JP2949001B2 - Gate insulated semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Gate insulated semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP2949001B2
JP2949001B2 JP4801493A JP4801493A JP2949001B2 JP 2949001 B2 JP2949001 B2 JP 2949001B2 JP 4801493 A JP4801493 A JP 4801493A JP 4801493 A JP4801493 A JP 4801493A JP 2949001 B2 JP2949001 B2 JP 2949001B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor ;以下、IGBTと略記する)などのゲート絶
縁型半導体装置及びその製造方法に関し、特に短絡耐量
の改善に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, an insulated gate bipolar transistor.
The present invention relates to a gate-insulated semiconductor device such as an IGBT (hereinafter abbreviated as IGBT) and a method of manufacturing the same, and particularly to improvement of short-circuit withstand capability.

【0002】[0002]

【従来の技術】<従来装置の構成>図40は従来のNチ
ャネル型IGBT100の構造を図示する平面図であ
る。一般にIGBT100は、多数のIGBT素子(以
下、IGBTユニットセルと記述する)110が並列に
接続された構造を有している。図40は後述のエミッタ
電極7及び酸化膜8を除去して図示している。図40に
は、このIGBT100の製造工程で使用する各種マス
クパターンの形状をも同時に図示している。図41は図
40に図示するA−A線における1個のIGBTユニッ
トセル110の断面図である。図42は図40に図示す
るB−B線における1個のIGBTユニットセル110
の断面図である。図41にはIGBTユニットセル11
0の等価回路を示す回路図をも同時に図示している。
2. Description of the Related Art FIG. 40 is a plan view showing the structure of a conventional N-channel IGBT 100. Generally, the IGBT 100 has a structure in which a number of IGBT elements (hereinafter, referred to as IGBT unit cells) 110 are connected in parallel. FIG. 40 shows an emitter electrode 7 and an oxide film 8, which will be described later, removed. FIG. 40 also shows the shapes of various mask patterns used in the manufacturing process of the IGBT 100. FIG. 41 is a cross-sectional view of one IGBT unit cell 110 taken along line AA shown in FIG. FIG. 42 shows one IGBT unit cell 110 along the line BB shown in FIG.
FIG. FIG. 41 shows an IGBT unit cell 11.
A circuit diagram showing an equivalent circuit of 0 is also shown at the same time.

【0003】図41及び図42に示すように、このIG
BT100はp型半導体基板からなるp型コレクタ層1
上にn型エピタキシャル層2が形成され、半導体基体1
20を構成している。このn型エピタキシャル層2の上
主面、すなわち半導体基体120の上主面の一部領域に
p型不純物を選択的に拡散することによりp型ベース領
域3が形成されている。更に、半導体基体120の上主
面の一部領域には、n型不純物を選択的に拡散すること
によりn型エミッタ領域4が形成されている。n型エピ
タキシャル層2の上部表面とn型エミッタ領域4の上主
面により挟まれたp型ベース領域3の上部表面上にはゲ
ート絶縁膜5が形成されている。ゲート絶縁膜5は隣接
するIGBTユニットセル110相互の間で一体となる
ようにn型エピタキシャル層2の上部表面上に形成され
ている。ゲート絶縁膜5上には例えば多結晶シリコン
(以下、ポリシリコンと記述する)から成るゲート電極
6が形成されている。例えばアルミニウムから成るエミ
ッタ電極7が、p型ベース領域3及びn型エミッタ領域
4の両方に電気的に接続するように形成されている。ゲ
ート電極6及びエミッタ電極7は、互いに層間絶縁膜、
例えば酸化膜8を介して絶縁され、かつ全てのIGBT
ユニットセル110の中及び相互間で各々共通に電気的
に接続された構造を有している。p型ベース領域3内に
はn型エミッタ領域4を囲むような形でp型不純物を高
濃度に拡散した高濃度p型半導体領域31が形成されて
いる。p型コレクタ層1の下主面には金属から成るコレ
クタ電極9が、全てのIGBTユニットセル110を通
して一体に形成されている。
As shown in FIGS. 41 and 42, this IG
BT100 is a p-type collector layer 1 made of a p-type semiconductor substrate.
An n-type epitaxial layer 2 is formed on the semiconductor substrate 1
20. A p-type base region 3 is formed by selectively diffusing a p-type impurity into the upper main surface of the n-type epitaxial layer 2, that is, a partial region of the upper main surface of the semiconductor substrate 120. Further, an n-type emitter region 4 is formed in a partial region of the upper main surface of the semiconductor substrate 120 by selectively diffusing an n-type impurity. A gate insulating film 5 is formed on an upper surface of p-type base region 3 sandwiched between an upper surface of n-type epitaxial layer 2 and an upper main surface of n-type emitter region 4. Gate insulating film 5 is formed on the upper surface of n-type epitaxial layer 2 so as to be integrated between adjacent IGBT unit cells 110. On the gate insulating film 5, a gate electrode 6 made of, for example, polycrystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon) is formed. An emitter electrode 7 made of, for example, aluminum is formed so as to be electrically connected to both the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4. The gate electrode 6 and the emitter electrode 7 are mutually an interlayer insulating film,
For example, all IGBTs insulated through oxide film 8
It has a structure in which the unit cells 110 are electrically connected commonly to each other. In the p-type base region 3, a high-concentration p-type semiconductor region 31 in which p-type impurities are diffused at a high concentration is formed so as to surround the n-type emitter region 4. On the lower main surface of the p-type collector layer 1, a collector electrode 9 made of metal is formed integrally through all the IGBT unit cells 110.

【0004】図40に示すように、n型エミッタ領域4
の上部からみた幅が比較的広い領域(A−A線の近傍)
と比較的狭い領域(B−B線の近傍)とがある。図40
には製造工程の中で、ゲート電極6を形成するときに使
用されるマスクパターン51、高濃度p型半導体領域3
1を形成するときに使用されるマスクパターン52、及
びn型エミッタ領域4を形成するときに使用されるマス
クパターン53を点線で図示している。
[0004] As shown in FIG.
Area with a relatively large width as viewed from above (near the line AA)
And a relatively narrow area (near the BB line). FIG.
The mask pattern 51 used when forming the gate electrode 6 in the manufacturing process, the high-concentration p-type semiconductor region 3
1 are shown by dotted lines, and a mask pattern 52 used when forming the n-type emitter region 4 is shown by dotted lines.

【0005】<従来装置の動作>次に図41を用いてI
GBT100の動作について説明する。IGBTユニッ
トセル110には、絶縁ゲート電界効果トランジスタ
(以下、MOSFETと記述する)MOS、pnp型バ
イポーラトランジスタTr1、npn型バイポーラトラ
ンジスタTr2、及び抵抗Rbが、図中の等価回路図で
図示するように、等価的に形成され相互に結合してい
る。
<Operation of Conventional Apparatus> Referring to FIG.
The operation of the GBT 100 will be described. The IGBT unit cell 110 includes an insulated gate field effect transistor (hereinafter, referred to as a MOSFET) MOS, a pnp bipolar transistor Tr1, an npn bipolar transistor Tr2, and a resistor Rb as shown in the equivalent circuit diagram in FIG. , Are equivalently formed and are connected to each other.

【0006】コレクタ電極9とエミッタ電極7の間にコ
レクタ電圧VCEを印加した状態で、ゲート電極6とエミ
ッタ電極7の間にゲート電圧VGEを印加すると、n型エ
ミッタ領域4とn型エピタキシャル層2の間のp型ベー
ス領域3の上部表面が、p型半導体からn型半導体に反
転し、n型チャネルが形成され、MOSのドレインに相
当するn型エピタキシャル層2とソースに相当するn型
エミッタ領域4の間が導通状態となり、n型エミッタ領
域4から電子電流がn型チャネルを通ってn型エピタキ
シャル層2へ流れ込む。この電子電流はTr1のベース
電流となる。このとき、p型コレクタ層1からn型エピ
タキシャル層2へホールの注入が引き起こされ、注入さ
れたホールの一部はn型エピタキシャル層2のキャリア
電子と再結合し、残りはp型ベース領域3を通過してホ
ール電流としてエミッタ電極7へ流れ込み、その結果I
GBT100は導通状態(オン)、すなわちコレクタ電
極9とエミッタ電極7の間が導通する状態となる。
When a gate voltage V GE is applied between the gate electrode 6 and the emitter electrode 7 with the collector voltage V CE applied between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7, the n-type emitter region 4 and the n-type epitaxial The upper surface of the p-type base region 3 between the layers 2 is inverted from a p-type semiconductor to an n-type semiconductor, an n-type channel is formed, and the n-type epitaxial layer 2 corresponding to the drain of the MOS and the n-type corresponding to the source The conduction between the n-type emitter regions 4 becomes conductive, and an electron current flows from the n-type emitter region 4 into the n-type epitaxial layer 2 through the n-type channel. This electron current becomes the base current of Tr1. At this time, holes are injected from the p-type collector layer 1 to the n-type epitaxial layer 2, a part of the injected holes are recombined with carrier electrons of the n-type epitaxial layer 2, and the rest is p-type base region 3. , And flows into the emitter electrode 7 as a hole current.
The GBT 100 is in a conductive state (ON), that is, a state in which the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 are conductive.

【0007】IGBT100はMOSFETと同様に、
絶縁ゲート(MOSゲート)を有する電圧制御型トラン
ジスタであるために、バイポーラトランジスタに比べて
駆動回路を簡単な構成にすることができるという長所を
有すると同時に、更にMOSFETと比較して低いコレ
クタ・エミッタ間飽和電圧(オン電圧)が実現できると
いう利点を有している。この後者の利点は、上述したよ
うにp型コレクタ層1からn型エピタキシャル層2へホ
ールが注入され伝導度変調がおこることによって、実効
的にn型エピタキシャル層2の抵抗が低抵抗になること
によってもたらされる。
The IGBT 100 is similar to the MOSFET,
Since it is a voltage controlled transistor having an insulated gate (MOS gate), it has an advantage that a drive circuit can be simplified compared to a bipolar transistor, and has a lower collector / emitter than a MOSFET. There is an advantage that an inter-saturation voltage (ON voltage) can be realized. The latter advantage is that, as described above, the holes are injected from the p-type collector layer 1 into the n-type epitaxial layer 2 to cause conductivity modulation, thereby effectively reducing the resistance of the n-type epitaxial layer 2. Brought by.

【0008】ゲート電圧VGEにゼロ電圧を印加する、す
なわちゼロバイアスにするか、又は負電圧を印加する、
すなわち負バイアスにすることにより、MOSが遮断状
態となり上記電子電流は流れなくなり、その結果IGB
T100は遮断状態(オフ)となる。しかしながら、オ
ンからオフへの遷移を開始する時点では、n型エピタキ
シャル層2には蓄積されたホールが残留しており、オン
からオフへの遷移の過程で蓄積されたホールが消滅する
には一定時間(ターンオフ時間)を要し、その間はホー
ル電流が減衰しつつも継続して流れる。蓄積されたホー
ルは、IGBT100のオン時には低い飽和電圧を実現
するのに有効であるが、オフに変転(ターンオフ)する
ときには、上述のようにターンオフ時間が長くなる要因
となるので、オン時のホールの注入量或はライフタイム
の最適化が行われる。
Applying a zero voltage to the gate voltage V GE , ie, applying a zero bias or applying a negative voltage,
That is, by setting the negative bias, the MOS is cut off, and the electron current stops flowing. As a result, the IGB
T100 is turned off (off). However, at the time when the transition from on to off is started, the accumulated holes remain in the n-type epitaxial layer 2, and the accumulated holes during the transition from on to off disappear at a certain rate. It takes time (turn-off time), during which the hole current continues to flow while attenuating. The accumulated holes are effective for realizing a low saturation voltage when the IGBT 100 is on, but when turning off (turning off), it causes a longer turn-off time as described above. The optimization of the injection amount or the lifetime is performed.

【0009】IGBTユニットセル110には、n型エ
ミッタ領域4、p型ベース領域3、n型エピタキシャル
層2、及びp型コレクタ層1の4層から形成されるサイ
リスタが寄生的に存在している。IGBT100の動作
中に、この寄生サイリスタがターンオンすること(寄生
効果)によりIGBT100の本来の機能が失われるこ
とがある。このため、この寄生効果を抑制することも必
要である。寄生効果を抑制するには、n型エミッタ領域
4の直下におけるp型ベース領域3の部分の横方向抵抗
Rbを低くすることが有効な1つの方法である。従来、
Rbを低くするために図41、42に図示するように、
n型エミッタ領域4の直下に高濃度p型半導体領域31
を設ける構成(例えば特開昭60−196974号公報
に開示)が提案されている。図41、42に図示するよ
うに、高濃度p型半導体領域31は、ゲート閾電圧に影
響を与えない目的でn型エミッタ領域4の内側に形成さ
れる。すなわち、高濃度p型半導体領域31は、ゲート
電圧VGEを印加したときにp型ベース領域3に形成され
るnチャネルの一部を高濃度p型半導体領域31自身が
構成しないように形成される。
The IGBT unit cell 110 has a parasitic thyristor formed from four layers of an n-type emitter region 4, a p-type base region 3, an n-type epitaxial layer 2, and a p-type collector layer 1. . When the parasitic thyristor is turned on during the operation of the IGBT 100 (parasitic effect), the original function of the IGBT 100 may be lost. Therefore, it is necessary to suppress this parasitic effect. One effective method for suppressing the parasitic effect is to lower the lateral resistance Rb of the p-type base region 3 immediately below the n-type emitter region 4. Conventionally,
As shown in FIGS. 41 and 42 to lower Rb,
Immediately below the n-type emitter region 4, a high-concentration p-type semiconductor region 31
(For example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-196974). As shown in FIGS. 41 and 42, the high-concentration p-type semiconductor region 31 is formed inside the n-type emitter region 4 for the purpose of not affecting the gate threshold voltage. That is, the high-concentration p-type semiconductor region 31 is formed so that the high-concentration p-type semiconductor region 31 itself does not constitute a part of the n-channel formed in the p-type base region 3 when the gate voltage VGE is applied. You.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】<従来の装置の問題点
>ところで、IGBT100は主としてインバータ装置
などに使用されることが多く、それ故インバータ装置が
短絡した場合、すなわちIGBT100が短絡電圧を印
加された状態でオンした場合にもIGBT100に破壊
を生じないことが要求される。IGBT100の短絡に
対する強さ(短絡耐量)は、短絡時の電圧、短絡時の電
流、及び短絡時間の積によって決定される。チップ面積
の小さいIGBT100では特に、短絡耐量が厳しくな
る。
<Problems of Conventional Device> The IGBT 100 is often used mainly for inverter devices and the like. Therefore, when the inverter device is short-circuited, that is, when the IGBT 100 is applied with a short-circuit voltage. It is required that the IGBT 100 not be destroyed even when the IGBT 100 is turned on in a state where the IGBT 100 is turned on. The short-circuit strength (short-circuit tolerance) of the IGBT 100 is determined by a product of a short-circuit voltage, a short-circuit current, and a short-circuit time. Particularly in the IGBT 100 having a small chip area, the short-circuit withstand capability becomes severe.

【0011】短絡時の電圧、及び短絡時間については、
IGBT100を使用する条件、例えばインバータの動
作条件によって決定付けられる。IGBT100は短絡
すると飽和状態に入るために、前記短絡時の電流はIG
BT100の飽和電流ICE(sat) に他ならない。それ
故、IGBT100の飽和電流ICE(sat) を低く設定す
ることにより、短絡耐量を向上させることができる。飽
和電流ICE(sat) は数1により決定付けられる。
The short circuit voltage and short circuit time are as follows:
It is determined by the conditions for using the IGBT 100, for example, the operating conditions of the inverter. When the IGBT 100 is short-circuited, it enters a saturation state.
This is nothing but the saturation current I CE (sat) of the BT100. Therefore, by setting the saturation current I CE (sat) of the IGBT 100 low, the short-circuit withstand capability can be improved. The saturation current I CE (sat) is determined by Equation 1.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】一方、IGBT100がインバータ等にス
イッチング素子として応用された場合の損失を低減する
ためには、コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) を
小さくする必要がある。コレクタ・エミッタ間飽和電圧
CE(sat) を小さくするには、IGBTユニットセル1
10におけるMOSFET相当部分(図41におけるM
OS)の電気的特性を改良して、MOSの導通時の降下
電圧を低くすることが1つの有効な方法である。例え
ば、p型ベース領域3を形成する拡散工程において浅く
拡散することにより、MOSのチャネル長Lを短くす
る、或はp型ベース領域3の幅(図41、42における
p型ベース領域3の図面上の全横幅)を狭くしてIGB
Tユニットセル110を微細化及び高密度化することに
より、IGBT100全体のチャネル幅Wの総和を大き
くするなどの方法がある。
On the other hand, in order to reduce the loss when the IGBT 100 is applied as a switching element to an inverter or the like, it is necessary to reduce the collector-emitter saturation voltage V CE (sat). To reduce the collector-emitter saturation voltage V CE (sat), the IGBT unit cell 1
The portion corresponding to the MOSFET in FIG.
One effective method is to improve the electrical characteristics of OS) and reduce the voltage drop when the MOS is turned on. For example, in the diffusion step of forming the p-type base region 3, the channel length L of the MOS is shortened by making the diffusion shallow, or the width of the p-type base region 3 (see the drawing of the p-type base region 3 in FIGS. 41 and 42). IGB
There is a method of increasing the total sum of the channel width W of the entire IGBT 100 by miniaturizing and increasing the density of the T unit cell 110.

【0014】ところが、コレクタ・エミッタ間飽和電圧
CE(sat) を小さくするために、チャネル長Lを短くす
る、或はチャネル幅Wを大きくすることは、数1より理
解できるように、いずれも飽和電流ICE(sat) を増大さ
せることにつながるために、寄生サイリスタがラッチア
ップを起こして破壊したり、或はラッチアップが起こら
なくとも短絡時の電圧、電流の積が大きくなり、短絡耐
量の低下を引き起こす。このように、従来のIGBT1
00ではスイッチング素子としての損失が低く、しかも
短絡耐量の高い特性が得られないという問題点があっ
た。
However, to reduce the channel length L or increase the channel width W in order to reduce the collector-emitter saturation voltage V CE (sat), as can be understood from Eq. In order to increase the saturation current I CE (sat), the parasitic thyristor causes latch-up and breaks down, or even if latch-up does not occur, the product of the voltage and current at the time of short-circuit increases, and the short-circuit withstand capability Causes a drop in Thus, the conventional IGBT 1
In the case of 00, there is a problem that a loss as a switching element is low and characteristics with high short-circuit withstand capability cannot be obtained.

【0015】<この発明の目的>この発明は上記のよう
な問題点を解消するためになされたもので、損失を低く
設定しても短絡耐量が高く、併せてラッチアップ耐量を
も改善したゲート絶縁型半導体装置を得ることを目的と
しており、更にスイッチング動作に伴う損失を低減し得
るゲート絶縁型半導体装置を得ることを目的とする。更
にこの装置に適した製造方法を提供することを目的とす
る。
<Object of the present invention> The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a high short-circuit withstand capability even when the loss is set low, and a gate with improved latch-up withstand capability. It is an object of the present invention to obtain an insulated semiconductor device, and further to obtain a gate insulated semiconductor device capable of reducing a loss accompanying a switching operation. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method suitable for this device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
に記載のゲート絶縁型半導体装置は下記の(a)〜
(e)を備える。すなわち、(a)上主面と下主面とを
規定し、下記の(a−1)から(a−4)を備える半導
体基体:(a−1)前記半導体基体の前記上主面に露出
する、第1導電形式の第1の半導体領域;(a−2)前
記第1の半導体領域の上面部分に選択的に形成され、前
記半導体基体の前記上主面に選択的に露出する第2導電
形式の第2の半導体領域;(a−3)前記第2の半導体
領域の上面部分に選択的に形成され、前記半導体基体の
前記上主面上において、前記第2の半導体領域の露出面
の辺縁部分の内側において、互いに離れて平行かつ帯状
に延在した一対の第1部分と、当該一対の第1部分の各
々から、その他方へ向かって突出した第2部分と、を有
する第1導電形式の第3の半導体領域;(a−4)第2
導電形式であって第2導電形式を形成する不純物の濃
度が前記第2の半導体領域よりも高く、前記第3の半導
体領域を包含するように前記半導体基体の上面部分に選
択的に形成され、前記一対の第1部分の間に挟まれた領
域の中で前記第2部分を除いた領域である中央エリアに
おいて前記半導体基体の上主面に露出するとともに
前記一対の第1部分の外側に向かって前記第1部分の各
々から突出する領域であって、その突出位置が前記第2
部分の突出位置と整合する外側エリアにおいて、前記半
導体基体の上主面に露出した第4の半導体領域;(b)
前記半導体基体の前記上主面の上に選択的に形成され
て、前記第2部分少なくとも一部と前記中央エリアの
少なくとも一部とを覆う所定領域の上に開口部を有する
絶縁層;(c)前記絶縁層の中に埋設されて、前記一対
第1部分と前記第1の半導体領域の露出面との間の区
間に対向する制御電極層;(d)前記開口部の中に形成
されて、前記半導体基体の前記上主面のうち前記開口部
に露出する部分に電気的に接続される第1の主電極層;
(e)前記半導体基体の前記下主面と電気的に接続され
る第2の主電極層。
Means for Solving the Problems Claim 1 according to the present invention.
The gate-insulated semiconductor devices described in (a) to (a) below
(E). That is, (a) the upper main surface and the lower main surface
Defined by the semiconductor substrate comprises the following from (a-1) (a- 4): (a-1) is exposed on said main surface of said semiconductor substrate, a first semiconductor region of a first conductivity type; ( a-2) a second semiconductor region of a second conductivity type selectively formed on the upper surface of the first semiconductor region and selectively exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate; (a-3) The semiconductor substrate is selectively formed on an upper surface portion of the second semiconductor region.
On the upper main surface, inside the peripheral portion of the exposed surface of the second semiconductor region, parallel and strip-shaped apart from each other.
A pair of first portion extend, each of the pair of the first portion
(A-4) a second semiconductor region of the first conductivity type having a second portion protruding toward the other from each other ;
A conductivity type, a second concentration of impurities for forming the conductivity type is higher than the second semiconductor regions selectively formed in said upper surface portion of the semiconductor body so as to encompass said third semiconductor region A region sandwiched between the pair of first portions.
In the central area is a region excluding said second portion in the band, while exposed to the upper main surface of said semiconductor body,
Each of the first portions is directed outwardly of the pair of first portions.
Area protruding from each other, and the protruding position is the second area.
A fourth semiconductor region exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate in an outer area matching the projecting position of the portion ; (b)
An insulating layer selectively formed on the upper main surface of the semiconductor substrate and having an opening on a predetermined region covering at least a part of the second part and at least a part of the central area; c) a control electrode layer buried in the insulating layer and facing a section between the pair of first portions and the exposed surface of the first semiconductor region; and (d) formed in the opening. A first main electrode layer electrically connected to a portion of the upper main surface of the semiconductor substrate exposed to the opening;
(E) wherein the lower main surface and the second main electrode layer electrically connected to the semiconductor substrate.

【0017】この発明に係る請求項2に記載のゲート絶
縁型半導体装置は、請求項1に記載のゲート絶縁型半
導体装置において、前記第2部分が前記一対の第1部分
の間を架橋状に連結することによって、前記一対の第1
部分と前記第2部分とが、全体で、梯子状のパターン形
状をなしている。
According to a second aspect of the present invention, in the gate insulating type semiconductor device according to the first aspect, the second portion is the pair of first portions.
Are connected in a cross-linking manner, whereby the pair of first
The part and the second part are formed in a ladder-like pattern as a whole.
It is in a state.

