JP2010056246A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that achieves both a high breakdown voltage and a quick operation. <P>SOLUTION: The semiconductor device has a pn junction type diode including an N-type semiconductor layer 2 formed on an N-type semiconductor 1, a P-type first diffusion layer 4 formed on a surface of the semiconductor layer 2, a P-type second diffusion layer 4 formed on the surface of the semiconductor layer 2 apart from the first diffusion layer 4 and enclosing the first diffusion layer 4, a P-type third diffusion layer 5 formed on a surface of the first diffusion layer 4, a P-type fourth diffusion layer 7 formed on a surface of the second diffusion layer 4, an N-type fifth diffusion layer 6 formed on the surface of the first diffusion layer 4 and electrically connected to the third diffusion layer 5, and an N-type sixth diffusion layer 8 formed straddling the surface of the second diffusion layer 4 and the surface of the semiconductor layer 2 and electrically connected to the fourth diffusion layer 7. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に係わり、特に高耐圧が要求されるダイオードやトランジスタを有する半導体装置に係わる。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a diode or a transistor that requires a high breakdown voltage.

高耐圧パワーエレクトロニクスアプリケーション用途の高耐圧パワーデバイスとして、縦型PNダイオード及び縦型DMOSFET(二重拡散電界効果型トランジスタ)が、一般的に知られている。
縦型DMOSFETは、縦方向のドリフト領域の厚さ(深さ)及び不純物濃度によって、高耐圧を確保している。
Vertical PN diodes and vertical DMOSFETs (double diffused field effect transistors) are generally known as high voltage power devices for high voltage power electronics applications.
The vertical DMOSFET ensures a high breakdown voltage by the thickness (depth) of the drift region in the vertical direction and the impurity concentration.

また、縦型PNダイオード及び縦型DMOSFETにおいて、さらに、素子の高い耐圧と低いオン抵抗とを両立するデバイス構造として、いわゆるスーパージャンクション構造がある。
このスーパージャンクション構造では、通常、ドリフト領域とピラー領域とが交互に繰返し形成されている(例えば、特許文献1参照。)
Further, in the vertical PN diode and the vertical DMOSFET, there is a so-called super junction structure as a device structure that achieves both high breakdown voltage and low on-resistance of the element.
In this super junction structure, usually, drift regions and pillar regions are alternately and repeatedly formed (see, for example, Patent Document 1).

スーパージャンクション構造の縦型PNダイオードの一例の断面図を、図8に示す。
図8に示すように、N基板51上に、Nのエピタキシャル層52が形成され、このエピタキシャル層52内に、柱状のPのピラー領域53が形成されている。このPのピラー領域53が形成されている部分以外の、残ったNのエピタキシャル層52を、ドリフト領域と呼んでいる。
ピラー領域53の上には、エピタキシャル層52の表面までP型のボディ領域54が形成されており、このP型のボディ領域54は、ピラー領域53よりも広い幅で形成されている。
ボディ領域54の中央の表面には、P型の電位取り出し領域(PSD)55が形成されている。各ボディ領域54のP型の電位取り出し領域(PSD)55が配線で接続されて、アノード62となっている。これに対して、基板51側が、カソード61となっている。
A sectional view of an example of a vertical PN diode having a super junction structure is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, an N epitaxial layer 52 is formed on an N + substrate 51, and a columnar P pillar region 53 is formed in the epitaxial layer 52. The remaining N epitaxial layer 52 other than the portion where the P pillar region 53 is formed is called a drift region.
On the pillar region 53, a P-type body region 54 is formed up to the surface of the epitaxial layer 52, and the P-type body region 54 is formed with a width wider than the pillar region 53.
A P-type potential extraction region (PSD) 55 is formed on the central surface of the body region 54. A P-type potential extraction region (PSD) 55 of each body region 54 is connected by wiring to form an anode 62. On the other hand, the substrate 51 side is a cathode 61.

また、スーパージャンクション構造の縦型DMOSFETの一例の断面図を、図9に示す。
図9に示すように、N基板51〜ボディ領域54までは、図8の縦型PNダイオードと同様の構成となっている。
この縦型DMOSFETにおいては、さらに、ボディ領域54の表面に、中央のP型の電位取り出し領域(PSD)55と、その右又は左のN型の電位取り出し領域(NSD)56とが形成されている。
2つのボディ領域54のNSD56の間の上には、図示しないゲート絶縁膜を介してゲート電極57が形成されている。
ゲート電極57と、ゲート絶縁膜と、ボディ領域54と、PSD55と、NSD56と、ドリフト領域52とにより、MOSトランジスタが構成される。ゲート電極57の下のボディ領域54表面がMOSトランジスタのチャネルとなる。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of an example of a vertical DMOSFET having a super junction structure.
As shown in FIG. 9, the N + substrate 51 to the body region 54 have the same configuration as the vertical PN diode of FIG.
In this vertical DMOSFET, a central P-type potential extraction region (PSD) 55 and a right or left N-type potential extraction region (NSD) 56 are further formed on the surface of the body region 54. Yes.
A gate electrode 57 is formed on the NSD 56 between the two body regions 54 via a gate insulating film (not shown).
The gate electrode 57, the gate insulating film, the body region 54, the PSD 55, the NSD 56, and the drift region 52 constitute a MOS transistor. The surface of the body region 54 under the gate electrode 57 becomes a channel of the MOS transistor.

そして、図8の縦型PNダイオード及び図9の縦型DMOSFETにおいて、Pのピラー領域53と、Nのドリフト領域52とは、同じ不純物量に設計されている。
このため、図8の縦型PNダイオードに逆バイアスが印加されたときや、図9の縦型DMOSFETがオフ状態であってドレイン・ソース間に逆バイアスが印加されたときには、ピラー領域53とドリフト領域52とが完全に空乏化されて、電界分布が均一になる。
これにより、スーパージャンクション構造を用いない場合と比較して、ドリフト領域の不純物濃度を高くしても、高耐圧を確保することができる。
また、ドリフト領域の不純物濃度を高くできるため、トランジスタがオン状態でのオン抵抗を低くすることが可能となる。
即ち、素子の高耐圧と低オン抵抗の両立を実現することができる。
In the vertical PN diode of FIG. 8 and the vertical DMOSFET of FIG. 9, the P pillar region 53 and the N drift region 52 are designed to have the same impurity amount.
Therefore, when a reverse bias is applied to the vertical PN diode of FIG. 8 or when the vertical DMOSFET of FIG. 9 is in an OFF state and a reverse bias is applied between the drain and the source, the pillar region 53 and the drift are drifted. The region 52 is completely depleted and the electric field distribution becomes uniform.
Thereby, as compared with the case where the super junction structure is not used, a high breakdown voltage can be ensured even if the impurity concentration in the drift region is increased.
In addition, since the impurity concentration in the drift region can be increased, the on-resistance when the transistor is on can be reduced.
That is, it is possible to realize both high breakdown voltage and low on-resistance of the element.

