 122 of the p base layer 120. The configuration of the insulated gate semiconductor device 100 will be further described with reference to FIGS. 1 and 2.
The trench type gate electrode 160 connects a plurality of vertical gate electrode portions 160a extending substantially parallel to each other and a plurality of vertical gate electrode portions 160a adjacent to each other on the surface 122 of the p base layer 120. Lateral gate electrode portion 160b. Between the adjacent vertical gate electrode portions 160a, there are a portion 122a in which the horizontal gate electrode portion 160b is not formed and a portion 122b in which the horizontal gate electrode pattern 160b is formed. 122a for copy and 1 for copy
22b are formed alternately on the surface 122.
【0031】本実施の形態において、縦方向ゲート電極
部分160aは、互いにほぼ平行に形成され、表面12
2においてストライプ状のパターンに形成されている。
横方向ゲート電極部分160bも、互いにほぼ平行に形
成され、縦方向ゲート電極部分160aに対してほぼ垂
直な方向に延伸している。よって、横方向ゲート電極部
分160bおよび縦方向ゲート電極部分160aは、表
面122において梯子状のパターンに形成されている。
ここで、横方向ゲート電極部分160bの部分間の幅お
よび縦方向ゲート電極部分160aの部分間の幅は、特
に限定せず任意に設定され得る。In this embodiment, the vertical gate electrode portions 160a are formed substantially parallel to each other, and the surface 12
2 is formed in a striped pattern.
The lateral gate electrode portions 160b are also formed substantially parallel to each other and extend in a direction substantially perpendicular to the vertical gate electrode portion 160a. Therefore, the horizontal gate electrode portion 160b and the vertical gate electrode portion 160a are formed in a ladder pattern on the surface 122.
Here, the width between the horizontal gate electrode portions 160b and the width between the vertical gate electrode portions 160a are not particularly limited and may be set arbitrarily.
【0032】縦方向ゲート電極部分160aと横方向ゲ
ート電極部分160bとによって囲まれた表面122の
領域をベース表面領域165とする。ベース表面領域1
65は、エミッタ電極195と接続されている接続ベー
ス表面領域165aと、エミッタ電極195と接続され
ていない非接続ベース表面領域165bとを有する。本
実施の形態においては、接続ベース表面領域165aに
はエミッタ層180が形成されており、非接続ベース表
面領域165bにはエミッタ層180が形成されていな
い。ここで、横方向ゲート電極部分160bの部分間の
幅および縦方向ゲート電極部分160aの部分間の幅を
任意に設定することができるので、接続ベース表面領域
165aおよび非接続ベース表面領域165bの面積も
任意に設定され得る。A region of the surface 122 surrounded by the vertical gate electrode portion 160a and the horizontal gate electrode portion 160b is referred to as a base surface region 165. Base surface area 1
65 has a connection base surface region 165a connected to the emitter electrode 195 and a non-connection base surface region 165b not connected to the emitter electrode 195. In the present embodiment, emitter layer 180 is formed in connection base surface region 165a, and emitter layer 180 is not formed in non-connection base surface region 165b. Since the width between the horizontal gate electrode portions 160b and the width between the vertical gate electrode portions 160a can be set arbitrarily, the areas of the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b can be set. Can also be set arbitrarily.
【0033】接続ベース表面領域165aおよび非接続
ベース表面領域165bは、pベース層120の表面1
22上において選択的に形成されている。本実施の形態
においては、部分間122bにおいて、接続ベース表面
領域165aと非接続ベース表面領域165bとが交互
に形成されている。The connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b are the surface 1 of the p base layer 120.
22 is selectively formed. In the present embodiment, the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b are alternately formed in the portion 122b.
【0034】一方、横方向ゲート電極部分160bが形
成されていない部分間122aのpベース層120に
は、エミッタ層180が、縦方向ゲート電極160aに
沿って、部分160bほぼ全体に形成されている。従っ
て、部分間122aのベース表面領域のほぼ全体が接続
ベース表面領域165aになっている。On the other hand, in the p base layer 120 of the portion 122a where the lateral gate electrode portion 160b is not formed, the emitter layer 180 is formed almost entirely on the portion 160b along the vertical gate electrode 160a. . Therefore, almost the entire base surface area of the portion 122a is the connection base surface area 165a.
