JP5389223B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明はパワーデバイス、特に、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)またはパワーMOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)などの半導体装置に関する。より特定的には、この発明は、パワーデバイスの駆動電流量およびラッチアップ耐性およびターンオフ特性を改善するための構成に関する。   The present invention relates to a power device, and more particularly to a semiconductor device such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a power MOSFET (insulated gate field effect transistor). More specifically, the present invention relates to a configuration for improving the drive current amount and latch-up resistance and turn-off characteristics of a power device.

電力の変換および制御を行なう分野においては、パワーデバイスが用いられる。このパワーデバイスにおいて、スイッチング動作を絶縁ゲートに印加される電圧で行なうMOSゲートデバイスがある。このMOSゲートデバイスとしては、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)およびMOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)がある。このようなパワーデバイスの半導体スイッチに対する特性として、高速動作(高速スイッチング動作)に加えて、大電流駆動および高耐圧が要求される。   In the field of power conversion and control, power devices are used. Among these power devices, there is a MOS gate device that performs a switching operation with a voltage applied to an insulated gate. As the MOS gate device, there are an IGBT (insulated gate bipolar transistor) and a MOSFET (insulated gate field effect transistor). As characteristics of such a power device for a semiconductor switch, in addition to a high-speed operation (high-speed switching operation), a large current drive and a high breakdown voltage are required.

特許文献1(特開平7−58320号公報)は、IGBTのターンオフ時間を短縮して、動作周波数を高くすることを目的とする以下の構成を開示する。すなわち、この特許文献1においては、従来構造として、以下の構成を開示する。すなわち、n型エミッタ層を取り囲むように、p型ベースコンタクト層が配置され、このp型ベースコンタクト層が、p型ベース層とコンタクトされる。このp型ベースコンタクト層およびn型エミッタ層がともにエミッタ電極に結合される。p型ベースコンタクト層が、ターンオフ時に少数キャリア(ホール)を、エミッタ電極に放出する。一方、p型コレクタ層下部に、n型バッファ層が形成される。ターンオフ時に、多数キャリアが、コレクタ端子にコレクタ層から放出されるとき、少数キャリアが、n−型ドリフト層に放出されるのを、このバッファ層により防止する。このn型バッファ層を利用する場合、バッファの効果が強くなると、ターンオン時の少数キャリアのドリフト層への注入効率が低下し、伝導度変調作用が低下し、オン抵抗が高くなり、応じてオン電圧が高くなる。これを回避する構成の1つとして、特許文献1は、コレクタショート構造を開示する。このコレクタショート構造においては、p型コレクタ層周辺を取囲むようにn型コレクタショート層が配置される。p型コレクタ層およびn型コレクタショート層が共通に、コレクタ電極に結合される。このコレクタショート構造において、ターンオフ時、コレクタショート層に多数キャリアが流入するものの、少数キャリアはコレクタショート層により吸収され、少数キャリアが発生しにくくなり、ターンオフ時間を短縮する。   Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-58320) discloses the following configuration aimed at shortening the turn-off time of the IGBT and increasing the operating frequency. That is, in this patent document 1, the following structures are disclosed as a conventional structure. That is, a p-type base contact layer is disposed so as to surround the n-type emitter layer, and this p-type base contact layer is in contact with the p-type base layer. Both the p-type base contact layer and the n-type emitter layer are coupled to the emitter electrode. The p-type base contact layer emits minority carriers (holes) to the emitter electrode when turned off. On the other hand, an n-type buffer layer is formed below the p-type collector layer. At turn-off, when majority carriers are emitted from the collector layer to the collector terminal, this buffer layer prevents minority carriers from being emitted to the n− type drift layer. When this n-type buffer layer is used, if the buffer effect increases, the efficiency of injection of minority carriers into the drift layer at the time of turn-on decreases, the conductivity modulation action decreases, the on-resistance increases, The voltage increases. As one configuration for avoiding this, Patent Document 1 discloses a collector short structure. In this collector short structure, an n-type collector short layer is disposed so as to surround the p-type collector layer. A p-type collector layer and an n-type collector short layer are commonly coupled to the collector electrode. In this collector short structure, majority carriers flow into the collector short layer during turn-off, but minority carriers are absorbed by the collector short layer, making it difficult for minority carriers to be generated and shortening the turn-off time.

また、IGBTにおいては、一般に、p型コレクタ層、n型バッファ層、n−型ドリフト層、p型ベース層およびn型エミッタ層が形成される。このnpn構造により、寄生サイリスタが形成される。IGBTのベース領域における電圧降下により、寄生サイリスタがターンオンするラッチアップ現象が生じる可能性がある。このラッチアップ耐性を向上することを目的とする構成が、特許文献2(特表平9−503626号公報)に示される。   In the IGBT, generally, a p-type collector layer, an n-type buffer layer, an n − type drift layer, a p-type base layer, and an n-type emitter layer are formed. A parasitic thyristor is formed by this npn structure. A voltage drop in the base region of the IGBT may cause a latch-up phenomenon in which the parasitic thyristor is turned on. A configuration aimed at improving the latch-up resistance is shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 9-503626).

この特許文献2においては、n−型ドリフト層に形成されるp型ベース領域において、n+型ソース層下部に、高濃度p+型領域を設ける。この高濃度p+型領域により、p型ベース領域の抵抗値を低減し、ソース/ベース領域間の接合部の電圧降下を低減して、ラッチアップ耐性を改善することを図る。   In Patent Document 2, a high-concentration p + type region is provided below an n + type source layer in a p type base region formed in an n− type drift layer. With this high concentration p + type region, the resistance value of the p type base region is reduced, the voltage drop at the junction between the source and base regions is reduced, and the latch-up resistance is improved.

また、オン電流を増加させかつラッチアップ耐性を改善することを目的とする構成が、特許文献3(特開2000−286416号公報)に示される。この特許文献3においては、コレクタ層、エミッタ層およびゲート電極を、リング状に形成する。エミッタ層(ソース層)は、凸部と凹部を有する歯車状の形状、また互いに分離されて島状に配置される構成を有する。エミッタ領域下部のベース抵抗を小さくするとともに、ホール電流を、中心部に形成されるコレクタ層から放射状に放出して、その電流密度を小さくして、ラッチアップ耐性を改善することを図る。   A configuration for increasing the on-current and improving the latch-up resistance is disclosed in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-286416). In Patent Document 3, a collector layer, an emitter layer, and a gate electrode are formed in a ring shape. The emitter layer (source layer) has a gear-like shape having convex portions and concave portions, and a configuration in which the emitter layers are separated from each other and arranged in an island shape. In addition to reducing the base resistance under the emitter region, a hole current is emitted radially from the collector layer formed in the central portion to reduce the current density, thereby improving the latch-up resistance.

特開平7−58320号公報JP-A-7-58320 特表平9−503626号公報JP-T 9-503626 特開2000−286416号公報JP 2000-286416 A

特許文献1は、コレクタショート構造を横型IGBT構造に適用した場合に生じる以下の問題を指摘する。すなわち、ターンオフ時において、多数キャリアが、p型コレクタ層下部を通過してn型コレクタショート層に流入し、p型コレクタ層にも多数キャリアが流入する。応じて、少数キャリアのn型ドリフト層への注入が大きくなる。この横型IGBT構造におけるコレクタショート構造の問題点を解消するために、特許文献1は、p型コレクタ層内に副ゲートを有するMOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)を配置し、この副ゲートMOSトランジスタを介してコレクタ層を、コレクタ電荷抽出層に結合する。電荷抽出層が、コレクタ端子に結合される。この副ゲート構造において、MOSFETのn型ソース層が、p型コレクタ層と隣接して配置し、これらを電極で結合し、n型ソース層のn型キャリアをp型コレクタ層のp型キャリアに変換する。ターンオフ時において、副ゲート構造のMOSトランジスタをオフ状態とし、この副ゲートにおけるp型コレクタ層をフローティング状態として、p型コレクタ層と電荷抽出層とを分離する。多数キャリア(電子)が電荷抽出層を介してコレクタ端子に引き抜かれる。一方、p型コレクタ層および下部のpウェル(pベース)はフローティング状態であり、ウェルとドリフト層の間のpn接合は逆バイアス状態(ビルトイン電圧以下)に維持され、少数キャリアの注入を抑制する。   Patent Document 1 points out the following problems that occur when the collector short structure is applied to a lateral IGBT structure. That is, at the turn-off time, majority carriers pass through the lower part of the p-type collector layer and flow into the n-type collector short layer, and majority carriers also flow into the p-type collector layer. Accordingly, the injection of minority carriers into the n-type drift layer increases. In order to solve the problem of the collector short structure in the lateral IGBT structure, Patent Document 1 arranges a MOS transistor (insulated gate field effect transistor) having a sub-gate in the p-type collector layer, and this sub-gate MOS. The collector layer is coupled to the collector charge extraction layer via a transistor. A charge extraction layer is coupled to the collector terminal. In this sub-gate structure, the n-type source layer of the MOSFET is disposed adjacent to the p-type collector layer, and these are coupled by an electrode so that the n-type carrier of the n-type source layer becomes the p-type carrier of the p-type collector layer. Convert. At the turn-off time, the MOS transistor having the sub-gate structure is turned off, the p-type collector layer in the sub-gate is set in a floating state, and the p-type collector layer and the charge extraction layer are separated. Majority carriers (electrons) are extracted to the collector terminal through the charge extraction layer. On the other hand, the p-type collector layer and the lower p-well (p base) are in a floating state, and the pn junction between the well and the drift layer is maintained in a reverse bias state (below the built-in voltage) to suppress minority carrier injection. .

しかしながら、この特許文献1に示される構成においては、副ゲートの電位を、IGBTのゲート(主ゲート)と別個に制御する回路が必要となり、制御回路の規模が増大する。また、IGBT素子においても、副ゲートおよび主ゲート端子がそれぞれ設けられ、レイアウト面積が増大する。また、この特許文献1に示される構造においては、p型ベース層下部を多数キャリア(電子)が伝搬して電荷抽出層に吸収される。しかしながら、このp型コレクタ層と下部に設けられるpウェルとn型ドリフト層とn型エミッタ層との間の寄生サイリスタによるラッチアップ現象については、何ら考慮していない。   However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, a circuit for controlling the potential of the sub-gate separately from the gate (main gate) of the IGBT is required, and the scale of the control circuit increases. Also, in the IGBT element, a sub-gate and a main gate terminal are provided, and the layout area increases. In the structure disclosed in Patent Document 1, majority carriers (electrons) propagate through the lower portion of the p-type base layer and are absorbed by the charge extraction layer. However, no consideration is given to the latch-up phenomenon caused by the parasitic thyristor between the p-type collector layer, the p-well provided below, the n-type drift layer, and the n-type emitter layer.

特許文献2に示される構成においては、n型ソース層下部に設けられる高濃度p+型領域により、p型ベース領域の抵抗値を低減することを図る。しかしながら、特許文献2は、縦型デバイス構造についてのみ議論しており、横型デバイス構造への適用については何ら考慮していない。また、縦型デバイス構造における寄生サイリスタによるラッチアップを回避することを考慮しているものの、駆動電流を大きくするための構成については何ら考慮していない。   In the configuration disclosed in Patent Document 2, the resistance value of the p-type base region is reduced by the high-concentration p + -type region provided below the n-type source layer. However, Patent Document 2 discusses only the vertical device structure, and does not consider any application to the horizontal device structure. In addition, although consideration is given to avoiding latch-up due to parasitic thyristors in the vertical device structure, no consideration is given to the configuration for increasing the drive current.

特許文献3に示される構成においては、エミッタ領域が歯車状または島状に形成されて、ラッチアップを回避することは図られているものの、まだ、駆動電流を増加するとともにターンオフ時間を短くするための改善を行う余地はある。   In the configuration shown in Patent Document 3, although the emitter region is formed in a gear shape or an island shape to avoid latch-up, the drive current is still increased and the turn-off time is shortened. There is room for improvement.

それゆえ、この発明の目的は、駆動電流量を大きくし、またターンオフ時間を短縮し、かつ寄生サイリスタのラッチアップ耐性を改善することのできる半導体装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can increase the amount of drive current, shorten the turn-off time, and improve the latch-up resistance of a parasitic thyristor.

この発明に係る半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成される半導体領域と、この半導体領域に設けられて、第1の電極に結合される第1半導体層領域と、この半導体領域に、第1半導体層領域から離れてかつ第1半導体層領域を囲むように配置されるリング形状の半導体領域と導電型の異なる第2半導体層領域と、この第2半導体層領域に、互いに分離して所定の間隔で配置されかつ各々が所定の間隔よりも大きな幅を有する複数の矩形様の形状を有する単位領域を有する第2半導体層領域と導電型の異なる第3半導体層領域と、この第3半導体層領域の下方に隣接して第2の半導体層領域に配置される領域と該第3の半導体層領域の間の領域において第2の半導体層領域表面にまで達する領域とを有し、第2半導体層領域よりも高濃度の第2半導体層領域と同一導電型の高濃度半導体層領域と、この第2半導体層領域表面に第1半導体層領域と第3半導体層領域との間での電荷転送のためのチャネルを形成するゲート電極層と、第3の半導体層領域および高濃度半導体層に接触される第2の電極層とを備える。 A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a semiconductor region formed in the semiconductor substrate, a first semiconductor layer region provided in the semiconductor region and coupled to the first electrode, and the semiconductor region The ring-shaped semiconductor region disposed so as to be separated from the first semiconductor layer region and surrounding the first semiconductor layer region, the second semiconductor layer region having a different conductivity type, and the second semiconductor layer region are separated from each other. a plurality of second semiconductor layer regions and the different conductivity type third semiconductor layer region having a unit area having a rectangular-like shape, each and are disposed at predetermined intervals having a width greater than the predetermined interval Te, this Yes an area reaching the second semiconductor layer region surface in the region between the semiconductor layer region adjacent to the second region and the third that will be disposed in the semiconductor layer region under side of the third semiconductor layer area and, the second semiconductor layer region A high-concentration semiconductor layer region having the same conductivity type as the second semiconductor layer region having a high concentration, and charge transfer between the first semiconductor layer region and the third semiconductor layer region on the surface of the second semiconductor layer region A gate electrode layer for forming a channel; and a second electrode layer in contact with the third semiconductor layer region and the high-concentration semiconductor layer .

