JP2941347B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2941347B2
JP2941347B2 JP8463490A JP8463490A JP2941347B2 JP 2941347 B2 JP2941347 B2 JP 2941347B2 JP 8463490 A JP8463490 A JP 8463490A JP 8463490 A JP8463490 A JP 8463490A JP 2941347 B2 JP2941347 B2 JP 2941347B2
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【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、pnpn構造を持つ導電変調型MOSFET等の半導
体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a semiconductor device such as a conduction modulation type MOSFET having a pnpn structure.

(従来の技術) 第9図は、従来の導電変調型MOSFETのターンオフ部の
構造を示している。高抵抗のn型ベース層1の表面にp
型ベース層2が選択的に拡散形成され、裏面にはn型バ
ッファ層3を介してp型エミッタ層(ドレイン層)4が
拡散形成されている。p型ベース層2の表面には選択的
にn型エミッタ層(ソース層)5が形成されている。n
型エミッタ層5の周囲には、n型のターンオフチャネル
形成層6が形成され、このターンオフチャネル形成層6
内にn型エミッタ層5に接してp型ドレイン層7が形成
されている。p型ドレイン層7とp型ベース層2により
挟まれた領域のn型ターンオフチャネル形成層6表面に
ゲート絶縁膜8を介してゲート電極9が形成されてい
る。カソード電極10はn型エミッタ層5とこれに接する
p型ドレイン層6に跨がって形成されている。p型エミ
ッタ層4にはアノード電極11が形成されている。
(Prior Art) FIG. 9 shows a structure of a turn-off portion of a conventional conduction modulation type MOSFET. The surface of the high-resistance n-type base layer 1 has p
A mold base layer 2 is selectively formed by diffusion, and a p-type emitter layer (drain layer) 4 is formed by diffusion through an n-type buffer layer 3 on the back surface. On the surface of the p-type base layer 2, an n-type emitter layer (source layer) 5 is selectively formed. n
Around the emitter layer 5, an n-type turn-off channel forming layer 6 is formed.
Inside, a p-type drain layer 7 is formed in contact with n-type emitter layer 5. A gate electrode 9 is formed on a surface of the n-type turn-off channel forming layer 6 in a region interposed between the p-type drain layer 7 and the p-type base layer 2 via a gate insulating film 8. The cathode electrode 10 is formed over the n-type emitter layer 5 and the p-type drain layer 6 in contact therewith. An anode electrode 11 is formed on the p-type emitter layer 4.

この導電変調型MOSFETのターンオフ動作は次に通りで
ある。ターンオフ時、ゲート電極9には負の電圧が印加
される。これにより、ゲート電極9下のターンオフ用チ
ャネルCHが反転して、このチャネルCHを介してp型ベー
ス層とp型ドレイン層7が短絡される。この結果、n型
エミッタ層5に流れていた電流の一部が、破線で示すよ
うにチャネルCHを通して分流してカソード電極10に流れ
る。やがて、n型エミッタ層5とp型ベース層2間のpn
の接合が回復して、n型エミッタ層5から開の電子注入
が止まり、素子はターンオフする。
The turn-off operation of the conduction modulation type MOSFET is as follows. At the time of turning off, a negative voltage is applied to the gate electrode 9. As a result, the turn-off channel CH under the gate electrode 9 is inverted, and the p-type base layer and the p-type drain layer 7 are short-circuited via the channel CH. As a result, a part of the current flowing in the n-type emitter layer 5 is shunted through the channel CH and flows to the cathode electrode 10 as shown by a broken line. Eventually, the pn between the n-type emitter layer 5 and the p-type base layer 2
Is restored, the electron injection that is open from the n-type emitter layer 5 stops, and the element is turned off.

このようなターンオフ構造を持つ従来の導電変調型MO
SFETでは、ターンオフ能力が低いという問題があった。
何故なら、図に破線で示したようにターンオフ時にチャ
ネルCHを流れる電流は、p型ベース層2中のn型のター
ンオフチャネル形成層6の下を回り込んで流れる。した
がってこの電流経路が長く、またp型ベース層2のシー
ト抵抗が高い深い所を流れるため、分流電流による電圧
降下が大きい。この電圧降下のために、n型エミッタ層
5とp型ベース層2間の接合に順バイアスがかかり、接
合が回復するまでに長い時間がかかるか、場合によって
は接合が回復しないという事態が生じる。
Conventional conductive modulation type MO with such a turn-off structure
In the SFET, there was a problem that the turn-off capability was low.
This is because the current flowing through the channel CH at the time of turn-off flows around under the n-type turn-off channel forming layer 6 in the p-type base layer 2 as shown by the broken line in the figure. Therefore, since this current path is long and flows through a deep portion where the sheet resistance of the p-type base layer 2 is high, the voltage drop due to the shunt current is large. Because of this voltage drop, a forward bias is applied to the junction between the n-type emitter layer 5 and the p-type base layer 2, and it takes a long time until the junction is recovered, or in some cases, the junction is not recovered. .