【0035】接続ベース表面領域165aにあるエミッ
タ層180には、エミッタ電極195が接続される。図
2において、エミッタ電極195のコンタクト領域19
5aが破線で示されている。一方、非接続ベース表面領
域165b上には絶縁層190が被覆しているので、非
接続ベース表面領域165bには電極が接続されない。
尚、図1において、エミッタ電極195および絶縁膜1
90は、それらの一部分のみが図示され、他の部分は省
略されている。An emitter electrode 195 is connected to the emitter layer 180 in the connection base surface region 165a. In FIG. 2, the contact region 19 of the emitter electrode 195
5a is indicated by a broken line. On the other hand, since the insulating layer 190 covers the non-connection base surface region 165b, no electrode is connected to the non-connection base surface region 165b.
In FIG. 1, the emitter electrode 195 and the insulating film 1
Only 90 of those 90 are shown, and the other parts are omitted.
【0036】次に、絶縁ゲート型半導体装置100の動
作を説明しつつ、その効果を説明する。Next, the effect of the insulated gate semiconductor device 100 will be described while explaining the operation thereof.
【0037】絶縁ゲート型半導体装置100は、ゲート
電極160に電圧を印加することによってエミッタ層1
80とnベース層110との間のpベース層120にチ
ャネル(図示せず)が形成される。このチャネルによっ
て、エミッタ層180を経由した電子がnベース層11
0へ注入される。この注入された電子によって、コレク
タ層150とnベース層110との間が順バイアスされ
るので、コレクタ層150からnベース層110へとホ
ールが注入される。よって、絶縁ゲート型半導体装置1
00において、コレクタ電極150とエミッタ電極19
5との間に電流が流れる。In the insulated gate semiconductor device 100, the emitter layer 1 is formed by applying a voltage to the gate electrode 160.
A channel (not shown) is formed in the p base layer 120 between 80 and the n base layer 110. Due to this channel, electrons passing through the emitter layer 180 are transferred to the n base layer 11
Injected to zero. The injected electrons cause a forward bias between the collector layer 150 and the n base layer 110, so holes are injected from the collector layer 150 to the n base layer 110. Therefore, the insulated gate semiconductor device 1
00, collector electrode 150 and emitter electrode 19
An electric current flows between and.
【0038】非接続ベース表面領域165bには、エミ
ッタ電極195が接続されていない。従って、絶縁ゲー
ト型半導体装置100がオンしているときに、非接続ベ
ース表面領域165bの下方のnベース層110および
pベース層120にキャリアが蓄積される。それによっ
て、nベース層110およびpベース層120のキャリ
ア濃度が高くなり、nベース層110およびpベース層
120の抵抗が低下する。従って、絶縁ゲート型半導体
装置100のオン電圧が低下する。即ち、絶縁ゲート型
半導体装置100も、IEGT600と同様の効果を有
する。一方で、絶縁ゲート型半導体装置100の非接続
ベース表面領域165bの面積は、従来のIEGT60
0のベース表面領域622bの面積に比較して小さい。
よって、非接続ベース表面領域によってオン電圧を低下
させる効果は、従来のIEGT600よりも低い。The emitter electrode 195 is not connected to the unconnected base surface region 165b. Therefore, when the insulated gate semiconductor device 100 is turned on, carriers are accumulated in the n base layer 110 and the p base layer 120 below the unconnected base surface region 165b. As a result, the carrier concentration of the n base layer 110 and the p base layer 120 increases, and the resistance of the n base layer 110 and the p base layer 120 decreases. Therefore, the on-voltage of the insulated gate semiconductor device 100 decreases. That is, the insulated gate semiconductor device 100 also has the same effect as the IEGT 600. On the other hand, the area of the non-connection base surface region 165b of the insulated gate semiconductor device 100 is larger than that of the conventional IEGT60.
It is smaller than the area of the base surface region 622b of 0.
Therefore, the effect of lowering the on-voltage by the unconnected base surface region is lower than that of the conventional IEGT 600.
【0039】しかし、部分間122aだけでなく、部分
間122bにも接続ベース表面領域165aが形成され
ている。よって、絶縁ゲート型半導体装置100の全体
のチャネル幅の総和が従来のIEGT600のチャネル
幅の総和よりも大きくなる。チャネル抵抗はチャネル幅
に依存するので、絶縁ゲート型半導体装置100のチャ
ネル抵抗は、ベース表面領域の全体にエミッタ層を備え
たIGBTのチャネル抵抗より高いものの、従来のIE
GTのチャネル抵抗よりも低くなる。従って、接続ベー
ス表面領域165aを増加させることによって、絶縁ゲ
ート型半導体装置100のチャネル抵抗が低下し、その
オン電圧も低下する。即ち、IEGTにおいて、非接続
ベース表面領域を増加させることによってオン電圧を低
下させる効果と接続ベース表面領域を増加させることに
よってオン電圧を低下させる効果とはトレードオフの関
係にある。However, the connection base surface region 165a is formed not only in the part 122a but also in the part 122b. Therefore, the total sum of the channel widths of the insulated gate semiconductor device 100 becomes larger than the total sum of the channel widths of the conventional IEGT 600. Since the channel resistance depends on the channel width, the channel resistance of the insulated gate semiconductor device 100 is higher than the channel resistance of the IGBT having the emitter layer over the entire base surface region, but the conventional IE.