関連の実施例においてエミッタ層領域に対応する第3半導体層領域が、歯車状に形成され、その凹部領域において第3半導体層領域の幅が狭くなる。したがって、半導体領域(ドリフト層)/第2半導体層領域(一実施例においてベース領域)/第3半導体層領域(一実施例においてエミッタ層)で形成される寄生バイポーラトランジスタにおける第3半導体層領域直下の第2半導体層領域の幅を狭くすることができ、応じて第2半導体層領域の抵抗を低減することができる。これにより、寄生バイポーラトランジスタ動作が抑制され、応じて、寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができる。また、高濃度半導体層領域が第3半導体層領域下方に配置されており、同様、この第3半導体層領域直下の第2半導体層領域の抵抗を低減でき、寄生バイポーラトランジスタ動作を抑制でき、ラッチアップ耐性を改善することができる。   In a related embodiment, the third semiconductor layer region corresponding to the emitter layer region is formed in a gear shape, and the width of the third semiconductor layer region is narrowed in the recessed region. Therefore, immediately below the third semiconductor layer region in the parasitic bipolar transistor formed by the semiconductor region (drift layer) / second semiconductor layer region (base region in one embodiment) / third semiconductor layer region (emitter layer in one embodiment). The width of the second semiconductor layer region can be reduced, and the resistance of the second semiconductor layer region can be reduced accordingly. Thereby, the parasitic bipolar transistor operation is suppressed, and accordingly, the latch-up of the parasitic thyristor can be suppressed. In addition, the high concentration semiconductor layer region is disposed below the third semiconductor layer region. Similarly, the resistance of the second semiconductor layer region immediately below the third semiconductor layer region can be reduced, the parasitic bipolar transistor operation can be suppressed, and the latch Up resistance can be improved.

また、連続的に本体部が形成されており、一実施例においてエミッタである第3半導体層領域に対して形成されるチャネル幅は低減されず、一定のゲート−エミッタ間またはゲート−ソース間電圧(VGEまたはVGS)を印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧またはソース−ドレイン間電圧を印加したときのコレクタ電流−エミッタ電流(ICE)特性またはソース/ドレイン電流特性は劣化しない。また、リング状にチャネル領域が形成されており、チャネル領域を大きくすることができ、大きな電流を流すことができる。   Further, the main body is continuously formed, and in one embodiment, the channel width formed for the third semiconductor layer region which is an emitter is not reduced, and a constant gate-emitter or gate-source voltage is not reduced. The collector current-emitter current (ICE) characteristics or the source / drain current characteristics do not deteriorate when a collector-emitter voltage or a source-drain voltage is applied in a state where (VGE or VGS) is applied. Further, the channel region is formed in a ring shape, the channel region can be enlarged, and a large current can flow.

また、凸部の配置のピッチが、凸部の幅よりも大きくされており、ゲート電極配線を容易に取り出すことができる。   Further, the pitch of the convex portions is set larger than the width of the convex portions, and the gate electrode wiring can be easily taken out.

この発明に係る半導体装置においては、一実施例においてエミッタ層領域に対応する第3半導体層領域が、島状に互いに分離して配置される単位領域で構成され、単位領域下方に高濃度半導体層領域が配置される。したがって、半導体領域(ドリフト層)/第2半導体層領域(一実施例においてベース領域)/第3半導体層領域(一実施例においてエミッタ層)で形成される寄生バイポーラトランジスタにおける第3半導体層領域直下の第2半導体層領域の抵抗を低減することができる。これにより、寄生バイポーラトランジスタ動作が抑制され、応じて、寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができる。   In the semiconductor device according to the present invention, in one embodiment, the third semiconductor layer region corresponding to the emitter layer region is composed of unit regions arranged separately from each other in an island shape, and the high concentration semiconductor layer is provided below the unit region. An area is placed. Therefore, immediately below the third semiconductor layer region in the parasitic bipolar transistor formed by the semiconductor region (drift layer) / second semiconductor layer region (base region in one embodiment) / third semiconductor layer region (emitter layer in one embodiment). The resistance of the second semiconductor layer region can be reduced. Thereby, the parasitic bipolar transistor operation is suppressed, and accordingly, the latch-up of the parasitic thyristor can be suppressed.

また、単位領域の間の領域においては高濃度半導体層領域により少数キャリアが流れ、効率的に少数キャリアを吸収することができ、ターンオフ時間を短縮することができる。また、高濃度半導体層領域が第3半導体層領域下方に配置されており、同様、この第3半導体層領域直下の第2半導体層領域の抵抗を低減でき、寄生バイポーラトランジスタ動作を抑制でき、ラッチアップ耐性を改善することができる。   Further, in the region between the unit regions, minority carriers flow through the high-concentration semiconductor layer region, and the minority carriers can be absorbed efficiently, and the turn-off time can be shortened. In addition, the high concentration semiconductor layer region is disposed below the third semiconductor layer region. Similarly, the resistance of the second semiconductor layer region immediately below the third semiconductor layer region can be reduced, the parasitic bipolar transistor operation can be suppressed, and the latch Up resistance can be improved.

また、一実施例において、エミッタである第3半導体層領域において単位領域が分離して配置されるものの、単位領域の幅は、単位領域間の距離よりも小さくされており、この第3半導体層領域全体に対して形成されるチャネル幅はそれほど低減されず、一定のゲート−エミッタ間またはゲート−ソース間電圧(VGEまたはVGS)を印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧またはソース−ドレイン間電圧を印加したときのコレクタ電流−エミッタ電流(ICE)特性またはソース/ドレイン電流特性は劣化しない。   In one embodiment, although the unit regions are separately arranged in the third semiconductor layer region which is an emitter, the width of the unit regions is smaller than the distance between the unit regions. The channel width formed for the entire region is not reduced so much, and a collector-emitter voltage or a source-drain voltage is applied with a constant gate-emitter or gate-source voltage (VGE or VGS) applied. The collector current-emitter current (ICE) characteristic or the source / drain current characteristic is not deteriorated when is applied.

この発明の実施の形態1に従う横型IGBTの表面レイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the surface layout of the horizontal IGBT according to Embodiment 1 of this invention. 図1に示す線L2−L2に沿った断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the cross-sectional structure along line L2-L2 shown in FIG. 図1に示す線L3−L3に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure along line L3-L3 shown in FIG. 図1に示す線L4−L4に沿った断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the cross-sectional structure along line L4-L4 shown in FIG. 図1から4に示す横型IGBTの寄生サイリスタの電気的等価回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of a parasitic IGBT thyristor shown in FIGS. 1 to 4. (A)は、エミッタ層とエミッタコンタクト領域の形状を拡大して示す図であり、(B)は、このエミッタ層の構造をより拡大して示す図である。(A) is a figure which expands and shows the shape of an emitter layer and an emitter contact area | region, (B) is a figure which expands and shows the structure of this emitter layer more. 図6(A)に示すエミッタ層の構造におけるゲート電極取出し配線の配置の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the arrangement of gate electrode lead-out wirings in the emitter layer structure shown in FIG. 図7に示すゲート電極取出し配線と各電極の平面レイアウトを概略的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a planar layout of the gate electrode lead-out wiring and each electrode shown in FIG. 7. この発明の実施の形態1の変更例1の横型IGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the planar layout of horizontal type IGBT of the modification 1 of Embodiment 1 of this invention. 図9に示す線L10−L10に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 10 schematically shows a cross-sectional structure along line L10-L10 shown in FIG. 図9に示す線L11−L11に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure taken along line L11-L11 shown in FIG. 9; この発明の実施の形態1の変更例2の横型IGBTの断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the cross-section of the horizontal IGBT of the modification 2 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例2の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT of the modification 2 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例3に従う横型IGBTのエミッタ領域の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region of the horizontal IGBT according to the modification 3 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例3の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the horizontal IGBT of the modification 3 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に従う横型IGBTの表面のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the surface of the horizontal type IGBT according to Embodiment 2 of this invention. 図16に示す線L17−L17に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 17 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L17-L17 shown in FIG. 図16に示す線L18−L18に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 17 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L18-L18 shown in FIG. この発明の実施の形態2の変更例1の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the horizontal IGBT of the modification 1 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例1の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the horizontal IGBT of the modification 1 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例2に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT according to the modification 2 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例2のエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the modification 2 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例3に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT according to the modification 3 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例3のエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the modification 3 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に従う横型IGBTの表面のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the surface of the horizontal IGBT according to Embodiment 3 of this invention. 図25に示す線L26−L26に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 26 schematically shows a cross-sectional structure along line L26-L26 shown in FIG. 図25に示す線L27−L27に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 26 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L27-L27 shown in FIG. この発明の実施の形態3の変更例1の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT of the modification 1 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の変更例1における横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of horizontal IGBT in the modification 1 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の変更例2の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT of the modification 2 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の変更例2に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of horizontal IGBT according to the modification 2 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の変更例3の横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of horizontal IGBT of the modification 3 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の変更例3のエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter area | region part of the modification 3 of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に従う横型IGBTの表面のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the surface of the horizontal IGBT according to Embodiment 4 of this invention. 図34に示す線L35−L35に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 35 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure along a line L35-L35 shown in FIG. 34. 図25に示す線L36−L36に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 26 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure along a line L36-L36 shown in FIG. この発明の実施の形態4の変更例1に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT according to the modification 1 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例1に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT according to the modification 1 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例2に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of horizontal type IGBT according to the modification 2 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例2に従う横型IGBTの断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of horizontal IGBT according to the modification 2 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例3に従う横型IGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the emitter region part of the horizontal IGBT according to the modification 3 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例3に従う横型IGBTの断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of horizontal IGBT according to the modification 3 of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に従う横型MOSFETの表面のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the surface of the lateral MOSFET according to Embodiment 5 of this invention. 図43に示す線L44−L44に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 44 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L44-L44 shown in FIG. 43. この発明の実施の形態6に従うIGBTのセルの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the cell of IGBT according to Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6のIGBTのセルの配置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement | positioning of IGBT cell of Embodiment 6 of this invention. 比較基準としての従来の楕円構造横型IGBTの表面のレイアウトを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the layout of the surface of the conventional elliptical structure type lateral IGBT as a comparison reference. この発明の実施の形態6に従うIGBTのチャネル長と図47に示すIGBTのチャネル領域を併せて示す図である。FIG. 48 shows both the channel length of the IGBT according to the sixth embodiment of the present invention and the channel region of the IGBT shown in FIG. 47. 図47に示すIGBTのスイッチング特性を示す図である。It is a figure which shows the switching characteristic of IGBT shown in FIG. 図46に示すIGBTのスイッチング特性を示す図である。It is a figure which shows the switching characteristic of IGBT shown in FIG. この発明の実施の形態7に従う横型IGBTの断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the horizontal IGBT according to Embodiment 7 of this invention. 図51に示す横型IGBTおよび図2に示す横型IGBTのスイッチング特性を示す図である。FIG. 53 is a diagram showing switching characteristics of the lateral IGBT shown in FIG. 51 and the lateral IGBT shown in FIG. 2. 図2に示す横型IGBTのホール、電子分布および空乏層領域境界線を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing holes, electron distribution, and depletion layer region boundary lines of the lateral IGBT shown in FIG. 2. 接合分離構造横型IGBT(図2)のホールの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the hole of junction isolation | separation structure lateral type IGBT (FIG. 2). 図2に示す接合分離構造横型IGBTの電子、ホールおよび平衡状態の濃度分布を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration distribution of the electron of the junction isolation | separation structure horizontal IGBT shown in FIG. 図51に示す誘電体分離構造横型IGBTの電流、電位分布を空乏層領域境界部を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing a depletion layer region boundary portion of the current and potential distribution of the dielectric isolation structure lateral IGBT shown in FIG. 51. 図51に示す誘電体分離構造横型IGBTのホールの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the hole of dielectric material isolation structure horizontal IGBT shown in FIG. 図51に示す誘電体分離構造横型IGBTにおけるコレクタ−エミッタ間の電子、ホール分布および平衡状態のホール/電子濃度分布を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing collector-emitter electrons, a hole distribution, and an equilibrium hole / electron concentration distribution in the dielectric isolation structure lateral IGBT shown in FIG. 51.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う横型nチャネルIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。図1においては、絶縁膜、配線および電極等は示さず、また、この発明の特徴の1つである高濃度半導体領域も示していない。
[Embodiment 1]
1 schematically shows a planar layout of a lateral n-channel IGBT according to the first embodiment of the present invention. In FIG. In FIG. 1, an insulating film, wiring, electrodes, and the like are not shown, and a high-concentration semiconductor region that is one of the features of the present invention is not shown.

図1において、IGBT1は、中央部に円形状に形成されるp型コレクタ層(第1半導体層領域)2と、このコレクタ層2を取り囲むように形成されるn型バッファ層(半導体領域)3と、バッファ層3外部にリング状に形成されるn−型ドリフト層(半導体領域)4と、このn−型ドリフト層4外部にリング状に形成されるp型ベース層(第2半導体領域)5と、このp型ベース層5内に形成されるn+エミッタ層(第3半導体領域)6を含む。   In FIG. 1, the IGBT 1 includes a p-type collector layer (first semiconductor layer region) 2 formed in a circular shape in the center and an n-type buffer layer (semiconductor region) 3 formed so as to surround the collector layer 2. An n − type drift layer (semiconductor region) 4 formed in a ring shape outside the buffer layer 3, and a p type base layer (second semiconductor region) formed in a ring shape outside the n − type drift layer 4 5 and an n + emitter layer (third semiconductor region) 6 formed in the p-type base layer 5.

エミッタ層6は、リング状に連続的に形成される本体部6aと、所定間隔で配置されかつこの本体部6aに結合されるともにコレクタ層2から遠ざかる方向に突出する凸部6bを含む。このn+エミッタ層6を、凸部領域を設けて、その半径方向の長さを部分的に長くすることにより、p型ベース層5におけるエミッタ層下部の長さを短くしてベース抵抗を低減する。   The emitter layer 6 includes a main body portion 6a continuously formed in a ring shape, and a convex portion 6b that is arranged at a predetermined interval and is coupled to the main body portion 6a and protrudes in a direction away from the collector layer 2. The n + emitter layer 6 is provided with a convex region and its length in the radial direction is partially increased, thereby shortening the length of the lower portion of the emitter layer in the p-type base layer 5 and reducing the base resistance. .