同様の問題は、ゲートターンオフサイリスタ等におい
て同様のターンオフ構造を採用した場合にもある。
A similar problem occurs when a similar turn-off structure is employed in a gate turn-off thyristor or the like.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、ターンオフ時、ターンオフ用MOSチャ
ネルを用いてカソード電極に流れる電流を分流させる従
来の導電変調型MOSFET等においては、そのターンオフ用
MOSチャネルの電流がチャネル形成層下のシート抵抗の
高い領域を横方向に長い距離流れるために、ターンオフ
能力が低いという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, at the time of turn-off, in the conventional conduction modulation type MOSFET or the like which shunts the current flowing through the cathode electrode using the turn-off MOS channel,
There is a problem in that the turn-off capability is low because the current of the MOS channel flows a long distance in a lateral direction in a region having a high sheet resistance under the channel forming layer.

本発明は、pnpn素子構造を基本として、ターンオフ能
力を改善したターンオフ用MOSチャネル構造を持つ半導
体装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a turn-off MOS channel structure with improved turn-off capability based on a pnpn element structure.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係る半導体装置は、 第1導電型エミッタ層と、 この第1導電型エミッタ層に直接または第2導電型バ
ッファ層を介して接する第2導電型ベース層と、 この第2導電型ベース層表面部に選択的に形成された
第1導電型ベース層と、 この第1導電型ベース層表面部に互いに間隔をおいて
形成されて第1及び第2の第2導電型エミッタ層と、 前記第1導電型ベース層表面部に前記第2の第2導電
型エミッタ層の一端部に接してまたは隣接して形成され
た第2導電型のターンオフチャネル形成層と、 このターンオフチャネル形成層内に形成された第1導
電型不純物層と、 前記ターンオフチャネル形成層表面の前記第1導電型
不純物層と前記第1導電型ベース層とに挟まれた領域上
にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、 前記第1導電型エミッタ層に電気的に接続された第1
の主電極と、 前記第1及び第2の第2導電型エミッタ層と前記第1
導電型不純物層とに電気的に接続された第2の主電極
と、を有し、 前記第1の第2導電型エミッタ層と前記ターンオフチ
ャネル形成層とが前記第1導電型ベース層を挟んで隣接
することを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In a semiconductor device according to the present invention, a first conductivity type emitter layer is in contact with the first conductivity type emitter layer directly or via a second conductivity type buffer layer. A second conductivity type base layer, a first conductivity type base layer selectively formed on the second conductivity type base layer surface portion, and a first conductivity type base layer formed on the first conductivity type base layer surface portion at a distance from each other. A first and a second conductive type emitter layer; and a second conductive layer formed on the surface of the first conductive type base layer in contact with or adjacent to one end of the second second conductive type emitter layer. Type turn-off channel formation layer, a first conductivity type impurity layer formed in the turn-off channel formation layer, the first conductivity type impurity layer and the first conductivity type base layer on the surface of the turn-off channel formation layer. Gate on the sandwiched area A gate electrode formed via a Enmaku, first electrically connected to the first conductive type emitter layer 1
Main electrode, the first and second emitter layers of the second conductivity type and the first
A second main electrode electrically connected to the conductivity type impurity layer, wherein the first second conductivity type emitter layer and the turn-off channel forming layer sandwich the first conductivity type base layer. Are adjacent to each other.