なお、昇圧型コンバータの出力段回路等においては、縦型PNダイオードが縦型DMOSFETと一対で用いられることから、縦型DMOSFETと同様にNSDやゲート電極を有する構造の縦型PNダイオードが構成される場合がある。   In the output stage circuit or the like of the boost converter, since the vertical PN diode is used as a pair with the vertical DMOSFET, a vertical PN diode having a structure having an NSD and a gate electrode is configured like the vertical DMOSFET. There is a case.

特開2006−351985号公報JP 2006-351985 A

ところで、ダイオードに順方向バイアスで通電している状態から、瞬時にバイアス方向が逆方向に変化した場合には、アノード・カソード間接合の空乏層が拡がった安定状態になるまで、過渡的に逆方向の電流が流れる。この安定状態になるまでの時間は、リバースリカバリータイム(逆回復時間)と呼ばれている。   By the way, if the bias direction changes instantaneously from the state in which the diode is energized with a forward bias, the reverse is performed transiently until the depletion layer at the anode-cathode junction expands to a stable state. Directional current flows. The time until this stable state is reached is called reverse recovery time (reverse recovery time).

ダイオードのリバースリカバリータイムが長いと、回路動作が遅くなり、逆方向の電流による消費電流が増える。   If the reverse recovery time of the diode is long, the circuit operation becomes slow and the current consumption due to the reverse current increases.

図8及び図9に示したような、縦型PN接合ダイオードや縦型DMOSFETにおいても、リバースリカバリータイムが長いと、回路動作が遅くなり、また逆方向電流による消費電流が増えて効率が低下する、といった問題があった。   Also in the vertical PN junction diode and the vertical DMOSFET as shown in FIGS. 8 and 9, if the reverse recovery time is long, the circuit operation is slowed down, and the consumption current due to the reverse current is increased and the efficiency is lowered. There was a problem such as.

上述した問題の解決のために、本発明においては、高耐圧と速い動作とを共に実現することが可能な半導体装置を提供するものである。   In order to solve the above-described problem, the present invention provides a semiconductor device capable of realizing both a high breakdown voltage and a fast operation.

本発明の第1の半導体装置は、PN接合型ダイオードを有する半導体装置であって、このPN接合型ダイオードが、以下の各層を含んで構成されているものである。
(A)第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含有する半導体層
(B)半導体層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第1拡散層
(C)半導体層の表面に、第1拡散層と互いに離間し、かつ、第1拡散層を囲むように形成された、第2導電型不純物を含有する第2拡散層
(D)第1拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第3拡散層
(E)第2拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第4拡散層
(F)第1拡散層の表面に形成され、第3拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第5拡散層
(G)第2拡散層の表面と半導体層の表面とをまたぐように形成され、第4拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第6拡散層
The first semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a PN junction type diode, and the PN junction type diode includes the following layers.
(A) A semiconductor layer containing a first conductivity type impurity formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type (B) A first diffusion layer containing a second conductivity type impurity (B) formed on the surface of the semiconductor layer C) Second diffusion layer (D) first diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer so as to be separated from the first diffusion layer and to surround the first diffusion layer The third diffusion layer (E) containing the second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer (F) containing the second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer (E) A fifth diffusion layer (G) formed on the surface of the diffusion layer and electrically connected to the third diffusion layer and containing the first conductivity type impurity (G) straddles the surface of the second diffusion layer and the surface of the semiconductor layer. And a sixth diffusion layer containing a first conductivity type impurity, electrically connected to the fourth diffusion layer

本発明の第2の半導体装置は、二重拡散電界効果型トランジスタを有する半導体装置であって、この二重拡散電界効果型トランジスタが、以下の各層を含んで構成されているものである。
(A)第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含有する半導体層
(B)半導体層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第1拡散層
(C)半導体層の表面に、第1拡散層と互いに離間し、かつ、第1拡散層を囲むように形成された、第2導電型不純物を含有する第2拡散層
(D)第1拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第3拡散層
(E)第2拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第4拡散層
(F)第1拡散層の表面に形成され、第3拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第5拡散層
(G)第2拡散層の表面と半導体層の表面とをまたぐように形成され、第4拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第6拡散層
(H)第1拡散層の表面及び半導体層の表面に形成されたゲート絶縁膜
(I)第1拡散層の表面の一部及び半導体層の表面の一部にまたがるように、ゲート絶縁膜上に形成された、ゲート電極
A second semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a double diffusion field effect transistor, and the double diffusion field effect transistor includes the following layers.
(A) A semiconductor layer containing a first conductivity type impurity formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type (B) A first diffusion layer containing a second conductivity type impurity (B) formed on the surface of the semiconductor layer C) Second diffusion layer (D) first diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer so as to be separated from the first diffusion layer and to surround the first diffusion layer The third diffusion layer (E) containing the second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer (F) containing the second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer (E) A fifth diffusion layer (G) formed on the surface of the diffusion layer and electrically connected to the third diffusion layer and containing the first conductivity type impurity (G) straddles the surface of the second diffusion layer and the surface of the semiconductor layer. A sixth diffusion layer (H), which is formed on the first diffusion layer and is electrically connected to the fourth diffusion layer and containing a first conductivity type impurity; To span a portion of the surface and the gate insulating film formed on the surface of the semiconductor layer (I) surface and a portion of the semiconductor layer on the surface of the first diffusion layer, which is formed on the gate insulating film, a gate electrode