It is lower than the GT channel resistance. Therefore, by increasing the connection base surface region 165a, the channel resistance of the insulated gate semiconductor device 100 is lowered, and the ON voltage thereof is also lowered. That is, in the IEGT, there is a trade-off relationship between the effect of lowering the ON voltage by increasing the non-connection base surface region and the effect of decreasing the ON voltage by increasing the connection base surface region.
【0040】一般に、IEGTのうち、コレクタとエミ
ッタとの間の耐圧が1200ボルト以下の比較的低耐圧の製
品においては、その耐圧が1200ボルト以上の比較的高耐
圧の製品と比較して、コレクタ電極からエミッタ電極ま
での抵抗に占めるチャネル抵抗の割合が大きい。従っ
て、特に、コレクタとエミッタとの間の耐圧が1200ボル
ト以下の低耐圧IEGTに対しては、非接続ベース表面
領域を増加させることによってオン電圧を低下させる効
果よりも、接続ベース表面領域を増加させることによっ
てオン電圧を低下させる効果の方が大きい場合がある。In general, among IEGTs, a product having a relatively low withstand voltage of 1200 V or less between the collector and the emitter has a collector withstand voltage higher than that of a product with a relatively high withstand voltage of 1200 V or more. The ratio of the channel resistance to the resistance from the electrode to the emitter electrode is large. Therefore, particularly for a low breakdown voltage IEGT having a breakdown voltage between the collector and the emitter of 1200 V or less, the connection base surface region is increased more than the effect of lowering the ON voltage by increasing the non-connection base surface region. By doing so, the effect of lowering the on-voltage may be greater.
【0041】即ち、絶縁ゲート型半導体装置のオン電圧
を最小にする接続ベース表面領域165aおよび非接続
ベース表面領域165bの面積比は、絶縁ゲート型半導
体装置のコレクタとエミッタとの間の耐圧に依存する。That is, the area ratio of the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b that minimizes the on-voltage of the insulated gate semiconductor device depends on the breakdown voltage between the collector and the emitter of the insulated gate semiconductor device. To do.
【0042】従って、接続ベース表面領域165aおよ
び非接続ベース表面領域165bの面積比は、コレクタ
とエミッタとの間の耐圧によって決定することができ
る。接続ベース表面領域165aおよび非接続ベース表
面領域165bの面積比の変更は、部分間122aおよ
び部分間122bの幅を変更することによって達成され
る。Therefore, the area ratio of the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b can be determined by the breakdown voltage between the collector and the emitter. The change of the area ratio of the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b is achieved by changing the width of the part 122a and the part 122b.
【0043】また、接続ベース表面領域165aが設け
られていることによって、非接続ベース表面領域165
bが減少するので、pベース層120およびnベース層
110に蓄積されるキャリアの総数が減少する。よっ
て、絶縁ゲート型半導体装置100には、スイッチング
の際のテール電流が減少するという効果も有する。Since the connection base surface region 165a is provided, the non-connection base surface region 165 is formed.
Since b is reduced, the total number of carriers accumulated in the p base layer 120 and the n base layer 110 is reduced. Therefore, the insulated gate semiconductor device 100 also has an effect of reducing the tail current at the time of switching.
【0044】図3および図4は、それぞれ本発明に従っ
た第2の実施の形態による絶縁ゲート型半導体装置20
0の斜視断面図およびpベース層120の表面122の
平面図である。尚、以下の実施の形態において、絶縁ゲ
ート型半導体装置100と同じ構成要素には、同じ参照
番号が付されている。FIG. 3 and FIG. 4 respectively show an insulated gate semiconductor device 20 according to the second embodiment of the present invention.
0 is a perspective sectional view of 0 and a plan view of a surface 122 of the p base layer 120. In the following embodiments, the same components as those of the insulated gate semiconductor device 100 are designated by the same reference numerals.