(作用) 本発明によれば、ターンオフ時ゲート電極に電圧を印
加して第2導電型エミッタ層に流れる電流をターンオフ
チャネル層表面のチャネルを通して分流させる際、分流
電流は第2導電型エミッタ層の下から第1導電型ベース
層表面部を通って隣接するチャネルに流れ込むため、分
流電流の経路が短くなる。しかも、この分流電流は第1
導電型ベース層のシート抵抗の低い表面部を流れるた
め、第1導電型ベース層での電圧降下も小さい。ゲート
電極下のターンオフチャネルに隣接する第1導電型ベー
ス層表面にはゲート電圧印加によって多数キャリアが集
まり、これもこの第1導電型ベース層での電圧降下を小
さくする作用をする。以上の結果、第2導電型エミッタ
層とを第1導電型ベース層間のpn接合を速やかに回復さ
せることができ、したがってターンオフ能力が向上す
る。
(Operation) According to the present invention, when a voltage is applied to the gate electrode at the time of turn-off to shunt the current flowing in the second conductivity type emitter layer through the channel on the surface of the turn-off channel layer, the shunt current is applied to the second conductivity type emitter layer. Since the current flows from below into the adjacent channel through the first conductivity type base layer surface portion, the path of the shunt current is shortened. Moreover, this shunt current is the first
Since the current flows through the surface of the conductive type base layer having a low sheet resistance, the voltage drop in the first conductive type base layer is small. Majority carriers are collected on the surface of the first conductivity type base layer adjacent to the turn-off channel below the gate electrode by applying a gate voltage, and this also has an effect of reducing a voltage drop in the first conductivity type base layer. As a result, the pn junction between the emitter layer of the second conductivity type and the base layer of the first conductivity type can be quickly recovered, and the turn-off capability is improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.

第1図は本発明の一実施例の導電変調型MOSFETを示す
平面図である。第2図(a)(b)は第1図のA−A′
およびB−B′断面図であり、第3図は斜視図である。
従来例の第7図と対応する部分には第7図と同一符号を
付してある。高抵抗のn型ベース層1の一方の面に選択
的にp型ベース層2が拡散形成され、他方の面にn型バ
ッファ層3を介してp型エミッタ層4が拡散形成されて
いる。p型ベース層3の表面部には、ストライプ状の複
数本のn型エミッタ層5が拡散形成されている。p型ベ
ース層3の表面部にはまた、各n型エミッタ層5の一方
の長辺部に接して、n型のターンオフチャネル形成層6
が拡散形成されている。ターンオフチャネル形成層6
は、n型エミッタ層5より深く拡散形成されている。タ
ーンオフチャネル形成層6の表面にはn型エミッタ層5
に接してp型不純物層7が拡散形成されている。
FIG. 1 is a plan view showing a conductive modulation type MOSFET according to one embodiment of the present invention. 2 (a) and 2 (b) are AA 'in FIG.
3 and 3 are perspective views.
Parts corresponding to those in FIG. 7 of the conventional example are denoted by the same reference numerals as in FIG. A p-type base layer 2 is selectively formed on one surface of a high-resistance n-type base layer 1 by diffusion, and a p-type emitter layer 4 is formed on the other surface by diffusion via an n-type buffer layer 3. On the surface of the p-type base layer 3, a plurality of stripe-shaped n-type emitter layers 5 are formed by diffusion. The surface of the p-type base layer 3 is also in contact with one long side of each of the n-type emitter layers 5 and the n-type turn-off channel forming layer 6.
Are formed by diffusion. Turn-off channel forming layer 6
Are formed deeper than the n-type emitter layer 5 by diffusion. An n-type emitter layer 5 is formed on the surface of the turn-off channel forming layer 6.
, A p-type impurity layer 7 is formed by diffusion.

p型ベース層2とp型不純物層7により挟まれたター
ンオフチャネル形成層6の表面部がターンオフ用チャネ
ルCH1であり、n型ベース層1とn型エミッタ層5によ
り挟まれたp型ベース層2の表面部がターンオフ用チャ
ネルCH2となっている。すなわち、ストライプ状のn型
エミッタ層5の長辺に隣接してターンオフ用チャネルCH
1が形成され、短辺に隣接してターンオフ用チャネルCH2
が形成されている。そしてターンオフ時に分流されるカ
ソード電流を引き込むp型不純物層7は、n型エミッタ
層5の一方の長辺部にのみ設けられ、他方の長辺部はp
型ベース層2を介して隣のターンオフチャネル形成層6
に隣接している。これらのチャネル領域を覆うように、
ゲート絶縁膜8を介してゲート電極9が配設されてい
る。ゲート電極9により囲まれたn型エミッタ層5には
p型不純物層7上に跨がってカソード電極10が形成され
ている。裏面のp型エミッタ層4には全面アノード電極
11が形成されている。
The surface of the turn-off channel forming layer 6 sandwiched between the p-type base layer 2 and the p-type impurity layer 7 is a turn-off channel CH 1 , and the p-type base sandwiched between the n-type base layer 1 and the n-type emitter layer 5. surface portion of the layer 2 is in the off channel CH 2. That is, the turn-off channel CH is adjacent to the long side of the striped n-type emitter layer 5.
1 is formed, and the turn-off channel CH 2 is adjacent to the short side.
Are formed. The p-type impurity layer 7 for drawing the cathode current shunted at the time of turn-off is provided only on one long side of the n-type emitter layer 5, and the other long side is
Turn-off channel forming layer 6 via mold base layer 2
Is adjacent to So as to cover these channel regions,
A gate electrode 9 is provided via a gate insulating film 8. A cathode electrode 10 is formed on the n-type emitter layer 5 surrounded by the gate electrode 9 so as to extend over the p-type impurity layer 7. The entire surface of the p-type emitter layer 4 is an anode electrode
11 are formed.