上述の各本発明の半導体装置の構成によれば、第6拡散層(第1導電型)が、第2拡散層(第2導電型)の表面と半導体層(第1導電型)の表面とをまたぐように形成されているので、これら第2拡散層及び半導体層が等電位になる。
さらに、半導体層と第1拡散層と第5拡散層とから構成されるトランジスタに対して、半導体層と第1拡散層と第2拡散層とから構成されるトランジスタが、互いに逆導電型のトランジスタとなり、これら2つのトランジスタでサイリスタ構造を構成する。
これにより、サイリスタを構成する2つのトランジスタの動作により、アノード内及びカソード内の少数キャリア(電子とホール)を素早く引き抜くことが可能になり、リバースリカバリータイムを短くすることができる。
According to the above-described configuration of the semiconductor device of the present invention, the sixth diffusion layer (first conductivity type) includes the surface of the second diffusion layer (second conductivity type) and the surface of the semiconductor layer (first conductivity type). Therefore, the second diffusion layer and the semiconductor layer are equipotential.
Further, the transistor constituted by the semiconductor layer, the first diffusion layer, and the second diffusion layer is different from the transistor constituted by the semiconductor layer, the first diffusion layer, and the fifth diffusion layer. Thus, a thyristor structure is constituted by these two transistors.
Thereby, the operation of the two transistors constituting the thyristor makes it possible to quickly extract minority carriers (electrons and holes) in the anode and the cathode, and the reverse recovery time can be shortened.

上述の本発明によれば、リバースリカバリータイムを短くすることが可能になるため、回路動作を速くすることができる。また、逆方向の電流による消費電流を低減して、効率良く動作させることができる。
また、第1導電型と第2導電型との接合部分において、高い耐圧が得られる。
従って、本発明により、高い耐圧と速い動作とを共に実現することが可能な半導体装置を構成することができる。
According to the above-described present invention, the reverse recovery time can be shortened, so that the circuit operation can be speeded up. Further, it is possible to reduce the current consumption due to the reverse current and to operate efficiently.
In addition, a high breakdown voltage is obtained at the junction between the first conductivity type and the second conductivity type.
Therefore, according to the present invention, a semiconductor device capable of realizing both a high breakdown voltage and a fast operation can be configured.

以下、発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本発明の第1の実施の形態
2.本発明の第2の実施の形態
3.変形例
Hereinafter, the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described.
The description will be given in the following order.
1. 1. First embodiment of the present invention 2. Second embodiment of the present invention Modified example

<1.本発明の第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図1に示す。
本実施の形態は、縦型のPN接合型ダイオード(以下、縦型PNダイオードと呼ぶこととする)を有する半導体装置に、本発明を適用した場合である。
<1. First embodiment of the present invention>
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device having a vertical PN junction diode (hereinafter referred to as a vertical PN diode).

図1に示すように、N基板1上に、Nのエピタキシャル層2から成るドリフト領域と、Pのピラー領域3とが、交互に繰返し形成されて、スーパージャンクション構造が構成されている。 As shown in FIG. 1, a drift region composed of an N epitaxial layer 2 and a P pillar region 3 are alternately and repeatedly formed on an N + substrate 1 to form a super junction structure. .

のピラー領域3の上には、エピタキシャル層2の表面までP型のボディ領域4が形成されている。このP型のボディ領域4は、ピラー領域3よりも広い幅で形成されている。
このボディ領域4の表面には、ボディ領域4の電位取り出し領域となるP型の電位取り出し領域(PSD)5と、N型の電位取り出し領域(NSD)6とが、それぞれ形成されている。N型の電位取り出し領域(NSD)6は、ボディ領域の中央の表面に形成されている。P型の電位取り出し領域(PSD)5は、N型の電位取り出し領域(NSD)6の左右、即ち外側に形成されている。
各ボディ領域4の、P型の電位取り出し領域(PSD)5及びN型の電位取り出し領域(NSD)6が配線で接続されて、アノード12となっている。これに対して、基板1側が、カソード11となっている。
A P-type body region 4 is formed up to the surface of the epitaxial layer 2 on the P pillar region 3. The P-type body region 4 is formed with a width wider than that of the pillar region 3.
A P-type potential extraction region (PSD) 5 and an N-type potential extraction region (NSD) 6 that are potential extraction regions of the body region 4 are formed on the surface of the body region 4, respectively. N-type potential extraction region (NSD) 6 is formed on the central surface of the body region. The P-type potential extraction region (PSD) 5 is formed on the left and right sides, that is, outside the N-type potential extraction region (NSD) 6.
In each body region 4, a P-type potential extraction region (PSD) 5 and an N-type potential extraction region (NSD) 6 are connected by wiring to form an anode 12. In contrast, the substrate 1 side is a cathode 11.

このような構成により、縦型PNダイオードにおいて、N型の電位取り出し領域(NSD)6をエミッタ、P型のボディ領域4及びピラー領域3をベース、N型の基板1及びエピタキシャル層2をコレクタとした、NPNトランジスタが形成される。   With this configuration, in the vertical PN diode, the N-type potential extraction region (NSD) 6 is the emitter, the P-type body region 4 and the pillar region 3 are the base, and the N-type substrate 1 and the epitaxial layer 2 are the collectors. Thus, an NPN transistor is formed.

また、図1に示す半導体装置において、中央の3個の縦型PNダイオードのさらに外側に、ボディ領域の表面の構成が中央の3個の縦型PNダイオードとは異なる、スーパージャンクション構造の縦型PNダイオードが配置されている。
この外側の縦型PNダイオードでは、ボディ領域4の中央部の表面にP型の電位取り出し領域(PSD)7が形成され、このP型の電位取り出し領域(PSD)7の左右に、即ち外側に、N型の電位取り出し領域(NSD)8が形成されている。そして、このN型の電位取り出し領域(NSD)8は、ボディ領域4の表面とドリフト領域2の表面とにまたがるように形成されている。P型の電位取り出し領域(PSD)7及びN型の電位取り出し領域(NSD)8は、配線により電気的に接続されている。
Further, in the semiconductor device shown in FIG. 1, a super junction structure vertical type in which the structure of the surface of the body region is different from the central three vertical PN diodes on the outer side of the central three vertical PN diodes. A PN diode is arranged.
In this outer vertical PN diode, a P-type potential extraction region (PSD) 7 is formed on the surface of the central portion of the body region 4, and on the left and right sides of the P-type potential extraction region (PSD) 7, that is, outside. An N-type potential extraction region (NSD) 8 is formed. The N-type potential extraction region (NSD) 8 is formed so as to straddle the surface of the body region 4 and the surface of the drift region 2. The P-type potential extraction region (PSD) 7 and the N-type potential extraction region (NSD) 8 are electrically connected by wiring.