このp型ベース層5においては、エミッタ層6とn−ドリフト層4の間に、図示しないゲート電極の電圧によりチャネルが形成されるチャネル形成領域8が設けられる。エミッタ層6の領域においては、p型ベース層5の中央部にリング状にエミッタ電極コンタクト領域7が設けられる。このエミッタ電極コンタクト領域7において、エミッタ層6の凸部6bと電気的に結合するエミッタ電極が設けられる。   In the p-type base layer 5, a channel formation region 8 in which a channel is formed by a voltage of a gate electrode (not shown) is provided between the emitter layer 6 and the n − drift layer 4. In the emitter layer 6 region, an emitter electrode contact region 7 is provided in a ring shape at the center of the p-type base layer 5. In this emitter electrode contact region 7, an emitter electrode that is electrically coupled to the convex portion 6 b of the emitter layer 6 is provided.

したがって、エミッタ層6において、本体部6は連続的にリング状に形成されているため、チャネル形成領域8においてチャネルは、リング状に連続的に形成される。   Therefore, in the emitter layer 6, the main body 6 is continuously formed in a ring shape, so that the channel is continuously formed in a ring shape in the channel formation region 8.

また、p型コレクタ層2を取り囲むように形成されるn型層(バッファ層)3は、p型コレクタ層2からの少数キャリアを吸収する。   An n-type layer (buffer layer) 3 formed so as to surround the p-type collector layer 2 absorbs minority carriers from the p-type collector layer 2.

図2は、図1に示す線L2−L2に沿ったIGBT1の断面構造を概略的に示す図である。図2において、IGBT1は、p型半導体基板(半導体基板)10表面上に形成されるn−型ドリフト層4を有する。n−層(ドリフト層)4表面の中央部(図2においては左端)に、n型層(ウェル領域)3が形成され、n型(バッファ)層3表面に、p型コレクタ層2が形成される。このp型コレクタ層2は、コレクタ電極13に電気的に接続される。コレクタ電極13は、コレクタ電極配線14によりコレクタ端子(図示せず)に結合される。   FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of IGBT 1 along line L2-L2 shown in FIG. In FIG. 2, the IGBT 1 has an n − type drift layer 4 formed on the surface of a p-type semiconductor substrate (semiconductor substrate) 10. An n-type layer (well region) 3 is formed at the center portion (left end in FIG. 2) of the n − layer (drift layer) 4 surface, and a p-type collector layer 2 is formed on the surface of the n-type (buffer) layer 3. Is done. The p-type collector layer 2 is electrically connected to the collector electrode 13. Collector electrode 13 is coupled to a collector terminal (not shown) by collector electrode wiring 14.

コレクタ電極配線14下部およびn−層4表面には、第1絶縁膜11が形成され、第1絶縁膜11上に、保護膜として機能する第2絶縁膜12が設けられる。コレクタ電極13とnバッファ層3の間には、層間絶縁膜が設けられる。   A first insulating film 11 is formed below the collector electrode wiring 14 and on the surface of the n − layer 4, and a second insulating film 12 functioning as a protective film is provided on the first insulating film 11. An interlayer insulating film is provided between the collector electrode 13 and the n buffer layer 3.

一方、図2の右側に示すエミッタ部においては、第1絶縁膜11上にゲート配線16が形成される。このゲート配線16は、n−層4上に、ゲート絶縁膜15を介して形成されるゲート電極配線部16aを含む。このゲート配線16は、ゲート電極17に電気的に接続される。ゲート配線16において、ゲート電極配線部16aを、リング状に形成することにより、p型ベース層5表面のチャネル形成領域8全体にわたって、ゲート電極17に印加される電圧に応じてチャネルを形成する。   On the other hand, in the emitter section shown on the right side of FIG. 2, the gate wiring 16 is formed on the first insulating film 11. The gate wiring 16 includes a gate electrode wiring portion 16 a formed on the n − layer 4 via a gate insulating film 15. The gate wiring 16 is electrically connected to the gate electrode 17. In the gate wiring 16, the gate electrode wiring portion 16 a is formed in a ring shape, thereby forming a channel according to the voltage applied to the gate electrode 17 over the entire channel formation region 8 on the surface of the p-type base layer 5.

p型ベース層5の表面に、p型ベース層5よりも高濃度のp+層20がエミッタ層6よりも深く形成される。このp+層20上に、n+エミッタ層6が形成される。p+層20およびn+エミッタ層6両者に接触するようにエミッタ電極21が形成される。ゲート電極17とエミッタ電極21の間には層間絶縁膜19が設けられ、互いに分離される。   A p + layer 20 having a higher concentration than the p-type base layer 5 is formed deeper than the emitter layer 6 on the surface of the p-type base layer 5. An n + emitter layer 6 is formed on the p + layer 20. Emitter electrode 21 is formed in contact with both p + layer 20 and n + emitter layer 6. An interlayer insulating film 19 is provided between the gate electrode 17 and the emitter electrode 21 and is separated from each other.

n+エミッタ層6底部に、高濃度のp+層20が設けられており、したがって、n+エミッタ層6底部のベース層の抵抗値が小さくされ、電圧降下が低減される。   A high-concentration p + layer 20 is provided at the bottom of the n + emitter layer 6. Therefore, the resistance value of the base layer at the bottom of the n + emitter layer 6 is reduced, and the voltage drop is reduced.

図3は、図1に示す線L3−L3に沿ったIGBT1の断面構造を概略的に示す図である。この図3に示すIGBT1の断面構造においては、図2に示すIGBTのエミッタ領域近傍の断面構造とその構成は同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。ただし、図3においては、図2に示す第1および第2絶縁膜11および12については特に参照番号は付していない。   FIG. 3 schematically shows a cross-sectional structure of IGBT 1 along line L3-L3 shown in FIG. The cross-sectional structure of the IGBT 1 shown in FIG. 3 is the same as the cross-sectional structure in the vicinity of the emitter region of the IGBT shown in FIG. 2, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. . However, in FIG. 3, the first and second insulating films 11 and 12 shown in FIG.

図3に示すように、n+エミッタ層6は、チャネル形成領域8からエミッタ電極21下部にまで延在する(凸部がエミッタ電極21に結合される)。エミッタ電極21は、また、n+エミッタ層6の底部に形成されるp+層20に結合される。したがって、p型ベース層5を直接エミッタ電極21に結合する場合に比べて、エミッタ電極21とベース層の間の接触抵抗を低減することができる。ターンオフ時または定常状態において、正孔(ホール)HLが、pベース層5からp+層20を介してエミッタ電極21に流れ込む。この場合、p+層20における抵抗値は小さく、n+エミッタ層6下部におけるp型ベース層5の電圧降下は小さい。従って、p型ベース層5とn+エミッタ層6が順方向にバイアスされるのを防止することができ、寄生npnバイポーラトランジスタがオン状態となるのを防止することができる。すなわち、p+層20を設けることにより、n+エミッタ層6直下を、停滞することなくホールHLがエミッタ電極21に流れ込み、高速で少数キャリアのホールを放出することができる。言い換えると、エミッタ電極21に対するベース層5(p+層20)のコンタクト抵抗の低減により、間接的に、n+エミッタ層6直下のpベース領域のベース抵抗が低減されている。   As shown in FIG. 3, n + emitter layer 6 extends from channel formation region 8 to the bottom of emitter electrode 21 (the convex portion is coupled to emitter electrode 21). Emitter electrode 21 is also coupled to p + layer 20 formed at the bottom of n + emitter layer 6. Therefore, the contact resistance between the emitter electrode 21 and the base layer can be reduced as compared with the case where the p-type base layer 5 is directly coupled to the emitter electrode 21. At the time of turn-off or in a steady state, holes (holes) HL flow into the emitter electrode 21 from the p base layer 5 through the p + layer 20. In this case, the resistance value in the p + layer 20 is small, and the voltage drop of the p-type base layer 5 under the n + emitter layer 6 is small. Therefore, the p-type base layer 5 and the n + emitter layer 6 can be prevented from being forward-biased, and the parasitic npn bipolar transistor can be prevented from being turned on. That is, by providing the p + layer 20, the holes HL flow into the emitter electrode 21 without stagnation just below the n + emitter layer 6, and minority carrier holes can be emitted at high speed. In other words, by reducing the contact resistance of the base layer 5 (p + layer 20) with respect to the emitter electrode 21, the base resistance of the p base region immediately below the n + emitter layer 6 is indirectly reduced.

図4は、図1に示す線L4−L4に沿ったIGBT1の断面構造を概略的に示す図である。図4に示すIGBT1の領域においては、n+エミッタ層6において、本体部6aが設けられ、凸部6bは設けられていない。したがって、エミッタ電極21が、p+層20にのみ接触される。この図4に示す断面構造の他の構成は、図3に示す断面構造の構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure of IGBT 1 along line L4-L4 shown in FIG. In the region of the IGBT 1 shown in FIG. 4, the n + emitter layer 6 is provided with the main body portion 6a and not with the convex portion 6b. Therefore, the emitter electrode 21 is in contact only with the p + layer 20. The other configuration of the cross-sectional structure shown in FIG. 4 is the same as that of the cross-sectional structure shown in FIG. 3, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4に示すように、n+エミッタ層6において、凸部6bが設けられていない領域においては、本体部6aの長さは短い。したがって、この領域において、n+エミッタ層6下部のベース抵抗はより小さく、ホールHLは、エミッタ電極21へ、低抵抗のp+層20を介して停滞することなく放出される。これにより、より効果的に寄生npnバイポーラトランジスタ動作を抑制することができ、応じて、IGBT1のターンオフ時および定常状態のオン時における寄生サイリスタのラッチアップ耐性を改善することができる。   As shown in FIG. 4, in the n + emitter layer 6, the length of the main body portion 6 a is short in a region where the convex portion 6 b is not provided. Therefore, in this region, the base resistance under the n + emitter layer 6 is smaller, and the hole HL is emitted to the emitter electrode 21 through the low resistance p + layer 20 without stagnation. Thereby, the parasitic npn bipolar transistor operation can be more effectively suppressed, and accordingly, the latch-up resistance of the parasitic thyristor when the IGBT 1 is turned off and when the steady state is turned on can be improved.

図5は、図1から4に示す横型IGBT1の寄生サイリスタの電気的等価回路を示す図である。図5において、寄生サイリスタは、pnpバイポーラトランジスタTR1と、npnバイポーラトランジスタTR2とを含む。pnpバイポーラトランジスタTR1は、そのエミッタがp型コレクタ層2により形成され、ベースがn+層3およびn−層4により形成され、そのコレクタが、pベース層5およびp+層20により形成される。一方、npnバイポーラトランジスタTR2は、n+層3およびn−層4で形成されるコレクタと、n+エミッタ層6で形成されるエミッタと、pベース層5およびp+層20で形成されるベースを有する。このバイポーラトランジスタTR2のベース層においてベース抵抗Rが存在する。   FIG. 5 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the parasitic thyristor of the lateral IGBT 1 shown in FIGS. In FIG. 5, the parasitic thyristor includes a pnp bipolar transistor TR1 and an npn bipolar transistor TR2. The pnp bipolar transistor TR1 has an emitter formed by a p-type collector layer 2, a base formed by an n + layer 3 and an n− layer 4, and a collector formed by a p base layer 5 and a p + layer 20. On the other hand, npn bipolar transistor TR2 has a collector formed of n + layer 3 and n− layer 4, an emitter formed of n + emitter layer 6, and a base formed of p base layer 5 and p + layer 20. A base resistance R exists in the base layer of the bipolar transistor TR2.

寄生バイポーラトランジスタTR1のエミッタが、コレクタ電極13に結合され、寄生バイポーラトランジスタTR2のエミッタおよびベースが、エミッタ電極21に結合される。   The emitter of parasitic bipolar transistor TR 1 is coupled to collector electrode 13, and the emitter and base of parasitic bipolar transistor TR 2 are coupled to emitter electrode 21.

p+層20を設け、またn+エミッタ層6の半径方向の長さを短くすることにより、ベース抵抗Rを小さくすることができる。応じて、寄生バイポーラトランジスタTR2のベース−エミッタ間の電圧が、ビルトイン電圧を超えるのを抑制でき、この寄生バイポーラトランジスタTR2がオン状態となるのを防止する。これにより、寄生サイリスタのラッチアップ耐性を改善することができる。   By providing the p + layer 20 and shortening the length of the n + emitter layer 6 in the radial direction, the base resistance R can be reduced. Accordingly, the voltage between the base and the emitter of the parasitic bipolar transistor TR2 can be suppressed from exceeding the built-in voltage, and the parasitic bipolar transistor TR2 is prevented from being turned on. Thereby, the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved.

また、エミッタ層6は、凹部と凸部とを有する歯車状にその外周が形成されているものの、内周部においては、本体部6aが連続的に形成されており、チャネル形成領域8は、連続的に形成される。エミッタ領域6の本体部6aをリング状に形成しているため、エミッタ層6の円周方向に沿ってチャネルが連続的に形成され、チャネル幅を充分に大きくすることができる。したがって、一定のゲート−エミッタ間電圧VGEを印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧VCを印加したときのコレクタ−エミッタ電流ICE特性の劣化は抑制され、大電流を駆動することができる。   The emitter layer 6 is formed in a gear shape having a concave portion and a convex portion, and the outer periphery thereof is formed. However, in the inner peripheral portion, the main body portion 6a is continuously formed, and the channel forming region 8 is It is formed continuously. Since the main body 6a of the emitter region 6 is formed in a ring shape, a channel is continuously formed along the circumferential direction of the emitter layer 6, and the channel width can be sufficiently increased. Therefore, the deterioration of the collector-emitter current ICE characteristic when the collector-emitter voltage VC is applied while the constant gate-emitter voltage VGE is applied is suppressed, and a large current can be driven.

図6(A)は、図1に示す平面レイアウトのn+エミッタ層6に対するエミッタコンタクト領域をより具体的に示す図である。このn+エミッタ層6は、リング状に連続して形成される本体部6aと、所定の間隔で配置される凸部6bを含む。凸部6bは、本体部6aに連結される。この本体部6a外周に沿って、凸部6bと一部が重なり合うように、エミッタコンタクト領域25が形成される。このエミッタ電極コンタクト領域7においては、下部に形成される凸部6bおよびp+層20(図6(A)には示さず)と電気的に接続されるエミッタ電極(21)が形成される。   FIG. 6A is a diagram more specifically showing an emitter contact region for n + emitter layer 6 in the planar layout shown in FIG. The n + emitter layer 6 includes a main body portion 6a formed continuously in a ring shape and convex portions 6b arranged at a predetermined interval. The convex portion 6b is connected to the main body portion 6a. An emitter contact region 25 is formed along the outer periphery of the main body portion 6a so as to partially overlap the convex portion 6b. In this emitter electrode contact region 7, an emitter electrode (21) electrically connected to the convex portion 6b and p + layer 20 (not shown in FIG. 6 (A)) formed in the lower portion is formed.