【0045】本実施の形態においては、非接続ベース表
面領域165bに相当する領域に基準ベース表面領域1
65cが設けられている点で第1の実施の形態と異な
る。また、絶縁ゲート型半導体装置200は、基準ベー
ス表面領域165cに接続されている基準電極197を
さらに備えている点で第1の実施の形態と異なる。図3
および図4において、基準電極197と接続されるコン
タクト領域197aが破線で示されている。図3におい
て、基準電極197は、エミッタ電極195と同様に、
その一部分のみが図示され、他の部分は省略されてい
る。In this embodiment, the reference base surface area 1 is formed in the area corresponding to the non-connection base surface area 165b.
65c is provided, which is different from the first embodiment. Further, the insulated gate semiconductor device 200 is different from that of the first embodiment in that it further includes a reference electrode 197 connected to the reference base surface region 165c. Figure 3
In FIG. 4 and FIG. 4, the contact region 197a connected to the reference electrode 197 is indicated by a broken line. In FIG. 3, the reference electrode 197, like the emitter electrode 195,
Only a portion thereof is shown and the other portions are omitted.
【0046】基準電極197によって、基準ベース表面
領域165cの下方にあるpベース層180およびnベ
ース層110は、基準電位、例えば、接地電位に維持さ
れる。従って、非接続ベース表面領域165bの下方に
あるpベース層180およびnベース層110の電位が
決定されるので、絶縁ゲート型半導体装置200の動作
は第1の実施の形態による絶縁ゲート型半導体装置10
0と比較して安定する。例えば、本実施の形態によれ
ば、コレクタ電極195とエミッタ電極150との間の
耐圧の制御が比較的容易になる。The reference electrode 197 maintains the p base layer 180 and the n base layer 110 below the reference base surface region 165c at a reference potential, eg, ground potential. Therefore, since the potentials of the p base layer 180 and the n base layer 110 below the unconnected base surface region 165b are determined, the operation of the insulated gate semiconductor device 200 is performed by the insulated gate semiconductor device according to the first embodiment. 10
It is stable compared to 0. For example, according to the present embodiment, control of breakdown voltage between collector electrode 195 and emitter electrode 150 becomes relatively easy.
【0047】また、ベース表面領域165cにエミッタ
層180よりも抵抗の高い高抵抗層を形成して、高抵抗
層にエミッタ電極195が接続されてもよい。この場
合、図4の197aの位置に高抵抗層が形成される。こ
の高抵抗層にエミッタ電極195が接続されることによ
って、基準電極197が接続されている場合と同様に、
絶縁ゲート型半導体装置200の動作が比較的安定す
る。また、ベース表面領域165cは、ベース表面領域
165aよりも高抵抗になるように形成されているの
で、ベース表面領域165cにはキャリアが蓄積され
る。従って、絶縁ゲート型半導体装置200は、IEG
Tとしての効果を失わない。さらに、ベース表面領域へ
のコンタクトホールを形成するときに用いられるマスク
の設計を変更する必要がない。よって、既存のIGBTのマ
スクが使用され得る。Further, a high resistance layer having a higher resistance than the emitter layer 180 may be formed in the base surface region 165c, and the emitter electrode 195 may be connected to the high resistance layer. In this case, the high resistance layer is formed at the position 197a in FIG. By connecting the emitter electrode 195 to the high resistance layer, as in the case where the reference electrode 197 is connected,
The operation of the insulated gate semiconductor device 200 is relatively stable. Further, since the base surface region 165c is formed to have a higher resistance than the base surface region 165a, carriers are accumulated in the base surface region 165c. Therefore, the insulated gate semiconductor device 200 is
The effect as T is not lost. Further, it is not necessary to change the design of the mask used when forming the contact hole to the base surface region. Therefore, an existing IGBT mask can be used.
【0048】尚、基準電極またはエミッタ電極195が
接続を維持するために、エミッタ層180よりも低濃度
の不純物拡散層(図示せず)がコンタクト領域197a
に形成されてもよい。Since the reference electrode or the emitter electrode 195 maintains the connection, an impurity diffusion layer (not shown) having a lower concentration than the emitter layer 180 is formed in the contact region 197a.
May be formed in.
【0049】図5は、本発明に従った第3の実施の形態
による絶縁ゲート型半導体装置300におけるpベース
層120の表面122の平面図である。本実施の形態に
よれば、ほぼ総てのベース表面領域165にエミッタ層
180が形成されている。従って、本実施の形態はエミ
ッタ層180は非接続ベース表面領域165bにも形成
されている点で第1の実施の形態と異なる。FIG. 5 is a plan view of surface 122 of p base layer 120 in insulated gate semiconductor device 300 according to the third embodiment of the present invention. According to the present embodiment, emitter layer 180 is formed in almost all of base surface region 165. Therefore, the present embodiment is different from the first embodiment in that the emitter layer 180 is also formed in the non-connection base surface region 165b.
