JP4797445B2 - Insulated gate bipolar transistor - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBTと呼ぶ)に関するものである。   The present invention relates to an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT).

従来、IGBTの1つとして、逆方向サージ耐量向上のために、逆導通ダイオードを内蔵した構造のIGBTがある。図19に、このような構造のIGBTの断面図を示し、図20に、このような構造のIGBTの電気回路図を示す。   Conventionally, as one of the IGBTs, there is an IGBT having a structure in which a reverse conducting diode is incorporated in order to improve a reverse surge withstand capability. FIG. 19 shows a cross-sectional view of the IGBT having such a structure, and FIG. 20 shows an electric circuit diagram of the IGBT having such a structure.

図19に示すIGBTは、P型層11と、P型層11の上に形成されたN型ドリフト層12と、N型ドリフト層12と接合されたP型ベース領域13と、P型ベース領域13の内部表面側に形成されたN型エミッタ領域14とを有する半導体基板1を備えている。 The IGBT shown in FIG. 19 includes a P + type layer 11, an N type drift layer 12 formed on the P + type layer 11, a P type base region 13 joined to the N type drift layer 12, A semiconductor substrate 1 having an N + type emitter region 14 formed on the inner surface side of a P type base region 13 is provided.

そして、半導体基板1の表面上には、N型ドリフト層12とN型エミッタ領域14との間に位置するP型ベース領域13の表面側部分をチャネル領域として、そのチャネル領域上にゲート絶縁膜15を介して、ゲート電極16が形成されている。 Then, on the surface of the semiconductor substrate 1, the surface side portion of the P-type base region 13 located between the N -type drift layer 12 and the N + -type emitter region 14 is used as a channel region, and a gate is formed on the channel region. A gate electrode 16 is formed via the insulating film 15.

また、半導体基板1の表面上には層間絶縁膜17を介して、エミッタ電極18が形成されている。エミッタ電極18は、層間絶縁膜17に形成されたコンタクトホールを介して、P型ベース領域13およびN型エミッタ領域14と電気的に接続されている。 An emitter electrode 18 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 via an interlayer insulating film 17. The emitter electrode 18 is electrically connected to the P-type base region 13 and the N + -type emitter region 14 through a contact hole formed in the interlayer insulating film 17.

また、半導体基板1の裏面側には、コレクタ電極21が形成されている。コレクタ電極21は、P型層11と電気的に接続されている。なお、半導体基板1のうち、P型ベース領域13、N型エミッタ領域14、ゲート絶縁膜15、ゲート電極16等が形成され、IGBT素子として機能する領域が素子領域2である。 A collector electrode 21 is formed on the back side of the semiconductor substrate 1. The collector electrode 21 is electrically connected to the P + type layer 11. In the semiconductor substrate 1, a P-type base region 13, an N + -type emitter region 14, a gate insulating film 15, a gate electrode 16 and the like are formed, and a region functioning as an IGBT element is the element region 2.

また、半導体基板1のうち、素子領域2の外周に位置する外周領域3では、N型ドリフト層12の内部表面側に、P型ベース領域13と離間して、N型ドリフト層12よりも高不純物濃度のN型層20が形成されている。これが、後述する逆導通ダイオード22のカソードとなる。 Further, in the semiconductor substrate 1, in the peripheral region 3 located on the outer periphery of the element region 2, N - on the inner surface side of the type drift layer 12, spaced apart from the P-type base region 13, N - -type drift layer 12 Also, an N + type layer 20 having a high impurity concentration is formed. This becomes the cathode of the reverse conducting diode 22 described later.

また、N型層20の表面上には、逆導通電極19が形成されている。N型層20は、逆導通電極19と電気的に接続されており、この逆導通電極19を介して、コレクタ電極21と電気的に接続されている。 A reverse conducting electrode 19 is formed on the surface of the N + type layer 20. The N + type layer 20 is electrically connected to the reverse conducting electrode 19, and is electrically connected to the collector electrode 21 through the reverse conducting electrode 19.

このように、N型層20をN型ドリフト層12に設け、N型層20をコレクタ電極21と電気的に接続させることで、図20に示すように、N型ドリフト層12とP型ベース領域13とで構成されるPN接合ダイオード(逆導通ダイオード)22のカソードが、コレクタ電極21に接続され、アノードがエミッタ電極18に接続された状態となる(例えば、特許文献1参照)。
特許第2959127号公報
Thus, the N + -type layer 20 N - provided -type drift layer 12, N + -type layer 20 that is electrically connected to the collector electrode 21, as shown in FIG. 20, N - -type drift layer 12 The cathode of the PN junction diode (reverse conducting diode) 22 composed of the P-type base region 13 is connected to the collector electrode 21 and the anode is connected to the emitter electrode 18 (see, for example, Patent Document 1) ).
Japanese Patent No. 2959127

しかし、上記した構造のIGBTに対して、例えば、電源電圧を逆方向に誤接続した場合、エミッタ−コレクタ間に大電流が流れてしまう。   However, for example, when the power supply voltage is erroneously connected in the reverse direction to the IGBT having the above structure, a large current flows between the emitter and the collector.

このため、例えば、逆導通ダイオード22に接続するワイヤ配線やIGBTのパッケージ等がその大電流に耐えられない場合や、IGBTが採用されている電子装置が大電流に耐えられない構成となっている場合では、IGBTやそれを採用している電子装置が破壊されてしまうという問題が生じる。   For this reason, for example, when the wire wiring connected to the reverse conducting diode 22, the IGBT package, or the like cannot withstand the large current, or the electronic device using the IGBT cannot withstand the large current. In some cases, there is a problem that the IGBT and the electronic device that employs the IGBT are destroyed.

一方、大電流に耐えるように、逆導通ダイオードに接続するワイヤ配線を太くした場合では、IGBT素子に大きなボンディングパッドを設ける必要が生じることから、素子サイズが大きくなるという問題が生じる。   On the other hand, when the wire wiring connected to the reverse conducting diode is made thick so as to withstand a large current, it is necessary to provide a large bonding pad on the IGBT element, which causes a problem that the element size becomes large.

本発明は、上記点に鑑み、IGBTに対して電源電圧を逆方向に誤接続した場合にエミッタ−コレクタ間に流れる電流量を低減することができるIGBTおよびその製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention has an object to provide an IGBT capable of reducing the amount of current flowing between an emitter and a collector when a power supply voltage is erroneously connected to the IGBT in the reverse direction, and a method for manufacturing the IGBT. To do.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、第2半導体層(12)の内部表面側に形成された第5半導体層(20)を有することで、第2半導体層(12)と第3半導体層(13)とにより構成された逆導通ダイオードが内蔵された構成となっているIGBTにおいて、第5半導体層(20)と、第2電極(21)との間に、電気的に接続されている抵抗器(34)を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the second semiconductor layer (12) includes the fifth semiconductor layer (20) formed on the inner surface side of the second semiconductor layer (12). In the IGBT having a built-in reverse conducting diode composed of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer (13), an electrical connection is made between the fifth semiconductor layer (20) and the second electrode (21). It is characterized by comprising a resistor (34) connected to.

これにより、IGBTに対して電源電圧を逆方向に誤接続した場合にエミッタ−コレクタ間に流れる電流量を、従来のIGBTと比較して、低減することができる。   Thereby, when the power supply voltage is erroneously connected to the IGBT in the reverse direction, the amount of current flowing between the emitter and the collector can be reduced as compared with the conventional IGBT.

ここで、抵抗器としては、例えば、IGBT素子が形成されている半導体基板とは別に構成されているもの、すなわち、IGBTに外付けするものを用いたり、請求項2に記載の発明のように、IGBT素子が形成されている半導体基板(1)と同一の半導体基板(1)に形成されている抵抗素子(34)、すなわち、IGBTに内蔵されたものを用いたりすることが可能である。 Here, as the resistor, for example, a resistor that is configured separately from the semiconductor substrate on which the IGBT element is formed, that is, a resistor that is externally attached to the IGBT, or the invention according to claim 2 is used. It is possible to use a resistance element (34) formed on the same semiconductor substrate (1) as the semiconductor substrate (1) on which the IGBT element is formed, that is, a built-in element in the IGBT.

なお、抵抗器として、IGBTに外付けするものを用いた場合では、IGBTとは別に、抵抗器を形成するための材料が必要となったり、IGBTの製造工程とは別に、IGBTと抵抗器とを接続する工程が必要となったりする。   In addition, in the case where an externally attached resistor is used as the resistor, a material for forming the resistor is required separately from the IGBT, or the IGBT and the resistor are separated from the IGBT manufacturing process. A process of connecting the two is necessary.

これに対して、請求項2に記載の発明のように、抵抗器として、半導体基板に形成されている抵抗素子を用いた場合では、IGBTの製造工程内で、抵抗素子の形成および抵抗素子のIGBT素子への接続が可能となる。 On the other hand, when a resistor element formed on a semiconductor substrate is used as a resistor as in the invention described in claim 2, the formation of the resistor element and the resistor element are performed within the manufacturing process of the IGBT. Connection to the IGBT element becomes possible.

これにより、本発明によれば、IGBTの形成とは別に、抵抗素子を形成するための材料を別途用意する必要が無いので、IGBTに外付けする抵抗器を用いる場合と比較して、抵抗素子を形成するために必要な材料を削減でき、また、抵抗素子とIGBTとの接続工程を省略することができる。   Thus, according to the present invention, there is no need to separately prepare a material for forming the resistance element separately from the formation of the IGBT, so that the resistance element is compared with the case where a resistor externally attached to the IGBT is used. It is possible to reduce the material required for forming the resistor and to omit the connecting step between the resistance element and the IGBT.

具体的には、抵抗素子としては、例えば、拡散抵抗を用いたり、請求項3に記載の発明のように、半導体基板(1)の表面上に、絶縁膜(36)を介して形成されている抵抗素子(34)を用いたりすることができる。例えば、ポリシリコンで構成されたいわゆるポリ抵抗を用いることができる。 Specifically, as the resistive element, for example, a diffused resistor is used, or the resistive element is formed on the surface of the semiconductor substrate (1) via the insulating film (36) as in the invention described in claim 3. A resistive element (34) can be used. For example, a so-called poly resistor made of polysilicon can be used.

また、例えば、電源電圧が10Vの場合であって、エミッタ−コレクタ間に流れる電流を1A以下としたい場合、請求項4に記載の発明のように、抵抗素子(34)の抵抗値を、10Ω以上1MΩ以下とすることが好ましい。 Further, for example, when the power supply voltage is 10 V and the current flowing between the emitter and the collector is to be 1 A or less, the resistance value of the resistance element (34) is set to 10Ω as in the invention according to claim 4. It is preferable to set it to 1 MΩ or less.

また、請求項5に記載の発明では、半導体基板(1)の表面上に形成されており、第5半導体層(20)と電気的に接続され、かつ、抵抗素子(34)の一端側(34a)と電気的に接続された第3電極(19)と、半導体基板(1)の表面上に形成されており、抵抗素子(34)の他端側(34b)と電気的に接続された第4電極(35)とを備え、第3電極(19)および第4電極(35)は積層された構造となっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 5, it is formed on the surface of the semiconductor substrate (1), electrically connected to the fifth semiconductor layer (20), and one end side of the resistance element (34) ( 34a) is electrically connected to the third electrode (19) and is formed on the surface of the semiconductor substrate (1), and is electrically connected to the other end side (34b) of the resistance element (34). The fourth electrode (35) is provided, and the third electrode (19) and the fourth electrode (35) have a laminated structure.

これにより、第3電極と第4電極とが積層されていない場合と比較して、半導体基板上の第3電極および第4で極が形成されている領域を縮小でき、IGBTのチップ面積を縮小できる。なお、第3電極を第4電極の上に積層したり、第4電極を第3電極の上に積層したりすることができる。   Thereby, compared with the case where the third electrode and the fourth electrode are not stacked, the third electrode on the semiconductor substrate and the region where the fourth pole is formed can be reduced, and the chip area of the IGBT is reduced. it can. The third electrode can be stacked on the fourth electrode, or the fourth electrode can be stacked on the third electrode.

また、請求項6に記載の発明では、第1電極(18)と第2電極(21)との間で、抵抗素子(34)と直列接続され、かつ、少なくともカソードが第1電極(18)と電気的に接続され、アノードが第2電極(21)と電気的に接続された双方向ツェナーダイオード(51)を備えることを特徴としている。 In the invention described in claim 6 , the resistor element (34) is connected in series between the first electrode (18) and the second electrode (21), and at least the cathode is the first electrode (18). And a bidirectional Zener diode (51) whose anode is electrically connected to the second electrode (21).

これにより、このダイオードを有していない場合と比較して、第1電極と第2電極間におけるIGBTの逆方向サージ耐量を向上させることができる。   Thereby, compared with the case where this diode is not provided, the reverse surge withstand capability of the IGBT between the first electrode and the second electrode can be improved.

また、請求項7に記載の発明では、第1電極(18)と第2電極(21)との間で、抵抗素子(34)に並列接続され、かつ、少なくともカソードが第1電極(18)と電気的に接続され、アノードが第2電極(21)と電気的に接続された双方向ツェナーダイオード(51)を備えることを特徴としている。 Further, in the invention described in claim 7 , between the first electrode (18) and the second electrode (21), the resistor element (34) is connected in parallel, and at least the cathode is the first electrode (18). And a bidirectional Zener diode (51) whose anode is electrically connected to the second electrode (21).

このようにしても、このダイオードを有していない場合と比較して、第1電極と第2電極間におけるIGBTの逆方向サージ耐量を向上できる。   Even in this case, the reverse surge withstand capability of the IGBT between the first electrode and the second electrode can be improved as compared with the case where the diode is not provided.

さらに、本発明によれば、抵抗素子に印加される電圧を一定電圧とすることができ抵抗素子に流れる電流を所定の大きさ以下とすることができる。すなわち、本発明によれば、抵抗素子を保護することができる。   Furthermore, according to the present invention, the voltage applied to the resistance element can be a constant voltage, and the current flowing through the resistance element can be reduced to a predetermined magnitude or less. That is, according to the present invention, the resistance element can be protected.

また、請求項8に記載の発明では、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法において、ゲート電極(16)を形成する工程で、ゲート電極(16)の形成と同時に、絶縁膜(36)上に、第5半導体層(20)と第2電極(21)との間に電気的に接続された抵抗素子(34)を形成することを特徴としている。 In the invention according to claim 8, in the method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor, in the step of forming the gate electrode (16), simultaneously with the formation of the gate electrode (16), on the insulating film (36), A resistance element (34) electrically connected between the fifth semiconductor layer (20) and the second electrode (21) is formed.

例えば、抵抗素子をポリシリコンで構成する場合では、このように、ゲート電極と同時に形成することができる。これにより、ゲート電極とは別の工程で、抵抗素子を形成する製造方法と比較して、製造工程を削減できる。   For example, when the resistance element is made of polysilicon, it can be formed simultaneously with the gate electrode. Thereby, the manufacturing process can be reduced in a process different from the gate electrode as compared with the manufacturing method of forming the resistance element.

なお、特許請求の範囲に記載の各手段および上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   Note that each means described in the claims and the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing a correspondence relationship with specific means described in the embodiment described later.

(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態におけるIGBTの平面図を示す。また、図2に図1中のA−A線断面図を示し、図3に図1、2中のIGBTの電気回路図を示す。なお、図1〜3では、図19、20に示すIGBTと同様の構成部には、図19、20と同一の符号を付している。また、図2では、素子領域2の一部分のみを示している。
(First embodiment)
In FIG. 1, the top view of IGBT in 1st Embodiment of this invention is shown. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an electric circuit diagram of the IGBT in FIGS. 1 to 3, the same components as those of the IGBT shown in FIGS. 19 and 20 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 19 and 20. In FIG. 2, only a part of the element region 2 is shown.

本実施形態のIGBTは、図19に示す従来のIGBTと同様に、逆導通ダイオード22が内蔵されている。   The IGBT of this embodiment includes a reverse conducting diode 22 as in the conventional IGBT shown in FIG.

具体的には、図2に示すように、半導体基板1は、P型層11と、P型層11の上に形成されたN型層31と、N型層31の上に形成されたN型ドリフト層12とを備えている。なお、N型層31を省略することもできる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the semiconductor substrate 1 includes a P + type layer 11, an N + type layer 31 formed on the P + type layer 11, and an N + type layer 31. And an N type drift layer 12 formed. Note that the N + -type layer 31 may be omitted.

また、半導体基板1は、素子領域2と外周領域3とを有しており、素子領域2にIGBT素子が形成されている。すなわち、素子領域2では、複数のP型ベース領域13が互いに離間して、N型ドリフト層12の内部であって、N型ドリフト層12の表面に、N型ドリフト層12とのPN接合部が終端するように形成されている。また、N型エミッタ領域14が、P型ベース領域13の内部であって、P型ベース領域13の表面に、P型ベース領域13とのPN接合部が終端するように形成されている。 The semiconductor substrate 1 has an element region 2 and an outer peripheral region 3, and an IGBT element is formed in the element region 2. That is, in the element region 2, a plurality of P-type base region 13 is spaced apart from each other, N - an internal type drift layer 12, N - on the surface of the type drift layer 12, N - the type drift layer 12 The PN junction is formed to terminate. Further, the N + -type emitter region 14 is formed inside the P-type base region 13 and on the surface of the P-type base region 13 so that the PN junction with the P-type base region 13 terminates.

また、素子領域2では、半導体基板1の表面上に、ゲート絶縁膜15を介して、ゲート電極16が形成されており、ゲート電極16の上に、層間絶縁膜17を介して、エミッタ電極18が形成されている。   In the element region 2, a gate electrode 16 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 via a gate insulating film 15. An emitter electrode 18 is formed on the gate electrode 16 via an interlayer insulating film 17. Is formed.

エミッタ電極18は、図1に示すように、半導体基板1の平面レイアウトにおいて、例えば、略四角形状となっている。また、エミッタ電極18の一部にエミッタ用ボンディングパッド32が設けられており、エミッタ電極18に隣接してゲート電極用ボンディングパッド33が配置されている。   As shown in FIG. 1, the emitter electrode 18 has, for example, a substantially square shape in the planar layout of the semiconductor substrate 1. An emitter bonding pad 32 is provided on a part of the emitter electrode 18, and a gate electrode bonding pad 33 is disposed adjacent to the emitter electrode 18.

一方、半導体基板1の外周領域3には、図2に示すように、N型ドリフト層12の内部に、逆導通ダイオード22のカソードとなるN型層20が形成されている。このN型層20は、後述するポリシリコン抵抗34および第1、第2逆導通電極19、35を介して、コレクタ電極21と電気的に接続されている。 On the other hand, in the outer peripheral region 3 of the semiconductor substrate 1, as shown in FIG. 2, an N + type layer 20 serving as a cathode of the reverse conducting diode 22 is formed inside the N type drift layer 12. The N + -type layer 20 is electrically connected to the collector electrode 21 through a polysilicon resistor 34 and first and second reverse conducting electrodes 19 and 35 described later.

