JP3247461B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof, MOS gate drive type thyristor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof, MOS gate drive type thyristor

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、MOSゲ−トでオンオ
フできるMOSゲート駆動型サイリスタの構造及びその
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a MOS gate drive type thyristor which can be turned on and off by a MOS gate, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSゲート駆動型サイリスタ(以下、
MCT(MOS gate Controlled Thyristor )という)
は、ゲ−ト電極に電圧を印加すると導電型の同じエミッ
タとベ−スとがMOSゲ−ト型トランジスタにより短絡
されることによってタ−ンオンするサイリスタである。
この動作は、電圧制御型であるために小さなゲ−ト電力
しか必要としない。また、この構成だけでは自己タ−ン
オフができないため、前記ベ−スとは反対の導電型を有
するエミッタに制御電極を設け、この制御電極に負のバ
イアスを印加してアノ−ド電流の一部をベ−ス電流とし
て外部に排出することにより自己タ−ンオフするMOS
型サイリスタが知られている。MCTの従来技術の1例
を図34に示す(1991、IEEE 138〜141
頁)。図は、MCTの斜視図である。Nシリコン半導
体基板1の第1の主面に、不純物を拡散してP型ベ−ス
領域2およびPドレイン領域4を形成し、P型ベ−ス
領域2には、さらに、N型エミッタ領域3を形成する。
半導体基板1の第2の主面、すなわち、裏面には半導体
層を順次積層成長させてN層5、P層6を形成し、
それぞれバッファ領域および裏面Pエミッタ領域とす
る。そして、この裏面Pエミッタ領域6に、アノ−ド
電極10(A)を形成する。一方、第1の主面側ではN
シリコン半導体基板1、P型ベ−ス領域2、N型エミ
ッタ領域3およびPドレイン領域4を被覆するように
ゲ−ト酸化膜7が形成される。このゲ−ト酸化膜7の上
には、ポリシリコンゲ−ト電極8(G)を形成する。そ
して、ゲ−ト酸化膜7およびゲ−ト電極8を部分的に除
去し開孔した部分のNエミッタ領域3およびPドレイ
ン領域4上にカソ−ド電極9(K)を形成する。
2. Description of the Related Art A MOS gate drive type thyristor (hereinafter, referred to as a thyristor)
MCT (MOS gate Controlled Thyristor)
Is a thyristor that turns on when a voltage is applied to the gate electrode and the emitter and base having the same conductivity type are short-circuited by a MOS gate type transistor.
This operation requires little gate power because it is voltage controlled. Further, since the self-turn-off cannot be performed only by this configuration, a control electrode is provided on an emitter having a conductivity type opposite to that of the base, and a negative bias is applied to the control electrode to reduce the anodic current. MOS that self-turns off by discharging the part as a base current to the outside
Type thyristors are known. An example of a conventional MCT is shown in FIG. 34 (1991, IEEE 138 to 141).
page). The figure is a perspective view of the MCT. On the first main surface of the N - silicon semiconductor substrate 1, impurities are diffused to form a P-type base region 2 and a P + drain region 4, and the P-type base region 2 further includes an N-type base region. An emitter region 3 is formed.
On the second main surface of the semiconductor substrate 1, that is, on the back surface, semiconductor layers are sequentially stacked and grown to form an N + layer 5 and a P + layer 6.
These are a buffer region and a back surface P + emitter region, respectively. Then, an anode electrode 10 (A) is formed on the back surface P + emitter region 6. On the other hand, on the first main surface side, N
A gate oxide film 7 is formed so as to cover the silicon semiconductor substrate 1, the P-type base region 2, the N-type emitter region 3 and the P + drain region 4; On this gate oxide film 7, a polysilicon gate electrode 8 (G) is formed. Then, the gate oxide film 7 and the gate electrode 8 are partially removed, and a cathode electrode 9 (K) is formed on the N emitter region 3 and the P + drain region 4 at the opened portions.

【0003】このような従来構造のMCTの動作原理
(タ−ンオフ/タ−ンオン)について説明する。まず、
ターンオン動作について図35および図36を参照して
説明する。アノードAが正、カソードKが負にバイアス
した状態でゲートGに正の電圧を印加し、半導体基板
(Nベ−ス領域)1、P型ベ−ス領域2及びN型エミ
ッタ領域3で構成されるNチャネルMOSFETを動作
させて反転層11を形成しN型エミッタ領域3からN
ベース領域1へ電子12を注入する(図35)。N
ース領域1への電子の注入により裏面Pエミッタ領域
6よりNベース領域1へ正孔13が注入され伝導度変
調を起こすことにより素子がターンオンし、主電流14
が流れることになる(図36)。つぎに、ターンオフ動
作について図37および図38を参照して説明する。ア
ノードAが正、カソードKが負にバイアスされ、主電流
14が流れている状態でゲートGに負バイアスし、N
ベ−ス領域1、P型ベ−ス領域2およびPドレイン領
域4で構成されるPチャネルMOSFETを動作させて
反転層15を形成する。これによりP型ベース領域2、
ドレイン領域4とカソード電極9が短絡し、主電流
中の正孔16がこの経路より排出されることになる。主
電流中の正孔が排出されることによりN型エミッタ領域
3からの電子の注入が止まり主電流14が流れなくな
る。これによりターンオフ動作が完了する。MCTは以
上のようなターンオン・ターンオフ動作を行うことがで
きる自己消孤型素子である。
The operation principle (turn-off / turn-on) of such a conventional MCT will be described. First,
The turn-on operation will be described with reference to FIGS. A positive voltage is applied to the gate G with the anode A positively biased and the cathode K negatively biased, and the semiconductor substrate (N - base region) 1, the P-type base region 2 and the N-type emitter region 3 The inversion layer 11 is formed by operating the configured N-channel MOSFET, and the N
The electrons 12 are injected into the base region 1 (FIG. 35). N - N from the rear surface P + emitter region 6 by the injection of electrons into the base region 1 - hole 13 into the base region 1 are injected to turn on device by causing conductivity modulation, the main current 14
Flows (FIG. 36). Next, the turn-off operation will be described with reference to FIGS. The anode A is positive, the cathode K is negatively biased, a negative bias to the gate G in a state in which the main current 14 is flowing, N -
An inversion layer 15 is formed by operating a P-channel MOSFET comprising a base region 1, a P-type base region 2 and a P + drain region 4. Thereby, the P-type base region 2,
The P + drain region 4 and the cathode electrode 9 are short-circuited, and the holes 16 in the main current are discharged from this path. When holes in the main current are discharged, injection of electrons from the N-type emitter region 3 stops, and the main current 14 stops flowing. This completes the turn-off operation. The MCT is a self-extinguishing element capable of performing the above-described turn-on / turn-off operation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】MCTは、動作特性上
ターンオンする素子であるため、ターンオフがし難いと
いう問題があり、現在は、ターンオフ特性を改善する方
向で開発が進められている。そして、この構造では、タ
ーンオフ特性を向上させるために、P型ベース領域2と
ドレイン領域4の濃度を上げる必要があった。すな
わち、図37および図38に示すようなターンオフ動作
において、PチャネルMOSFETの動作により形成さ
れる反転層15により主電流から正孔をカソード電極9
へ排出するときに正孔の排出効率は、P型ベース領域2
とPドレイン領域4のシート抵抗の影響を受ける。し
たがって、正孔の排出効率を向上させるためには、P型
ベース領域2とPドレイン領域4の濃度を上げ、シー
ト抵抗を下げる必要があるからである。しかし、このよ
うにターンオフ構造を優先させP型べース領域2の濃度
を上げると逆にターンオン特性を劣化させることにな
る。すなわち、図35に示すターンオン動作において
は、NチャネルMOSFETを動作させて反転層11を
形成し、N型エミッタ領域3からNベース領域1へ電
子を注入し、伝導度変調を起こし主電流を流す場合に、
P型ベース領域2の濃度が上がると、NチャネルMOS
FETのしきい値電圧の上昇を招くとともに、主電流が
流れる場合のオン電圧が上昇し、ターンオン時のロスが
増大していた。以上のようにMCTのターンオンとター
ンオフ特性の向上には相反関係があり、一方の特性を向
上させると他の特性が悪くなってしまい、ターンオンと
ターンオフのトレードオフがとり難いという問題と、タ
ーンオフ特性の向上が難しいという問題があった。従来
のMCTとしては、特開昭63−310171号公報に
開示された技術がある。これは、従来の5層構造をpn
pnの4層構造にして製造工程を簡略化すると共にエミ
ッタの短絡抵抗を小さくして高速タ−ンオフを可能にし
ているが、前記のようなタ−ンオフとタ−ンオンのトレ
−ドオフがとり難いという問題は、解決されていない。
Since the MCT is an element which is turned on due to its operating characteristics, it has a problem that it is difficult to turn off the MCT. At present, the MCT is being developed to improve the turn-off characteristics. In this structure, it is necessary to increase the concentrations of the P-type base region 2 and the P + drain region 4 in order to improve the turn-off characteristics. That is, in the turn-off operation as shown in FIGS. 37 and 38, holes are generated from the main current by the inversion layer 15 formed by the operation of the P-channel MOSFET to the cathode electrode 9.
The hole discharge efficiency when discharging to the P-type base region 2
And the sheet resistance of the P + drain region 4. Therefore, in order to improve the hole discharge efficiency, it is necessary to increase the concentrations of the P-type base region 2 and the P + drain region 4 and reduce the sheet resistance. However, when the turn-off structure is prioritized and the concentration of the P-type base region 2 is increased, the turn-on characteristics are deteriorated. That is, in the turn-on operation shown in FIG. 35, the N-channel MOSFET is operated to form the inversion layer 11, electrons are injected from the N-type emitter region 3 to the N base region 1, the conductivity is modulated, and the main current is reduced. When flowing
When the concentration of the P-type base region 2 increases, the N-channel MOS
This causes an increase in the threshold voltage of the FET, an increase in the on-voltage when the main current flows, and an increase in the turn-on loss. As described above, there is a reciprocal relation between the improvement of the turn-on and turn-off characteristics of the MCT, and if one of the characteristics is improved, the other characteristics are deteriorated, and the trade-off between the turn-on and the turn-off is difficult. There was a problem that it was difficult to improve. As a conventional MCT, there is a technique disclosed in JP-A-63-310171. This means that the conventional five-layer structure is pn
Although a pn four-layer structure is used to simplify the manufacturing process and reduce the short-circuit resistance of the emitter to enable high-speed turn-off, the turn-off and turn-on trade-offs described above are eliminated. The difficult problem has not been solved.

【0005】本発明は、ターンオンとターンオフ特性の
トレードオフを改善するとともに、ターンオフ特性を従
来の構造よりさらに向上させる半導体装置を提供するこ
とを目的としている。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device which improves the trade-off between the turn-on and turn-off characteristics and further improves the turn-off characteristics as compared with the conventional structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、MCTを構成
する単位素子(ユニットセル)の第2導電型ベース領域
の端部にこの領域より不純物濃度が低い第2導電型ベー
ス領域を形成することにより、ターンオンの初期動作領
域を設け、ターンオン効率を上げることによりターンオ
ン・ターンオフ特性のトレードオフを改善する。すなわ
ち、本発明の半導体装置は、半導体基板の第1の主面に
露出している第1導電型の第1の半導体領域と、この第
1の半導体領域に形成され、前記第1の主面に露出して
いる第2導電型の第2の半導体領域と、この第2の半導
体領域に形成され、前記第1の主面に露出している第1
導電型の第3の半導体領域と、前記第1の半導体領域に
形成され前記第1の主面に露出している第2導電型の第
4の半導体領域と、前記第1の半導体領域に形成され、
前記半導体基板の第2の主面に露出している第2導電型
の第5の半導体領域と、前記第3の半導体領域と前記第
4の半導体領域に電気的に接続された第1の電極と、前
記半導体基板の前記第1の主面上にゲ−ト酸化膜を介し
て形成され、少なくとも前記第1と第2の半導体領域の
境界、前記第1と第4の半導体領域の境界およびこれら
の境界に挟まれた前記第1の半導体領域上に形成された
第1の領域であるオフゲ−ト領域、及び前記半導体基板
の前記第1の主面上に前記ゲート酸化膜を介して形成さ
れ、前記第1と第2の半導体領域の境界、前記第3と第
2の半導体領域の境界及びこれらの境界に挟まれた前記
第2の半導体領域上に形成された第2の領域オンゲ−ト
領域を有するゲ−ト電極と、前記第5の半導体領域上に
形成された第2の電極とを具備し、前記第2の半導体領
域と前記第4の半導体領域とは、前記オフゲート領域下
において、前記第1の半導体領域を介して対向している
ことを特徴としている。前記第2の半導体領域の前記ゲ
−ト電極の第2の領域の下に形成された部分は、第6の
半導体領域であり、その不純物濃度は、前記第2の半導
体領域の前記第6の半導体領域以外の部分の不純物濃度
より低くすることができる。前記第6の半導体領域の、
前記半導体基板の第1の主面からの深さは、前記第3の
半導体領域の前記半導体基板の第1の主面からの深さと
ほぼ等しいか、あるいは、それより浅くすることができ
る。前記第2の半導体領域は、前記第3の半導体領域の
端部を取り囲むことによって、前記第6の半導体領域と
第3の半導体領域とがオンチャネル領域以外では互いに
接しないようにする。前記半導体基板の第1の主面にお
いて、前記第6の半導体領域と前記第3の半導体領域と
が接する長さは前記第2の半導体領域の前記他の部分と
前記第3の半導体領域とが接する長さより短くすること
できる。また、前記第1の半導体領域と第5の半導体領
域とにそれぞれ隣接し、前記第1の半導体領域より不純
物濃度の高い第1導電型の第7の半導体領域を有する事
ができる。前記第2の主面に露出している第5の半導体
領域は、第2の半導体領域の直下にのみ形成されてい
る。前記第2の主面に露出している第5の半導体領域
は、第6の半導体領域の直下に形成されていることを特
徴とする。
According to the present invention, a second conductivity type base region having a lower impurity concentration than the second conductivity type base region is formed at an end of a second conductivity type base region of a unit element (unit cell) constituting an MCT. Thus, a turn-on initial operation region is provided, and the trade-off between the turn-on and turn-off characteristics is improved by increasing the turn-on efficiency. That is, the semiconductor device of the present invention comprises a first semiconductor region of a first conductivity type exposed on a first main surface of a semiconductor substrate, and a first semiconductor region formed on the first semiconductor region. A second semiconductor region of the second conductivity type exposed to the second semiconductor region; and a first semiconductor region formed in the second semiconductor region and exposed to the first main surface.
A third semiconductor region of a conductivity type, a fourth semiconductor region of a second conductivity type formed in the first semiconductor region and exposed on the first main surface, and formed in the first semiconductor region; And
A fifth semiconductor region of a second conductivity type exposed on a second main surface of the semiconductor substrate; and a first electrode electrically connected to the third semiconductor region and the fourth semiconductor region. And a gate oxide film formed on the first main surface of the semiconductor substrate via a gate oxide film, at least a boundary between the first and second semiconductor regions, a boundary between the first and fourth semiconductor regions, and An off-gate region which is a first region formed on the first semiconductor region sandwiched between these boundaries, and formed on the first main surface of the semiconductor substrate via the gate oxide film A boundary between the first and second semiconductor regions, a boundary between the third and second semiconductor regions, and a second region formed on the second semiconductor region sandwiched between these boundaries. A gate electrode having a gate region, and a second electrode formed on the fifth semiconductor region. Comprising a pole, said a second semiconductor region and the fourth semiconductor region, under the off-gate region, is characterized in that it is opposed through the first semiconductor region. The portion of the second semiconductor region formed under the second region of the gate electrode is a sixth semiconductor region, and the impurity concentration of the sixth semiconductor region is equal to the sixth semiconductor region of the second semiconductor region. It can be lower than the impurity concentration of a portion other than the semiconductor region. Of the sixth semiconductor region,
The depth from the first main surface of the semiconductor substrate may be substantially equal to or smaller than the depth of the third semiconductor region from the first main surface of the semiconductor substrate. The second semiconductor region surrounds an end of the third semiconductor region so that the sixth semiconductor region and the third semiconductor region are not in contact with each other except in an on-channel region. On the first main surface of the semiconductor substrate, the length of contact between the sixth semiconductor region and the third semiconductor region is determined by the distance between the other portion of the second semiconductor region and the third semiconductor region. It can be shorter than the contact length. In addition, a seventh semiconductor region of the first conductivity type, which is adjacent to the first semiconductor region and the fifth semiconductor region and has a higher impurity concentration than the first semiconductor region, can be provided. The fifth semiconductor region exposed on the second main surface is formed only immediately below the second semiconductor region. The fifth semiconductor region exposed on the second main surface is formed immediately below a sixth semiconductor region.

【0007】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の第1の主面に露出している第1導電型の第1の半
導体領域を、前記半導体基板に形成する工程と、前記半
導体基板の第1の主面に露出している第2の導電型の第
2の半導体領域を前記第1の半導体領域に形成する工程
と、前記半導体基板の第1の主面に露出している第1導
電型の第3の半導体領域を前記第2の半導体領域に形成
する工程と、前記第1の半導体領域に第2導電型を有す
る第4の半導体領域を形成する工程と、前記第1の半導
体領域に、前記半導体基板の第2の主面上に露出してい
る第2導電型の第5の半導体領域を形成する工程と、前
記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域に電気的に
接続された第1の電極を形成する工程と、前記第3の半
導体領域及び前記第1の半導体領域に隣接し、前記第2
の半導体領域内に前記第2の半導体領域の不純物濃度に
比較して低い不純物濃度を有する第2導電型の第6の半
導体領域を形成する工程と、前記半導体基板の第1の主
面上にゲ−ト絶縁膜を介して形成され、少なくとも前記
第1と第2の半導体領域の境界、前記第1と第4の半導
体領域の境界及びこれらの境界に挟まれた前記第2の半
導体領域上に形成された第1の領域であるオフゲート領
域及び前記半導体基板の第1主面上にゲ−ト絶縁膜を介
して前記第3の半導体領域と前記第6の半導体領域との
境界、前記第6の半導体領域と前記第1の半導体領域と
の境界及びこれらの境界にはさまれた前記第6の半導体
領域上に形成された第2の領域であるオンゲート領域を
有するゲート電極を形成する工程と、前記第5の半導体
基板上に形成された第2の電極を形成する工程とを具備
しており、前記第6の半導体領域を形成する工程および
前記第3の半導体領域を形成する工程において、前記第
2の半導体領域が形成されている前記半導体基板の第1
の主面上に、不純物濃度の低い第1導電型のシリコンエ
ピタキシャル成長層を形成する工程と前記シリコンエピ
タキシャル成長層に選択的に不純物をイオン注入する工
程と、前記半導体基板を熱処理する工程とをさらに具備
することを特徴としている。また本発明のMOSゲ−ト
型サイリスタは、以上の半導体装置を1素子とし、前記
素子の複数個を1つの半導体基板に集積し、この半導体
基板は、オフチャネル領域が形成された第1の側面と、
この第1の側面に隣接し、オンチャネル領域が形成され
た第2の側面とを備えてなることを特徴としている。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a first semiconductor region of a first conductivity type exposed on a first main surface of a semiconductor substrate on the semiconductor substrate; Forming a second semiconductor region of the second conductivity type exposed on the first main surface of the first semiconductor region; and forming a second semiconductor region exposed on the first main surface of the semiconductor substrate. Forming a third semiconductor region of one conductivity type in the second semiconductor region, forming a fourth semiconductor region having a second conductivity type in the first semiconductor region, Forming a fifth semiconductor region of the second conductivity type exposed on the second main surface of the semiconductor substrate in the semiconductor region; and electrically connecting the third semiconductor region and the fourth semiconductor region to each other. Forming a first electrode that is electrically connected, the third semiconductor region and the Adjacent to the first semiconductor region, the second
Forming a sixth semiconductor region of the second conductivity type having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the second semiconductor region in the semiconductor region, and forming a sixth semiconductor region on the first main surface of the semiconductor substrate. A gate insulating film interposed therebetween, at least a boundary between the first and second semiconductor regions, a boundary between the first and fourth semiconductor regions, and the second semiconductor region sandwiched between these boundaries; A boundary between the third semiconductor region and the sixth semiconductor region via a gate insulating film on an off-gate region which is a first region formed on the first main surface of the semiconductor substrate; Forming a gate electrode having a boundary between the semiconductor region No. 6 and the first semiconductor region and an on-gate region which is a second region formed on the sixth semiconductor region sandwiched between these boundaries; Formed on the fifth semiconductor substrate Forming a second electrode, wherein in the step of forming the sixth semiconductor region and the step of forming the third semiconductor region, the second semiconductor region is formed. First of semiconductor substrate
Forming a first conductivity type silicon epitaxial growth layer having a low impurity concentration on the main surface of the semiconductor substrate, selectively implanting impurities into the silicon epitaxial growth layer, and heat treating the semiconductor substrate. It is characterized by doing. Further, a MOS gate type thyristor according to the present invention comprises the above-described semiconductor device as one element, and integrates a plurality of the elements on one semiconductor substrate. Sides and
A second side face formed with an on-channel region adjacent to the first side face.

【0008】[0008]

【作用】タ−ンオンの初期点弧領域をタ−ンオフ初期動
作領域とは離れたところに形成したのでベ−ス領域の不
純物濃度を部分的に変えてタ−ンオン特性をよくするこ
とができる。また、ベ−ス領域の低不純物濃度領域をそ
の端部の表面領域のみに形成したので、タ−ンオフ特性
がさらに向上する。
Since the turn-on initial firing region is formed at a position separated from the turn-off initial operation region, the turn-on characteristics can be improved by partially changing the impurity concentration of the base region. . Further, since the low impurity concentration region of the base region is formed only in the surface region at the end, the turn-off characteristic is further improved.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図1〜図9を参照して第1の実施例を説明
する。図1は、この実施例の半導体装置のユニットセル
の概略斜視図である。Nシリコン半導体基板1の裏
面、すなわち、第2の主面に形成されたエピタキシャル
成長層のN層5およびP層6をそれぞれNバッフ
ァ領域5および裏面Pエミッタ領域6とし、さらに、
この裏面Pエミッタ領域6上には、アノ−ド電極10
(A)が形成されているので、半導体基板の第2の主面
側は、前述の従来例と同じ構造である(図34参照)。
一方、半導体基板1の第1の主面側には、半導体基板1
に形成されたP型ベ−ス領域2、このベ−ス領域内に形
成されたN型エミッタ領域3および半導体基板のN
−ス領域1に形成されたP型ドレイン領域4がそれぞれ
形成されている。これら領域は、それぞれN型エミッタ
領域3、P型ベ−ス領域2、Nベ−ス領域1およびP
型ドレイン領域4が第3、第2、第1および第4半導体
領域として前記第1の主面に露出している。第2の半導
体領域(P型ベ−ス領域2)は、低濃度領域17を含ん
でおり、第1の主面に露出している付近では、第3の半
導体領域(N型エミッタ領域3)と第1の半導体領域
(Nベ−ス領域1)とに挟まれている。この第1の主
面上には、カソ−ド電極9(K)とゲ−ト酸化膜7を介
してゲ−ト電極8(G)とが形成されている。このゲ−
ト電極8は、第1と第2の2つの領域を備えており、第
1の領域Goff (オフゲ−ト領域)は、Nベ−ス領域
1とP型ベ−ス領域2、Nベ−ス領域1とP型ドレイ
ン領域4のそれぞれの境界とこれらの境界に挟まれたN
ベ−ス領域1の上に形成され、この第1の領域Goff
とは離隔して形成された第2の領域Gon(オンゲ−ト領
域)は、Nベ−ス領域1とPベ−ス領域17、P
ベ−ス領域17とN型エミッタ領域3のそれぞれの境界
とこれらの境界に挟まれたPベ−ス領域17の上に形
成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view of a unit cell of the semiconductor device of this embodiment. The N + layer 5 and the P + layer 6 of the epitaxial growth layer formed on the back surface of the N silicon semiconductor substrate 1, ie, the second main surface, are respectively defined as an N + buffer region 5 and a back surface P + emitter region 6.
On the back surface P + emitter region 6, an anode electrode 10
Since (A) is formed, the second main surface side of the semiconductor substrate has the same structure as the above-described conventional example (see FIG. 34).
On the other hand, on the first main surface side of the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1
A P-type base region 2, an N-type emitter region 3 formed in the base region, and a P-type drain region 4 formed in the N - base region 1 of the semiconductor substrate. Have been. These regions are N-type emitter region 3, P-type base region 2, N - base region 1 and P-type region 1, respectively.
The mold drain region 4 is exposed on the first main surface as third, second, first and fourth semiconductor regions. The second semiconductor region (P-type base region 2) includes a low-concentration region 17, and a third semiconductor region (N-type emitter region 3) near the portion exposed to the first main surface. And the first semiconductor region (N - base region 1). On the first main surface, a gate electrode 9 (K) and a gate electrode 8 (G) are formed via a gate oxide film 7. This game
Gate electrode 8, the first and includes a second two areas, the first area Goff (Ofuge - DOO region), N - base - source region 1 and the P-type base - source region 2, N - Each boundary between the base region 1 and the P-type drain region 4 and the N
- base - is formed on the source region 1, the first region Goff
The second region Gon which is spaced apart from the (Onge - DOO region), N - base - source region 1 and the P - base - source region 17, P -
It is formed on each boundary between the base region 17 and the N-type emitter region 3 and on the P - base region 17 sandwiched between these boundaries.