外側の縦型PNダイオードにおいて、上述のようにP型の電位取り出し領域(PSD)7及びN型の電位取り出し領域(NSD)8が構成されているので、P型のボディ領域4及びピラー領域3と、N型のドリフト領域2とが、等電位となる。
この外側の縦型PNダイオードのボディ領域4及びピラー領域3をエミッタ、半導体基体1及びドリフト領域2をベース、前述したNPNトランジスタを構成するボディ領域4及びピラー領域3をコレクタとして、PNPトランジスタが構成される。このPNPトランジスタは、前述したNPNトランジスタを囲むように形成される。
これらNPNトランジスタ及びPNPトランジスタによって、サイリスタ構造が形成される。
In the outer vertical PN diode, since the P-type potential extraction region (PSD) 7 and the N-type potential extraction region (NSD) 8 are configured as described above, the P-type body region 4 and the pillar region 3 are formed. And the N-type drift region 2 are equipotential.
A PNP transistor is formed by using the body region 4 and pillar region 3 of the outer vertical PN diode as an emitter, the semiconductor substrate 1 and the drift region 2 as a base, and the body region 4 and pillar region 3 constituting the NPN transistor described above as a collector. Is done. The PNP transistor is formed so as to surround the NPN transistor described above.
A thyristor structure is formed by these NPN transistor and PNP transistor.

ここで、本実施の形態の半導体装置において、図1に示す縦型PNダイオードを使用して、図2Aに回路構成図を示すような、昇圧型コンバータの出力段回路を構成した場合を想定して、図1に示す縦型PNダイオードの動作を説明する。   Here, in the semiconductor device of the present embodiment, it is assumed that the vertical PN diode shown in FIG. 1 is used and the output stage circuit of the boost converter as shown in the circuit configuration diagram of FIG. 2A is configured. The operation of the vertical PN diode shown in FIG. 1 will be described.

図2Aに示すように、ダイオードDのアノード側に、トランジスタTrのドレイン端子と、インダクタ(コイル)Lとが、接続されている。このトランジスタTrのソース端子側は、接地されている。また、ダイオードDのカソード側は、キャパシターCを介して、接地電位に接続されている。
そして、図2Aに示すダイオードDとして、図1に示す縦型PNダイオードを使用する。
As shown in FIG. 2A, the drain terminal of the transistor Tr and the inductor (coil) L are connected to the anode side of the diode D. The source terminal side of the transistor Tr is grounded. The cathode side of the diode D is connected to the ground potential via the capacitor C.
The vertical PN diode shown in FIG. 1 is used as the diode D shown in FIG. 2A.

図2Aでは、トランジスタTrがオン状態であり、入力端子からインダクタLを通じてトランジスタTrに電流が流れる。
ここで、図2Bに示すように、トランジスタTrがオフ状態になると、入力端子と接地との間が遮断されるため、インダクタLの逆起電力により、トランジスタTrのドレイン端子の電位が上がる。
このとき、トランジスタTrのドレイン端子とダイオードDのアノードとが接続されているので、ダイオードDのアノード・カソード間に順方向電圧が印加される。このため、ダイオードDを介して電流が流れ、キャパシターCをチャージする。
In FIG. 2A, the transistor Tr is on, and a current flows from the input terminal to the transistor Tr through the inductor L.
Here, as shown in FIG. 2B, when the transistor Tr is turned off, the input terminal and the ground are disconnected, so that the potential of the drain terminal of the transistor Tr is increased by the back electromotive force of the inductor L.
At this time, since the drain terminal of the transistor Tr and the anode of the diode D are connected, a forward voltage is applied between the anode and the cathode of the diode D. Therefore, a current flows through the diode D and charges the capacitor C.

そして、図1の縦型PNダイオードに順方向のバイアス電圧が印加されているときには、中央の3個の縦型PNダイオード内に形成されている、前述したNPNトランジスタは、図3に示すように、ダイオード32として動作する。
また、外側の縦型PNダイオードにより形成されている、前述したPNPトランジスタは、図3に示すように、そのままPNPトランジスタ31として動作する。
そして、ダイオード32のカソードがPNPトランジスタ31のベースに接続されているため、PNPトランジスタ31の動作により、順方向のバイアス時の電流駆動能力を高めることができる。
When the forward bias voltage is applied to the vertical PN diode of FIG. 1, the above-described NPN transistor formed in the central three vertical PN diodes is as shown in FIG. , Operates as a diode 32.
Further, the above-described PNP transistor formed by the outer vertical PN diode operates as the PNP transistor 31 as it is, as shown in FIG.
Since the cathode of the diode 32 is connected to the base of the PNP transistor 31, the operation of the PNP transistor 31 can increase the current drive capability during forward bias.

一方、図2Cに示すように、トランジスタTrがオン状態になり、入力端子からインダクタLを通ってトランジスタTrを介してグランドへ電流が流れると、トランジスタTrのドレイン端子は急激にグランド電位に下がる。
このとき、ダイオードDのアノード電位もグランド電位に下がるため、ダイオードDのアノード・カソード間に、急激に逆方向のバイアス電圧が印加された状態になる。
On the other hand, as shown in FIG. 2C, when the transistor Tr is turned on and current flows from the input terminal through the inductor L to the ground through the transistor Tr, the drain terminal of the transistor Tr suddenly drops to the ground potential.
At this time, since the anode potential of the diode D is also lowered to the ground potential, a reverse bias voltage is suddenly applied between the anode and cathode of the diode D.

そして、図1の縦型PNダイオードに逆方向のバイアス電圧が印加されているときには、中央の3個の縦型PNダイオード内に形成されている、前述したNPNトランジスタは、図4に示すように、そのままNPNトランジスタ34として動作する。
また、外側の縦型PN接合ダイオードにより形成されている、前述したPNPトランジスタは、図4に示すように、そのままPNPトランジスタ33として動作する。ただし、図3の場合とは、PNPトランジスタのエミッタとコレクタとが逆の関係になる。
When the reverse bias voltage is applied to the vertical PN diode of FIG. 1, the NPN transistor formed in the three vertical PN diodes at the center is as shown in FIG. The NPN transistor 34 operates as it is.
Further, the above-described PNP transistor formed by the outer vertical PN junction diode operates as the PNP transistor 33 as it is, as shown in FIG. However, the relationship between the emitter and collector of the PNP transistor is opposite to that in FIG.

このとき、NPNトランジスタ34の動作によって、カソード11内の少数キャリアであるホール21が、コレクタからベースを通ってエミッタへ引抜かれる。
即ち、ホール21が、NPNトランジスタ34のコレクタであるドリフト領域2から、ベースであるピラー領域3及びボディ領域4を通って、NPNトランジスタ34のエミッタであるN型の電位取り出し領域(NSD)6へ引き抜かれる。
また、PNPトランジスタ33の動作によって、アノード12内の少数キャリアである電子22が、コレクタからベースを通ってエミッタへ引抜かれる。
即ち、電子22が、PNPトランジスタ33のコレクタであるピラー領域3及びボディ領域4から、ベースであるドリフト領域2を通って、エミッタである外側の縦型PN接合ダイオードのピラー領域3及びボディ領域4に引き抜かれる。外側の縦型PN接合ダイオードのボディ領域4は、表面のN型の電位取り出し領域(NSD)8により、ドリフト領域2と等電位になっているので、さらに電子22は、ドリフト領域2に引き抜かれる。
このようにして、カソード11及びアノード12の少数キャリアが、素早く引き抜かれるため、リバースリカバリータイムtrrを短くすることが可能となる。
At this time, by the operation of the NPN transistor 34, the holes 21 which are minority carriers in the cathode 11 are extracted from the collector through the base to the emitter.
That is, the hole 21 passes from the drift region 2 that is the collector of the NPN transistor 34 to the N-type potential extraction region (NSD) 6 that is the emitter of the NPN transistor 34 through the pillar region 3 and the body region 4 that are the bases. Pulled out.
Further, by the operation of the PNP transistor 33, the electrons 22 which are minority carriers in the anode 12 are extracted from the collector through the base to the emitter.
That is, the electrons 22 pass from the pillar region 3 and the body region 4 which are the collectors of the PNP transistor 33 through the drift region 2 which is the base, and the pillar region 3 and the body region 4 of the outer vertical PN junction diode which is the emitter. Pulled out. The body region 4 of the outer vertical PN junction diode is equipotential with the drift region 2 by the N-type potential extraction region (NSD) 8 on the surface, so that the electrons 22 are further extracted to the drift region 2. .
In this way, the minority carriers of the cathode 11 and the anode 12 are quickly extracted, so that the reverse recovery time trr can be shortened.

本発明の第1導電型不純物を含有する半導体層は、本実施の形態では、Nのエピタキシャル層2である。
本発明の第1拡散層は、本実施の形態では、中央の縦型PNダイオードのボディ領域4である。
本発明の第2拡散層は、本実施の形態では、外側の縦型PNダイオードのボディ領域4である。
本発明の第3拡散層は、本実施の形態では、中央の縦型PNダイオードのP型の電位取り出し領域(PSD)5である。
本発明の第4拡散層は、本実施の形態では、外側の縦型PNダイオードのP型の電位取り出し領域(PSD)7である。
本発明の第5拡散層は、本実施の形態では、中央の縦型PNダイオードのN型の電位取り出し領域(NSD)6である。
本発明の第6拡散層は、本実施の形態では、外側の縦型PNダイオードのP型の電位取り出し領域(PSD)8である。
また、本発明の第1ピラー層は、本実施の形態では、縦型PNダイオードの間にある、N型のドリフト領域2である。本発明の第2ピラー層は、本実施の形態では、中央の縦型PNダイオードのピラー領域3である。本発明の第3ピラー層は、本実施の形態では、外側の縦型PNダイオードのピラー領域3である。
The semiconductor layer containing the first conductivity type impurity of the present invention is an N epitaxial layer 2 in the present embodiment.
In the present embodiment, the first diffusion layer of the present invention is the body region 4 of the central vertical PN diode.
In the present embodiment, the second diffusion layer of the present invention is the body region 4 of the outer vertical PN diode.
In the present embodiment, the third diffusion layer of the present invention is a P-type potential extraction region (PSD) 5 of the central vertical PN diode.
In the present embodiment, the fourth diffusion layer of the present invention is a P-type potential extraction region (PSD) 7 of the outer vertical PN diode.
In the present embodiment, the fifth diffusion layer of the present invention is an N-type potential extraction region (NSD) 6 of the central vertical PN diode.
In the present embodiment, the sixth diffusion layer of the present invention is a P-type potential extraction region (PSD) 8 of the outer vertical PN diode.
In the present embodiment, the first pillar layer of the present invention is the N-type drift region 2 between the vertical PN diodes. In the present embodiment, the second pillar layer of the present invention is the pillar region 3 of the central vertical PN diode. In the present embodiment, the third pillar layer of the present invention is the pillar region 3 of the outer vertical PN diode.

上述の本実施の形態の半導体装置の構成によれば、中央の縦型PNダイオードの外側に、ボディ領域4の表面のN型の電位取り出し領域(NSD)8がボディ領域4の表面からドリフト領域2の表面にまたぐように形成された縦型PNダイオードが配置されている。
この外側の縦型PNダイオードによって、PNPトランジスタ33が形成される。このPNPトランジスタ33と、中央の縦型PNダイオードによって形成されるNPNトランジスタ34とによって、サイリスタが構成される。これにより、縦型PNダイオードに逆方向のバイアスが印加されたときに、ホール21と電子22とを、素早く引き抜くことができ、リバースリカバリータイムtrrを短くすることが可能になる。
According to the configuration of the semiconductor device of the present embodiment described above, the N-type potential extraction region (NSD) 8 on the surface of the body region 4 extends from the surface of the body region 4 to the drift region outside the central vertical PN diode. A vertical PN diode formed so as to straddle the surface of 2 is disposed.
A PNP transistor 33 is formed by the outer vertical PN diode. The PNP transistor 33 and the NPN transistor 34 formed by the central vertical PN diode constitute a thyristor. Thereby, when a reverse bias is applied to the vertical PN diode, the holes 21 and the electrons 22 can be quickly extracted, and the reverse recovery time trr can be shortened.

このようにリバースリカバリータイムtrrを短くすることが可能になるため、回路動作を速くすることができる。また、逆方向の電流による消費電流を低減して、効率良く動作させることができる。
そして、スーパージャンクション構造の縦型PNダイオードにより、高い耐圧が得られる。
Since the reverse recovery time trr can be shortened in this way, the circuit operation can be speeded up. Further, it is possible to reduce the current consumption due to the reverse current and to operate efficiently.
A high breakdown voltage is obtained by the vertical PN diode having a super junction structure.