このようにして、N型ドリフト層12とP型ベース領域13とにより構成された逆導通ダイオード22が、IGBTのエミッタ電極18とコレクタ電極21との間に電気的に接続されている。 In this way, the reverse conducting diode 22 constituted by the N type drift layer 12 and the P type base region 13 is electrically connected between the emitter electrode 18 and the collector electrode 21 of the IGBT.

なお、本実施形態と本発明との対応関係については、P型が第1導電型に相当し、N型が第2導電型に相当する。また、P型層11が第1半導体層に相当し、N型ドリフト層12が第2半導体層に相当し、P型ベース領域13が第3半導体層に相当し、N型エミッタ領域14が第4半導体層に相当し、N型層20が第5半導体層に相当する。また、エミッタ電極18が第1電極に相当し、コレクタ電極21が第2電極に相当する。 As for the correspondence relationship between the present embodiment and the present invention, the P type corresponds to the first conductivity type, and the N type corresponds to the second conductivity type. The P + type layer 11 corresponds to the first semiconductor layer, the N type drift layer 12 corresponds to the second semiconductor layer, the P type base region 13 corresponds to the third semiconductor layer, and the N + type emitter region. 14 corresponds to the fourth semiconductor layer, and the N + -type layer 20 corresponds to the fifth semiconductor layer. The emitter electrode 18 corresponds to the first electrode, and the collector electrode 21 corresponds to the second electrode.

そして、本実施形態のIGBTには、図19に示した従来のIGBTと異なり、図1〜3に示すように、その逆導通ダイオード22に直列接続された制限抵抗34が内蔵されている。この制限抵抗34は、逆導通ダイオードに流れる電流を制限するものである。   And unlike the conventional IGBT shown in FIG. 19, the IGBT of this embodiment incorporates a limiting resistor 34 connected in series to the reverse conducting diode 22 as shown in FIGS. This limiting resistor 34 limits the current flowing through the reverse conducting diode.

具体的には、図2に示すように、外周領域3において、半導体基板1の表面上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜36を介して、ポリシリコンで構成されたポリシリコン抵抗(制限抵抗)34が形成されている。なお、図1では、ポリシリコン抵抗34と後述する第1逆導通電極19、第2逆導通電極35との半導体基板1の表面に対して平行な方向での位置関係のみを示している。このポリシリコン抵抗34が本発明の抵抗器もしくは抵抗素子に相当する。   Specifically, as shown in FIG. 2, in the outer peripheral region 3, a polysilicon resistor (a limiting resistor) made of polysilicon via an insulating film 36 such as a silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate 1. 34 is formed. FIG. 1 shows only the positional relationship between the polysilicon resistor 34 and the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 described later in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 1. This polysilicon resistor 34 corresponds to a resistor or a resistance element of the present invention.

このポリシリコン抵抗34は、例えば、図1、2に示すように、短冊型パターンとなっており、外周領域3の一部分(図中左隅)に形成される。ポリシリコン抵抗34の形状および位置は、任意に変更可能である。   The polysilicon resistor 34 has, for example, a strip pattern as shown in FIGS. 1 and 2 and is formed in a part of the outer peripheral region 3 (left corner in the figure). The shape and position of the polysilicon resistor 34 can be arbitrarily changed.

また、ポリシリコン抵抗34の抵抗値は、エミッタ−コレクタ間に流れる電流の許容量に応じて、任意に変更可能である。例えば、電源電圧が10Vの場合であって、逆導通ダイオード22に流れる電流を1A以下にしたい場合では、ポリシリコン抵抗34の抵抗値を10Ω以上1MΩ以下とすることが好ましい。したがって、このような所望の抵抗値となるように、ポリシリコン抵抗34のパターン幅、長さ、厚さ、不純物濃度等を設定する。   The resistance value of the polysilicon resistor 34 can be arbitrarily changed according to the allowable amount of current flowing between the emitter and the collector. For example, when the power supply voltage is 10 V and the current flowing through the reverse conducting diode 22 is desired to be 1 A or less, the resistance value of the polysilicon resistor 34 is preferably set to 10 Ω or more and 1 MΩ or less. Therefore, the pattern width, length, thickness, impurity concentration, etc. of the polysilicon resistor 34 are set so as to obtain such a desired resistance value.

また、図2に示すように、ポリシリコン抵抗34の上には、層間絶縁膜37を介して、第1逆導通電極19および第2逆導通電極35が互いに離間して形成されている。これらの第1逆導通電極19、第2逆導通電極35およびエミッタ電極18は、例えば、Al金属により構成されている。ポリシリコン抵抗34は、その両端34a、34bのうちの一端34aが第1逆導通電極19と電気的に接続されており、他端34bが第2逆導通電極35と電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 are formed on the polysilicon resistor 34 via the interlayer insulating film 37 so as to be separated from each other. The first reverse conducting electrode 19, the second reverse conducting electrode 35, and the emitter electrode 18 are made of, for example, Al metal. One end 34 a of both ends 34 a and 34 b of the polysilicon resistor 34 is electrically connected to the first reverse conducting electrode 19, and the other end 34 b is electrically connected to the second reverse conducting electrode 35. .

第1逆導通電極19は、図2に示すように、N型層20とも電気的に接続されている。また、第1逆導通電極19は、図1に示すように、エミッタ電極18の周囲に、例えば、四角形の枠状に配置されている。 As shown in FIG. 2, the first reverse conducting electrode 19 is also electrically connected to the N + type layer 20. Further, as shown in FIG. 1, the first reverse conducting electrode 19 is arranged around the emitter electrode 18 in, for example, a rectangular frame shape.

一方、第2逆導通電極35上には、図示しないボンディングパッドが設けられており、このボンディングパッドを介して、第2逆導通電極35は、図2に示すように、コレクタ電極21と電気的に接続されている。   On the other hand, a bonding pad (not shown) is provided on the second reverse conducting electrode 35, and the second reverse conducting electrode 35 is electrically connected to the collector electrode 21 through the bonding pad as shown in FIG. It is connected to the.

このように、本実施形態では、N型層20とコレクタ電極21との間に、ポリシリコン抵抗34が電気的に接続されている。 Thus, in the present embodiment, the polysilicon resistor 34 is electrically connected between the N + type layer 20 and the collector electrode 21.

また、外周領域3では、N型ドリフト層12の内部表面側であって、素子領域2の近傍に、P型ベース領域13よりも基板表面からの深さが大きなP型領域38が形成されている。このP型領域38により、P型領域38が設けられていない場合と比較して、逆導通ダイオード22の耐圧が向上されている。本実施形態では、このP型領域38とN型ドリフト層12とによっても、逆導通ダイオード22が構成されている。なお、P型領域38を省略することもできる。 In the outer peripheral region 3, a P-type region 38 having a depth from the substrate surface larger than that of the P-type base region 13 is formed on the inner surface side of the N -type drift layer 12 and in the vicinity of the element region 2. ing. By this P-type region 38, the withstand voltage of the reverse conducting diode 22 is improved as compared with the case where the P-type region 38 is not provided. In the present embodiment, the P-type region 38 and the N -type drift layer 12 also constitute the reverse conducting diode 22. The P-type region 38 can be omitted.

次に、上記した構造のIGBTの製造方法について説明する。図4〜8に、このIGBTの製造工程を示す。図4〜8は、図2に対応している。なお、IGBT素子自体の製造方法は、周知の製造方法を利用することができ、本実施形態の製造方法は、主に、ポリシリコン抵抗34等を形成する工程を有する点が、従来の製造方法と異なっている。   Next, a method for manufacturing the IGBT having the above structure will be described. 4 to 8 show the manufacturing process of this IGBT. 4 to 8 correspond to FIG. A known manufacturing method can be used as a manufacturing method of the IGBT element itself, and the manufacturing method of this embodiment mainly includes a step of forming the polysilicon resistor 34 and the like. Is different.

まず、図4(a)〜(c)に示すように、半導体基板1を用意する工程を行う。すなわち、図4(a)に示すように、P型層11からなる基板を用意し、図4(b)に示すように、P型層11の表面上にN型層31を形成し、図4(c)に示すように、N型層31の表面上にN型ドリフト層12を形成する。 First, as shown in FIGS. 4A to 4C, a step of preparing the semiconductor substrate 1 is performed. That is, as shown in FIG. 4A, a substrate made of a P + type layer 11 is prepared, and as shown in FIG. 4B, an N + type layer 31 is formed on the surface of the P + type layer 11. Then, as shown in FIG. 4C, the N type drift layer 12 is formed on the surface of the N + type layer 31.

続いて、図5(a)に示すように、N型ドリフト層12の内部表面側にP型領域38をイオン注入法により形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 5A, a P-type region 38 is formed on the inner surface side of the N -type drift layer 12 by an ion implantation method.

続いて、図5(b)に示すように、半導体基板1の表面上のうち、素子領域2の形成予定領域上に、ゲート絶縁膜15を形成し、一方、外周領域3の形成予定領域上に、絶縁膜36を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5B, the gate insulating film 15 is formed on the formation region of the element region 2 on the surface of the semiconductor substrate 1, and on the formation region of the outer peripheral region 3. Then, an insulating film 36 is formed.

このとき、ゲート絶縁膜15は、少なくともチャネルの形成予定領域上に形成され、絶縁膜36は、少なくともチャネルの形成予定領域とは異なる領域に形成される。また、絶縁膜36は、ゲート絶縁膜15よりも厚くなっており、例えば、LOCOS法により形成される。また、絶縁膜36のうち、N型層20の形成予定領域上に位置する部分36aを他の部分よりも薄くする。 At this time, the gate insulating film 15 is formed at least on the channel formation scheduled region, and the insulating film 36 is formed at least in a region different from the channel formation scheduled region. The insulating film 36 is thicker than the gate insulating film 15 and is formed by, for example, the LOCOS method. Further, in the insulating film 36, the portion 36a located on the region where the N + -type layer 20 is to be formed is made thinner than the other portions.

