JP3302275B2 - 半導体デバイス - Google Patents
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Description
ーラトランジスタ(IGBTs)に関するものであり、
特に共通のモノリシックチップ(又はダイ)に集積され
ているIGBT及び制御回路を備えた新規な半導体のモ
ノリシックのチップ構造に関する。
MOSFET部と同じチップに集積されてよいことが知
られている。上記のデバイスは、本発明を継承した、イ
ンターナショナル レクテファー コーポレーション(I
nternational Rectifier Corporation)から、スマート
FET(SMART FET)の登録商標で発売されている。上
記デバイスの構造は、米国特許出願08/121,288(IR-106
1)及び08/293,383(IR-1070)に開示されている。
ット又はそれ以上の電力を扱うもの)を備え,制御回路
を形成するモノリシックの上記概念を拡張せんとする試
みは、現在実現していない。このことは、上記集積回路
が、上記IGBTが形成されている接合部を備えている
同じN-エピタキシャル形成層(エピ層)のPウェル又
はP型拡散層に含まれていることが原因である。従っ
て、上記IGBTの導通が順方向の場合、上記P+基板
は、上記N-エピ層に対して、順方向バイアスが印加さ
れ、このことによって、多くの少数キャリア(示されて
いるNチャンネルデバイスの場合はホール)が上記N-
エピ層に注入される。このことは、制御接合部を含んで
いる上記Pウェルが上記IGBTパワー接合に接近し、
ホールも、下層の上記Pウェルに注入されることによる
ものである。以上のことで、以下の結果が導かれる。
ンジスタ(上記N-エピ層及びP+層で形成される)のコ
レクターのように動作する。結果として、高寄生電流が
上記Pウェル及びグランドに流れる(通常上記Pウェル
がグランド化するまで流れる)。
ドレイン拡散層は、縦方向寄生サイリスタのように動作
する。上記寄生サイリスタの作動によって、上記チップ
を破壊することもある。
入によって、低電力アナログ回路の繊細な動作が妨げら
れることもある。
GBTは実用的でない。
って惹起する課題を上記チップの本体からの制御回路の
絶縁分離を用いることで解決しようとするものである。
しかしながら、係る構造は、非常に高価で、かつ非常に
複雑なプロセスを要求する。
が集積されている新規なモノリシックは接合−分離され
ているにも関わらず、上記IGBT部から下層のへの少
数キャリアの注入が、実質的に低減されている。
方向バッフアー層を備えたNチャンネルIGBTが記載
される。従って、便宜上、上記P+基板の順方向バイア
ス、N-エピ層接合の順方向バイアスが参照として形成
されるであろう。N+バッフアーが用いられている場合
において、上記専門用語、N-エピ接合は、上記N+バッ
フアーに対する接合を包有する意味である。さらに、本
発明は、Pチャンネルデバイス、及び通常MOSゲート
バイポーラートランジスタに対して、等価に適用され
る。
態において、制御部及びPウェルと活性IGBT領域周
辺から横方向の間隔が、少数キャリアの拡散距離の約3
倍よりも大きくなるようにおかれている。結果として、
N-エピ接合に対する上記P基板には、上記Pウェルの
下層において、効果的にバイアスが低減され、上記Pウ
ェル下層の少数キャリア濃度は、実質的に非常に低減さ
れる。しかしながら、注目すべきことは、上記の概念を
実行するには、シリコンチップの追加領域が要求される
ことである。さらに、通常N+バッファー層の低いシー
ト抵抗値は、上記P+基板、N+バッファー接合のバイア
スの低減を妨げる上記IGBTのPNP部のβを小さく
するために用いられる。
に、P+拡散層が、上記制御Pウェル及びIGBT活性
領域との間に位置する。さらに、上記P+拡散層が、上
記IGBT部のソース電極(又はカソード電極)に接続
されている。結果として、上記活性IGBT領域の外側
のほとんどのホール電流は、上記P拡散層及び上記IG
BTのソース電極へ転流するであろう。注目すべきこと
は、上記手段で、ホール電流の幾らかは、下層の上記P