この実施例の導電変調型MOSFETのターンオンは、ゲー
ト電極の正の電圧を印加することにより行われる。この
とき、ターンオン用チャネルCH2が反転してn型エミッ
タ層5から電子がp型ベース層2を介してn型ベース層
1に注入される。この電子がn型バッファ層3を介して
p型エミッタ層4に入ると、p型エミッタ層4からは正
孔が注入され、この結果n型ベース層1では導電変調が
起こる。
The conduction modulation type MOSFET of this embodiment is turned on by applying a positive voltage to the gate electrode. At this time, the turn-on channel CH 2 is inverted and electrons are injected from the n-type emitter layer 5 into the n-type base layer 1 via the p-type base layer 2. When these electrons enter the p-type emitter layer 4 via the n-type buffer layer 3, holes are injected from the p-type emitter layer 4, and as a result, conduction modulation occurs in the n-type base layer 1.

ターンオフ動作は、ゲート電極に負の電圧を印加する
ことにより行われる。このとき素子に流れていた電流
は、第2図(a)に破線で示したように分流する。すな
わち分流電流は、n型エミッタ層5の下からゲート電極
9下のp型ベース層2の表面部を通り、ターンオフチャ
ネル形成層6の表面部のチャネルCH1を通ってp型不純
物層7からカソード電極10に流れる。この分流電流の経
路は、従来のようにターンオフチャネル形成層の下を迂
回する場合と比べて短く、しかもp型ベース層のシート
抵抗の低い浅い部分を流れるため、電圧降下が小さい。
またp型ベース層2の表面部はゲート電極9に与えられ
る負の電圧によって多数キャリアが多く集まっているか
ら、これも電圧降下をより小さいものとする。
The turn-off operation is performed by applying a negative voltage to the gate electrode. At this time, the current flowing through the element is shunted as shown by the broken line in FIG. That is, the shunt current passes from below the n-type emitter layer 5 to the surface of the p-type base layer 2 below the gate electrode 9, passes through the channel CH 1 on the surface of the turn-off channel formation layer 6, and flows from the p-type impurity layer 7 to the cathode. It flows to the electrode 10. The path of the shunt current is shorter than that in the case of detouring under the turn-off channel forming layer as in the related art, and flows through a shallow portion of the p-type base layer where the sheet resistance is low, so that the voltage drop is small.
Further, since a majority of the majority carriers are gathered on the surface of the p-type base layer 2 by the negative voltage applied to the gate electrode 9, the voltage drop is also reduced.

以上の結果この実施例によれば、p型ベース層2とn
型エミッタ層5間のpn接合は速やかに回復する。すなわ
ちターンオフ能力が向上する。
As a result, according to this embodiment, the p-type base layer 2 and n
The pn junction between the mold emitter layers 5 recovers quickly. That is, the turn-off ability is improved.

第4図(a)(b)は他の実施例の導電変調型MOSFET
の平面図とそのA−A′断面図である。先の実施例と対
応する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。この実施例では、複数のn型ターンオフチャネル形
成層6がリング状を成して形成され、それぞれの内部に
これと所定距離離れてn型エミッタ層5が形成されてい
る。そしてn型ターンオフチャネル形成層6内にp型不
純物層7が形成されている。p型不純物層7とn型エミ
ッタ層5の間に跨がるようにリング状のターンオフ用ゲ
ート電極91が形成されている。このターンオフ用のゲー
ト電極91とは別に、p型ベース層2の端部上にターンオ
ン用のゲート電極92が形成されている。ゲート電極91
囲まれた領域内のn型エミッタ層5およびゲート電極91
の外側のp型不純物層7に接してカソード電極10が形成
されている。平面図ではカソード電極10のn型エミッタ
層5に接する部分とp型不純物層7に接する部分を分離
して示しているが、実際にはゲート電極91上を跨がって
連続的に配設される。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) show another embodiment of a conductive modulation type MOSFET.
3A and 3B are a plan view and an AA 'sectional view thereof. Parts corresponding to those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. In this embodiment, a plurality of n-type turn-off channel forming layers 6 are formed in a ring shape, and an n-type emitter layer 5 is formed inside each of them with a predetermined distance therebetween. Then, a p-type impurity layer 7 is formed in the n-type turn-off channel formation layer 6. ring turnoff gate electrodes 9 1 so as to straddle between the p-type impurity layer 7 and the n-type emitter layer 5 is formed. Apart from the gate electrode 9 1 for this turn-off, the gate electrode 9 2 for turn-on to the end portion of the p-type base layer 2 is formed. N-type emitter layer in the region surrounded by the gate electrode 9 1 5 and the gate electrode 9 1
The cathode electrode 10 is formed in contact with the p-type impurity layer 7 outside. Although the plan view shows separate the portion in contact with the part and the p-type impurity layer 7 in contact with the n-type emitter layer 5 of the cathode electrode 10, in fact continuously arrangement astride the gate electrode 9 1 above Is established.