したがって、エミッタ電極コンタクト領域7において、凸部6bをn+エミッタ層6に対して電気的接続を取る領域として用いることにより、n+エミッタ層6の下部のp型ベース層の長さを低減することができる。   Therefore, in the emitter electrode contact region 7, the length of the p-type base layer below the n + emitter layer 6 can be reduced by using the protrusion 6 b as a region for electrical connection to the n + emitter layer 6. it can.

図6(B)は、この図6(A)に示すn+エミッタ層6の一部の構成を拡大して示す図である。n+エミッタ層6において、本体部6aの外周に、円周方向に沿って、所定のピッチW1で、幅W2の凸部6bが形成される。凸部6bの配置のピッチW1は、凸部6bの幅W2よりも十分大きくされる(W1>W2)。このn+エミッタ層の凸部6bを、十分間隔を開けて配置することにより、n+エミッタ層6の半径方向の幅の増大を十分に抑制して、ベース抵抗を低減することができる。また、このピッチW1が、凸部6bの幅W2よりも十分大きくされると、以下の利点が得られる。   FIG. 6B is an enlarged view showing a part of the structure of the n + emitter layer 6 shown in FIG. In the n + emitter layer 6, convex portions 6b having a width W2 are formed at a predetermined pitch W1 along the circumferential direction on the outer periphery of the main body portion 6a. The pitch W1 of the arrangement of the convex portions 6b is sufficiently larger than the width W2 of the convex portions 6b (W1> W2). By arranging the convex portions 6b of the n + emitter layer with a sufficient interval, an increase in the radial width of the n + emitter layer 6 can be sufficiently suppressed, and the base resistance can be reduced. Further, when the pitch W1 is sufficiently larger than the width W2 of the convex portion 6b, the following advantages are obtained.

図7は、n+エミッタ層とエミッタ電極とゲート電極引出し配線の平面レイアウトを拡大して示す図である。この図7に示すように、n+エミッタ層6は、リング状に連続して形成される本体部6aと、この本体部6aに隣接して所定のピッチ(W1)で配置される凸部6bを含む。この凸部6bに対して、エミッタ電極30(21)との間の電気的にコンタクトが取られる。このエミッタ電極30は、図2に示すエミッタ電極21に対応し、図1に示すエミッタ電極コンタクト領域7に沿って、リング状に配設される。凸部6bの間に、ゲート電極引出し配線32が配設される。   FIG. 7 is an enlarged view showing a planar layout of the n + emitter layer, the emitter electrode, and the gate electrode lead wiring. As shown in FIG. 7, the n + emitter layer 6 includes a main body portion 6a formed continuously in a ring shape, and convex portions 6b arranged at a predetermined pitch (W1) adjacent to the main body portion 6a. Including. Electrical contact is made with the emitter electrode 30 (21) with respect to the convex portion 6b. The emitter electrode 30 corresponds to the emitter electrode 21 shown in FIG. 2, and is arranged in a ring shape along the emitter electrode contact region 7 shown in FIG. A gate electrode lead-out wiring 32 is disposed between the protrusions 6b.

凸部6bの間のゲート電極取り出し配線32を配置する領域において、エミッタ電極30は分離される。したがって、このゲート電極引出し配線32下部において、n+エミッタ層6の本体部6aを連続的に延在して配置させるとともに、エミッタ電極21(30)を凸部6bを介してn+エミッタ層6に電気的に接触させることができる。これにより、ゲート電極引出し配線32の配設領域においてエミッタ層6を分離する必要がなくなる。このn+エミッタ層本体部6aを連続的に延在させることにより、チャネル形成領域を連続的に延在させることができ、IGBTのチャネル幅が低減されるのを防止することができる。   In the region where the gate electrode lead-out wiring 32 is disposed between the convex portions 6b, the emitter electrode 30 is separated. Therefore, the main body portion 6a of the n + emitter layer 6 is continuously extended and arranged below the gate electrode lead-out wiring 32, and the emitter electrode 21 (30) is electrically connected to the n + emitter layer 6 through the convex portion 6b. Can be contacted. This eliminates the need to separate the emitter layer 6 in the region where the gate electrode lead wiring 32 is provided. By continuously extending the n + emitter layer body 6a, the channel formation region can be continuously extended, and the channel width of the IGBT can be prevented from being reduced.

図8は、IGBT1のエミッタ電極およびゲート電極の平面レイアウトを概略的に示す図である。この図8に示すように、IGBTにおいて、pベース層5の内周部に、チャネル形成領域8が設けられる。このチャネル形成領域8の内側に、ゲート電極(ゲート電極配線16,19を含むゲート配線)17がリング状に形成される。ゲート電極17は、内部に形成されるnバッファ層3およびpコレクタ層2を取り囲むように配置される。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a planar layout of the emitter electrode and the gate electrode of the IGBT 1. As shown in FIG. 8, in the IGBT, a channel forming region 8 is provided in the inner peripheral portion of the p base layer 5. A gate electrode (a gate wiring including gate electrode wirings 16 and 19) 17 is formed in a ring shape inside the channel formation region 8. Gate electrode 17 is arranged to surround n buffer layer 3 and p collector layer 2 formed therein.

このチャネル形成領域8外部に、リング状に連続的に形成される本体部6aおよびこの本体部6aに連結する凸部6bを有するn+エミッタ層6が設けられる。エミッタ層6の凸部6bと一部が重なるように、pベース層5表面に、エミッタ電極30(エミッタ電極コンタクト領域7)が設けられる。エミッタ電極30は、その一部が、凸部6bの間の領域において分離される。このエミッタ電極30の分離領域においてゲート電極引出し配線32が配設され、内部でリング状に形成されるチャネルゲート電極17と結合される。   An n + emitter layer 6 having a main body portion 6a continuously formed in a ring shape and a convex portion 6b connected to the main body portion 6a is provided outside the channel forming region 8. An emitter electrode 30 (emitter electrode contact region 7) is provided on the surface of the p base layer 5 so as to partially overlap the convex portion 6b of the emitter layer 6. A part of the emitter electrode 30 is separated in a region between the convex portions 6b. In the isolation region of the emitter electrode 30, a gate electrode lead-out wiring 32 is disposed and coupled to the channel gate electrode 17 formed in a ring shape inside.

したがって、この図8に示すように、n+エミッタ層6は連続的に形成され、かつエミッタ電極30と電気的に接続される。したがって、チャネル形成領域8においてチャネルを、n+エミッタ層6内部に連続的に形成することができ、チャネル幅が低減されるのを抑制することができる。   Therefore, as shown in FIG. 8, n + emitter layer 6 is formed continuously and is electrically connected to emitter electrode 30. Therefore, a channel can be continuously formed in the n + emitter layer 6 in the channel formation region 8, and a reduction in channel width can be suppressed.

また、図8においては、エミッタ電極30は、1箇所において切断されて分離され、この分離領域においてゲート電極取出し配線32が配設される。しかしながら、このエミッタ電極30は、複数箇所において切断されて、各切断領域においてゲート電極取出し配線32が配設されてもよい。各分割エミッタ電極30が、それぞれ共通にエミッタ電極引出し配線(エミッタ端子)に結合されればよい。   In FIG. 8, the emitter electrode 30 is cut and separated at one place, and the gate electrode lead-out wiring 32 is disposed in this separation region. However, the emitter electrode 30 may be cut at a plurality of locations, and the gate electrode lead-out wiring 32 may be provided in each cutting region. Each divided emitter electrode 30 may be coupled to an emitter electrode lead-out line (emitter terminal) in common.

以上のように、この凸部6bの円周方向に沿っての幅(W1)を、凸部6bの円周方向に沿ったピッチ(W2)よりも小さくすることにより、ゲート電極取出し配線32は、十分余裕をもって配設することができる。これにより、ゲート−エミッタ間電圧VGEを印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧VCを印加したときのコレクタ−エミッタ電流ICE特性が悪化するのが防止される。   As described above, by making the width (W1) along the circumferential direction of the convex portion 6b smaller than the pitch (W2) along the circumferential direction of the convex portion 6b, the gate electrode lead-out wiring 32 becomes , Can be disposed with a sufficient margin. This prevents the collector-emitter current ICE characteristic from deteriorating when the collector-emitter voltage VC is applied in a state where the gate-emitter voltage VGE is applied.

上述の説明においては、nチャネルIGBTが示される。しかしながら、横型pチャネルIGBTを用いても、同様の効果を得ることができる。   In the above description, an n-channel IGBT is shown. However, the same effect can be obtained even when a lateral p-channel IGBT is used.

各領域の導電型が逆にされれば、横型pチャネルIGBTが得られ、nベース層において、高濃度の半導体領域をpエミッタ領域に隣接して、かつエミッタ層よりも深く形成する。   If the conductivity type of each region is reversed, a lateral p-channel IGBT is obtained, and in the n base layer, a high concentration semiconductor region is formed adjacent to the p emitter region and deeper than the emitter layer.

[変更例1]
図9は、この発明の実施の形態1の変更例1のIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。図9においても、絶縁膜、電極および配線は記載していない。この図9に示す平面レイアウトは、図1に示すIGBT1の平面レイアウトと、以下の点でその構成が異なる。すなわち、p型ベース層5内に、n+エミッタ層6下部に、高濃度のp+層35がリング状に、エミッタ層6の凸部6bの先端部と外周が整列するように設けられる。この図9に示す平面レイアウトの他の構成は、図1に示す平面レイアウトと同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Modification 1]
FIG. 9 schematically shows a planar layout of the IGBT according to the first modification of the first embodiment of the present invention. Also in FIG. 9, the insulating film, electrodes, and wiring are not shown. The planar layout shown in FIG. 9 differs from the planar layout of the IGBT 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, in the p-type base layer 5, a high-concentration p + layer 35 is provided in a ring shape below the n + emitter layer 6 so that the tip and the outer periphery of the protrusion 6 b of the emitter layer 6 are aligned. The other configuration of the planar layout shown in FIG. 9 is the same as that of the planar layout shown in FIG. 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図10は、図9に示す線L10−L10に沿った断面構造を概略的に示す図である。図10において、n+エミッタ層6(6a,6b)下部に、p+層35がpベース層5内に、n+エミッタ層と端部が整列するように形成される。図10に示す断面構造の他の構造は、図3に示す断面構造と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。従って、この領域においては、エミッタ電極21は、p型ベース層5とn+エミッタ層6とに電気的に結合される。   FIG. 10 schematically shows a cross-sectional structure along line L10-L10 shown in FIG. In FIG. 10, a p + layer 35 is formed in the p base layer 5 below the n + emitter layer 6 (6a, 6b) so that the end of the n + emitter layer is aligned. The other structure of the cross-sectional structure shown in FIG. 10 is the same as the cross-sectional structure shown in FIG. 3. Corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Therefore, in this region, emitter electrode 21 is electrically coupled to p-type base layer 5 and n + emitter layer 6.

図11は、図9に示す線L11−L11に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図11に示す断面構造において、n+エミッタ層6は、本体部6aが形成され、凸部(6b)は形成されない。この領域においては、高濃度のp+層35がエミッタ電極21に結合される。   FIG. 11 schematically shows a sectional structure taken along line L11-L11 shown in FIG. In the cross-sectional structure shown in FIG. 11, the n + emitter layer 6 is formed with the main body portion 6a and not with the convex portion (6b). In this region, the high concentration p + layer 35 is coupled to the emitter electrode 21.

これらの図9から図11に示すように、pベース層5においてn+エミッタ層6下部に、p+層35が設けられており、凸部6bが設けられていないエミッタ層の凹部領域においてエミッタ電極21が高濃度のn+領域に電気的に接続されており、pベース層5の抵抗を低減することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐性を改善することができる。また、本体部6aによりチャネルが連続的にリンク状に形成されており、チャネル幅は充分に広くすることができ、コレクタ−エミッタ電流ICE特性の劣化が抑制される。また、p+層35がエミッタ電極21に電気的に結合され、ベース層5に対するエミッタ電極21の接触抵抗を低減でき、応じて、ベース抵抗を低減することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐量をより一層改善することができる。   As shown in FIGS. 9 to 11, in the p base layer 5, the p + layer 35 is provided below the n + emitter layer 6, and the emitter electrode 21 is formed in the concave region of the emitter layer where the convex portion 6 b is not provided. Are electrically connected to the high concentration n + region, the resistance of the p base layer 5 can be reduced, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved. Further, the channel is continuously formed in a link shape by the main body 6a, the channel width can be sufficiently widened, and the deterioration of the collector-emitter current ICE characteristic is suppressed. Further, the p + layer 35 is electrically coupled to the emitter electrode 21, and the contact resistance of the emitter electrode 21 with respect to the base layer 5 can be reduced. Accordingly, the base resistance can be reduced, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be further increased. It can be further improved.

また、n+エミッタ層6において、凸部6bの幅が、凸部6bのピッチよりも狭くされており、先の図7に示す構成と同様、ゲート電極取出し配線を余裕をもって配置することができる。   Further, in the n + emitter layer 6, the width of the convex portions 6b is narrower than the pitch of the convex portions 6b, and the gate electrode lead-out wiring can be arranged with a margin as in the configuration shown in FIG.

[変更例2]
図12および図13は、この発明の実施の形態1の変更例2に従うIGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。図12に示す断面構造は、図9に示す線L10−L10に沿った断面構造に対応する。図12に示すIGBTにおいては、n+エミッタ層6は、これまでと同様、円形状に形成される本体部6aと、コレクタ層から遠ざかる方向に突出する凸部6bとを含む。このn+エミッタ層6下部に、ほぼ同じ大きさで、p+層40が設けられる。この図12に示す断面構造は、図10に示す断面構造と他の構成は同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Modification 2]
12 and 13 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the second modification of the first embodiment of the present invention. The cross-sectional structure shown in FIG. 12 corresponds to the cross-sectional structure along line L10-L10 shown in FIG. In the IGBT shown in FIG. 12, the n + emitter layer 6 includes a main body portion 6a formed in a circular shape and a convex portion 6b protruding in a direction away from the collector layer, as before. Under the n + emitter layer 6, a p + layer 40 having substantially the same size is provided. The cross-sectional structure shown in FIG. 12 is the same as the cross-sectional structure shown in FIG. 10, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図13に示す断面構造は、図9に示す線L11−L11に沿った断面構造に対応する。図13においては、n+エミッタ層の凸部(6b)が設けられず、本体部6aが配置される。このn+エミッタ層6の本体部6aを囲むように、p+層40が形成されて、p+層40がエミッタ電極21と電気的に結合される。   The cross-sectional structure shown in FIG. 13 corresponds to the cross-sectional structure along line L11-L11 shown in FIG. In FIG. 13, the convex part (6b) of the n + emitter layer is not provided, and the main body part 6a is arranged. A p + layer 40 is formed so as to surround the body portion 6 a of the n + emitter layer 6, and the p + layer 40 is electrically coupled to the emitter electrode 21.