また、本実施の形態の半導体装置の構成によれば、順方向バイアス電圧が印加されているときには、NPNトランジスタがダイオード32として動作し、このダイオード32のカソードがPNPトランジスタ31のベースに接続されている。
このため、PNPトランジスタ31の動作により、順方向のバイアス時の電流駆動能力を高めることができる。
Further, according to the configuration of the semiconductor device of the present embodiment, when a forward bias voltage is applied, the NPN transistor operates as the diode 32, and the cathode of the diode 32 is connected to the base of the PNP transistor 31. Yes.
For this reason, the operation of the PNP transistor 31 can increase the current drive capability during forward bias.

従って、本実施の形態により、高耐圧と速い動作とを共に実現することが可能な半導体装置を構成することができる。   Therefore, according to this embodiment, a semiconductor device capable of realizing both a high breakdown voltage and a fast operation can be configured.

上述の実施の形態は、本発明を、スーパージャンクション構造の縦型PNダイオードに適用した場合を説明した。
スーパージャンクション構造を用いない縦型PNダイオード、スーパージャンクション構造を有する縦型のDMOSFET(二重拡散電界効果型トランジスタ)、スーパージャンクション構造を用いない縦型のDMOSFETにも、同様に本発明を適用することが可能である。
また、これらの構成を含む、PN接合により高い耐圧が得られる構成に、本発明を適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a vertical PN diode having a super junction structure has been described.
The present invention is similarly applied to a vertical PN diode not using a super junction structure, a vertical DMOSFET (double diffusion field effect transistor) having a super junction structure, and a vertical DMOSFET not using a super junction structure. It is possible.
In addition, the present invention can be applied to a configuration including these configurations in which a high breakdown voltage is obtained by a PN junction.

なお、図2A〜図2Cに示した昇圧型コンバータの出力段回路において、ダイオードDの代わりにトランジスタを使用して、図5に示すような回路構成とすることも可能である。図5においては、スイッチング用の第1のトランジスタTr1のドレイン端子とキャパシターCとの間に、MOSFETから成る第2のトランジスタTr2が接続されている。
この図5に示す回路構成の第2のトランジスタTr2に、本発明を適用することも可能である。
In the output stage circuit of the step-up converter shown in FIGS. 2A to 2C, a transistor may be used instead of the diode D to obtain a circuit configuration as shown in FIG. In FIG. 5, a second transistor Tr2 made of a MOSFET is connected between the drain terminal of the first transistor Tr1 for switching and the capacitor C.
The present invention can also be applied to the second transistor Tr2 having the circuit configuration shown in FIG.

<2.本発明の第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図6に示す。
本実施の形態は、縦型のDMOSFET(以下、縦型DMOSFETと呼ぶこととする)を有する半導体装置に、本発明を適用した場合である。
本実施の形態の半導体装置の概略構成は、図1に示した先の実施の形態(縦型PNダイオードの場合)と同様であるので、以下、特に図1の半導体装置とは異なる部分を説明する。
図6に示すように、中央部の3つのボディ領域4においては、P型の電位取り出し領域5及びN型の電位取り出し領域(NSD)6の配置が第1の実施の形態とは逆であり、P型の電位取り出し領域(PSD)5がボディ領域4の中央部の表面に形成されている。さらに、2つのボディ領域4のN型の電位取り出し領域(NSD)6にまたがって、その上の図示しないゲート絶縁膜を介して、ゲート電極9が形成されている。ゲート電極9には、アノード12に接続された配線とは電気的に独立した、別の配線が接続されている。これにより、ゲート電極9の下のボディ領域4表面をチャネルとする、縦型DMOSFETが構成されている。
この縦型DMOSFETにおいても、ピラー領域3及びボディ領域4とドリフト領域2とがスーパージャンクション構造に形成されているため、耐圧を高くすることができる。
<2. Second embodiment of the present invention>
FIG. 6 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device having a vertical DMOSFET (hereinafter referred to as a vertical DMOSFET).
The schematic configuration of the semiconductor device of the present embodiment is the same as that of the previous embodiment shown in FIG. 1 (in the case of a vertical PN diode), and therefore, different parts from the semiconductor device of FIG. To do.
As shown in FIG. 6, in the three body regions 4 in the central portion, the arrangement of the P-type potential extraction region 5 and the N-type potential extraction region (NSD) 6 is opposite to that in the first embodiment. A P-type potential extraction region (PSD) 5 is formed on the center surface of the body region 4. Further, a gate electrode 9 is formed across the N-type potential extraction region (NSD) 6 of the two body regions 4 via a gate insulating film (not shown) thereon. Another wiring that is electrically independent from the wiring connected to the anode 12 is connected to the gate electrode 9. As a result, a vertical DMOSFET having the surface of the body region 4 under the gate electrode 9 as a channel is formed.
Also in this vertical DMOSFET, since the pillar region 3, the body region 4, and the drift region 2 are formed in a super junction structure, the breakdown voltage can be increased.

本実施の形態においても、図1に示した先の実施の形態と同様に、中央の縦型DMOSFETの外側に、ボディ領域4とドリフト領域2にまたがって形成されたN型の電位取り出し領域(NSD)8を有する縦型PNダイオードが配置されている。
このため、縦型DMOSFETに通常と逆方向のバイアスが印加された際に、少数キャリアを素早く引き抜くことができ、回路動作を速くすることができる。
従って、本実施の形態により、高耐圧と速い動作とを共に実現することが可能な半導体装置を構成することができる。
Also in this embodiment, as in the previous embodiment shown in FIG. 1, an N-type potential extraction region (stretched across the body region 4 and the drift region 2) outside the central vertical DMOSFET ( A vertical PN diode with NSD) 8 is arranged.
For this reason, when a reverse bias is applied to the vertical DMOSFET, minority carriers can be quickly extracted, and the circuit operation can be accelerated.
Therefore, according to this embodiment, a semiconductor device capable of realizing both a high breakdown voltage and a fast operation can be configured.

<3.変形例>
本発明の変形例としては、例えば、以下に挙げる構成が考えられる。
(1)スーパージャンクション構造以外の接合部の構造により、高い耐圧を実現する構成
(2)ピラー領域がなく、ボディ領域だけの構成
(3)ボディ領域とピラー領域とが一体であり、同じ幅である構成
(4)縦型DMOSFETのゲート電極が、基体に埋め込まれたトレンチ構造である構成
(5)縦型ではない(例えば横型の)接合部を有する構成
これらの他にも、様々な変形が可能である。
<3. Modification>
As modifications of the present invention, for example, the following configurations can be considered.
(1) Structure that realizes high breakdown voltage by the structure of the joint part other than the super junction structure (2) No pillar region, only the body region (3) The body region and the pillar region are integrated with the same width Configuration (4) Configuration in which the gate electrode of the vertical DMOSFET is a trench structure embedded in the substrate (5) Configuration having a non-vertical (for example, horizontal) junction portion In addition to these, various modifications Is possible.