この実施例の導電変調型MOSFETにおいても、ターンオ
フ時、カソード電流の一部をn型ターンオフチャネル形
成層6の下を迂回させることなくp型不純物層7を経て
カソード電極10に排出することができる。したがって先
の実施例と同様にターンオフ能力が高いものとなる。
Also in the conduction modulation type MOSFET of this embodiment, at the time of turn-off, part of the cathode current can be discharged to the cathode electrode 10 via the p-type impurity layer 7 without bypassing below the n-type turn-off channel forming layer 6. . Therefore, the turn-off capability is high as in the previous embodiment.

第5図は他の実施例の導電変調型MOSFETの第2図
(a)に対応する断面図である。カソード側の構造は第
1図〜第3図で説明した実施例と同様であり、したがっ
て第2図(a)と対応する部分には同じ符号を付して詳
細な説明は省略する。この実施例ではアノード側に対し
てもカソード側と同様のMOSゲート構造を導入してい
る。すなわちn型バッファ層3の表面に複数の分割され
たp型エミッタ層42が形成され、各p型エミッタ層42の
一方の長辺部に接してp型のターンオフチャネル形成層
41が形成され、このターンオフチャネル形成層41内のp
型エミッタ層42に接する部分にn型不純物層43が形成さ
れている。ターンオフチャネル形成層41のn型不純物層
43とn型バッファ層3により挟まれた領域がターンオフ
用チャネルCH3であり、このチャネル領域上にゲート絶
縁膜44を介してゲート電極45が形成されている。アノー
ド電極11は分割されて各p型エミッタ層42とこれに接す
るn型不純物層43が跨がって形成されている。
FIG. 5 is a sectional view corresponding to FIG. 2 (a) of a conductive modulation type MOSFET of another embodiment. The structure on the cathode side is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, and accordingly, portions corresponding to FIG. 2 (a) are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. In this embodiment, the same MOS gate structure as the cathode side is introduced for the anode side. That is, a plurality of divided p-type emitter layers 42 are formed on the surface of the n-type buffer layer 3, and the p-type turn-off channel forming layer is in contact with one long side of each p-type emitter layer 42.
41 are formed, and p in the turn-off channel forming layer 41 is formed.
An n-type impurity layer 43 is formed in a portion in contact with the type emitter layer 42. N-type impurity layer of turn-off channel forming layer 41
Region sandwiched by 43 and the n-type buffer layer 3 and the turn-off channel CH 3, the gate electrode 45 is formed via a gate insulating film 44 on the channel region. The anode electrode 11 is divided, and each p-type emitter layer 42 and an n-type impurity layer 43 in contact with the p-type emitter layer 42 are formed so as to straddle.

この実施例の導電変調型MOSFETでは、ターンオフ時、
カソード側のゲート電極9に負の電圧が印加され、アノ
ード側のゲート電極44に正の電圧が印加される。カソー
ド側では、第1図〜第3図の実施例で説明したようにn
型エミッタ層5に流れる正孔電流がチャネルCH1を通っ
て分流する。アノード側ではp型エミッタ層42に流れる
電子電流がチャネルCH3を通って分流してn型不純物層4
3からアノード電極11に流れる。このアノード側での分
流はカソード側での分流と同様であって、これによる電
圧降下は小さい。したがってn型バッファ層とp型エミ
ッタ層42間のpn接合の回復は速やかに行われるから、著
しいターンオフ能力の向上が図られる。
In the conduction modulation type MOSFET of this embodiment, at the time of turn-off,
A negative voltage is applied to the gate electrode 9 on the cathode side, and a positive voltage is applied to the gate electrode 44 on the anode side. On the cathode side, as described in the embodiment of FIGS.
The hole current flowing through the type emitter layer 5 is shunted through the channel CH 1. On the anode side, the electron current flowing through the p-type emitter layer 42 is shunted through the channel CH 3 to form the n-type impurity layer 4.
From 3 flows to the anode electrode 11. This shunt on the anode side is similar to the shunt on the cathode side, and the voltage drop due to this is small. Therefore, the recovery of the pn junction between the n-type buffer layer and the p-type emitter layer 42 is promptly performed, so that the turn-off capability is significantly improved.