【0050】しかし、エミッタ電極195は、ベース表
面領域165のうち選択された接続ベース表面領域16
5aに接続され、他の非接続ベース表面領域165bに
は接続されていない。However, the emitter electrode 195 is connected to the selected connection base surface region 16 of the base surface region 165.
5a and not to any other unconnected base surface area 165b.
【0051】従って、本実施の形態による絶縁ゲート型
半導体装置300は、第1の実施の形態による絶縁ゲー
ト型半導体装置100と同様の効果を得ることができ
る。尚、図5において、エミッタ電極195が接続させ
るコンタクト領域195aが破線で示されている。Therefore, the insulated gate semiconductor device 300 according to the present embodiment can obtain the same effect as the insulated gate semiconductor device 100 according to the first embodiment. Incidentally, in FIG. 5, the contact region 195a to which the emitter electrode 195 is connected is shown by a broken line.
【0052】一般に、IEGT以外のIGBTは、ほぼ
総てのゲート電極に沿って、その両側にエミッタ層を備
えることが多い。従って、エミッタ層を形成する工程に
おいて、ほぼ総てのゲート電極パターンの両側にエミッ
タ層のパターンを有するマスクが用いられる。本実施の
形態による絶縁ゲート型半導体装置300は、横方向ゲ
ート電極部分160bが接続されている箇所を除き、ほ
ぼ総ての縦方向ゲート電極部分160aの両側にエミッ
タ層180が形成されている。従って、本実施の形態の
エミッタ層を形成する工程において、従来のマスクは設
計変更されることなく用いられ得る。Generally, the IGBTs other than the IEGT are often provided with emitter layers on both sides thereof along almost all the gate electrodes. Therefore, in the step of forming the emitter layer, a mask having an emitter layer pattern on both sides of almost all gate electrode patterns is used. In the insulated gate semiconductor device 300 according to the present embodiment, the emitter layer 180 is formed on both sides of almost all the vertical gate electrode portions 160a except the portion where the horizontal gate electrode portion 160b is connected. Therefore, in the step of forming the emitter layer of the present embodiment, the conventional mask can be used without changing the design.
【0053】図6は、本発明に従った第4の実施の形態
による絶縁ゲート型半導体装置400におけるpベース
層120の表面122の平面図である。本実施の形態に
おいて、横方向ゲート電極部分160bは、互いにほぼ
平行に延伸し、縦方向ゲート電極部分160aとほぼ直
交している。即ち、pベース層120の表面122にお
いて、縦方向ゲート電極部分160aおよび横方向ゲー
ト電極部分160bが、メッシュ状のパターンを形成し
ている。FIG. 6 is a plan view of surface 122 of p base layer 120 in insulated gate semiconductor device 400 according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the horizontal gate electrode portions 160b extend substantially parallel to each other and are substantially orthogonal to the vertical gate electrode portions 160a. That is, on the surface 122 of the p base layer 120, the vertical gate electrode portion 160a and the horizontal gate electrode portion 160b form a mesh pattern.
【0054】それぞれのベース表面領域165は、この
メッシュ状のパターンによって区分されている。接続ベ
ース表面領域165aまたは非接続ベース表面領域16
5bはベース表面領域165から任意に選択され得る。
また、縦方向ゲート電極部分160aの間隔および横方
向ゲート電極部分160bの間隔も任意に選択され得
る。よって、縦方向ゲート電極部分160aの間隔およ
び横方向ゲート電極部分160bの間隔をより狭くする
ことによって、メッシュ状のパターンをより細かく設定
することができる。Each base surface area 165 is divided by this mesh-shaped pattern. Connection base surface area 165a or non-connection base surface area 16
5b can be arbitrarily selected from the base surface region 165.
Further, the distance between the vertical gate electrode portions 160a and the distance between the horizontal gate electrode portions 160b can be arbitrarily selected. Therefore, the mesh-shaped pattern can be set more finely by narrowing the space between the vertical gate electrode portions 160a and the space between the horizontal gate electrode portions 160b.