【0010】ついで、この半導体装置の製造工程につい
て述べる。N型シリコン半導体基板1を用意し、第2
の主面にN層およびP層を順次成長させて、N
ッファ領域5、裏面Pエミッタ領域6を形成する。次
に、半導体基板をNベ−ス領域1とし、この基板の第
1の主面上にシリコン酸化膜およびポリシリコン膜を周
知の技術を用いて形成し、選択的にエッチングしてゲ−
ト酸化膜7およびゲート電極8を形成する。つぎに、こ
の第1の主面からNベ−ス領域へ不純物を拡散してP
ベ−ス領域17を形成する。ついで、Nベ−ス領域
1の他の部分およびPベ−ス領域17へ不純物を拡散
して、Nベ−ス領域1にP型ドレイン領域4、P
−ス領域17にP型ベ−ス領域2を形成する。さらに、
P型ベ−ス領域2内には、N型エミッタ領域3を形成す
る。これらの拡散領域を形成するには、通常は、その領
域に不純物をイオン注入して行うが、ゲ−ト電極は、そ
の際、マスクとして利用する。したがって、N型エミッ
タ領域3を形成すると、この領域は、ゲ−ト電極8の第
1の領域Goff (オフゲ−ト領域)の内側へ幾分入り込
むので、第1の領域Goff は、N型エミッタ領域3、P
型ベ−ス領域2、Nベ−ス領域1およびP型ドレイン
領域4に跨がって形成されることになる。しかし、この
部分では、これらP型領域間に形成されるチャネルを利
用するだけなので、ゲ−ト電極8は、N型エミッタ領域
3を覆う必要はない。したがって、前述のように、ゲ−
ト電極をマスクとする方法を利用しなければ、ゲ−ト電
極の第1の領域Goff は、P型ベ−ス領域2、Nベ−
ス領域1およびP型ドレイン領域4を被覆するのみで十
分である。そして、シリコン酸化膜の一部を開孔し、N
型エミッタ領域3およびP型ドレイン領域4上にカソー
ド電極9を形成すると共に半導体基板の裏面にアノード
電極10を形成する。Nバッファ領域5および裏面P
エミッタ領域6は、半導体基板に不純物を拡散して形
成することもできる。本発明の構造の特徴は、半導体装
置のセルの縦方向部分のP型ベース領域2の端部に低濃
度のPベース領域17を形成したことである。本実施
例では、N型シリコン基板を用いたが、P型シリコ
ン基板を利用する方法も多用することができる。すなわ
ち、裏面P型エミッタ領域6となるP型シリコン半
導体基板上にNバッファ領域5およびNベ−ス領域
1を順次成長させる。つぎにNベ−ス領域1の表面部
分に拡散によりP型ベ−ス領域2およびP型ドレイン領
域4をそれぞれ形成し、さらに、P型ベ−ス領域2内に
はN型エミッタ領域3を拡散により形成する。その他の
部分の形成方法はこの実施例の方法と同じである。この
方法は良く行われる手段である。以下の実施例において
もこの方法を用いることができる。
Next, the manufacturing process of this semiconductor device will be described. An N - type silicon semiconductor substrate 1 is prepared and a second
An N + layer and a P + layer are sequentially grown on the main surface to form an N + buffer region 5 and a back surface P + emitter region 6. Next, a semiconductor substrate is used as an N - base region 1, a silicon oxide film and a polysilicon film are formed on the first main surface of the substrate by using a known technique, and selectively etched to form a gate.
An oxide film 7 and a gate electrode 8 are formed. Next, impurities are diffused from the first main surface to the N - base region to form P-type impurity.
- forming a source region 17 - base. Then, the impurity is diffused into the other portion of the N - base region 1 and the P - base region 17 so that the N - base region 1 has the P-type drain region 4 and the P - base region 17 has the impurity. A P-type base region 2 is formed. further,
An N-type emitter region 3 is formed in the P-type base region 2. Usually, these diffusion regions are formed by ion-implanting impurities into the diffusion regions, but the gate electrode is used as a mask at that time. Therefore, when the N-type emitter region 3 is formed, this region slightly enters the inside of the first region Goff (off-gate region) of the gate electrode 8, so that the first region Goff is Region 3, P
It is formed over the mold base region 2, the N - base region 1 and the P-type drain region 4. However, in this part, the gate electrode 8 does not need to cover the N-type emitter region 3 because only the channel formed between these P-type regions is used. Therefore, as described above,
If the method using the gate electrode as a mask is not used, the first region Goff of the gate electrode is a P-type base region 2 and an N - base.
It is sufficient to cover only the source region 1 and the P-type drain region 4. Then, a part of the silicon oxide film is opened, and N
A cathode electrode 9 is formed on the type emitter region 3 and the P-type drain region 4, and an anode electrode 10 is formed on the back surface of the semiconductor substrate. N + buffer region 5 and back surface P
The + emitter region 6 can also be formed by diffusing impurities into the semiconductor substrate. A feature of the structure of the present invention is that a low-concentration P base region 17 is formed at an end of a P-type base region 2 in a vertical portion of a cell of a semiconductor device. In this embodiment, an N type silicon substrate is used, but a method using a P + type silicon substrate can also be used in many cases. That is, the back surface P + -type emitter region 6 become P + -type silicon semiconductor substrate N + buffer region 5 and N - base - are sequentially grown the source region 1. Then, a P-type base region 2 and a P-type drain region 4 are respectively formed by diffusion on the surface of the N - base region 1, and an N-type emitter region 3 is formed in the P-type base region 2. Is formed by diffusion. The method of forming the other portions is the same as the method of this embodiment. This method is a common practice. This method can be used in the following embodiments.

【0011】P型ベース領域2の端部にPベース領域
17を形成しているため、ターンオフ特性を向上させる
ためにP型ベース領域2の不純物濃度を上げた場合で
も、ターンオン時のスイッチとして働くNチャネルMO
SFETは、常に、Pベース領域17で形成されるた
め、しきい値電圧を上昇させることがない。そしてター
ンオン動作は、Pベース領域近傍のN型エミッタ領域
3を初期動作領域として動作し、N型エミッタ領域1中
央部へ広がっていくことになる。すなわち、P型ベース
領域の不純物濃度を変化しても、ターンオン時のスイッ
チとして働くNチャネルMOSFETは常に一定のしき
い値電圧で動作し、ターンオンもオン電圧の低い領域が
初期動作領域として働き、ターンオン領域が広がってい
くことになり、オン電圧の抑制ができる。このように本
発明では、MCTのターンオンとターンオフのトレード
オフの改善が可能になる。また、セルの縦方向の長さの
調整により、横方向との長さの比を調整し、ベース濃度
の調整を行うことにより、ターンオンとターンオフのト
レードオフがさらに改善され、ターンオフ特性の向上も
できることになる
Since the P base region 17 is formed at the end of the P-type base region 2, even when the impurity concentration of the P-type base region 2 is increased to improve the turn-off characteristics, it can be used as a switch at the time of turn-on. Working N-channel MO
Since the SFET is always formed of the P base region 17, the threshold voltage does not increase. In the turn-on operation, the N-type emitter region 3 near the P base region operates as an initial operation region, and spreads to the center of the N-type emitter region 1. That is, even if the impurity concentration of the P-type base region is changed, the N-channel MOSFET that functions as a switch at the time of turn-on always operates at a constant threshold voltage, and the region where the turn-on is low also functions as an initial operation region, Since the turn-on region is expanded, the ON voltage can be suppressed. Thus, according to the present invention, it is possible to improve the trade-off between the turn-on and turn-off of the MCT. In addition, by adjusting the length of the cell in the vertical direction, adjusting the ratio of the length to the horizontal direction, and adjusting the base concentration, the trade-off between turn-on and turn-off is further improved, and the turn-off characteristics are also improved. Will be able to

【0012】図2〜図9を参照して、この実施例の半導
体装置のセルの動作を説明する。ターンオン動作を表し
たものが図2〜図4である。図2はこの動作を示す斜視
図、図3および図4は、図2のY−Y′方向のセル断面
図を示したものである。アノードAに正、カソードKに
負の電圧をバイアスし、ゲートを正にバイアスすること
により、Pベース領域17に反転層18が形成され、
この部分のNチャネルMOSFETが動作し、N型エミ
ッタ領域3からNベース領域1へ電子が注入される。
これにより裏面Pエミッタ領域6より正孔13が注入
され、伝導度変調を起こすことにより、まずPベース
領域17がターンオンをはじめ初期点弧領域19とな
り、そして、ターンオン領域がセルセンタ−部へ広がっ
ていきセルは完全にターンオンすることになる。
The operation of the cell of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 2 to 4 show the turn-on operation. FIG. 2 is a perspective view showing this operation, and FIGS. 3 and 4 are sectional views taken along the line YY 'of FIG. By inverting a positive voltage on the anode A and a negative voltage on the cathode K and positively biasing the gate, an inversion layer 18 is formed in the P base region 17,
The N-channel MOSFET in this portion operates, and electrons are injected from N-type emitter region 3 to N base region 1.
As a result, holes 13 are injected from the back surface P + emitter region 6 to cause conductivity modulation, so that the P base region 17 becomes an initial ignition region 19 including turn-on, and then the turn-on region moves to the cell center portion. The spreading cell will be completely turned on.

【0013】図5及び図9は、タ−ンオフ動作について
説明する半導体装置のセルの斜視図である。アノードA
に正、カソードKに負の電圧をバイアスし、主電流が流
れている状態でゲートGを負にバイアスすることによ
り、PチャネルMOSFETが動作して反転層20を形
成し、P型ベース領域2、P型ドレイン領域4とカソー
ド電極がショートし、主電流中の正孔16がカソード電
極9から排出される。この動作によりN型エミッタ領域
3からの電子の注入が止まり、主電流14(I)が流れ
なくなりターンオフが完了する。
FIGS. 5 and 9 are perspective views of a cell of a semiconductor device for explaining a turn-off operation. Anode A
By positively biasing the cathode K with a negative voltage and biasing the gate G negatively with the main current flowing, the P-channel MOSFET operates to form the inversion layer 20 and the P-type base region 2 , P-type drain region 4 and the cathode electrode are short-circuited, and holes 16 in the main current are discharged from cathode electrode 9. By this operation, injection of electrons from the N-type emitter region 3 is stopped, and the main current 14 (I) does not flow, thereby completing the turn-off.

【0014】半導体基板のタ−ンオンおよびターンオフ
時の初期動作領域の概略平面図を示したものが図6およ
び図8である。ターンオンの初期動作領域(初期点弧領
域)21はN型エミッタ領域3のPベース領域17の
近傍の両端であり、ターンオフの初期動作領域(初期消
弧領域)22は、N型エミッタ領域3のP型ベース領域
2と接する領域となる。つまり、ターンオンはN型エミ
ッタ領域の両端から始まりN型エミッタ領域のセンター
へ広がっていくことになり、従来構造のMCT(図3
4)では、ターンオン・ターンオフともにPベース領域
2と接するN型エミッタ領域3から始まる動作モードと
は異なる。この図6、図7、図8および図9を参照して
N型エミッタ領域3およびP型ベ−ス領域2とPベ−
ス領域17との境界の状態を説明する。図6および図8
の半導体基板の平面図に示すようにP型ベ−ス領域2と
その中に形成されたN型エミッタ領域3は、同じ方向に
細長く形成されている。すなわち、タ−ンオン時の初期
点弧領域21は可能な限り短くて良く、タ−ンオフ時の
初期動作領域22は長いほどオフ特性がよくなる。従っ
て、これら領域21、22の比、すなわち、N型エミッ
タ領域3の短辺(h)と長辺(H)との比を適宜変える
ことにより、オン特性またはオフ特性のいずれかを強調
することができる。勿論、H>hであることが必要であ
る。この実施例におけるhは、約5μmであるが、現状
では、1〜10μm程度にすることができる。この実施
例では、h/Hは、約1/5であるが、オフ特性を向上
させるために1/10程度にすることはできるし、オフ
特性を多少犠牲にしてもオン特性を維持するためには、
1/3程度にまですることができる。P型ベ−ス領域2
の両端、すなわち、前記N型エミッタ領域3の短辺を囲
むようにPベ−ス領域17は、形成されており、さら
に、P型ベ−ス領域2は、N型エミッタ領域3の端部を
囲むように形成し(図6〜図8参照)、通常はN型エミ
ッタ領域3とPベ−ス領域17とが接しないように工
夫されている。このようにしないと、Pベ−ス領域1
7がタ−ンオフ動作に寄与することになり、タ−ンオフ
時に排出されるホ−ルが移動し難い通電領域が残り易く
なる結果、タ−ンオフ特性を損なうことになる。図7
は、図6に示すMCTのゲ−ト電極8のオンゲ−ト領域
が形成された側面を示す断面図であり、後述する図17
の部分拡大図である。図9は、オフゲ−ト領域が形成さ
れた側面を示す断面図である。ゲ−ト電極8とカソ−ド
電極9が重なる部分は、層間絶縁膜42によって両者は
互いに絶縁されている。
FIGS. 6 and 8 are schematic plan views of an initial operation area when the semiconductor substrate is turned on and turned off. The turn-on initial operation region (initial ignition region) 21 is at both ends of the N-type emitter region 3 near the P base region 17, and the turn-off initial operation region (initial arc-extinguishing region) 22 is the N-type emitter region 3. In contact with the P-type base region 2 of FIG. That is, the turn-on starts from both ends of the N-type emitter region and spreads to the center of the N-type emitter region.
4) is different from the operation mode starting from the N-type emitter region 3 in contact with the P base region 2 for both turn-on and turn-off. FIG 6, FIG. 7, N-type emitter region 3 and P-type base with reference to FIGS. 8 and 9 - source region 2 and the P - base -
The state of the boundary with the storage area 17 will be described. 6 and 8
As shown in the plan view of the semiconductor substrate, the P-type base region 2 and the N-type emitter region 3 formed therein are elongated in the same direction. That is, the initial firing region 21 at the time of turning on may be as short as possible, and the longer the initial operating region 22 at the time of turning off, the better the off characteristic. Therefore, by appropriately changing the ratio between these regions 21 and 22, that is, the ratio between the short side (h) and the long side (H) of the N-type emitter region 3, either the ON characteristic or the OFF characteristic is emphasized. Can be. Of course, it is necessary that H> h. H in this embodiment is about 5 μm, but can be about 1 to 10 μm at present. In this embodiment, h / H is about 1/5, but it can be reduced to about 1/10 in order to improve the off-characteristics. In
It can be reduced to about 1/3. P-type base region 2
, That is, a P - base region 17 is formed so as to surround the short side of the N-type emitter region 3, and the P-type base region 2 is formed at the end of the N-type emitter region 3. The portion is formed so as to surround the portion (see FIGS. 6 to 8), and is usually designed so that the N-type emitter region 3 and the P - base region 17 are not in contact with each other. Otherwise, the P - base region 1
7 contributes to the turn-off operation, so that the energized area where the hole discharged at the time of the turn-off is difficult to move tends to remain, thereby impairing the turn-off characteristics. FIG.
FIG. 17 is a sectional view showing a side surface of the gate electrode 8 of the MCT shown in FIG. 6 where the on-gate region is formed, and FIG.
FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a side surface on which an off-gate region is formed. The portion where the gate electrode 8 and the cathode electrode 9 overlap is insulated from each other by the interlayer insulating film 42.

【0015】本発明のタ−ンオン、タ−ンオフ特性は、
ベ−ス領域17の存在によって改善されるが、MC
Tの電流−電圧特性は、図16に示すようにPベ−ス
領域17の不純物濃度に左右される。図は、横軸にオン
電圧(V)をとり、縦軸にその電流(A/cm2 )をと
った特性図である。曲線A、B、CおよびDは、N型エ
ミッタ領域3の不純物濃度が2×1020/cm2 、P型
ベ−ス領域2の不純物濃度がそれぞれ1.0×1017
cm2 、2.0×1018/cm2 、4.0×1018/c
2 および5.0×1018/cm2 である場合の電流−
電圧特性を示す曲線である。Pベ−ス領域17の不純
物濃度は、低い方が電流−電圧は向上する。つまり、P
ベ−ス領域17の不純物濃度を低くするほど、低いオ
ン電圧で高電流を取れることになるので、P型ベ−ス領
域2を前記のオンゲ−ト領域を設けることは、オン特性
が向上することになる。
The turn-on and turn-off characteristics of the present invention are as follows.
Although improved by the presence of the P - base region 17, MC
The current-voltage characteristic of T depends on the impurity concentration of the P - base region 17 as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the on-voltage (V), and the vertical axis represents the current (A / cm 2 ). Curves A, B, C and D show that the impurity concentration of the N-type emitter region 3 is 2 × 10 20 / cm 2 and the impurity concentration of the P-type base region 2 is 1.0 × 10 17 / cm.
cm 2 , 2.0 × 10 18 / cm 2 , 4.0 × 10 18 / c
Current at m 2 and 5.0 × 10 18 / cm 2
It is a curve which shows a voltage characteristic. The lower the impurity concentration of the P - base region 17 is, the higher the current-voltage is. That is, P
Since the higher the impurity concentration of the base region 17 is, the higher the current can be obtained with a lower on-voltage, the provision of the on-gate region in the P-type base region 2 improves the on-characteristics. Will do.

【0016】図17は、複数個のセルを有する半導体基
板から形成した本発明の半導体装置であるMCTチップ
斜視図を示す。半導体基板の第1の主面に、細長いP型
ドレイン領域4と、Pベ−ス領域17を含んだP型ベ
−ス領域2とを対にして縦横に複数形成し、各セルの電
極をそれぞれ接続してチップのゲ−トGおよびカソ−ド
Kを半導体基板表面に形成する。図の一側面に、ゲ−ト
電極のオフゲ−ト領域Goff の下のP型ベ−ス領域2と
P型ドレイン領域4間のNベ−ス領域1にオフチャネ
ルを形成し、さらに隣接する側面に、ゲ−ト電極のオン
ゲ−ト領域Gonの下のNベ−ス領域1とN型エミッタ
領域3間のPベ−ス領域17にオンチャネルを形成す
る。チップサイズは、この実施例では、約2〜4mm角
である。
FIG. 17 is a perspective view of an MCT chip which is a semiconductor device of the present invention formed from a semiconductor substrate having a plurality of cells. The first major surface of the semiconductor substrate, the elongated P-type drain region 4, P - base - source region 17 laden P-type base - in a pair and a source region 2 form a plurality in a matrix, electrodes of each cell To form a gate G and a cathode K of the chip on the surface of the semiconductor substrate. On one side of the drawing, an off-channel is formed in the N - base region 1 between the P-type base region 2 and the P-type drain region 4 below the off-gate region Goff of the gate electrode, and further adjacent thereto. the side surfaces, gate - the gate electrode Onge - DOO region Gon of N lower - base - P between the source region 1 and N type emitter region 3 - base - to form an on-channel in the source region 17. The chip size is about 2 to 4 mm square in this embodiment.

【0017】つぎに、図10〜図12を参照して第2の
実施例を説明する。図10は、この実施例のMCTの概
略斜視図、図11、図12は、それぞれターンオン、タ
ーンオフ動作の説明するMCTの斜視図を示す。この構
造は、第1の実施例で使用したN型シリコン半導体基
板をP型シリコン半導体基板に変えたものである。前
実施例と同様に、P型シリコン半導体基板23の第2
の主面にPバッファ領域28、裏面Nエミッタ領域
29を形成する。次に、半導体基板の第1の主面上にゲ
ート酸化膜30及びポリシリコンゲート電極31を積層
し、ついで、不純物を拡散することによりNベース領
域24、N型ベース領域25、P型エミッタ領域26、
N型ドレイン領域27を形成する。そして、ゲ−ト酸化
膜の一部を開孔し、アノード電極32を形成するととも
に、裏面、すなわち、第2の主面には、カソード電極3
3を形成する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic perspective view of the MCT of this embodiment, and FIGS. 11 and 12 are perspective views of the MCT for explaining turn-on and turn-off operations, respectively. In this structure, the N type silicon semiconductor substrate used in the first embodiment is changed to a P type silicon semiconductor substrate. Similar to the previous embodiment, P - the second type silicon semiconductor substrate 23
, A P + buffer region 28 and a back N + emitter region 29 are formed on the main surface. Next, the gate oxide film 30 and the polysilicon gate electrode 31 are stacked on the first main surface of the semiconductor substrate, and then the N base region 24, the N type base region 25, the P type emitter Region 26,
An N-type drain region 27 is formed. Then, a part of the gate oxide film is opened to form the anode electrode 32, and the cathode electrode 3 is formed on the back surface, that is, on the second main surface.
Form 3

【0018】つぎに、ターンオン、ターンオフ動作につ
いて説明する。ターンオン動作は、アノード32に正、
カソード33に負の電圧をバイアスし、ゲート31を負
にバイアスすることにより、PチャネルMOSFETが
動作して反転層36が形成される。そして、Pベース
領域23に正孔34が注入され、裏面Nエミッタ領域
29から電子35が注入されることによりPベース領
域1で伝導度変調が起こり、ターンオンして主電流が流
れ始める。ターンオフ動作は、アノード32に正、カソ
ード33に負をバイアスし、主電流37が流れている状
態でゲート31を正にバイアスすることにより、Nチャ
ネルMOSFETを動作させて反転層39を形成する。
そして、N型ベース領域25、N型ドレイン領域27と
アノード電極32をショートすることにより、主電流か
ら電子38を排出し、P型エミッタ領域26からの正孔
の注入を止め、主電流37が止まることになる。つま
り、第2の実施例は第1の実施例に対して注入、排出さ
れるキャリアが反対になるのみで、ターンオン、ターン
オフ動作特性は第1の実施例と同様である。
Next, turn-on and turn-off operations will be described. The turn-on operation is performed when the anode 32 is positive,
By biasing the cathode 33 with a negative voltage and the gate 31 with a negative bias, the P-channel MOSFET operates and the inversion layer 36 is formed. Then, holes 34 are injected into the P base region 23, and electrons 35 are injected from the back N + emitter region 29, so that conductivity modulation occurs in the P base region 1, and the P base region 1 is turned on and a main current starts to flow. . In the turn-off operation, the inversion layer 39 is formed by operating the N-channel MOSFET by biasing the anode 32 positive and the cathode 33 negative and biasing the gate 31 positive while the main current 37 is flowing.
Then, by short-circuiting the N-type base region 25, the N-type drain region 27, and the anode electrode 32, the electrons 38 are discharged from the main current, and the injection of holes from the P-type emitter region 26 is stopped. Will stop. That is, the second embodiment is similar to the first embodiment in the turn-on and turn-off operation characteristics, except that the injected and discharged carriers are reversed.

【0019】つぎに、図13〜図15を参照して、第3
の実施例を説明する。図13は、MCTの概略斜視図、
図14および図15はそのターンオン、ターンオフ動作
を説明するMCTの概略斜視図である。この構造は、ア
ノードショ−ト構造と呼ばれるものであり、アノードと
裏面N領域をショートさせた構造である。Nシリコ
ン半導体基板1の第2の主面側において、裏面Pエミ
ッタ領域40とN領域41を形成し、ついで、その第
1の主面上において、ゲート酸化膜7、ポリシリコンゲ
ート電極8を形成する。そして、第1の主面から半導体
基板に不純物を拡散してPベース領域17、P型ベー
ス領域2、N型エミッタ領域3P型ドレイン領域4を形
成し、ゲ−ト酸化膜の一部を開孔してカソード電極9を
形成するとともに、裏面にアノード電極10を形成す
る。ターンオン、ターンオフ動作については、第1の実
施例と同様の動作モードである。ただし、この構造はア
ノードショート構造であるため、ターンオン時にはP
ベース領域17直下の裏面Pエミッタ領域40からホ
ールが注入され、ターンオンする。そしてターンオフ時
には、N型エミッタ領域3の直下に裏面Pエミッタ領
域40がN領域と交互に入っており、P型エミッタ領
域直下には、裏面Pエミッタ領域が入っていないた
め、正孔の消滅が早くなり、ターンオフし易い構造にな
っている。
Next, referring to FIG. 13 to FIG.
An example will be described. FIG. 13 is a schematic perspective view of the MCT,
14 and 15 are schematic perspective views of the MCT for explaining the turn-on and turn-off operations. This structure is called an anode short structure, in which the anode and the back surface N + region are short-circuited. A back surface P + emitter region 40 and an N + region 41 are formed on the second main surface side of the N silicon semiconductor substrate 1. Then, on the first main surface, the gate oxide film 7 and the polysilicon gate electrode are formed. 8 is formed. Then, impurities are diffused from the first main surface to the semiconductor substrate to form a P - base region 17, a P-type base region 2, an N-type emitter region 3 and a P-type drain region 4, and a part of the gate oxide film is formed. The holes are opened to form the cathode electrode 9 and the anode electrode 10 is formed on the back surface. The turn-on and turn-off operations are the same operation modes as in the first embodiment. However, since this structure is an anode short structure, at the time of turn-on P -
Holes are injected from the back surface P + emitter region 40 immediately below the base region 17 to turn on. At the time of turn-off, the back surface P + emitter region 40 is alternately provided with the N + region immediately below the N-type emitter region 3, and the back surface P + emitter region is not provided immediately below the P-type emitter region. The structure has a structure that makes it easy to turn off.

【0020】つぎに図18を参照して第4の実施例を説
明する。これは、MCTの概略斜視図であり、その構造
は、ゲ−ト電極8の第1の領域Goff (オフゲ−ト領
域)が相違しているほかは、第1の実施例である図1の
MCTと同じである。図1においては、第1の領域Gof
f は、N型エミッタ領域3の上にも形成されていた。こ
れは、この領域3を不純物拡散により形成する時にゲ−
トをマスク都市手用いるためであるので、図1のように
エミッタ領域3が多少ゲ−トの下に入り込むのは止むを
えないことである。しかし、実際は、この部分は、ゲ−
トオフに利用するだけであるので、この領域3上のゲ−
トは不要である(Nベ−ス領域1に形成されるオフチ
ャネルのみ必要である)。したがって、この実施例で
は、N型エミッタ領域3上のゲ−トは取り除いて、ゲ−
ト酸化膜7を露出している。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. This is a schematic perspective view of the MCT, and its structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the first region Goff (off-gate region) of the gate electrode 8 is different. Same as MCT. In FIG. 1, the first region Gof
f was also formed on the N-type emitter region 3. This is because when the region 3 is formed by diffusion of impurities,
Since the gate is used as a mask, it is unavoidable that the emitter region 3 slightly enters under the gate as shown in FIG. However, in practice, this part
The gate on this region 3 is used only for
No off-channel is required (only off-channel formed in N - base region 1 is required). Therefore, in this embodiment, the gate on the N-type emitter region 3 is removed,
The oxide film 7 is exposed.

【0021】以上、これまでの実施例において、MCT
は、自己消弧型素子として、オンゲート領域とオフゲー
ト領域を分離し、オフゲート部の効率を上げ、ターンオ
フ特性を向上させている。しかし、前述の方法によりタ
ーンオフ特性を向上させようとしても、素子が完全にタ
ーンオフし導通状態に達すると、ターンオフ動作時にP
型ベース領域2〜Pチャネル反転層20〜P型ドレイン
領域4の経路からカソード電極9に主電流14中の正孔
電流成分を排出させても、低濃度に形成され、オンゲー
ト領域となっているPベース領域17では排出経路の
抵抗が高いため正孔電流成分の排出が難しく、この部分
で導通状態が維持され、素子を完全にターンオフさせる
ことが難しい(図5参照)。
As described above, in the above embodiments, the MCT
Discloses a self-extinguishing element that separates an on-gate region from an off-gate region, increases the efficiency of the off-gate portion, and improves turn-off characteristics. However, even if the turn-off characteristic is improved by the above-described method, when the element is completely turned off and reaches a conductive state, the P-P at the time of the turn-off operation is reduced.
Even when the hole current component in the main current 14 is discharged from the path of the mold base region 2 to the P channel inversion layer 20 to the P-type drain region 4 to the cathode electrode 9, the hole current component is formed at a low concentration and becomes an on-gate region. In the P base region 17, it is difficult to discharge the hole current component due to the high resistance of the discharge path, and the conduction state is maintained in this portion, and it is difficult to completely turn off the device (see FIG. 5).

【0022】次ぎに、図19を参照して第5の実施例に
ついて説明する。この実施例は、第1乃至第4の実施例
における、Pベース領域で導通状態が維持されやすい
ためにターンオフさせることが難しいという問題を解決
することにより、ターンオフ特性を向上させ、さらに、
ターンオンとターンオフ特性とのトレードオフを取り易
くしている。即ち、今までの実施例では、オンゲート領
域となるPベース領域17をPベース領域2の端部全
域に形成していたが、この実施例では、P型ベース領域
2をオンゲート領域下まで形成し、そのP型ベース領域
2のオンゲート領域直下の表面にのみPベース領域1
7を形成する。この低不純物濃度のPベース領域17
は、P型ベ−ス領域2の一部であり、その端部に形成さ
れる。そして、このPベース領域17は、ゲ−ト電極
8の第2の領域(オンゲ−ト部)Gon下に配置され、そ
の半導体基板1の第1の主面からの深さは、この領域1
7に隣接するN型エミッタ領域3の前記主面からの深さ
とほぼ等しいか、この深さより浅くなっている。その他
の部分の構成は、図1と同じである。この構造により、
オンチャネル領域を形成する表面部分のみがPベース
領域17となり、オンチャネル領域の直下部分にもP型
ベース領域2が形成されるため、ターンオフ時にこの部
分でもPベース領域2の他の部分と同様、電流が切れれ
易くなりターンオフ特性を向上させることができる。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment improves the turn-off characteristics by solving the problem that it is difficult to turn off because the conductive state is easily maintained in the P base region in the first to fourth embodiments, and furthermore,
The trade-off between turn-on and turn-off characteristics is facilitated. That is, in the embodiments described above, the P base region 17 serving as the on-gate region is formed over the entire end portion of the P base region 2, but in this embodiment, the P-type base region 2 is formed below the on-gate region. The P base region 1 is formed only on the surface of the P type base region 2 immediately below the on-gate region.
7 is formed. This low impurity concentration P base region 17
Is a part of the P-type base region 2 and is formed at an end thereof. The P - base region 17 is arranged under the second region (on-gate portion) Gon of the gate electrode 8, and its depth from the first main surface of the semiconductor substrate 1 is equal to this region. 1
The depth from the main surface of the N-type emitter region 3 adjacent to 7 is substantially equal to or smaller than this depth. Other configurations are the same as those in FIG. With this structure,
Only the surface portion forming the on-channel region becomes the P base region 17, and the P-type base region 2 is also formed immediately below the on-channel region. Similarly, the current is easily cut off, and the turn-off characteristics can be improved.

【0023】次に、図20乃至図25を参照して本発明
の動作原理(ターンオン・ターンオフ)について説明す
る。まず、ターンオン動作について説明する。図20
は、この動作を説明する半導体基板の正面図、図21
は、側面図及び図22は、その平面図である。アノード
Aを正、カソードKを負にバイアスし、ゲートGを正に
バイアスすると半導体基板1表面のPベース領域17
のごく表面にNチャネル反転層18が形成され、N型エ
ミッタ領域3からNベース領域1へ電子12が注入さ
れる。それにより裏面Pエミッタ領域6より正孔13
がNベース領域1へ注入される。このため、Nベー
ス領域1で伝導度変調が起こり、N型エミッタ領域3か
らP型ベース領域2を通り、Nベース領域1へ直接電
子12が注入され、ターンオンがPベース領域17に
近いN型エミッタ領域3の初期点弧領域21から始ま
り、さらに、ターンオン領域がNエミッタセンター領域
まで広がり、素子がターンオンする。
Next, the operation principle (turn-on / turn-off) of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the turn-on operation will be described. FIG.
FIG. 21 is a front view of a semiconductor substrate for explaining this operation.
Is a side view and FIG. 22 is a plan view thereof. When the anode A is biased positively, the cathode K is biased negatively, and the gate G is biased positively, the P base region 17 on the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed.
An N channel inversion layer 18 is formed on the very surface, and electrons 12 are injected from N type emitter region 3 to N base region 1. Thereby, holes 13 are removed from back surface P + emitter region 6.
Is implanted into the N base region 1. Thus, N - conductivity modulation occurs in the base region 1 through the P-type base region 2 from the N-type emitter region 3, N - direct electron 12 are injected into the base region 1, the turn-on is the P - base region 17 Starting from the initial ignition region 21 of the nearby N-type emitter region 3, the turn-on region further extends to the N-emitter center region, and the device is turned on.

【0024】ついで、ターンオフ動作について説明す
る。図23は、この動作を説明する半導体基板の正面
図、図24は、側面図及び図25は、その平面図であ
る。アノードAを正、カソードKを負にバイアスし、主
電流14が流れている状態でゲートGを負にバイアスす
ると、ターンオン時に形成されていたNチャネル反転層
18が消え、P型ベース/P型ドレイン領域間のN
ース領域1の表面にPチャネル反転層20が形成され、
P型ベース領域2〜P型ドレイン領域4〜カソード電極
9が短絡され、主電流14中の正孔16がカソード電極
9から排出される。この動作により、N型エミッタ領域
3からの電子の注入が止まり、主電流14が流れなくな
る。ターンオフ領域は、N型エミッタ領域3のP型ドレ
イン領域4と対向している初期消弧領域22から始ま
り、最終的に、N型エミッタ領域3全体に広がって素子
は、ターンオフする。
Next, the turn-off operation will be described. FIG. 23 is a front view of the semiconductor substrate illustrating this operation, FIG. 24 is a side view, and FIG. 25 is a plan view thereof. When the anode A is positively biased, the cathode K is negatively biased, and the gate G is negatively biased while the main current 14 is flowing, the N-channel inversion layer 18 formed at turn-on disappears and the P-type base / P-type A P channel inversion layer 20 is formed on the surface of the N base region 1 between the drain regions,
P-type base region 2 to P-type drain region 4 to cathode electrode 9 are short-circuited, and holes 16 in main current 14 are discharged from cathode electrode 9. By this operation, injection of electrons from the N-type emitter region 3 stops, and the main current 14 stops flowing. The turn-off region starts from the initial arc-extinguishing region 22 facing the P-type drain region 4 of the N-type emitter region 3 and finally spreads over the entire N-type emitter region 3 to turn off the device.

【0025】次ぎに、図26乃至図29を参照して、こ
の実施例の半導体装置の製造工程を説明する。図は、P
型ベ−ス及びP型ドレイン領域を中心とした半導体基板
の部分断面図である。図20に示すように、N半導体
基板1の第2の主面に、Nバッファ層5、裏面P
ミッタ層6を形成し、さらに、イオン注入や固相拡散な
どの通常の拡散技術を用いてP型ベース領域2及びP型
ドレイン領域4を形成する(図26)。次いで、このP
型ベース領域2やP型ドレイン領域4などを含む半導体
基板1の表面に厚さ約1μmの低不純物濃度のPシリ
コンエピタキシャル層43を成長させる(図27)。次
いで、エピタキシャル層43中に、例えば、不純物をイ
オン注入してP型ドレイン領域4、Pベース領域17
およびN型エミッタ領域3を形成し、さらに、エピタキ
シャル層43表面にゲート酸化膜7、ポリシリコンゲー
ト電極8を形成する。(図28)。ついで、酸化膜を選
択的にエッチング除去して、そこにカソード電極9を形
成するとともに、裏面にアノード電極10を形成する。
このように、エピタキシャル成長層を利用することによ
り、前述の実施例では、P型ベース領域2端部にP型ベ
ース領域と同じ拡散深さで形成していたPベース領域
17を、P型ベース領域2内の端部の表面のみに形成す
ることができるようになる。
Next, the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. The figure shows P
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the semiconductor substrate centered on a mold base and a P-type drain region. As shown in FIG. 20, an N + buffer layer 5 and a back surface P + emitter layer 6 are formed on the second main surface of the N semiconductor substrate 1, and a normal diffusion technique such as ion implantation or solid phase diffusion is used. Is used to form a P-type base region 2 and a P-type drain region 4 (FIG. 26). Then, this P
A low impurity concentration P - silicon epitaxial layer 43 having a thickness of about 1 μm is grown on the surface of the semiconductor substrate 1 including the mold base region 2 and the P-type drain region 4 (FIG. 27). Next, for example, impurities are ion-implanted into the epitaxial layer 43 to form the P-type drain region 4 and the P base region 17.
Then, an N-type emitter region 3 is formed, and a gate oxide film 7 and a polysilicon gate electrode 8 are formed on the surface of the epitaxial layer 43. (FIG. 28). Next, the oxide film is selectively removed by etching to form the cathode electrode 9 thereon and the anode electrode 10 on the back surface.
As described above, by using the epitaxial growth layer, in the above-described embodiment, the P base region 17 formed at the end of the P type base region 2 at the same diffusion depth as the P type base region is replaced with the P type base region. It can be formed only on the surface of the end in the region 2.

【0026】つぎに、図29を参照してPベ−ス領域
17の別な方法を説明する。P型ドレイン領域4の図示
は省略する。上記の方法の図26までの工程は、この方
法と共通している。そして、このP型ベース領域2やP
型ドレイン領域4などを含む半導体基板1の表面に厚さ
約1μmの低不純物濃度のNシリコンエピタキシャル
層44を成長させる(図29(a))。次いで、半導体
基板1を熱処理することにより、P型不純物拡散領域
2、4のP型不純物が熱拡散してエピタキシャル層44
に入り込み、この領域2、4上のエピタキシャル層44
は、Pシリコンエピタキシャル層43に変化する(図
29(b))。したがって、このエピタキシャル層43
に適宜不純物を選択的にイオン注入して、図28に示す
ように、Pベ−ス領域17を形成する。
Next, another method of forming the P - base region 17 will be described with reference to FIG. Illustration of the P-type drain region 4 is omitted. The steps up to FIG. 26 in the above method are common to this method. Then, the P-type base region 2 and P
A low impurity concentration N - silicon epitaxial layer 44 having a thickness of about 1 μm is grown on the surface of the semiconductor substrate 1 including the type drain region 4 and the like (FIG. 29A). Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment so that the P-type impurities in the P-type impurity
And the epitaxial layer 44 on the regions 2 and 4
Changes to the P silicon epitaxial layer 43 (FIG. 29B). Therefore, this epitaxial layer 43
Then, impurities are selectively ion-implanted as appropriate to form a P - base region 17 as shown in FIG.

【0027】さらに、他の方法は、図29(a)に示す
ように、Nシリコンエピタキシャル層44が形成され
てから、半導体基板に熱拡散処理を施さずに、直接イオ
ン注入を施して、図28に示すPベ−ス領域17を形
成する。このようなPベース領域形成にあたり、エピ
タキシャル成長層を利用する製造方法を例として説明し
たが、この他に埋込み拡散や接着ウェーハを利用した方
法でも形成することができる。
In another method, as shown in FIG. 29A, after the N - silicon epitaxial layer 44 is formed, the semiconductor substrate is directly ion-implanted without being subjected to a thermal diffusion process. A P - base region 17 shown in FIG. 28 is formed. In the formation of such a P base region, a manufacturing method using an epitaxial growth layer has been described as an example, but it is also possible to form the P base region by a method using buried diffusion or an adhesive wafer.

【0028】次ぎに、図30を参照して第6の実施例を
説明する。図は、この実施例のMCTの概略斜視図であ
る。この構造は、第5の実施例で使用したNシリコン
半導体基板をPシリコン半導体基板23に変えたもの
である。その第2の主面にPバッファ領域28、裏面
エミッタ領域29をエピタキシャル成長させる。次
ぎに、半導体基板23の第1の主面上に不純物拡散によ
り、N型ベ−ス領域25、この領域の一部であるN
−ス領域24、P型エミッタ領域26、N型ドレイン領
域27等を形成し、ついで、ゲ−ト酸化膜30及びポリ
シリコンゲ−ト電極31を積層する。そして、酸化膜の
一部を開孔してアノ−ド電極(A)32を形成するとと
もに裏面(第2の主面)には、カソ−ド電極(K)33
を形成する。タ−ンオン動作は、アノ−ド32に正、カ
ソ−ド33に負の電圧をバイアスし、ゲ−ト31を負に
バイアスすることにより、PチャネルMOSFETが動
作して反転層が形成される。そして、Pベ−ス領域2
3に正孔が注入され、裏面Nエミッタ領域29から電
子が注入されることにより、Pベ−ス領域23で伝導
度変調が起こり、タ−ンオンして主電流が流れ始める。
タ−ンオフ動作は、アノ−ド32に正、カソ−ド33に
負の電圧をバイアスして主電流が流れている状態で、ゲ
−ト31を正にバイアスすることにより、主電流から電
子を排出し、P型エミッタ領域26から正孔の注入をと
めて主電流をとめる。Nベ−ス領域24の下のN型ベ
−ス領域25もタ−ンオフ動作に寄与するので、その動
作が、第1の実施例より向上する。
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a schematic perspective view of the MCT of this embodiment. In this structure, the N - silicon semiconductor substrate used in the fifth embodiment is changed to a P - silicon semiconductor substrate 23. On the second main surface, a P + buffer region 28 and a back surface N + emitter region 29 are epitaxially grown. Next, an N-type base region 25, an N - base region 24 which is a part of this region, a P-type emitter region 26, and an N-type drain are formed on the first main surface of the semiconductor substrate 23 by impurity diffusion. A region 27 and the like are formed, and then a gate oxide film 30 and a polysilicon gate electrode 31 are laminated. An anode electrode (A) 32 is formed by opening a part of the oxide film, and a cathode electrode (K) 33 is formed on the back surface (second main surface).
To form In the turn-on operation, a positive voltage is applied to the anode 32, a negative voltage is applied to the cathode 33, and a negative bias is applied to the gate 31, so that the P-channel MOSFET operates to form an inversion layer. . And a P - base region 2
3, holes are injected, and electrons are injected from the back surface N + emitter region 29. As a result, conductivity modulation occurs in the P - base region 23, and the P - base region 23 is turned on and the main current starts to flow.
In the turn-off operation, when the main current flows by biasing the anode 32 with a positive voltage and the cathode 33 with a negative voltage, the gate 31 is positively biased, and the electron is converted from the main current. And the injection of holes from the P-type emitter region 26 is stopped to stop the main current. N - base - scan the area under the 24 N-type base - source region 25 is also data - so contributes to turnoff operation, its operation is improved than the first embodiment.

【0029】次ぎに、図31を参照して第7の実施例を
説明する。図は、この実施例のMCTの概略斜視図であ
る。この構造は、図13と同様にアノ−ドショ−ト構造
と呼ばれるものであり、アノ−ド電極と裏面N領域と
をショ−トさせた構造をしている。Nシリコン半導体
基板1の第2の主面に裏面Pエミッタ領域40と裏面
領域41を形成し、第1の主面から半導体基板1に
不純物を拡散して、P型ベ−ス領域2、N型エミッタ領
域3、P型ドレイン領域4及びN型エミッタ領域3と拡
散深さのほぼ等しいPベ−ス領域17を形成する。そ
して、第1の主面上において、ゲ−ト酸化膜7、ポリシ
リコンゲ−ト電極8を積層し、さらに、酸化膜の一部を
開孔してカソ−ド電極9を形成するとともに、裏面にア
ノ−ド電極を形成する。タ−ンオン/タ−ンオフ動作に
ついては、図13に示される第3の実施例と同様の動作
モ−ドである。Nベ−ス領域17の下のN型ベ−ス領
域2もタ−ンオフ動作に寄与するので、その動作が第1
の実施例よりも向上する。
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a schematic perspective view of the MCT of this embodiment. This structure is called an anode short structure similarly to FIG. 13, and has a structure in which an anode electrode and a back surface N + region are shorted. N - forming a backside P + emitter region 40 and the back surface N + region 41 to the second main surface of the silicon semiconductor substrate 1, and diffusing an impurity from the first major surface to the semiconductor substrate 1, P-type base - scan A region 2, an N-type emitter region 3, a P-type drain region 4, and a P - base region 17 having a diffusion depth substantially equal to that of the N-type emitter region 3 are formed. Then, a gate oxide film 7 and a polysilicon gate electrode 8 are laminated on the first main surface, and a part of the oxide film is opened to form a cathode electrode 9, and a back surface is formed on the back surface. An anode electrode is formed. The turn-on / turn-off operation is the same as the operation mode of the third embodiment shown in FIG. N - base - N-type base beneath the source region 17 - source region 2 even data - so contributes to turnoff operation, its operation is first
Is improved as compared with the embodiment.

【0030】次ぎに、図32を参照して第8の実施例を
説明する。図は、この実施例のMCTの概略斜視図であ
る。この構造は、図18と同じであるが、Pベ−ス領
域17は、P型ベ−ス領域2の端部全体に形成するので
はなく、この端部の表面領域にのみ形成し、Pベ−ス
領域17の下のP型ベ−ス領域2は、タ−ンオフ領域と
して作用する。したがって、タ−ンオフ動作が、図18
に示す第4の実施例より向上する。
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a schematic perspective view of the MCT of this embodiment. This structure is the same as that of FIG. 18, except that the P - base region 17 is formed not on the entire end of the P-type base region 2 but only on the surface region of this end. P - base - P-type base beneath the source region 17 - source region 2, data - which acts as a turnoff region. Therefore, the turn-off operation is performed as shown in FIG.
Are improved over the fourth embodiment shown in FIG.

【0031】次ぎに、図33を参照して第9の実施例を
説明する。図は、この実施例のMCTの概略斜視図であ
る。今までの実施例では、ゲ−ト電極8、31は、第1
の領域Goff と第2の領域Gonとからなっていて、これ
らの領域は、一体になっていた。しかし、本発明では、
ゲ−ト電極が一体になっている必要はなく、第1と第2
の領域が分離していても良い。この図に示すように、ゲ
−ト電極8は、第1の領域Goff であるオフゲ−ト領域
と第2の領域Gonであるオンゲ−ト領域とに分離してい
る。この図に示すのは、1セルの構造であるが、このM
CTを実際に使用する場合は、このセルを複数個、例え
ば、縦、横に図17に示すように配置して、1つの半導
体装置として用いる。セルを1つにまとめる場合には、
例えば、第2の領域Gonは、各セル列で一体化している
が、第1の領域Goff は、セル毎に分離している。した
がって、各第1の領域は、各行毎に、絶縁に注意しなが
らAlなどの配線で接続しなければならない。
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a schematic perspective view of the MCT of this embodiment. In the embodiments described above, the gate electrodes 8, 31 are the first electrodes.
Area Goff and the second area Gon, and these areas are integrated. However, in the present invention,
The gate electrode does not need to be integrated, and the first and second
May be separated. As shown in this figure, the gate electrode 8 is divided into an off-gate region as a first region Goff and an on-gate region as a second region Gon. This figure shows the structure of one cell.
When the CT is actually used, a plurality of the cells are arranged, for example, vertically and horizontally as shown in FIG. 17 and used as one semiconductor device. To combine cells into one,
For example, the second region Gon is integrated in each cell row, while the first region Goff is separated for each cell. Therefore, each first region must be connected to each row by a wiring such as Al while paying attention to insulation.

【0032】第5の実施例から第9の実施例は、第1の
実施例から第4の実施例において問題となっていたター
ンオフ特性を向上させることにある。前半の実施例で
は、P型ベース領域2、P型ドレイン領域4の不純物濃
度を上げ、ターンオフ時に形成されるP型ベース領域−
Pチャネル反転層−P型ドレイン領域−カソード電極の
正孔電流排出経路の抵抗を下げることにより、正孔を効
率よく排出させる方法によりターンオフ特性を向上させ
てきた。しかしながら、この方法でターンオフ特性を向
上させようとしても、低濃度で形成されオンゲート領域
となっているPベース領域17では排出経路の抵抗が
高いため正孔電流成分の排出が難しく、この部分では導
通状態が維持されるため、ターンオフ時に電流が残りや
すくなる。これがターンオフ特性の向上を阻害する要因
になっていた。後半の実施例は、Pベース領域17を
P型ベース領域2端部の表面部分にのみ形成した構造に
している。つまり、ターンオン時にNチャネル反転層の
形成されるP型ベース領域2端部の表面のみPベース
領域17を形成することにより、ターンオン時の正孔電
流の排出経路の抵抗を下げ、電流を切れ易くしている。
The fifth to ninth embodiments are to improve the turn-off characteristic which has been a problem in the first to fourth embodiments. In the first embodiment, the impurity concentration of the P-type base region 2 and the P-type drain region 4 is increased so that the P-type base region
The turn-off characteristic has been improved by a method of efficiently discharging holes by lowering the resistance of the hole current discharging path of the P channel inversion layer, the P-type drain region, and the cathode electrode. However, even if the turn-off characteristic is improved by this method, it is difficult to discharge the hole current component because the resistance of the discharge path is high in the P base region 17 formed at a low concentration and serving as the on-gate region. Since the conduction state is maintained, current tends to remain at the time of turn-off. This was a factor that hindered the improvement of the turn-off characteristics. The second embodiment has a structure in which the P base region 17 is formed only on the surface of the end portion of the P-type base region 2. That is, by forming the P base region 17 only at the end surface of the P-type base region 2 where the N-channel inversion layer is formed at the time of turn-on, the resistance of the hole current discharge path at the time of turn-on is reduced, and the current is cut off. Making it easier.

【0033】その作用効果について、図20乃至図25
を参照して説明する。図に示すように、Pベース領域
17は、P型ベース領域2内のN型エミッタ領域3との
接続部と、Nベース領域1の接合部までの表面部分に
形成されている。そのため、この構造では、ターンオン
時にNチャネル反転層18が形成される部分のみP
ース領域17が形成されることになる。したがって、素
子は、ターンオフ時にアノードに正、カソードに負にバ
イアスされ、主電流が流れている状態でゲートを負にバ
イアスし、P型ベース領域2、P型ドレイン領域4間の
ベース領域1表面にPチャネル反転層20が形成さ
れ、P型ベース領域−P型ドレイン領域−カソード電極
9が短絡され、主電流中の正孔16がカソード電極9か
ら排出される。
FIGS. 20 to 25 show the operation and effect.
This will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the P base region 17 is formed at the connection portion between the N emitter region 3 in the P type base region 2 and the surface portion up to the junction of the N base region 1. Therefore, in this structure, the P base region 17 is formed only in the portion where the N-channel inversion layer 18 is formed at the time of turn-on. Accordingly, the element is biased positively on the anode and negatively on the cathode at the time of turn-off, negatively biases the gate while the main current is flowing, and forms an N base region between the P-type base region 2 and the P-type drain region 4. A P-channel inversion layer 20 is formed on one surface, the P-type base region-P-type drain region-cathode electrode 9 is short-circuited, and holes 16 in the main current are discharged from the cathode electrode 9.

【0034】この動作により、N型エミッタ領域3から
の電子の注入が止まる。このとき、P型ベース領域2端
部のN型エミッタ領域3との接合部ではPベース領域
17がP型ベース領域2で囲まれているため、ターンオ
ン時のNチャネル反転層18が閉じると電子の注入が止
りやすく、素子のターンオフ特性が向上することにな
る。このように、Pベース領域17がP型ベース領域
2端部の表面部分のみになり、その周辺は、P型ベース
領域2で囲まれているので、電子電流の注入が抑制され
ターンオフ特性は向上する。また、ターンオン特性につ
いては、Pベース領域17がNチャネル反転層18の
形成される領域にあるため、NチャネルMOSFETの
特性は、第1の実施例と変わらず、電子がこのNチャネ
ル反転層18から十分にNベース領域1へ注入される
のでターンオン特性も変わらない。
By this operation, injection of electrons from N-type emitter region 3 stops. At this time, since the P base region 17 is surrounded by the P-type base region 2 at the junction between the P-type base region 2 and the N-type emitter region 3 at the end, when the N-channel inversion layer 18 at the time of turn-on is closed. The injection of electrons is easily stopped, and the turn-off characteristics of the device are improved. As described above, since the P base region 17 is only the surface portion at the end of the P-type base region 2 and its periphery is surrounded by the P-type base region 2, injection of electron current is suppressed and the turn-off characteristic is improved. improves. Regarding the turn-on characteristic, since the P base region 17 is located in the region where the N-channel inversion layer 18 is formed, the characteristics of the N-channel MOSFET are the same as those of the first embodiment, and 18 is sufficiently injected into the N base region 1, so that the turn-on characteristics are not changed.

【0035】本発明は、前述の実施例の他に、これらの
実施例を用いてダブルゲ−ト構造に応用できることも出
来る。また、前述の実施例では、半導体材料としてシリ
コンを用いたが、この使用は、その一例であり、それ以
外の、例えば、GeやGaAs等の既存の材料を適宜利
用することができる。なお、実施例に示した半導体装置
のP型ベ−ス領域の端部の表面領域に形成されたP
−ス領域の不純物濃度は、タ−ンオン特性を維持するた
めに、1.0×1018cm-3以下であることが望まし
い。
The present invention can be applied to a double gate structure by using these embodiments in addition to the above-described embodiments. Further, in the above-described embodiment, silicon is used as the semiconductor material. However, this use is only an example, and other existing materials such as Ge and GaAs can be appropriately used. Incidentally, the impurity concentration of the P - base region formed in the surface region at the end of the P-type base region of the semiconductor device shown in the embodiment is 1.0 to maintain the turn-on characteristic. It is desirable that it be not more than × 10 18 cm −3 .

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、以上のように、MCTのタ−
ンオフ及びタ−ンオンの初期動作領域を互いに離隔させ
ているので、ベ−ス領域の不純物濃度を場所によって変
えることができ、従来技術で問題となっていたタ−ンオ
フ/タ−ンオン特性のトレ−ドオフを良好にするととも
に、タ−ンオフ効率を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the MCT
Since the on-off and turn-on initial operation regions are separated from each other, the impurity concentration of the base region can be changed depending on the location, and the turn-off / turn-on characteristic which has been a problem in the prior art is reduced. -It is possible to improve the turn-off efficiency and improve the turn-off efficiency.

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

【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の概略斜視
図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体装置のタ−ンオン動作を説明する
概略斜視図
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 1;

【図3】図1の半導体装置のタ−ンオン動作を説明する
Y−Y´方向の断面図。
FIG. 3 is a sectional view in the YY ′ direction illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 1;

【図4】図1の半導体装置のタ−ンオン動作を説明する
Y−Y´方向の断面図。
FIG. 4 is a sectional view in the YY ′ direction illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 1;

【図5】図1の半導体装置のタ−ンオフ動作を説明する
半導体装置の概略斜視面図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of the semiconductor device for explaining a turn-off operation of the semiconductor device of FIG. 1;

【図6】本発明のターンオン動作を説明する半導体装置
の平面図。
FIG. 6 is a plan view of a semiconductor device illustrating a turn-on operation of the present invention.

【図7】本発明のターンオン動作を説明する半導体装置
の断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a turn-on operation of the present invention.

【図8】本発明のターンオフ動作を説明する半導体装置
の平面図。
FIG. 8 is a plan view of a semiconductor device illustrating a turn-off operation of the present invention.

【図9】本発明のターンオフ動作を説明する半導体装置
の断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a turn-off operation of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 10 is a perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】図10の半導体装置のターンオン動作を説明
する斜視図。
FIG. 11 is a perspective view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 10;

【図12】図10の半導体装置のターンオフ動作を説明
する斜視図。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a turn-off operation of the semiconductor device in FIG. 10;

【図13】本発明の第3の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 13 is a perspective view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図14】図13の半導体装置のターンオン動作を説明
する斜視図。
FIG. 14 is a perspective view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device in FIG. 13;

【図15】図13の半導体装置のターンオフ動作を説明
する斜視図。
FIG. 15 is a perspective view illustrating a turn-off operation of the semiconductor device in FIG. 13;

【図16】本発明の半導体装置のターンオン動作の不純
物濃度依存性を示す特性図。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the impurity concentration dependency of the turn-on operation of the semiconductor device of the present invention.

【図17】本発明の複数のセルを搭載した半導体装置
(MCT)斜視図。
FIG. 17 is a perspective view of a semiconductor device (MCT) on which a plurality of cells of the present invention are mounted.

【図18】本発明の第4の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 18 is a perspective view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 19 is a perspective view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】図19の半導体装置のタ−ンオン動作を説明
する正面図。
FIG. 20 is a front view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 19;

【図21】図19の半導体装置のタ−ンオン動作を説明
する側面図。
FIG. 21 is a side view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device of FIG. 19;

【図22】図19の半導体装置のタ−ンオン動作を説明
する平面図。
FIG. 22 is a plan view illustrating a turn-on operation of the semiconductor device in FIG. 19;

【図23】図19の半導体装置のタ−ンオフ動作を説明
する正面図。
FIG. 23 is a front view illustrating a turn-off operation of the semiconductor device of FIG. 19;

【図24】図19の半導体装置のタ−ンオフ動作を説明
する側面図。
FIG. 24 is a side view illustrating a turn-off operation of the semiconductor device of FIG. 19;

【図25】図19の半導体装置のタ−ンオフ動作を説明
する平面図。
FIG. 25 is a plan view illustrating a turn-off operation of the semiconductor device in FIG. 19;

【図26】図19の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 26 is a sectional view of the semiconductor device in FIG. 19 during a manufacturing step;

【図27】図19の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 27 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 19;

【図28】図19の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 28 is a sectional view of the semiconductor device in FIG. 19 during a manufacturing step;

【図29】図19の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 29 is a sectional view of the semiconductor device in FIG. 19 during a manufacturing step;

【図30】本発明の第6の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 30 is a perspective view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第7の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 31 is a perspective view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第8の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 32 is a perspective view of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第9の実施例の半導体装置の斜視
図。
FIG. 33 is a perspective view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図34】従来の半導体装置(MCT)の概略斜視図。FIG. 34 is a schematic perspective view of a conventional semiconductor device (MCT).