第6図は、第2図(a)或いは第5図の実施例のカソ
ード側の構造を変形した実施例である。この実施例にお
いては、n型ターンオフチャネル形成層6に比べてn型
エミッタ層5を深く拡散形成している。ターンオフチャ
ネル形成層に比べて高濃度のn型エミッタ層を浅く形成
する為には、それぞれに熱拡散工程を必要とするが、こ
の実施例のようにn型エミッタ層5を深く形成する場合
にはそれらの熱拡散工程を1回で済ませることができ、
プロセス上有利になる。
FIG. 6 shows an embodiment in which the structure on the cathode side of the embodiment shown in FIG. 2 (a) or FIG. 5 is modified. In this embodiment, the n-type emitter layer 5 is formed to be deeper than the n-type turn-off channel forming layer 6. In order to form the n-type emitter layer having a higher concentration shallower than the turn-off channel formation layer, a heat diffusion step is required for each. However, when the n-type emitter layer 5 is formed deep as in this embodiment, Can perform their heat diffusion process once,
It becomes advantageous in the process.

第7図は、やはり第2図(a)或いは第5図の実施例
のカソード側の構造を変形した実施例であり、n型エミ
ッタ層はn型ターンオフチャネル形成層7と接するよう
に形成し、ターンオフチャネル層7内のp型不純物層6
はn型エミッタ層5と離して形成している。このように
すると、n型エミッタ層5とn型ターンオフチャネル層
7の単位面積当たりの不純物総量のピークがn型エミッ
タ層5内に存在することになり、エミッタ抵抗が低減さ
れる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the structure on the cathode side of the embodiment shown in FIG. 2 (a) or FIG. 5 is modified, and the n-type emitter layer is formed so as to be in contact with the n-type turn-off channel forming layer 7. , P-type impurity layer 6 in turn-off channel layer 7
Are formed separately from the n-type emitter layer 5. In this way, the peak of the total amount of impurities per unit area of the n-type emitter layer 5 and the n-type turn-off channel layer 7 exists in the n-type emitter layer 5, and the emitter resistance is reduced.

第8図は、本発明をGTOサイリスタに適用した実施例
である。アノード側の構造は第5図と同様である。カソ
ード側は、複数のn型エミッタ層5が分割配置され、p
型ベース層2に直接接触するゲート電極46が形成されて
いる。
FIG. 8 shows an embodiment in which the present invention is applied to a GTO thyristor. The structure on the anode side is the same as in FIG. On the cathode side, a plurality of n-type emitter layers 5 are divided and arranged.
A gate electrode 46 that is in direct contact with the mold base layer 2 is formed.

このGTOサイリスタのターンオン,ターンオフ動作は
それぞれ、カソード側のゲート電極46に正の電圧,負の
電圧を印加することにより行われる。ターンオフ動作
時、アノード側のゲート電極44の正の電圧が同時に印加
される。これによって第5図の実施例で説明したと同様
に、p型エミッタ層42に流れ込む電流が分流されてカソ
ード電極11から排出される。したがってこの実施例によ
っても、高速ターンオフ動作が可能になる。
The turn-on and turn-off operations of the GTO thyristor are performed by applying a positive voltage and a negative voltage to the gate electrode 46 on the cathode side, respectively. During the turn-off operation, a positive voltage of the gate electrode 44 on the anode side is simultaneously applied. As a result, the current flowing into the p-type emitter layer 42 is divided and discharged from the cathode electrode 11, as described in the embodiment of FIG. Therefore, also in this embodiment, a high-speed turn-off operation can be performed.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ゲートターンオフ
時の分流電流がターンオフチャネル形成層の下の高抵抗
領域を迂回することなく排出されるようにしてターンオ
フ能力の向上を図った半導体装置を提供することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the shunt current at the time of gate turn-off is discharged without bypassing the high-resistance region below the turn-off channel forming layer, thereby improving the turn-off capability. Semiconductor device can be provided.

