JP2633545B2 - 高耐圧プレーナ型半導体素子 - Google Patents

高耐圧プレーナ型半導体素子

Info

Publication number
JP2633545B2
JP2633545B2 JP62026234A JP2623487A JP2633545B2 JP 2633545 B2 JP2633545 B2 JP 2633545B2 JP 62026234 A JP62026234 A JP 62026234A JP 2623487 A JP2623487 A JP 2623487A JP 2633545 B2 JP2633545 B2 JP 2633545B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
base layer
type
conductivity type
breakdown voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62026234A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63194366A (ja
Inventor
孝 四戸
明夫 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62026234A priority Critical patent/JP2633545B2/ja
Publication of JPS63194366A publication Critical patent/JPS63194366A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2633545B2 publication Critical patent/JP2633545B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices
    • H01L29/745Gate-turn-off devices with turn-off by field effect
    • H01L29/7455Gate-turn-off devices with turn-off by field effect produced by an insulated gate structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は高耐圧のプレーナ型半導体素子に関する。
(従来の技術) プレーナ型の半導体素子は、逆バイアス印加時に接合
の湾曲部に電界集中が生じ、平面接合に比べて耐圧が低
くなることが知られている。このため高耐圧プレーナ型
半導体素子では、電界集中を緩和する種々の接合終端構
造が用いられている。
第13図はその様な従来の高耐圧プレーナ型半導体素子
の構造例である。この従来例では、ゲート・カソード間
を短絡するMISトランジスタを設け、このMISトランジス
タによりゲート電流を外部に排出してターンオフするよ
うにしたゲートターンオフサイリスタ(以下、MIS−GT
O)の接合終端部に低抵抗フィールドプレート構造を用
いて高耐圧を実現している。以下、図面を用いて説明す
る。第13図において、1はp型の第1エミッタ層、2は
n型の第1ベース層、3はp型の第2ベース層、4はn
型の第2エミッタ層である。第1エミッタ層1にはアノ
ード電極6が、第2エミッタ層4にはカソード電極7が
それぞれオーミックに取付けられている。このGTOをタ
ーンオフするために、第2エミッタ層4内に、p+型層5
を設け、このp+型層5と第2ベース層3に挟まれた第2
エミッタ層4表面部をチャネル領域とし、この上にゲー
ト絶縁膜8を介してゲート電極9を形成し、pチャネル
型MISトランジスタが構成されている。10は層間絶縁膜
である。第2ベース層3と第1ベース層2のなす接合の
基板表面に露出する部分およびその外側に延在して絶縁
膜12が形成され、この絶縁膜12上に高抵抗体膜からな
る、所謂抵抗性フィールド・プレート15が形成されてい
る。抵抗性フィールドプレート15の一端は第2ベース層
3にオーミック接触している電極13により第2ベース層
3と同電位に設定され、他端は第1ベース層2に形成さ
れたn+型層11にオーミック接触している電極14により第
1ベース層2の電位に設定されている。
この様な構造では、第1ベース層2と第2ベース層3
から成る接合に逆バイアスを印加した時、高抵抗のフィ
ールドプレート15に微少電流が流れてその内部に電位勾
配が形成される。この結果、第1ベース層2に伸びる空
乏層は破線で示すようになり、基板表面部での電界強度
が緩和され、高耐圧が実現される。
このMIS−GTOがオフ状態にあり、破線で示したように
空乏層が広がっている時に、アノード電極6とカソード
電極7の間に上昇率の大きなオフ電圧を印加すると、第
1ベース層2と第2ベース層3のなす接合の接合容量を
通して第2ベース層3内に変位電流が流れる。オフ状態
ではゲート電極9に正の電圧が印加されているので、変
位電流MISトランジスタを通ってカソード電極7から外
部に排出され、GTOのゲート電流として作用しGTOを誤点
弧させることはない。しかし、抵抗性フィールドプレー
ト15に隣接したMISトランジスタでは事情が異なる。抵
抗性フィールドプレート15の下には空乏層が大きく広が
るので発生する変位電流は大きなものとなる。この変位
電流は実線aで示すように最も近くにあるMISトランジ
スタを通り外部へ排出されるが、変位電流が大きい場合
はMISトランジスタ内での電圧降下が大きく、結果的に
第2ベース層3と第2エミッタ層4からなる接合を順バ
イアスすることになり、MIS−GTOは誤点弧を起こしてし
まうという問題点があった。従来は、この問題点を解決
するために電極13をカソード電極7とつなげる方法がと
られていた。その従来例を第14図に示す。この様な構造
では、変位電流は実線aで示したように直接カソード電
極7から外部へ排出されるので誤点弧の問題は起こらな
い。しかし、この構造では第2エミッタ層4が第2ベー
ス層3と短絡することになるためMIS−GTOのトリが感度
が大幅に低下するという新たな問題を生じていた。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の高耐圧プレーナ型半導体素子で
は、抵抗性フィールドプレートの一端を素子が形成され
る第2ベース層と同電位に設定していたために、急峻な
立上りを持つオフ電圧を印加すると抵抗性フィールドプ
レート部から発生する大きな変位電流が素子のゲート電
流として作用し誤点弧を起こすという問題があり、それ
を回避するための従来の構造ではトリが感度が大幅に低
下するという新たな問題を生じていた。
本発明は、この様な問題を解決した高耐圧プレーナ型
半導体素子を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る高耐圧プレーナ型半導体素子は、第1導
電型の第1ベース層と、この第1ベース層上に形成され
た第2導電型の第1エミッタ層と、前記第1ベース層の
前記第1エミッタ層を形成した側と反対側の表面に選択
的に形成された第2導電型の第2ベース層と、この第2
ベース層内に形成され前記第2ベース層とは実質的に短
絡されない第1導電型の第1の第2エミッタ層と、この
第1の第2エミッタ層に低抵抗接触する電極を有する高