本発明の半導体装置において、半導体としては、シリコンの他、ゲルマニウムや、化合物半導体も使用することが可能である。
また、本発明の半導体装置において、半導体基体としては、半導体基板、半導体基板とその上の半導体エピタキシャル層等の構成を使用することが可能である。
In the semiconductor device of the present invention, germanium or a compound semiconductor can be used as the semiconductor in addition to silicon.
In the semiconductor device of the present invention, a semiconductor substrate, a semiconductor substrate, a semiconductor substrate, and a semiconductor epitaxial layer thereon can be used.

また、上述した各実施の形態では、基板1及びドリフト領域2をN型として、ピラー領域3及びボディ領域4をP型としていた。
本発明では、これらの各領域が、それぞれ逆の導電型である半導体装置を構成することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the substrate 1 and the drift region 2 are N-type, and the pillar region 3 and the body region 4 are P-type.
In the present invention, it is also possible to constitute a semiconductor device in which each of these regions has the opposite conductivity type.

また、縦型DMOSFETと縦型PNダイオードとを共に有する半導体装置において、これら縦型DMOSFET及び縦型PNダイオードの構成をなるべく共通化することが考えられる。
本発明の変形例の1つとして、このように共通化した場合の、縦型PNダイオードの部分の概略構成図(断面図)を、図7に示す。図7においては、符号や部品の構成を、図1及び図6に示した各実施の形態と同様としている。
図7に示すように、図6に示した縦型DMOSFETと同様に、2つのボディ領域4上にゲート電極9が形成されている。
ただし、この図7の場合、ゲート電極9は、P型の電位取り出し領域(PSD)6及びN型の電位取り出し領域(NSD)5に接続されている配線に接続されている。これにより、DMOSFETがダイオードとして動作する。
このように、縦型DMOSFETと同様の構成で縦型PNダイオードを形成することにより、縦型DMOSFETと縦型PNダイオードとを共に有する半導体装置において、製造する際に、マスクや工程数を削減することが可能になる。また、配線の接続を変えるだけで、DMOSFETとPNダイオードとを作り分けできるため、製造工程が簡略化される。
Further, in a semiconductor device having both a vertical DMOSFET and a vertical PN diode, it is conceivable to make the configurations of the vertical DMOSFET and the vertical PN diode as common as possible.
As one modification of the present invention, FIG. 7 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a vertical PN diode portion in the case of common use as described above. In FIG. 7, the reference numerals and component configurations are the same as those in the embodiments shown in FIGS. 1 and 6.
As shown in FIG. 7, the gate electrode 9 is formed on the two body regions 4 as in the vertical DMOSFET shown in FIG.
However, in the case of FIG. 7, the gate electrode 9 is connected to the wiring connected to the P-type potential extraction region (PSD) 6 and the N-type potential extraction region (NSD) 5. As a result, the DMOSFET operates as a diode.
In this manner, by forming the vertical PN diode with the same configuration as the vertical DMOSFET, in the semiconductor device having both the vertical DMOSFET and the vertical PN diode, the number of masks and the number of processes can be reduced when manufacturing the semiconductor device. It becomes possible. In addition, since the DMOSFET and the PN diode can be separately formed by simply changing the wiring connection, the manufacturing process is simplified.

なお、本発明において、第1拡散層と、第1拡散層を囲むように形成された第2拡散層との、平面形状や平面配置は、様々な構成が可能であり、特に限定されるものではない。
平面形状としては、例えば、個々に独立した島状、ストライプ状、リング状等が挙げられる。
平面配置としては、第2拡散層を第1拡散層の周囲全体に設けた配置や、第2拡散層を第1拡散層の1次元方向の両外側(前後又は左右)に設けた配置等が挙げられる。
In the present invention, the planar shape and the planar arrangement of the first diffusion layer and the second diffusion layer formed so as to surround the first diffusion layer can be variously configured and are particularly limited. is not.
Examples of the planar shape include island shapes, stripe shapes, and ring shapes that are individually independent.
Examples of the planar arrangement include an arrangement in which the second diffusion layer is provided around the entire first diffusion layer, and an arrangement in which the second diffusion layer is provided on both outer sides (front and rear or left and right) in the one-dimensional direction of the first diffusion layer. Can be mentioned.

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

本発明の第1の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。1 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. A〜C 図1のダイオードを適用する昇圧型コンバータの構成及び動作を説明する図である。FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating the configuration and operation of a boost converter to which the diode of FIG. 1 is applied. 図1のダイオードに順方向のバイアスを印加したときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when a forward bias is applied to the diode of FIG. 図1のダイオードに逆方向のバイアスを印加したときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when a reverse bias is applied to the diode of FIG. 図2のダイオードの代わりにトランジスタを使用した、昇圧型コンバータの出力段回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an output stage circuit of a boost converter using a transistor instead of the diode of FIG. 2. 本発明の第2の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the semiconductor device of the 2nd Embodiment of this invention. 縦型DMOSFET及び縦型PNダイオードの構成を共通化した場合の縦型PNダイオードの部分の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the part of the vertical PN diode when the configurations of the vertical DMOSFET and the vertical PN diode are shared. 従来の縦型PNダイオードの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the conventional vertical PN diode. 従来の縦型DMOSFETの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the conventional vertical DMOSFET. A、B 図8のダイオードに順方向及び逆方向のバイアスを印加したときの状態を示す図である。A, B It is a figure which shows a state when the bias of a forward direction and a reverse direction is applied to the diode of FIG. ダイオードの電流の変化とリバースリカバリータイムを説明する図である。It is a figure explaining the change of the electric current of a diode, and reverse recovery time.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板、2 エピタキシャル層(ドリフト領域)、3 ピラー領域、4 ボディ領域、5,7 P型の電位取り出し領域(PSD)、6,8 N型の電位取り出し領域(NSD)、9 ゲート電極、11 カソード、12 アノード、21 ホール、22 電子、31 PNPトランジスタ、32 ダイオード、33 PNPトランジスタ、34 NPNトランジスタ、C キャパシター、D ダイオード、L インダクタ(コイル)、Tr トランジスタ、Tr1 第1のトランジスタ、Tr2 第2のトランジスタ   1 substrate, 2 epitaxial layer (drift region), 3 pillar region, 4 body region, 5, 7 P-type potential extraction region (PSD), 6,8 N-type potential extraction region (NSD), 9 gate electrode, 11 Cathode, 12 Anode, 21 Hole, 22 Electron, 31 PNP transistor, 32 Diode, 33 PNP transistor, 34 NPN transistor, C capacitor, D diode, L Inductor (coil), Tr transistor, Tr1 First transistor, Tr2 Second Transistor