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

第1図は本発明の一実施例の導電変調型MOSFETを示す平
面図、 第2図(a)(b)はぞれぞれ第1図のA−A′および
B−B′断面図、 第3図は同じく斜視図、 第4図(a)(b)は他の実施例の導電変調型MOSFETの
平面図とそのA−A′断面図、 第5図は他の実施例の導電変調型MOSFETの断面図、 第6図はさらに他の実施例の導電変調型MOSFETの断面
図、 第7図はさらに他の実施例の導電変調型MOSFETの断面
図、 第8図は本発明をGTOサイリスタに適用した実施例の断
面図、 第9図は従来の導電変調型MOSFETの断面図である。 1……高抵抗n型ベース層、2……p型ベース層、3…
…n型バッファ層、4……p型エミッタ層、5……n型
エミッタ層、6……n型ターンオフチャネル形成層、7
……p型不純物層、8……ゲート絶縁膜、9……ゲート
電極、10……カソード電極、11……アノード電極、41…
…p型ターンオフチャネル形成層、42……p型エミッタ
層、43……n型不純物膜、44……ゲート絶縁膜、45……
ゲート電極、CH1……ターンオフチャネル、CH2……ター
ンオンチャネル。
FIG. 1 is a plan view showing a conductive modulation type MOSFET according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views taken along lines AA 'and BB' of FIG. 1, respectively. FIG. 3 is a perspective view of the same, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are a plan view and a sectional view taken along the line AA 'of a conductive modulation type MOSFET of another embodiment, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a conductive modulation type MOSFET according to still another embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view of a conductive modulation type MOSFET according to still another embodiment, and FIG. FIG. 9 is a sectional view of a conventional conduction modulation type MOSFET applied to a thyristor. 1. High resistance n-type base layer, 2. p-type base layer, 3.
... n-type buffer layer, 4 ... p-type emitter layer, 5 ... n-type emitter layer, 6 ... ... n-type turn-off channel forming layer, 7
... P-type impurity layer, 8 gate insulating film, 9 gate electrode, 10 cathode electrode, 11 anode electrode, 41
... p-type turn-off channel formation layer, 42 ... p-type emitter layer, 43 ... n-type impurity film, 44 ... gate insulating film, 45 ...
Gate electrode, CH 1 turn-off channel, CH 2 turn-on channel.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型エミッタ層と、 この第1導電型エミッタ層に直接または第2導電型バッ
ファ層を介して接する第2導電型ベース層と、 この第2導電型ベース層表面部に選択的に形成された第
1導電型ベース層と、 この第1導電型ベース等表面部に互いに間隔をおいて形
成された第1及び第2の第2導電型エミッタ層と、 前記第1導電型ベース層表面部に前記第2の第2導電型
エミッタ層の一端部に接してまたは隣接して形成された
第2導電型のターンオフチャネル形成層と、 このターンオフチャネル形成層内に形成された第1導電
型不純物層と、 前記ターンオフチャネル形成層表面の前記第1導電型不
純物層と前記第1導電型ベース層とに挟まれた領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、 前記第1導電型エミッタ層に電気的に接続された第1の
主電極と、 前記第1及び第2の第2導電型エミッタ層と前記第1導
電型不純物層とに電気的に接続された第2の主電極と、
を有し、 前記第1の第2導電型エミッタ層と前記ターンオフチャ
ネル形成層とが前記第1導電型ベース層を挟んで隣接す
ることを特徴とする半導体装置。
A first conductive type emitter layer; a second conductive type base layer in contact with the first conductive type emitter layer directly or via a second conductive type buffer layer; and a surface portion of the second conductive type base layer. A first conductive type base layer selectively formed on the first conductive type base layer; first and second second conductive type emitter layers formed on a surface portion of the first conductive type base or the like at a distance from each other; A second conductivity type turn-off channel formation layer formed on or in contact with one end of the second second conductivity type emitter layer on a surface portion of the conductivity type base layer; and formed in the turn-off channel formation layer. A first conductive type impurity layer, and a gate electrode formed on a surface of the turn-off channel formation layer on a region between the first conductive type impurity layer and the first conductive type base layer via a gate insulating film. And the first conductivity type emitter. A first main electrode electrically connected to the first conductive layer, a second main electrode electrically connected to the first and second second conductive type emitter layers and the first conductive type impurity layer, When,
Wherein the first second conductivity type emitter layer and the turn-off channel forming layer are adjacent to each other with the first conductivity type base layer interposed therebetween.
【請求項2】前記第1及び第2の第2導電型エミッタ層
が前記ターンオフチャネル形成層よりも浅く拡散形成さ
れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first and second emitter layers are formed so as to be shallower than said turn-off channel forming layer.