ウェルをさらに流れることができることである。
的に、P+基板とN-エピ層との間の上記領域、及び覆わ
れている上記活性領域は、短絡回路化されることで、上
記制御Pウェル下層の上記P+基板及びN-エピ層のバイ
アスが減少される。本実施形態を実行する望ましい方法
は、上記チップの上表面、及び上記制御Pウェル、活性
IGBT領域の両方若しくはどちらか1つを取り取り囲
んでいるもののN+拡散層と、上記N+拡散層の、チップ
の背面又は底面、及び上記P+拡散層に対する接続を採
用している。
は、IGBT領域下層の上記P+基板は、上記N-エピ層
(又はN+バッフア−層が用いられている場合に、おい
ては当該N+バッファ−層)に対して、順方向バイアス
が印加される。電子は上記N-エピ層又はN+バッファ−
層を介して、横方向に、かつ上記活性IGBT領域の外
側及びチップの上表面の新規なN+拡散層の上部を流れ
るであろう。このことで、上記N+バッファ−層(又は
N-エピ層)で、横方向に電圧降下が惹起されるので、
N-エピ層接合に対する上記P+基板のバイアスは徐々に
減少し、上記活性領域から横方向に離れていく。
との間の抵抗値RS、及び当該RSよりも大きいバッフ
ァ−層の横方向抵抗RBを適切に選択することで、上記
制御Pウェル下層のN+、P+間の電圧はほとんど0とな
り、かつわずかにホ−ル注入が惹起されることができ
る。
上記N+拡散層の両面で、適切なフィ−ルド端子が所望
される。しかしながら、上記制御回路と、上記IGB
T、例えば、ソ−スコンタクト、ゲ−ト、ケルビンソ−
ス、電流感知リ−ド及びそれらに類するものとの内部接
続が形成されなくてはならない。高電圧フィ−ルド端子
と交差せずに、これらの接続を形成する為に、新規なト
ポロジ−が提供されている。上記トポロジ−において
は、上記制御部及びIGBT部は、上記N+拡散層の両
サイド周辺で内曲されていて、連続している共通のフィ
−ルド端子によって覆われているが、上記N+拡散層の
端部から間隔をとっている狭い導通ル−トチャンネルが
残されている。金属、ポリシリコン又はそれに類するも
ので形成される制御部接点は、上記狭いル−トチャンネ
ル上、又はその頂上に位置することができる。
部とIGBTとの間に新規なN+拡散層を用いた結果、
寄生ダイオ−ドが、ソ−ス電極とメインドレインとの間
に惹起される。上記ダイオ−ドは、逆電圧障壁を要求す
る応用例においてのチップの利用を防ぎ、かつ外部急速
リカバリ−ダイオ−ドを要求する応用例には用いること
はできない。
ドの上記効果を解決しようとすることに関して、新規な
横方向PNPトランジスタは、上記IGBT部に集積さ
れ、上記IGBTに順方向バイアスが印加された場合の
み、接合されて、上記N+拡散層の動作が可能となる。
従って、上記寄生ダイオ−ドがチップ動作を妨げている
間は、当該ダイオ−ドは開放回路化される。
実施の形態を記載する。
1は、シリコンのMOSFETチップの微細部分の概略
断面図を示す。上記シリコンチップ20は、N+基板2
1、及び接合を定義する活性MOSFET部19と制御
回路30を備えているエピタキシャルシリコンの層22
を保持している。従って、上記活性パワ−MOSFET
は、米国特許第5,008,725号に開示され、上記チップ2
0の上記活性MOSFET部上に配置されているベ−ス
23、24のような、多くのP型MOSFETベ−スを
含んでいる。
にN+アニュラ−ソ−ス25、26を含んでいる。従来
型ポリシリコンゲ−ト27は、上記ベ−ス23、24に
形成されたチャンネル領域をカバ−する従来型のゲ−ト
ダイオ−ド上に位置する。主電源電極28及びドレイン
電極29は、通常に提供される。
ET19ともに同じチップ20にモノリシック集積され
ている。従って、Pウェル40は、層22内で拡散され
て、かつ上記活性MOSFET領域19から横方向に間
隔がおかれてる。上記Pウェル40は、上記活性領域1
9をタ−ンオン、オフする為の別の望ましい制御回路構
成部品を含んでいる。例えば、温度センサ−、電流セン
サ−、下限電圧センサ−及びそれに類するものといっ
た、米国特許出願No.08/298,383(IR-1070)で開示された
ようなものである。
御トランジスタは、N+ソ−ス拡散層41、N+ドレイン
拡散層42、ゲ−ト43を含んでいて、それらは全て上
Pウェル40に備えられている。かつ上記横方向制御ト
ランジスタは、上記活性MOSFET領域19からの分
離接合を含んでいる。その後Pウェル40の上記制御ト
ランジスタは、所望の感知されたパラメ−タ−に応じ
て、上記活性MOSFETを制御を実行する為の上記ゲ
−ト27に適切に接続される。従って、情報は、パワ−
MOSFETデバイスを含んでいる上記チップにモノリ
シック集積されている。
御部を簡易に集積させる概念は、一見上解決できない課
題を保持する。上記課題は、図2の考察で、深く理解で
きる。上記図2は、図1の上記チップにP+基板の容易
な(図1のN+基板の場所への)付加を示すものであ
り、このことで上記チップをIGBTとして動作させ
る。注目すべきことは、図2においては、上記IGBT
のPNP部分のβを低減させるように従来型のN+バッ
ファ−層51もまた付加されることができることであ
る。図1と同番号を保持する他の全ての構成部品は、同
機能を有する。注目すべきことは、P+領域50が存在
するので、パワ−部50は、IGBTモ−ドにおいて、
動作するであろうことである。
記P+基板50とN-バッファ−51(又は上記バッファ
−が用いられない場合は、上記P+基板とN-エピ層2
2)の間の接合52に、その長さに沿ったバイアスが印
加されるので、図2の上記デバイスは十分に動作できな
い。そこにおいては、多くの数の少数キャリア(図2の
実施の形態においてはホ−ル)は、上記エピ層22及び
下層Pウェルに注入される。図2において、係るホ−ル
注入は矢印によって示されて、いくつかの課題を引き起
こす。
えて提供されている上記Pウェル40は、寄生トランジ
スタ60を形成する。上記Pウェルは、通常グランド化
されているので(図示せず)、エピ層22の上記少数キ
ャリアより上記PNPトランジスタ60はタ−ンオンさ
れて、グランドに対する上記Pウェル40の高寄生電流
が惹起される。
び42は、寄生4層サイリスタ61のカソ−ドの如く動
作する。当該寄生サイリスタのトリガリングは、上記デ
バイス破壊を惹起することもある。
ア注入は、ウェル40に集積されているロ−レベル検知
アナログ回路の動作を妨げる。
数キャリアを注入したので、上記技術は、上記スマ−ト
FETデバイスに類似するスマ−トIGBTの形成に用
いられない。
既知の構造の1つは、図3に示されているように、誘電
的に分離されたPウェル70を用いることである。上記
図3は、上記Pウェル79がSiO2ライナ−71によ
って、上記N-エピ層から分離されていることを示して
いる。図3においては、図2と同種類の構成部品には、
同じ番号が与えられている。しかしながら、上記解決方
法は、非常に高価で、複雑な製造手順が要求される。
あるが、効果的なコストで製造できる接合−分離技術を
採用している。
図2の活性IGBT領域の境界は、上記Pウェル40の
境界から、拡散距離の3倍、又はそれ以上間隔がおかれ
ている。図4及び5は、本実施形態に関する可能な配置
の1つを示すものであり、上記図2と同種類の構成部品
には、同じ番号が与えられる。上記図4及び5は、上記
活性IGBT領域19及び上記制御領域30を各々を包
んでいるフィ−ルド端子70、71もまた示している。
点線75は、上記制御回路30が上記活性IGBT領域
19の上記ゲ−ト27及びソ−ス(及び別の関連する端
子)への接続を示すものである。注目すべきことは、別
の制御領域、及び別のIGBT、又はパワ−デバイス
は、領域19から横方向に分離された領域にある図4及
び5のエピ層22に集積されることができることであ
る。
らと上記活性IGBT接合周辺との距離は、少数キャリ
ア距離のおおよそ3倍よりも長い。上記間隔の結果、上
記制御部41の下層の接合52のバイアスは、低減し、
かつ、上記制御部40の下層における少数キャリア注入
レベルは、さらに低いものとなるだろう。注目すべきこ
とは、上記制御領域30の下層の接合52、51のバイ
アスの低減を促進するように、上記制御領域30の下層
の接合52、51のバイアスの低減を促進するように、
上記N+バッファ−層のシ−ト抵抗値が、増大されるこ
ともできることである。
ものであり、上記図2と同種類の構成部品には、同番号
が与えられている。注目すべきことは、図6には、上記
バッファ−層21が示されいないが、所望されるのなら
ば、用いることができるということである。図6に示さ
れているように、P+拡散層80は付加されていて、上
記制御部30と上記IGBT部の間に配置されている。
さらに、上記P+拡散層80は、IGBTのソ−ス電極
28に接続されている。
的に示されているホ−ルは、領域22に注入される。し
かしながら、領域19の外側のホ−ルは、拡散層80に
よってコレクトされるのが望ましいので、Pウェル40
によってコレクトされるホ−ルはほとんどない。
施形態を示すものであり、先に記載した図面と類似の構
成部品には、同番号が与えられている。図8は、狭いネ
ック部90を残して、上記IGBT領域19及び上記制
御領域30のほとんどを包んでいる新規な連続フィ−ル
ド端子90を示すものであり、その上においては、高電
圧フィ−ルド端子90と交差することなしに制御リ−ド
線75が移動することができる。
BT部19と制御部との間の領域には、内曲したフィ−
ルド端子90の幅を保持し、共通の広がりを有するN+
拡散層95(図7及び8参照)が備えられている。拡散
層95は、点線97で示されるようにP+領域50に接
続されている接点96を保持している。実際問題とし
て、係る接続97は、ワイヤ−接続、又はそれに類する
ものであることができる。上記接続は、ウェ−ハ−切断
中のカッタ−の動作によって、自動的に、容易に形成さ
れてもよい。
いて、以下に記載する。上記IGBT部19が導通であ
る場合、接合52には、順方向バイアスが印加される。
矢印で示されている横方向の電子流は、上記バッファ−
層51を(又はバッファ−が用いられない際は、上記エ
ピ層22を)、N+拡散層95に流れる。このことで、
上記バッファ−層の抵抗値RBにより横方向の電圧降下
が惹起される。よって、上記接合52は、IGBT部1
9のエッジから制御部30に向かって、徐々にバイアス
が低減されている。
て、大幅に小さく形成することで、Pウェル40の下層
の接合52に印加される電圧をほとんど0に減少させ、
係る領域における少数キャリアの注入レベルは微少なも
のになる。RS≪RBと形成することは、拡散層の幅WS
を、上記エピ層22の抵抗値及び上記バッファ−層51
の抵抗値に関して、適切に定着させることで実現され
る。
BTのソ−ス28に関係するので、図4、5のフィ−ル
ド端子70、71、及び図7、8のフィ−ルド端子90
のように望ましいものして記載されたように、適切なフ
ィ−ルド端子は上記N+拡散層95の両サイドに所望さ
れる。導線75による上記領域の内部接続は、フィ−ル
ド端子70及び71から絶縁されて、横切らなければな
らない。しかしながら、図8に係る上記実施形態におい
ては、上記IGBT19及び制御部30は、狭い表面チ
ャンネル又はネック領域90aを除いて、両方実質的に
フィ−ルド端子90に囲まれる。上記狭い表面チャンネ
ル又はネック領域90a上では、上記導線75は、端子
90上で交差することなく、経路をとることができる。
上記ネック領域90は、十分に狭いので、有意義なP+
キャリアが、上記IGBTの下層、及び制御部30の下
層に注入することを防ぐ。望ましいものとして記載され
たように、内部接合75は、上記グランド化されたPウ
ェル40上に、金属、導電性ポリシリコントレ−ス、又
はこれに類するもので形成することができる。
接続97は、チップ20を保持することのできるリ−ド
フレ−ム(図示せず)に、ワイヤ−接続でされることが
できる。また、上記チップがTO−220タイプのパッ
ケ−ジに内包される場合は、例えば、上記接続は上記パ
ッケ−ジのセンタ−ピンと接続されることができる。多
くの場合において、上記接続は、ウエ−ハ−を切断する
間に,上記チップ20のカッタ−で損傷されたチップエ
ッジを介して、形成されるであろう。
際的な、しかしながら、概略的なスケ−ルで示したもの
である。上記図7と類似の図9の構成部品には、同じ番
号が与えられている。スケ−ル限界の関係で、図9にお
いては、ウェル40及びベ−ス23、24のソ−ス及び
ゲ−ト構造は図示されない。しかしながら、上記IGB
Tに関する活性領域フィ−ルド電極セル100、及び活
性IGBT領域19及びPウェル40の間でおおよそ7
00μmの間隔を隔てている計画的分離帯が、図示され
ている。
との接合で形成される縦方向トランジスタQ1及びQ2
を示す。さらに、上記図9は、バッファ−層51とN+
拡散層95と間の経路抵抗R1、上記抵抗R1の下端部
と上記PNPトランジスタQ1,Q2のベ−スのそれぞ
れのおおよその位置に惹起するバッファ−層の経路抵抗
R2及びR3を示している。
た、図10は、NPN寄生トランジスタQ1’及びQ
2’を示している。上記寄生トランジスタは、Nソ−
ス、Pベ−ス、及びIGBT部19に対するN-エピ層
を備えていて、かつ、それぞれが部分40に対応してい
る。さらに、図10は、上記NPNトランジスタQ1’
及びQ2’のそれぞれのベ−スとエミッタ−間に惹起す
る効果的な抵抗値である抵抗RB1及びRB2を示して
いる。
Q1’及びQ2’は、それらに対応する寄生サイリスタ
のラッチアップを防ぐ為に、導通されるべきでない。上
記のことは、抵抗RB1を非常に低い値に設計すること
により、トランジスタQ1’で解決される。
Sトランジスタを備えることは、RB2に関する、及び
トランジスタQ2の利得に関する大きな数値を導くこと
となる。結果的に、上記制御部は、トランジスタQ2が
除去されるべきことによって、IGBT部及びホ−ル注
入よりも、ラッチアップを感知するようになる。上記の
ことが、N+フィンガ−95の目的である。
が印加されている状態での、負荷がかかっている回路の
電流を示すものである。順方向バイアスの印加中におい
て、トランジスタQ1のベ−ス、エミッタ−間接合には
順方向バイアスが印加される。トランジスタQ2のベ−
ス、エミッタ−接合によって、Vbeが(Q1)*R1/
(R3+R1)とみなせるのみである。ジオメトリ−
(及び上記R1/R3の比率)を適切に選択することに
よって、トランジスタQ2(図11の点線参照)中の電
流、及び上記制御部のラッチアップのリスクをほとんど
除去することが可能になる。
されている状態での、上記制御部のラッチアップを防ぐ
ことができる。しかしながら、図12に示されているよ
うに、逆バイアス状態で、上記ドレイン29と上記ソ−
ス28との間に寄生ダイオ−ドが存在する。ダイオ−ド
110は、トランジスタQ1’及びQ2’のベ−ス、コ
レクタ−接合、直列接続されたRB1とRB2、及び独
立しているR1、R2、R3を含んでいる。
な結果を保持している。
能力が必要である応用法(電子点火のような)に用いる
ことができない。
オ−ドの一部を運ぶので、上記寄生ダイオ−ドは外部急
速回復ダイオ−ドを用いる応用法に利用することができ
ない。外見上、ダイオ−ド110は、非常に低速であ
り、かつ,係る回復電流は、上記制御部30のラッチア
ップを惹起する。言い換えると、トランジスタQ2’の
ベ−ス/コレクタ−接合が、少数キャリアで充満してい
る一方で、上記ドレイン29の正電圧を再利用しようと
した場合、上記Q2/Q2’サイリスタはラッチするだ
ろう。
Tに順方向バイアスが印加されている場合には、図9、
10、11及び12のR1がドレイン29に接続される
だけで、上記寄生ダイオ−ド110の効果が除去される
ことである。従って、図13及び14に示されているよ
うに、横方向PNPトランジスタQ3が、図12におい
てエッジセル100からエッジセル120に示されてい
る、上記IGBT部19のフィ−ルド端子90の外側に
付加される。図12において、エミッタ−121を定義
するP拡散層は、ワイヤ−ボンデングによってドレイン
29に接続されていて、かつ、コレクタ−122を定義
するP拡散層は、N+拡散層95の接点96に接続され
る。
アスが印加された場合、Q1が導通し、かつQ2も導通
する。このことで、動的にR1はドレイン29に接続さ
れる。上記IGBTに逆方向バイアスが印加された場
合、Q1及びQ2は導通せず、R1は、浮動状態にな
る。従って、上記構造には、逆方向電流は流れない。
い(逆方向阻止比率が上記IGBTと同様であってよ
く、通常10−50Vである)。従って、上記Q3は、
狭いベ−ス(例えば10μm)で形成されることがで
き、かつ、高利得を保持することができるので、上記I
GBT19に順方向バイアスが印加された際、上記Q3
は、完全に飽和される。
ジスタQ3を概略的に示すものである。図15におい
て、図8と類似の構成部品には、同番号が与えられる。
注目すべきことは、エミッタ−領域121及びコレクタ
−領域122は、それぞれ上記ドレイン29及び上記N
+フィンガ−96のタップ125に接続されていること
である。
るが、係る技術に関して、多くの別の変形、改良及び利
用がなされることは、明らかなことである。従って、本
発明は、特定の開示ではなく、添付されている請求項に
のみ制限されるのが、望ましい。
面図を示すものである。
のIGBTの部分的断面図であり、かつ惹起した課題を
示すものである。
されたウェル上に形成された上記IGBTの制御回路の
部分的断面図である。
トポロジ−を示すものである。
図4の断面図を示すものである。
間に位置するP+領域を保持するスマ−トIGBTの部
分的断面図を示すものである。
にN+拡散層を備えた本発明の別の実施形態であり、か
つ上記図6の線5−5に沿って得られた断面図を示すも
のである。
トポロジ−の望ましい実施形態を示すものである。
る断面図であって、接合で明確に定義された回路部品を
示すものである。
る。
スが印加された場合の、回路上の電流を示すものであ
る。
イオ−ドが存在している状態の図10の回路上の電流路
を示すものである。
の寄生ダイオ−ドの効果を除去する為の、PNPダイオ
−ドの上記図10の回路への付加を示すものである。
上記図9の構造を示すものである。
ジ−を示すものである。
Claims (19)
- 【請求項1】 共通の半導体チップに集積されている制
御回路部及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含ん
でいる半導体デバイスであって、 P型シリコン基板と、 上記基板の上表面に形成されているN−層、及び下表面
に形成されたP+層と、 上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのベース、ソー
ス及びチャンネル領域を形成する拡散層を含んでいる上
記N−層の第1領域と、 上記第1領域から横方向に間隔がとられている上記N−
層の第2領域と、 上記第2領域は、Pウェル拡散層、及び該Pウェル拡散
層に含まれる制御回路部拡散層を含み、 上記第1領域上の上記絶縁ゲートバイポーラトランジス
タを上記制御部拡散層に接続する第1の接続手段と、を
備え、 上記第1領域と上記第2領域との間に、上記N−層のホ
ールの拡散距離の少なくとも3倍の間隔をとることによ
り、上記第1領域で上記絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタの動作させるためのホール注入中に、上記P+層か
ら上記Pウェル拡散層へのホール注入を制限することを
特徴とするデバイス。 - 【請求項2】 共通の半導体チップに集積されている制
御回路部及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含ん
でいる半導体デバイスであって、 P型シリコン基板と、 上記基板の上表面に形成されているN−層、及び下表面
に形成されたP+層と、 上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのベース、ソー
ス及びチャンネル領域を形成する拡散層を含んでいる上
記N−層の第1領域と、 上記第1領域から横方向に間隔がとられている上記N−
層の第2領域と、 上記第2領域は、Pウェル拡散層、及び該Pウェル拡散
層に含まれる制御回路部拡散層を含み、 上記第1領域上の上記絶縁ゲートバイポーラトランジス
タを上記制御部拡散層に接続する第1の接続手段と、 上記第1領域と上記第2領域との間に、上記Pウェル拡
散層とは離間して配置された上記N−層の上表面の第2
P+拡散層と、 上記第2P+拡散層を上記絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタのソースに接続する第2の接続手段と、を備える