【0055】このメッシュ状のパターンをより細かく設
定し、かつ所望の接続ベース表面領域165aをベース
表面領域165から選択することにより、接続ベース表
面領域165aと非接続ベース表面領域165bとの表
面122における面積比が任意に設定され得る。従っ
て、絶縁ゲート型半導体装置400のコレクタとエミッ
タとの間の耐圧に応じて、接続ベース表面領域165a
と非接続ベース表面領域165bとの表面122におけ
る面積比を設定することができる。By setting this mesh-like pattern more finely and selecting a desired connecting base surface region 165a from the base surface region 165, the surface 122 of the connecting base surface region 165a and the non-connecting base surface region 165b is formed. The area ratio can be set arbitrarily. Therefore, according to the breakdown voltage between the collector and the emitter of the insulated gate semiconductor device 400, the connection base surface region 165a is formed.
The area ratio of the non-connecting base surface region 165b on the surface 122 can be set.
【0056】図7は、本発明に従った第5の実施の形態
による絶縁ゲート型半導体装置500におけるpベース
層120の表面122の平面図である。本実施の形態
は、図6における第4の実施の形態において、接続ベー
ス表面領域165aと非接続ベース表面領域165bと
のpベース層120の表面における単位面積あたりの面
積比がpベース層120の表面に亘ってほぼ一定である
実施の形態である。FIG. 7 is a plan view of surface 122 of p base layer 120 in insulated gate semiconductor device 500 according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the fourth embodiment in FIG. 6, the area ratio per unit area on the surface of the p base layer 120 between the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b is the p base layer 120. It is an embodiment that is substantially constant over the surface.
【0057】絶縁ゲート型半導体装置500において、
接続ベース表面領域165aと非接続ベース表面領域1
65bとが互いに隣り合うように形成されている。即
ち、接続ベース表面領域165aおよび非接続ベース表
面領域165bは、表面122において、市松模様を形
成している。よって、接続ベース表面領域165aと非
接続ベース表面領域165bとの表面122における分
布が均一である。即ち、表面122の単位面積あたりに
おいて、接続ベース表面領域165aが占める面積と非
接続ベース表面領域165bが占める面積との比率は、
表面122に亘ってほぼ一定である。本実施の形態にお
いて、接続ベース表面領域165aおよび非接続ベース
表面領域165bは表面122上にほぼ1対1の面積比
で均一に分布している。In the insulated gate semiconductor device 500,
Connection base surface area 165a and non-connection base surface area 1
65b are formed so as to be adjacent to each other. That is, the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b form a checkered pattern on the surface 122. Therefore, the distribution of the connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b on the surface 122 is uniform. That is, the ratio of the area occupied by the connection base surface region 165a and the area occupied by the non-connection base surface region 165b per unit area of the surface 122 is
It is substantially constant across the surface 122. In the present embodiment, connection base surface region 165a and non-connection base surface region 165b are evenly distributed on surface 122 at an area ratio of approximately 1: 1.
【0058】従って、本実施の形態によれば、絶縁ゲー
ト型半導体装置500に流れる電流は、表面122にお
いて、部分的に偏ることなく均一に流れる。それによっ
て、コレクタとエミッタとの間の耐圧が低下せず、絶縁
ゲート型半導体装置の信頼性が向上する。Therefore, according to the present embodiment, the current flowing through insulated gate semiconductor device 500 flows uniformly on surface 122 without being partially biased. As a result, the breakdown voltage between the collector and the emitter does not decrease, and the reliability of the insulated gate semiconductor device improves.
【0059】尚、接続ベース表面領域165aおよび非
接続ベース表面領域165bは表面122上に1対1以
外の面積比で均一に分布するように構成してもよい。The connection base surface region 165a and the non-connection base surface region 165b may be uniformly distributed on the surface 122 at an area ratio other than 1: 1.
【0060】本実施の形態においても、縦方向ゲート電
極部分160aの間隔および横方向ゲート電極部分16
0bの間隔は任意に選択できる。縦方向ゲート電極部分
160aの間隔および横方向ゲート電極部分160bの
間隔をより狭くすることによって、絶縁ゲート型半導体
装置500に流れる電流の表面122における均一性を
より向上させることができる。尚、上述の実施の形態に
おいては、nバッファ層130を備えたパンチスルー型
の絶縁ゲート型半導体装置が記載されている。しかし、
nバッファ層130は必ずしも必要ではない。即ち、n
バッファ層130を有しないノンパンチスルー型の絶縁
ゲート型半導体装置においても、本発明並びに本実施の
形態の効果は失われない。Also in this embodiment, the interval between the vertical gate electrode portions 160a and the horizontal gate electrode portion 16 are set.