【請求項3】前記第1及び第2の第2導電型エミッタ層
が前記ターンオフチャネル形成層より深く形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first and second emitter layers are formed deeper than said turn-off channel forming layer.
【請求項4】前記ゲート電極が、前記第1導電型ベース
層表面の前記第1の第2導電型エミッタ層と前記ターン
オフチャネル形成層とに挟まれた領域上に前記ゲート絶
縁膜を介して形成されることを特徴とする請求項1乃至
3のいずれかに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is formed on a surface of the base layer of the first conductivity type between the first emitter layer of the second conductivity type and the turn-off channel forming layer via the gate insulating film. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed.
【請求項5】前記第1導電型エミッタ層が前記第2導電
型バッファ層内に互いに間隔をおいて形成された第1及
び第2の第1導電型エミッタ層を具備し、前記第2の第
1導電型エミッタ層の端部に接して第1導電型のターン
オフチャネル形成層が形成され、このターンオフチャネ
ル形成層内に前記第2の第1導電型エミッタ層に接して
第2導電型不純物層が形成され、前記第1の主電極が前
記第1及び第2の第1導電型エミッタ層と前記第2導電
型不純物層とに電気的に接続され、前記第2導電型不純
物層と第2導電型バッファ層とに挟まれた領域の前記第
1導電型のターンオフチャネル形成層表面上にゲート絶
縁膜介してゲート電極が形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first conductivity type emitter layer comprises first and second first conductivity type emitter layers formed in said second conductivity type buffer layer at a distance from each other. A first conductivity type turn-off channel formation layer is formed in contact with an end of the first conductivity type emitter layer, and a second conductivity type impurity is formed in the turn-off channel formation layer in contact with the second first conductivity type emitter layer. A layer is formed, and the first main electrode is electrically connected to the first and second emitter layers of the first conductivity type and the impurity layer of the second conductivity type. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate electrode is formed on a surface of the first conductivity type turn-off channel formation layer in a region sandwiched between the buffer layer and the two conductivity type via a gate insulating film.
【請求項6】高抵抗ベース層と、 この高抵抗ベース層の一方の表面に形成された第1導電
型ベース層と、 この第1導電型ベース層に選択的に形成された第2導電
型エミッタ層と、 前記高抵抗ベース層の他方の面に形成された第2導電型
バッファ層と、 この第2導電型バッファ層の表面に互いに間隔をおいて
形成された第1及び第2の第1導電型エミッタ層と、 前記バッファ層表面に前記第2の第1導電型エミッタ層
に接して形成された第1導電型のターンオフチャネル形
成層と、 このターンオフチャネル形成層内に前記第2の第1導電
型エミッタ層に接して形成された第2導電型不純物層
と、 前記第1導電型ベース層上に形成された第1ゲート電極
と、 前記ターンオフチャネル形成層表面の前記第2導電型バ
ッファ層と第2導電型不純物層とに挟まれた領域上にゲ
ート絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、 前記第1及び第2の第1導電型エミッタ層と第2導電型
不純物層とに電気的に接続された第1の主電極と、 前記第2導電型エミッタ層に電気的に接続された第2の
主電極とを有し、 前記第1の第1導電型エミッタ層とターンオフチャネル
形成層とが前記第2導電型バッファ層を挟んで隣接する
ことを特徴とする半導体装置。
6. A high resistance base layer, a first conductivity type base layer formed on one surface of the high resistance base layer, and a second conductivity type selectively formed on the first conductivity type base layer. An emitter layer; a second conductivity type buffer layer formed on the other surface of the high resistance base layer; first and second first and second first conductivity type buffer layers formed on the surface of the second conductivity type buffer layer at an interval from each other. A first conductivity type emitter layer; a first conductivity type turn-off channel formation layer formed on the surface of the buffer layer in contact with the second first conductivity type emitter layer; A second conductivity type impurity layer formed in contact with the first conductivity type emitter layer; a first gate electrode formed on the first conductivity type base layer; and a second conductivity type on a surface of the turn-off channel formation layer. Buffer layer and second conductivity type impurities A second gate electrode formed on a region interposed between the first and second layers through a gate insulating film; and electrically connected to the first and second first conductivity type emitter layers and the second conductivity type impurity layer. And a second main electrode electrically connected to the second conductive type emitter layer, wherein the first first conductive type emitter layer and the turn-off channel forming layer are A semiconductor device adjacent to the second conductivity type buffer layer.
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