耐圧プレーナ型半導体素子において、 前記第2ベース層を取り囲みかつ前記第2ベース層とは
実質的に分離された第2導電型層が形成され、前記電極
が前記第2導電型層に低抵抗接触していることを特徴と
する。
すなわち本発明は、素子が形成される第2ベース層を
取り囲んで第2ベース層と同導電型の層を形成し、この
層にカソード電極を低抵抗接触させることを特徴とする
ものである。新たに設ける第2導電型層は、素子の第2
ベース層と第1の第2エミッタ層とを実質的に短絡しな
いような方法で設ける。具体的には、新たに設ける層
は第2ベース層と分離して形成する、第2ベース層と
比べ低濃度の層を第2ベース層と一部重なるように形成
する、新たに設ける層は反対導電型層により第2ベー
ス層と実質的に分離する、新たに設ける層は溝により
第2ベース層と実質的に分離する、という方法がとられ
る。更に、素子領域を有効に利用するために、新たに設
ける層に第2エミッタ層を設けてもよい。
(作 用) 本発明の素子構造では、オフ状態で上昇率の大きなオ
フ電圧を印加すると、接合終端部から発生する大きな変
位電流は、新たに設けられた層に低抵抗接触しているカ
ソード電極から外部へ排出されるので素子が誤点弧を起
こすことはない。また、新たに設けられた層は第2ベー
ス層とは実質的に分離されているので、カソード電極と
つながっていても素子のゲート・カソード間を短絡しト
リが感度の大幅な低下を招くこともない。また、更に素
子の有効面積を増やすために、この層の中に第2エミッ
タ層を形成して導通に寄与させることもできる。
(実施例) 以下本発明の実施例を説明する。第1図は第1の実施
例のMIS−GTOの断面図である。従来例として示した第13
図、第14図と対応する部分は同じ符号を付して詳細な説
明は省く。この実施例では、第2ベース層3を取り囲ん
でp型層16が分離して形成されており、このp型層には
カソード電極7が低抵抗接触している。
この実施例によれば、オフ状態で上昇率の大きなオフ
電圧を印加しても接合終端部から発生する大きな変位電
流は、p型層16に低抵抗接触しているカソード電極7か
ら外部へ排出されるので素子が誤点弧を起こすことはな
い。またp型層16は第2ベース層3とは完全に分離され
ているので、MIS−GTOの第2エミッタ層4と第2ベース
層3とが短絡することはなくトリが感度の低下は生じな
い。
第2図ないし第4図は、第2ないし第4の実施例のMI
S−GTOの断面図である。これらの実施例ではp型層16は
第2ベース層3と完全には分離されていないが、高抵抗
領域が形成されているのでMIS−GTOの第2エミッタ層4
と第2ベース層3は高抵抗でむすばれることになりトリ
が感度の低下は生じない。第2図で示す第2の実施例で
はp型低濃度層17を形成することにより高抵抗領域を形
成している。尚、この層はカソード電極7とつながって
いるので、パンチスルーを防ぐために所定電圧で完全に
空乏化しない程度の総不純物量を有していることが必要
である。また、第3図で示す第3の実施例ではn型層18
を、第4図で示す第4の実施例では溝19を形成すること
によって高抵抗領域を形成している。
第5図は第5の実施例のMIS−GTOの断面図である。こ
の実施例ではp型層16の中に第2エミッタ層4′を設け
て素子面積の有効利用をはかっている。但し、この例で
はカソード電極7が第2エミッタ層4′とp型層16を短
絡している側はMISトランジスタをつけなくても自然に
ターンオフするので通常のMIS−GTOの片側だけの構成に
なっている。
第6図は第6の実施例のMIS−GTOの断面図である。こ
の実施例ではp型層16の中に第2エミッタ層4′を設
け、いわゆるバイポーラ型MOSFET構造を形成し、導通に
寄与させている。バイポーラ型MOSFETの部分はラッチン
グしていないのでターンオフ用のMISトランジスタはつ
ける必要がない。
第7図は、本発明をターンオン用のMISトランジスタ
を備えたサイリスタ(以下MISサイリスタ)に適用した
第7の実施例である。この実施例ではサイリスタをター
ンオフするために、第2ベース層3を選択的に形成し、
第2エミッタ層4と第1ベース層2に挟まれた第2ベー
ス層3表面部をチャネル領域とし、この上にゲート絶縁
膜8を介してゲート電極9を形成し、nチャネル型MIS
トランジスタが構成されている。p型層16は第2ベース
層3と同時拡散するか、または、第2ベース層3と重ね
て形成しチャネルを構成しているp型層と同時拡散して
形成する。この実施例の効果は第1の実施例と同様であ
る。
第8図は第8の実施例のMISサイリスタの断面図であ
る。この実施例では第2の実施例と同様にp型低濃度層
17を形成することにより高抵抗領域を形成している。こ
のほかに第3・第4の実施例の様にn型層、溝により高
抵抗領域を形成しても同様の効果が得られる。
第9図は第9の実施例のMISサイリスタの断面図であ
る。この実施例ではp型層16の中に第2エミッタ層4′
を設け、いわゆるバイポーラ型MOSFET構造を形成し導通
に寄与させている。
これまでの実施例はいずれも接合終端構造として抵抗
性フィールドプレートを用いているが、本発明は、その
他の接合終端構造に対しても適用することができる。第
10図は本発明を通常のフィールドプレート構造に適用し
た例であり、p型層16にはカソード電極7が低抵抗接触
し、絶縁膜12の上まで延在してフィールドプレートとし
て機能させている。第11図は本発明をガードリング構造
に適用した例であり、p型層16の外側に更にp型層20を
設けガードリングとして機能させている。このp型層20
は必要に応じて個数を増やし多段ガードリング構造とす
ることができる。第12図は本発明をRESURF構造に適用し
た例であり、p型層16と一部重なるようにp型低濃度層
21を形成し、この部分を空乏化することにより電界集中
を緩和し耐圧を高めている。
本発明は上記した実施例に限られるものではなく、更
に種々変形して実施することが可能である。例えば、上
記各実施例では素子構造がサイリスタの場合について説
明したがトランジスタ構造の場合にも本発明は有効であ
る。特に、エミッタ層とベース層が短絡されていない素
子の場合に本発明を適用すれば大きな効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、素子が形成される
第2ベース層を取り囲んで第2ベース層と同導電型の層
を形成し、この層にカソード電極を低抵抗接触させるこ
とによって、高いトリが感度を維持しながら、大きな 耐量を持つ高耐圧プレーナ型半導体素子を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第6図は本発明の第1乃至第6の実施例のMI
S−GTOを示す断面図、第7図乃至第9図は第7乃至第9
の実施例のMISサイリスタを示す断面図、第10図乃至第1
2図は本発明を種々の接合終端構造に適用した例を示す
断面図、第13図および第14図は従来のMIS−GTOを示す断
面図である。 1……p型第1エミッタ層、11……n+型層 2……n型第1ベース層、12……絶縁膜 3……p型第2ベース層、13……電極 4……n型第2エミッタ層、14……電極 5……p+型層、15……高抵抗体膜 6……アノード電極、16……p型層 7……カソード電極、17……p型低濃度層 8……ゲート絶縁膜、18……n型層 9……ゲート電極、19……溝 10……絶縁膜、20……p型層 21……p型低濃度層