この図13に示す断面構造の他の構成は、図11に示す断面構造と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the cross-sectional structure shown in FIG. 13 is the same as the cross-sectional structure shown in FIG. 11, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図12および図13に示すように、pベース層5内に、n+エミッタ層6(6a,6b)下部と、このn+エミッタ層6よりも深くp+層40を形成することにより、pベース層5のベース抵抗を低減することができ、またpベース層5に対する接触抵抗も低減することができ、これまでの図1から図4に示す構成と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIGS. 12 and 13, the p base layer 5 is formed by forming a lower portion of the n + emitter layer 6 (6 a, 6 b) and a p + layer 40 deeper than the n + emitter layer 6 in the p base layer 5. The base resistance can be reduced, and the contact resistance with respect to the p base layer 5 can also be reduced. Thus, the same effects as those shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained.

[変更例3]
図14および図15は、この発明の実施の形態1の変更例3に従うIGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。図14に示す断面構造は、図9に示す平面レイアウトの線L10−L10に沿った断面構造に相当し、図15に示す断面構造は、図9に示す平面レイアウトの線L11−L11に沿った断面構造に対応する。
[Modification 3]
14 and 15 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the third modification of the first embodiment of the present invention. The cross-sectional structure shown in FIG. 14 corresponds to the cross-sectional structure taken along line L10-L10 in the planar layout shown in FIG. 9, and the cross-sectional structure shown in FIG. 15 taken along line L11-L11 in the planar layout shown in FIG. Corresponds to the cross-sectional structure.

この図14に示すように、n+エミッタ層6(本体部6a,凸部6b)下部に、pベース層5内に、高濃度p+層45が設けられる。このp+層45は、pベース層5内に埋込まれており、エミッタ層6と分離される。エミッタ電極21は、n+エミッタ層6およびpベース層5に電気的に結合される。一方、図15に示すように、n+エミッタ層6において、本体部6aが設けられており、凸部6bが設けられていない領域においては、p+層45が、pベース層5内において、エミッタ電極21下部にまで延在して形成される。   As shown in FIG. 14, a high-concentration p + layer 45 is provided in the p base layer 5 below the n + emitter layer 6 (main body portion 6a, convex portion 6b). The p + layer 45 is buried in the p base layer 5 and is separated from the emitter layer 6. Emitter electrode 21 is electrically coupled to n + emitter layer 6 and p base layer 5. On the other hand, as shown in FIG. 15, in the region where the main body portion 6 a is provided in the n + emitter layer 6 and the convex portion 6 b is not provided, the p + layer 45 is formed in the p base layer 5 in the emitter electrode. 21 extends to the bottom.

図14および図15に示す断面構造の他の構成は、図12および図13に示す断面構造と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。   Other configurations of the cross-sectional structures shown in FIGS. 14 and 15 are the same as the cross-sectional structures shown in FIGS. 12 and 13, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図14および図15に示すように、pベース層5内に、n+エミッタ層6と離れて、p+層45を配置する場合においても、n+エミッタ層6下部のベース抵抗は、p+層45により低減することができ、ラッチアップ耐性を改善することができる。また、チャネル形成領域8、連続的に形成されており、コレクタ−エミッタ電流IC特性の悪化は十分に抑制することができる。また、エミッタ層6の形状は、先の図1から4および変更例1から2において説明したものと同じであり、本体部6aおよび凸部6bを有しており、ゲート電極取出し配線も十分余裕をもって配置することができ、これまで説明した実施の形態1および変更例1および2と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIGS. 14 and 15, even when the p + layer 45 is arranged in the p base layer 5 apart from the n + emitter layer 6, the base resistance under the n + emitter layer 6 is reduced by the p + layer 45. The latch-up resistance can be improved. Further, the channel forming region 8 is continuously formed, and the deterioration of the collector-emitter current IC characteristics can be sufficiently suppressed. The shape of the emitter layer 6 is the same as that described in FIGS. 1 to 4 and Modifications 1 and 2, and has a main body portion 6a and a convex portion 6b, and the gate electrode lead-out wiring has a sufficient margin. The same effects as those of the first embodiment and the first and second modified examples described so far can be obtained.

以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、横型IGBTにおいてエミッタ層を、凹部および凸部を有する歯車形状(本体部と凸部を有する形状)に形成し、このエミッタ層よりも深い部分に、高濃度半導体層を形成している。従って、ベース抵抗を低減でき、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を改善することができる。また、チャネル幅を十分広く取ることができ、一定のゲート−エミッタ間電圧(VGE)を印加した状態において、コレクタ−エミッタ間電圧(VC)を印加したときのコレクタ−エミッタ電流(ICE)特性の劣化を抑制することができる。また、ゲート電極取出し配線も、エミッタ電極とエミッタ層との接触に影響を及ぼすことなく配置することができ、チャネル幅を十分に確保することができ、大電流を駆動することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, in the lateral IGBT, the emitter layer is formed in a gear shape having a concave portion and a convex portion (a shape having a main body portion and a convex portion), and more than this emitter layer. A high concentration semiconductor layer is formed in a deep portion. Accordingly, the base resistance can be reduced and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved. Further, the channel width can be sufficiently wide, and the collector-emitter current (ICE) characteristic when the collector-emitter voltage (VC) is applied in a state where a constant gate-emitter voltage (VGE) is applied. Deterioration can be suppressed. Further, the gate electrode lead-out wiring can also be arranged without affecting the contact between the emitter electrode and the emitter layer, a sufficient channel width can be secured, and a large current can be driven.

[実施の形態2]
図16は、この発明の実施の形態2に従うIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。この図16においても、図面を簡略化するために、絶縁膜、電極配線およびベース層内の高濃度p型層は示していない。
[Embodiment 2]
FIG. 16 schematically shows a planar layout of the IGBT according to the second embodiment of the present invention. Also in FIG. 16, in order to simplify the drawing, the insulating film, the electrode wiring, and the high concentration p-type layer in the base layer are not shown.

この図16に示す平面レイアウトは、以下の点で、図1に示す実施の形態1に従うIGBTの平面レイアウトとその構成が異なる。すなわち、p型ベース層5内に配置されるn+エミッタ層として、互いに分離して配置される単位エミッタ層(単位領域)60が、このp型ベース層5内において円周方向に沿って所定の間隔を置いて配置される。この図16に示すIGBTの平面レイアウトの他の構成は、図1に示す平面レイアウトの構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The planar layout shown in FIG. 16 differs from the planar layout of the IGBT according to the first embodiment shown in FIG. 1 in the following points. That is, unit emitter layers (unit regions) 60 arranged separately from each other as n + emitter layers arranged in the p-type base layer 5 are arranged in a predetermined direction along the circumferential direction in the p-type base layer 5. Arranged at intervals. The other configuration of the planar layout of the IGBT shown in FIG. 16 is the same as the configuration of the planar layout shown in FIG. 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

単位エミッタ層60の円周方向に沿った幅aは、単位領域の間隔bよりも大きくされる。単位エミッタ層60の形状は、4辺を有する矩形形状であればよい。幅および間隔は円周方向に沿った長さである。   The width a along the circumferential direction of the unit emitter layer 60 is made larger than the interval b between the unit regions. The unit emitter layer 60 may have a rectangular shape having four sides. The width and interval are lengths along the circumferential direction.

図17は、図16に示す線L17−L17に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図17に示すように、pベース層5表面に、高濃度のp型半導体層(p+層)62が単位エミッタ層60下部に形成される。エミッタ電極21が、図16に示すエミッタ層コンタクト領域7において単位エミッタ層60およびp+層62に電気的に接続される。単位エミッタ層に隣接してチャネル形成領域8がpベース層5表面に形成される。このチャネル形成領域8上には、ゲート絶縁膜15を介して、ゲート配線16aが設けられる。ゲート配線16aは、連続的に延在するゲート配線により構成され、ゲート電極17の一部を構成する。   FIG. 17 schematically shows a sectional structure taken along line L17-L17 shown in FIG. As shown in FIG. 17, a high-concentration p-type semiconductor layer (p + layer) 62 is formed below the unit emitter layer 60 on the surface of the p base layer 5. Emitter electrode 21 is electrically connected to unit emitter layer 60 and p + layer 62 in emitter layer contact region 7 shown in FIG. A channel forming region 8 is formed on the surface of the p base layer 5 adjacent to the unit emitter layer. A gate wiring 16 a is provided on the channel formation region 8 with a gate insulating film 15 interposed therebetween. The gate wiring 16 a is constituted by a gate wiring that extends continuously, and constitutes a part of the gate electrode 17.

このn−層4表面のpベース層5内において、単位エミッタ層60が形成され、この単位エミッタ層よりも深くその下部に、高濃度のp+層62が設けられる。   A unit emitter layer 60 is formed in the p base layer 5 on the surface of the n − layer 4, and a high-concentration p + layer 62 is provided deeper and below the unit emitter layer.

図18は、図16に示す線L18−L18に沿った断面構造を概略的に示す図である。単位エミッタ層60は、島状に形成されており、図18に示す領域においては、単位エミッタ層60は設けられず、p+層62が、チャネル形成領域8に隣接するように延在して、pベース層5表面に形成される。p+層62がエミッタ電極21に結合される。   18 schematically shows a sectional structure taken along line L18-L18 shown in FIG. The unit emitter layer 60 is formed in an island shape. In the region shown in FIG. 18, the unit emitter layer 60 is not provided, and the p + layer 62 extends so as to be adjacent to the channel formation region 8. It is formed on the surface of the p base layer 5. A p + layer 62 is coupled to the emitter electrode 21.

このチャネル形成領域8においては、上部のゲート配線16aに印加される電圧により、チャネルが形成される。単位エミッタ層60は、図18に示す領域においては設けられていない。したがって、ターンオフ時または定常状態のオン状態時におけるホールは、n+エミッタ層60の直下の領域ではなく、単位エミッタ層60の間に設けられるpベース層またはp+層62を介して、エミッタ電極21へ流れる傾向が強くなる。エミッタ層直下に流れ込むホールの数は低減され、n−層4/pベース層5/n+エミッタ層62で形成される寄生npnバイポーラトランジスタ動作が抑制される。応じて、pコレクタ層2/nバッファ層3,n−ドリフト層4/pベース層5/n+エミッタ層60で形成される寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができる。   In the channel formation region 8, a channel is formed by a voltage applied to the upper gate wiring 16a. The unit emitter layer 60 is not provided in the region shown in FIG. Therefore, the holes in the turn-off state or the steady-state on-state are not in the region immediately below the n + emitter layer 60 but through the p base layer or the p + layer 62 provided between the unit emitter layers 60 to the emitter electrode 21. The tendency to flow increases. The number of holes flowing directly under the emitter layer is reduced, and the operation of the parasitic npn bipolar transistor formed by n− layer 4 / p base layer 5 / n + emitter layer 62 is suppressed. Accordingly, latch-up of the parasitic thyristor formed by p collector layer 2 / n buffer layer 3, n− drift layer 4 / p base layer 5 / n + emitter layer 60 can be suppressed.

また、p+層62により、単位エミッタ層60下部のベース抵抗は低減され、実施の形態1と同様、寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができる。   Further, the base resistance under the unit emitter layer 60 is reduced by the p + layer 62, and the latch-up of the parasitic thyristor can be suppressed as in the first embodiment.

また、エミッタ電極21が、p+層62に直接接続される領域が存在し、このエミッタ電極21とpベース層5の間の接触抵抗を低減でき、円滑に、pベース層5(p+層62)とエミッタ電極21との接触領域を介してホールが流れ、単位エミッタ層60およびp+層62の寄生サイリスタのラッチアップ耐量をより一層向上させることができる。   In addition, there is a region where the emitter electrode 21 is directly connected to the p + layer 62, the contact resistance between the emitter electrode 21 and the p base layer 5 can be reduced, and the p base layer 5 (p + layer 62) can be smoothly smoothed. Holes flow through the contact region between the emitter electrode 21 and the emitter electrode 21, and the latch-up resistance of the parasitic thyristors of the unit emitter layer 60 and the p + layer 62 can be further improved.

また、図16に示すように、この単位エミッタ層の円周方向に沿った幅aは、単位エミッタ層60のピッチbよりも十分広くされる。したがって、単位エミッタ層60と対向するチャネル形成領域8においてチャネル幅を十分大きくすることができ、コレクタ−エミッタ電流ICE特性を向上することが可能となる。   As shown in FIG. 16, the width a along the circumferential direction of the unit emitter layer is sufficiently wider than the pitch b of the unit emitter layer 60. Therefore, the channel width can be sufficiently increased in the channel forming region 8 facing the unit emitter layer 60, and the collector-emitter current ICE characteristics can be improved.

なお、図16に示すように単位エミッタ層60の平面レイアウトの形状は、扇形の形状または台形形状または短冊型の形状などのいずれの形状であってもよく、4辺を有する閉領域を形成する島状領域で単位エミッタ層60が形成されればよく、ここでは、これらの短冊状、台形または扇形の4辺を有する形状を、「矩形様」の形状と規定する。   As shown in FIG. 16, the shape of the planar layout of the unit emitter layer 60 may be any shape such as a sector shape, a trapezoid shape, or a strip shape, and forms a closed region having four sides. It suffices if the unit emitter layer 60 is formed in an island region, and here, the shape having four sides of a strip shape, a trapezoidal shape or a fan shape is defined as a “rectangular shape”.

また、この単位エミッタ層60のピッチbは、このチャネル形成領域8において十分な幅のチャネルが形成される大きさに設定されればよい。したがって、この単位エミッタ層60の形状として、外周部が狭く、チャネル形成領域8に対向する部分が広い形状が設けられてもよい。   The pitch b of the unit emitter layers 60 may be set to a size that allows a channel having a sufficient width to be formed in the channel formation region 8. Therefore, the unit emitter layer 60 may have a shape in which the outer peripheral portion is narrow and the portion facing the channel forming region 8 is wide.

また、図8に示す構造と同様、ゲート電極配線取り出し配線が、この島状領域の間の領域に配置されてもよい。   Further, similarly to the structure shown in FIG. 8, the gate electrode wiring extraction wiring may be arranged in a region between the island regions.