The interval of 0b can be arbitrarily selected. By making the distance between the vertical gate electrode portions 160a and the distance between the horizontal gate electrode portions 160b smaller, the uniformity of the current flowing through the insulated gate semiconductor device 500 on the surface 122 can be further improved. Note that the above-described embodiment describes the punch-through type insulated gate semiconductor device including the n buffer layer 130. But,
The n buffer layer 130 is not always necessary. That is, n
Even in a non-punch through type insulated gate semiconductor device having no buffer layer 130, the effects of the present invention and this embodiment are not lost.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明に従った絶縁ゲート型半導体装置
によれば、コレクタとエミッタとの間の耐圧が比較的低
い絶縁ゲート型半導体装置において、チャネル抵抗およ
びオン電圧を従来よりも低減させることができる。According to the insulated gate semiconductor device according to the present invention, in the insulated gate semiconductor device having a relatively low breakdown voltage between the collector and the emitter, the channel resistance and the on-voltage can be reduced more than ever before. You can
【図1】本発明に従った第1の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置100の斜視断面図。FIG. 1 is a perspective sectional view of an insulated gate semiconductor device 100 according to a first embodiment of the invention.
【図2】pベース層120の表面122における平面
図。FIG. 2 is a plan view of a surface 122 of a p base layer 120.
【図3】本発明に従った第2の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置200の斜視断面図。FIG. 3 is a perspective sectional view of an insulated gate semiconductor device 200 according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明に従った第2の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置200におけるpベース層120の表
面122の平面図。FIG. 4 is a plan view of a surface 122 of a p base layer 120 in an insulated gate semiconductor device 200 according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明に従った第3の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置300におけるpベース層120の表
面122の平面図。FIG. 5 is a plan view of a surface 122 of a p base layer 120 in an insulated gate semiconductor device 300 according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明に従った第4の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置400におけるpベース層120の表
面122の平面図。FIG. 6 is a plan view of a surface 122 of a p base layer 120 in an insulated gate semiconductor device 400 according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明に従った第5の実施の形態による絶縁ゲ
ート型半導体装置500におけるpベース層120の表
面122の平面図。FIG. 7 is a plan view of a surface 122 of a p base layer 120 in an insulated gate semiconductor device 500 according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】従来の絶縁ゲート型半導体装置の斜視断面図。FIG. 8 is a perspective sectional view of a conventional insulated gate semiconductor device.
【図9】pベース層620の表面622におけるトレン
チ型ゲート電極660およびエミッタ層680を示す平
面図。FIG. 9 is a plan view showing a trench type gate electrode 660 and an emitter layer 680 on a surface 622 of a p base layer 620.
100、200、300、400、500 絶縁ゲート
型半導体装置
110 nベース層
120 pベース層
130 nバッファ層
140 コレクタ層
150 コレクタ電極
160 トレンチ型ゲート電極
165 ベース表面領域
170 ゲート絶縁層
180 エミッタ層
190 絶縁層
195 エミッタ電極
197 基準電極(高抵抗層)100, 200, 300, 400, 500 Insulated gate type semiconductor device 110 n Base layer 120 p Base layer 130 n Buffer layer 140 Collector layer 150 Collector electrode 160 Trench type gate electrode 165 Base surface region 170 Gate insulating layer 180 Emitter layer 190 Insulation Layer 195 Emitter electrode 197 Reference electrode (high resistance layer)
Claims (10)
の第2のベース層と、 前記第1のベース層の裏面の側に形成されている第2導
電型のコレクタ層と、 前記第2のベース層の表面から該第2のベース層を貫通
して前記第1のベース層へ達しており、前記第1のベー
ス層および前記第2のベース層から絶縁されたトレンチ
型ゲート電極であって、前記第2のベース層の表面にお
いて、互いにほぼ平行に延伸している複数の第1のゲー
ト電極部分と互いに隣り合う前記第1のゲート電極部分
の間を接続している複数の第2のゲート電極部分とから
なるトレンチ型ゲート電極と、 前記第2のベース層の表面において、前記第1のゲート
電極部分と前記第2のゲート電極部分とによって囲まれ
たベース表面領域のうち、任意のベース表面領域に選択
的に形成されている第1導電型のエミッタ層と、 前記エミッタ層を有するベース表面領域に接続されたエ
ミッタ電極と、を備えた絶縁ゲート型半導体装置。1. A first conductive type first base layer, a second conductive type second base layer formed on a surface of the first base layer, and a back surface of the first base layer. A collector layer of the second conductivity type formed on the side of the first base layer and the surface of the second base layer, penetrating the second base layer to reach the first base layer, and A trench type gate electrode insulated from a base layer and the second base layer, which is adjacent to a plurality of first gate electrode portions extending substantially parallel to each other on the surface of the second base layer. A trench-type gate electrode including a plurality of second gate electrode portions connecting between the first gate electrode portions that match each other; and a first gate electrode portion on the surface of the second base layer. Base surrounded by the second gate electrode portion An insulated gate semiconductor including an emitter layer of a first conductivity type selectively formed in an arbitrary base surface region of the surface region and an emitter electrode connected to the base surface region having the emitter layer. apparatus.