続いて、図6(a)に示すように、半導体基板1の表面上に、ポリシリコンを成膜した後、パターニングし、さらに、パターニングされたポリシリコンに不純物を導入することで、素子領域2の形成予定領域では、ゲート絶縁膜15の上に、ゲート電極16を形成するとともに、外周領域3の形成予定領域では、絶縁膜36の上にポリシリコン抵抗34を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 6A, after forming a polysilicon film on the surface of the semiconductor substrate 1, patterning is performed, and further, impurities are introduced into the patterned polysilicon, whereby the element region 2 is formed. In the planned formation region, the gate electrode 16 is formed on the gate insulating film 15, and in the planned formation region of the outer peripheral region 3, the polysilicon resistor 34 is formed on the insulating film 36.

続いて、図6(b)に示すように、ゲート電極16をマスクとしたイオン注入法により、素子領域2の形成予定領域において、N型ドリフト層12の内部表面側に、P型ベース領域13を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 6B, the P-type base region is formed on the inner surface side of the N -type drift layer 12 in the region where the element region 2 is to be formed by ion implantation using the gate electrode 16 as a mask. 13 is formed.

続いて、図7(a)に示すように、イオン注入法により、素子領域2の形成予定領域では、P型ベース領域13の内部表面側にN型エミッタ領域14を形成するとともに、外周領域3の形成予定領域では、絶縁膜36のうちの薄い部分36aの下側に、N型層20を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 7A, in the region where the element region 2 is to be formed, an N + -type emitter region 14 is formed on the inner surface side of the P-type base region 13 and the outer peripheral region is formed by ion implantation. 3, the N + -type layer 20 is formed below the thin portion 36 a of the insulating film 36.

続いて、図7(b)に示すように、ゲート電極16の表面上に、BPSG等で構成された層間絶縁膜17を形成するとともに、ポリシリコン抵抗34の表面上に、BPSG等で構成された層間絶縁膜37を形成する。さらに、層間絶縁膜37に、N型層20の上側部分や、ポリシリコン抵抗34の両端部上に、ホールを形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 7B, the interlayer insulating film 17 made of BPSG or the like is formed on the surface of the gate electrode 16, and the surface of the polysilicon resistor 34 is made of BPSG or the like. An interlayer insulating film 37 is formed. Further, holes are formed in the interlayer insulating film 37 on the upper portion of the N + -type layer 20 and on both ends of the polysilicon resistor 34.

続いて、図8(a)に示すように、半導体基板1の表面上に、Al金属膜を成膜し、パターニングすることにより、P型ベース領域13およびN型エミッタ領域14と接続されたエミッタ電極18と、N型層20およびポリシリコン抵抗34の一端34aと接続された第1逆導通電極19と、ポリシリコン抵抗34の他端34bに接続された第2逆導通電極35とを同時に形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 8A, an Al metal film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 and patterned to be connected to the P-type base region 13 and the N + -type emitter region 14. The emitter electrode 18, the first reverse conducting electrode 19 connected to the N + -type layer 20 and one end 34 a of the polysilicon resistor 34, and the second reverse conducting electrode 35 connected to the other end 34 b of the polysilicon resistor 34. Form at the same time.

その後、図8(b)に示すように、半導体基板1の裏面側にコレクタ電極21を形成する。これらの工程を経ることで、図2に示すIGBTを製造することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 8B, a collector electrode 21 is formed on the back surface side of the semiconductor substrate 1. Through these steps, the IGBT shown in FIG. 2 can be manufactured.

次に、本実施形態の主な特徴を説明する。   Next, main features of the present embodiment will be described.

(1)本実施形態では、図2に示すように、N型層20とコレクタ電極21との間にポリシリコン抵抗34が電気的に接続されている。すなわち、図3に示すように、エミッタ電極18とコレクタ電極21との間で、逆導通ダイオード22とポリシリコン抵抗34とが直列接続されている。 (1) In this embodiment, as shown in FIG. 2, a polysilicon resistor 34 is electrically connected between the N + -type layer 20 and the collector electrode 21. That is, as shown in FIG. 3, the reverse conducting diode 22 and the polysilicon resistor 34 are connected in series between the emitter electrode 18 and the collector electrode 21.

これにより、IGBTに対して電源電圧を逆方向に誤接続した場合にエミッタ−コレクタ間に流れる電流量を、図19に示すような従来のIGBTと比較して、低減することができる。   Thereby, when the power supply voltage is erroneously connected to the IGBT in the reverse direction, the amount of current flowing between the emitter and the collector can be reduced as compared with the conventional IGBT as shown in FIG.

この結果、図19に示すような従来のIGBTでは、大電流に耐えられる一部のアプリケーション(電子装置)しか適応できなかったが、本実施形態によれば、適応できるアプリケーションを広げることができる。   As a result, in the conventional IGBT as shown in FIG. 19, only a part of applications (electronic devices) that can withstand a large current can be applied. However, according to the present embodiment, the applicable applications can be expanded.

また、逆導通ダイオードに接続するワイヤ配線のワイヤ径を、図19に示すような従来のIGBTよりも小さくし、IGBT素子に設けるボンディングパッドを小さくすることができる。このため、図19に示すような従来のIGBTと比較して、チップサイズを小さくすることができる。   Further, the wire diameter of the wire wiring connected to the reverse conducting diode can be made smaller than that of the conventional IGBT as shown in FIG. 19, and the bonding pad provided on the IGBT element can be made smaller. Therefore, the chip size can be reduced as compared with the conventional IGBT as shown in FIG.

(2)本実施形態では、ポリシリコン抵抗34が、IGBT素子が形成されている半導体基板1の表面上に形成されている。すなわち、本実施形態では、逆導通ダイオード22に直列接続されている抵抗器をIGBTに内蔵している。   (2) In the present embodiment, the polysilicon resistor 34 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 on which the IGBT element is formed. That is, in this embodiment, a resistor connected in series to the reverse conducting diode 22 is built in the IGBT.

ところで、抵抗器として、後述する他の実施形態で説明するように、IGBT素子が形成されている半導体基板1とは別体の抵抗器を用い、この抵抗器をIGBTに対して外付けすることもできる。しかし、外付けの場合では、IGBT素子とは別に、抵抗器を形成するための材料が必要となる。また、IGBT素子の製造工程とは別に、IGBT素子と抵抗器とを接続する工程が必要となる。   By the way, as described in other embodiments to be described later, as a resistor, a resistor separate from the semiconductor substrate 1 on which the IGBT element is formed is used, and this resistor is externally attached to the IGBT. You can also. However, in the case of external attachment, a material for forming a resistor is required separately from the IGBT element. In addition to the manufacturing process of the IGBT element, a process for connecting the IGBT element and the resistor is required.

これに対して、本実施形態のように、抵抗器をIGBTに内蔵した構成とすることで、IGBT素子の製造工程内で、ポリシリコン抵抗34の形成およびポリシリコン抵抗34とN型層20の接続が可能となる。したがって、外付けの場合と比較して、ポリシリコン抵抗34を形成するために必要な材料を別途用意する必要が無いため、抵抗器の形成に必要な材料を削減でき、ポリシリコン抵抗34とIGBT素子との接続工程を省略することができる。 On the other hand, by forming the resistor in the IGBT as in the present embodiment, the polysilicon resistor 34 and the polysilicon resistor 34 and the N + type layer 20 are formed within the manufacturing process of the IGBT element. Can be connected. Therefore, it is not necessary to separately prepare a material necessary for forming the polysilicon resistor 34 as compared with the case of external attachment. Therefore, the material necessary for forming the resistor can be reduced, and the polysilicon resistor 34 and the IGBT can be reduced. The connection step with the element can be omitted.

特に、本実施形態では、図6(a)に示す工程で、IGBTのゲート電極16の形成と同時に、ポリシリコン抵抗34を形成している。また、図8(a)に示す工程で、ポリシリコン抵抗34とN型層20とを接続するための第1逆導通電極19や、ポリシリコン抵抗34をコレクタ電極21と電気的に接続するための第2逆導通電極35を、エミッタ電極18と同時に形成している。 In particular, in the present embodiment, the polysilicon resistor 34 is formed simultaneously with the formation of the IGBT gate electrode 16 in the step shown in FIG. Further, in the step shown in FIG. 8A, the first reverse conducting electrode 19 for connecting the polysilicon resistor 34 and the N + type layer 20 and the polysilicon resistor 34 are electrically connected to the collector electrode 21. Therefore, the second reverse conducting electrode 35 is formed simultaneously with the emitter electrode 18.

これにより、ゲート電極16とポリシリコン抵抗34とを別々に形成する場合や、第1、第2逆導通電極19、35とエミッタ電極18とを別々に形成する場合と比較して、製造工程の数を削減することができる。   Thereby, compared with the case where the gate electrode 16 and the polysilicon resistor 34 are formed separately, or the case where the first and second reverse conducting electrodes 19 and 35 and the emitter electrode 18 are separately formed, The number can be reduced.

(第2実施形態)
図9、10に、本発明の第2実施形態の第1、2の例におけるIGBTの平面図を示す。図9、10は、図1に対応する図であり、図9、10では、図1と同様の構成部に、図1と同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
9 and 10 are plan views of IGBTs in the first and second examples of the second embodiment of the present invention. 9 and 10 correspond to FIG. 1. In FIGS. 9 and 10, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1.