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型の第1ベース層と、この第1ベ
    ース層上に形成された第2導電型の第1エミッタ層と、
    前記第1ベース層の前記第1エミッタ層を形成した側と
    反対側の表面に選択的に形成された第2導電型の第2ベ
    ース層と、この第2ベース層内に形成され前記第2ベー
    ス層とは実質的に短絡されない第1導電型の第1の第2
    エミッタ層と、この第1の第2エミッタ層に低抵抗接触
    する電極を有する高耐圧プレーナ型半導体素子におい
    て、 前記第2ベース層を取り囲みかつ前記第2ベース層とは
    実質的に分離された第2導電型層が形成され、前記電極
    が前記第2導電型層に低抵抗接触していることを特徴と
    する高耐圧プレーナ型半導体素子。
  2. 【請求項2】前記第2導電型層が前記第1ベース層によ
    って前記第2ベース層から分離されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の高耐圧プレーナ型半導
    体素子。
  3. 【請求項3】前記第2導電型の不純物濃度が前記第2ベ
    ース層の不純物濃度よりも低く、かつ前記第2導電型層
    が前記第2ベース層の一部と重なるように形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高耐圧
    プレーナ型半導体素子。
  4. 【請求項4】前記第2導電型層と前記第2ベース層との
    間に第1導電型層が形成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の高耐圧プレーナ型半導体素
    子。
  5. 【請求項5】前記第2導電型層と前記第2ベース層との
    間に溝が形成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の高耐圧プレーナ型半導体素子。
  6. 【請求項6】前記第2導電型層内に第1導電型の第2の
    第2エミッタ層が形成され、前記電極が前記第2の第2
    エミッタ層に低抵抗接触していることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の高耐圧プレーナ型半導体素子。
JP62026234A 1987-02-09 1987-02-09 高耐圧プレーナ型半導体素子 Expired - Fee Related JP2633545B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62026234A JP2633545B2 (ja) 1987-02-09 1987-02-09 高耐圧プレーナ型半導体素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62026234A JP2633545B2 (ja) 1987-02-09 1987-02-09 高耐圧プレーナ型半導体素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63194366A JPS63194366A (ja) 1988-08-11
JP2633545B2 true JP2633545B2 (ja) 1997-07-23