【0018】この発明に係る請求項3に記載のゲート絶
縁型半導体装置は、請求項1または請求項2に記載の
ゲート絶縁型半導体装置において、前記開口部の面積に
対する、当該開口部に露出する前記第3半導体領域の占
める面積の割合が50%以下である
According to a third aspect of the present invention, in the gate insulating semiconductor device according to the first or second aspect , the area of the opening is smaller than the area of the opening.
Of the third semiconductor region exposed in the opening,
The ratio of the required area is 50% or less .

【0019】この発明に係る請求項4に記載のゲート絶
縁型半導体装置では、請求項に記載のゲート絶縁型半
導体装置において、前記割合が5%ないし25%であ
[0019] In an insulated gate semiconductor equipment according to claim 4 according to the present invention, the gate insulating type half according to claim 3
In the conductor device, the ratio is 5% to 25%.
You .

【0020】この発明に係る請求項5に記載のゲート絶
縁型半導体装置は、請求項1ないし請求項4のいずれ
かに記載のゲート絶縁型半導体装置において、前記半導
体基体の前記上主面において、前記一対の第1部分の外
側の辺縁の中で、前記外側エリアが隣接する部分が占め
る割合が20%以上である
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the gate-insulated semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects.
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein
Outside the pair of first portions on the upper main surface of the body substrate
Occupied by the area adjacent to the outer area in the side margin
Is 20% or more .

【0021】この発明に係る請求項6に記載のゲート絶
縁型半導体装置は、請求項1ないし請求項5のいずれ
に記載のゲート絶縁型半導体装置において、前記第3
の半導体領域のシート抵抗の値が40Ω/□ないし
0Ω/□である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the gate-insulated semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects.
In an insulated gate semiconductor device according to either the third
To the value of the sheet resistance of the semiconductor region is 40Ω / □ 1 to 5
0Ω / □.

【0022】この発明に係る請求項7に記載のゲート絶
縁型半導体装置は、請求項1ないし請求項6のいずれ
かに記載のゲート絶縁型半導体装置において、前記制御
電極層のシート抵抗の値が、250Ω/□以下である
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a gate insulating semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects.
In the gate insulating semiconductor device according to any one of the above,
The sheet resistance of the electrode layer is 250Ω / □ or less .

【0023】この発明に係る請求項8に記載のゲート絶
縁型半導体装置の製造方法は、下記の工程(a)〜
)を備える。すなわち、(a)上主面と下主面とを
規定し、前記上主面に露出する第1導電形式の第1の半
導体領域を備えた半導体基体を得る工程;(b)前記半
導体基体の上主面の上に絶縁膜を形成する工程;(c)
前記絶縁膜の上に帯状の第1の開口部を選択的に有する
制御電極層を形成する工程;(d)前記第1の開口部を
介して前記半導体基体の上主面に第2導電形式の不純物
を選択的に導入し第2導電形式の第2の半導体領域を形
成する工程;(e)前記工程(d)で導入された前記不
純物を前記第1の半導体領域の中に選択的に拡散させ、
それによって、前記第2の半導体領域を前記制御電極層
の下にまで広げる工程;(f)開口端の一部のみが前記
第1の開口部の中に位置する第2の開口部を選択的に有
し、不純物の導入を阻止する遮蔽膜を、前記第1の開口
部の中の前記絶縁膜の上と前記制御電極層の上に設ける
工程;(g)前記第2の開口部を介して前記半導体基体
の前記上主面に、前記工程(d)において導入された不
純物の濃度よりも高濃度の第2導電形式の不純物を選択
的に導入することにより、第2導電形式の第3の半導体
領域を形成する工程;(h)前記遮蔽膜を除去する工
程;(i)前記工程(g)で導入された前記不純物を前
記半導体基体の中に選択的に拡散させ、それによって、
前記第2の半導体領域よりも高い不純物濃度を保持しつ
つ、前記第3半導体領域を、その一部が前記制御電極層
の下にまで突出するように、広げるとともに、前記半導
体基体の前記上主面の中で、前記第1の開口部の直下に
相当する領域を包含する領域に露出させる工程;(j)
前記半導体基体の前記上主面のうち、前記第1の開口部
の直下に相当する領域の中にあって、互いに離れて平行
かつ帯状に延在した一対の第1部分と、当該一対の第1
部分の各々から、その他方へ向かって突出する部分であ
って、その突出位置が、前記第3半導体領域が前記制御
電極層の下へ向かって突出する位置と整合する第2部分
と、において、前記第1の開口部の下に存在する前記絶
縁膜を、選択的に除去することにより、前記一対の第1
部分および前記第2部分において前記半導体基体の上主
面を露出させ、前記一対の第1部分の間に挟まれた領域
の中で前記第2部分を除いた領域である中央エリアには
前記絶縁膜を残す工程;(k)前記 中央エリアに残る前
記絶縁膜と前記制御電極層の下に存在する前記絶縁膜と
をマスクとして使用して、前記半導体基体の上主面に第
1導電形式の不純物を選択的に導入し、前記第3の半導
体領域の中に、第1導電形式の第4の半導体領域を形成
する工程;(l)前記中央エリアに残る前記絶縁膜を除
去する工程;(m)前記半導体基体の前記上主面のう
ち、前記第2部分の少なくとも一部と、前記中央エリア
の少なくとも一部と、の上に第3の開口部を選択的に有
し、前記制御電極層の側面及び上面を覆う絶縁層を形成
する工程;(n)前記半導体基体の前記上主面のうち前
記第3の開口部に露出する部分に電気的に接続する第1
の主電極層を前記第3の開口部の中に設ける工程;
(o)前記半導体基体の前記下主面と電気的に接続する
第2の主電極層を前記半導体基体の下主面の上に形成す
る工程
According to a eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a gate insulating semiconductor device , comprising the steps of :
( O ). That is, (a) the upper main surface and the lower main surface
A first half of a first conductivity type defined and exposed on said upper main surface.
Obtaining a semiconductor substrate provided with a conductive region;
Forming an insulating film on the upper main surface of the conductor base; (c)
A strip-shaped first opening is selectively provided on the insulating film;
Forming a control electrode layer; (d) forming the first opening
An impurity of the second conductivity type on the upper main surface of the semiconductor substrate via
To form a second semiconductor region of the second conductivity type.
(E) the step introduced in the step (d).
Selectively diffusing a pure substance into the first semiconductor region;
Thereby, the second semiconductor region is connected to the control electrode layer.
(F) only a part of the open end is
A second opening selectively located within the first opening is provided.
And a shielding film for preventing the introduction of impurities is formed in the first opening.
Provided on the insulating film and the control electrode layer in the portion
Step; (g) the semiconductor substrate through the second opening
The upper main surface of
Select impurities of the second conductivity type higher than the concentration of the pure substance
By introducing the third semiconductor of the second conductivity type
Forming a region; (h) removing the shielding film
(I) removing the impurities introduced in the step (g)
Selectively diffusing into the semiconductor substrate, thereby
While maintaining a higher impurity concentration than the second semiconductor region.
A part of the third semiconductor region, the control electrode layer
And spread it out so that it extends below
In the upper main surface of the body substrate, directly below the first opening portion
Exposing to a region including the corresponding region; (j)
The first opening of the upper main surface of the semiconductor substrate;
In the area just below
And a pair of first portions extending in a band shape, and the pair of first portions.
Part protruding from each part toward the other
Therefore, the projecting position is controlled by the third semiconductor region.
A second portion aligned with a position protruding below the electrode layer
Wherein the gap present below the first opening is
By selectively removing the peripheral membrane, the pair of first
Upper part of the semiconductor substrate in the part and the second part.
A region exposed between the pair of first portions exposing a surface
In the central area, which is the area excluding the second part,
Leaving the insulating film; (k) before remaining in the central area
The insulating film and the insulating film present below the control electrode layer;
Is used as a mask, and a second
The third semiconductor is selectively introduced by introducing impurities of one conductivity type;
Forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type in the body region
(L) removing the insulating film remaining in the central area.
(M) removing the upper main surface of the semiconductor substrate.
And at least a part of the second portion and the central area
A third opening over at least a portion of
Forming an insulating layer covering side and top surfaces of the control electrode layer
(N) the front of the upper main surface of the semiconductor substrate
A first portion electrically connected to a portion exposed to the third opening;
Providing the main electrode layer in the third opening;
(O) electrically connecting to the lower main surface of the semiconductor substrate;
Forming a second main electrode layer on a lower main surface of the semiconductor substrate;
Process .

【0024】この発明に係る請求項9に記載のゲート絶
縁型半導体装置の製造方法では、請求項8に記載のゲー
ト絶縁型半導体装置の製造方法において、前記第2部分
が前記一対の第1部分の間を架橋状に連結することによ
って、前記一対の第1部分と前記第2部分とが、全体
で、梯子状のパターン形状をなしている
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a gate-insulated semiconductor device according to the eighth aspect.
In the method of manufacturing an insulated semiconductor device, the second part
Are connected in a cross-linked manner between the pair of first portions.
Thus, the pair of the first portion and the second portion are entirely
And has a ladder-like pattern shape .

【0025】この発明に係る請求項10に記載のゲート
絶縁型半導体装置の製造方法では、請求項8または請求
項9に記載のゲート絶縁型半導体装置の製造方法におい
て、前記第3の開口部の面積に対する、当該第3の開口
部に露出する前記第4半導体領域の占める面積の割合が
50%以下となるように、前記工程(j)における前記
絶縁膜の選択的除去と、前記工程(m)における前記絶
縁層の形成とが行われる
According to a tenth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a gate-insulated semiconductor device , the eighth aspect or the fifth aspect of the present invention provides a method of manufacturing a gate-insulated semiconductor device.
Item 10. In the method for manufacturing a gate insulating semiconductor device according to Item 9, the third opening with respect to the area of the third opening.
The ratio of the area occupied by the fourth semiconductor region exposed to the portion is
In the step (j), the content is set to 50% or less.
Selectively removing the insulating film; and removing the insulating film in the step (m).
An edge layer is formed .

【0026】この発明に係る請求項11に記載のゲート
絶縁型半導体装置の製造方法では、請求項10に記載の
ゲート絶縁型半導体装置の製造方法において、前記割合
が5%ないし25%となるように、前記工程(j)にお
ける前記絶縁膜の選択的除去と、前記工程(m)におけ
る前記絶縁層の形成とが行われる
According to a method of manufacturing a gate-insulated semiconductor device according to claim 11 of the present invention, the method according to claim 10 is provided.
In the method for manufacturing a gate insulating semiconductor device , the ratio
Is adjusted to 5% to 25% in the step (j).
Selectively removing the insulating film in the step (m).
And forming the insulating layer .

【0027】この発明に係る請求項12に記載のゲート
絶縁型半導体装置の製造方法では、請求項8ないし請求
項11のいずれかに記載のゲート絶縁型半導体装置の製
造方法において、前記半導体基体の前記上主面におい
て、前記一対の第1部分の外側の辺縁の中で、前記第3
半導体領域が前記制御電極層の下にまで突出する部分に
隣接する部分が占める割合が20%以上となるように、
前記工程(i)における前記不純物の選択的拡散が行わ
れる
According to the method of manufacturing a gate insulating semiconductor device according to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect.
Item 12. The gate insulating semiconductor device according to any one of items 11
The method of manufacturing a semiconductor substrate,
And the third outer part of the pair of first portions is located within the outer edge.
Where the semiconductor region protrudes below the control electrode layer
So that the ratio of adjacent parts is 20% or more,
The selective diffusion of the impurity in the step (i) is performed.
It is .

【0028】この発明に係る請求項13に記載のゲート
絶縁型半導体装置の製造方法では、請求項8ないし請求
項12のいずれかに記載のゲート絶縁型半導体装置の製
造方法において、前記工程(k)で導入される第1導電
形式の前記不純物が、前記第4半導体領域のシート抵抗
の値が40Ω/□ないし150Ω/□となるように導入
されるこの発明に係る請求項14に記載のゲート絶縁
型半導体装置の製造方法では、請求項13に記載のゲー
ト絶縁型半導体装置の製造方法において、前記工程
(c)で形成される前記制御電極層が、多結晶半導体を
含んでおり、前記製造方法が、(p)前記遮蔽膜を第1
の遮蔽膜とし、前記工程(i)の後で前記工程(j)の
前に、不純物の導入を阻止し、前記第1の開口部を覆う
第2の遮蔽膜を、前記絶縁膜の上に設ける工程;(q)
前記第2の遮蔽膜をマスクとして使用することにより、
前記制御電極層へ第1導電形式の不純物を選択的に導入
する工程;および、(r)前記工程(j)の前に、前記
第2の遮蔽膜を除去する工程;をさらに備え、前記工程
(k)で導入される第1導電形式の前記不純物が、前記
制御電極層へも同時に導入され、前記工程(q)で導入
される第1導電形式の前記不純物は、当該工程(q)お
よび前記工程(k)の双方の後において、前記制御電極
層のシート抵抗の値が250Ω/□以下となるように導
入される。 この発明に係る請求項15に記載のゲート絶
縁型半導体装置の製造方法では、請求項13に記載のゲ
ート絶縁型半導体装置の製造方法において、前記工程
(c)で形成される前記制御電極層が、多結晶半導体を
含んでおり、前記工程(k)で導入される第1導電形式
の前記不純物が、前記制御電極層へも同時に導入され、
前記製造方法が、(p)前記遮蔽膜を第1の遮蔽膜と
し、前記工程(k)の後で前記工程(l)の前に、不純
物の導入を阻止し、前記第1の開口部を覆う第2の遮蔽
膜を、当該第1開口部に露出する前記半導体基体の上主
面の部分および前記絶縁膜の部分の上に設ける工程;
(q)前記第2の遮蔽膜をマスクとして使用することに
より、前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/□
以下となるように、前記制御電極層へ第1導電形式の不
純物を選択的に導入する工程;および(r)前記工程
(l)の前に、前記第2の遮蔽膜を除去する工程;をさ
らに備え る。 この発明に係る請求項16に記載のゲート
絶縁型半導体装置の製造方法では、請求項13に記載の
ゲート絶縁型半導体装置の製造方法において、前記工程
(c)が、(c-1) 前記絶縁膜の上に前記制御電極層のも
とになる多結晶半導体を含む材料を層状に形成する工
程;(c-2) 前記材料に第1導電形式の不純物を導入する
工程;および、(c-3) 前記材料に帯状の第1の開口部を
形成することによって、前記制御電極層を形成する工
程;を備え、前記工程(k)で導入される第1導電形式
の前記不純物が、前記制御電極層へも同時に導入され、
前記工程(c-2) で導入される第1導電形式の前記不純物
は、当該工程(c-2) および前記工程(k)の双方の後に
おいて、前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/
□以下となるように導入される。 この発明に係る請求項
17に記載のゲート絶縁型半導体装置の製造方法では、
請求項13に記載のゲート絶縁型半導体装置の製造方法
において、前記工程(c)が、(c-1) 第1導電形式の不
純物があらかじめ導入された多結晶半導体を含む制御電
極層の材料を、層状に前記絶縁膜の上に形成する工程;
および、(c-2) 前記材料に実質的に帯状の第1の開口部
を形成する工程;を備え、前記工程(k)で導入される
第1導電形式の前記不純物が、前記制御電極層へも同時
に導入され、前記工程(c-1) において形成される前記材
料へあらかじめ導入される第1導電形式の不純物の濃度
は、当該工程(c-1) および前記工程(k)の双方の後に
おいて、前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/
□以下となるように設定される。
The gate according to claim 13 of the present invention.
In the method of manufacturing an insulation type semiconductor device, claims 8 to
Item 13. The manufacturing of the gate insulating semiconductor device according to any one of Items 12.
The first conductive material introduced in the step (k).
The impurity in the form of a sheet resistance of the fourth semiconductor region
Introduced so that the value is between 40Ω / □ and 150Ω / □
Is done . The gate insulation according to claim 14, according to the present invention.
14. A game device according to claim 13, wherein:
In the method for manufacturing an insulated semiconductor device, the step
The control electrode layer formed in (c) comprises a polycrystalline semiconductor.
Wherein the manufacturing method comprises the step of:
Of the step (j) after the step (i).
Before blocking the introduction of impurities and covering the first opening;
Providing a second shielding film on the insulating film; (q)
By using the second shielding film as a mask,
Selectively introducing impurities of the first conductivity type into the control electrode layer
And (r) before the step (j),
Removing the second shielding film;
The impurity of the first conductivity type introduced in (k) is
It is simultaneously introduced into the control electrode layer, and is introduced in the step (q).
The impurity of the first conductivity type to be used is subjected to the step (q) and the
And after both step (k) and the control electrode
Conducting so that the sheet resistance of the layer is 250Ω / □ or less
Is entered. The gate disconnection according to claim 15 of the present invention.
The method for manufacturing an edge-type semiconductor device according to claim 13, wherein
In the method for manufacturing a heat insulating semiconductor device, the step
The control electrode layer formed in (c) comprises a polycrystalline semiconductor.
The first conductivity type introduced in step (k)
Is also introduced into the control electrode layer at the same time,
The manufacturing method comprises the steps of: (p) combining the shielding film with a first shielding film;
And after step (k) and before step (l),
A second shield for preventing the introduction of an object and covering the first opening
Forming a film on the semiconductor substrate exposed in the first opening;
Providing on a surface portion and the insulating film portion;
(Q) using the second shielding film as a mask
Thus, the value of the sheet resistance of the control electrode layer is 250Ω / □.
As described below, the control electrode layer is not provided with the first conductivity type.
Selectively introducing a pure substance; and (r) the step
Removing the second shielding film before (l).
Ru with La. The gate according to claim 16, according to the present invention.
The method for manufacturing an insulated semiconductor device according to claim 13, wherein
In the method for manufacturing a gate insulating semiconductor device, the step
(C) is (c-1) the control electrode layer on the insulating film.
To form a layered material containing polycrystalline semiconductor
Step (c-2): introducing an impurity of the first conductivity type into the material
Step; and (c-3) forming a strip-shaped first opening in the material.
Forming the control electrode layer.
The first conductivity type introduced in the step (k).
Is also introduced into the control electrode layer at the same time,
The impurities of the first conductivity type introduced in the step (c-2)
After both the step (c-2) and the step (k)
The sheet resistance of the control electrode layer is 250Ω /
□ Introduced as follows. Claims according to the invention
In the method for manufacturing a gate insulating semiconductor device according to item 17,
A method for manufacturing a gate insulating semiconductor device according to claim 13.
In the step (c), the step (c) includes the step of:
Control electronics including polycrystalline semiconductor with pre-introduced pure
Forming a layer material on the insulating film in a layered manner;
And (c-2) a substantially band-shaped first opening in the material.
A step of forming the compound, and introduced in the step (k).
The impurity of the first conductivity type is simultaneously applied to the control electrode layer.
And the material formed in the step (c-1)
Concentration of impurities of the first conductivity type introduced in advance into the material
After both the step (c-1) and the step (k)
The sheet resistance of the control electrode layer is 250Ω /
□ Set to be as follows.

【0029】[0029]

【作用】この発明におけるゲート絶縁型半導体装置で
は、半導体基体の上主面に第1導電形式の2つの半導体
領域である第1の半導体領域と第3の半導体領域が露出
し、更にこれらの露出面の間の区間には、一部では第2
導電形式の第2の半導体領域のみがその全幅にわたって
露出しており、その他では第2導電形式の不純物の濃度
高い第4の半導体領域を、外側エリアとして、その全
幅の中に少なくとも含んで露出している。前記区間には
制御電極層が対向しており、制御電極層に電圧を付加し
たときに前記区間には反転層が形成され第1の半導体領
域と第3の半導体領域の間が導通する。第2の半導体領
域では第2導電形式の不純物濃度が相対的に低く、第4
の半導体領域では相対的に高いので、反転層を形成する
ために制御電極層に付加すべきゲート閾電圧VGE(th)
は、前記区間のうち第2の半導体領域のみがその全幅を
占める部分では相対的に低く、第4の半導体領域を含む
部分では相対的に高い。
In the gate insulating type semiconductor device according to the present invention, the first semiconductor region and the third semiconductor region, which are the two semiconductor regions of the first conductivity type, are exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate. In some sections between planes,
Only the second semiconductor region of the conductivity type is exposed over its entire width, otherwise the concentration of the impurity of the second conductivity type is
The fourth semiconductor region having a high height is exposed as an outer area including at least the entire width thereof. A control electrode layer is opposed to the section, and when a voltage is applied to the control electrode layer, an inversion layer is formed in the section to conduct between the first semiconductor region and the third semiconductor region. In the second semiconductor region, the impurity concentration of the second conductivity type is relatively low.
Is relatively high in the semiconductor region, the gate threshold voltage V GE (th) to be added to the control electrode layer to form the inversion layer
Is relatively low in a portion where only the second semiconductor region occupies the entire width of the section, and relatively high in a portion including the fourth semiconductor region.

【0030】このように、この発明の装置では、反転層
を形成すべき区間が、ゲート閾電圧VGE(th)の低い部分
と高い部分とが電気回路的に並列に接続された構造を有
している。この発明における装置のゲート閾電圧は、主
としてゲート閾電圧VGE(th)の低い部分に依存し、ゲー
ト閾電圧VGE(th)の高い部分を設けても余り大きくは変
わらない。コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) に
おいても、ゲート閾電圧VGE(th)の高い部分を設けても
大きくは影響しない。一方、飽和電流ICE(sat) はゲー
ト閾電圧VGE(th)の高い部分が占める割合に強く依存
し、この割合が高いほど減少する。従って、装置を微細
化或は高密度化することによって生じる飽和電流ICE(s
at) の増大をゲート閾電圧VGE(th)の高い部分を設ける
ことにより低減することができる。このため、装置を微
細化或は高密度化するとともに、ゲート閾電圧VGE(th)
の高い部分と低い部分の配分を最適化することにより、
コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) を低くして損
失を低減するとともに、飽和電流IC E (sat) を低減し
て高い短絡耐量をもった装置を得ることができる。しか
も、第3の半導体領域には、第1部分と第2部分とが備
わり、第1の主電極層は、第4半導体領域の中央エリア
とともに、第3の半導体領域の内側に突出した部分であ
る第2部分に、接続されている。これによって、第1の
主電極層と第3の半導体領域との間の接続が、マスクパ
ターンの位置合わせに高い精度を要することなく、保証
され、装置の微細化が容易化される。第1の主電極層
が、第2部分を通じて、第3の半導体領域へ接続される
ために、前記区間に形成される反転層を通じて、第1の
半導体領域と第3の半導体領域との間に流れるキャリア
は、さらに、第2部分を通じて、第1の主電極層と第3
の半導体領域との間を流れる。このため、反転層を通じ
て流れるキャリアが、第2部分に集中する。しかしなが
ら、ゲート閾電圧V GE (th)が選択的に高い外側エリア
が、第2部分と整合する位置に設けられているために、
キャリアの第2部分への集中が効果的に緩和される。そ
れによって、第2部分が設けられることによる短絡耐量
の劣化が、抑制される。このように、第4の半導体領域
が外側エリアへと突出することによる利点が、第2部分
によって減殺されることなく、有効に引き出され、その
結果、高い短絡耐量が効果的に得られる。
As described above, in the device of the present invention, the section where the inversion layer is to be formed has a structure in which the low and high portions of the gate threshold voltage V GE (th) are connected in parallel in an electric circuit. doing. The gate threshold voltage of the device according to the present invention mainly depends on the portion where the gate threshold voltage V GE (th) is low, and the portion where the gate threshold voltage V GE (th) is high does not change much. The collector-emitter saturation voltage V CE (sat) has no significant effect even if a high gate threshold voltage V GE (th) is provided. On the other hand, the saturation current I CE (sat) strongly depends on the ratio occupied by the high portion of the gate threshold voltage V GE (th), and decreases as the ratio increases. Therefore, the saturation current I CE (s
at) can be reduced by providing a portion having a high gate threshold voltage V GE (th). Therefore, while miniaturizing or increasing the density of the device, the gate threshold voltage V GE (th)
By optimizing the distribution of high and low parts of
It is possible to obtain a device having a high short-circuit tolerance by reducing the loss by reducing the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) and reducing the saturation current I CE (sat). Only
Also, the third semiconductor region has a first portion and a second portion.
Alternatively, the first main electrode layer is formed in the central area of the fourth semiconductor region.
And a portion protruding inside the third semiconductor region.
Connected to the second part. This allows the first
The connection between the main electrode layer and the third semiconductor region is
Guarantees high accuracy in turn alignment
Thus, miniaturization of the device is facilitated. First main electrode layer
Is connected to the third semiconductor region through the second portion
Therefore, the first layer is formed through the inversion layer formed in the section.
Carrier flowing between the semiconductor region and the third semiconductor region
Further includes, through the second portion, the first main electrode layer and the third main electrode layer.
Between the semiconductor regions. Therefore, through the inversion layer
The flowing carrier concentrates on the second part. But
Outside area where the gate threshold voltage V GE (th) is selectively high
Is provided at a position matching the second portion,
The concentration of the carrier on the second portion is effectively alleviated. So
As a result, the short-circuit tolerance due to the provision of the second portion
Is suppressed. Thus, the fourth semiconductor region
The advantage of projecting into the outer area is that the second part
Effectively withdrawn without being reduced by
As a result, a high short-circuit tolerance can be obtained effectively.

【0031】特に、請求項2に記載のゲート絶縁型半導
体装置では、第2部分が、一対の第1部分を互いに連結
し、第1部分と第2部分とが、全体で梯子状のパターン
形状をなしているので、第1の主電極と第3の半導体層
との間の接続を保証する上で、必要とされるマスクパタ
ーンの位置合わせの精度が、さらに緩和される。それに
より、装置の微細化が、さらに容易化される。 さらに、
請求項に記載のゲート絶縁型半導体装置は、第1の主
電極層へ電気的に接続する第3の半導体領域と第4の半
導体領域の割合を最適化したものであるために、飽和電
流ICE(sat) が小さく、従って大きな短絡耐量を有し得
る。
In particular, the gate insulating type semiconductor according to claim 2
In the body device, the second portion connects the pair of first portions to each other.
And the first part and the second part have a ladder-like pattern as a whole.
The first main electrode and the third semiconductor layer
Mask pattern required to guarantee the connection between
In this case, the accuracy of the alignment of the patterns is further reduced. in addition
Accordingly, miniaturization of the device is further facilitated. further,
For the insulated gate semiconductor device according to claim 3, in which the optimized third semiconductor regions electrically connected to the first main electrode layer and the ratio of the fourth semiconductor regions, the saturation current I CE (sat) is small and can therefore have a large short-circuit withstand capability.

【0032】更に請求項に記載のゲート絶縁型半導体
装置は、一対の帯状エリアの前記外側エリアと境界をな
す部分の割合、すなわち相対的に高いゲート閾電圧VGE
(th)を有する反転層の占める割合を最適化したものであ
るために飽和電流ICE(sat)が小さく、従って大きな短
絡耐量を有し得る。
Further, in the gate insulating type semiconductor device according to the fifth aspect , a ratio of a portion of the pair of strip-shaped areas bordering the outer area, that is, a relatively high gate threshold voltage V GE.
Since the ratio of the inversion layer having (th) is optimized, the saturation current I CE (sat) is small, and therefore, it can have a large short-circuit tolerance.

【0033】請求項8〜10,12に記載の製造方法で
は、上記の利点を有するゲート絶縁型半導体装置を製造
可能である。
According to the manufacturing method of the eighth to tenth and twelfth aspects , it is possible to manufacture a gate insulating semiconductor device having the above advantages.

【0034】この発明は、第3の半導体領域における実
効的な抵抗の大きさに、コレクタ・エミッタ間飽和電圧
CE(sat) は余り依存せずに、短絡耐量が強く依存し、
実効的な抵抗が高い程短絡耐量が増大するという、発見
に基づいて為されたものである(請求項、6、11
)。
According to the present invention, the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) does not largely depend on the effective resistance in the third semiconductor region, and the short-circuit withstand capability strongly depends on the third semiconductor region.
That the effective resistance short-circuit capacity higher increases, which was made based on the discovery (claim 4, 6, 11 -
17 ).

【0035】この発見は、本発明者によるものであるThis finding was made by the present inventor .

【0036】この発明のゲート絶縁型半導体装置は、
第3の半導体領域のシート抵抗の値が、40Ω/□〜1
50Ω/□の範囲にある。このため、実用上要求される
10μsec以上の短絡耐量が保証されるとともに、コ
レクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) に対しても、実
用的な値が得られる(請求項6)。
In the gate insulating semiconductor device according to the present invention,
The value of the sheet resistance of the third semiconductor region is 40Ω / □ to 1
It is in the range of 50Ω / □. Therefore, the short-circuit withstand capability of 10 μsec or more required for practical use is guaranteed, and a practical value is obtained for the collector-emitter saturation voltage V CE (sat).

【0037】この発明のゲート絶縁型半導体装置では、
制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/□以下であ
る。制御電極層のシート抵抗の値が低いほど、装置のス
イッチング動作が速くなり、スイッチング動作に伴う損
失が逓減される。このシート抵抗の値が250Ω/□以
下であるために、実用上の要求を満たし得る程に低いス
イッチング損失を実現することができる(請求項7)
In the gate insulating type semiconductor device according to the present invention,
The sheet resistance value of the control electrode layer is 250Ω / □ or less. As the sheet resistance of the control electrode layer is lower, the switching operation of the device is faster, and the loss accompanying the switching operation is gradually reduced. Since the sheet resistance value is 250Ω / □ or less, it is possible to realize a switching loss low enough to satisfy practical requirements (claim 7) .

【0038】この発明のゲート絶縁型半導体装置では、
エミッタコンタクト(エミッタバイパス)率、すなわち
半導体基体の上主面において第1の主電極層が接続され
る開口部の面積に対する、この開口部に露出する一対の
帯状エリアすなわち第3の半導体領域の占める面積の割
合は、5%〜25%である。エミッタコンタクト率が低
いほど、第3の半導体領域の実効的な抵抗は上昇するの
で、短絡耐量が改善される。エミッタコンタクト率が2
5%以下であるので、所定の余裕を見込んで実用的な1
0μsec以上の短絡耐量が保証される。エミッタコン
タクト率が5%以上であるので、コレクタ・エミッタ間
飽和電圧VCE(sat) についても実用的に低い値が得られ
る(請求項)。
In the gate insulating semiconductor device according to the present invention,
The emitter contact (emitter bypass) ratio, that is, the area of the opening to which the first main electrode layer is connected on the upper main surface of the semiconductor substrate is occupied by a pair of band-shaped areas exposed to the opening, that is, the third semiconductor region. The area ratio is 5% to 25%. The lower the emitter contact ratio, the higher the effective resistance of the third semiconductor region, so that the short-circuit withstand capability is improved. Emitter contact ratio is 2
Since it is 5% or less, a practical 1
A short-circuit tolerance of 0 μsec or more is guaranteed. Since the emitter contact ratio is 5% or more, practically low values are obtained for the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) (claim 4).

【0039】この発明の製造方法では、請求項4,6,
に記載されるゲート絶縁型半導体装置を効果的に製造
することができる(請求項11,13〜1)。
According to the manufacturing method of the present invention ,
7 can be effectively manufactured (claims 11, 13 to 17 ).

【0040】[0040]

【実施例】[実施例1.] <実施例1の装置の構成>図1は、実施例1のNチャネ
ル型IGBT200の構造を図示する平面図である。こ
のIGBT200は、図40に示した従来のIGBT1
00と同様に多数のIGBTユニットセル210が並列
に接続された構造を有している。図1にはエミッタ電極
7及び酸化膜8を除去して図示している。図1には、こ
のIGBT200の製造工程で使用する各種マスクパタ
ーンの形状をも同時に図示している。図2は図1に図示
するA1−A1線における1個のIGBTユニットセル
210の断面図である。図3は図1に図示するB1−B
1線における1個のIGBTユニットセル210の断面
図である。各IGBTユニットセル210の構造は互い
に実質的に同一であるために、図1〜図3によってIG
BT200全体の構成を理解することが可能である。な
お、以下の図において図40〜図42に図示する従来装
置における符号と同一符号が付けられた部分は、当該従
来装置と同一部分を示す。
[Embodiment 1] <Structure of Device of First Embodiment> FIG. 1 is a plan view illustrating the structure of an N-channel IGBT 200 of the first embodiment. This IGBT 200 is a conventional IGBT 1 shown in FIG.
As in the case of 00, a large number of IGBT unit cells 210 are connected in parallel. FIG. 1 shows the emitter electrode 7 and the oxide film 8 removed. FIG. 1 also shows the shapes of various mask patterns used in the manufacturing process of the IGBT 200. FIG. 2 is a sectional view of one IGBT unit cell 210 along the line A1-A1 shown in FIG. FIG. 3 shows B1-B shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of one IGBT unit cell 210 along one line. Since the structure of each IGBT unit cell 210 is substantially the same as each other, the IGBT unit cells 210 shown in FIGS.
It is possible to understand the configuration of the entire BT 200. In the following drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those of the conventional device shown in FIGS. 40 to 42 indicate the same portions as those of the conventional device.

【0041】図2及び図3に示すように、このIGBT
200はp型半導体基板からなるp型コレクタ層1上に
n型エピタキシャル層2が形成され、半導体基体220
を構成している。このn型エピタキシャル層2の上主
面、すなわち半導体基体220の上主面の一部領域にp
型不純物を選択的に拡散することによりp型ベース領域
3が形成されている。更に、半導体基体220の上主面
の一部領域には、n型不純物を選択的に拡散することに
より、所定の中央エリアCAを隔てて実質的に平行に配
列した一対の帯状エリアBAへ露出するn型エミッタ領
域4が形成されている。n型エピタキシャル層2の上部
表面とn型エミッタ領域4の上主面により挟まれたp型
ベース領域3の上部表面上にはゲート絶縁膜5が形成さ
れている。ゲート絶縁膜5は隣接するIGBTユニット
セル210相互の間で一体となるようにn型エピタキシ
ャル層2の上部表面上に形成されている。ゲート絶縁膜
5上には例えばポリシリコンから成るゲート電極6が形
成されている。例えばアルミニウムから成るエミッタ電
極7が、p型ベース領域3及びn型エミッタ領域4の両
方に電気的に接続するように形成されている。ゲート電
極6及びエミッタ電極7は、互いに層間絶縁膜、例えば
酸化膜8を介して絶縁され、かつ全てのIGBTユニッ
トセル210の中及び相互間で各々共通に電気的に接続
された構造を有している。酸化膜8は、図示するように
帯状エリアBAの一部と中央エリアCAの少なくとも一
部とを覆う所定領域の上に開口部WDを有する。p型ベ
ース領域3内にはn型エミッタ領域4を囲むような形で
p型不純物を高濃度に拡散した高濃度p型半導体領域3
2が形成されている。p型コレクタ層1の下主面には金
属から成るコレクタ電極9が、全てのIGBTユニット
セル210を通して一体に形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, this IGBT
The semiconductor substrate 220 includes an n-type epitaxial layer 2 formed on a p-type collector layer 1 made of a p-type semiconductor substrate.
Is composed. The upper main surface of the n-type epitaxial layer 2, that is, a part of the upper main surface of the semiconductor substrate 220 has p
The p-type base region 3 is formed by selectively diffusing the type impurities. Further, an n-type impurity is selectively diffused into a part of the upper main surface of the semiconductor substrate 220 to expose a pair of strip-shaped areas BA arranged substantially in parallel with a predetermined central area CA. An n-type emitter region 4 is formed. A gate insulating film 5 is formed on an upper surface of p-type base region 3 sandwiched between an upper surface of n-type epitaxial layer 2 and an upper main surface of n-type emitter region 4. Gate insulating film 5 is formed on the upper surface of n-type epitaxial layer 2 so as to be integrated between adjacent IGBT unit cells 210. A gate electrode 6 made of, for example, polysilicon is formed on the gate insulating film 5. An emitter electrode 7 made of, for example, aluminum is formed so as to be electrically connected to both the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4. The gate electrode 6 and the emitter electrode 7 are insulated from each other via an interlayer insulating film, for example, an oxide film 8, and have a structure in which all the IGBT unit cells 210 are electrically connected in common to each other. ing. The oxide film 8 has an opening WD on a predetermined region covering a part of the band-shaped area BA and at least a part of the central area CA as shown in the figure. In the p-type base region 3, a high-concentration p-type semiconductor region 3 in which p-type impurities are diffused at a high concentration so as to surround the n-type emitter region 4
2 are formed. On the lower main surface of the p-type collector layer 1, a collector electrode 9 made of metal is formed integrally through all the IGBT unit cells 210.

【0042】図1に示すように、n型エミッタ領域4の
上部からみた幅が比較的広い領域(A1−A1線の近
傍)と比較的狭い領域(B1−B1線の近傍)とがあ
る。図1には製造工程の中で、ゲート電極6を形成する
ときに使用されるマスクパターン51、n型エミッタ領
域4を形成するときに使用されるマスクパターン53、
高濃度p型半導体領域32を形成するときに使用される
マスクパターン54、並びにp型ベース領域3とn型エ
ミッタ領域4の両方とエミッタ電極7とを電気的に接続
させるために酸化膜8を除去するコンタクト工程におい
て使用するマスクパターン55を点線で図示している。
As shown in FIG. 1, there are a relatively wide area (near the A1-A1 line) and a relatively narrow area (near the B1-B1 line) as viewed from above the n-type emitter region 4. FIG. 1 shows a mask pattern 51 used when forming the gate electrode 6 and a mask pattern 53 used when forming the n-type emitter region 4 in the manufacturing process.
A mask pattern 54 used when forming the high-concentration p-type semiconductor region 32 and an oxide film 8 for electrically connecting both the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4 to the emitter electrode 7 are formed. The mask pattern 55 used in the contact step to be removed is shown by a dotted line.

【0043】図1及び図2に図示するように、高濃度p
型半導体領域32は、n型エミッタ領域4の上部からみ
た幅が比較的広い領域(A1−A1線の近傍)におい
て、n型エミッタ領域4よりも外側にはみ出す形で、か
つp型ベース領域3を超えてn型エピタキシャル層2の
領域にまで達しない程度に、広い領域にわたって形成さ
れている。高濃度p型半導体領域32をこのように形成
するために、マスクパターン54はA1−A1線の近傍
において、他の部分におけるよりも幅が広くなってい
る。
As shown in FIG. 1 and FIG.
The type semiconductor region 32 protrudes outside the n-type emitter region 4 in a region having a relatively large width (near the line A1-A1) as viewed from above the n-type emitter region 4, and the p-type base region 3 Is formed over a wide region so as not to reach the region of the n-type epitaxial layer 2. In order to form the high-concentration p-type semiconductor region 32 in this manner, the mask pattern 54 is wider in the vicinity of the A1-A1 line than in other parts.

【0044】<実施例1の装置の動作と特性>次にIG
BT200の動作について説明する。コレクタ電極9と
エミッタ電極7の間にコレクタ電圧VCEを印加した状態
で、ゲート電極6とエミッタ電極7の間にゲート電圧V
GEを正に印加すると、n型エミッタ領域4とn型エピタ
キシャル層2の間のp型ベース領域3の上部表面が、p
型半導体からn型半導体に反転し、n型チャネルが形成
され、IGBTユニットセル210の中に等価的に形成
されるMOSFETのドレインに相当するn型エピタキ
シャル層2とソースに相当するn型エミッタ領域4の間
が導通状態となり、n型エミッタ領域4から電子電流が
n型チャネルを通ってn型エピタキシャル層2へ流れ込
む。この電子電流は、p型コレクタ層1、n型エピタキ
シャル層2、及びp型ベース領域3により等価的に形成
されるpnp型バイポーラトランジスタのベース電流と
なる。このとき、p型コレクタ層1からn型エピタキシ
ャル層2へホールの注入が引き起こされ、注入されたホ
ールの一部はn型エピタキシャル層2のキャリア電子と
再結合し、残りはp型ベース領域3を通過してホール電
流としてエミッタ電極7へ流れ込み、その結果IGBT
200は導通状態(オン)、すなわちコレクタ電極9と
エミッタ電極7の間が導通する状態となる。
<Operation and Characteristics of the Device of the First Embodiment>
The operation of the BT 200 will be described. When the collector voltage V CE is applied between the collector electrode 9 and the emitter electrode 7, the gate voltage V CE is applied between the gate electrode 6 and the emitter electrode 7.
When GE is positively applied, the upper surface of the p-type base region 3 between the n-type emitter region 4 and the n-type epitaxial layer 2 becomes p-type.
N-type semiconductor is inverted from the n-type semiconductor to form an n-type channel. An n-type epitaxial layer 2 corresponding to the drain of the MOSFET and an n-type emitter region corresponding to the source are equivalently formed in the IGBT unit cell 210. 4, and the electron current flows from the n-type emitter region 4 into the n-type epitaxial layer 2 through the n-type channel. This electron current becomes a base current of a pnp bipolar transistor equivalently formed by the p-type collector layer 1, the n-type epitaxial layer 2, and the p-type base region 3. At this time, holes are injected from the p-type collector layer 1 to the n-type epitaxial layer 2, a part of the injected holes are recombined with carrier electrons of the n-type epitaxial layer 2, and the rest is p-type base region 3. And flows into the emitter electrode 7 as a hole current through the IGBT.
Reference numeral 200 denotes a conductive state (ON), that is, a state in which the collector electrode 9 and the emitter electrode 7 are conductive.

【0045】ゲート電圧VGEにゼロ電圧を印加する、す
なわちゼロバイアスにするか、又は負電圧を印加する、
すなわち負バイアスにすることにより、等価的に形成さ
れる前記MOSFETが遮断状態となり上記電子電流は
流れなくなり、その結果IGBT200は遮断状態(オ
フ)となる。
Applying a zero voltage to the gate voltage V GE , ie, applying a zero bias or applying a negative voltage,
That is, by applying a negative bias, the equivalently formed MOSFET is turned off, and the electron current does not flow. As a result, the IGBT 200 is turned off (off).

【0046】図1及び図2に図示するように、高濃度p
型半導体領域32が、n型エミッタ領域4の上部からみ
た幅が比較的広い領域(A1−A1線の近傍)におい
て、n型エミッタ領域4よりも外側にはみ出す形で、か
つp型ベース領域3を超えてn型エピタキシャル層2の
領域にまで達しない程度に、広い領域にわたって形成さ
れている。このため、ゲート電圧VGEに正電圧を印加す
ることにより、n型エミッタ領域4とn型エピタキシャ
ル層2の間に形成されるn型チャネルは、A1−A1線
の近傍においては、p型ベース領域3の反転層と高濃度
p型半導体領域32の反転層の双方の直列結合により形
成される。これに対してB1−B1線の近傍では、高濃
度p型半導体領域32は上部から見てn型エミッタ領域
4よりも内側に形成されるために、前記n型チャネルは
p型ベース領域3の反転層のみにより形成される。
As shown in FIG. 1 and FIG.
In a region where the width as viewed from above the n-type emitter region 4 is relatively wide (in the vicinity of the line A1-A1), the type semiconductor region 32 extends outside the n-type emitter region 4 and the p-type base region 3 Is formed over a wide region so as not to reach the region of the n-type epitaxial layer 2. Therefore, by applying a positive voltage to the gate voltage V GE , the n-type channel formed between the n-type emitter region 4 and the n-type epitaxial layer 2 has a p-type base near the A1-A1 line. The inversion layer in the region 3 and the inversion layer in the high-concentration p-type semiconductor region 32 are both connected in series. On the other hand, in the vicinity of the B1-B1 line, the high-concentration p-type semiconductor region 32 is formed inside the n-type emitter region 4 when viewed from above. It is formed only by the inversion layer.

【0047】反転層を形成するために必要なゲート電圧
の高さであるゲート閾電圧VGE(th)は、高濃度p型半導
体領域32においてはp型ベース領域3におけるよりも
高い値となる。従って、ゲート閾電圧VGE(th)はA1−
A1線の近傍においては相対的に高い値VGE(th-High)
となり、B1−B1線の近傍では相対的に低い値VGE(t
h-Low)となる。このことは、n型エミッタ領域4とn型
エピタキシャル層2の間に形成される前記n型チャネル
が、相対的に高いゲート閾電圧VGE(th-High)を有する
n型チャネルと、相対的に低い値のゲート閾電圧VGE(t
h-Low)を有するn型チャネルとの並列接続で構成されて
いることに相応する。
The gate threshold voltage V GE (th), which is the height of the gate voltage necessary for forming the inversion layer, has a higher value in the high-concentration p-type semiconductor region 32 than in the p-type base region 3. . Therefore, the gate threshold voltage V GE (th) is A1-
A relatively high value V GE (th-High) near the A1 line
In the vicinity of the line B1-B1, a relatively low value V GE (t
h-Low). This means that the n-type channel formed between the n-type emitter region 4 and the n-type epitaxial layer 2 is different from the n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High). The gate threshold voltage V GE (t
h-Low) in parallel connection with an n-type channel.

【0048】IGBT200全体でのゲート閾電圧VGE
(th)は、コレクタ電流Ic(コレクタ電極9からエミッ
タ電極7へ流れる電流)が、ゲート電圧VGEの増加に対
してゼロから立ち上がり始めるときのゲート電圧VGE
あり、言い替えるとコレクタ電流Icがその定格値(正
常使用時の最高値)に比べて相当に低く設定された或る
規定値に達するときのゲート電圧VGEで与えられる。そ
れ故、ゲート閾電圧VGE(th)は、主として相対的に低い
ゲート閾電圧VGE(th-Low)によって決定付けられ、ほぼ
ゲート閾電圧VGE(th-Low)に値が一致する。すなわち、
この実施例の装置において、相対的に高いゲート閾電圧
GE(th-High) を有するn型チャネルを設けたことは、
IGBT200全体のゲート閾電圧VGE(th)には殆ど影
響しない。更に、図1〜図3に図示する構造上、コレク
タ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) においても、相対的
に高いゲート閾電圧VGE(th-High) を有するn型チャネ
ルを設けたことによる影響は僅かに現れるのみである。
これに対して、飽和電流ICE(sat) への影響は以下に記
述するように相対的に強く現れる。
The gate threshold voltage V GE of the entire IGBT 200
(th), the collector current Ic (a current flowing from the collector electrode 9 to the emitter electrode 7) is a gate voltage V GE when starts to rise from zero with an increase in the gate voltage V GE, in other words when the collector current Ic given by the gate voltage V GE when reaches a certain predetermined value which is set considerably lower than its rated value (maximum value in normal use). Therefore, the gate threshold voltage V GE (th) is mainly determined by the relatively low gate threshold voltage V GE (th-Low), and substantially equals the gate threshold voltage V GE (th-Low). That is,
The provision of an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) in the device of this embodiment
The gate threshold voltage V GE (th) of the entire IGBT 200 is hardly affected. Further, in the structure shown in FIGS. 1 to 3, an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) even at the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) is provided. The effect due to is only slight.
On the other hand, the influence on the saturation current I CE (sat) appears relatively strongly as described below.

【0049】IGBT200は、相対的に高いゲート閾
電圧VGE(th-High) が、IGBT200をオンするとき
の所定のゲート電圧VGEよりも低い値になるように、す
なわち、数2に示すように、高濃度p型半導体領域32
の不純物濃度を選定する。
The IGBT 200 has a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) lower than a predetermined gate voltage V GE when the IGBT 200 is turned on, that is, as shown in Expression 2. The high-concentration p-type semiconductor region 32
Is selected.

【0050】[0050]

【数2】 (Equation 2)

【0051】数2のように設定した場合、ゲート閾電圧
GE(th)にオン時の電圧値を付与したとき、相対的に低
いゲート閾電圧VGE(th-Low)を有するn型チャネルでは
強い反転が生じており、相対的に高いゲート閾電圧VGE
(th-High) を有するn型チャネルの中の高濃度p型半導
体領域32では弱い反転が起こっている。一例として、
ゲート閾電圧VGE(th-Low)は5V程度であり、オン時の
ゲート電圧VGEを15Vに設定するとして、ゲート閾電
圧VGE(th-High) は例えば10V程度に選定される。I
GBT200が短絡したときに流れる飽和電流ICE(sa
t) は、数1から導かれる、
[0051] When configured number 2, when the applied voltage value at the ON time to the gate threshold voltage V GE (th), n-type channels having the relatively low gate threshold voltage V GE (th-Low) Has a strong inversion, and the relatively high gate threshold voltage V GE
In the high concentration p-type semiconductor region 32 in the n-type channel having (th-High), weak inversion occurs. As an example,
The gate threshold voltage V GE (th-High) is about 5 V. If the gate voltage V GE at the time of ON is set to 15 V, the gate threshold voltage V GE (th-High) is selected to be, for example, about 10 V. I
The saturation current I CE (sa
t) is derived from Equation 1,

【0052】[0052]

【数3】 (Equation 3)

【0053】の関係から、n型チャネルのチャネル幅W
の中に占める相対的に高いゲート閾電圧VGE(th-High)
を有するn型チャネルの割合に依存して、当該割合が高
いほど飽和電流ICE(sat) が減少する。
From the relationship, the channel width W of the n-type channel
Relatively high gate threshold voltage V GE (th-High)
, The higher the ratio, the lower the saturation current I CE (sat).

【0054】従ってこの実施例の装置は、IGBTユニ
ットセル210を微細化及び高密度化しても、n型チャ
ネルに占める相対的に高いゲート閾電圧VGE(th-High)
を有するn型チャネルの割合を最適化することにより、
コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) を低くして、
しかも飽和電流ICE(sat) を低く抑えることができ、高
い短絡耐量を実現することができる。
Therefore, the device of this embodiment has a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) occupying the n-type channel even if the IGBT unit cell 210 is miniaturized and densified.
By optimizing the proportion of n-type channels with
Lowering the collector-emitter saturation voltage V CE (sat)
Moreover, the saturation current I CE (sat) can be kept low, and a high short-circuit withstand capability can be realized.

【0055】この実施例の装置はn型エミッタ領域4の
上部からみた幅が比較的広い領域(A1−A1線の近
傍)と比較的狭い領域(B1−B1線の近傍)とを有し
ている。このことは、ゲート電極6とエミッタ電極7と
の間の絶縁耐圧を確保し、かつエミッタ電極7へのn型
エミッタ領域4と高濃度p型半導体領域32との双方の
電気的な接続を保証した上で、IGBTユニットセル2
10の微細化を行い得る利点を有している。
The device of this embodiment has a relatively wide area (near the line A1-A1) and a relatively narrow area (near the line B1-B1) as viewed from above the n-type emitter region 4. I have. This assures a withstand voltage between the gate electrode 6 and the emitter electrode 7 and also guarantees electrical connection between the n-type emitter region 4 and the high-concentration p-type semiconductor region 32 to the emitter electrode 7. IGBT unit cell 2
There is an advantage that 10 miniaturization can be performed.

【0056】更に、この実施例の装置は、前述のように
n型エミッタ領域4の上部からみた幅が比較的広い領域
(A1−A1線の近傍)に高濃度p型半導体領域32を
広く形成しているために、寄生サイリスタ効果をより効
果的に抑制する利点も有している。
Further, in the device of this embodiment, as described above, the high-concentration p-type semiconductor region 32 is formed widely in a region having a relatively large width (near the A1-A1 line) as viewed from above the n-type emitter region 4. Therefore, there is an advantage that the parasitic thyristor effect is more effectively suppressed.

【0057】<実施例1の装置の特性の実測値>実施例
1における装置であるIGBT200の実測に基づく電
気的特性を以下に示す。IGBT200のコレクタ・エ
ミッタ間飽和電圧VCE(sat) を低減するためには、前述
したようにIGBTユニットセル210内に等価的に形
成される前述のMOSFET領域の特性改善を行うこと
が有効である。その1つの手段としてp型ベース領域3
の幅を極力狭くし、IGBTユニットセル210を微細
化、すなわち高密度化することにより、MOSFET領
域のチャネル幅Wを増大させることが挙げられる。p型
ベース領域3の幅を狭くするためには、n型エミッタ領
域4の幅が広い領域(A1−A1線近傍)では対向し合
うn型エミッタ領域4がつながった、図4に図示するよ
うな梯子状のn型エミッタパターンを有する構造にする
とよい。
<Measured Values of the Characteristics of the Device of the First Embodiment> The electrical characteristics based on the actually measured values of the IGBT 200 as the device of the first embodiment are shown below. In order to reduce the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) of the IGBT 200, it is effective to improve the characteristics of the MOSFET region equivalently formed in the IGBT unit cell 210 as described above. . As one means, the p-type base region 3
Is made as small as possible and the IGBT unit cell 210 is miniaturized, that is, densified, thereby increasing the channel width W of the MOSFET region. In order to reduce the width of the p-type base region 3, in the region where the width of the n-type emitter region 4 is wide (in the vicinity of the line A1-A1), the opposing n-type emitter regions 4 are connected, as shown in FIG. It is preferable to have a structure having a simple ladder-like n-type emitter pattern.

【0058】図4は、IGBTユニットセル210にお
いて同様の微細化を行った場合の、p型ベース領域3と
n型エミッタ領域4の、半導体基体220の上主面上で
のパターンを模式的に図示したものである。同図に図示
するIGBTユニットセル210aは、図1に図示した
IGBTユニットセル210と同様に、多数が並列に接
続されてIGBT200aを形成している。n型エミッ
タ領域4a、高濃度p型半導体領域32a、マスクパタ
ーン53a、及びマスクパターン54aは、それぞれI
GBTユニットセル210におけるn型エミッタ領域
4、高濃度p型半導体領域32、マスクパターン53、
及びマスクパターン54に相当する。IGBTユニット
セル210aでは高濃度p型半導体領域32aの幅が広
い領域(A1a−A1a線の近傍)以外においても、帯
状に並んだ2つのn型エミッタ領域4aが相互に接続し
た部分(C1a−C1a線の近傍)を設けている。
FIG. 4 schematically shows the pattern of the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4 on the upper main surface of the semiconductor substrate 220 when the same miniaturization is performed in the IGBT unit cell 210. It is illustrated. As with the IGBT unit cell 210 shown in FIG. 1, many IGBT unit cells 210a shown in the figure are connected in parallel to form an IGBT 200a. The n-type emitter region 4a, the high-concentration p-type semiconductor region 32a, the mask pattern 53a, and the mask pattern 54a
In the GBT unit cell 210, the n-type emitter region 4, the high-concentration p-type semiconductor region 32, the mask pattern 53,
And the mask pattern 54. In the IGBT unit cell 210a, a portion where two n-type emitter regions 4a arranged in a band shape are connected to each other (C1a-C1a) even in a region other than the region where the high-concentration p-type semiconductor region 32a is wide (in the vicinity of the A1a-A1a line). (Near the line).

【0059】図5及び図6はそれぞれA1a−A1a
線、及びC1a−C1a線におけるIGBTユニットセ
ル210aの断面図である。これらの図に図示される断
面構造は、各々図2及び図3に図示する断面構造とは、
n型エミッタ領域4aが左右2領域に分割されていない
点を除いて同様の構造である。B1a−B1a線におけ
る断面構造は、図3の断面図に図示する構造と同様であ
る。
FIGS. 5 and 6 show A1a-A1a, respectively.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the IGBT unit cell 210a taken along line C1a-C1a. The cross-sectional structures illustrated in these figures are different from the cross-sectional structures illustrated in FIGS. 2 and 3, respectively.
The structure is the same except that the n-type emitter region 4a is not divided into two right and left regions. The cross-sectional structure taken along the line B1a-B1a is the same as the structure shown in the cross-sectional view of FIG.

【0060】図4に図示するn型エミッタパターンにお
いて、図示するようにn型エミッタ領域4の幅をX、n
型エミッタ領域4でない領域、すなわちp型ベース領域
3の半導体基体220の上主面上に露出している領域の
幅をYとする。このとき、エミッタバイパス率eを、数
4により定義する。
In the n-type emitter pattern shown in FIG. 4, the width of the n-type
The width of a region other than the type emitter region 4, that is, a region of the p-type base region 3 exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate 220 is represented by Y. At this time, the emitter bypass ratio e is defined by Expression 4.

【0061】[0061]

【数4】 (Equation 4)

【0062】図4に図示するように半導体基体220の
上主面上において、n型エミッタ領域4aとn型エピタ
キシャル層2の間に高濃度p型半導体領域32aが介在
する部分の長さをH、高濃度p型半導体領域32aが介
在せずにp型ベース領域3のみで隔絶される部分の長さ
をLとする。これらH、Lに基づいて高ゲート閾電圧領
域率gを、数5により定義する。
As shown in FIG. 4, the length of a portion where high concentration p-type semiconductor region 32a is interposed between n-type emitter region 4a and n-type epitaxial layer 2 on the upper main surface of semiconductor substrate 220 is H. The length of a portion isolated only by the p-type base region 3 without the high-concentration p-type semiconductor region 32a interposed therebetween is represented by L. Based on these H and L, the high gate threshold voltage region ratio g is defined by Expression 5.

【0063】[0063]

【数5】 (Equation 5)

【0064】長さH或はLは、それぞれ相対的に高いゲ
ート閾電圧VGE(th-High) 或は低いゲート閾電圧VGE(t
h-Low)を有するn型チャネルの幅に他ならない。エミッ
タバイパス率eが増大すると、n型エミッタ領域4aの
面積が増大することに等しく、n型エミッタ領域4aの
シート抵抗は小さくなる。これはMOSFET領域にお
いて等価的に直列に接続されたソース抵抗が小さくなる
ことに等しく、MOSFET領域の電子電流の増大の要
因となる。これによってIGBTの短絡電流は増大し、
その結果短絡耐量が低下する。
The length H or L is respectively set to a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) or a low gate threshold voltage V GE (t-High).
h-Low). When the emitter bypass ratio e increases, the area of the n-type emitter region 4a increases, and the sheet resistance of the n-type emitter region 4a decreases. This is equivalent to a decrease in the source resistance equivalently connected in series in the MOSFET region, which causes an increase in the electron current in the MOSFET region. This increases the short-circuit current of the IGBT,
As a result, short-circuit withstand capability decreases.

【0065】図7は、図4〜図6に図示される構造のI
GBT200aについて、エミッタバイパス率eに対す
るコレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) 、飽和電流
CE(sat) 、及び短絡耐量tw の実測結果を図示するグ
ラフである。図において、曲線でプロットされた実測値
は、高ゲート閾電圧領域率gが、g=20%であるとき
のものである。同図には、エミッタバイパス率eが、e
=36%であって、高ゲート閾電圧領域率gが、g=0
%であるときの実測値をも図示している。なお、短絡耐
量tw とは、IGBTの出力を短絡したときに破壊に至
るまでに要する時間である。
FIG. 7 shows the structure of the I shown in FIGS.
For GBT200a, collector-emitter saturation voltage V CE with respect to the emitter bypass ratio e (sat), is a graph illustrating the measurement results of the saturation current I CE (sat), and short-circuit tolerance t w. In the figure, the actual measurement values plotted by the curves are obtained when the high gate threshold voltage region ratio g is g = 20%. The figure shows that the emitter bypass ratio e is e
= 36%, and the high gate threshold voltage area ratio g is g = 0.
The measured value when the value is% is also shown. It is to be noted that the short-circuit tolerance t w, is the time required to reach to the destruction at the time of short-circuiting the output of the IGBT.

【0066】図7において、e=36%であるときの、
g=0%での実測値とg=20%での実測値とを互いに
比較すると、高濃度p型半導体領域32aを設けること
によってコレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) には
目だった差異がない一方で、短絡時の飽和電流ICE(sa
t) は大きく抑制され、それに伴って短絡耐量tw が大
幅に改善されていることが理解できる。このことは、前
述の定性的な説明を裏づけるものである。
In FIG. 7, when e = 36%,
Comparing the measured value at g = 0% with the measured value at g = 20%, a noticeable difference in the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) due to the provision of the high-concentration p-type semiconductor region 32a. The saturation current I CE (sa
t) is greatly suppressed, it can be understood that the short-circuit tolerance t w has been greatly improved accordingly. This supports the qualitative explanation described above.

【0067】IGBTをインバータ装置に用いる場合に
要求される短絡耐量tw は、約tw≧10μsec 程度で
ある。また、短絡時に流れる短絡電流を検出し、短絡保
護を行う回路を備えたIGBTでも、IGBT装置自身
に要求される短絡耐量tw は、約tw ≧5μsec 程度で
ある。これを満足するためには、図7に図示する実測結
果より、エミッタバイパス率eが、e≦50%であっ
て、高ゲート閾電圧領域率gが、g≧20%であること
が必要である。
[0067] short-circuit tolerance t w required when using the IGBT inverter device is about t w ≧ 10 .mu.sec. Further, to detect a short circuit current flowing in the event of a short circuit, even IGBT having a circuit for performing a short-circuit protection, short-circuit tolerance t w required for the IGBT device itself is approximately t w ≧ 5 .mu.sec. In order to satisfy this, it is necessary from the measurement results shown in FIG. 7 that the emitter bypass ratio e is e ≦ 50% and the high gate threshold voltage region ratio g is g ≧ 20%. is there.

【0068】上記の実測結果は実測の便宜上、図4〜図
6に図示するIGBT200aについて得られたもので
あるが、数4による定義を拡張して、エミッタバイパス
率eをエミッタ電極7に電気的に接触するn型エミッタ
領域4と高濃度p型半導体領域32の総面積の中のn型
エミッタ領域4が占める割合として定義すれば、図1〜
図3に図示するIGBT200についても、同様の結果
が得られることが十分に予測できる。
The above-mentioned actual measurement results are obtained for the IGBT 200a shown in FIGS. 4 to 6 for convenience of actual measurement. Is defined as a ratio occupied by the n-type emitter region 4 in the total area of the n-type emitter region 4 and the high-concentration p-type semiconductor region 32 in contact with FIG.
It can be sufficiently predicted that similar results are obtained for the IGBT 200 shown in FIG.

【0069】<実施例1の装置の製造工程>図8〜図2
1はIGBT200の製造工程の各段階における、IG
BTユニットセル210の正面断面図である。これらの
図を参照して、この実施例の装置であるIGBT200
の製造工程について説明する。
<Manufacturing Process of Apparatus of First Embodiment> FIGS.
1 is an IG in each stage of the manufacturing process of the IGBT 200.
FIG. 3 is a front sectional view of a BT unit cell 210. With reference to these figures, IGBT200 which is the device of this embodiment
Will be described.

【0070】まず、p型コレクタ層1に相当するp型の
シリコンサブストレートSBを準備する(図8)。つぎ
に、その上にエピタキシャル成長によってn型エピタキ
シャル層2を形成する。これらp型コレクタ層1とn型
エピタキシャル層2とによって半導体基体220が構成
される。なお、以下の図9〜図19及び図21では、n
型エピタキシャル層2から上のみが図示されている。
First, a p-type silicon substrate SB corresponding to the p-type collector layer 1 is prepared (FIG. 8). Next, an n-type epitaxial layer 2 is formed thereon by epitaxial growth. The p-type collector layer 1 and the n-type epitaxial layer 2 form a semiconductor substrate 220. In the following FIGS. 9 to 19 and FIG.
Only above the type epitaxial layer 2 is shown.

【0071】図9のステップでは、n型エピタキシャル
層2の上、すなわち半導体基体220の上主面の上にシ
リコン酸化膜71を形成する。
In the step of FIG. 9, a silicon oxide film 71 is formed on n-type epitaxial layer 2, that is, on the upper main surface of semiconductor substrate 220.

【0072】次に、ポリシリコンをシリコン酸化膜71
の上全面に形成し、その上全面にレジスト層を設ける。
図1に図示するマスクパターン51に相当するパターン
を有したマスク72を使用してレジスト層の写真製版を
行い、それによってマスクパターン51に対応したレジ
ストパターン73を得る。そして、このレジストパター
ン73をマスクとしてポリシリコンを選択的にエッチン
グし、それによってシリコン酸化膜71上にゲート電極
6を形成する。更に、このレジストパターン73とゲー
ト電極6とをマスクとしてボロンをn型エピタキシャル
層2の中に選択的に注入し、p型半導体領域74を得る
(以上、図10)。
Next, polysilicon is converted to a silicon oxide film 71.
And a resist layer is provided on the entire surface.
Photolithography of the resist layer is performed using a mask 72 having a pattern corresponding to the mask pattern 51 shown in FIG. 1, thereby obtaining a resist pattern 73 corresponding to the mask pattern 51. Then, the polysilicon is selectively etched using the resist pattern 73 as a mask, thereby forming the gate electrode 6 on the silicon oxide film 71. Further, using the resist pattern 73 and the gate electrode 6 as a mask, boron is selectively implanted into the n-type epitaxial layer 2 to obtain a p-type semiconductor region 74 (FIG. 10).

【0073】その後、レジストパターン73を除去し
て、ドライブ工程によってp型半導体領域74内のボロ
ンをゲート電極6の下まで拡散させ、図11に図示する
p型ベース領域3を得る。
Thereafter, the resist pattern 73 is removed, and boron in the p-type semiconductor region 74 is diffused to below the gate electrode 6 by a driving process, thereby obtaining the p-type base region 3 shown in FIG.

【0074】図12(図1のA1−A1線における断面
図)及び図13(図1のB1−B1線における断面図)
に示す工程では、まずゲート電極6及びシリコン酸化膜
71の上全面にレジスト層を設ける。図1に図示するマ
スクパターン54に相当するパターンを有したマスク7
5を使用してレジスト層の写真製版を行い、それによっ
てマスクパターン54に対応したレジストパターン76
を得る。更に、このレジストパターン76とゲート電極
6とをマスクとして比較的高濃度のボロンをp型ベース
領域3の中に選択的に注入し、高濃度p型半導体領域7
7を得る。
FIG. 12 (cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1) and FIG. 13 (cross-sectional view taken along line B1-B1 in FIG. 1)
In the step shown in (1), a resist layer is first provided on the entire surface of the gate electrode 6 and the silicon oxide film 71. Mask 7 having a pattern corresponding to mask pattern 54 shown in FIG.
5, photolithography of the resist layer is performed, thereby forming a resist pattern 76 corresponding to the mask pattern 54.
Get. Further, relatively high-concentration boron is selectively implanted into the p-type base region 3 using the resist pattern 76 and the gate electrode 6 as a mask, and the high-concentration p-type semiconductor region 7 is formed.
Get 7.

【0075】次に、レジストパターン76を除去して、
ドライブ工程によって高濃度p型半導体領域77内のボ
ロンを拡散させ、図14(図1のA1−A1線における
断面図)及び図15(図1のB1−B1線における断面
図)に示す高濃度p型半導体領域32を得る。図12及
び図13に示す工程で使用したマスクパターン54が、
図1に示したようにA1−A1線の近傍ではより広く、
B1−B1線の近傍ではより狭い形状をなしているため
に、高濃度p型半導体領域32はA1−A1線の近傍で
は、ゲート電極6の下方にまで広がっており(図1
4)、一方B1−B1線の近傍ではその広がりはゲート
電極6の開口部6aの内側にとどまっている(図1
5)。上述の高濃度p型半導体領域77の拡散工程は、
それによって形成される高濃度p型半導体領域32がA
1−A1線近傍においてp型ベース領域3の領域を超え
てn型エピタキシャル層2の領域にまで達することのな
いように実行される。
Next, the resist pattern 76 is removed,
Boron in the high-concentration p-type semiconductor region 77 is diffused by the driving step, and the high-concentration p-type semiconductor region 77 is diffused as shown in FIG. A p-type semiconductor region 32 is obtained. The mask pattern 54 used in the steps shown in FIGS.
As shown in FIG. 1, it is wider near the line A1-A1.
Due to the narrower shape near the line B1-B1, the high-concentration p-type semiconductor region 32 extends below the gate electrode 6 near the line A1-A1 (FIG. 1).
4) On the other hand, in the vicinity of the B1-B1 line, its spread remains inside the opening 6a of the gate electrode 6 (FIG. 1).
5). The diffusion step of the high concentration p-type semiconductor region 77 described above includes:
The high-concentration p-type semiconductor region 32 formed thereby has A
The process is performed so as not to reach the region of the n-type epitaxial layer 2 beyond the region of the p-type base region 3 in the vicinity of the line 1-A1.

【0076】次に、図16(図1のA1−A1線におけ
る断面図)及び図17(図1のB1−B1線における断
面図)に示す工程において、まずゲート電極6およびシ
リコン酸化膜71の上部全面にレジスト層を設け、マス
クパターン53に相当するパターンを有したマスク78
を使用した写真製版によって、このレジスト層をパター
ンニングしてレジストパターン79を得る。このレジス
トパターン79とゲート電極6とをマスクとしてシリコ
ン酸化膜71を選択的にエッチングすることにより、ゲ
ート絶縁膜5及び酸化膜パターン80を得る。
Next, in the steps shown in FIGS. 16 (a sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1) and FIG. 17 (a sectional view taken along line B1-B1 in FIG. 1), first, the gate electrode 6 and the silicon oxide film 71 A mask 78 having a pattern corresponding to the mask pattern 53 by providing a resist layer on the entire upper surface
This resist layer is patterned by photoengraving using, to obtain a resist pattern 79. By selectively etching the silicon oxide film 71 using the resist pattern 79 and the gate electrode 6 as a mask, the gate insulating film 5 and the oxide film pattern 80 are obtained.

【0077】つづいて、図18(図1のA1−A1線に
おける断面図)及び図19(図1のB1−B1線におけ
る断面図)に示すように、レジストパターン79を除去
した後、酸化膜パターン80、ゲート絶縁膜5、及びゲ
ート電極6をマスクとして、高濃度p型半導体領域32
の上主面部分にヒ素を選択的に注入する。これによっ
て、高濃度p型半導体領域32の上主面近傍の領域にn
型エミッタ領域4が形成される。図16及び図17に示
す工程で使用したマスクパターン53が、図1に示した
ようにA1−A1線の近傍では幅広く、B1−B1線の
近傍では幅が狭い形状をなしているために、n型エミッ
タ領域4はA1−A1線の近傍では、ゲート電極6の開
口部6aの内側においてより広い領域をなして広がって
おり(図18)、一方B1−B1線の近傍ではその広が
りはゲート電極6の開口部6aの内側でかつゲート電極
6の開口端6bの近傍にとどまっている(図19)。
Subsequently, as shown in FIG. 18 (cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1) and FIG. 19 (cross-sectional view taken along line B1-B1 in FIG. 1), after removing the resist pattern 79, the oxide film is removed. Using the pattern 80, the gate insulating film 5, and the gate electrode 6 as a mask, the high-concentration p-type semiconductor region 32
Arsenic is selectively implanted into the upper main surface of the substrate. As a result, n is added to the region near the upper main surface of the high-concentration p-type semiconductor region 32.
A mold emitter region 4 is formed. The mask pattern 53 used in the steps shown in FIGS. 16 and 17 has a wide shape near the line A1-A1 and a narrow width near the line B1-B1 as shown in FIG. The n-type emitter region 4 forms a wider area inside the opening 6a of the gate electrode 6 in the vicinity of the line A1-A1 (FIG. 18), while its spread increases in the vicinity of the line B1-B1. It remains inside the opening 6a of the electrode 6 and near the opening end 6b of the gate electrode 6 (FIG. 19).

【0078】図20(図1のA1−A1線における断面
図)及び図21(図1のB1−B1線における断面図)
に示す工程では、まず前工程終了後の構造における上面
全体に比較的厚いシリコン酸化膜を設け、マスクパター
ン55に相当するパターンを有するマスク81を用いた
エッチングにより、このシリコン酸化膜を選択的に除去
する。これによって開口部8aを有する酸化膜8を得
る。酸化膜8の開口端8bは、A1−A1線の近傍では
n型エミッタ領域4の上に位置するが(図20)、一方
B1−B1線の近傍では高濃度p型半導体領域32の上
に位置する(図21)。
FIG. 20 (cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1) and FIG. 21 (cross-sectional view taken along line B1-B1 in FIG. 1)
In the step shown in (1), first, a relatively thick silicon oxide film is provided on the entire upper surface of the structure after the previous step, and the silicon oxide film is selectively etched by using a mask 81 having a pattern corresponding to the mask pattern 55. Remove. Thus, oxide film 8 having opening 8a is obtained. The opening end 8b of the oxide film 8 is located above the n-type emitter region 4 near the line A1-A1 (FIG. 20), while above the high concentration p-type semiconductor region 32 near the line B1-B1. (FIG. 21).

【0079】このようにして得られた構造の上面全体に
アルミニウム膜を形成し、図2及び図3に図示するエミ
ッタ電極7とする。エミッタ電極7のうち開口部8aの
内側に存在する部分がp型ベース領域3とn型エミッタ
領域4とを電気的に短絡する。 更に、半導体基体22
0の下主面S1の全面にTi−Ni−Au膜を形成し、
図2及び図3に図示するコレクタ電極9を得る。
An aluminum film is formed on the entire upper surface of the structure obtained in this manner, and is used as an emitter electrode 7 shown in FIGS. A portion of the emitter electrode 7 existing inside the opening 8a electrically short-circuits the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4. Further, the semiconductor substrate 22
0, a Ti—Ni—Au film is formed on the entire lower main surface S1,
The collector electrode 9 shown in FIGS. 2 and 3 is obtained.

【0080】[実施例2.] <実施例2の装置の構成>図22は、実施例2のNチャ
ネル型IGBT300の構造を図示する平面図である。
このIGBT300は、図1に示した実施例1の装置で
あるIGBT200と同様に多数のIGBTユニットセ
ル310が並列に接続された構造を有している。図22
にはエミッタ電極7及び酸化膜8を除去して図示してい
る。図22には、このIGBT200の製造工程で使用
する各種マスクパターンの形状を点線で図示している。
マスクパターン56は高濃度p型半導体領域32を形成
するときに使用されるマスクパターンである。図23は
図22に図示するA2−A2線における1個のIGBT
ユニットセル310の断面図である。
Embodiment 2 <Structure of Apparatus of Second Embodiment> FIG. 22 is a plan view illustrating the structure of an N-channel IGBT 300 of the second embodiment.
The IGBT 300 has a structure in which many IGBT unit cells 310 are connected in parallel, similarly to the IGBT 200 which is the device of the first embodiment shown in FIG. FIG.
In FIG. 3, the emitter electrode 7 and the oxide film 8 are removed. FIG. 22 shows the shapes of various mask patterns used in the manufacturing process of the IGBT 200 by dotted lines.
The mask pattern 56 is a mask pattern used when forming the high-concentration p-type semiconductor region 32. FIG. 23 shows one IGBT on the line A2-A2 shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a unit cell 310.

【0081】図22に示すように、A2−A2線は実施
例1の装置におけるA1−A1線と同様であり、その近
傍ではn型エミッタ領域4の上部からみた幅が比較的広
くなっており、B2−B2線は実施例1の装置における
B1−B1線と同様に、その近傍においてn型エミッタ
領域4の上部からみた幅が比較的狭くなっている。IG
BTユニットセル310では、n型エミッタ領域4を囲
むような形でp型不純物を高濃度に拡散した高濃度p型
半導体領域33が、A2−A2線の近傍ではp型ベース
領域3を超えて、n型エピタキシャル層2の領域に侵入
する形で形成されている。高濃度p型半導体領域33
は、一方B2−B2線の近傍では図3における高濃度p
型半導体領域32、或は図42における高濃度p型半導
体領域31と同様であり、n型エミッタ領域4の外側に
は広がらないように形成されている。B2−B2線にお
ける断面図は、図3において高濃度p型半導体領域32
を高濃度p型半導体領域33に置き換えたものと同様で
あり、図示を省略する。
As shown in FIG. 22, the line A2-A2 is the same as the line A1-A1 in the device of the first embodiment, and the width in the vicinity thereof is relatively large as viewed from above the n-type emitter region 4. , B2-B2, like the B1-B1 line in the device of the first embodiment, have a relatively small width in the vicinity thereof as viewed from above the n-type emitter region 4. IG
In the BT unit cell 310, the high-concentration p-type semiconductor region 33 in which the p-type impurity is diffused at a high concentration so as to surround the n-type emitter region 4 exceeds the p-type base region 3 near the line A2-A2. , N-type epitaxial layer 2. High concentration p-type semiconductor region 33
Meanwhile, near the line B2-B2, the high concentration p in FIG.
It is the same as the p-type semiconductor region 32 or the high-concentration p-type semiconductor region 31 in FIG. 42, and is formed so as not to spread outside the n-type emitter region 4. A sectional view taken along line B2-B2 is shown in FIG.
Is replaced with a high-concentration p-type semiconductor region 33, and is not shown.

【0082】<実施例2の装置の特性>実施例2の装置
であるIGBT300では、n型エミッタ領域4とn型
エピタキシャル層2の間に形成されるn型チャネルは、
A2−A2線の近傍においては、高濃度p型半導体領域
32の影響を受けてゲート閾電圧VGE(th)が高くなり、
かつチャネル長Lが長い。この反転層は実施例1の装置
であるIGBT200のA1−A1線の近傍における高
濃度p型半導体領域31の反転層が形成するn型チャネ
ルに比較してチャネル長が大きい。このため、実施例1
の装置に比較して、飽和電流ICE(sat) を低減する効果
がより高いという利点がある。
<Characteristics of Device of Second Embodiment> In the IGBT 300 of the device of the second embodiment, the n-type channel formed between the n-type emitter region 4 and the n-type epitaxial layer 2 is
In the vicinity of the line A2-A2, the gate threshold voltage V GE (th) increases under the influence of the high-concentration p-type semiconductor region 32,
In addition, the channel length L is long. This inversion layer has a larger channel length than the n-type channel formed by the inversion layer of the high-concentration p-type semiconductor region 31 near the line A1-A1 of the IGBT 200 of the first embodiment. Therefore, Embodiment 1
There is an advantage that the effect of reducing the saturation current I CE (sat) is higher than that of the device of the above.

【0083】<実施例2の装置の製造工程>図24及び
図25はIGBT300の製造工程のある段階におけ
る、IGBTユニットセル310のA2−A2線におけ
る断面図である。これらの図を参照して、この実施例の
装置であるIGBT300の製造工程について説明す
る。
<Manufacturing Process of Device of Second Embodiment> FIGS. 24 and 25 are cross-sectional views of the IGBT unit cell 310 taken along line A2-A2 at a certain stage in the manufacturing process of the IGBT 300. The manufacturing process of the IGBT 300 which is the device of this embodiment will be described with reference to these drawings.

【0084】まず、IGBT200における図8〜図1
1までの工程と同様の工程を実行する。つづいて図24
に図示する工程に移って、まずゲート電極6及びシリコ
ン酸化膜71の上全面にレジスト層を設ける。図1に図
示するマスクパターン56に相当するパターンを有した
マスク82を使用してレジスト層の写真製版を行い、そ
れによってマスクパターン56に対応したレジストパタ
ーン83を得る。更に、このレジストパターン83をマ
スクとして高濃度で高エネルギーのボロンをp型ベース
領域3及びn型エピタキシャル層2の中に選択的に注入
し、高濃度p型半導体領域84を得る。
First, the IGBT 200 shown in FIGS.
Steps similar to step 1 are performed. Next, FIG.
First, a resist layer is provided on the entire surface of the gate electrode 6 and the silicon oxide film 71. Photolithography of the resist layer is performed using a mask 82 having a pattern corresponding to the mask pattern 56 shown in FIG. 1, thereby obtaining a resist pattern 83 corresponding to the mask pattern 56. Further, using this resist pattern 83 as a mask, high-concentration, high-energy boron is selectively implanted into the p-type base region 3 and the n-type epitaxial layer 2 to obtain a high-concentration p-type semiconductor region 84.

【0085】次に、図25に図示する工程に進んで、レ
ジストパターン83を除去して、ドライブ工程によって
高濃度p型半導体領域84内のボロンを拡散させ、高濃
度p型半導体領域33を得る。図24に示す工程で使用
したマスクパターン56が、図22に示したようにA2
−A2線の近傍ではより広く、B2−B2線の近傍では
より狭い形状をなしている。このために、高濃度p型半
導体領域33はA2−A2線の近傍では、ゲート電極6
の下方のn型エピタキシャル層2の領域にまで広がって
いる。一方B2−B2線の近傍では高濃度p型半導体領
域33の広がりは、図15に図示する実施例1の装置に
おける高濃度p型半導体領域32と同様であり、ゲート
電極6の開口部6aの内側にとどまっている。続く工程
は、実施例1の装置における図16〜図22に図示する
工程と同様である。
Next, proceeding to the step shown in FIG. 25, the resist pattern 83 is removed, and boron in the high-concentration p-type semiconductor region 84 is diffused by a driving step to obtain the high-concentration p-type semiconductor region 33. . As shown in FIG. 22, the mask pattern 56 used in the process shown in FIG.
The shape is wider near the line -A2 and narrower near the line B2-B2. For this reason, the high-concentration p-type semiconductor region 33 has a gate electrode 6 near the line A2-A2.
Is extended to the region of the n-type epitaxial layer 2 below. On the other hand, in the vicinity of the line B2-B2, the extension of the high-concentration p-type semiconductor region 33 is similar to that of the high-concentration p-type semiconductor region 32 in the device of the first embodiment shown in FIG. Staying inside. Subsequent steps are the same as the steps shown in FIGS. 16 to 22 in the apparatus of the first embodiment.

【0086】[実施例3.] <実施例3の装置の構成>図26は、実施例3のNチャ
ネル型IGBT400の構造を図示する平面図である。
このIGBT400は、図1に示した実施例1の装置で
あるIGBT200と同様に多数のIGBTユニットセ
ル410が並列に接続された構造を有している。図26
にはエミッタ電極7及び酸化膜8を除去して図示してい
る。図26には更に、このIGBT400の製造工程で
使用する各種マスクパターンの形状を点線で図示してい
る。マスクパターン57は高濃度p型半導体領域34を
形成するときに使用されるマスクパターンである。図2
7は図26に図示するA3−A3線における1個のIG
BTユニットセル410の断面図であり、図28は同様
にB3−B3線における断面図である。
[Embodiment 3] <Structure of Apparatus According to Third Embodiment> FIG. 26 is a plan view illustrating the structure of an N-channel IGBT 400 according to the third embodiment.
The IGBT 400 has a structure in which a number of IGBT unit cells 410 are connected in parallel, similarly to the IGBT 200 which is the device of the first embodiment shown in FIG. FIG.
In FIG. 3, the emitter electrode 7 and the oxide film 8 are removed. FIG. 26 further shows the shapes of various mask patterns used in the manufacturing process of the IGBT 400 by dotted lines. The mask pattern 57 is a mask pattern used when forming the high-concentration p-type semiconductor region 34. FIG.
7 is one IG in the A3-A3 line shown in FIG.
FIG. 28 is a cross-sectional view of the BT unit cell 410, and FIG. 28 is also a cross-sectional view taken along line B3-B3.

【0087】図26に示すように、A3−A3線は実施
例1の装置におけるA1−A1線と同様に、その近傍で
はn型エミッタ領域4の上部からみた幅が比較的広くな
っており、B3−B3線は実施例1の装置におけるB1
−B1線と同様に、その近傍においてn型エミッタ領域
4の上部からみた幅が比較的狭くなっている。
As shown in FIG. 26, similar to the line A1-A1 in the device of the first embodiment, the line A3-A3 has a relatively large width in the vicinity thereof as viewed from above the n-type emitter region 4. Line B3-B3 is B1 in the apparatus of the first embodiment.
Similar to the -B1 line, the width in the vicinity thereof as viewed from above the n-type emitter region 4 is relatively narrow.

【0088】実施例1又は2の装置では、相対的に高い
ゲート閾電圧VGE(th-High) を有したn型チャネルを得
るために形成される高濃度p型半導体領域32又は33
は、n型エミッタ領域4の直下にも拡散形成され、前述
の寄生サイリスタの効果を抑制する働きをも兼ねてい
た。この実施例のIGBT400では、図27に図示す
るように、相対的に高いゲート閾電圧VGE(th-High) を
有したn型チャネルを得るために形成される高濃度p型
半導体領域35は、寄生サイリスタの効果を抑制するた
めに設けられる高濃度p型半導体領域34とは別個に、
図27、28に図示するように浅く拡散される。高濃度
p型半導体領域35の上主面から見た形状は図26に図
示するように、図1に図示する実施例1の装置における
高濃度p型半導体領域32の形状と同様である。一方、
高濃度p型半導体領域34は寄生サイリスタ効果を抑制
するのが目的であるため、n型エミッタ領域4の直下に
高濃度p型半導体領域35よりは深く拡散形成される。
更に、図27、28に図示するように、高濃度p型半導
体領域34はA3−A3線近傍においてもB3−B3線
近傍と同様に、ゲート閾電圧VGE(th)に影響を与えない
ようにn型エミッタ領域4の内側に形成される。
In the device of the first or second embodiment, the high concentration p-type semiconductor region 32 or 33 formed to obtain an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High)
Is also diffused and formed immediately below the n-type emitter region 4, and also has a function of suppressing the effect of the above-mentioned parasitic thyristor. In the IGBT 400 of this embodiment, as shown in FIG. 27, the high-concentration p-type semiconductor region 35 formed to obtain an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) Separately from the high-concentration p-type semiconductor region 34 provided for suppressing the effect of the parasitic thyristor,
The diffusion is shallow as shown in FIGS. As shown in FIG. 26, the shape of the high-concentration p-type semiconductor region 35 as viewed from the top main surface is the same as the shape of the high-concentration p-type semiconductor region 32 in the device of the first embodiment shown in FIG. on the other hand,
Since the high-concentration p-type semiconductor region 34 is intended to suppress the parasitic thyristor effect, the high-concentration p-type semiconductor region 34 is formed to be deeper than the high-concentration p-type semiconductor region 35 immediately below the n-type emitter region 4.
Further, as shown in FIGS. 27 and 28, the high-concentration p-type semiconductor region 34 does not affect the gate threshold voltage V GE (th) in the vicinity of the A3-A3 line as in the vicinity of the B3-B3 line. Is formed inside the n-type emitter region 4.

【0089】なお、高濃度p型半導体領域35はB3−
B3線の近傍では形成されなくても良い。
The high-concentration p-type semiconductor region 35 is
It may not be formed near the line B3.

【0090】<実施例3の装置の特性>このように構成
されるので、この実施例におけるIGBT400では、
高濃度p型半導体領域34の形状及びボロン濃度を寄生
サイリスタ効果の抑制に適するように最適化し、一方高
濃度p型半導体領域35の形状及びボロン濃度を、飽和
電流ICE(sat) の低減に適するように最適化することが
できる。すなわち、各々2つの目的に対して独立に最適
になるような構成を選択することができるので、それぞ
れの目的において、より高い効果が得られる利点があ
る。
<Characteristics of Apparatus of Third Embodiment> The IGBT 400 of the third embodiment has the above-described configuration.
The shape and boron concentration of the high-concentration p-type semiconductor region 34 are optimized to be suitable for suppressing the parasitic thyristor effect, while the shape and boron concentration of the high-concentration p-type semiconductor region 35 are reduced to reduce the saturation current I CE (sat). It can be optimized to suit. That is, it is possible to select a configuration that is optimal for each of the two purposes independently, so that there is an advantage that a higher effect can be obtained for each purpose.

【0091】<実施例3の装置の製造工程>図29〜図
34はIGBT400の製造工程のある段階における、
IGBTユニットセル410の正面断面図である。これ
らの図を参照して、この実施例の装置であるIGBT4
00の製造工程について説明する。
<Manufacturing Process of Apparatus of Third Embodiment> FIGS.
FIG. 4 is a front sectional view of the IGBT unit cell 410. With reference to these figures, IGBT4 which is the device of this embodiment
00 manufacturing process will be described.

【0092】まず、IGBT200における図8〜図1
1までの工程と同様の工程を実行する。つづいて図29
(A3−A3線及びB3−B3線における断面図)に図
示する工程に移って、まずゲート電極6及びシリコン酸
化膜71の上全面にレジスト層を設ける。図26に図示
するマスクパターン57に相当するパターンを有したマ
スク85を使用してレジスト層の写真製版を行い、それ
によってマスクパターン57に対応したレジストパター
ン86を得る。更に、このレジストパターン86をマス
クとして高濃度のボロンをp型ベース領域3の中に選択
的に注入し、高濃度p型半導体領域87を得る。
First, the IGBT 200 shown in FIGS.
Steps similar to step 1 are performed. Next, FIG.
In the process shown in (cross-sectional views taken along lines A3-A3 and B3-B3), a resist layer is first provided over the entire surface of the gate electrode 6 and the silicon oxide film 71. Photolithography of the resist layer is performed using a mask 85 having a pattern corresponding to the mask pattern 57 shown in FIG. 26, whereby a resist pattern 86 corresponding to the mask pattern 57 is obtained. Further, using this resist pattern 86 as a mask, high-concentration boron is selectively implanted into the p-type base region 3 to obtain a high-concentration p-type semiconductor region 87.

【0093】次に、図30(A3−A3線及びB3−B
3線における断面図)に図示する工程に進んで、レジス
トパターン86を除去して、ドライブ工程によって高濃
度p型半導体領域87内のボロンを拡散させ、高濃度p
型半導体領域88を得る。図29に示す工程で使用した
マスクパターン57は、図26に図示するようにA3−
A3線、B3−B3線のいずれにおいても同一の断面形
状を有しているために、両断面の間でこれらの工程上の
差異はない。高濃度p型半導体領域88が電極6の開口
部6aの内側にその位置を占める(図30)ように、マ
スクパターン57の形状及び高濃度p型半導体領域87
の拡散の条件が適当に選定される。
Next, FIG. 30 (A3-A3 line and B3-B
(A cross-sectional view taken along line 3), the resist pattern 86 is removed, and boron in the high-concentration p-type semiconductor region 87 is diffused by a driving process to form a high-concentration p-type semiconductor region 87.
A type semiconductor region 88 is obtained. The mask pattern 57 used in the step shown in FIG.
Since both the A3 line and the B3-B3 line have the same cross-sectional shape, there is no difference in these steps between the two cross-sections. The shape of the mask pattern 57 and the high-concentration p-type semiconductor region 87 are such that the high-concentration p-type semiconductor region 88 occupies the position inside the opening 6a of the electrode 6 (FIG. 30).
Is appropriately selected.

【0094】つづく図31(A3−A3線における断面
図)及び図32(B3−B3線における断面図)に示す
工程は、実施例1の装置における図12及び図13に示
す工程と同要領で実行される。すなわち、マスクパター
ン54を使ってレジストパターン76を作成し、レジス
トパターン76とゲート電極6とをマスクとして比較的
高濃度のボロンをp型ベース領域3及び高濃度p型半導
体領域88の中に選択的に注入し、高濃度p型半導体領
域89を得る。
The steps shown in FIG. 31 (cross-sectional view taken along line A3-A3) and FIG. 32 (cross-sectional view taken along line B3-B3) are the same as the steps shown in FIGS. Be executed. That is, a resist pattern 76 is formed using the mask pattern 54, and relatively high-concentration boron is selected in the p-type base region 3 and the high-concentration p-type semiconductor region 88 using the resist pattern 76 and the gate electrode 6 as masks. Implanted to obtain a high-concentration p-type semiconductor region 89.

【0095】つづく図33(A3−A3線における断面
図)及び図34(B3−B3線における断面図)に示す
工程では、レジストパターン76を除去して、ドライブ
工程によって高濃度p型半導体領域89内のボロンを拡
散させ、図27及び図28に示す高濃度p型半導体領域
35を得る。このとき、高濃度p型半導体領域88内の
ボロンも同時に拡散することにより、高濃度p型半導体
領域34が得られる。
In the steps shown in FIGS. 33 (cross-sectional view taken along line A3-A3) and FIG. 34 (cross-sectional view taken along line B3-B3), the resist pattern 76 is removed, and the high-concentration p-type semiconductor region 89 is formed by a driving step. Is diffused to obtain a high-concentration p-type semiconductor region 35 shown in FIGS. At this time, the boron in the high-concentration p-type semiconductor region 88 is simultaneously diffused, so that the high-concentration p-type semiconductor region 34 is obtained.

【0096】以上の工程に後続する工程は、実施例1の
装置における図16〜図22に図示する工程と同様であ
る。
Steps subsequent to the above steps are the same as the steps shown in FIGS. 16 to 22 in the apparatus of the first embodiment.

【0097】[実施例4.] <実施例4の装置の構成>図35は、この実施例の装置
であるNチャネル型IGBT500の構造を図示する平
面図である。このIGBT500も他の実施例同様、多
数のIGBTユニットセル510が並列に接続された構
造を有している。図35にはエミッタ電極7及び酸化膜
8を除去して図示している。図35には更に、このIG
BT500の製造工程で使用する各種マスクパターンの
形状を点線で図示している。図36は図35に図示する
A4−A4線における1個のIGBTユニットセル51
0の断面図である。
Embodiment 4 <Structure of Apparatus According to Fourth Embodiment> FIG. 35 is a plan view illustrating the structure of an N-channel IGBT 500 which is the apparatus according to the fourth embodiment. This IGBT 500 has a structure in which a number of IGBT unit cells 510 are connected in parallel, as in the other embodiments. FIG. 35 shows the emitter electrode 7 and the oxide film 8 removed. FIG. 35 further shows this IG
The shapes of various mask patterns used in the manufacturing process of the BT500 are shown by dotted lines. FIG. 36 shows one IGBT unit cell 51 along the line A4-A4 shown in FIG.
0 is a sectional view.

【0098】この実施例の装置は、図35及び図36に
図示するように、実施例2の装置と実施例3の装置の特
徴をそれぞれ組合せたものである。すなわち、実施例3
の装置と同様に、相対的に高いゲート閾電圧VGE(th-Hi
gh) を有したn型チャネルを得るために形成される高濃
度p型半導体領域36が、寄生サイリスタの効果を抑制
するために設けられる高濃度p型半導体領域34とは別
個に形成されている。更に、高濃度p型半導体領域36
は、実施例2の装置と同様に、n型エミッタ領域4の上
部からみた幅が比較的広くなっているA4−A4線の近
傍において、p型ベース領域3を超えてn型エピタキシ
ャル層2の領域に侵入する形で形成されている。B4−
B4線における断面構造は実施例3の装置のB3−B3
線における断面構造と同様である。すなわちB4−B4
線における断面図(図示を省略する)は、図28におい
て高濃度p型半導体領域35を高濃度p型半導体領域3
6としたものと同様である。
As shown in FIGS. 35 and 36, the apparatus of this embodiment combines the features of the apparatus of the second embodiment and the apparatus of the third embodiment. That is, the third embodiment
As in the device of the prior art, the relatively high gate threshold voltage V GE (th-Hi
gh) is formed separately from the high-concentration p-type semiconductor region 34 provided to suppress the effect of the parasitic thyristor. . Further, the high-concentration p-type semiconductor region 36
In the vicinity of the A4-A4 line, which is relatively wide as viewed from above the n-type emitter region 4, the n-type epitaxial layer 2 It is formed so as to penetrate the area. B4-
The cross-sectional structure taken along line B4 is B3-B3 of the device of the third embodiment.
This is the same as the cross-sectional structure taken along the line. That is, B4-B4
The cross-sectional view (not shown) taken along the line is that the high-concentration p-type semiconductor region 35 is
6 is the same as that described above.

【0099】<実施例4の装置の特性>このように構成
されるので、この実施例におけるIGBT500では、
実施例2の装置の特性と実施例3の装置の特性を合わせ
て有している。すなわち、実施例2の装置と同様に高濃
度p型半導体領域36により形成される相対的に高いゲ
ート閾電圧VGE(th-High) を有するn型チャネルのチャ
ネル長が実施例1又は実施例3の装置に比べて長いため
に、これらの装置に比べて飽和電流ICE(sat) を低減す
る効果がより高いという利点がある。更に実施例3の装
置と同様に、飽和電流ICE(sat) を低減するための高濃
度p型半導体領域34と寄生サイリスタ効果を抑制する
ための高濃度p型半導体領域36の形成をそれぞれ独立
に最適化できるために、これら双方の目的において、よ
り高い効果が得られる利点がある。
<Characteristics of Apparatus of Fourth Embodiment> With such a configuration, the IGBT 500 of the fourth embodiment
The characteristics of the device of the second embodiment and the characteristics of the device of the third embodiment are combined. That is, the channel length of the n-type channel having the relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) formed by the high-concentration p-type semiconductor region 36 is the same as that of the device of the first or second embodiment. 3 has an advantage that the effect of reducing the saturation current I CE (sat) is higher than those of these devices. Further, similarly to the device of the third embodiment, the formation of the high-concentration p-type semiconductor region 34 for reducing the saturation current I CE (sat) and the high-concentration p-type semiconductor region 36 for suppressing the parasitic thyristor effect are independent of each other. Therefore, there is an advantage that a higher effect can be obtained for both of these purposes.

【0100】<実施例4の装置の製造工程>図37及び
図38はIGBT500の製造工程のある段階におけ
る、IGBTユニットセル510のA4−A4線におけ
る断面図である。これらの図を参照して、この実施例の
装置であるIGBT500の製造工程について説明す
る。
<Manufacturing Process of Device of Embodiment 4> FIGS. 37 and 38 are cross-sectional views of the IGBT unit cell 510 taken along the line A4-A4 at a certain stage in the manufacturing process of the IGBT 500. With reference to these drawings, a description will be given of a manufacturing process of the IGBT 500 which is the device of this embodiment.

【0101】まず、実施例3の装置であるIGBT40
0の製造工程と同様の工程を、図30に図示する工程ま
で実行する。これにつづいて、図37に図示する工程へ
移行し、まずゲート電極6及びシリコン酸化膜71の上
全面にレジスト層を設ける。図35に図示するマスクパ
ターン56に相当するパターンを有したマスク82を使
用してレジスト層の写真製版を行い、それによってマス
クパターン56に対応したレジストパターン83を得
る。更に、このレジストパターン83をマスクとして高
濃度で高エネルギーのボロンを高濃度p型半導体領域8
8、p型ベース領域3及びn型エピタキシャル層2の中
に選択的に注入し、高濃度p型半導体領域90を得る。
First, the IGBT 40 according to the third embodiment is used.
The same processes as those in the manufacturing process No. 0 are performed up to the process illustrated in FIG. Subsequently, the process proceeds to the step shown in FIG. 37, and a resist layer is first provided on the entire surface of the gate electrode 6 and the silicon oxide film 71. Photolithography of the resist layer is performed using a mask 82 having a pattern corresponding to the mask pattern 56 shown in FIG. 35, whereby a resist pattern 83 corresponding to the mask pattern 56 is obtained. Further, using this resist pattern 83 as a mask, high-concentration, high-energy boron is applied to the high-concentration p-type semiconductor region 8.
8, selectively implanted into the p-type base region 3 and the n-type epitaxial layer 2 to obtain a high-concentration p-type semiconductor region 90.

【0102】次に、図38に図示する工程に進んで、レ
ジストパターン83を除去して、ドライブ工程によって
高濃度p型半導体領域90内のボロンを拡散させ、高濃
度p型半導体領域36を得る。このとき、高濃度p型半
導体領域88内のボロンも同時に拡散することにより、
高濃度p型半導体領域34が得られる。図37に示す工
程で使用したマスクパターン56が、図35に示したよ
うにA4−A4線の近傍ではより広く、B4−B4線の
近傍ではより狭い形状をなしている。このために、高濃
度p型半導体領域36はA4−A4線の近傍では、ゲー
ト電極6の下方のn型エピタキシャル層2の領域にまで
広がっている。一方、この工程後のB4−B4線におけ
る断面構造は、図34に図示する実施例3の装置におけ
るB3−B3線における断面構造において高濃度p型半
導体領域35を高濃度p型半導体領域36としたものと
同様であり、高濃度p型半導体領域34および高濃度p
型半導体領域36の広がりはゲート電極6の開口部6a
の内側にとどまっている。つづく工程は、実施例3の装
置における図33及び図34に図示する工程に後続する
工程と同様である。
Next, proceeding to the step shown in FIG. 38, the resist pattern 83 is removed, and boron in the high-concentration p-type semiconductor region 90 is diffused by a driving step to obtain the high-concentration p-type semiconductor region 36. . At this time, boron in the high concentration p-type semiconductor region 88 is also diffused at the same time,
A high concentration p-type semiconductor region 34 is obtained. As shown in FIG. 35, the mask pattern 56 used in the step shown in FIG. 37 has a shape that is wider near the line A4-A4 and narrower near the line B4-B4. Therefore, the high-concentration p-type semiconductor region 36 extends to the region of the n-type epitaxial layer 2 below the gate electrode 6 near the line A4-A4. On the other hand, the cross-sectional structure taken along line B4-B4 after this step is the same as the cross-sectional structure taken along line B3-B3 in the device of the third embodiment shown in FIG. The high concentration p-type semiconductor region 34 and the high concentration p
The extension of the type semiconductor region 36 corresponds to the opening 6a of the gate electrode 6.
Stays inside. The subsequent steps are the same as the steps following the steps shown in FIGS. 33 and 34 in the apparatus of the third embodiment.

【0103】[実施例1〜実施例4の変形例] (1) 上記の実施例はいずれも相対的に高いゲート閾
電圧VGE(th-High) を有したn型チャネルを形成すべき
高濃度p型半導体領域32、33、35、又は36を、
n型エミッタ領域4の上部からみた幅が比較的広くなっ
ている領域に設けている。これは、高濃度p型半導体領
域32等が、寄生サイリスタ効果を抑制する働きをも効
果的に果たすことを目的としたものである。相対的に高
いゲート閾電圧VGE(th-High) を有したn型チャネルを
形成すべき高濃度p型半導体領域を、上記n型エミッタ
領域4の上部からみた幅が比較的広くなっている領域以
外の領域に設けてもよい。この場合にも、飽和電流ICE
(sat) を低減する効果は得られる。
[Modifications of Embodiments 1 to 4] (1) In each of the above-described embodiments, the height at which an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) is to be formed is set. Concentration p-type semiconductor regions 32, 33, 35, or 36,
The n-type emitter region 4 is provided in a region having a relatively large width when viewed from above. This is for the purpose that the high-concentration p-type semiconductor region 32 and the like effectively function to suppress the parasitic thyristor effect. The width of the high-concentration p-type semiconductor region where an n-type channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th-High) is to be formed as viewed from above the n-type emitter region 4 is relatively wide. It may be provided in an area other than the area. Also in this case, the saturation current I CE
The effect of reducing (sat) is obtained.

【0104】(2) 上記の実施例の装置はいずれも、
n型チャネルIGBTを例示したが、IGBTを構成す
る半導体層の極性が全てこれらとは逆であるp型チャネ
ルIGBTにも、この発明は同様に実施することが可能
である。実施例1の装置と半導体の極性が逆になってい
る装置の例を図39に図示する。図39はIGBTユニ
ットセルの図2に対応する位置での正面断面図である。
図において、半導体層1a〜4a、及び31aはそれぞ
れ図2における半導体層1〜4、及び31と極性が逆に
なっている。
(2) All of the devices of the above embodiments are
Although an n-channel IGBT has been exemplified, the present invention can be similarly implemented in a p-channel IGBT in which the polarity of the semiconductor layers forming the IGBT are all opposite to these. FIG. 39 shows an example of a device in which the polarity of the semiconductor is opposite to that of the device of the first embodiment. FIG. 39 is a front sectional view of the IGBT unit cell at a position corresponding to FIG.
In the figure, the semiconductor layers 1a to 4a and 31a are opposite in polarity to the semiconductor layers 1 to 4 and 31 in FIG. 2, respectively.

【0105】(3) 上記の実施例では、ゲート閾電圧
GE(th-High) のゲート電圧VGEとの大きさの関係が、
GE(th-High) <VGEである場合について記述したが、
高濃度p型半導体領域32、33等の不純物濃度を高く
して、VGE(th-High) ≧VGEとなるように高濃度p型半
導体領域32、33等を形成してもよい。このとき、コ
レクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) を低減する効果
は幾分減退するが、飽和電流ICE(sat) を低減する効果
はより高く、より高い短絡耐量が得られる利点がある。
(3) In the above embodiment, the relationship between the gate threshold voltage V GE (th-High) and the gate voltage V GE is as follows.
Although the case where V GE (th-High) <V GE has been described,
The impurity concentration of the high-concentration p-type semiconductor regions 32, 33, etc. may be increased to form the high-concentration p-type semiconductor regions 32, 33, etc., so that V GE (th-High) ≧ V GE . At this time, the effect of reducing the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) is somewhat reduced, but the effect of reducing the saturation current I CE (sat) is higher and there is an advantage that a higher short-circuit withstand capability can be obtained. .

【0106】(4)この発明におけるゲート閾電圧VGE
(th)の高い領域を、全IGBTユニットセルに均一に配
置せず、IGBTチップ内の特定の箇所に配置してもよ
い。例えば、IGBTチップのパターン上でコレクタ電
流Icの集中を抑制するように配置すれば同様な改善効
果が得られる。
(4) Gate threshold voltage V GE in the present invention
The region with a high (th) may not be arranged uniformly in all the IGBT unit cells, but may be arranged in a specific place in the IGBT chip. For example, a similar improvement effect can be obtained by disposing the collector current Ic on the IGBT chip pattern so as to suppress concentration of the collector current Ic.

【0107】(5)この発明は、IGBTに限定するこ
となくゲート絶縁型半導体装置(例えば、パワーMOS
FET、EST、MCTなど)一般に実施が可能であ
る。
(5) The present invention is not limited to IGBTs, and is not limited to IGBTs.
FET, EST, MCT, etc.) can be generally implemented.

【0108】[実施例5.] <IGBTの特性>ここでは、上述の各実施例に示した
IGBT200〜500、200aと同様の断面構造を
有するIGBTにおいて、エミッタコンタクト率e、n
型エミッタ領域4のシート抵抗等を最適化した実施例5
のIGBTについて述べる。
[Embodiment 5] <Characteristics of IGBT> Here, in the IGBT having the same cross-sectional structure as the IGBTs 200 to 500 and 200a shown in each of the above embodiments, the emitter contact ratios e and n
Example 5 in which the sheet resistance and the like of the emitter region 4 are optimized
IGBT will be described.

【0109】図43は、これらの最適化を検討するため
に実測に供したIGBT200aの構造を示す平面図で
ある。図43に示すIGBTユニットセル210aは、
図1に示したIGBTユニットセル210と同様に、多
数が並列に接続されてIGBT200aを形成してい
る。n型エミッタ領域4a、高濃度p型半導体領域32
a、マスクパターン53a、及びマスクパターン54a
は、それぞれIGBTユニットセル210におけるn型
エミッタ領域4、高濃度p型半導体領域32、マスクパ
ターン53、及びマスクパターン54に相当する。IG
BTユニットセル210aでは、図4に示したIGBT
ユニットセル210aとは異なり、高濃度p型半導体領
域32aの幅が広い領域(A1a−A1a線の近傍)以
外には、帯状に並んだ2つのn型エミッタ領域4aが相
互に接続した部分(図4のC1a−C1a線の近傍)は
存在しない。A1a−A1a線およびB1a−B1a線
におけるIGBTユニットセル210aの断面構造は、
それぞれ図5及び図3の断面図に示す通りである。
FIG. 43 is a plan view showing the structure of an IGBT 200a actually measured for studying these optimizations. The IGBT unit cell 210a shown in FIG.
Like the IGBT unit cell 210 shown in FIG. 1, many are connected in parallel to form an IGBT 200a. n-type emitter region 4a, high-concentration p-type semiconductor region 32
a, mask pattern 53a, and mask pattern 54a
Correspond to the n-type emitter region 4, the high-concentration p-type semiconductor region 32, the mask pattern 53, and the mask pattern 54 in the IGBT unit cell 210, respectively. IG
In the BT unit cell 210a, the IGBT shown in FIG.
Unlike the unit cell 210a, except for the region where the high-concentration p-type semiconductor region 32a has a wide width (near the line A1a-A1a), a portion where two n-type emitter regions 4a arranged in a band are connected to each other (FIG. 4 near the C1a-C1a line) does not exist. The sectional structure of the IGBT unit cell 210a along the line A1a-A1a and the line B1a-B1a is as follows.
They are as shown in the sectional views of FIGS. 5 and 3, respectively.

【0110】図43に図示するn型エミッタパターンに
おいて、図示するようにn型エミッタ領域4の幅をX、
n型エミッタ領域4でない領域、すなわちp型ベース領
域3の半導体基体220の上主面上に露出している領域
の幅をYとする。このとき、前述のようにエミッタコン
タクト率(エミッタバイパス率)eは、数4により与え
られる。
In the n-type emitter pattern shown in FIG. 43, as shown in FIG.
The width of a region that is not the n-type emitter region 4, that is, a region of the p-type base region 3 that is exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate 220 is defined as Y. At this time, the emitter contact ratio (emitter bypass ratio) e is given by Equation 4 as described above.

【0111】図43に図示するように半導体基体220
の上主面上において、n型エミッタ領域4aとn型エピ
タキシャル層2の間に高濃度p型半導体領域32aが介
在する部分の長さをH、高濃度p型半導体領域32aが
介在せずにp型ベース領域3のみで隔絶される部分の長
さをLとする。前述のように、高ゲート閾電圧領域率g
は、これらのH、Lをもとに数5により与えられる。
As shown in FIG. 43, the semiconductor substrate 220
On the upper main surface of the first embodiment, the length of the portion where the high-concentration p-type semiconductor region 32a is interposed between the n-type emitter region 4a and the n-type epitaxial layer 2 is H, without the high-concentration p-type semiconductor region 32a. Let L be the length of the part isolated only by the p-type base region 3. As described above, the high gate threshold voltage area ratio g
Is given by Equation 5 based on these H and L.

【0112】ところで、エミッタコンタクト率eを減少
させると、n型エミッタ領域4aの面積が小さくなるの
で、n型エミッタ領域4aのエミッタ抵抗は小さくな
る。これはMOSFET領域において等価的に直列に接
続されたソース抵抗が大きくなることに等しく、MOS
FET領域の電子電流が抑制される要因となる。これに
よってIGBTの短絡電流は低減され、その結果短絡耐
量が改善されることが期待される。一方、高ゲート閾電
圧領域率gを増加させると、前述のように短絡電流は抑
制され、短絡耐量が改善される。
When the emitter contact ratio e is reduced, the area of the n-type emitter region 4a is reduced, so that the emitter resistance of the n-type emitter region 4a is reduced. This is equivalent to an increase in the source resistance equivalently connected in series in the MOSFET region.
This is a factor that suppresses the electron current in the FET region. As a result, it is expected that the short-circuit current of the IGBT is reduced, and as a result, the short-circuit withstand capability is improved. On the other hand, when the high gate threshold voltage region ratio g is increased, the short-circuit current is suppressed as described above, and the short-circuit withstand capability is improved.

【0113】図43に示すIGBT200aにおいて、
幅X、Yの相互の割合を変えると、それに伴って長さ
H、Lの相互の割合も略同要領で変化する。すなわち、
エミッタコンタクト率eを増加させると、それに伴って
高ゲート閾電圧領域率gも略同要領で増加する。すなわ
ち、IGBT200aにおける短絡耐量を、幅X、Yの
比率とそれに伴う長さH、Lの比率とを様々に変えつつ
実測することにより、エミッタコンタクト率eの低下
と、高ゲート閾電圧領域率gの増加との間で、いずれが
より効果的に短絡耐量の改善に寄与するかを判定するこ
とができる。
In the IGBT 200a shown in FIG.
When the mutual ratio of the widths X and Y is changed, the mutual ratio of the lengths H and L also changes in substantially the same manner. That is,
When the emitter contact ratio e is increased, the high gate threshold voltage region ratio g is increased in substantially the same manner. That is, by measuring the short-circuit tolerance of the IGBT 200a while changing the ratio of the widths X and Y and the ratio of the lengths H and L accordingly, the emitter contact ratio e decreases and the high gate threshold voltage region ratio g increases. It is possible to determine which one more effectively contributes to the improvement of the short-circuit withstand capability between the increase in.

【0114】図44は、図43に示すIGBT200a
におけるコレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) 、飽
和電流密度(負荷短絡電流密度)JCE(sat) 、および短
絡耐量tw のエミッタコンタクト率e依存性に関する実
測結果を示すグラフである。図には示さないが、エミッ
タコンタクト率eの増加・減少に伴って、高ゲート閾電
圧領域率gが同様に増加・減少していることは上述の通
りである。なお、実測に供したIGBT200aにおけ
るコレクタ・エミッタ間電圧VCEおよびコレクタ電流I
CEの定格値は、それぞれ600V、および100Aであ
る。
FIG. 44 shows the IGBT 200a shown in FIG.
7 is a graph showing the results of actual measurements on the dependence of the collector-emitter saturation voltage V CE (sat), the saturation current density (load short-circuit current density) J CE (sat), and the short-circuit tolerance tw on the emitter contact ratio e in FIG. Although not shown in the figure, as described above, the high gate threshold voltage region ratio g similarly increases and decreases as the emitter contact ratio e increases and decreases. Note that the collector-emitter voltage V CE and the collector current I
The rated values of CE are 600 V and 100 A, respectively.

【0115】エミッタコンタクト率eが増加するにとも
ない、コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) は極小
値、飽和電流密度JCE(sat) は極大値を有する。一方、
短絡耐量tw はエミッタコンタクト率eの増加ととも
に、飽和傾向を示しつつも単調に減少する。エミッタコ
ンタクト率eの高い領域では、エミッタコンタクト率e
の増大に伴って飽和電流密度JCE(sat) は減少する。す
なわち、この領域では高ゲート閾電圧領域率gが、エミ
ッタコンタクト率eよりも強く飽和電流密度JCE(sat)
の大きさを支配することが理解できる。しかしながら注
目すべきことは、この領域においても、短絡耐量tw は
エミッタコンタクト率eの増加に対して減少傾向を示す
点である。このことは、短絡耐量tw に対しては、エミ
ッタコンタクト率eが高ゲート閾電圧領域率gよりも大
きく影響を及ぼすことを示している。従って、所要の短
絡耐量tw を得るためには、高ゲート閾電圧領域率gを
高くするよりも、エミッタコンタクト率eを低く設定す
ることがより効果的である。
As the emitter contact ratio e increases, the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) has a minimum value, and the saturation current density J CE (sat) has a maximum value. on the other hand,
As the emitter contact ratio e increases, the short-circuit withstand capability tw monotonously decreases while showing a saturation tendency. In the region where the emitter contact ratio e is high, the emitter contact ratio e
, The saturation current density J CE (sat) decreases. That is, in this region, the high gate threshold voltage region ratio g is stronger than the emitter contact ratio e, and the saturation current density J CE (sat)
It can be understood that it governs the size of. However, it should be noted that, even in this region, the short-circuit tolerance tw shows a decreasing tendency with an increase in the emitter contact ratio e. This indicates that the emitter contact ratio e has a greater effect on the short-circuit tolerance tw than the high gate threshold voltage region ratio g. Therefore, in order to obtain the required short-circuit tolerance tw, it is more effective to set the emitter contact ratio e lower than to increase the high gate threshold voltage region ratio g.

【0116】実用的上要求される短絡耐量tw の大きさ
は、10μsec以上である。この値に2μsecの余
裕を見込んで、12μsecが実用的な短絡耐量tw の
下限値である。図44のグラフにおいて、tw =12μ
secはe=25%に相当する。したがって、エミッタ
コンタクト率eが25%以下であれば、実用上所要の短
絡耐量tw が得られる。一方、コレクタ・エミッタ間飽
和電圧VCE(sat) の大きさにも、実用上好ましい上限が
あり、その値は2.4V程度である。図44のグラフに
おて、このコレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) の
値に対応するエミッタコンタクト率eは5%である。し
たがって、エミッタコンタクト率eにおける実用上要求
される下限値は5%である。
The magnitude of the short-circuit withstand capability tw required for practical use is 10 μsec or more. With an allowance of 2 μsec for this value, 12 μsec is a practical lower limit value of the short-circuit tolerance tw. In the graph of FIG. 44, tw = 12 μ
sec corresponds to e = 25%. Therefore, if the emitter contact ratio e is 25% or less, a practically required short-circuit withstand capability tw can be obtained. On the other hand, the value of the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) also has a practically preferable upper limit, which is about 2.4 V. In the graph of FIG. 44, the emitter contact ratio e corresponding to the value of the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) is 5%. Therefore, the practically required lower limit of the emitter contact ratio e is 5%.

【0117】エミッタコンタクト率eが短絡耐量tw に
強く影響するという図44が示した結果は、エミッタ抵
抗が短絡耐量tw に強い影響を及ぼすという、より一般
的な結論を予測させる。図45は、このことを実証した
実測結果を示すグラフである。すなわち図45は、図4
4に示したコレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)が
極小値を有するIGBT200aと同一である一定の構
造を有するIGBT200a(すなわちエミッタコンタ
クト率e=16.7%)に対して、n型エミッタ領域4
aにおけるシート抵抗の値を様々に変えたときの各特性
量の測定結果を示す。上述の予測通りに、短絡耐量tw
はシート抵抗の大きさに強く依存する。すなわち、n型
エミッタ領域4aのシート抵抗の増加に伴って、短絡耐
量tw は略正比例の関係を持って上昇する。飽和電流密
度JCE(sat) も予測通りに減少傾向を示す。一方、コレ
クタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) は、シート抵抗に
は殆ど依存しない。従って、n型エミッタ領域4aのシ
ート抵抗を高く設定することにより、装置の通常動作時
の損失には殆ど影響を与えることなく、短絡耐量tw を
所要の程度に低減させることが可能である。
The result shown in FIG. 44 that the emitter contact ratio e strongly affects the short-circuit tolerance tw predicts a more general conclusion that the emitter resistance strongly affects the short-circuit tolerance tw. FIG. 45 is a graph showing actual measurement results that proved this. That is, FIG.
In contrast to the IGBT 200a having a constant structure in which the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) shown in FIG. Area 4
The measurement result of each characteristic amount when the value of the sheet resistance in a is variously changed is shown. As predicted above, the short-circuit tolerance tw
Strongly depends on the sheet resistance. That is, as the sheet resistance of the n-type emitter region 4a increases, the short-circuit tolerance tw increases in a substantially directly proportional relationship. The saturation current density J CE (sat) also shows a decreasing tendency as expected. On the other hand, the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) hardly depends on the sheet resistance. Therefore, by setting the sheet resistance of the n-type emitter region 4a high, it is possible to reduce the short-circuit withstand capability tw to a required level without substantially affecting the loss during normal operation of the device.

【0118】図45のグラフにおいて、実用的に要求さ
れる短絡耐量tw の値である10μsecに対応するシ
ート抵抗の値は40Ω/□である。また、コレクタ・エ
ミッタ間飽和電圧VCE(sat) における実用上の要求値で
ある2.4Vに対応するシート抵抗の値は150Ω/□
である。したがって、実用上望ましいシート抵抗の値
は、40Ω/□〜150Ω/□の範囲にある。より好ま
しくは、60Ω/□〜120Ω/□の範囲に設定するの
がよい。
In the graph of FIG. 45, the value of the sheet resistance corresponding to 10 μsec, which is the value of the short-circuit withstand capability tw required practically, is 40 Ω / □. The sheet resistance corresponding to 2.4 V, which is a practically required value for the collector-emitter saturation voltage V CE (sat), is 150Ω / □.
It is. Therefore, a practically desirable sheet resistance value is in the range of 40Ω / □ to 150Ω / □. More preferably, it is good to set in the range of 60Ω / □ to 120Ω / □.

【0119】n型エミッタ領域4aのシート抵抗を高く
設定すると、装置がターンオフ・ターンオンする際の遷
移時間が永くなるために、装置のスイッチング動作に伴
う損失が幾分増大するという問題を生じる。このため、
望ましくはゲート電極6の抵抗値を低くすることにより
遷移時間を短縮するのがよい。ポリシリコンで形成され
ているゲート電極6の抵抗値を低減させるには、例えば
ヒ素などのn型不純物を導入するとよい。図46は、実
測により得られた、ポリシリコンのゲート電極6のシー
ト抵抗と装置のターンオンに伴う損失との関係を示すグ
ラフである。図46から、シート抵抗が低下する程損失
が減少することがわかる。実用上要求される損失の上限
値は5.6mJ/pulse程度である。図46において、この
値に対応するシート抵抗の値は250Ω/□である。し
たがって、実用上好ましいシート抵抗の値は、250Ω
/□以下の範囲である。より望ましくは、200Ω/□
以下の範囲に設定するのがよい。
If the sheet resistance of the n-type emitter region 4a is set high, the transition time when the device is turned off and turned on becomes long, causing a problem that the loss accompanying the switching operation of the device slightly increases. For this reason,
Preferably, the transition time is shortened by lowering the resistance value of the gate electrode 6. In order to reduce the resistance of the gate electrode 6 formed of polysilicon, it is preferable to introduce an n-type impurity such as arsenic. FIG. 46 is a graph showing the relationship between the sheet resistance of the polysilicon gate electrode 6 and the loss due to turn-on of the device, obtained by actual measurement. FIG. 46 shows that the loss decreases as the sheet resistance decreases. The upper limit of the loss required for practical use is about 5.6 mJ / pulse. In FIG. 46, the value of the sheet resistance corresponding to this value is 250Ω / □. Therefore, a practically preferable sheet resistance value is 250Ω.
/ □ The range is as follows. More preferably, 200Ω / □
It is better to set in the following range.

【0120】<IGBTの製造方法>この実施例のIG
BTの製造方法について、図1に示したIGBT200
と同様の断面形状を有するIGBT200を例として説
明する。
<Manufacturing Method of IGBT>
Regarding the method of manufacturing the BT, the IGBT 200 shown in FIG.
An IGBT 200 having the same cross-sectional shape as described above will be described as an example.

【0121】<製造方法の例1.>図47はIGBT2
00の製造工程の第1の例のある段階における、IGB
Tユニットセル210のB1−B1線における断面図で
ある。この図を参照してこの実施例のIGBT200の
製造工程について説明する。
<Example 1 of Manufacturing Method>> Fig. 47 shows IGBT2
00 at a certain stage of the first example of the manufacturing process
FIG. 3 is a cross-sectional view of the T unit cell 210 taken along line B1-B1. The manufacturing process of the IGBT 200 of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0122】はじめに、実施例1の装置であるIGBT
200に関する図8〜図15に示した製造工程と同様の
工程を実行する。つぎに図47に示す工程へ移行し、ま
ずポリシリコンのゲート電極6及びシリコン酸化膜71
の上全面にレジスト層を設ける。図1に図示したマスク
パターン54と同様のマスクパターン56を有したマス
ク82を使用してレジスト層の写真製版を行い、それに
よってマスクパターン56に対応したレジストパターン
83を得る。更に、このレジストパターン83をマスク
として所定量のヒ素をゲート電極6の中に選択的に注入
し、あらかじめゲート電極6のシート抵抗を低減する。
レジストパターン83を除去した後、図16〜図21に
示した工程と同様の工程を実行する。
First, the IGBT which is the device of the first embodiment
A process similar to the manufacturing process shown in FIGS. Next, the process proceeds to the step shown in FIG. 47, and first, the polysilicon gate electrode 6 and the silicon oxide
A resist layer is provided on the entire surface of the substrate. Photolithography of the resist layer is performed using a mask 82 having a mask pattern 56 similar to the mask pattern 54 shown in FIG. 1, thereby obtaining a resist pattern 83 corresponding to the mask pattern 56. Further, using the resist pattern 83 as a mask, a predetermined amount of arsenic is selectively implanted into the gate electrode 6 to reduce the sheet resistance of the gate electrode 6 in advance.
After removing the resist pattern 83, the same steps as those shown in FIGS. 16 to 21 are performed.

【0123】なお、図18および図19に示す工程にお
いて、半導体基体1の上主面と同時にゲート電極6には
再び不純物が導入される。このときの不純物の導入量
は、半導体基体1の上主面に所定のn型エミッタ領域4
を形成するように設定される。したがって、図47に示
した工程においてゲート電極6へ導入される不純物の量
は、全ての工程を終了した後におけるゲート電極6のシ
ート抵抗が所定の大きさとなるように、あらかじめ調整
される。
In the steps shown in FIGS. 18 and 19, an impurity is again introduced into gate electrode 6 simultaneously with the upper main surface of semiconductor substrate 1. At this time, the amount of impurity to be introduced is determined by setting a predetermined n-type emitter region
Is set to form Therefore, the amount of impurities introduced into gate electrode 6 in the step shown in FIG. 47 is adjusted in advance so that the sheet resistance of gate electrode 6 after all the steps have a predetermined value.

【0124】<製造方法の例2.>図48はIGBT2
00の製造方法の第2の例のある段階における、IGB
Tユニットセル210のB1−B1線における断面図で
ある。この図を参照してこの実施例のIGBT200の
製造工程について説明する。
<Example 2 of manufacturing method>> Fig. 48 shows IGBT2
00 at a certain stage of the second example of the manufacturing method
FIG. 3 is a cross-sectional view of the T unit cell 210 taken along line B1-B1. The manufacturing process of the IGBT 200 of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0125】はじめに、実施例1の装置であるIGBT
200に関する図8〜図19に示した製造工程と同様の
工程を実行する。つぎに図48に示す工程へ移行し、ま
ずポリシリコンのゲート電極6及び酸化膜71(すなわ
ちゲート絶縁膜5および中央エリアに残留する酸化膜パ
ターン80)の上全面にレジスト層を設ける。図1に図
示したマスクパターン54と同様のマスクパターン56
を有したマスク82を使用してレジスト層の写真製版を
行い、それによってマスクパターン56に対応したレジ
ストパターン83を得る。更に、このレジストパターン
83をマスクとして所定量のヒ素をゲート電極6の中に
選択的に注入し、ゲート電極6のシート抵抗を低減す
る。レジストパターン83を除去した後、図20および
図21に示した工程と同様の工程を実行する。
First, the IGBT which is the device of the first embodiment
A process similar to the manufacturing process shown in FIGS. Next, the process proceeds to the step shown in FIG. 48. First, a resist layer is provided on the entire surface of the polysilicon gate electrode 6 and the oxide film 71 (that is, the gate insulating film 5 and the oxide film pattern 80 remaining in the central area). A mask pattern 56 similar to the mask pattern 54 shown in FIG.
Photolithography of the resist layer is performed using a mask 82 having a mask pattern 56, thereby obtaining a resist pattern 83 corresponding to the mask pattern 56. Further, a predetermined amount of arsenic is selectively implanted into the gate electrode 6 using the resist pattern 83 as a mask to reduce the sheet resistance of the gate electrode 6. After removing the resist pattern 83, the same steps as those shown in FIGS. 20 and 21 are performed.

【0126】なお、図18および図19に示す工程にお
いて、半導体基体1の上主面と同時にゲート電極6には
あらかじめ不純物が導入される。このときの不純物の導
入量は、半導体基体1の上主面に所定のn型エミッタ領
域4を形成するように設定される。したがって、図48
に示した工程においてゲート電極6へ再度導入される不
純物の量は、全ての工程を終了した後におけるゲート電
極6のシート抵抗が所定の大きさとなるように調整され
る。
In the steps shown in FIGS. 18 and 19, impurities are previously introduced into gate electrode 6 simultaneously with the upper main surface of semiconductor substrate 1. The amount of impurity introduced at this time is set so as to form a predetermined n-type emitter region 4 on the upper main surface of semiconductor substrate 1. Therefore, FIG.
Is adjusted so that the sheet resistance of the gate electrode 6 becomes a predetermined value after all the steps are completed.

【0127】<製造方法の例3.>図49はIGBT2
00の製造方法の第3の例のある段階における、IGB
Tユニットセル210の断面図である。この図を参照し
てこの実施例のIGBT200の製造工程について説明
する。
<Example 3 of manufacturing method>> FIG. 49 shows IGBT2
00 at a certain stage of the third example of the manufacturing method
FIG. 4 is a sectional view of a T unit cell 210. The manufacturing process of the IGBT 200 of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0128】はじめに、実施例1の装置であるIGBT
200に関する図8〜図9に示した製造工程と同様の工
程を実行する。つぎに図49に示す工程へ移行し、まず
ポリシリコンのゲート電極6を酸化膜71の上全面に設
ける。つぎに、ゲート電極6の全域に所定量のヒ素を注
入し、ゲート電極6のシート抵抗をあらかじめ低減す
る。その後、図10〜図21に示した工程と同様の工程
を実行する。
First, the IGBT which is the device of the first embodiment
A process similar to the manufacturing process shown in FIGS. Next, the process proceeds to the step shown in FIG. 49, and first, a polysilicon gate electrode 6 is provided on the entire surface of the oxide film 71. Next, a predetermined amount of arsenic is implanted into the entire area of the gate electrode 6 to reduce the sheet resistance of the gate electrode 6 in advance. Thereafter, the same steps as those shown in FIGS. 10 to 21 are performed.

【0129】なお、図18および図19に示す工程にお
いて、半導体基体1の上主面と同時にゲート電極6には
再び不純物が導入される。このときの不純物の導入量
は、半導体基体1の上主面に所定のn型エミッタ領域4
を形成するように設定される。したがって、図49に示
した工程においてゲート電極6へ導入される不純物の量
は、全ての工程を終了した後におけるゲート電極6のシ
ート抵抗が所定の大きさとなるように、あらかじめ調整
される。
In the steps shown in FIGS. 18 and 19, impurities are again introduced into gate electrode 6 simultaneously with the upper main surface of semiconductor substrate 1. At this time, the amount of impurity to be introduced is determined by setting a predetermined n-type emitter region
Is set to form Therefore, the amount of impurities introduced into gate electrode 6 in the step shown in FIG. 49 is adjusted in advance so that the sheet resistance of gate electrode 6 after all the steps are attained to a predetermined value.

【0130】図49の工程によってゲート電極6に不純
物を導入する代わりに、あらかじめリンなどの不純物を
ドープしたポリシリコン(ドープド・ポリシリコン)を
用いてゲート電極6を形成してもよい。このときには、
ドープされる不純物の濃度が、全ての工程を終了した後
におけるゲート電極6のシート抵抗が所定の大きさとな
るように、あらかじめ調整される。
Instead of introducing impurities into gate electrode 6 by the process of FIG. 49, gate electrode 6 may be formed using polysilicon (doped polysilicon) doped with an impurity such as phosphorus in advance. At this time,
The concentration of the impurity to be doped is adjusted in advance so that the sheet resistance of the gate electrode 6 after completing all the steps has a predetermined value.

【0131】[0131]

【発明の効果】この発明におけるゲート絶縁型半導体装
置では、反転層を形成すべき区間が、ゲート閾電圧VGE
(th)の低い部分と高い部分とが電気回路的に並列に接続
された構造を有している。このため、装置を微細化或は
高密度化するとともに、ゲート閾電圧VGE(th)の高い部
分と低い部分の配分を最適化することにより、コレクタ
・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) を低くして損失を低減
するとともに、飽和電流ICE(sat) を低減して高い短絡
耐量をもった装置を得ることができる効果がある しか
も、第3の半導体領域には、第1部分と第2部分とが備
わり、第1の主電極層は、第4半導体領域の中央エリア
とともに、第3の半導体領域の内側に突出した部分であ
る第2部分に、接続されている。これによって、第1の
主電極層と第3の半導体領域との間の接続が、マスクパ
ターンの位置合わせに高い精度を要することなく、保証
され、装置の微細化が容易化される。さらに、ゲート閾
電圧V GE (th)が選択的に高い外側エリアが、第2部分と
整合する位置に設けられているために、キャリアの第2
部分への集中が効果的に緩和され、それによって、第2
部分が設けられることによる短絡耐量の劣化が、抑制さ
れる。このように、第4の半導体領域が外側エリアへと
突出することによる利点が、第2部分によって減殺され
ることなく、有効に引き出され、その結果、高い短絡耐
量が効果的に得られる(請求項1
According to the gate insulating semiconductor device of the present invention, the section where the inversion layer is to be formed is the gate threshold voltage V GE
(th) The structure has a structure in which a low part and a high part are connected in parallel in an electric circuit. Therefore, the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) can be reduced by miniaturizing or densifying the device and optimizing the distribution of the high and low portions of the gate threshold voltage V GE (th). There is an effect that a device having a high short-circuit tolerance can be obtained by reducing the saturation current I CE (sat) while reducing the loss by lowering the loss . Only
Also, the third semiconductor region has a first portion and a second portion.
Alternatively, the first main electrode layer is formed in the central area of the fourth semiconductor region.
And a portion protruding inside the third semiconductor region.
Connected to the second part. This allows the first
The connection between the main electrode layer and the third semiconductor region is
Guarantees high accuracy in turn alignment
Thus, miniaturization of the device is facilitated. In addition, the gate threshold
The outer area where the voltage V GE (th) is selectively high is the second area
The second position of the carrier is
Concentration on the part is effectively mitigated, so that the second
Deterioration of short-circuit withstand capability due to the provision of
It is. Thus, the fourth semiconductor region is shifted to the outer area.
The advantage of protruding is reduced by the second part
Without short-circuit, resulting in high short-circuit resistance
The amount is obtained effectively (claim 1 ) .

【0132】さらに、第2部分が、一対の第1部分を互
いに連結し、第1部分と第2部分とが、全体で梯子状の
パターン形状をなしているので、第1の主電極と第3の
半導体層との間の接続を保証する上で、必要とされるマ
スクパターンの位置合わせの精度が、さらに緩和され
る。それにより、装置の微細化が、さらに容易化される
(請求項2)。 また、第1の主電極層へ電気的に接続す
る第3の半導体領域と第4の半導体領域の割合最適化
されているために、飽和電流ICE(sat) が小さく、従っ
さらに大きな短絡耐量が得られる(請求項)。
Further , the second portion connects the pair of first portions with each other.
And the first part and the second part are ladder-shaped as a whole.
Because of the pattern shape, the first main electrode and the third main electrode
Necessary for ensuring the connection to the semiconductor layer
The accuracy of mask pattern alignment has been further relaxed
You. Thereby, miniaturization of the device is further facilitated.
(Claim 2). Further, the ratio of the third semiconductor region and the fourth semiconductor region electrically connected to the first main electrode layer is optimized.
Since it is the saturation current I CE (sat) is reduced, thus even greater short-circuit tolerance is obtained (claim 3).

【0133】さらにチャネル全体に占める相対的に高
いゲート閾電圧VGE(th)を有するチャネルの占める割合
最適化されているために飽和電流ICE(sat) が小さ
く、従ってさらに大きな短絡耐量が得られる(請求項
)。
Further , the proportion of the channel having a relatively high gate threshold voltage V GE (th) to the whole channel
To is optimized, the saturation current I CE (sat) is reduced, thus a large short-circuit withstand capability can be obtained more (claim
5 ).

【0134】この発明における製造方法では、上記の利
点を有するゲート絶縁型半導体装置を製造することが
(請求項8〜10,12)。
[0134] In the production method in the present invention, that-out <br/> in that to produce the insulated gate semiconductor device having the above advantages (Claim 8~10,12).

【0135】この発明のゲート絶縁型半導体装置では、
第3の半導体領域のシート抵抗の値が、40Ω/□〜1
50Ω/□の範囲にある(請求項6)
In the gate insulating type semiconductor device according to the present invention,
The value of the sheet resistance of the third semiconductor region is 40Ω / □ to 1
It is in the range of 50Ω / □ (claim 6) .

【0136】のため、実用上要求される10μsec
以上の短絡耐量が保証されるとともに、コレクタ・エミ
ッタ間飽和電圧VCE(sat) に対しても、実用的な値が得
られる。
[0136] For this reason, 10μsec to be practical request
Together is ensured more short-circuit tolerance, even for the collector-emitter saturation voltage V CE (sat), practical value is obtained <br/> is Ru.

【0137】この発明のゲート絶縁型半導体装置では、
制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/□以下である
ために、実用上の要求を満たし得る程に低いスイッチン
グ損失を実現し得る(請求項7
In the gate insulating type semiconductor device according to the present invention,
For the value of the sheet resistance of the control electrode layer is 250 [Omega] / □ or less, that could be practically low switching loss to the extent that can meet the practical requirements (claim 7).

【0138】この発明のゲート絶縁型半導体装置では、
エミッタコンタクト(エミッタバイパス)率が5%〜2
5%であるので、所定の余裕を見込んで実用的な10μ
sec以上の短絡耐量が保証されると同時に、コレクタ
・エミッタ間飽和電圧VCE(sat) についても実用的に低
い値が得られる(請求項4)の発明の製造方法で
は、請求項4,6,7に記載されるゲート絶縁型半導体
装置を効果的に製造することができる(請求項11,
3〜1)。
In the gate insulating semiconductor device of the present invention,
Emitter contact (emitter bypass) rate is 5% to 2
Since it is 5%, a practical 10 μ
At the same time sec or more short-circuit tolerance is ensured, Ru practically low value obtained for the collector-emitter saturation voltage V CE (sat) (claim 4). In the manufacturing method of this invention, it is possible to effectively manufacture the insulated gate semiconductor device according to claim 4, 6, and 7 (claim 11, 1
3 to 17 ).

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

【図1】この発明の第1実施例のNチャネル型IGBT
の構造を示す平面図である。
FIG. 1 is an N-channel IGBT according to a first embodiment of the present invention;
It is a top view which shows the structure of.

【図2】図1のA1−A1線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A1-A1 of FIG.

【図3】図1のB1−B1線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line B1-B1 in FIG. 1;

【図4】この発明の第1実施例の変形におけるNチャネ
ル型IGBTの構造を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a structure of an N-channel IGBT according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図5】図4のA1a−A1a線に沿った断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view taken along line A1a-A1a in FIG.

【図6】図4のC1a−C1a線に沿った断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view taken along line C1a-C1a in FIG. 4;

【図7】図4〜図6のIGBTにおける実測結果を図示
するグラフである。
FIG. 7 is a graph illustrating actual measurement results in the IGBT of FIGS. 4 to 6;

【図8】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図9】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図10】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図11】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図12】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図13】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図14】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図15】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図16】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 16 is a sectional view showing a manufacturing process of the IGBT of FIG. 1;

【図17】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図18】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図19】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図20】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the IGBT of FIG. 1;

【図21】図1のIGBTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 1;

【図22】この発明の第2実施例のNチャネル型IGB
Tの構造を示す平面図である。
FIG. 22 is an N-channel type IGB according to a second embodiment of the present invention;
It is a top view showing the structure of T.

【図23】図18のA2−A2線に沿った断面図であ
る。
FIG. 23 is a sectional view taken along line A2-A2 in FIG.

【図24】図18のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the IGBT of FIG. 18;

【図25】図18のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 18;

【図26】この発明の第3実施例のNチャネル型IGB
Tの構造を示す平面図である。
FIG. 26 is an N-channel type IGB according to a third embodiment of the present invention;
It is a top view showing the structure of T.

【図27】図22のA3−A3線に沿った断面図であ
る。
FIG. 27 is a sectional view taken along line A3-A3 in FIG.

【図28】図22のB3−B3線に沿った断面図であ
る。
FIG. 28 is a sectional view taken along line B3-B3 in FIG.

【図29】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 22;

【図30】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 22;

【図31】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 22;

【図32】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 32 is a sectional view showing the manufacturing process of the IGBT of FIG. 22;

【図33】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the IGBT of FIG. 22;

【図34】図22のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of FIG. 22;

【図35】この発明の第4実施例のNチャネル型IGB
Tの構造を示す平面図である。
FIG. 35 is an N-channel type IGB according to a fourth embodiment of the present invention;
It is a top view showing the structure of T.

【図36】図35のA4−A4線に沿った断面図であ
る。
36 is a sectional view taken along line A4-A4 in FIG.

【図37】図35のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 37 is a sectional view showing the manufacturing process of the IGBT of FIG. 35;

【図38】図35のIGBTの製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the IGBT of FIG. 35;

【図39】この発明の変形例のNチャネル型IGBTの
構造を示す正面断面図である。
FIG. 39 is a front sectional view showing a structure of an N-channel IGBT according to a modification of the present invention.

【図40】従来のNチャネル型IGBTの構造を示す平
面図である。
FIG. 40 is a plan view showing the structure of a conventional N-channel IGBT.

【図41】図40のA−A線に沿った断面図である。FIG. 41 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 40;

【図42】図40のB−B線に沿った断面図である。FIG. 42 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 40;

【図43】この発明の実施例におけるNチャネル型IG
BTの構造を示す平面図である。
FIG. 43 shows an N-channel IG according to an embodiment of the present invention.
It is a top view which shows the structure of BT.

【図44】この発明の実施例における各種特性とエミッ
タコンタクト率eとの関係を示すグラフである。
FIG. 44 is a graph showing the relationship between various characteristics and the emitter contact ratio e in the example of the present invention.

【図45】この発明の実施例における各種特性とn型エ
ミッタ領域のシート抵抗との関係を示すグラフである。
FIG. 45 is a graph showing the relationship between various characteristics and the sheet resistance of the n-type emitter region in the example of the present invention.

【図46】この発明の実施例におけるターンオン損失と
ゲート電極6のシート抵抗との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 46 is a graph showing the relationship between the turn-on loss and the sheet resistance of the gate electrode 6 in the example of the present invention.

【図47】この発明の実施例5のIGBTの製造工程を
示す断面図である。
FIG. 47 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of Embodiment 5 of the present invention;

【図48】この発明の実施例5のIGBTの製造工程を
示す断面図である。
FIG. 48 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of Embodiment 5 of the present invention;

【図49】この発明の実施例5のIGBTの製造工程を
示す断面図である。
FIG. 49 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the IGBT of Embodiment 5 of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型コレクタ層 2 n型エピタキシャル層 3 p型ベース領域 4 n型エミッタ領域 4a n型エミッタ領域 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 6a 開口部 6b 開口端 7 エミッタ電極 8 酸化膜 8a 開口部 8b 開口端 9 コレクタ電極 31 高濃度p型半導体領域 32 高濃度p型半導体領域 32a 高濃度p型半導体領域 33 高濃度p型半導体領域 34 高濃度p型半導体領域 35 高濃度p型半導体領域 36 高濃度p型半導体領域 51 マスクパターン 52 マスクパターン 53 マスクパターン 53a マスクパターン 54 マスクパターン 54a マスクパターン 55 マスクパターン 56 マスクパターン 57 マスクパターン 71 シリコン酸化膜 73 レジストパターン 74 p型半導体領域 76 レジストパターン 77 高濃度p型半導体領域 79 レジストパターン 80 酸化膜パターン 83 レジストパターン 84 高濃度p型半導体領域 86 レジストパターン 87 高濃度p型半導体領域 88 高濃度p型半導体領域 89 高濃度p型半導体領域 90 高濃度p型半導体領域 220 半導体基体 S1 下主面 CA 中央エリア BA 帯状エリア WD 開口部 Reference Signs List 1 p-type collector layer 2 n-type epitaxial layer 3 p-type base region 4 n-type emitter region 4 a n-type emitter region 5 gate insulating film 6 gate electrode 6 a opening 6 b opening end 7 emitter electrode 8 oxide film 8 a opening 8 b opening end 9 Collector electrode 31 High concentration p-type semiconductor region 32 High concentration p-type semiconductor region 32a High concentration p-type semiconductor region 33 High concentration p-type semiconductor region 34 High concentration p-type semiconductor region 35 High concentration p-type semiconductor region 36 High concentration p-type Semiconductor region 51 Mask pattern 52 Mask pattern 53 Mask pattern 53a Mask pattern 54 Mask pattern 54a Mask pattern 55 Mask pattern 56 Mask pattern 57 Mask pattern 71 Silicon oxide film 73 Resist pattern 74 P-type semiconductor region 76 Resist pattern 77 High-concentration p-type Conductive region 79 Resist pattern 80 Oxide film pattern 83 Resist pattern 84 High concentration p-type semiconductor region 86 Resist pattern 87 High concentration p-type semiconductor region 88 High concentration p-type semiconductor region 89 High concentration p-type semiconductor region 90 High concentration p-type semiconductor region 220 Semiconductor substrate S1 Lower main surface CA Central area BA Strip area WD Opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−254658(JP,A) 特開 昭62−266871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent Sho 60-254658 (JP, a) JP Akira 62-266871 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6, DB name) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の(a)〜(e)を備えるゲート絶
縁型半導体装置。(a)上主面と下主面とを規定し、
記の(a−1)から(a−4)を備える半導体基体: (a−1)前記半導体基体の前記上主面に露出する、第
1導電形式の第1の半導体領域; (a−2)前記第1の半導体領域の上面部分に選択的に
形成され、前記半導体基体の前記上主面に選択的に露出
する第2導電形式の第2の半導体領域; (a−3)前記第2の半導体領域の上面部分に選択的に
形成され、前記半導体基体の前記上主面上において、前
記第2の半導体領域の露出面の辺縁部分の内側におい
、互いに離れて平行かつ帯状に延在した一対の第1部
分と、当該一対の第1部分の各々から、その他方へ向か
って突出した第2部分と、を有する第1導電形式の第3
の半導体領域; (a−4)第2導電形式であって第2導電形式を形成
する不純物の濃度が前記第2の半導体領域よりも高く、
前記第3の半導体領域を包含するように前記半導体基体
の上面部分に選択的に形成され、前記一対の第1部分の
間に挟まれた領域の中で前記第2部分を除いた領域であ
中央エリアにおいて前記半導体基体の上主面に露出
するとともに、前記一対の第1部分の外側に向かって前
記第1部分の各々から突出する領域であって、その突出
位置が前記第2部分の突出位置と整合する外側エリア
おいて、前記半導体基体の上主面に露出した第4の半導
体領域; (b)前記半導体基体の前記上主面の上に選択的に形成
されて、前記第2部分少なくとも一部と前記中央エリ
アの少なくとも一部とを覆う所定領域の上に開口部を有
する絶縁層; (c)前記絶縁層の中に埋設されて、前記一対の第1部
と前記第1の半導体領域の露出面との間の区間に対向
する制御電極層; (d)前記開口部の中に形成されて、前記半導体基体の
前記上主面のうち前記開口部に露出する部分に電気的に
接続される第1の主電極層; (e)前記半導体基体の前記下主面と電気的に接続され
る第2の主電極層。
1. A gate-insulated semiconductor device comprising the following (a) to (e). Defines (a) a top major surface and a lower major surface, the semiconductor substrate comprises the following from (a-1) (a- 4): exposed to the upper main surface of (a-1) the semiconductor body, (A-2) a second semiconductor type selectively formed on an upper surface portion of the first semiconductor region and selectively exposed on the upper main surface of the semiconductor substrate; a second semiconductor region of; (a-3) selectively formed on the upper surface portion of said second semiconductor region, wherein on said upper major surface of the semiconductor substrate, the side of the exposed surface of said second semiconductor region in the inner edge portion, the first part of the pair that extend in parallel and strip away from each other
Minutes and from each of the pair of first parts toward the other
A third portion of the first conductivity type having
Semiconductor region; (a-4) a second conductivity type, higher than the concentration of the impurity for forming the second conductivity type is the second semiconductor region,
The semiconductor device is selectively formed on an upper surface portion of the semiconductor base so as to include the third semiconductor region .
A region excluding the second portion in the region sandwiched between
In that central area, exposed upper major surface of said semiconductor body
As well as, before toward the outside of the pair of first portion
A region projecting from each of the first portions,
In the outer area where the position matches the projecting position of the second part
A fourth semiconductor region exposed on an upper main surface of the semiconductor substrate; (b) selectively formed on the upper main surface of the semiconductor substrate, and at least a part of the second portion and the fourth semiconductor region; An insulating layer having an opening on a predetermined region covering at least a part of the central area; (c) the pair of first parts embedded in the insulating layer;
The control electrode layer opposes to the interval between the minute and the exposed surface of said first semiconductor region; (d) are formed in said opening, the opening of the upper major surface of said semiconductor body a first main electrode layer electrically connected to the portion exposed; (e) wherein the lower main surface and the second main electrode layer electrically connected to the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記第2部分が前記一対の第1部分の間2. The second portion is between the pair of first portions.
を架橋状に連結することによって、前記一対の第1部分Are connected in a cross-linking manner to form the pair of first portions.
と前記第2部分とが、全体で、梯子状のパターン形状をAnd the second portion have a ladder-like pattern shape as a whole.
なしている、請求項1に記載のゲート絶縁型半導体装2. The gate-insulated semiconductor device according to claim 1, wherein
置。Place.
【請求項3】 前記開口部の面積に対する、当該開口部
に露出する前記第3半導体領域の占める面積の割合が5
0%以下である、請求項1または請求項2に記載のゲー
ト絶縁型半導体装置。
3. The ratio of the area of the third semiconductor region exposed to the opening to the area of the opening is 5%.
Or less 0%, insulated gate semiconductor device according to Motomeko 1 or claim 2.
【請求項4】 前記割合5%ないし25%である、請
求項3に記載のゲート絶縁型半導体装置。
4. 25% to the proportion from 5%請
The gate-insulated semiconductor device according to claim 3.
【請求項5】 前記半導体基体の前記上主面において、
前記一対の第1部分の外側の辺縁の中で、前記外側エリ
アが隣接する部分が占める割合が20%以上である、請
求項1ないし請求項4のいずれかに記載のゲート絶縁型
半導体装置。
Wherein Oite on said main surface of said semiconductor body,
In the outer edge of the pair of first portions, wherein the ratio of outer area occupied by the adjacent portions is 20% or more, according to any of <br/> Motomeko 1 to claim 4 Gate-insulated semiconductor device.
【請求項6】 前記第3の半導体領域のシート抵抗の値
が40Ω/□ないし50Ω/□である、請求項1ない
し請求項5のいずれかに記載のゲート絶縁型半導体装
置。
6. A sheet resistance value of said third semiconductor region is 1 at 50 [Omega / □ to 40 [Omega / □ no claims 1
A gate insulating semiconductor device according to claim 5 .
【請求項7】 前記制御電極層のシート抵抗の値、2
50Ω/□以下である請求項1ないし請求項6のいずれ
かに記載のゲート絶縁型半導体装置
The value of the sheet resistance of wherein the control electrode layer, 2
7. The method according to claim 1, wherein the resistance is 50 Ω / □ or less.
2. A gate-insulated semiconductor device according to claim 1 .
【請求項8】 下記の工程(a)〜(o)を備えるゲー
ト絶縁型半導体装置の製造方法。 (a)上主面と下主面とを規定し、前記上主面に露出す
第1導電形式の第1の半導体領域を備えた半導体基
得る工程; (b)前記半導体基体の上主面の上に絶縁膜を形成する
工程; (c)前記絶縁膜の上に帯状の第1の開口部を選択的に
有する制御電極層を形成する工程; (d)前記第1の開口部を介して前記半導体基体の上主
面に第2導電形式の不純物を選択的に導入し第2導電形
式の第2の半導体領域を形成する工程; (e)前記工程(d)で導入された前記不純物を前記第
1の半導体領域の中に選択的に拡散させ、それによっ
て、前記第2の半導体領域を前記制御電極層の下にまで
広げる工程; (f)口端の一部のみが前記第1の開口部の中に位置
する第2の開口部を 択的にし、不純物の導入を阻止
する遮蔽膜を前記第1の開口部の中の前記絶縁膜の
前記制御電極層の上に設ける工程; (g)前記第2の開口部を介して前記半導体基体の前記
上主面に前記工程(d)において導入された不純物の
濃度よりも高濃度の第2導電形式の不純物を選択的に導
することにより、第2導電形式の第3の半導体領域を
形成する工程; (h)前記遮蔽膜を除去する工程; (i)前記工程(g)で導入された前記不純物を前記半
導体基体の中に選択的に拡散させ、それによって、前記
第2の半導体領域よりも高い不純物濃度を保持しつつ、
前記第3半導体領域を、その一部前記制御電極層の下
にまで突出するように、広げるとともに、前記半導体基
体の前記上主面の中で、前記第1の開口部の直下に相当
る領域を包含する領域に露出させる工程; (j)前記半導体基体の前記上主面のうち、前記第1の
開口部の直下に相当する領域の中にあって互いに離れ
て平行かつ帯状に延在した一対の第1部分と、当該一対
の第1部分の各々から、その他方へ向かって突出する部
分であって、その突出位置が、前記第3半導体領域が前
記制御電極層の下へ向かって突出する位置と整合する第
2部分と、において、前記第1の開口部の下に存在する
前記絶縁膜を、選択的に除去することにより、前記一対
の第1部分および前記第2部分において前記半導体基体
の上主面露出させ、前記一対の第1部分の間に挟まれ
た領域の中で前記第2部分を除いた領域である中央エリ
アには前記絶縁膜を残す工程; (k)前記中央エリアに残る前記絶縁膜と前記制御電極
層の下に存在する前記絶縁膜とをマスクとして使用し
て、前記半導体基体の上主面に第1導電形式の不純物を
選択的に導入し、前記第3の半導体領域の中に、第1導
電形式の第4の半導体領域を形成する工程; (l)前記中央エリアに残る前記絶縁膜を除去する工
程; (m)前記半導体基体の前記上主面のうち前記第2部
分の少なくとも一部と、前記中央エリアの少なくとも一
部との上に第3の開口部を選択的に有し、前記制御電
極層の側面及び上面を覆う絶縁層を形成する工程; (n)前記半導体基体の前記上主面のうち前記第3の開
口部に露出する部分に電気的に接続する第1の主電極層
を前記第3の開口部の中に設ける工程; (o)前記半導体基体の前記下主面と電気的に接続する
第2の主電極層を前記半導体基体の下主面の上に形成す
る工程。
8. A method for manufacturing a gate insulating semiconductor device comprising the following steps (a) to (o). (A) defining an upper main surface and a lower main surface, and exposing the upper main surface
Semiconductor base body having a first semiconductor region of a first conductivity type that
Obtaining a; selectively having <br/> (c) a first opening strip-like over the insulating film; (b) the step of forming an insulating film on the upper major surface of the semiconductor substrate Forming a control electrode layer; (d) selectively introducing an impurity of a second conductivity type into an upper main surface of the semiconductor substrate through the first opening to form a second semiconductor region of a second conductivity type forming a step; (e) selectively to diffuse the previous SL impurity introduced in the step (d) in said first semiconductor region, due to its
A second opening only a part of (f) opening the mouth end located in said first opening; Te, step to widen the front Stories second semiconductor region to below the previous SL control electrode layer possess the selected 択的, a shielding film for preventing the introduction of impurities, on the insulating film in the first opening
A step provided on said control electrode layer; the <br/> on a main surface of (g) the semiconductor body through said second opening, than the concentration of impurity introduced in the step (d) Forming a third semiconductor region of the second conductivity type by selectively introducing a high concentration of impurities of the second conductivity type; (h) removing the shielding film; pre Symbol impurity introduced in (g) selectively diffused into the semiconductor body, whereby the
While maintaining a higher impurity concentration than the second semiconductor region,
Said third semiconductor region, as part of their projects to below the control electrode layer, spread Rutotomoni, in the upper main surface of said semiconductor substrate immediately below the first opening corresponds <br/> to that process to expose a region to encompass realm; (j) of the upper main surface of said semiconductor body, in the inside of the region corresponding to the right under the first opening, Apart from each other
And a pair of first portions extending in parallel and in a band shape,
Protruding from each of the first portions of the
The third semiconductor region is located in front of the third semiconductor region.
A position matching the position protruding downward from the control electrode layer.
And two portions, below the first opening
By selectively removing the insulating film, the pair is removed.
Exposing the upper major surface of said semiconductor body in the first portion and the second portion of, sandwiched between the pair of first portion
The central area, which is the area excluding the second part in the area
The A step leaving the insulating film; using said insulating film existing under the insulating film and the control electrode layer remaining (k) the central area as a mask, the upper major surface of said semiconductor body A step of selectively introducing an impurity of a first conductivity type to form a fourth semiconductor region of a first conductivity type in the third semiconductor region; (l) removing the insulating film remaining in the central area; step of removing; (m) of the upper main surface of said semiconductor substrate, said second part
Min and at least a portion step wherein at least part of the central area, selectively has a third opening over the, an insulating layer covering the side and top surfaces of said control electrode layer; (n A) providing in the third opening a first main electrode layer electrically connected to a portion of the upper main surface of the semiconductor substrate that is exposed to the third opening; the step of forming the lower major surface and a second main electrode layer electrically connected to the semiconductor substrate on the lower major surface of the semiconductor substrate.
【請求項9】 前記第2部分が前記一対の第1部分の間
を架橋状に連結することによって、前記一対の第1部分
と前記第2部分とが、全体で、梯子状のパターン形状を
なしている、請求項8に記載のゲート絶縁型半導体装置
の製造方法
9. The method according to claim 9, wherein the second portion is between the pair of first portions.
Are connected in a cross-linking manner to form the pair of first portions.
And the second portion have a ladder-like pattern shape as a whole.
9. The gate-insulated semiconductor device according to claim 8, wherein
Manufacturing method .
【請求項10】 前記第3の開口部の面積に対する、当
該第3の開口部に露出する前記第4半導体領域の占める
面積の割合が50%以下となるように、前記工程(j)
における前記絶縁膜の選択的除去と、前記工程(m)に
おける前記絶縁層の形成とが行われる、請求項8または
請求項9に記載のゲート絶縁型半導体装置の製造方法
10. An area corresponding to the area of the third opening.
Occupied by the fourth semiconductor region exposed in the third opening
Step (j) so that the area ratio is 50% or less.
In the step (m), selectively removing the insulating film in
Or the formation of the insulating layer is performed.
A method for manufacturing a gate insulating semiconductor device according to claim 9 .
【請求項11】 前記割合が5%ないし25%となるよ
うに、前記工程(j)における前記絶縁膜の選択的除去
と、前記工程(m)における前記絶縁層の形成とが行わ
れる、請求項10に記載のゲート絶縁型半導体装置の製
造方法
11. The method according to claim 1, wherein the ratio is 5% to 25%.
Thus, the selective removal of the insulating film in the step (j)
And forming the insulating layer in the step (m) is performed.
11. The production of the gate insulating semiconductor device according to claim 10, wherein
Construction method .
【請求項12】 前記半導体基体の前記上主面におい
て、前記一対の第1部分の外側の辺縁の中で、前記第3
半導体領域が前記制御電極層の下にまで突出する部分に
隣接する部分が占める割合が20%以上となるように、
前記工程(i)における前記不純物の選択的拡散が行わ
れる、請求項8ないし請求項11のいずれかに記載のゲ
ート絶縁型半導体装置の製造方法
12. The semiconductor device according to claim 1 , wherein said upper main surface of said semiconductor substrate is provided.
And the third outer part of the pair of first portions is located within the outer edge.
Where the semiconductor region protrudes below the control electrode layer
So that the ratio of adjacent parts is 20% or more,
The selective diffusion of the impurity in the step (i) is performed.
The game according to any one of claims 8 to 11,
A method for manufacturing a heat-insulated semiconductor device .
【請求項13】 前記工程(k)で導入される第1導電
形式の前記不純物が、前記第4半導体領域のシート抵抗
の値が40Ω/□ないし150Ω/□となるように導入
される、請求項8ないし請求項12のいずれかに記載の
ゲート絶縁型半導体装置の製造方法
13. The first conductive material introduced in the step (k).
The impurity in the form of a sheet resistance of the fourth semiconductor region
Introduced so that the value is between 40Ω / □ and 150Ω / □
The method according to any one of claims 8 to 12, wherein
A method for manufacturing a gate insulating semiconductor device .
【請求項14】 前記工程(c)で形成される前記制御
電極層が、多結晶半導体を含んでおり、 前記製造方法は、 (p)前記遮蔽膜を第1の遮蔽膜とし、前記工程(i)
の後で前記工程(j)の前に、 不純物の導入を阻止し、
前記第1の開口部を覆う第2の遮蔽膜を、前記絶縁
に設ける工程; ()前記第2の遮蔽膜をマスクとして使用することに
より、前記制御電極層へ第1導電形式の不純物を選択的
に導入する工程;および、前記工程(j)の前に、前記第2の遮蔽膜を除去
する工程;をさらに備え、 前記工程(k)で導入される第1導電形式の前記不純物
が、前記制御電極層へも同時に導入され、 前記工程(q)で導入される第1導電形式の前記不純物
は、 当該工程()および前記工程()の双方の後に
おいて、前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/
□以下となるように導入される、請求項13に記載のゲ
ート絶縁型半導体装置の製造方法
14. The control formed in the step (c).
The electrode layer contains a polycrystalline semiconductor, and the manufacturing method includes: (p) using the shielding film as a first shielding film;
After step (j) and before step (j), the introduction of impurities is prevented ;
Forming a second shielding film covering the first opening portion on the insulating film ;
To the use of (q) the second shielding film as a mask; a step of providing on
The method further comprising: selectively introducing an impurity of the first conductivity type into the control electrode layer; and ( r ) removing the second shielding film before the step (j) . The impurities of the first conductivity type introduced in the step (k)
Is also introduced into the control electrode layer at the same time, and is introduced in the step (q).
Is, after both of the step (q) and the step (k), the value of the sheet resistance of said control electrode layer is 250 [Omega] /
The gel according to claim 13, which is introduced so as to be:
A method for manufacturing a heat-insulated semiconductor device .
【請求項15】 前記工程(c)で形成される前記制御
電極層が、多結晶半導体を含んでおり、 前記工程(k)で導入される第1導電形式の前記不純物
が、前記制御電極層へも同時に導入され、 前記製造方法は、 (p)前記遮蔽膜を第1の遮蔽膜とし、前記工程(k)
の後で前記工程(l)の前に、 不純物の導入を阻止し、
前記第1の開口部を覆う第2の遮蔽膜を、当該第1開口
部に露出する前記半導体基体の上主面の部分および前記
絶縁膜の部分の上に設ける工程; ()前記第2の遮蔽膜をマスクとして使用することに
より前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/□
以下となるように、前記制御電極層へ第1導電形式の不
純物を選択的に導入する工程;および前記工程(l)の前に、前記第2の遮蔽膜を除去
する工程;をさらに備える請求項13に記載のゲート絶縁型半導体
装置の製造方法
15. The control formed in the step (c).
The electrode layer includes a polycrystalline semiconductor, and the impurity of the first conductivity type introduced in the step (k) is introduced.
Is simultaneously introduced into the control electrode layer, and the manufacturing method includes: (p) using the shielding film as a first shielding film;
After and before step (l), the introduction of impurities is prevented ;
A second shielding film covering the first opening is provided on the first opening;
A portion of the upper main surface of the semiconductor substrate exposed to the portion and the
To the use of (q) the second shielding film as a mask; step of providing on a portion of the insulating film
More, the value of the sheet resistance of said control electrode layer is 250 [Omega] / □
As the following step of selectively introducing an impurity of the first conductivity type into said control electrode layer; prior to and (r) said step (l), removing the second shield layer; the The gate insulating semiconductor according to claim 13, further comprising:
Device manufacturing method .
【請求項16】 前記工程(c)が、 (c-1) 前記絶縁膜の上に前記制御電極層のもとになる多
結晶半導体を含む材料層状に形成する工程; (c-2) 前記材料に第1導電形式の不純物を導入する工
程;および、 (c-3) 前記材料に帯状の第1の開口部を形成することに
よって、前記制御電極層を形成する工程;を備え、 前記工程(k)で導入される第1導電形式の前記不純物
が、前記制御電極層へも同時に導入され、 前記工程(c-2) で導入される第1導電形式の前記不純物
は、当該工程(c-2) および前記工程(k) の双方の後に
おいて、前記制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/
□以下となるように導入される、請求項13に記載のゲ
ート絶縁型半導体装置の製造方法
16. wherein step (c), (c-1) wherein become under the control electrode layer on the insulating film multi
A step of introducing a first conductivity type impurity into (c-2) the material; the material including a crystalline semiconductor forming a layer and a first opening strip shaped to (c-3) said material particular form
Thus, the step of forming the control electrode layer; wherein the impurity of the first conductivity type which is introduced in said step (k)
Is simultaneously introduced into the control electrode layer, and the impurity of the first conductivity type introduced in the step (c-2) is introduced.
Is, after both of the step (c-2) and the step (k), the value of the sheet resistance of said control electrode layer is 250 [Omega] /
The gel according to claim 13, which is introduced so as to be:
A method for manufacturing a heat-insulated semiconductor device .
【請求項17】 前記工程(c)が、 (c-1) 第1導電形式の不純物があらかじめ導入された
結晶半導体を含む制御電極層の材料、層状に前記絶縁
膜の上に形成する工程;および、 (c-2) 前記材料に実質的に帯状の第1の開口部を形成す
る工程;を備え、 前記工程(k)で導入される第1導電形式の前記不純物
が、前記制御電極層へも同時に導入され、 前記工程(c-1) において形成される前記材料へあらかじ
め導入される第1導電形式の不純物の濃度は、当該工程
(c-1) および前記工程(k)の双方の後において、前記
制御電極層のシート抵抗の値が250Ω/□以下となる
ように設定される、請求項13に記載のゲート絶縁型半
導体装置の製造方法
17. wherein step (c), (c-1) Multi impurity of the first conductivity type is introduced in advance
The material of the control electrode layers including a crystalline semiconductor, the step of forming on the insulating <br/> film layered; and, forming a first opening in the substantially strip-shaped (c-2) the material step; wherein the impurity of the first conductivity type which is introduced in said step (k)
Is simultaneously introduced into the control electrode layer, and the concentration of the impurity of the first conductivity type, which is previously introduced into the material formed in the step (c-1) , is
The gate according to claim 13 , wherein after both (c-1) and the step (k) , the value of the sheet resistance of the control electrode layer is set to be 250 Ω / □ or less. Insulation type semi
A method for manufacturing a conductor device .
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