【図35】図34のX−X′断面図であり、タ−ンオン
動作の説明図。
FIG. 35 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 34, illustrating the turn-on operation;

【図36】図34のX−X′断面図であり、タ−ンオン
動作の説明図。
FIG. 36 is a sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 34, illustrating the turn-on operation;

【図37】図34のX−X′断面図であり、タ−ンオフ
動作の説明図。
FIG. 37 is a sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 34, illustrating the turn-off operation;

【図38】図34のX−X′断面図であり、タ−ンオフ
動作の説明図。
FIG. 38 is a sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 34, illustrating the turn-off operation;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N半導体基板 2 P型ベース領域 3 N型エミッタ領域 4 P型ドレイン領域 5 Nバッファ領域 6、40 裏面Pエミッタ領域 7、30 ゲート酸化膜 8、31 ポリシリコンゲート電極 9、33 カソード電極 10、32 アノード電極 11、18、39 N型反転層 12、35、38 電子電流 13、16、34 正孔電流 14、37 主電流 15、20、36 P型反転層 17 Pベ−ス領域(第6の領域) 21 初期点弧領域 22 初期消弧領域 23 P半導体基板 24 Nベ−ス領域 25 N型ベ−ス領域 26 P型エミッタ領域 27 N型ドレイン領域 28 Pバッファ領域 29 裏面Nエミッタ領域 41 裏面N領域 42 層間絶縁膜 43 Pシリコンエピタキチャル層 44 Nシリコンエピタキシャル層Reference Signs List 1 N - semiconductor substrate 2 P-type base region 3 N-type emitter region 4 P-type drain region 5 N + buffer region 6, 40 Back surface P + emitter region 7, 30 Gate oxide film 8, 31 Polysilicon gate electrode 9, 33 Cathode electrodes 10, 32 an anode electrode 11,18,39 N-type inversion layer 12,35,38 electron current 13,16,34 hole current 14, 37 main current 15,20,36 P type inversion layer 17 P - base - scan Region (sixth region) 21 Initial firing region 22 Initial arc extinguishing region 23 P - semiconductor substrate 24 N - base region 25 N-type base region 26 P-type emitter region 27 N-type drain region 28 P + buffer Region 29 back surface N + emitter region 41 back surface N + region 42 interlayer insulating film 43 P - silicon epitaxial layer 44 N - silicon epitaxial layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−310171(JP,A) 特開 平2−110975(JP,A) 特開 平4−99384(JP,A) 特開 平4−284669(JP,A) 特開 平4−207083(JP,A) 特開 平4−207081(JP,A) 特開 平3−204976(JP,A) 特開 昭63−53972(JP,A) 特開 昭62−252168(JP,A) 特開 平6−177371(JP,A) 欧州特許出願公開438700(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/749 H01L 29/74 Continuation of front page (56) References JP-A-63-310171 (JP, A) JP-A-2-110975 (JP, A) JP-A-4-99384 (JP, A) JP-A-4-284669 (JP) JP-A-4-207083 (JP, A) JP-A-4-207081 (JP, A) JP-A-3-204976 (JP, A) JP-A-63-53972 (JP, A) 62-252168 (JP, A) JP-A-6-177371 (JP, A) European Patent Application 438,700 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/749 H01L 29/74

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の第1の主面に露出している
第1導電型の第1の半導体領域と、 この第1の半導体領域に形成され、前記第1の主面に露
出している第2導電型の第2の半導体領域と、 この第2の半導体領域に形成され、前記第1の主面に露
出している第1導電型の第3の半導体領域と、 前記第1の半導体領域に形成され前記第1の主面に露出
している第2導電型の第4の半導体領域と、 前記第1の半導体領域に形成され、前記半導体基板の第
2の主面に露出している第2導電型の第5の半導体領域
と、 前記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域に電気的
に接続された第1の電極と、 前記半導体基板の前記第1の主面上にゲ−ト酸化膜を介
して形成され、少なくとも前記第1と第2の半導体領域
の境界、前記第1と第4の半導体領域の境界及びこれら
の境界に挟まれた前記第1の半導体領域上に形成された
第1の領域であるオフゲ−ト領域、及び前記半導体基板
の前記第1の主面上に前記ゲート酸化膜を介して形成さ
前記第1と第2の半導体領域の境界、前記第3と第2
の半導体領域の境界及びこれらの境界に挟まれた前記第
2の半導体領域上に形成された第2の領域であるオンゲ
−ト領域を有するゲ−ト電極と、 前記第5の半導体領域上に形成された第2の電極とを具
備し 前記第2の半導体領域と前記第4の半導体領域とは、前
記オフゲート領域下において、前記第1の半導体領域を
介して対向し ていることを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor region of a first conductivity type exposed on a first main surface of a semiconductor substrate; and a first semiconductor region formed in the first semiconductor region and exposed on the first main surface. A second semiconductor region of the second conductivity type, a third semiconductor region of the first conductivity type formed in the second semiconductor region and exposed on the first main surface; A fourth semiconductor region of a second conductivity type formed in a semiconductor region and exposed to the first main surface; and a fourth semiconductor region formed in the first semiconductor region and exposed to a second main surface of the semiconductor substrate. A fifth semiconductor region of a second conductivity type, a first electrode electrically connected to the third semiconductor region and the fourth semiconductor region, and a first main surface of the semiconductor substrate. A gate oxide film formed thereon, and at least a boundary between the first and second semiconductor regions, and the first and fourth semiconductor regions. A boundary between body regions, an off-gate region as a first region formed on the first semiconductor region sandwiched between the boundaries, and the semiconductor substrate
Formed on the first main surface via the gate oxide film.
Is the first boundary of the second semiconductor region, the third and second
A gate electrode having an on-gate region which is a second region formed on the second semiconductor region sandwiched between the boundaries of the semiconductor regions, and on the fifth semiconductor region; A second electrode formed , wherein the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are in front of each other.
Under the off-gate region, the first semiconductor region is
Wherein a are opposed to each other with.
【請求項2】 前記第2の半導体領域の前記ゲ−ト電極
の第2の領域の下に形成された部分は、第6の半導体領
域であり、その不純物濃度は、前記第2の半導体領域の
前記第6の半導体領域以外の部分の不純物濃度より低い
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. A portion of the second semiconductor region formed below the second region of the gate electrode is a sixth semiconductor region, the impurity concentration of which is equal to that of the second semiconductor region. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration is lower than that of the portion other than the sixth semiconductor region.
【請求項3】 前記第6の半導体領域の、前記半導体基
板の第1の主面からの深さは、前記第3の半導体領域の
前記半導体基板の第1の主面からの深さとほぼ等しい
か、あるいは、それより浅いことを特徴とする請求項2
に記載の半導体装置。
3. The depth of the sixth semiconductor region from the first main surface of the semiconductor substrate is substantially equal to the depth of the third semiconductor region from the first main surface of the semiconductor substrate. Or shallower than it.
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記第2の半導体領域は、前記第3の半
導体領域の端部を取り囲むことによって、前記第6の半
導体領域と第3の半導体領域とがオンチャネル領域以外
では互いに接しないようにすることを特徴とする請求項
2又は請求項3に記載の半導体装置。
4. The second semiconductor region surrounds an end of the third semiconductor region so that the sixth semiconductor region and the third semiconductor region are not in contact with each other except in an on-channel region. 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項5】 前記半導体基板の第1の主面において、
前記第6の半導体領域と前記第3の半導体領域とが接す
る長さは、前記第2の半導体領域の前記他の部分と前記
第3の半導体領域とが接する長さより短いことを特徴と
する請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
The length of contact between the sixth semiconductor region and the third semiconductor region is shorter than the length of contact between the other portion of the second semiconductor region and the third semiconductor region. The semiconductor device according to claim 2.
【請求項6】 前記第1の半導体領域と第5の半導体領
域とにそれぞれ隣接し、前記第1の半導体領域より不純
物濃度の高い第1導電型の第7の半導体領域を備えてい
ることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに
記載の半導体装置。
6. A semiconductor device according to claim 1, further comprising a seventh semiconductor region of a first conductivity type, which is adjacent to the first semiconductor region and the fifth semiconductor region and has a higher impurity concentration than the first semiconductor region. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記第2の主面に露出している第5の半
導体領域は、第2の半導体領域の直下にのみ形成されて
いることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth semiconductor region exposed on the second main surface is formed only immediately below the second semiconductor region. 13. A semiconductor device according to claim 1.
【請求項8】 前記第2の主面に露出している第5の半
導体領域は、第6の半導体領域の直下に形成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the fifth semiconductor region exposed on the second main surface is formed immediately below a sixth semiconductor region.
【請求項9】 半導体基板の第1の主面に露出している
第1導電型の第1の半導体領域を前記半導体基板に形成
する工程と、 前記半導体基板の第1の主面に露出している第2の導電
型の第2の半導体領域を前記第1の半導体領域に形成す
る工程と、 前記半導体基板の第1の主面に露出している第1導電型
の第3の半導体領域を前記第2の半導体領域に形成する
工程と、 前記第1の半導体領域に、第2導電型を有する第4の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体領域に、前記半導体基板の第2の主面
上に露出している第2導電型の第5の半導体領域を形成
する工程と、 前記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域に電気的
に接続された第1の電極を形成する工程と、 前記第3の半導体領域及び前記第1の半導体領域に隣接
し、前記第2の半導体領域内に前記第2の半導体領域の
不純物濃度に比較して低い不純物濃度を有する第2導電
型の第6の半導体領域を形成する工程と、 前記半導体基板の第1の主面上にゲ−ト絶縁膜を介して
形成され、少なくとも前記第1と第2の半導体領域の境
界、前記第1と第4の半導体領域の境界及びこれらの境
界に挟まれた前記第2の半導体領域上に形成された第1
の領域であるオフゲート領域及び前記半導体基板の第1
主面上にゲ−ト絶縁膜を介して前記第3の半導体領域と
前記第6の半導体領域との境界、前記第6の半導体領域
と前記第1の半導体領域との境界及びこれらの境界には
さまれた前記第6の半導体領域上に形成された第2の領
域であるオンゲート領域を有するゲート電極を形成する
工程と、 前記第5の半導体基板上に形成された第2の電極を形成
する工程とを具備しており、前記第6の半導体領域を形
成する工程および前記第3の半導体領域を形成する工程
において、前記第2の半導体領域が形成されている前記
半導体基板の第1主面上に、不純物濃度の低い第1導電
型のシリコンエピタキシャル成長層を形成する工程と前
記シリコンエピタキシャル成長層に選択的に不純物をイ
オン注入する工程と前記シリコンエピタキシャル成長層
に不純物がイオン注入された基板を熱処理をする工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a first conductivity type first semiconductor region exposed on the first main surface of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate; and exposing the first semiconductor region on the first main surface of the semiconductor substrate. Forming a second semiconductor region of the second conductivity type in the first semiconductor region, and a third semiconductor region of the first conductivity type exposed on the first main surface of the semiconductor substrate Forming in the second semiconductor region; forming a fourth semiconductor region having a second conductivity type in the first semiconductor region; and forming the fourth semiconductor region in the first semiconductor region. Forming a fifth semiconductor region of the second conductivity type exposed on the second main surface; and forming a first semiconductor region electrically connected to the third semiconductor region and the fourth semiconductor region. Forming an electrode; adjoining the third semiconductor region and the first semiconductor region; Forming a sixth semiconductor region of a second conductivity type having an impurity concentration lower than that of the second semiconductor region in the second semiconductor region; A gate insulating film on the surface, at least a boundary between the first and second semiconductor regions, a boundary between the first and fourth semiconductor regions, and the second region sandwiched between these boundaries. The first formed on the semiconductor region
An off-gate region, which is a region of
A boundary between the third semiconductor region and the sixth semiconductor region, a boundary between the sixth semiconductor region and the first semiconductor region, and a boundary between the third semiconductor region and the sixth semiconductor region on the main surface via a gate insulating film. Forming a gate electrode having an on-gate region that is a second region formed on the sandwiched sixth semiconductor region; and forming a second electrode formed on the fifth semiconductor substrate. Performing the step of forming the sixth semiconductor region and the step of forming the third semiconductor region in the first main portion of the semiconductor substrate on which the second semiconductor region is formed. Forming a first conductivity type silicon epitaxial growth layer having a low impurity concentration on a surface, selectively ion-implanting impurities into the silicon epitaxial growth layer, and adding an impurity to the silicon epitaxial growth layer. Performing a heat treatment on the substrate into which the ions have been implanted.
【請求項10】 請求項1乃至請求項8のいずれかに記
載の半導体装置を1素子とし、前記素子の複数個を1つ
の半導体基板に集積し、この半導体基板は、オフチャネ
ル領域が形成された第1の側面と、この第1の側面に隣
接し、オンチャネル領域が形成された第2の側面とを備
えてなることを特徴とするMOSゲ−ト駆動型サイリス
タ。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is one element, and a plurality of the elements are integrated on one semiconductor substrate, and the semiconductor substrate has an off-channel region formed therein. A thyristor having a first side surface and a second side surface adjacent to the first side surface and having an on-channel region formed therein.
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