Family

ID=12187635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62026234A Expired - Fee Related JP2633545B2 (ja) 1987-02-09 1987-02-09 高耐圧プレーナ型半導体素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2633545B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0795597B2 (ja) * 1990-08-18 1995-10-11 三菱電機株式会社 サイリスタおよびその製造方法
DE4135411A1 (de) * 1991-10-26 1993-04-29 Asea Brown Boveri Abschaltbares leistungshalbleiter-bauelement

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS573225B2 (ja) * 1974-08-19 1982-01-20
JPS53100781A (en) * 1977-02-15 1978-09-02 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS58100460A (ja) * 1981-12-11 1983-06-15 Hitachi Ltd 縦形mos半導体装置
JPS58125871A (ja) * 1981-12-16 1983-07-27 ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ 多セル形サイリスタ
JPS58192368A (ja) * 1982-05-07 1983-11-09 Toshiba Corp 高耐圧プレ−ナ型半導体装置
JPS59149056A (ja) * 1983-02-15 1984-08-25 Nissan Motor Co Ltd 縦型mosトランジスタ
JPS61137368A (ja) * 1984-12-10 1986-06-25 Hitachi Ltd 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63194366A (ja) 1988-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7417282B2 (en) Vertical double-diffused metal oxide semiconductor (VDMOS) device incorporating reverse diode
JPH06104444A (ja) アクティブクランプを備えたパワーmosfet回路
JPH0582070B2 (ja)
US10600897B2 (en) Semiconductor device
JPH09283754A (ja) 高耐圧半導体装置
US6043532A (en) DMOS transistor protected against "snap-back"
JP2002525878A (ja) 半導体装置
JP2009071217A (ja) 半導体装置
EP0110331A2 (en) A MOS transistor
US20190157259A1 (en) Semiconductor Device Including an Integrated Resistor
JPH10209432A (ja) 半導体デバイスの改良
US4132996A (en) Electric field-controlled semiconductor device
US11527615B2 (en) Semiconductor device
US5959345A (en) Edge termination for zener-clamped power device
US7091559B2 (en) Junction electronic component and an integrated power device incorporating said component
JPS62176168A (ja) 縦型mosトランジスタ
JPH08148675A (ja) 半導体装置
KR19990087140A (ko) 반도체 소자
JP2633545B2 (ja) 高耐圧プレーナ型半導体素子
US9443942B2 (en) Semiconductor device
JP3522532B2 (ja) 半導体装置
JP7338242B2 (ja) 半導体装置
US10763355B2 (en) Power semiconductor device
JP2002026314A (ja) 半導体装置
JP2581233B2 (ja) 横型伝導度変調mosfet

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees