JP3409718B2 - IGBT with built-in circuit and power converter using the same - Google Patents

IGBT with built-in circuit and power converter using the same

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JP3409718B2
JP3409718B2 JP33530698A JP33530698A JP3409718B2 JP 3409718 B2 JP3409718 B2 JP 3409718B2 JP 33530698 A JP33530698 A JP 33530698A JP 33530698 A JP33530698 A JP 33530698A JP 3409718 B2 JP3409718 B2 JP 3409718B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主にインバータ等
に適用する半導体装置に係り、特に回路内蔵IGBTの誤動
作防止に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device mainly applied to an inverter or the like, and more particularly to prevention of malfunction of IGBT with a built-in circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(In
sulated Gate Bipolar Transistor、以下、IGBTと
略す)は制御端子の電圧で主端子の電流を制御できる電
圧制御型のスイッチング素子である。大電流で高周波数
のスイッチングが可能なことから、現在IGBTは家庭
用エアコンから電車用のインバータ等まで広く使われて
いる。
2. Description of the Related Art Insulated gate bipolar transistors (In
A simulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as IGBT) is a voltage-controlled switching element capable of controlling the current at the main terminal with the voltage at the control terminal. BACKGROUND ART IGBTs are currently widely used for household air conditioners, inverters for electric trains, etc. because they can switch at high frequencies with high current.

【0003】これまでIGBTは、低損失・高速化が図
られてきた。近年は、低損失・高速化だけでなく、高機
能化も進められている。高機能IGBTとしては例え
ば、保護回路をIGBTに集積化してワンチップで保護
機能を持たせたIGBT等がある。IGBTに回路を集
積化する場合に問題となるのは、IGBTに特有の、キ
ャリア電流すなわちホール電流による回路の誤動作であ
る。IGBTのコレクタ層から注入されるホール電流が
回路領域に流れ込むと、回路の誤動作を引き起こす。そ
こで、ホール電流が回路領域に流れ込むのを防ぐため
に、ホールを排出する層を設けた構造が開示されてい
る。図11にホール排出層を持つ回路内蔵IGBTの断面構
造を示す。
Up to now, the IGBT has been designed to have low loss and high speed. In recent years, not only low loss and high speed but also high functionality have been advanced. As the high-performance IGBT, there is, for example, an IGBT in which a protection circuit is integrated with the IGBT to provide a protection function in one chip. A problem in integrating a circuit in the IGBT is a malfunction of the circuit due to a carrier current, that is, a hall current, which is peculiar to the IGBT. When the hole current injected from the collector layer of the IGBT flows into the circuit region, the circuit malfunctions. Therefore, in order to prevent the hole current from flowing into the circuit area, a structure in which a layer for discharging holes is provided is disclosed. Fig. 11 shows the cross-sectional structure of a circuit built-in IGBT having a hole discharging layer.

【0004】図11において、101はコレクタ層、1
02はバッファ層、103はドリフト層、104はチャ
ネル層、105はエミッタ層、106はホール排出層、
110はエミッタ電極、111はゲート電極、112はゲ
ート酸化膜、114はソース電極、115はMOSFETゲー
ト電極、116はドレイン電極、117はコレクタ電
極、131はソース層、132はベース層、133はド
レイン層、150はIGBT領域、151は回路領域、15
2は横MOSFETである。なお、図11には記載していない
が、回路領域151にはMOSFETの他に回路を構成する素
子として、抵抗やダイオードなどが形成されている。ま
た同様に、図示していないがMOSFETのソース電極114
やゲート電極115,ドレイン電極116は回路領域に
形成されているその他の素子やIGBTのエミッタ電極
110,ゲート電極111に接続されている。図11の
矢印で示したように、IGBTのオン状態ではホール電
流がコレクタ層からエミッタ層に流れている。このホー
ル電流が回路領域に流れ込むのを抑制するために、ホー
ル排出層106を形成し、IGBT領域から回路領域へ
のホール電流の流れ込みを抑制している。
In FIG. 11, 101 is a collector layer and 1 is a collector layer.
02 is a buffer layer, 103 is a drift layer, 104 is a channel layer, 105 is an emitter layer, 106 is a hole discharging layer,
110 is an emitter electrode, 111 is a gate electrode, 112 is a gate oxide film, 114 is a source electrode, 115 is a MOSFET gate electrode, 116 is a drain electrode, 117 is a collector electrode, 131 is a source layer, 132 is a base layer, and 133 is a drain. Layer, 150 is IGBT area, 151 is circuit area, 15
2 is a lateral MOSFET. Although not shown in FIG. 11, a resistor, a diode, and the like are formed in the circuit region 151 as an element that constitutes a circuit in addition to the MOSFET. Similarly, although not shown, the source electrode 114 of the MOSFET
The gate electrode 115 and the drain electrode 116 are connected to other elements formed in the circuit region and the emitter electrode 110 and the gate electrode 111 of the IGBT. As indicated by the arrow in FIG. 11, a hole current flows from the collector layer to the emitter layer when the IGBT is on. In order to prevent the hole current from flowing into the circuit region, the hole discharge layer 106 is formed to prevent the hole current from flowing into the circuit region from the IGBT region.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、I
GBTに集積化する回路の高機能・高精度化が進み、わ
ずかなホールの漏れ電流でも回路の誤動作が発生すると
いう問題が生じている。これはホール排出層106を設
けても、微量のホールが回路領域に漏れてしまうためで
ある。この様な誤動作は、MOSFETを使ったソースフォロ
ア回路をIGBTに集積化した場合に顕著である。
However, in recent years, I
There is a problem that a circuit integrated in the GBT is highly functional and highly accurate, and a malfunction of the circuit occurs even with a small leak current of a hole. This is because even if the hole discharging layer 106 is provided, a small amount of holes leak to the circuit region. Such a malfunction is remarkable when the source follower circuit using the MOSFET is integrated in the IGBT.

【0006】図12,図13にソースフォロア回路を集
積化したIGBTの断面及び等価回路を示す。図12,
図13において、図11と共通の構成要素には同一の番
号を付してある。図12,図13において、140はソ
ースフォロア抵抗、201はIGBTのチャネル部分に
相当するnチャネルMOSFET、202はドリフト層,チャ
ネル層及びエミッタ層から構成されるnpnトランジス
タ、203はコレクタ層,バッファ層,ドリフト層及び
チャネル層から構成されるpnpトランジスタ、204
はドリフト層,ベース層及びエミッタ層から構成される
MOSFETのnpnトランジスタ、205は横MOSFETであ
る。
12 and 13 show a cross section and an equivalent circuit of an IGBT in which a source follower circuit is integrated. 12,
In FIG. 13, the same components as those in FIG. 11 are given the same numbers. In FIGS. 12 and 13, 140 is a source follower resistor, 201 is an n-channel MOSFET corresponding to the channel part of the IGBT, 202 is an npn transistor composed of a drift layer, a channel layer and an emitter layer, 203 is a collector layer, a buffer layer. A pnp transistor composed of a drift layer and a channel layer, 204
Is composed of drift layer, base layer and emitter layer
The npn transistor of the MOSFET and 205 are lateral MOSFETs.

【0007】従来の構造では、ホール電流の漏れ電流が
ベース層132を通ってMOSFETのソース電極114に流
れ込む。ホール電流がソース電極に流れ込むと、ソース
フォロア抵抗140に発生する電圧が所望の電圧より大
きくなり、回路の誤動作を引き起こす。
In the conventional structure, the leak current of the hole current flows into the source electrode 114 of the MOSFET through the base layer 132. When the hole current flows into the source electrode, the voltage generated in the source follower resistor 140 becomes higher than the desired voltage, causing malfunction of the circuit.

【0008】本発明は上述の問題点を考慮してなされた
ものであって、回路の誤動作を防止できる回路内蔵IG
BTを提供する。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and a circuit built-in IG capable of preventing a malfunction of the circuit.
Provide BT.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による回路内蔵I
GBTにおいては、互いに隣接するIGBT領域及び回
路領域を有する半導体基体を備える。回路領域において
回路素子が形成される一方導電型の半導体層内に、回路
素子に隣接し、半導体層よりも不純物濃度が高い、一方
導電型の他の半導体層を設ける。このような他の半導体
層には電極が接触し、この電極がIGBTの電極と接続
される。
A circuit built-in I according to the present invention
The GBT includes a semiconductor substrate having an IGBT region and a circuit region which are adjacent to each other. In the one-conductivity-type semiconductor layer in which the circuit element is formed in the circuit region, another one-conductivity-type semiconductor layer adjacent to the circuit element and having a higher impurity concentration than the semiconductor layer is provided. An electrode is in contact with such another semiconductor layer, and this electrode is connected to the electrode of the IGBT.

【0010】本発明によれば、他の半導体層からIGB
Tの電極へキャリアが排出されるため、回路の誤動作を
防止することができる。
According to the invention, the IGB from the other semiconductor layers
Since the carrier is discharged to the T electrode, malfunction of the circuit can be prevented.

【0011】なお、一方導電型はp型またはn型であ
る。IGBTの電極とは、例えばエミッタ電極である。
また、キャリアはホールまたは電子である。
On the other hand, the conductivity type is p-type or n-type. The electrode of the IGBT is, for example, an emitter electrode.
The carriers are holes or electrons.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1に本発明による
第1の実施例の断面構造、図2に等価回路を示す。本実
施例は、ソースフォロア回路を内蔵した回路内蔵IGB
Tの一例である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 shows a sectional structure of a first embodiment according to the present invention, and FIG. 2 shows an equivalent circuit. In the present embodiment, a circuit built-in IGB including a source follower circuit is built.
It is an example of T.

【0013】図1及び図2において、図11から図13
と共通の構成要素には同一の符号が付してある。図1及
びに図2において、113はアース電極、130はアー
ス層である。以下の説明において、記号p- ,p,p+
は半導体層の導電型がp型(一方導電型)であることを
示し、この記載順に不純物濃度が相対的に高いことを示
す。また、記号n- ,n,n+ は半導体層の導電型がn
型(他方導電型)であることを示し、この記載順に不純
物濃度が相対的に高いことを示す。
11 and 13 in FIGS. 1 and 2.
The same components as those in FIG. In FIGS. 1 and 2, 113 is a ground electrode and 130 is a ground layer. In the following description, the symbols p , p, p +
Indicates that the conductivity type of the semiconductor layer is p-type (one-side conductivity type), and that the impurity concentration is relatively high in this order of description. Further, the symbols n , n, and n + indicate that the conductivity type of the semiconductor layer is n.
Type (the other conductivity type), and the impurity concentration is relatively high in this order of description.

【0014】図1に示すように、一つの半導体基体にI
GBT領域150と回路領域151が隣接して設けられ
る。IGBT領域150は、半導体基体の一方の主表面
に隣接したp+ 型のコレクタ層101(第1の層)と、
コレクタ層101に隣接したn+ 型のバッファ層102
(第2の層の第1の部分)と、バッファ層102と半導
体基体の他方の主表面に隣接したn- 型のドリフト層1
03(第2の層の第2の部分)と、半導体基体の他方の
主表面に隣接してドリフト層103内に選択的に形成さ
れたp型の複数のチャネル層104(第3の層)と、半
導体基体の他方の主表面に隣接してチャネル層104内
に選択的に形成されたn+ 型のエミッタ層105(第4
の層)と、半導体基体の他方の主表面に隣接するととも
に、回路領域151に隣接するチャネル層104に接触
し、このチャネル層104よりも接合深さが深いp型の
ホール排出層106と、を有する。さらに、IGBT領
域150は、半導体基体の他方の主表面におけるドリフ
ト層103とエミッタ層105の間のチャネル層104
の表面の露出部分に、絶縁膜であるゲート酸化膜112
を介して形成されたゲート電極111(第1の電極)と、
チャネル層104とエミッタ層105に接触形成された
エミッタ電極110(第2の電極)と、半導体基体の一
方の主表面においてコレクタ層101に接触して形成さ
れたコレクタ電極117(第3の電極)と、を備える。
回路領域151は、IGBT領域から延びるコレクタ層
101,バッファ層102,ドリフト層103及びコレ
クタ電極117を備えている。さらに、回路領域151
は、半導体基体の他方の主表面に隣接してドリフト層1
03内に選択的に形成されたp型のベース層132(第
5の層)と、半導体基体の他方の主表面に隣接してベー
ス層132内に選択的に形成されたn+ 型のソース層1
31(第7の層)及びドレイン層133(第8の層)
と、半導体基体の他方の主表面におけるソース層131
とドレイン層133の間のベース層132の表面の露出
部にゲート酸化膜を介して形成された他のゲート電極1
15(第5の電極)と、ソース層131に接触して形成
されたソース電極114(第6の電極)と、ドレイン層
133に接触して形成されたドレイン電極116(第7
の電極)と、を有する。ベース層132,ソース層13
1,ドレイン層133,ゲート電極115,ソース電極
114及びドレイン電極116は、横型MOSFETを構成す
る。横型MOSFETは、回路領域151に形成される、IG
BTの保護回路のような回路における一つの回路素子で
ある。横型MOSFETのソース電極114とIGBTのエミ
ッタ電極との間には、他の回路素子として抵抗140す
なわちソースフォロア抵抗が接続される。すなわち、ソ
ースフォロア回路が構成される。さらに、回路領域15
1は、半導体基体の他方の主表面に隣接してベース層1
32内に選択的に形成されかつソース層130に隣接し
て配置され、ベース層132よりも高不純物濃度のp+
型のアース層130(第6の層)と、アース層130に
オーミック接触して形成されたアース電極113(第4
の電極)と、を有する。アース電極113は、電極配線
によってエミッタ電極110と電気的に接続される。な
お、ベース層132内には、横型MOSFET以外の回路素子
が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, one semiconductor substrate has an I
The GBT area 150 and the circuit area 151 are provided adjacent to each other. The IGBT region 150 includes a p + -type collector layer 101 (first layer) adjacent to one main surface of the semiconductor substrate,
N + type buffer layer 102 adjacent to the collector layer 101
(The first portion of the second layer) and the n type drift layer 1 adjacent to the buffer layer 102 and the other main surface of the semiconductor substrate.
03 (second portion of second layer) and a plurality of p-type channel layers 104 (third layer) selectively formed in the drift layer 103 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate. And an n + -type emitter layer 105 (fourth layer) selectively formed in the channel layer 104 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate.
And a p-type hole discharging layer 106 that is in contact with the channel layer 104 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate and adjacent to the circuit region 151 and has a junction depth deeper than the channel layer 104. Have. Further, IGBT region 150 includes channel layer 104 between drift layer 103 and emitter layer 105 on the other main surface of the semiconductor substrate.
The exposed portion of the surface of the gate oxide film 112, which is an insulating film.
A gate electrode 111 (first electrode) formed through
An emitter electrode 110 (second electrode) formed in contact with the channel layer 104 and the emitter layer 105, and a collector electrode 117 (third electrode) formed in contact with the collector layer 101 on one main surface of the semiconductor substrate. And
The circuit region 151 includes a collector layer 101 extending from the IGBT region, a buffer layer 102, a drift layer 103, and a collector electrode 117. Furthermore, the circuit area 151
Is the drift layer 1 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate.
03, a p-type base layer 132 (fifth layer) selectively formed, and an n + -type source selectively formed in the base layer 132 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate. Layer 1
31 (seventh layer) and drain layer 133 (eighth layer)
And the source layer 131 on the other main surface of the semiconductor substrate.
Gate electrode 1 formed on the exposed portion of the surface of the base layer 132 between the drain layer 133 and the drain layer 133 via a gate oxide film 1
15 (fifth electrode), the source electrode 114 (sixth electrode) formed in contact with the source layer 131, and the drain electrode 116 (seventh electrode) formed in contact with the drain layer 133.
Electrode). Base layer 132, source layer 13
1, the drain layer 133, the gate electrode 115, the source electrode 114, and the drain electrode 116 form a lateral MOSFET. The lateral MOSFET is formed in the circuit region 151 and has an IG
It is one circuit element in a circuit such as a BT protection circuit. A resistor 140, that is, a source follower resistor is connected as another circuit element between the source electrode 114 of the lateral MOSFET and the emitter electrode of the IGBT. That is, the source follower circuit is configured. Furthermore, the circuit area 15
1 is a base layer 1 adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate.
P + with a higher impurity concentration than that of the base layer 132.
Type ground layer 130 (sixth layer) and a ground electrode 113 (fourth layer) formed in ohmic contact with the ground layer 130.
Electrode). The ground electrode 113 is electrically connected to the emitter electrode 110 by electrode wiring. Note that circuit elements other than the lateral MOSFET may be formed in the base layer 132.

【0015】本実施例の特徴は、横型MOSFETにアース層
130を設け、このアース層をアース電極を介してIG
BTのエミッタ電極110に接続した点である。アース
層130を設けることにより、コレクタ層117からベ
ース層132に流れ込むホール電流を、ソースフォロア
回路を通さずすなわちソース層131を通さずに、アー
ス層130からエミッタ電極110に排出できる。従っ
て、ソースフォロア回路に流れる電流と、ホール電流と
を分離できる。これにより、ソースフォロア抵抗140
に発生する電圧の変動が抑制され、誤動作を防止でき
る。
The feature of this embodiment is that a lateral MOSFET is provided with a ground layer 130, and this ground layer is connected to the IG via a ground electrode.
This is the point connected to the emitter electrode 110 of the BT. By providing the ground layer 130, the hole current flowing from the collector layer 117 to the base layer 132 can be discharged from the ground layer 130 to the emitter electrode 110 without passing through the source follower circuit, that is, without passing through the source layer 131. Therefore, the current flowing through the source follower circuit and the hole current can be separated. As a result, the source follower resistor 140
The fluctuation of the voltage generated at the time is suppressed, and the malfunction can be prevented.

【0016】本実施例のもう一つの特徴は、横型MOSFET
の単位セル構造を対称配置とし、周期的にアース層13
0を配置した点にある。図1に示す様に、周期的にアー
ス層130を配置する構成により、回路領域に漏れてき
たホール電流をアース層130に排出してソース層131
にホール電流が流れ込むのを防止することが出来る。ま
た、アース層130が周期的に配置されているので、ベ
ース層の電位をアースの電位に固定でき、ベース層の電
位の変動による基板バイアス効果等を防止して回路の精
度を向上できる。
Another feature of this embodiment is the lateral MOSFET.
The unit cell structure of is arranged symmetrically and the earth layer 13 is periodically arranged.
It is at the point where 0 is placed. As shown in FIG. 1, the structure in which the ground layer 130 is periodically arranged causes the hole current leaking into the circuit region to be discharged to the ground layer 130 and the source layer 131.
It is possible to prevent the hole current from flowing into. Further, since the ground layers 130 are periodically arranged, the potential of the base layer can be fixed to the ground potential, and the substrate bias effect and the like due to the fluctuation of the potential of the base layer can be prevented to improve the accuracy of the circuit.

【0017】本実施例の構成は、上記のような横型MOSF
ETと抵抗によるソースフォロア回路以外の回路にも適用
できる。すなわち、本実施例の構成は、ベース層132
内に回路素子が形成され、回路素子とエミッタ電極11
0が抵抗などの他の回路素子を介して接続される場合に
有効である。この場合、ベース層132内の回路素子に
隣接してアース層130を設け、アース層130とエミ
ッタ電極110とを電気的に接続する。これにより、図
1の実施例と同様に、回路領域に流れ込むホール電流に
よる誤動作を防止できる。
The configuration of the present embodiment is based on the lateral MOSF as described above.
It can be applied to circuits other than the source follower circuit using ET and a resistor. That is, the structure of the present embodiment is based on the base layer 132.
A circuit element is formed inside the circuit element and the emitter electrode 11
This is effective when 0 is connected through another circuit element such as a resistor. In this case, the ground layer 130 is provided adjacent to the circuit element in the base layer 132, and the ground layer 130 and the emitter electrode 110 are electrically connected. As a result, similar to the embodiment of FIG. 1, it is possible to prevent malfunction due to the hole current flowing into the circuit area.

【0018】図3に第1の実施例の平面レイアウトを示
す。図中のA−Bは図1中のA−B断面に相当する。本
実施例では、アース電極を持つ構造を実現するために、
横型MOSFETの電極の配置を図3に示すように終端部分で
折り返す構造とした。ドレイン電極116とアース電極
113は、実質従来と同様の櫛歯状である。互いに噛み
合うようにして形成されるドレイン電極116及びアー
ス電極113の櫛歯状パターンの間において、これら櫛
歯状パターンに沿ってゲート電極115及びソース電極
114が形成される。ゲート電極115及びソース電極
114は、ドレイン電極116及びアース電極113の
櫛歯状パターンの歯の端部で折り返されているため、半
導体基体表面において蛇行している。比較のために、図
4に従来のMOSFETの平面レイアウトを示す。図4中、ゲ
ート電極を点線で示したのは、絶縁膜を介してドレイン
電極116とソース電極114より下の層に配置してい
るためである。従来のMOSFETでは電極が図4に示す櫛歯
状である。このため、アース電極を周期的に配置する構
成を実現するためには配線が交差してしまう。これらの
配線は金属膜により形成されているため、交差させるた
めには多層構造にしなくてはならない。実際に従来のMO
SFETではゲート電極を多層配線化している。多層構造に
すると、製造工程の増大によるコスト上昇や、素子表面
の凹凸の拡大などの問題が生じる。
FIG. 3 shows a plane layout of the first embodiment. AB in the figure corresponds to the AB cross section in FIG. In this embodiment, in order to realize a structure having a ground electrode,
As shown in FIG. 3, the electrodes of the lateral MOSFET are arranged so as to be folded back at the end portion. The drain electrode 116 and the ground electrode 113 are substantially comb-shaped like the conventional one. Between the comb-shaped patterns of the drain electrode 116 and the ground electrode 113 which are formed so as to mesh with each other, the gate electrode 115 and the source electrode 114 are formed along these comb-shaped patterns. Since the gate electrode 115 and the source electrode 114 are folded back at the ends of the teeth of the comb-shaped pattern of the drain electrode 116 and the ground electrode 113, they meander on the surface of the semiconductor substrate. For comparison, FIG. 4 shows a planar layout of a conventional MOSFET. In FIG. 4, the gate electrode is shown by a dotted line because it is arranged in a layer below the drain electrode 116 and the source electrode 114 with an insulating film interposed therebetween. In the conventional MOSFET, the electrodes have a comb-like shape shown in FIG. Therefore, in order to realize the configuration in which the ground electrodes are periodically arranged, the wirings cross each other. Since these wirings are formed of a metal film, a multi-layered structure is required to cross them. Actually conventional MO
In SFET, the gate electrode is multi-layered. The multi-layer structure causes problems such as an increase in cost due to an increase in manufacturing steps and enlargement of irregularities on the element surface.

【0019】図3の電極パターンから分かるように、本
実施例においては、アース層130の平面パターンが、
ソース層131の平面パターンに隣接し、かつソース層
131の平面パターンに沿って延びている。従って、ホー
ル電流がソース層に流れ込みにくい。しかも、アース層
130の平面パターンが、ソース層131の平面パター
ン全体に沿って延びているので、ソース層131へのホ
ール電流の流れ込みを防止する効果が大きい。しかも、
アース電極113が、アース層130の平面パターンに
沿って、アース層と接触するので、ホール電流がエミッ
タ電極へ十分排出される。
As can be seen from the electrode pattern of FIG. 3, in this embodiment, the plane pattern of the ground layer 130 is
Adjacent to the plane pattern of the source layer 131 and the source layer
It extends along the plane pattern of 131. Therefore, the hole current hardly flows into the source layer. Moreover, since the plane pattern of the ground layer 130 extends along the entire plane pattern of the source layer 131, the effect of preventing the flow of the hole current into the source layer 131 is great. Moreover,
Since the ground electrode 113 contacts the ground layer along the plane pattern of the ground layer 130, the hole current is sufficiently discharged to the emitter electrode.

【0020】本実施例によれば、図3に示す様にMOSFET
の電極を終端部分で折り返し構造とすることにより、ア
ース電極,ゲート電極,ソース電極,ドレイン電極の4
電極を多層配線化や配線の交差を使わずにレイアウトで
きる。また、本実施例では電極の折り返し部分を図3に
示すように丸みのある形状としたことにより、ベース層
−ドリフト層接合の耐圧の低下を防止できるという特徴
も持つ。
According to this embodiment, as shown in FIG.
By making the electrode of the fold-back structure at the terminal end, the ground electrode, the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode
Electrodes can be laid out without using multi-layer wiring or crossing wiring. Further, in this embodiment, the folded portion of the electrode has a rounded shape as shown in FIG. 3, so that the breakdown voltage of the base layer-drift layer junction can be prevented from lowering.

【0021】(実施例2)図5に本発明による第2の実
施例を示す。図5において、図1から図4と共通の構成
要素には同一の符号を付してある。本図において、50
0は遮断層である。
(Embodiment 2) FIG. 5 shows a second embodiment according to the present invention. 5, the same components as those in FIGS. 1 to 4 are designated by the same reference numerals. In this figure, 50
0 is a barrier layer.

【0022】本実施例の特徴は、IGBTとMOSFETの間
に遮断領域を設け、この遮断領域の幅Lをドリフト層1
03の厚さd以上とした点である。距離Lは、回路領域
に最も近いIGBTのチャネルの終端すなわちゲート電
極111の終端部と、IGBT領域に最も近い横型MOSFETの
ソース層131のIGBT領域側の終端部との間の距離
である。
The feature of this embodiment is that a blocking region is provided between the IGBT and the MOSFET, and the width L of the blocking region is set to the drift layer 1.
This is the point that the thickness of the sample No. 03 is not less than d. The distance L is the distance between the end of the IGBT channel closest to the circuit region, that is, the end of the gate electrode 111, and the end of the lateral MOSFET source layer 131 closest to the IGBT region on the IGBT region side.

【0023】コレクタ層101から注入されるホール電
流はドリフト層103内をドリフト電界により進んで行
く。この時、ドリフト層103の結晶による散乱や、ド
リフト層103内部の横方向の電界などにより、ホール
の進行方向は最大で45度、進行方向から散乱される。
そこで本実施例では、この散乱を考慮して、IGBTと
MOSFETの距離Lを少なくともドリフト層の厚さd以上と
した。これによれば、ホール電流の横方向散乱距離より
も遮断領域が広いために、ホール電流がMOSFETに到達す
るのを抑制することができる。この時、コレクタ層10
1から注入されるホールは、前実施例と同様に、アース
層130からエミッタ電極110へ排出される。
The hole current injected from the collector layer 101 proceeds in the drift layer 103 by the drift electric field. At this time, due to the scattering of crystals of the drift layer 103, the electric field in the lateral direction inside the drift layer 103, etc., the traveling direction of the holes is scattered up to 45 degrees from the traveling direction.
Therefore, in this embodiment, in consideration of this scattering, the IGBT is
The distance L of the MOSFET is set to at least the thickness d of the drift layer. According to this, since the blocking region is wider than the lateral scattering distance of the hole current, it is possible to prevent the hole current from reaching the MOSFET. At this time, the collector layer 10
The holes injected from No. 1 are discharged from the ground layer 130 to the emitter electrode 110 as in the previous embodiment.

【0024】なお、この遮断領域の距離Lは広くするほ
どホール電流の流入の抑制には効果があるが、耐圧が低
下するという問題がある。そのため、耐圧が低下しない
範囲でLを設定しなくてはならない。或いは、図5に示
したように遮断層500を形成して、耐圧の低下を防止
する構造も好ましい。
It should be noted that the wider the distance L of the cutoff region is, the more effective the suppression of the inflow of the hole current is, but there is a problem that the breakdown voltage is lowered. Therefore, L must be set within the range where the breakdown voltage does not decrease. Alternatively, a structure in which the blocking layer 500 is formed as shown in FIG. 5 to prevent a decrease in breakdown voltage is also preferable.

【0025】(実施例3)図6に本発明による第3の実
施例を示す。
(Embodiment 3) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.

【0026】図5の構造では遮断領域の間隔をドリフト
層以上としているが、これにより回路領域の面積が増
え、チップサイズが大きくなるという問題がある。そこ
で、図6の本実施例では、この領域に抵抗やダイオード
等の回路素子を配置して、回路領域のスペースの有効活
用を図り、チップ面積の増大を抑制している。この時、
遮断領域に配置する素子としては、ホール電流の影響を
受けない素子でなくてはならない。例えば、酸化膜上に
形成した抵抗やダイオード等が好ましい。本実施例にお
いては、酸化膜801上に、多結晶半導体によって形成
されている抵抗体120とその両端に接触する電極端子
121を備える抵抗素子が設けられている。また、酸化
膜801の下部における遮断領域のドリフト層中には、
アース層と同じ導電型のホール排出層106や、遮断層
600を設ける。遮断層を設けることによりIGBTか
らのホール電流の流入を更に抑制するとともに、耐圧の
低下も防止できる。さらに、遮断領域だけではなく回路
領域中のMOSFETとその他の素子の間の領域に遮断層60
0を形成するのも好ましい。遮断層はアース電位に接続
されているため、回路領域の電位が安定し、回路動作の
信頼性向上に効果がある。
In the structure shown in FIG. 5, the distance between the interrupting regions is set to be equal to or larger than the drift layer, but this causes a problem that the area of the circuit region increases and the chip size increases. Therefore, in the present embodiment of FIG. 6, a circuit element such as a resistor or a diode is arranged in this region to effectively utilize the space of the circuit region and suppress the increase of the chip area. At this time,
The element arranged in the blocking region must be an element that is not affected by the hole current. For example, a resistor or a diode formed on the oxide film is preferable. In this embodiment, on the oxide film 801, a resistance element including a resistor 120 made of a polycrystalline semiconductor and electrode terminals 121 contacting both ends of the resistor 120 is provided. Further, in the drift layer in the blocking region below the oxide film 801,
The hole discharging layer 106 of the same conductivity type as the ground layer and the blocking layer 600 are provided. By providing the blocking layer, it is possible to further suppress the inflow of the hole current from the IGBT and prevent the breakdown voltage from decreasing. Furthermore, the blocking layer 60 is formed not only in the blocking region but also in the region between the MOSFET and other elements in the circuit region.
It is also preferable to form 0. Since the blocking layer is connected to the ground potential, the potential of the circuit region is stabilized and it is effective in improving the reliability of circuit operation.

【0027】図7に第3の実施例の平面レイアウトを示
す。図7において、図1から図6と共通の構成要素には
同一の番号を付してある。図7において、700はゲー
ト電極111が電気的に接続され、ゲート電極111に
外部回路を接続するための接続個所となるゲートパッ
ド、701はMOSFET形成領域、702は遮断領域、703
はエミッタ電極110が電気的に接続され、エミッタ電
極110に外部回路を接続するための接続個所となるエ
ミッタパッド、704はIGBT領域、705はターミ
ネーション領域である。
FIG. 7 shows a plane layout of the third embodiment. In FIG. 7, the same components as those in FIGS. 1 to 6 are given the same numbers. In FIG. 7, reference numeral 700 denotes a gate pad which is electrically connected to the gate electrode 111 and serves as a connection point for connecting an external circuit to the gate electrode 111, 701 denotes a MOSFET formation region, 702 denotes a cutoff region, and 703.
Is an emitter pad that is electrically connected to the emitter electrode 110 and is a connection point for connecting an external circuit to the emitter electrode 110, 704 is an IGBT region, and 705 is a termination region.

【0028】本実施例では、IGBT領域からのホール
の流入を抑制するためにMOSFET形成領域を回路領域の中
心部に配置し、周辺を遮断領域で包囲している。この遮
断領域には上述したように、スペースの有効活用のため
に絶縁膜を介して抵抗やダイオードなどが配置されてい
る。図示はしていないが、回路領域中のMOSFETが形成さ
れていない領域には、遮断層600が配置されており、
回路の電位の安定化を図っている。本実施例では、ゲー
トに入力されるIGBTの制御信号に対する回路動作の
遅延を最小とするために、回路領域をゲートパッド脇に
配置している。 (実施例4)図8に本発明による第4の実施例の断面構
造を示す。
In the present embodiment, the MOSFET formation region is arranged at the center of the circuit region in order to suppress the inflow of holes from the IGBT region, and the periphery is surrounded by the cutoff region. As described above, resistors, diodes, and the like are arranged in the cutoff region via an insulating film in order to effectively use the space. Although not shown, the blocking layer 600 is arranged in a region of the circuit region where the MOSFET is not formed,
We are trying to stabilize the potential of the circuit. In this embodiment, the circuit region is arranged beside the gate pad in order to minimize the delay of the circuit operation with respect to the control signal of the IGBT input to the gate. (Embodiment 4) FIG. 8 shows a sectional structure of a fourth embodiment according to the present invention.

【0029】本実施例の特徴は、半導体基体の表面にお
いて、エミッタパッド703と、アース電極113また
はアース層130とが、配線電極800によって接続さ
れていることである。IGBTのエミッタ電極は図8に
示すように抵抗成分Reを有する。
The feature of this embodiment is that the emitter pad 703 and the ground electrode 113 or the ground layer 130 are connected by the wiring electrode 800 on the surface of the semiconductor substrate. The emitter electrode of the IGBT has a resistance component Re as shown in FIG.

【0030】図2の等価回路では、抵抗成分Reは抵抗
900で示されている。回路の基準電位はIGBTのエ
ミッタ電極から取るため、IGBTに電流が流れてエミ
ッタ電極の抵抗Re900に生じる電圧により回路の基
準電位が変動し回路の誤動作を発生させる。本実施例に
よれば、回路の基準電位となるアース層130を、エミ
ッタパッド703に、IGBTのエミッタ電極110と
は独立した配線電極800によって接続することによ
り、抵抗Reによるアース電位の変動を防止することが
できる。
In the equivalent circuit of FIG. 2, the resistance component Re is indicated by the resistance 900. Since the reference potential of the circuit is taken from the emitter electrode of the IGBT, a current flows through the IGBT and the voltage generated in the resistor Re900 of the emitter electrode causes the reference potential of the circuit to fluctuate, causing malfunction of the circuit. According to the present embodiment, the ground layer 130 serving as the reference potential of the circuit is connected to the emitter pad 703 by the wiring electrode 800 independent of the emitter electrode 110 of the IGBT, so that the variation of the ground potential due to the resistance Re is prevented. can do.

【0031】図9に等価回路を示す。回路のアース層が
直接エミッタパッド703に接続されているため、抵抗
Reを介さずにホール電流を排出でき、回路の誤動作を
防止できる。
FIG. 9 shows an equivalent circuit. Since the ground layer of the circuit is directly connected to the emitter pad 703, the hole current can be discharged without passing through the resistor Re and the malfunction of the circuit can be prevented.

【0032】図10に実施例4の変形例を示す。図10
において、図1から図9と共通の構成要素には同一の番
号を付してある。図10において、1000はアースパ
ッドである。
FIG. 10 shows a modification of the fourth embodiment. Figure 10
1 to 9, the same components as those in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 10, 1000 is a ground pad.

【0033】本実施例の特徴は、アースパッドを設け、
アース層をアースパッドに接続した点にある。実施例4
の構成では、チップの外部回路とエミッタパッドとを接
続するワイヤー配線の抵抗によるアース電位の変動を防
止することができない。そこで、アースパッドにアース
専用のワイヤー配線を設け、外部回路のアース電位点に
直接接続することにより、回路動作の安定化を図れる。
The feature of this embodiment is that a ground pad is provided,
It is at the point where the ground layer is connected to the ground pad. Example 4
With this configuration, it is not possible to prevent the fluctuation of the ground potential due to the resistance of the wire wiring that connects the external circuit of the chip and the emitter pad. Therefore, a wire wiring dedicated to grounding is provided on the grounding pad and is directly connected to the ground potential point of the external circuit, whereby the circuit operation can be stabilized.

【0034】(実施例5)図14に本発明による第5の
実施例の断面構造を示す。図14において、図1から図
13と共通の構成要素には同一の符号が付してある。本
実施例は、前実施例における回路領域のベース層132
に相当する半導体層に、回路素子としてダイオードが形
成される。p型のダイオードベース層1003内に、半
導体基体の他方の主表面に隣接して、ダイオードベース
層1003よりも高不純物濃度のn+ 型のカソード層1
002、及びダイオードベース層1003よりも高不純
物濃度のp+ 型のアノード層1004が設けられる。カ
ソード層1002にはカソード電極1000がオーミッ
ク接触し、アノード層1004にはアノード電極100
1がオーミック接触する。これら、カソード層100
2,ダイオードベース層1003,アノード層100
4,カソード電極1000、及びアノード電極1001
によって、ダイオードが構成される。カソード電極10
00とIGBTのエミッタ電極110とは、抵抗140
を介して電気的に接続される。さらに、ダイオードベー
ス層1003内には、半導体基体の他方の主表面に隣接
して、ダイオードベース層1003よりも高不純物濃度
のp+ 型のアース層130が形成される。アース層13
0は、カソード層1002に隣接して設けられる。アー
ス層130には、アース電極113がオーミック接触す
る。アース電極113とエミッタ電極110とは、配線
によって電気的に接続される。
(Embodiment 5) FIG. 14 shows a sectional structure of a fifth embodiment of the present invention. 14, the same components as those in FIGS. 1 to 13 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the base layer 132 in the circuit area in the previous embodiment is used.
A diode is formed as a circuit element in the semiconductor layer corresponding to. In the p-type diode base layer 1003, adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate, an n + -type cathode layer 1 having a higher impurity concentration than the diode base layer 1003 is provided.
002, and the p + type anode layer 1004 having a higher impurity concentration than the diode base layer 1003 is provided. The cathode electrode 1000 is in ohmic contact with the cathode layer 1002, and the anode electrode 100 is in contact with the anode layer 1004.
1 makes ohmic contact. These, cathode layer 100
2, diode base layer 1003, anode layer 100
4, cathode electrode 1000, and anode electrode 1001
A diode is constituted by Cathode electrode 10
00 and the emitter electrode 110 of the IGBT are
Electrically connected via. Further, in diode base layer 1003, ap + type ground layer 130 having a higher impurity concentration than diode base layer 1003 is formed adjacent to the other main surface of the semiconductor substrate. Ground layer 13
0 is provided adjacent to the cathode layer 1002. The earth electrode 113 is in ohmic contact with the earth layer 130. The ground electrode 113 and the emitter electrode 110 are electrically connected by wiring.

【0035】本実施例によれば、コレクタ層101から
注入されるホール電流が、アース層130からエミッタ
電極110ヘ排出される。従って、ホール電流がダイオ
ードのカソード層1002には流れ込まないので、回路
の誤動作を防止することができる。
According to this embodiment, the hole current injected from the collector layer 101 is discharged from the ground layer 130 to the emitter electrode 110. Therefore, since the hole current does not flow into the cathode layer 1002 of the diode, malfunction of the circuit can be prevented.

【0036】(実施例6)図15に本発明による第6の
実施例の平面構造を示す。本図は、回路内蔵IGBTの回路
領域に形成された横型MOSFETの平面パターンを示す。但
し、電極は省略されているが、電極パターンの一例とし
ては、図3のものがある。図15においては、リング状
のソース層131の中央部に細長いストライプ状のドレ
イン層133が配置される。ソース層131の周囲は、ア
ース層130によって包囲されている。従って、ソース
層へ流れ込もうとするホールを有効にアース層から排出
することができる。しかも、本実施例においては、ソー
ス層131の周囲全体がアース層131によって包囲さ
れるので、誤動作がほとんど起らない。
(Embodiment 6) FIG. 15 shows a planar structure of a sixth embodiment according to the present invention. This figure shows a planar pattern of a lateral MOSFET formed in the circuit area of the circuit built-in IGBT. However, although the electrodes are omitted, an example of the electrode pattern is shown in FIG. In FIG. 15, an elongated striped drain layer 133 is arranged in the center of the ring-shaped source layer 131. The source layer 131 is surrounded by the ground layer 130. Therefore, the holes that try to flow into the source layer can be effectively discharged from the ground layer. Moreover, in this embodiment, since the entire periphery of the source layer 131 is surrounded by the ground layer 131, malfunction does not occur.

【0037】(実施例7)図16は、本発明による第7
の実施例である電力変換装置の等価回路図である。本実
施例は、3相インバータ装置を示す。
(Embodiment 7) FIG. 16 shows a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a power conversion device that is an embodiment of This embodiment shows a three-phase inverter device.

【0038】図16において、1400と1401は直
流電源に接続された直流入力端子、1405は直流入力
端子間に2個直列に接続された本発明による回路内蔵IG
BT、1402乃至1404は、2個の回路内蔵IGBT
の直列接続点の各々に接続された交流出力端子、140
6は回路内蔵IGBTの各々に逆並列に接続された還流
ダイオードである。回路内蔵IGBT1405は、上述した各実
施例のいずれかの回路内蔵IGBTを用いることができ
る。回路内蔵IGBT1405がオン・オフスイッチング駆動さ
れ、このオン・オフスイッチングにより、直流入力端子
1400及び1401から入力される直流電力が交流電
力に変換される。この交流電力は、交流出力端子140
2乃至1404から出力され、これら交流出力端子に接
続される3相誘導電動機のような交流負荷を駆動する。
In FIG. 16, 1400 and 1401 are DC input terminals connected to a DC power source, and 1405 is a circuit built-in IG according to the present invention in which two DC input terminals are connected in series between the DC input terminals.
BTs 1402 to 1404 are two circuit built-in IGBTs
AC output terminal connected to each of the series connection points of
Reference numeral 6 is a free wheeling diode connected in antiparallel to each of the circuit built-in IGBTs. The circuit built-in IGBT 1405 can use the circuit built-in IGBT according to any one of the above-described embodiments. The circuit built-in IGBT 1405 is driven to perform on / off switching, and by this on / off switching, the DC power input from the DC input terminals 1400 and 1401 is converted into AC power. This AC power is supplied to the AC output terminal 140.
It drives an AC load such as a three-phase induction motor which is output from 2 to 1404 and connected to these AC output terminals.

【0039】本実施例においては、回路内蔵IGBT1405の
回路領域に、IGBTを過電流から保護するための保護
回路が形成されている。本実施例によれば、過電流保護
動作時に、回路領域に流れ込むホール電流がアース層か
ら排出されるので、回路領域の回路素子に対するホール
電流の影響が抑えられる。このため、回路内蔵IGBTが誤
動作しにくくなり、高精度の過電流保護動作が可能にな
る。従って、信頼性の高い過電流保護機能を有するイン
バータ装置を実現することができる。
In this embodiment, a protection circuit for protecting the IGBT from overcurrent is formed in the circuit area of the circuit built-in IGBT 1405. According to this embodiment, since the hole current flowing into the circuit area is discharged from the ground layer during the overcurrent protection operation, the effect of the hole current on the circuit element in the circuit area can be suppressed. For this reason, the circuit built-in IGBT is less likely to malfunction, and high-precision overcurrent protection operation becomes possible. Therefore, it is possible to realize an inverter device having a highly reliable overcurrent protection function.

【0040】なお、本発明による回路内蔵IGBTは、
インバータ装置に限らず、コンバータ装置,チョッパ装
置及び各種スイッチング電源など、IGBTをスイッチ
ングすることによって入力電力を電力変換して出力する
各種の電力変換装置に適用できる。
The circuit built-in IGBT according to the present invention is
Not limited to the inverter device, the present invention can be applied to various power conversion devices such as a converter device, a chopper device, and various switching power supplies that switch input power by switching IGBTs and output the converted power.

【0041】以上、本発明をnチャネル型IGBTにn
チャネル型MOSFETのエミッタフォロア回路を集積化した
場合について説明したが、この他に、pチャネル型のIG
BT及びMOSFETの組み合わせでも同様の効果を得ることが
出来る。すなわち、本発明は、上記の実施例において、
各半導体層の導電型を逆にした場合でも、同様の効果が
有る。
As described above, the present invention can be applied to an n-channel IGBT.
Although the case where the emitter follower circuit of the channel type MOSFET is integrated has been described, in addition to this, the p channel type IG
The same effect can be obtained with a combination of BT and MOSFET. That is, the present invention, in the above embodiment,
Even when the conductivity type of each semiconductor layer is reversed, the same effect can be obtained.

【0042】また、回路構成もエミッタフォロア回路に
限ったものでなく、MOSFETを集積化した回路で有れば同
様の効果を得られる。
Further, the circuit configuration is not limited to the emitter follower circuit, and the same effect can be obtained if the circuit is an integrated MOSFET.

【0043】更に、本発明はIGBTに限ったものでは
なく、例えばMOS制御型サイリスタ等のようにバイポ
ーラ素子に回路を集積化する場合であれば同様の効果を
得られる。
Further, the present invention is not limited to the IGBT, and similar effects can be obtained when the circuit is integrated in a bipolar element such as a MOS control type thyristor.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、IGBT
に集積化した回路の誤動作を防止することが出来る。
As described above, according to the present invention, the IGBT
It is possible to prevent the malfunction of the circuit integrated in.

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

【図1】本発明による第1の実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による第1の実施例の等価回路図であ
る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the first embodiment according to the present invention.

【図3】本発明による第2の実施例の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a second embodiment according to the present invention.

【図4】従来のMOSFETの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a conventional MOSFET.

【図5】本発明による第3の実施例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment according to the present invention.

【図6】本発明による第3の実施例の変形例の断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a modification of the third embodiment according to the present invention.

【図7】本発明による第3の実施例の変形例の平面図で
ある。
FIG. 7 is a plan view of a modification of the third embodiment according to the present invention.

【図8】本発明による第4の実施例の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a fourth embodiment according to the present invention.

【図9】本発明による第4の実施例の平面図である。FIG. 9 is a plan view of the fourth embodiment according to the present invention.

【図10】本発明による第4の実施例の変形例の平面図
である。
FIG. 10 is a plan view of a modification of the fourth embodiment according to the present invention.

【図11】従来の断面図である。FIG. 11 is a conventional cross-sectional view.

【図12】従来の等価回路図である。FIG. 12 is a conventional equivalent circuit diagram.

【図13】従来の断面構造図である。FIG. 13 is a conventional sectional structural view.

【図14】本発明による第5の実施例の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a fifth embodiment according to the present invention.

【図15】本発明による第6の実施例の平面図である。FIG. 15 is a plan view of a sixth embodiment according to the present invention.

【図16】本発明による第7の実施例である電力変換装
置の等価回路図である。
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of a power conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…コレクタ層、102…バッファ層、103…ド
リフト層、104…チャネル層、105…エミッタ層、
106…ホール排出層、110…エミッタ電極、11
1,115…ゲート電極、113…アース電極、114
…ソース電極、116…ドレイン電極、117…コレク
タ電極、130…アース層、131…ソース層、132
…ベース層、133…ドレイン層。
101 ... Collector layer, 102 ... Buffer layer, 103 ... Drift layer, 104 ... Channel layer, 105 ... Emitter layer,
106 ... hole discharge layer, 110 ... emitter electrode, 11
1, 115 ... Gate electrode, 113 ... Ground electrode, 114
... Source electrode, 116 ... Drain electrode, 117 ... Collector electrode, 130 ... Ground layer, 131 ... Source layer, 132
... Base layer, 133 ... Drain layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/088 H01L 27/08 102E (56)参考文献 特開 平7−321321(JP,A) 特開 平7−263641(JP,A) 特開 平5−267672(JP,A) 特開 平6−104675(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 27/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 27/088 H01L 27/08 102E (56) References JP-A-7-321321 (JP, A) JP-A-7-263641 ( JP, A) JP 5-267672 (JP, A) JP 6-104675 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 27/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】互いに隣接するIGBT領域及び回路領域
を有する半導体基体を備え、 前記IGBT領域は、 前記回路領域まで延びる一方導電型の第1の層と、 前記第1の層に隣接し、前記回路領域まで延びる他方導
電型の第2の層と、 前記第2の層内に形成された一方導電型の第3の層と、 前記第3の層内に形成された他方導電型の第4の層と、 前記第2の層と前記第4の層の間における前記第3の層
の表面に、絶縁膜を介して形成された第1の電極と、 前記第3の層と前記第4の層に接触する第2の電極と、 前記第1の層に接触する第3の電極と、を有し、 前記回路領域は、 前記第2の層の前記IGBT領域から延びた部分内に形
成された一方導電型の第5の層と、 前記第5の層内に形成される回路素子と、 前記回路素子に隣接し、前記第5の層よりも不純物濃度
が高い、一方導電型の第6の層と、 前記第6の層に接触する第4の電極と、を有し、 前記回路素子と前記第2の電極とが、他の回路素子を介
して電気的に接続され、前記第2の電極と前記第4の電
極とが電気的に接続されることを特徴とする回路内蔵I
GBT。
1. A semiconductor substrate having an IGBT region and a circuit region adjacent to each other, wherein the IGBT region is adjacent to the first layer and has a first conductivity type first layer extending to the circuit region. A second layer of the other conductivity type extending to the circuit region, a third layer of the one conductivity type formed in the second layer, and a fourth layer of the other conductivity type formed in the third layer. Layer, a first electrode formed on the surface of the third layer between the second layer and the fourth layer via an insulating film, the third layer and the fourth layer. A second electrode in contact with the first layer, and a third electrode in contact with the first layer, wherein the circuit region is formed in a portion of the second layer extending from the IGBT region. And a circuit element formed in the fifth layer, adjacent to the circuit element. A sixth layer having a conductivity type higher than that of the fifth layer and having one conductivity type; and a fourth electrode in contact with the sixth layer, the circuit element and the second electrode Is electrically connected via another circuit element, and the second electrode and the fourth electrode are electrically connected to each other.
GBT.
【請求項2】請求項1において、前記第5の層内に形成
される前記回路素子がMOSFETであり、前記他の回路素子
が抵抗であり、前記MOSFETと前記抵抗によりソースフォ
ロア回路が構成されることを特徴とする回路内蔵IGB
T。
2. The source follower circuit according to claim 1, wherein the circuit element formed in the fifth layer is a MOSFET, the other circuit element is a resistor, and the MOSFET and the resistor form a source follower circuit. IGB with built-in circuit characterized by
T.
【請求項3】請求項1において、 前記第5の層内に形成される前記回路素子が、 前記第5の層内に形成される、他方導電型の第7の層及
び第8の層と、 前記第7の層と前記第8の層との間の前記第5の層の表
面に絶縁膜を介して形成された第5の電極と、 前記第7の層に接触する第6の電極と、 前記第8の層に接触する第7の電極と、を有し、 前記他の回路素子が抵抗であり、前記第2の電極と前記
第6の電極とが前記抵抗を介して電気的に接続され、前
記第6の層が前記第7の層に隣接することを特徴とする
回路内蔵IGBT。
3. The circuit element according to claim 1, wherein the circuit element formed in the fifth layer includes a seventh layer and an eighth layer of the other conductivity type formed in the fifth layer. A fifth electrode formed on the surface of the fifth layer between the seventh layer and the eighth layer via an insulating film, and a sixth electrode in contact with the seventh layer And a seventh electrode in contact with the eighth layer, the other circuit element is a resistor, and the second electrode and the sixth electrode are electrically connected via the resistor. A circuit built-in IGBT, wherein the sixth layer is adjacent to the seventh layer.
【請求項4】請求項3において、前記第6の層の平面パ
ターンが、前記第7の層の平面パターンに隣接し、かつ
前記第7の層の平面パターンに沿って延びていることを
特徴とする回路内蔵IGBT。
4. The plane pattern of the sixth layer is adjacent to the plane pattern of the seventh layer and extends along the plane pattern of the seventh layer. IGBT with built-in circuit.
【請求項5】請求項4において、前記第4の電極が、前
記第6の層の平面パターンに沿って、前記第6の層と接
触することを特徴とする回路内蔵IGBT。
5. The IGBT with a built-in circuit according to claim 4, wherein the fourth electrode is in contact with the sixth layer along a plane pattern of the sixth layer.
【請求項6】請求項3において、 前記第2の層が、前記第1の層に隣接する第1の部分
と、前記第1の部分に隣接し、前記第1の部分よりも低
不純物濃度の第2の部分と、を有し、 前記回路領域に最も近い前記第1の電極の端部と、前記
IGBT領域に最も近い前記第7の層の前記IGBT領
域側の端部との間の距離が、前記第2の層の前記第2の
部分の厚さ以上であることを特徴とする回路内蔵IGB
T。
6. The third layer according to claim 3, wherein the second layer is adjacent to the first layer, is adjacent to the first section, and has a lower impurity concentration than the first section. And a second portion of the first electrode between the end portion of the first electrode closest to the circuit region and the end portion of the seventh layer closest to the IGBT region on the IGBT region side. A circuit built-in IGBT, wherein the distance is equal to or greater than the thickness of the second portion of the second layer.
T.
【請求項7】請求項1において、前記IGBT領域と前
記回路領域との間の前記半導体基体の表面に、絶縁膜を
介してさらに他の回路素子を形成したことを特徴とする
回路内蔵IGBT。
7. The IGBT with a built-in circuit according to claim 1, wherein another circuit element is further formed on the surface of the semiconductor substrate between the IGBT region and the circuit region via an insulating film.
【請求項8】請求項1において、前記半導体基体の表面
において、前記第2の電極を外部回路と接続するための
接続箇所と、前記第4の電極とが、配線電極によって接
続されていることを特徴とする回路内蔵IGBT。
8. The connection portion for connecting the second electrode to an external circuit and the fourth electrode are connected by a wiring electrode on the surface of the semiconductor substrate. IGBT with built-in circuit.
【請求項9】入力端子と、 オン・オフスイッチング駆動され、前記オン・オフスイ
ッチングによって前記入力端子に入力される電力に電力
変換を施すIGBTと、 電力変換を施された電力を出力する出力端子と、を備
え、 前記IGBTが、請求項1に記載の回路内蔵IGBTで
あることを特徴とする電力変換装置。
9. An input terminal, an IGBT that is ON / OFF switching driven, and performs an electric power conversion on the electric power input to the input terminal by the ON / OFF switching, and an output terminal that outputs the electric power subjected to the electric power conversion. And the IGBT is the circuit-embedded IGBT according to claim 1.
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