[変更例1]
図19および図20は、この発明の実施の形態2の変更例1に従うIGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。図19に示す断面構造は、図16に示す線L17−L17に沿った断面構造に対応し、図20に示す断面構造は、図16に示す線L18−L18に沿った断面構造に対応する。図19に示す構造において、単位n+エミッタ層60下部に、p+層62が形成される。このp+層62は、単位エミッタ層60よりも半径方向の長さが短くされ、外周部が単位エミッタ層60の外周部に整列して配置される。従って、この領域においては、エミッタ電極21は、単位エミッタ層60およびp型ベース層5に電気的に接続される。
[Modification 1]
19 and 20 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the first modification of the second embodiment of the present invention. 19 corresponds to the cross-sectional structure along line L17-L17 shown in FIG. 16, and the cross-sectional structure shown in FIG. 20 corresponds to the cross-sectional structure along line L18-L18 shown in FIG. In the structure shown in FIG. 19, a p + layer 62 is formed below the unit n + emitter layer 60. The p + layer 62 is shorter in the radial direction than the unit emitter layer 60, and the outer peripheral portion is arranged in alignment with the outer peripheral portion of the unit emitter layer 60. Therefore, in this region, the emitter electrode 21 is electrically connected to the unit emitter layer 60 and the p-type base layer 5.

一方、単位エミッタ層60が設けられていない領域においては、図20に示すように、p+層62が、このpベース層5表面に、連続的に形成される。このp+層62は、pベース層5においてチャネル形成領域8に隣接してその一部の領域に形成される。この領域においては、エミッタ電極21は、p+層62およびpが他ベース層5とに電気的に接続される。これらの図19および図20に示す断面構造において、他の構成は、図17および図18に示す断面構造と同様であり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   On the other hand, in the region where the unit emitter layer 60 is not provided, the p + layer 62 is continuously formed on the surface of the p base layer 5 as shown in FIG. The p + layer 62 is formed in a part of the p base layer 5 adjacent to the channel forming region 8. In this region, emitter electrode 21 has p + layer 62 and p electrically connected to other base layer 5. In the cross-sectional structures shown in FIG. 19 and FIG. 20, the other configurations are the same as those in the cross-sectional structures shown in FIG. 17 and FIG. .

この図19および図20に示す構成においても、単に、p+層62の半径方向に沿った長さが短くされ、pベース層5においてエミッタ電極21下部にまでチャネル形成領域8が延在して形成されるだけであり、図17および図18に示す構成と同様の効果を得ることができる。   Also in the configuration shown in FIGS. 19 and 20, the length along the radial direction of the p + layer 62 is simply shortened, and the channel forming region 8 extends to the bottom of the emitter electrode 21 in the p base layer 5. Thus, the same effect as the configuration shown in FIGS. 17 and 18 can be obtained.

[変更例2]
図21および図22は、この発明の実施の形態2の変更例2のIGBTのエミッタ領域の断面構造を概略的に示す図である。図21および図22に示す変更例2の構成においても、その平面レイアウトは、図16に示すIGBTの平面レイアウトと同じであり、単位エミッタ層60が、互いに間をおいて円周方向に沿って所定のピッチで配置される。
[Modification 2]
21 and 22 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region of the IGBT according to the second modification of the second embodiment of the present invention. Also in the configuration of Modification 2 shown in FIGS. 21 and 22, the planar layout is the same as the planar layout of the IGBT shown in FIG. 16, and the unit emitter layers 60 are spaced apart from each other along the circumferential direction. Arranged at a predetermined pitch.

図21に示す断面構造は、図16に示す線L17−L17に沿った断面構造に対応し、図22は、図16に示す線L18−L18に沿った断面構造に対応する。この図21に示すように、p+層62は、単位n+エミッタ層60と半径方向の幅がほぼ同じに形成され、チャネル形成領域8に接するように、ゲート配線16a下部にまで延在して形成される。単位エミッタ層60の外周部および内周部と整列してp+層62が配置される。エミッタ電極21が、単位n+エミッタ層60およびp型ベース層5とに電気的に接続される。   The cross-sectional structure shown in FIG. 21 corresponds to the cross-sectional structure along line L17-L17 shown in FIG. 16, and FIG. 22 corresponds to the cross-sectional structure along line L18-L18 shown in FIG. As shown in FIG. 21, the p + layer 62 is formed so as to have substantially the same radial width as the unit n + emitter layer 60 and extends to the lower part of the gate wiring 16a so as to be in contact with the channel forming region 8. Is done. A p + layer 62 is arranged in alignment with the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the unit emitter layer 60. Emitter electrode 21 is electrically connected to unit n + emitter layer 60 and p-type base layer 5.

図22に示すように、単位n+エミッタ層60が設けられていない領域において、p+層62は、チャネル形成領域8に隣接して、ゲート電極配線16a下部にまで延在して配置され、また、エミッタ電極21に電気的に結合される。   As shown in FIG. 22, in the region where the unit n + emitter layer 60 is not provided, the p + layer 62 is disposed adjacent to the channel formation region 8 and extends to the lower portion of the gate electrode wiring 16a. The emitter electrode 21 is electrically coupled.

これらの図21および図22に示す構成においても、pベース層5において、高濃度のp+層62が設けられ、単位n+エミッタ層60よりも深く形成されており、効率的に、ホールを吸収して、エミッタ電極21へ放出することができ、図17および図18に示す構成と同様の作用効果を得ることができる。特に、チャネル形成領域8に接して、p+層62が形成されており、単位エミッタ層62下部のベース抵抗を寄り低減することができ、また、効率的にチャネル形成領域8に形成されるチャネルからのホールを吸収してエミッタ電極21へ放出することができる。   Also in the configurations shown in FIGS. 21 and 22, the p base layer 5 is provided with the high-concentration p + layer 62 and formed deeper than the unit n + emitter layer 60, and efficiently absorbs holes. Thus, it can be emitted to the emitter electrode 21 and the same effect as the configuration shown in FIGS. 17 and 18 can be obtained. In particular, the p + layer 62 is formed in contact with the channel formation region 8, and the base resistance under the unit emitter layer 62 can be reduced, and the channel formed in the channel formation region 8 can be efficiently removed. Can be absorbed and emitted to the emitter electrode 21.

なお、この実施の形態2においても、IGBTとしては、横型pチャネルIGBTが用いられてもよい。少数キャリアとして電子が高濃度n+層により放出される。   In the second embodiment, a lateral p-channel IGBT may be used as the IGBT. Electrons as minority carriers are emitted by the high concentration n + layer.

[変更例3]
図23および図24は、この発明の実施の形態2の変更例3に従うIGBTのエミッタ領域近傍の断面構造を概略的に示す図である。この図23および図24に示す変更例3のIGBTの平面レイアウトは、先の図16に示す構成と同じであり、エミッタ層として、単位n+エミッタ層60が、IGBTのpベース層5内において分離して配置される。
[Modification 3]
23 and 24 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure in the vicinity of the emitter region of the IGBT according to the third modification of the second embodiment of the present invention. The planar layout of the IGBT of Modification 3 shown in FIG. 23 and FIG. 24 is the same as the structure shown in FIG. 16, and the unit n + emitter layer 60 is separated as the emitter layer in the p base layer 5 of the IGBT. Arranged.

図23に示す断面構造は、図16に示す線L17−L17に沿った断面構造に対応し、図24に示す断面構造は、図16に示す線L18−L18に沿った断面構造に対応する。   23 corresponds to the cross-sectional structure along line L17-L17 shown in FIG. 16, and the cross-sectional structure shown in FIG. 24 corresponds to the cross-sectional structure along line L18-L18 shown in FIG.

この図23および図24に示すように、この変更例3においては、pベース層5内に、単位n+エミッタ層よりも深い領域に、単位n+エミッタ層62と分離して、p+層64が埋込み層として形成される。このp+層64は、チャネル形成領域8に隣接し、かつpベース層5内においてエミッタ電極21の下部まで延在するように配置される。この図23および図24に示すIGBTの他の構成は、図17から図22に示す断面構造の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   As shown in FIGS. 23 and 24, in Modification 3, a p + layer 64 is buried in the p base layer 5 in a region deeper than the unit n + emitter layer, separated from the unit n + emitter layer 62. Formed as a layer. The p + layer 64 is disposed adjacent to the channel forming region 8 and extends to the lower part of the emitter electrode 21 in the p base layer 5. Other configurations of the IGBT shown in FIGS. 23 and 24 are the same as the configurations of the cross-sectional structures shown in FIGS. 17 to 22, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

これらの図23および図24に示す構成においても、pベース層5において、深い領域に、p+層64を形成することにより、単位n+エミッタ層60底部におけるベース抵抗を低減することができる。また、単位n+エミッタ層60が形成されていない領域(図24参照)において、p+層64が効率的に、ホールを吸収して、エミッタ電極21へ転送することができる。したがって、この図23および図24に示すように、単位n+エミッタ層60が、分離して配置される構成において、pベース層5内において、単位n+エミッタ層よりも深い領域に埋込みp+層64を連続的に、リング状に形成することにより、寄生サイリスタのラッチアップ耐量の向上を実現することができる。また、チャネル幅は十分に取られるため(単位n+エミッタ層の円周方向に沿った幅が、ピッチよりも十分大きくされる)、十分に確保することができ、大きなコレクタ−エミッタ電流を流すことができる。   23 and 24, the base resistance at the bottom of the unit n + emitter layer 60 can be reduced by forming the p + layer 64 in a deep region in the p base layer 5. Further, in the region where the unit n + emitter layer 60 is not formed (see FIG. 24), the p + layer 64 can efficiently absorb holes and transfer them to the emitter electrode 21. Therefore, as shown in FIGS. 23 and 24, in the configuration in which unit n + emitter layer 60 is arranged separately, buried p + layer 64 is buried in a region deeper than unit n + emitter layer in p base layer 5. By forming the ring continuously, it is possible to improve the latch-up resistance of the parasitic thyristor. Moreover, since the channel width is sufficiently taken (the width along the circumferential direction of the unit n + emitter layer is made sufficiently larger than the pitch), the channel width can be sufficiently secured, and a large collector-emitter current flows. Can do.

なお、この埋め込みp+層64の半径方向の幅が、単位n+エミッタ層の半径方向の幅と同一であって、埋め込みp+層64および単位n+エミッタ層62が整列して配置されてもよい。   The buried p + layer 64 may have the same radial width as the unit n + emitter layer, and the buried p + layer 64 and the unit n + emitter layer 62 may be aligned.

以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、エミッタ領域において、単位エミッタを島状に矩形様の形状でかつ所定のピッチで配置しており、また、この単位エミッタ層の半径方向に沿った幅を、島領域の配置ピッチよりも十分広くすることにより、チャネル幅が十分広くした状態で、高濃度不純物層を介して少数キャリアをエミッタ電極へ放出することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐量の改善および駆動電流の増加を実現することができる。また、ターンオフ時間を短縮することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, in the emitter region, the unit emitters are arranged in an island-like rectangular shape at a predetermined pitch, and the radial direction of the unit emitter layer , The minority carriers can be emitted to the emitter electrode through the high-concentration impurity layer in a state where the channel width is sufficiently wide. An improvement in the latch-up capability and an increase in driving current can be realized. Further, the turn-off time can be shortened.

[実施の形態3]
図25は、この発明の実施の形態3に従うIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。この図25に示す平面レイアウトにおいても、図面を簡略化するため、絶縁膜、電極および配線は示していない。
[Embodiment 3]
FIG. 25 schematically shows a planar layout of the IGBT according to the third embodiment of the present invention. Also in the planar layout shown in FIG. 25, in order to simplify the drawing, insulating films, electrodes and wirings are not shown.

この図25に示す平面レイアウトは、図1に示す実施の形態1に従うIGBTの平面レイアウトとその構成は同じである。この図25に示すIGBTにおいて、その断面構造は、以下に詳細に説明するように、pベース層5よりも深くp+層を形成する。n+エミッタ層6は、リング状に連続的に形成される本体部6aと、半径方向に突出する突出部6bとを含む。この図25に示すIGBTの平面レイアウトの他の構成は、図1に示すIGBTの平面レイアウトと同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The planar layout shown in FIG. 25 is the same as the planar layout of the IGBT according to the first embodiment shown in FIG. In the IGBT shown in FIG. 25, the cross-sectional structure forms a p + layer deeper than the p base layer 5 as will be described in detail below. The n + emitter layer 6 includes a main body portion 6a formed continuously in a ring shape and a protruding portion 6b protruding in the radial direction. Other configurations of the planar layout of the IGBT shown in FIG. 25 are the same as the planar layout of the IGBT shown in FIG. 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図26は、図25に示す線L26−L26に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図26において、ベース層領域70は、n+エミッタ層6よりも深くチャネル形成領域8に形成されるpベース層72と、n+エミッタ層6下方に、pベース層70よりも深く形成されるp+層74を含む。n+エミッタ層6およびp+層74が、エミッタ電極21に結合される。チャネル形成領域8上には、ゲート絶縁膜15を介してゲート配線16a(16)が設けられる。このゲート配線16がゲート電極17に結合される。ベース領域70は、n−ドリフト層4表面に形成される。   FIG. 26 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L26-L26 shown in FIG. In FIG. 26, the base layer region 70 has a p base layer 72 formed in the channel forming region 8 deeper than the n + emitter layer 6 and a p + formed deeper than the p base layer 70 below the n + emitter layer 6. Layer 74 is included. N + emitter layer 6 and p + layer 74 are coupled to emitter electrode 21. A gate wiring 16 a (16) is provided on the channel formation region 8 via a gate insulating film 15. The gate wiring 16 is coupled to the gate electrode 17. Base region 70 is formed on the surface of n − drift layer 4.

図27は、図25に示す線L27−L27に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図27に示す断面構造において、n+エミッタ層6においては、本体部6aが配置され、凸部6bは設けられない。したがって、p+層74が、pベース層72に隣接してかつそれより深く形成され、エミッタ電極21に全面的に結合される。この図27に示す断面構造の他の構成は、図26に示す断面構造の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   27 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L27-L27 shown in FIG. In the cross-sectional structure shown in FIG. 27, in the n + emitter layer 6, the main body portion 6a is disposed and the convex portion 6b is not provided. Therefore, p + layer 74 is formed adjacent to and deeper than p base layer 72 and is entirely coupled to emitter electrode 21. Other configurations of the cross-sectional structure shown in FIG. 27 are the same as those of the cross-sectional structure shown in FIG. 26, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

p+層74が、pベース層72よりも深くn+エミッタ層6(6a)下方に形成される。したがって、先の実施の形態1において説明した効果に加えて、さらに以下の効果を得ることができる。   A p + layer 74 is formed deeper than the p base layer 72 and below the n + emitter layer 6 (6a). Therefore, in addition to the effects described in the first embodiment, the following effects can be further obtained.

すなわち、n−層4/pベース層72/n+エミッタ層6で形成される寄生npnバイポーラトランジスタにおいて、n+エミッタ層6(6a)直下のpベース領域の幅が狭く、ベース抵抗を低減することができ、寄生npnバイポーラトランジスタ動作を抑制できる。応じて、寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができ、実施の形態1と同様、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上することができる。   That is, in the parasitic npn bipolar transistor formed of n− layer 4 / p base layer 72 / n + emitter layer 6, the width of the p base region immediately below n + emitter layer 6 (6a) is narrow, and the base resistance can be reduced. And the operation of the parasitic npn bipolar transistor can be suppressed. Accordingly, the latch-up of the parasitic thyristor can be suppressed, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved as in the first embodiment.

また、p+層74によりベース抵抗が小さく、このベース抵抗を介してホールHLがp+層74を介して流れる。この場合、pベース層72に曲率部AR1の電界強度よりも、p+層74底部の曲率部AR2の電界強度のほうが高くなる場合がある(p+層74のほうが、pベース層72よりも不純物濃度が高いため)。したがって、この場合、ホール電流(ホールHLの流れ)は、p+層74の底部の曲率部AR2から流入するため、n+エミッタ層6(6a)直下を流れるホール電流の長さが短くなる。したがって、n+エミッタ層6(6a)直下のベース抵抗の長さが短く、応じて、ベース抵抗を低減することができ、寄生バイポーラトランジスタ動作を抑制でき、寄生サイリスタのラッチアップを抑制することができる。   Further, the base resistance is small due to the p + layer 74, and the hole HL flows through the p + layer 74 through the base resistance. In this case, the electric field strength of the curvature portion AR2 at the bottom of the p + layer 74 may be higher in the p base layer 72 than the electric field strength of the curvature portion AR1 (the impurity concentration in the p + layer 74 is higher than that in the p base layer 72). Is high). Therefore, in this case, since the hole current (the flow of the hole HL) flows in from the curvature portion AR2 at the bottom of the p + layer 74, the length of the hole current flowing immediately below the n + emitter layer 6 (6a) is shortened. Therefore, the length of the base resistance immediately below the n + emitter layer 6 (6a) is short, and accordingly, the base resistance can be reduced, operation of the parasitic bipolar transistor can be suppressed, and latch-up of the parasitic thyristor can be suppressed. .

また、このpベース層72の半径方向の幅が短くされており、ベース抵抗をさらに低減することができる。   Further, the radial width of the p base layer 72 is shortened, and the base resistance can be further reduced.

[変更例1]
図28および図29は、本発明の実施の形態3の変更例1に従うIGBTのエミッタ領域部分の断面構造を概略的に示す図である。この実施の形態3の変更例1のIGBTの平面レイアウトは、図25に示す構成と同様である。図28に示す断面構造は、図25に示す線L26−L26に沿った断面構造に対応し、図29に示す断面構造は、図25に示す線L27−L27に沿った断面構造に対応する。
[Modification 1]
28 and 29 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the first modification of the third embodiment of the present invention. The planar layout of the IGBT according to the first modification of the third embodiment is the same as that shown in FIG. The cross-sectional structure shown in FIG. 28 corresponds to the cross-sectional structure along line L26-L26 shown in FIG. 25, and the cross-sectional structure shown in FIG. 29 corresponds to the cross-sectional structure along line L27-L27 shown in FIG.

n+エミッタ層6は、リング状に連続的に延在する本体部6aと、コレクタ層から遠ざかる方向に突出する突出部6bを含む。この図28において、ベース層領域70は、n+エミッタ層6(6a,6b)下部に形成される高濃度のp+層75と、このp+層75の両側に配置されるpベース層72および76を含む。n+エミッタ層6およびpベース層76がエミッタ電極21に結合される。pベース層72は、チャネル形成領域8とエミッタ層本体部6a下部にエミッタ層6よりも深く形成される。   The n + emitter layer 6 includes a main body portion 6a continuously extending in a ring shape, and a protruding portion 6b protruding in a direction away from the collector layer. In FIG. 28, the base layer region 70 includes a high-concentration p + layer 75 formed under the n + emitter layer 6 (6a, 6b) and p base layers 72 and 76 disposed on both sides of the p + layer 75. Including. N + emitter layer 6 and p base layer 76 are coupled to emitter electrode 21. The p base layer 72 is formed deeper than the emitter layer 6 below the channel forming region 8 and the emitter layer body 6a.

一方、図29に示すように、エミッタ層6において凸部6bが設けられていない領域においては、エミッタ層本体部6a下部からエミッタ電極21下部に、p+層75がpベース層72および79よりも深く形成される。   On the other hand, as shown in FIG. 29, in the region where the convex portion 6b is not provided in the emitter layer 6, the p + layer 75 is lower than the p base layers 72 and 79 from the lower portion of the emitter layer body portion 6a to the lower portion of the emitter electrode 21. Deeply formed.

この図28および図29に示す断面構造の他の構成は、図26および図27にそれぞれ示す断面構造の構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   Other configurations of the cross-sectional structure shown in FIGS. 28 and 29 are the same as the components of the cross-sectional structure shown in FIGS. 26 and 27, respectively, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals. Omitted.

この変更例1の構成においても、p+層75が、pベース層72および76よりも深くn+エミッタ層6下部に形成される。したがって、先の実施の形態1と同様、エミッタ層下部のpベース層のベース抵抗を低減することができ、寄生npnバイポーラトランジスタのベース抵抗を低減でき、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を改善することができる。また、図26および図27に示す構成と同様、効率的に、p+層75により少数キャリアのホールHLを吸収して、エミッタ電極21へ放出することができる。また、実施の形態1に示す構成と同様の効果を得ることができる。   Also in the configuration of the modification example 1, the p + layer 75 is formed deeper than the p base layers 72 and 76 and below the n + emitter layer 6. Therefore, as in the first embodiment, the base resistance of the p base layer below the emitter layer can be reduced, the base resistance of the parasitic npn bipolar transistor can be reduced, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved. it can. Similarly to the configurations shown in FIGS. 26 and 27, the holes HL of minority carriers can be efficiently absorbed by the p + layer 75 and emitted to the emitter electrode 21. In addition, the same effect as the configuration shown in Embodiment 1 can be obtained.

[変更例2]
図30および図31は、この発明の実施の形態3の変更例2に従うIGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。この変更例2の構成においても、n+エミッタ層6は、図25に示す平面レイアウトと同様、本体部6aと、凸部6bを含む。図30に示す断面構造は、図25に示すL26−L26に沿った断面構造に対応し、図31に示す構造は、図25に示す線L27−L27に沿った断面構造に対応する。
[Modification 2]
30 and 31 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the second modification of the third embodiment of the present invention. Also in the configuration of the modification example 2, the n + emitter layer 6 includes the main body portion 6a and the convex portion 6b, similarly to the planar layout shown in FIG. The cross-sectional structure shown in FIG. 30 corresponds to the cross-sectional structure along L26-L26 shown in FIG. 25, and the structure shown in FIG. 31 corresponds to the cross-sectional structure along line L27-L27 shown in FIG.

これらの図30および図31に示す断面構造は、以下の点において、図28および図29に示す断面構造と、その構成が異なる。すなわち、pベース層72および76よりも深くn+エミッタ層6(6a,6b)下部に形成されるp+層75Bは、n+エミッタ層6の内周部と整列してその内周部が配置され、また、その外周部も、n+エミッタ層6の凸部(6b)の外周部に整列して配置される。   The cross-sectional structures shown in FIGS. 30 and 31 differ from the cross-sectional structures shown in FIGS. 28 and 29 in the following points. That is, the p + layer 75B formed deeper than the p base layers 72 and 76 and below the n + emitter layer 6 (6a, 6b) is aligned with the inner periphery of the n + emitter layer 6, and the inner periphery thereof is disposed. Further, the outer peripheral portion is also arranged in alignment with the outer peripheral portion of the convex portion (6b) of the n + emitter layer 6.

この図30および図31に示す断面構造の他の構成要素は、図28および図29に示す構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   Other components of the cross-sectional structure shown in FIGS. 30 and 31 are the same as those shown in FIGS. 28 and 29, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

これらの図30および図31に示す断面構造において、p+層75Bが、n+エミッタ層6の内周部と整列して、その内周部が形成される。したがって、n+エミッタ層6の下部のベース抵抗をより低減することができ、寄生バイポーラトランジスタ動作を効率的に抑制することができる。また、先の図26から図29に示す構成と同様の作用効果を得ることができる。   In the cross-sectional structures shown in FIGS. 30 and 31, the p + layer 75B is aligned with the inner periphery of the n + emitter layer 6 to form the inner periphery. Therefore, the base resistance under the n + emitter layer 6 can be further reduced, and the parasitic bipolar transistor operation can be efficiently suppressed. In addition, it is possible to obtain the same effect as the configuration shown in FIGS.

[変更例3]
図32および図33は、この発明の実施の形態3の変更例3に従うIGBTのエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。この図32に示す断面構造は、図25に示す平面レイアウトの線L26−L26に沿った断面構造に対応し、図33に示す断面構造は、図25に示す線L27−L27に沿った断面構造に対応する。
[Modification 3]
32 and 33 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the IGBT according to the third modification of the third embodiment of the present invention. The cross-sectional structure shown in FIG. 32 corresponds to the cross-sectional structure along line L26-L26 in the planar layout shown in FIG. 25, and the cross-sectional structure shown in FIG. 33 is the cross-sectional structure along line L27-L27 shown in FIG. Corresponding to

この変更例3の構成においては、図32および図33に示すように、p+層75Cが、pベース層内に埋込まれ、かつpベース層72、76よりも深く形成される。このp+層75Cは、n+エミッタ層6(6a,6b)と分離して配置される。したがって、このp+層75Cの両側に形成されるpベース層72および76は、このn+エミッタ層6底部において連接される。   In the configuration of Modification 3, p + layer 75C is embedded in the p base layer and formed deeper than p base layers 72 and 76, as shown in FIGS. The p + layer 75C is arranged separately from the n + emitter layer 6 (6a, 6b). Therefore, p base layers 72 and 76 formed on both sides of p + layer 75C are connected at the bottom of n + emitter layer 6.

この図32および図33に示す断面構造の他の構成は、先の図28から図31に示す断面構造の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   Other configurations of the cross-sectional structure shown in FIGS. 32 and 33 are the same as those of the cross-sectional structure shown in FIGS. 28 to 31, and the corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be described. Omitted.

これらの図32および図33に示すように、n+エミッタ層6の下方に、n+エミッタ層と離れて、p+層75Cを深く形成することにより、同様、このn+エミッタ層6のベース領域層における幅を、その本体部6aにより短くすることができ、ベース抵抗を低減できる。また、p+層75Cにより、効率的に、先の図26および図27に示す構成と同様、効率的にホールHLを吸収して、エミッタ電極21へ伝達することができる。すなわち、pベース層72の曲率部よりも、p+層75Cの曲率部の電界強度を大きくすることができ、効率的に、p+層75Cによりホールを吸収することができ、n+エミッタ層6の下部におけるホール電流が流れる経路の抵抗値を低減することができる。   As shown in FIGS. 32 and 33, a width of the n + emitter layer 6 in the base region layer is similarly formed by forming a p + layer 75C deeply below the n + emitter layer 6 and away from the n + emitter layer. Can be shortened by the main body 6a, and the base resistance can be reduced. In addition, the p + layer 75C can efficiently absorb the hole HL and transmit it to the emitter electrode 21, as in the configuration shown in FIGS. That is, the electric field strength of the curvature portion of the p + layer 75C can be made larger than that of the curvature portion of the p base layer 72, holes can be efficiently absorbed by the p + layer 75C, and the lower portion of the n + emitter layer 6 can be absorbed. The resistance value of the path through which the hole current flows can be reduced.

また、本体部6aにより、このホール電流が流れる経路の長さを短くすることができる。したがって、先の図26から図31に示す構成と同様、寄生バイポーラトランジスタの動作を抑制して、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上させることができる。また、チャネル形成領域8は、連続的に形成されており、チャネル幅は充分に大きくすることができ、十分な大きさのコレクタ−エミッタ電流を駆動することができる。   Further, the length of the path through which the hole current flows can be shortened by the main body 6a. Therefore, similarly to the configuration shown in FIGS. 26 to 31, the operation of the parasitic bipolar transistor can be suppressed, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved. The channel forming region 8 is formed continuously, the channel width can be made sufficiently large, and a sufficiently large collector-emitter current can be driven.

以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、エミッタ層領域を、歯車状に、本体部と本体部に所定間隔で連接する凸部とで構成し、かつベース層よりも深く高濃度不純物領域を形成しており、効率的に少数キャリアを吸収できる。これにより、エミッタ層下部におけるベース抵抗を低減でき、寄生バイポーラトランジスタ動作を抑制して、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上させることができる。また、チャネルは、リング状に連続的に形成されており、チャネル幅を大きくされ、充分な大きさのコレクタ−エミッタ電流を流すことができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the emitter layer region is formed in a gear shape with the main body part and the convex part connected to the main body part at a predetermined interval, and is deeper than the base layer. Concentration impurity regions are formed, and minority carriers can be absorbed efficiently. Thereby, the base resistance in the lower part of the emitter layer can be reduced, the operation of the parasitic bipolar transistor can be suppressed, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved. Further, the channel is continuously formed in a ring shape, the channel width is increased, and a sufficiently large collector-emitter current can flow.