ことを特徴とするデバイス。 - 【請求項3】 共通の半導体チップに集積されている制
御回路部及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含ん
でいる半導体デバイスであって、 P型シリコン基板と、 上記基板の上表面に形成されているN−層、及び下表面
に形成されたP+層と、 上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのベース、ソー
ス及びチャンネル領域を形成する拡散層を含んでいる上
記N−層の第1領域と、 上記第1領域から横方向に間隔がとられている上記N−
層の第2領域と、 上記第2領域は、Pウェル拡散層、及び該Pウェル拡散
層に含まれる制御回路部拡散層を含み、 上記第1領域上の上記絶縁ゲートバイポーラトランジス
タを上記制御部拡散層に接続する第1の接続手段と、 上記第1領域と上記第2領域との間の上記N−層の上記
上表面に配置されたN+拡散層と、 上記N+拡散層を上記P+層に電気的に接続する第3の
接続手段と、を備えることを特徴とするデバイス。 - 【請求項4】 さらに、上記N−層の上記上表面に配置
された、上記第1領域および上記第2領域の少なくとも
一部分を包囲するフィールド端子手段を備え、 上記フィールド端子手段が、上記第1領域および上記第
2領域の中間部において折れ曲がって狭いネック領域を
形成し、 上記第1接続手段が、上記ネック領域上に配置された導
線を含むことを特徴とする請求項1ないし3記載のデバ
イス。 - 【請求項5】 さらに、上記デバイスの上記上表面に配
置されていて、 かつ、少なくとも部分的に上記第1領域及び第2領域を
包んでいるフィールド端子手段を含んでいる請求項1な
いし3記載のデバイス。 - 【請求項6】 上記フィールド端子手段が、上記第1お
よび第2領域の中間部において折れ曲がって狭いネック
領域を形成し、該中間部以外においては上記第1および
第2領域の周辺を完全に包囲することを特徴とする請求
項5記載のデバイス。 - 【請求項7】 さらに、上記デバイスの上記上表面に配
置されていて、 かつ、少なくとも部分的に上記第1領域及び第2領域を
包んでいるフィールド端子手段を含み、 上記フィールド端子手段は、上記N+拡散層および上記
第1領域の間の位置と、上記N+拡散層および第2領域
の間の位置とにおいて、上記N+拡散層から間隔をとっ
て配置される請求項3記載のデバイス。 - 【請求項8】 上記フィールド端子手段が、上記第1領
域および上記第2領域の中間部において折れ曲がって狭
いネック領域を形成し、 上記第1接続手段が、上記ネック領域上に配置された導
線を含んでいる請求項7記載のデバイス。 - 【請求項9】 上記フィールド端子手段が、上記第1お
よび第2領域の中間部において折れ曲がって狭いネック
領域を形成し、該中間部以外においては上記第1および
第2領域の周辺を完全に包囲することを特徴とする請求
項8記載のデバイス。 - 【請求項10】 上記N−層が、エピタキシャル成長に
より形成される請求項9記載のデバイス。 - 【請求項11】 上記絶縁ゲートバイポーラトランジス
タのソース領域及びベース領域に接続されたソース電極
と、 上記チャンネル領域上に配置されたゲート電極と、 上記下表面の上記P+層の底部に接続されたドレイン電
極とを含んでいる請求項10記載のデバイス。 - 【請求項12】 さらに、上記第1領域内に集積され、
かつ上記N+拡散層に接続されたコレクタを有する横方
向PNPトランジスタを含んでいて、 そのベース領域が上記N−層である一方、そのエミッタ
ー領域が上記P+層に接続され、上記絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタが順方向にバイアスされるときにのみ
横方向PNPトランジスタが導通し、 これにより、上記IGBTが順方向にバイアスされてい
るときのみ上記N+拡散層が上記P+層に導通するよう
になっている、請求項3記載のデバイス。 - 【請求項13】 さらに、上記第1領域内に集積され、
そして上記N+領域に接続されたソース領域を有し、か
つ上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタが順方向にバ