層が形成されているベース表面領域のみに前記エミッタ
電極が接続され、前記エミッタ層が形成されていないベ
ース表面領域には基準電位を与える基準電極が接続され
ていることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型
半導体装置。2. A reference for applying a reference potential to a base surface region of the base surface region, wherein the emitter electrode is connected only to the base surface region where the emitter layer is formed, and the base surface region where the emitter layer is not formed. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein electrodes are connected.
が形成されていないベース表面領域に、前記エミッタ層
よりも高抵抗な高抵抗層が形成され、 前記エミッタ電極は、前記高抵抗層を介して前記エミッ
タ層が形成されていないベース表面領域に接続されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型半導
体装置。3. A high resistance layer having a higher resistance than that of the emitter layer is formed in a base surface area of the base surface area where the emitter layer is not formed, and the emitter electrode has the high resistance layer interposed therebetween. 2. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the insulated gate semiconductor device is connected to a base surface region where the emitter layer is not formed.
成されており、 前記エミッタ電極は、該ベース表面領域のうち選択され
たベース表面領域にのみ接続されていることを特徴とす
る請求項1に記載の絶縁ゲート型半導体装置。4. The emitter layer is formed in the base surface region, and the emitter electrode is connected only to a selected base surface region of the base surface region. Insulated gate type semiconductor device according to.
合う前記第1のゲート電極部分の部分間のうち、前記第
2のゲート電極部分が存在する部分間と前記第2のゲー
ト電極が存在しない部分間とが交互に形成されているこ
とを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載
の絶縁ゲート型半導体装置。5. A portion of the surface of the second base layer in which the second gate electrode portion is present and a portion of the portion of the first gate electrode portion which are adjacent to each other, The insulated gate semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein portions that do not exist are alternately formed.
第1のゲート電極部分および前記第2のゲート電極部分
が、梯子状のパターンを形成していることを特徴とする
請求項1から請求項4のいずれかに記載の絶縁ゲート型
半導体装置。6. The surface of the second base layer, wherein the first gate electrode portion and the second gate electrode portion form a ladder pattern. The insulated gate semiconductor device according to claim 4.
第2のベース層の表面において、互いにほぼ平行に延伸
し、前記第1のゲート電極部分と直交し、 前記第1のゲート電極部分および前記第2のゲート電極
部分はメッシュ状のパターンを形成していることを特徴
とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の絶縁ゲ
ート型半導体装置。7. A plurality of the second gate electrode portions extend substantially parallel to each other on a surface of the second base layer and are orthogonal to the first gate electrode portion, the first gate electrode. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the portion and the second gate electrode portion form a mesh pattern.
領域と前記エミッタ電極が接続されていないベース表面
領域との前記第2のベース層の表面における単位面積あ
たりの面積比が該第2のベース層の表面に亘ってほぼ一
定であることを特徴とする請求項7に記載の絶縁ゲート
型半導体装置。8. The area ratio per unit area on the surface of the second base layer between the base surface region to which the emitter electrode is connected and the base surface region to which the emitter electrode is not connected is the second base. 8. The insulated gate semiconductor device according to claim 7, wherein the surface is substantially constant over the surface of the layer.
領域の面積と前記エミッタ電極が接続されていないベー
ス表面領域の面積とは前記第2のベース層の表面におい
て任意の比率にすることができることを特徴とする請求
項7に記載の絶縁ゲート型半導体装置。9. The area of the base surface region to which the emitter electrode is connected and the area of the base surface region to which the emitter electrode is not connected can be set at an arbitrary ratio on the surface of the second base layer. The insulated gate type semiconductor device according to claim 7.
とコレクタとの間の耐圧は、1200ボルト以下であること
を特徴とする請求項1から請求項9に記載の絶縁ゲート
型半導体装置。10. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the breakdown voltage between the emitter and the collector of the insulated gate semiconductor device is 1200 V or less.
Priority Applications (1)
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JP2001391650A JP2003197912A (en) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Insulated gate semiconductor device |
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JP2001391650A JP2003197912A (en) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Insulated gate semiconductor device |
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JP2003197912A true JP2003197912A (en) | 2003-07-11 |
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ID=27599176
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- 2001-12-25 JP JP2001391650A patent/JP2003197912A/en active Pending
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