第1実施形態では、図1に示すように、ポリシリコン抵抗34を、4隅のうちの1カ所にのみ配置する場合を例として説明したが、図9に示すように、4隅のそれぞれに、ポリシリコン抵抗34を配置することもできる。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the polysilicon resistor 34 is disposed only in one of the four corners has been described as an example. However, as illustrated in FIG. 9, each of the four corners is disposed. A polysilicon resistor 34 can also be disposed.

例えば、4つのポリシリコン抵抗34を外周領域3に配置し、第2逆導通電極35とコレクタ電極21を電気的に接続させるためのボンディングパッド41を1つ設ける場合では、第2逆導通電極35を、第1逆導通電極19の外周に略四角形の枠状に配置することで、4つのポリシリコン抵抗34の他端34bを、引き出し配線35aにより、1つのボンディングパッド41と導通させる。また、4つのポリシリコン抵抗34の一端34aを第1逆導通電極19と電気的に接続させる。   For example, when four polysilicon resistors 34 are arranged in the outer peripheral region 3 and one bonding pad 41 is provided for electrically connecting the second reverse conducting electrode 35 and the collector electrode 21, the second reverse conducting electrode 35 is provided. Are arranged in a substantially rectangular frame shape on the outer periphery of the first reverse conducting electrode 19 so that the other ends 34b of the four polysilicon resistors 34 are electrically connected to one bonding pad 41 by the lead-out wiring 35a. Further, one end 34 a of the four polysilicon resistors 34 is electrically connected to the first reverse conducting electrode 19.

このように、ポリシリコン抵抗34の数を4つとすることで、抵抗導通時の発熱を分散させることができ、ポリシリコン抵抗34の数が1つの場合と比較して、ポリシリコン抵抗34の発熱量を低減させることができる。なお、ポリシリコン抵抗34の数は、4つに限らず、任意の数に変更することが可能である。   Thus, by setting the number of the polysilicon resistors 34 to four, it is possible to disperse the heat generated during the resistance conduction, and the heat generation of the polysilicon resistors 34 compared to the case where the number of the polysilicon resistors 34 is one. The amount can be reduced. The number of polysilicon resistors 34 is not limited to four, and can be changed to an arbitrary number.

また、図10に示すように、図9に示すIGBTに対して、ボンディングパッド41の数を、ポリシリコン抵抗34と同じ4つに変更することもできる。このように、ボンディングパッド41の数を増やすことで、各ポリシリコン抵抗34の他端34b同士を導通させるための引き出し配線35a(図9参照)を省略することができる。この結果、チップサイズを、図9に示すIGBTと比較して、小さくすることができる。   As shown in FIG. 10, the number of bonding pads 41 can be changed to the same four as the polysilicon resistors 34 with respect to the IGBT shown in FIG. 9. Thus, by increasing the number of bonding pads 41, it is possible to omit lead wires 35a (see FIG. 9) for connecting the other ends 34b of the polysilicon resistors 34 to each other. As a result, the chip size can be reduced as compared with the IGBT shown in FIG.

なお、ボンディングパッド41の数も任意に変更が可能である。ただし、引き出し配線35aを省略するという観点から、ボンディングパッド41の数を、ポリシリコン抵抗34の数と同じとすることが好ましい。   The number of bonding pads 41 can be arbitrarily changed. However, it is preferable that the number of bonding pads 41 is the same as the number of polysilicon resistors 34 from the viewpoint of omitting the lead wirings 35a.

(第3実施形態)
図11に、本発明の第3実施形態におけるIGBTの平面図を示す。また、図12に図11中のB−B線断面図を示し、図13に図11、12中のIGBTの電気回路図を示す。なお、図11〜13では、図1〜3に示すIGBTと同様の構成部には、図1〜3と同一の符号を付している。
(Third embodiment)
In FIG. 11, the top view of IGBT in 3rd Embodiment of this invention is shown. 12 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 11, and FIG. 13 is an electric circuit diagram of the IGBT in FIGS. In addition, in FIGS. 11-13, the code | symbol same as FIGS. 1-3 is attached | subjected to the component similar to IGBT shown in FIGS. 1-3.

本実施形態は、図1〜3に示すIGBTに対して、ゲート電極16とN型層20との
間に電気的に接続された第1の双方向ツェナーダイオード42を追加した例である。
This embodiment is an example in which a first bidirectional Zener diode 42 electrically connected between the gate electrode 16 and the N + type layer 20 is added to the IGBT shown in FIGS.

図11に示すように、第1の双方向ツェナーダイオード42は、例えば、半導体基板1の外周領域3において、ゲート電極用ボンディングパッド33と、第1逆導通電極19との間に配置されている。   As shown in FIG. 11, the first bidirectional Zener diode 42 is disposed, for example, between the gate electrode bonding pad 33 and the first reverse conducting electrode 19 in the outer peripheral region 3 of the semiconductor substrate 1. .

また、図12に示すように、第1の双方向ツェナーダイオード42は、例えば、ポリシリコンで構成されており、絶縁膜36上に形成されている。そして、第1の双方向ツェナーダイオード42の上には、層間絶縁膜37を介して、ゲート引き出し配線43および第1逆導通電極19が離間して形成されている。   As shown in FIG. 12, the first bidirectional Zener diode 42 is made of, for example, polysilicon, and is formed on the insulating film 36. On the first bidirectional Zener diode 42, the gate lead-out wiring 43 and the first reverse conducting electrode 19 are formed apart from each other via the interlayer insulating film 37.

第1の双方向ツェナーダイオード42は、その両端のうちの一端42aがゲート引き出し配線43と電気的に接続されており、他端42bが、直接および第1逆導通電極19を介して、N型層20と電気的に接続されている。 One end 42 a of the first bidirectional Zener diode 42 is electrically connected to the gate lead-out wiring 43, and the other end 42 b is directly connected to the N + via the first reverse conducting electrode 19. The mold layer 20 is electrically connected.

このように、本実施形態では、図13に示すように、コレクタ電極21とゲート電極16との間に、第1の双方向ツェナーダイオード42を電気的に接続させている。これにより、コレクタ電圧をツェナーダイオードのブレークダウン電圧でクランプさせることができる。   Thus, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the first bidirectional Zener diode 42 is electrically connected between the collector electrode 21 and the gate electrode 16. Thereby, the collector voltage can be clamped by the breakdown voltage of the Zener diode.

したがって、第1実施形態で説明したIGBTでは、P型ベース領域13の深さでIGBTの耐圧が決まっていたのに対して、本実施形態によれば、IGBTの耐圧をこのツェナーダイオードで調整することができる。また、コレクタ電極21に印加された過電圧がトリガとなって起こるラッチアップを回避することができる。   Therefore, in the IGBT described in the first embodiment, the breakdown voltage of the IGBT is determined by the depth of the P-type base region 13, whereas according to the present embodiment, the breakdown voltage of the IGBT is adjusted by this Zener diode. be able to. Further, it is possible to avoid the latch-up that is caused by the overvoltage applied to the collector electrode 21 as a trigger.

なお、本実施形態では、第1の双方向ツェナーダイオード42を、半導体基板1の表面上のうち、図11、12に示す位置に配置する場合を例として説明したが、コレクタ電極21とゲート電極16との間に、第1の双方向ツェナーダイオード42を電気的に接続させていれば、半導体基板1の表面上の他の位置に配置することもできる。   In the present embodiment, the case where the first bidirectional Zener diode 42 is arranged at the position shown in FIGS. 11 and 12 on the surface of the semiconductor substrate 1 has been described as an example, but the collector electrode 21 and the gate electrode As long as the first bidirectional Zener diode 42 is electrically connected to the semiconductor substrate 1, the first bidirectional Zener diode 42 may be disposed at another position on the surface of the semiconductor substrate 1.

また、本実施形態では、第1の双方向ツェナーダイオード42を用いる場合を例として説明したが、コレクタ電圧をクランプさせることができるダイオードであれば、他のダイオードを用いることもできる。   In the present embodiment, the case where the first bidirectional Zener diode 42 is used has been described as an example. However, other diodes may be used as long as the diode can clamp the collector voltage.

(第4実施形態)
図14に、本発明の第4実施形態におけるIGBTの平面図を示す。また、図15に図14中のB−B線断面図を示す。図14、15では、図11、12に示すIGBTと同様の構成部には、図11、12と同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
In FIG. 14, the top view of IGBT in 4th Embodiment of this invention is shown. FIG. 15 is a sectional view taken along line BB in FIG. 14 and 15, the same reference numerals as those in FIGS. 11 and 12 are attached to the same components as those of the IGBT shown in FIGS. 11 and 12.

第1〜第3実施形態では、第1逆導通電極19、第2逆導通電極35をそれぞれ1層電極構造とする場合を例として説明したが、本実施形態のように、第1逆導通電極19と第2逆導通電極35とを2層電極構造とすることもできる。   In the first to third embodiments, the case where each of the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 has a one-layer electrode structure has been described as an example. However, as in the present embodiment, the first reverse conducting electrode is used. 19 and the second reverse conducting electrode 35 may have a two-layer electrode structure.

なお、本実施形態は、第3実施形態で説明した図11〜13に示す構造のIGBTに対して、第1逆導通電極19、第2逆導通電極35を2層電極構造とした例である。また、第1逆導通電極19が本発明の第3電極に相当し、第2逆導通電極35が本発明の第4電極に相当する。   The present embodiment is an example in which the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 have a two-layer electrode structure with respect to the IGBT having the structure shown in FIGS. 11 to 13 described in the third embodiment. . The first reverse conducting electrode 19 corresponds to the third electrode of the present invention, and the second reverse conducting electrode 35 corresponds to the fourth electrode of the present invention.