Claims (5)

PN接合型ダイオードを有する半導体装置であって、
第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含有する半導体層と、
前記半導体層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第1拡散層と、
前記半導体層の表面に、前記第1拡散層と互いに離間し、かつ、前記第1拡散層を囲むように形成された、第2導電型不純物を含有する第2拡散層と、
前記第1拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第3拡散層と、
前記第2拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第4拡散層と、
前記第1拡散層の表面に形成され、前記第3拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第5拡散層と、
前記第2拡散層の表面と前記半導体層の表面とをまたぐように形成され、前記第4拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第6拡散層とを含んで、前記PN接合型ダイオードが構成されている
半導体装置。
A semiconductor device having a PN junction diode,
A semiconductor layer containing a first conductivity type impurity formed on a first conductivity type semiconductor substrate;
A first diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer;
A second diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer so as to be spaced apart from the first diffusion layer and surrounding the first diffusion layer;
A third diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the first diffusion layer;
A fourth diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer;
A fifth diffusion layer containing a first conductivity type impurity formed on a surface of the first diffusion layer and electrically connected to the third diffusion layer;
A sixth diffusion layer containing a first conductivity type impurity, formed to straddle the surface of the second diffusion layer and the surface of the semiconductor layer, and electrically connected to the fourth diffusion layer; A semiconductor device comprising the PN junction diode.
前記第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含む第1ピラー層と、
前記第1ピラー層と交互に配置され、前記第1拡散層の下方に延びるように形成された、第2導電型不純物を含む第2ピラー層と、
前記第2拡散層の下方に延びるように形成された第3ピラー層とをさらに含んで、前記PN接合型ダイオードが構成されている
請求項1に記載の半導体装置。
A first pillar layer including a first conductivity type impurity formed on the first conductivity type semiconductor substrate;
A second pillar layer including a second conductivity type impurity, which is alternately disposed with the first pillar layer and is formed to extend below the first diffusion layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third pillar layer formed so as to extend below the second diffusion layer, to form the PN junction diode.
二重拡散電界効果型トランジスタを有する半導体装置であって、
第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含有する半導体層と、
前記半導体層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第1拡散層と、
前記半導体層の表面に、前記第1拡散層と互いに離間し、かつ、前記第1拡散層を囲むように形成された、第2導電型不純物を含有する第2拡散層と、
前記第1拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第3拡散層と、
前記第2拡散層の表面に形成された、第2導電型不純物を含有する第4拡散層と、
前記第1拡散層の表面に形成され、前記第3拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第5拡散層と、
前記第2拡散層の表面と前記半導体層の表面とをまたぐように形成され、前記第4拡散層と電気的に接続された、第1導電型不純物を含有する第6拡散層と、
前記第1拡散層の表面及び前記半導体層の表面に形成されたゲート絶縁膜と、
前記第1拡散層の表面の一部及び前記半導体層の表面の一部にまたがるように、前記ゲート絶縁膜上に形成された、ゲート電極とを含んで、前記二重拡散電界効果型トランジスタが構成されている
半導体装置。
A semiconductor device having a double diffusion field effect transistor,
A semiconductor layer containing a first conductivity type impurity formed on a first conductivity type semiconductor substrate;
A first diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer;
A second diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the semiconductor layer so as to be spaced apart from the first diffusion layer and surrounding the first diffusion layer;
A third diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the first diffusion layer;
A fourth diffusion layer containing a second conductivity type impurity formed on the surface of the second diffusion layer;
A fifth diffusion layer containing a first conductivity type impurity formed on a surface of the first diffusion layer and electrically connected to the third diffusion layer;
A sixth diffusion layer containing a first conductivity type impurity, formed so as to straddle the surface of the second diffusion layer and the surface of the semiconductor layer, and electrically connected to the fourth diffusion layer;
A gate insulating film formed on the surface of the first diffusion layer and the surface of the semiconductor layer;
The double diffusion field effect transistor includes a gate electrode formed on the gate insulating film so as to straddle part of the surface of the first diffusion layer and part of the surface of the semiconductor layer. Configured semiconductor device.
前記第1導電型の半導体基体上に形成された第1導電型不純物を含む第1ピラー層と、
前記第1ピラー層と交互に配置され、前記第1拡散層の下方に延びるように形成された、第2導電型不純物を含む第2ピラー層と、
前記第2拡散層の下方に延びるように形成された第3ピラー層とをさらに含んで、前記二重拡散電界効果型トランジスタが構成されている
請求項3に記載の半導体装置。
A first pillar layer including a first conductivity type impurity formed on the first conductivity type semiconductor substrate;
A second pillar layer including a second conductivity type impurity, which is alternately disposed with the first pillar layer and is formed to extend below the first diffusion layer;
The semiconductor device according to claim 3, further comprising a third pillar layer formed so as to extend below the second diffusion layer, to form the double diffusion field effect transistor.
前記二重拡散電界効果型トランジスタの、前記半導体層と、前記第1拡散層と、前記第2拡散層と、前記第3拡散層と、前記第4拡散層と、前記第5拡散層と、前記ゲート絶縁膜と、前記ゲート電極と同じ構成を有すると共に、前記ゲート電極が、前記第3拡散層及び前記第5拡散層と電気的に接続されている、PN接合型ダイオードをさらに含む、請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor layer, the first diffusion layer, the second diffusion layer, the third diffusion layer, the fourth diffusion layer, and the fifth diffusion layer of the double diffusion field effect transistor; The semiconductor device further includes a PN junction diode having the same configuration as the gate insulating film and the gate electrode, wherein the gate electrode is electrically connected to the third diffusion layer and the fifth diffusion layer. Item 4. The semiconductor device according to Item 3.
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