JP2857200B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2857200B2 JP2026518A JP2651890A JP2857200B2 JP 2857200 B2 JP2857200 B2 JP 2857200B2 JP 2026518 A JP2026518 A JP 2026518A JP 2651890 A JP2651890 A JP 2651890A JP 2857200 B2 JP2857200 B2 JP 2857200B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低電力制御性，高速性と高耐圧，大電流特
性を兼ね備えたデバイスに関するものである。
従来の技術 従来低電力制御性，高速性と高耐圧，大電流特性をも
つデバイスは、絶縁ゲート電界効果トランジスタ（IGFE
T）とバイポーラトランジスタ（BT）とを組み合わせた
構造（以下、IGBTと記す）が知られ、このIGBTの基本構
造は、第３図に示す通りである。この構造は、基板のド
レイン層がＰ型であること、ソース部に浅いP+拡散領域
があることを除けば、縦型のIGFETと基本的には同一で
ある。
以上のように構成されたIGBTについて、以下その動作
について説明する。
まず、ポリシリコンゲート部４に正の電圧を印加する
と、Ｐベース層８のポリシリコンゲート部下の表面がＮ
型に反転し、N+ソース層６からN-ベース層３に電子が流
入する。それに伴い、P+ドレイン層１からも、正孔電流
が注入され、N-ベース層３にキャリアの蓄積がおこる。
高耐圧のIGFETのオン抵抗に関しては、N-ベース層３の
抵抗が支配的であるため、N-ベース層３にキャリアが蓄
積し、導電率の変調が起きると、全体のオン抵抗は大幅
に減少することになる。また、ポリシリコンゲート部４
の電圧を零にすると、Ｐベース層８のＮ型反転層が消滅
し、電子の注入がなくなるのでN-ベース層３に残留した
正孔が消滅する間電流が流れるが、最後にオフする。以
上のようにIGBTは、N-ベース層３の抵抗を下げることに
よって全体の低オン抵抗化をはかるデバイスである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、N-ベース層３に
流入した正孔は、Ｐベース層８に入り、N+ソース層６の
下を通り、ソース電極に抜けていくことになる。その
際、N+ソース層６下のＰベース層８に横方向の電圧降下
が生じる。この電圧はN+ソース層６とＰベース層８を順
方向にバイアスするため、動作電流密度が大きくなる
と、N+ソース層6,Pベース層8,N-ベース層３からなるNPN
バイポーラトランジスタが動作し、N+ソース層６からＰ
ベース層８に電子が直接注入されてしまう。すなわち、
N+ソース層6,Pベース層8,N-ベース層3,P+ドレイン層１
からなる寄生サイリスタがラッチアップしてしまい、ゲ
ートの制御能力がなくなってしまうという欠点を有して
いる。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、寄生サ
イリスタがラッチアップする動作電流密度を向上させる
ことを目的とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明のIGBTは、ポリシ
リコンゲート部下にも深いP+拡散領域を形成した構成を
有している。
作用 この構成によって、N-ベース層に注入した正孔の一部
は、この深いP+拡散領域から抜けていくことになる。ま
た、この深いP+拡散領域は、ソース部の深いP+拡散領域
とつながっているため、ポリシリコンゲート部下の深い
P+拡散領域に入った正孔は、ソース電極に抜けていくこ
とになる。このように、N-ベース層の正孔の一部をポリ
シリコンゲート部下の深いP+拡散領域から抜くことによ
って、Ｐベース層に流入する正孔の密度を減らすことが
可能となる。この結果、N+ソース層下のＰベース層の横
方向電圧降下が減少し、N+ソース層,Pベース層,N-ベー
ス層からなるNPNバイポーラトランジスタは動作しにく
くなる。したがって、N+ソース層,Pベース層,N-ベース
層,P+ドレイン層からなる寄生サイリスタがラッチアッ
プする電流密度を向上させることが可能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第１図は本発明の実施例IGBTの断面図を、
また、第２図は同実施例の要部表面パターン図を示すも
のである。第１図において、１はP+基板、２はN+バッフ
ァ層、３はN-ベース層、４はポリシリコンゲート部、５
は層間絶縁膜、６はN+ソース層、７はソースアルミニウ
ム電極、８はチャンネル部を形成するＰベース層、９は
深いP+拡散領域、10は浅いP+拡散領域、11はポリシリコ
ンゲート部下に形成された深いP+拡散領域である。この
ように構成されたIGBTについて、その動作を説明する。
まず、ポリシリコンゲート部４に正の電圧を印加する
と、Ｐベース層８のポリシリコンゲート部４下の表面が
Ｎ型に反転し、N+ソース層６からN-ベース層３に電子が
流入する。それに伴いP+ドレイン層１からも正孔の注入
が起こり、N-ベース層３にキャリアの蓄積がおこる。こ
れによってN-ベース層３の導電率変調がおこり、N-ベー
ス層３の抵抗を大幅に低減することが可能となる。
また、P+ドレイン層１から注入された正孔は、Ｐベー
ス層８及び11のポリシリコンゲート部４下の深いP+拡散
領域11からソース電極に抜けることになる。
したがって、第３図にある従来のIGBTの構成に比較し
て、Ｐベース層に入る正孔密度を減少させることが可能
となる。
このため、N+ソース層６下のＰベース層８の横方向の
電圧降下が従来のIGBTに比較して減少するため、従来の
IGBTでは、N+ソース層6,Pベース層8,N-ベース層３から
なるNPNバイポーラトランジスタが動作する電流密度に
達しても、本発明のIGBTでは動作しないことになる。
発明の効果 以上のように、本発明によればポリシリコンゲート部
下に深いP+拡散領域を設けることにより、N+ソース層,P
ベース層,N-ベース層からなるNPNバイポーラトランジス
タが動作する電流密度を向上させることができる。すな
わち、N+ソース層,Pベース層,N-ベース層,P+ドレイン層
からなるIGBTの寄生サイリスタがラッチアップする電流
密度の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のIGBTの断面図、第２図は本発明のIGBT
のポリシリコンゲート部と深いP+拡散領域の形成領域を
示す表面パターン図、第３図は従来のIGBTの断面図であ
る。 １……P+基板、２……N+バッファ層、３……N-ベース
層、４……ポリシリコンゲート部、５……層間絶縁膜、
６……N+ソース層、７……ソースアルミニウム電極、８
……チャンネル部を形成するＰベース層、９……深いP+
拡散領域、10……浅いP+拡散領域、11……ポリシリコン
ゲート部下の深いP+拡散領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−238172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39069（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一導電性の半導体基板上に設けた逆導電型
    の高濃度バッファ層及び低濃度ベース層と、前記逆導電
    型の低濃度ベース層に設けた一導電型領域と、前記一導
    電型領域に設けた逆導電型ソース領域と、前記一導電型
    領域と前記逆導電型ソース領域とを接続するソース電極
    と、前記逆導電型の低濃度ベース層の上部に絶縁層を介
    して設けたゲート電極と、前記ゲート電極下部の前記逆
    導電型の低濃度ベース層に設けた一導電型のゲート下部
    領域とを有し、前記一導電型のゲート下部領域を前記ソ
    ース電極下部の前記一導電型領域に接続した半導体装
    置。
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