図15に示すように、第1逆導通電極19の上に、層間絶縁膜37を介して、第2逆導通電極35の一部が形成されており、第1逆導通電極19が1層目、第2逆導通電極35が2層目となっている。したがって、図14に示すように、平面レイアウトでは、第1逆導通電極19に第2逆導通電極35が重なり合ったレイアウトとなっている。   As shown in FIG. 15, a part of the second reverse conducting electrode 35 is formed on the first reverse conducting electrode 19 via the interlayer insulating film 37, and the first reverse conducting electrode 19 is the first layer. The second reverse conducting electrode 35 is the second layer. Therefore, as shown in FIG. 14, in the planar layout, the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 overlap each other.

このような構造のIGBTは、第1実施形態で説明したIGBTの製造工程に対して、第1逆導通電極19、第2逆導通電極35の形成工程を変更することで製造される。   The IGBT having such a structure is manufactured by changing the formation process of the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 with respect to the manufacturing process of the IGBT described in the first embodiment.

例えば、図7(b)に示す工程と、図8(a)に示す工程との間に、第1逆導通電極19を形成する工程と、第1逆導通電極19上の層間絶縁膜37を形成する工程を追加する。そして、図8(a)に示す工程で、エミッタ電極18、第2逆導通電極35を同時に形成する。このようにして、図14、15に示すIGBTを製造することができる。   For example, between the step shown in FIG. 7B and the step shown in FIG. 8A, the step of forming the first reverse conducting electrode 19 and the interlayer insulating film 37 on the first reverse conducting electrode 19 are formed. Add a process to form. Then, in the process shown in FIG. 8A, the emitter electrode 18 and the second reverse conducting electrode 35 are formed simultaneously. In this way, the IGBT shown in FIGS. 14 and 15 can be manufactured.

以上説明したように、第1逆導通電極19と第2逆導通電極35とを2層電極構造とすることで、図2や図12に示すIGBTと比較して、第1逆導通電極19および第2逆導通電極35が形成されている外周領域3を縮小することができる。   As described above, the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 have a two-layer electrode structure, so that the first reverse conducting electrode 19 and the IGBT shown in FIGS. The outer peripheral region 3 where the second reverse conducting electrode 35 is formed can be reduced.

なお、本実施形態では、第1逆導通電極19の上に第2逆導通電極35が形成されている場合を例として説明したが、その反対に、第2逆導通電極35の上に第1逆導通電極19を形成することもできる。   In the present embodiment, the case where the second reverse conducting electrode 35 is formed on the first reverse conducting electrode 19 has been described as an example. On the contrary, the first reverse conducting electrode 35 is formed on the first reverse conducting electrode 35. A reverse conducting electrode 19 can also be formed.

また、本実施形態では、第3実施形態のIGBTに対して、第1逆導通電極19、第2逆導通電極35を2層電極構造とする場合を例として説明したが、その他の各実施形態のIGBTにおいても、同様に、第1逆導通電極19、第2逆導通電極35を2層電極構造とすることもできる。   In the present embodiment, the case where the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 have a two-layer electrode structure is described as an example with respect to the IGBT of the third embodiment. Similarly, in the IGBT, the first reverse conducting electrode 19 and the second reverse conducting electrode 35 may have a two-layer electrode structure.

(第5実施形態)
図16に、本発明の第5実施形態におけるIGBTの平面図を示す。また、図17に図11中のC−C線断面図を示し、図18に図16、17中のIGBTの電気回路図を示す。なお、図16〜18では、図1〜3に示すIGBTや、図11〜13に示すIGBTと同様の構成部には、図1〜3、図11〜13と同一の符号を付している。
(Fifth embodiment)
In FIG. 16, the top view of IGBT in 5th Embodiment of this invention is shown. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 11, and FIG. 18 is an electric circuit diagram of the IGBT in FIGS. 16 to 18, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 and FIGS. 11 to 13 are attached to the same components as those of the IGBT shown in FIGS. 1 to 3 and the IGBT shown in FIGS. .

本実施形態のIGBTは、第2実施形態と第3実施形態の組み合わせに加えて、ポリシリコン抵抗34に並列接続された第2の双方向ツェナーダイオードを追加した例である。   The IGBT of the present embodiment is an example in which a second bidirectional Zener diode connected in parallel to the polysilicon resistor 34 is added to the combination of the second embodiment and the third embodiment.

すなわち、本実施形態では、図16に示すように、第3実施形態で説明した図11に示すIGBTと同様に、第1の双方向ツェナーダイオード42が、半導体基板1の外周領域3に配置されている。この第1の双方向ツェナーダイオード42の構成や配置場所等は、第3実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。   That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the first bidirectional Zener diode 42 is arranged in the outer peripheral region 3 of the semiconductor substrate 1 as in the IGBT shown in FIG. 11 described in the third embodiment. ing. Since the configuration and arrangement location of the first bidirectional Zener diode 42 are the same as those in the third embodiment, the description thereof is omitted here.

また、図16に示すように、第2実施形態で説明した図9に示すIGBTと同様に、半導体基板1の外周領域3のうちの4隅のそれぞれに、ポリシリコン抵抗34が配置されている。なお、これらのポリシリコン抵抗34の1つが、図17中の右端側に示されている。このポリシリコン抵抗34は、第2実施形態で説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。   Further, as shown in FIG. 16, polysilicon resistors 34 are arranged at the four corners of the outer peripheral region 3 of the semiconductor substrate 1 in the same manner as the IGBT shown in FIG. 9 described in the second embodiment. . One of these polysilicon resistors 34 is shown on the right end side in FIG. Since the polysilicon resistor 34 is the same as that described in the second embodiment, the description thereof is omitted here.

そして、本実施形態では、図16に示すように、ポリシリコン抵抗34同士の間に、第2の双方向ツェナーダイオード51が配置されている。この第2の双方向ツェナーダイオード51が本発明のダイオードに相当する。   In this embodiment, as shown in FIG. 16, the second bidirectional Zener diode 51 is disposed between the polysilicon resistors 34. The second bidirectional Zener diode 51 corresponds to the diode of the present invention.

第2の双方向ツェナーダイオード51は、ポリシリコン抵抗34と連なって配置されており、第2の双方向ツェナーダイオード51およびポリシリコン抵抗34は、略四角形の枠形状となっている。   The second bidirectional Zener diode 51 is arranged continuously with the polysilicon resistor 34, and the second bidirectional Zener diode 51 and the polysilicon resistor 34 have a substantially rectangular frame shape.

また、第2の双方向ツェナーダイオード51は、図17中左端側に示すように、ポリシリコンにより構成されており、半導体基板1上に絶縁膜36を介して、形成されている。また、第2の双方向ツェナーダイオード51の上には、層間絶縁膜37を介して、第1逆導通電極19および第2逆導通電極35が形成されている。   The second bidirectional Zener diode 51 is made of polysilicon and is formed on the semiconductor substrate 1 with an insulating film 36 as shown on the left end side in FIG. A first reverse conducting electrode 19 and a second reverse conducting electrode 35 are formed on the second bidirectional Zener diode 51 via an interlayer insulating film 37.

第1逆導通電極19は、図16に示すように、ポリシリコン抵抗34および第2の双方向ツェナーダイオード51の内側に、略四角形の枠状に配置されている。一方、第2逆導通電極35は、図16に示すように、ポリシリコン抵抗34および第2の双方向ツェナーダイオード51の外側に、略四角形の枠状に配置されている。   As shown in FIG. 16, the first reverse conducting electrode 19 is arranged in a substantially rectangular frame shape inside the polysilicon resistor 34 and the second bidirectional Zener diode 51. On the other hand, as shown in FIG. 16, the second reverse conducting electrode 35 is disposed outside the polysilicon resistor 34 and the second bidirectional Zener diode 51 in a substantially rectangular frame shape.

第2の双方向ツェナーダイオード51は、半導体基板1の中心側(図16、17の中心側)である一端51aが、第1逆導通電極19と電気的に接続されており、外周側(図16、17の端側)である他端51bが、第2逆導通電極35と電気的に接続されている。   In the second bidirectional Zener diode 51, one end 51a, which is the center side of the semiconductor substrate 1 (the center side in FIGS. 16 and 17), is electrically connected to the first reverse conducting electrode 19, and the outer peripheral side (see FIG. The other end 51 b, which is the end side of 16 and 17, is electrically connected to the second reverse conducting electrode 35.

なお、ポリシリコン抵抗34も一端34aが第1逆導通電極19と電気的に接続され、他端34bが第2逆導通電極35と電気的に接続されている。   Note that the polysilicon resistor 34 also has one end 34 a electrically connected to the first reverse conducting electrode 19 and the other end 34 b electrically connected to the second reverse conducting electrode 35.

したがって、図18に示すように、ポリシリコン抵抗34および逆導通ダイオード22を介して、エミッタ電極18とコレクタ電極21とが電気的に接続されている状態において、第2の双方向ツェナーダイオード51は、エミッタ電極18とコレクタ電極21との間で、ポリシリコン抵抗34と並列に接続されている。   Therefore, as shown in FIG. 18, in the state where the emitter electrode 18 and the collector electrode 21 are electrically connected via the polysilicon resistor 34 and the reverse conducting diode 22, the second bidirectional Zener diode 51 is The emitter electrode 18 and the collector electrode 21 are connected in parallel with the polysilicon resistor 34.

また、本実施形態のIGBTは、第1実施形態で説明した製造方法を、例えば、以下のように変更することで、製造される。すなわち、図6(a)に示す工程において、ゲート電極16およびポリシリコン抵抗34を形成すると同時に、第2の双方向ツェナーダイオード51も形成するように変更する。このとき、第1の双方向ツェナーダイオード42も同時に形成する。   Moreover, the IGBT of this embodiment is manufactured by changing the manufacturing method demonstrated in 1st Embodiment as follows, for example. That is, in the process shown in FIG. 6A, the gate electrode 16 and the polysilicon resistor 34 are formed, and at the same time, the second bidirectional Zener diode 51 is also formed. At this time, the first bidirectional Zener diode 42 is also formed at the same time.

以上説明したように、本実施形態では、第2の双方向ツェナーダイオード51を、ポリシリコン抵抗34に並列接続させている。   As described above, in the present embodiment, the second bidirectional Zener diode 51 is connected in parallel to the polysilicon resistor 34.

これにより、ポリシリコン抵抗34にかかる電圧を一定とすることができ、ポリシリコン抵抗34に流れる電流を所定の大きさ以下とすることができる。すなわち、大電流が流れることで破壊されないように、ポリシリコン抵抗34を保護することができる。   Thereby, the voltage applied to the polysilicon resistor 34 can be made constant, and the current flowing through the polysilicon resistor 34 can be made to be a predetermined magnitude or less. In other words, the polysilicon resistor 34 can be protected so that it is not destroyed by a large current flowing.

また、コレクタ−エミッタ間において、第2の双方向ツェナーダイオード51が電気的に接続された状態となることから、第2の双方向ツェナーダイオード51を有していない第1〜4実施形態で説明したIGBTと比較して、コレクタ−エミッタ間における逆方向サージ耐量を向上させることができる。   Further, since the second bidirectional Zener diode 51 is electrically connected between the collector and the emitter, the first to fourth embodiments that do not have the second bidirectional Zener diode 51 will be described. Compared to the IGBT, the reverse surge resistance between the collector and the emitter can be improved.

なお、本実施形態では、第2の双方向ツェナーダイオード51を用いる場合を例として説明したが、第2の双方向ツェナーダイオード51の代わりに、単方向ツェナーダイオードを用いることもできる。この場合、ツェナーダイオードのカソードをエミッタ電極18に、アノードをコレクタ電極21に電気的に接続する。   In the present embodiment, the case where the second bidirectional Zener diode 51 is used has been described as an example. However, a unidirectional Zener diode can be used instead of the second bidirectional Zener diode 51. In this case, the cathode of the Zener diode is electrically connected to the emitter electrode 18 and the anode is electrically connected to the collector electrode 21.

また、ポリシリコン抵抗34の保護と逆方向サージ耐量の向上の両方を目的として、第2の双方向ツェナーダイオード51をポリシリコン抵抗34に並列接続する場合を例として説明した。これに対して、逆方向サージ耐量の向上のみを目的とする場合では、コレクタ−エミッタ間において、第2の双方向ツェナーダイオード51をポリシリコン抵抗34、逆導通ダイオード22と直列に接続させることもできる。   The case where the second bidirectional Zener diode 51 is connected in parallel to the polysilicon resistor 34 has been described as an example for the purpose of both protecting the polysilicon resistor 34 and improving the reverse surge withstand capability. On the other hand, when the purpose is only to improve the reverse surge withstand capability, the second bidirectional Zener diode 51 may be connected in series with the polysilicon resistor 34 and the reverse conducting diode 22 between the collector and the emitter. it can.

また、本実施形態では、ツェナーダイオード51を用いる場合を例として説明したが、逆方向サージ耐量の向上やポリシリコン抵抗34の保護が可能であるダイオードであれば、他のダイオードを用いることもできる。   In the present embodiment, the case where the Zener diode 51 is used has been described as an example. However, other diodes may be used as long as the reverse surge withstand capability and the polysilicon resistance 34 can be protected. .

(他の実施形態)
(1)第1実施形態では、図6(a)に示す工程で、ゲート電極16と同時に、ポリシリコン抵抗34を形成する場合を例として説明したが、ゲート電極16の形成工程とは、別の工程で形成することもできる。ただし、第1実施形態のように、ゲート電極16と同時に、ポリシリコン抵抗34を形成する場合の方が製造工程を簡略化できる点で好ましい。
(Other embodiments)
(1) In the first embodiment, the case where the polysilicon resistor 34 is formed simultaneously with the gate electrode 16 in the step shown in FIG. 6A has been described as an example. It can also be formed by this process. However, the case where the polysilicon resistor 34 is formed simultaneously with the gate electrode 16 as in the first embodiment is preferable in that the manufacturing process can be simplified.

(2)第1実施形態では、ゲート絶縁膜15およびゲート電極16を形成した後に、P型ベース領域13、N型エミッタ領域14、N型層20を形成する場合を例として説明したが、ゲート絶縁膜15およびゲート電極16を形成する前に、P型ベース領域13、N型エミッタ領域14、N型層20を形成することもできる。 (2) In the first embodiment, the case where the P-type base region 13, the N + -type emitter region 14, and the N + -type layer 20 are formed after the gate insulating film 15 and the gate electrode 16 are formed has been described as an example. Before forming the gate insulating film 15 and the gate electrode 16, the P-type base region 13, the N + -type emitter region 14, and the N + -type layer 20 can also be formed.

(3)上記した各実施形態では、N型層20とコレクタ電極21との間に、半導体基板1の表面上に、絶縁膜36を介して形成されたポリシリコン抵抗34を接続させる場合を例として説明したが、IGBT素子が形成されている半導体基板1と同一の半導体基板1に形成される抵抗素子、すなわち、IGBTに内蔵される抵抗素子であれば、他の抵抗素子を用いることもできる。 (3) In each of the above-described embodiments, a case where the polysilicon resistor 34 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 via the insulating film 36 is connected between the N + type layer 20 and the collector electrode 21. Although described as an example, if a resistive element is formed on the same semiconductor substrate 1 as the semiconductor substrate 1 on which the IGBT element is formed, that is, a resistive element built in the IGBT, another resistive element may be used. it can.

例えば、半導体基板内に形成される拡散抵抗を、ポリシリコン抵抗34の代わりに用いることもできる。   For example, a diffused resistor formed in the semiconductor substrate can be used in place of the polysilicon resistor 34.

また、IGBTに内蔵される抵抗素子の代わりに、IGBT素子が形成されている半導体基板1とは、別の半導体基板に形成されている抵抗素子や、一般的な抵抗器を用いて、IGBT素子に外付けすることもできる。   Further, instead of the resistance element built in the IGBT, the IGBT element is formed by using a resistance element formed on a semiconductor substrate different from the semiconductor substrate 1 on which the IGBT element is formed, or a general resistor. It can also be externally attached.

(4)上記した各実施形態では、プレーナ型のIGBTに本発明を適用する場合を例として説明したが、トレンチゲート型IGBTに本発明を適用することもできる。   (4) In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a planar type IGBT has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a trench gate type IGBT.

この場合、P型ベース領域13に形成されたトレンチの内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、P型ベース領域13の内部表面側に、トレンチに隣接してN型エミッタ領域14が形成される。このとき、N型エミッタ領域14とN型ドリフト層12との間のうち、トレンチゲートに隣接する部分がチャネル領域となる。 In this case, a gate electrode is formed inside the trench formed in the P-type base region 13 via a gate insulating film, and an N + -type emitter region 14 adjacent to the trench on the inner surface side of the P-type base region 13. Is formed. At this time, a portion adjacent to the trench gate is a channel region between the N + -type emitter region 14 and the N -type drift layer 12.

(5)上記した各実施形態では、P型ベース領域13が、N型ドリフト層12の内部に、N型ドリフト層12の表面側にN型ドリフト層12との接合部が終端するように形成されている場合を例として説明したが、P型ベース領域13がN型ドリフト層12と接合していれば、他の形状とすることもできる。 (5) In the above embodiments, P-type base region 13, N - inside the type drift layer 12, N - N on the surface side of the type drift layer 12 - joint -type drift layer 12 is terminated However, as long as the P-type base region 13 is joined to the N -type drift layer 12, other shapes can be used.

(6)上記した各実施形態では、第1導電型をP型とし、第2導電型をN型とする場合を例として説明したが、その反対に、第1導電型をN型とし、第2導電型をP型とすることもできる。すなわち、上記した各実施形態のIGBTにおいて、各導電型を反対の導電型とすることもできる。   (6) In each of the above-described embodiments, the case where the first conductivity type is the P type and the second conductivity type is the N type has been described as an example. Conversely, the first conductivity type is the N type, The two conductivity type may be a P type. That is, in the IGBT of each of the above-described embodiments, each conductivity type can be set to the opposite conductivity type.

本発明の第1実施形態におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in 1st Embodiment of this invention. 図1中のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図1、2中のIGBTの電気回路図である。It is an electric circuit diagram of IGBT in FIG. 図2に示されるIGBTの製造工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of IGBT shown by FIG. 図4に続く製造工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process following FIG. 図5に続く製造工程を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step subsequent to FIG. 5. 図6に続く製造工程を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step subsequent to FIG. 6. 図7に続く製造工程を説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step subsequent to FIG. 7. 本発明の第2実施形態の第1の例におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in the 1st example of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の第2の例におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in the 2nd example of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in 3rd Embodiment of this invention. 図11中のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 図11、12中のIGBTの電気回路図である。FIG. 13 is an electric circuit diagram of the IGBT in FIGS. 11 and 12. 本発明の第4実施形態におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in 4th Embodiment of this invention. 図14中のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 本発明の第5実施形態におけるIGBTの平面図である。It is a top view of IGBT in 5th Embodiment of this invention. 図16中のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line in FIG. 図16、17中のIGBTの電気回路図である。FIG. 18 is an electric circuit diagram of the IGBT in FIGS. 16 and 17. 従来におけるIGBTの断面図である。It is sectional drawing of conventional IGBT. 従来におけるIGBTの電気回路図である。It is an electrical circuit diagram of a conventional IGBT.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体基板、2…素子領域、3…外周領域、
11…P型層、12…N型ドリフト層、13…P型ベース領域、
14…N型エミッタ領域、15…ゲート絶縁膜、16…ゲート電極、
17…層間絶縁膜、18…エミッタ電極、19…第1逆導通電極、
20…N型層、21…コレクタ電極、22…逆導通ダイオード、
31…N型層、34…ポリシリコン抵抗、35…第2逆導通電極、
36…絶縁膜、37…層間絶縁膜、38…P型領域、
41…ボンディングパッド、42…第1の双方向ツェナーダイオード、
43…ゲート引き出し配線、51…第2の双方向ツェナーダイオード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Element area | region, 3 ... Outer periphery area | region,
11 ... P + type layer, 12 ... N - type drift layer, 13 ... P type base region,
14 ... N + type emitter region, 15 ... gate insulating film, 16 ... gate electrode,
17 ... interlayer insulating film, 18 ... emitter electrode, 19 ... first reverse conducting electrode,
20 ... N + type layer, 21 ... collector electrode, 22 ... reverse conducting diode,
31 ... N + type layer, 34 ... polysilicon resistor, 35 ... second reverse conducting electrode,
36 ... insulating film, 37 ... interlayer insulating film, 38 ... P-type region,
41 ... Bonding pad, 42 ... First bidirectional Zener diode,
43: Gate lead-out wiring, 51: Second bidirectional Zener diode.

Claims (8)

第1導電型の第1半導体層(11)、前記第1半導体層(11)上に形成された第2導電型の第2半導体層(12)、前記第2半導体層(12)と接合された第1導電型の第3半導体層(13)、前記第3半導体層(13)の内部表面側に形成された第2導電型の第4半導体層(14)を有する半導体基板(1)と、
前記第2半導体層(12)と前記第4半導体層(14)との間に位置する前記第3半導体層(13)の表面側部分をチャネル領域として、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜(15)を介して形成されたゲート電極(16)と、
前記第3半導体層(13)および前記第4半導体層(14)と電気的に接続された第1電極(18)と、
前記第1半導体層(11)と電気的に接続された第2電極(21)と、
前記第2半導体層(12)の内部表面側に前記第2半導体層(12)よりも高不純物濃度で形成され、前記第2電極(21)と電気的に接続された第2導電型の第5半導体層(20)とを備えるIGBTにおいて、
前記第5半導体層(20)と、前記第2電極(21)との間に、電気的に接続されている抵抗器(34)を備えることを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
The first conductivity type first semiconductor layer (11), the second conductivity type second semiconductor layer (12) formed on the first semiconductor layer (11), and the second semiconductor layer (12) are joined. A semiconductor substrate (1) having a third semiconductor layer (13) of the first conductivity type and a fourth semiconductor layer (14) of the second conductivity type formed on the inner surface side of the third semiconductor layer (13); ,
A gate insulating film (15) is formed on the channel region, with the surface side portion of the third semiconductor layer (13) positioned between the second semiconductor layer (12) and the fourth semiconductor layer (14) serving as a channel region. ) Formed through the gate electrode (16),
A first electrode (18) electrically connected to the third semiconductor layer (13) and the fourth semiconductor layer (14);
A second electrode (21) electrically connected to the first semiconductor layer (11);
A second conductivity type second conductive layer formed on the inner surface side of the second semiconductor layer (12) with a higher impurity concentration than the second semiconductor layer (12) and electrically connected to the second electrode (21). In an IGBT comprising 5 semiconductor layers (20),
An insulated gate bipolar transistor comprising a resistor (34) electrically connected between the fifth semiconductor layer (20) and the second electrode (21).
前記抵抗器は、前記半導体基板(1)に形成されている抵抗素子(34)であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 The insulated gate bipolar transistor according to claim 1, wherein the resistor is a resistance element (34) formed on the semiconductor substrate (1). 前記抵抗素子(34)は、前記半導体基板(1)の表面上に、絶縁膜(36)を介して形成されていることを特徴とする請求項2に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 The insulated gate bipolar transistor according to claim 2, wherein the resistance element (34) is formed on the surface of the semiconductor substrate (1) via an insulating film (36). 前記抵抗素子(34)は、10Ω以上1MΩ以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 The insulated gate bipolar transistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the resistance element (34) is 10Ω or more and 1MΩ or less. 前記半導体基板(1)の表面上に形成されており、前記第5半導体層(20)と電気的に接続され、かつ、前記抵抗素子(34)の一端側(34a)と電気的に接続された第3電極(19)と、
前記半導体基板(1)の表面上に形成されており、前記抵抗素子(34)の他端側(34b)と電気的に接続された第4電極(35)とを備え、
前記第3電極(19)および前記第4電極(35)は積層された構造となっていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
It is formed on the surface of the semiconductor substrate (1), is electrically connected to the fifth semiconductor layer (20), and is electrically connected to one end side (34a) of the resistance element (34). A third electrode (19);
A fourth electrode (35) formed on the surface of the semiconductor substrate (1) and electrically connected to the other end side (34b) of the resistance element (34);
The insulated gate bipolar transistor according to any one of claims 2 to 4, wherein the third electrode (19) and the fourth electrode (35) have a laminated structure.
前記第1電極(18)と前記第2電極(21)との間で、前記抵抗素子(34)と直列接続され、かつ、少なくともカソードが前記第1電極(18)と電気的に接続され、アノードが前記第2電極(21)と電気的に接続された双方向ツェナーダイオード(51)を備えることを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1つに記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 Between the first electrode (18) and the second electrode (21), the resistor element (34) is connected in series, and at least the cathode is electrically connected to the first electrode (18), 6. The insulated gate bipolar transistor according to claim 2, further comprising a bidirectional Zener diode (51) whose anode is electrically connected to the second electrode (21). 前記第1電極(18)と前記第2電極(21)との間で、前記抵抗素子(34)に並列接続され、かつ、少なくともカソードが前記第1電極(18)と電気的に接続され、アノードが前記第2電極(21)と電気的に接続された双方向ツェナーダイオード(51)を備えることを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1つに記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 Between the first electrode (18) and the second electrode (21), connected in parallel to the resistance element (34), and at least a cathode is electrically connected to the first electrode (18), 6. The insulated gate bipolar transistor according to claim 2, further comprising a bidirectional Zener diode (51) whose anode is electrically connected to the second electrode (21). 第1導電型の第1半導体層(11)および前記第1半導体層(11)上に形成された第2導電型の第2半導体層(12)を有する半導体基板(1)を用意する工程と、
前記第2半導体層(12)の内部表面側に、第1導電型の第3半導体層(13)を形成する工程と、
前記第3半導体層(13)の内部表面側に第2導電型の第4半導体層(14)を形成する工程と、
前記第2半導体層(12)の内部表面側に、前記第3半導体層(13)と離間して、第2半導体層(12)よりも高不純物濃度である第5半導体層(20)を形成する工程と、
前記半導体基板(1)の表面上であって、チャネルの形成予定領域上に、ゲート絶縁膜(15)を形成する工程と、
前記半導体基板(1)の表面上であって、前記チャネルの形成予定領域とは異なる領域上に、前記ゲート絶縁膜(15)よりも厚い絶縁膜(36)を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜(15)の上にゲート電極(16)を形成する工程と、
前記第3半導体層(13)および前記第4半導体層(14)と電気的に接続された第1電極(18)を形成する工程と、
前記第1半導体層(11)および前記第5半導体層(20)と電気的に接続された第2電極を形成する工程とを備える絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法において、
前記ゲート電極(16)を形成する工程で、ゲート電極(16)の形成と同時に、前記絶縁膜(36)上に、前記第5半導体層(20)と前記第2電極(21)との間に電気的に接続された抵抗素子(34)を形成することを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの製造方法。
Providing a semiconductor substrate (1) having a first semiconductor layer (11) of a first conductivity type and a second semiconductor layer (12) of a second conductivity type formed on the first semiconductor layer (11); ,
Forming a first conductive type third semiconductor layer (13) on the inner surface side of the second semiconductor layer (12);
Forming a second conductive type fourth semiconductor layer (14) on the inner surface side of the third semiconductor layer (13);
A fifth semiconductor layer (20) having a higher impurity concentration than that of the second semiconductor layer (12) is formed on the inner surface side of the second semiconductor layer (12) and spaced apart from the third semiconductor layer (13). And a process of
Forming a gate insulating film (15) on the surface of the semiconductor substrate (1) and on a channel formation planned region;
Forming an insulating film (36) thicker than the gate insulating film (15) on the surface of the semiconductor substrate (1) and on a region different from the channel formation scheduled region;
Forming a gate electrode (16) on the gate insulating film (15);
Forming a first electrode (18) electrically connected to the third semiconductor layer (13) and the fourth semiconductor layer (14);
In a method for manufacturing an insulated gate bipolar transistor, comprising: forming a second electrode electrically connected to the first semiconductor layer (11) and the fifth semiconductor layer (20).
In the step of forming the gate electrode (16), simultaneously with the formation of the gate electrode (16), between the fifth semiconductor layer (20) and the second electrode (21) on the insulating film (36). A method of manufacturing an insulated gate bipolar transistor, comprising: forming a resistance element (34) electrically connected to the gate electrode.
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