イアスされたときのみ導通するようにバイアスされる横
方向PNPトランジスタを含んでいて、 これにより、上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタが
順方向にバイアスされているときのみ上記N+拡散層が
上記P+層に導通するようになっている、請求項7記載
のデバイス。 - 【請求項14】 さらに、上記第1領域内に集積され、
そして上記N+拡散層に接続されたソース領域を有し、
かつ上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタが順方向に
バイアスされたときのみ導通するようにバイアスされる
横方向PNPトランジスタを含んでいて、 これにより、上記絶縁ゲートバイポーラトランジスタが
順方向にバイアスされているときのみ上記N+拡散層が
上記P+層に導通するようになっている、請求項11記
載のデバイス。 - 【請求項15】 共通の半導体チップにモノリシック集
積されているIGBT及び制御回路であって、 底部P型層および、該底部P型層上に形成された同じ広
さを有するN型層と、 IGBTを形成する拡散層を備えている上記N型層の表
面の第1領域と、 制御デバイス拡散層を備えたPウェル拡散層を含んでい
る上記N型層の表面の第2領域と、 上記第2領域は、上記第1領域から分離されており、 上記第1領域の下方から上記第2領域の下方に連続的に
広がる、上記N型層と上記P型層の間の接合部と、 上記IGBTが導通状態であって、かつ、少数キャリア
が上記P型層からN型層に注入された場合、上記制御領
域の下層の上記領域の接合部において、少なくとも部分
的にバイアスを低減させるため、上記第1領域と上記第
2領域との間に、上記N層のホールの拡散距離の少なく
とも3倍の間隔をとらせることを含んでいるデバイス。 - 【請求項16】 共通の半導体チップにモノリシック集
積されているIGBT及び制御回路であって、 底部P型層および、該底部P型層上に形成された同じ広
さを有するN型層と、 IGBTを形成する拡散層を備えている上記N型層の表
面の第1領域と、 制御デバイス拡散層を備えたPウェル拡散層を含んでい
る上記N型層の表面の第2領域と、 上記第2領域は、上記第1領域から分離されており、 上記第1領域の下方から上記第2領域の下方に連続的に
広がる、上記N型層と上記P型層の間の接合部と、 上記第1領域がIGBTソースを含んでいて、 上記第1領域と上記第2領域との間において、上記Pウ
ェル拡散層とは離間して、上記N層の表面に配置され、
かつ上記IGBTに接続されているP+拡散層を含んで
いるデバイス。 - 【請求項17】 共通の半導体チップにモノリシック集
積されているIGBT及び制御回路であって、 底部P型層および、該底部P型層上に形成された同じ広
さを有するN型層と、 IGBTを形成する拡散層を備えている上記N型層の表
面の第1領域と、 制御デバイス拡散層を備えたPウェル拡散層を含んでい
る上記N型層の表面の第2領域と、 上記第2領域は、上記第1領域から分離されており、 上記第1領域の下方から上記第2領域の下方に連続的に
広がる、上記N型層と上記P型層の間の接合部と、 さらに、上記N層表面にあって、かつ、上記第1及び第
2領域の間に配置されていて、かつ、上記P層に接続さ
れているN+拡散層を含んでいるデバイス。 - 【請求項18】 上記制御デバイス拡散層を、IGBT
を形成する上記拡散層に接続する為の第1の接続手段を
さらに含んでいて、 上記IGBTが、上記制御デバイス拡散層からの制御信
号に応じて動作される請求項15ないし17記載のデバ
イス。 - 【請求項19】 さらに、上記N層の上記上表面に配置
された、上記第1領域および上記第2領域の少なくとも
一部分を包囲するフィールド端子手段を備え、 上記フィールド端子手段が、上記第1領域および上記第
2領域の中間部において折れ曲がって狭いネック領域を
形成し、 上記第1接続手段が、上記ネック領域上に配置された導
線を含むことを特徴とする請求項18記載のデバイス。
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