なお、この実施の形態3においても、エミッタ領域が、歯車状に形成されており、このエミッタ層領域の凸部の幅およびピッチ条件を適切に設定することにより、凸部の間の領域においてゲート電極取り出し配線を配置することができ、先の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。   In the third embodiment as well, the emitter region is formed in a gear shape. By appropriately setting the width and pitch conditions of the convex portion of the emitter layer region, the gate region is formed in the region between the convex portions. The electrode lead-out wiring can be arranged, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[実施の形態4]
図34は、この発明の実施の形態4に従うIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。この図34においても、電極および配線および絶縁層は示していない。この図34に示す平面レイアウトは、図16に示す平面レイアウトと以下の点でその構成が異なる。すなわち、n−層4の周辺部に形成されるベース層領域80において、高濃度のp+層が、pベース層よりも深く形成される。エミッタ層は、互いに分離される単位エミッタ層60により実現される。この単位エミッタ層60の幅aとピッチbは、先の実施の形態2に示すIGBTの場合と同様の関係を満たす。
[Embodiment 4]
FIG. 34 schematically shows a planar layout of the IGBT according to the fourth embodiment of the present invention. Also in FIG. 34, electrodes, wirings, and insulating layers are not shown. The planar layout shown in FIG. 34 differs from the planar layout shown in FIG. 16 in the following points. That is, in the base layer region 80 formed in the periphery of the n − layer 4, the high concentration p + layer is formed deeper than the p base layer. The emitter layer is realized by unit emitter layers 60 separated from each other. The width a and pitch b of the unit emitter layer 60 satisfy the same relationship as in the case of the IGBT shown in the second embodiment.

図35は、図34に示す線L35−L35に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図35に示すように、単位n+エミッタ層60下部に、p型ベース層82よりも深く、p型ベース層80より高濃度のp+層84が形成される。p型ベース層82は、チャネル形成領域8およびn+エミッタ層60下部の一部にまで延在するように配置される。エミッタ電極21が単位n+エミッタ層60およびp+層84に電気的に接続される。   FIG. 35 schematically shows a sectional structure taken along line L35-L35 shown in FIG. As shown in FIG. 35, a p + layer 84 deeper than the p-type base layer 82 and having a higher concentration than the p-type base layer 80 is formed below the unit n + emitter layer 60. The p-type base layer 82 is arranged so as to extend to a part of the channel forming region 8 and the lower part of the n + emitter layer 60. Emitter electrode 21 is electrically connected to unit n + emitter layer 60 and p + layer 84.

図36は、図34に示す線L36−L36に沿った断面構造を概略的に示す図である。この図36に示す領域においては、p+層84表面には、エミッタ層が設けられない。p+層84が、p型ベース層82と連結される。エミッタ電極21が、高濃度p+層84に電気的に接続される。この図35および図36に示す断面構造の他の構成は、図17および図18に示す構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   36 schematically shows a sectional structure taken along line L36-L36 shown in FIG. In the region shown in FIG. 36, no emitter layer is provided on the surface of p + layer 84. The p + layer 84 is connected to the p-type base layer 82. The emitter electrode 21 is electrically connected to the high concentration p + layer 84. Other configurations of the cross-sectional structure shown in FIGS. 35 and 36 are the same as those shown in FIGS. 17 and 18, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

すなわち、これらの図35および図36に示すように、単位エミッタ層60が、互いに分離して、このエミッタ電極コンタクト領域に円周方向に沿って配置される場合において、高濃度のp+層84をpベース層82よりも深く形成する。図35に示すpベース層82の曲率部AR1よりも、p+層84の下部の曲率部AR2の電界強度を高くすることができ、効率的に、ホールHLをp+層84を介してエミッタ電極21へ伝達することができる。特に、図36に示すように、n+エミッタ層60が設けられていない場合、低抵抗で、エミッタ電極21へホールHLを伝達することができる。また、n+エミッタ層下部にp+層84が設けられており、このn+エミッタ層60直下部における抵抗値は小さく、このp+層とn+エミッタ層60の間のPN接合は、ビルトイン電圧以下となり、少数キャリアの注入は抑制される。したがって、実施の形態2に示す構成に加えて、さらに、効率的に、深いp+層84に、ホールHLを吸収してエミッタ電極21へ伝達することができる。   That is, as shown in FIGS. 35 and 36, when the unit emitter layers 60 are separated from each other and arranged in the emitter electrode contact region along the circumferential direction, the high concentration p + layer 84 is formed. It is formed deeper than the p base layer 82. The electric field strength of the curvature part AR2 below the p + layer 84 can be made higher than the curvature part AR1 of the p base layer 82 shown in FIG. 35, and the holes HL can be efficiently passed through the p + layer 84 to the emitter electrode 21. Can be communicated to. In particular, as shown in FIG. 36, when the n + emitter layer 60 is not provided, the hole HL can be transmitted to the emitter electrode 21 with low resistance. A p + layer 84 is provided below the n + emitter layer. The resistance value immediately below the n + emitter layer 60 is small, and the PN junction between the p + layer and the n + emitter layer 60 is less than the built-in voltage. Carrier injection is suppressed. Therefore, in addition to the configuration shown in the second embodiment, the holes HL can be absorbed and transmitted to the emitter electrode 21 in the deep p + layer 84 more efficiently.

[変更例1]
図37および図38は、この発明の実施の形態4に従うIGBTの変更例1のエミッタ領域の断面構造を概略的に示す図である。図37に示す断面構造は、図34に示す線L35−L35に沿った断面構造に対応し、図38に示す断面構造は、図34に示す線L36−L36に沿った断面構造に対応する。
[Modification 1]
FIGS. 37 and 38 schematically show a cross-sectional structure of the emitter region of the first modification of the IGBT according to the fourth embodiment of the present invention. The cross-sectional structure shown in FIG. 37 corresponds to the cross-sectional structure along line L35-L35 shown in FIG. 34, and the cross-sectional structure shown in FIG. 38 corresponds to the cross-sectional structure along line L36-L36 shown in FIG.

図37および図38に示すように、高濃度の深いp+層85Aは、チャネル形成領域8に形成されるpベース層82と、ベース領域80の外周部にエミッタ電極21下部に形成されるpベース層86との間に形成される。このp+層85Aの表面に単位n+エミッタ層60が形成される。図37において、エミッタ電極21が、単位エミッタ層60とp型ベース層86とに接続される。図38に示す領域においては、単位エミッタ層60が設けられていないため、エミッタ電極21が、p+層85Aとp型ベース層86とに電気的に接続される。この図37および図38に示す構造の他の構成要素は、図35および図36に示す構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   As shown in FIGS. 37 and 38, a high-concentration deep p + layer 85A includes a p base layer 82 formed in the channel formation region 8 and a p base formed on the outer periphery of the base region 80 below the emitter electrode 21. It is formed between the layers 86. Unit n + emitter layer 60 is formed on the surface of p + layer 85A. In FIG. 37, the emitter electrode 21 is connected to the unit emitter layer 60 and the p-type base layer 86. In the region shown in FIG. 38, since unit emitter layer 60 is not provided, emitter electrode 21 is electrically connected to p + layer 85A and p-type base layer 86. Other components of the structure shown in FIGS. 37 and 38 are the same as those shown in FIGS. 35 and 36, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

これらの図37および図38に示す構成においても、p+層85Aを設けることにより、単位n+エミッタ層60が互いに分離して配置される場合において、このn+エミッタ層間の間の領域(図38参照)のp+層85Aを介して効率的にエミッタ電極21へホールを伝達することができる。また、深い高濃度p+層85Aにより、高電界により、pベース層82よりも、より効率的にホールを吸収してエミッタ電極21へ伝達することができる。また、エミッタ電極21が、高濃度p+型層85Aに電気的に接続されており、ベース層とエミッタ電極間の接触抵抗を低減することができ、応じて、ベース抵抗を低減することができる。   Also in the configurations shown in FIGS. 37 and 38, when the unit n + emitter layer 60 is arranged separately from each other by providing the p + layer 85A, the region between the n + emitter layers (see FIG. 38). Holes can be efficiently transmitted to the emitter electrode 21 through the p + layer 85A. Further, the deep high-concentration p + layer 85A can absorb holes and transmit them to the emitter electrode 21 more efficiently than the p base layer 82 by a high electric field. In addition, the emitter electrode 21 is electrically connected to the high-concentration p + type layer 85A, so that the contact resistance between the base layer and the emitter electrode can be reduced, and accordingly, the base resistance can be reduced.

[変更例2]
図39および図40は、この発明の実施の形態4に従うIGBTの変更例2のエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。この図39および図40は、図37および図38に示す断面構造と、以下の点でその構成が異なる。すなわち、p+層85Bが、単位n+エミッタ層60とその半径方向において幅がほぼ同じに形成されて、図39に示す領域においてそれらの内周部および外周部が整列して配置される。これらの図39および図40に示す構造の他の構成要素は、図37および図38に示す構造の構成要素と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Modification 2]
FIGS. 39 and 40 are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of the emitter region portion of the modification 2 of the IGBT according to the fourth embodiment of the present invention. 39 and 40 differ from the cross-sectional structure shown in FIGS. 37 and 38 in the following points. That is, the p + layer 85B is formed so as to have substantially the same width in the radial direction as the unit n + emitter layer 60, and the inner and outer peripheral portions thereof are aligned in the region shown in FIG. These other components of the structure shown in FIGS. 39 and 40 are the same as those of the structure shown in FIGS. 37 and 38, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.

これらの図39および図40に示す構成においては、単位n+エミッタ層60と整列して高濃度のp+層85Bがベース層82および86よりも深く形成される。したがって、より効果的に、単位n+エミッタ層60直下部のベース抵抗を低減することができ、ベース−エミッタ間電圧差を低減できる。また、このp+層85Bは、先の図37および図38に示す構成よりもより長く形成されており、よりベース抵抗を低減することができ、図37および図38に示す構成の効果に加えて、さらに、ベース抵抗を低減することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を改善することができる。   In the configurations shown in FIGS. 39 and 40, the high concentration p + layer 85B is formed deeper than the base layers 82 and 86 in alignment with the unit n + emitter layer 60. Therefore, the base resistance immediately below the unit n + emitter layer 60 can be reduced more effectively, and the base-emitter voltage difference can be reduced. In addition, p + layer 85B is formed longer than the structure shown in FIGS. 37 and 38, and can further reduce the base resistance. In addition to the effects of the structures shown in FIGS. Furthermore, the base resistance can be reduced, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved.

[変更例3]
図41および図42は、この発明の実施の形態4に従うIGBTの変更例3のエミッタ領域部の断面構造を概略的に示す図である。これらの図41および図42に示す断面構造は、以下の点で、図37から図40に示す断面構造とその構成が異なる。すなわちpベース層pベース層82およびよりも深く形成される高濃度p+層85Cは、単位n+エミッタ層60と離れて形成され、このp型ベース層82、86内の埋込層としてかつp型ベース層82、86よりも深く形成される。したがって、pベース層領域80においてpベース層82および86が、このp+層85Cの表面部において連結される。特に、単位n+エミッタ層60が形成されていない領域(図42参照)においては、単に、pベース層82、86下部に、p+層85Cが埋込不純物領域として設けられる。エミッタ電極がこの領域においてp型ベース層82、86と電気的に接続される。
[Modification 3]
41 and 42 schematically show a cross-sectional structure of the emitter region portion of a third modification of the IGBT according to the fourth embodiment of the present invention. The cross-sectional structures shown in FIGS. 41 and 42 differ from the cross-sectional structures shown in FIGS. 37 to 40 in the following points. That is, the p base layer p base layer 82 and the deeper p + layer 85C formed deeper than the unit n + emitter layer 60 are formed as buried layers in the p type base layers 82 and 86 and p type. It is formed deeper than the base layers 82 and 86. Therefore, p base layers 82 and 86 are connected at the surface of p + layer 85C in p base layer region 80. In particular, in a region where unit n + emitter layer 60 is not formed (see FIG. 42), p + layer 85C is simply provided as a buried impurity region under p base layers 82 and 86. The emitter electrode is electrically connected to the p-type base layers 82 and 86 in this region.

したがって、このp+層85Cを埋込領域として形成しても、単位n+エミッタ層60下部のホールが流れる経路はp+層85Cにより決定され、ベース抵抗を低減することができる。また、pベース層82,86よりも深くp+層85Cを形成しており、高電界によりpベース層下部から流れ込むホールを、効率的に、p+層85Cにより吸収してエミッタ電極21に伝達することができる。   Therefore, even if this p + layer 85C is formed as a buried region, the path through which holes under the unit n + emitter layer 60 flow is determined by the p + layer 85C, and the base resistance can be reduced. Further, the p + layer 85C is formed deeper than the p base layers 82 and 86, and holes flowing from the lower part of the p base layer due to a high electric field are efficiently absorbed by the p + layer 85C and transmitted to the emitter electrode 21. Can do.

なお、この実施の形態4においては、単位n+エミッタ層60の半径方向に沿った幅aは、その配置ピッチbよりも広くされる。しかしながら、チャネル幅が十分に確保することができる場合、この単位n+エミッタ層60の半径方向に沿った幅aは、配置ピッチbよりも小さくされてもよい。   In the fourth embodiment, the width a along the radial direction of the unit n + emitter layer 60 is made wider than the arrangement pitch b. However, when the channel width can be sufficiently secured, the width a along the radial direction of the unit n + emitter layer 60 may be made smaller than the arrangement pitch b.

以上のように、この発明の実施の形態4に従えば、エミッタ層において、単位エミッタ層を互いに分離して配置される島状領域で構成し、かつベース層において高濃度不純物領域を、ベース層よりも深く形成しており、効率的に少数キャリアを吸収して、エミッタ層下部のベース抵抗を低減して、少数キャリアを吸収することができ、ラッチアップ耐量を改善することができる。また、ターンオフ時間を短縮することができる。さらに、島状に(矩形様形状)の単位エミッタ層を配置しており、チャネル幅は充分に確保することができ、十分なコレクタ−エミッタ電流を駆動することができる。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, in the emitter layer, the unit emitter layers are formed of island regions arranged separately from each other, and the high concentration impurity region is formed in the base layer. It is formed deeper and can absorb minority carriers efficiently, reduce the base resistance under the emitter layer, absorb minority carriers, and improve the latch-up resistance. Further, the turn-off time can be shortened. Furthermore, an island-shaped (rectangular shape) unit emitter layer is disposed, and a sufficient channel width can be ensured, and a sufficient collector-emitter current can be driven.

[実施の形態5]
図43は、この発明の実施の形態5に従う横型MOSFETの平面レイアウトを概略的に示す図である。この図43においても、図面を簡略化するために、電極、絶縁膜および電極配線は示していない。
[Embodiment 5]
FIG. 43 schematically shows a planar layout of the lateral MOSFET according to the fifth embodiment of the present invention. Also in FIG. 43, the electrode, the insulating film, and the electrode wiring are not shown in order to simplify the drawing.

図43において、横型nチャネルMOSトランジスタは、中央部に形成される高濃度n+型ドレイン層(第1半導体層領域)102と、このn+ドレイン層102を囲むように形成されるn−ドリフト層(半導体領域)104と、n−ドリフト層104を囲むように形成されるpベース層(第2半導体層領域)105を含む。このpベース層105は、n−ドリフト層14に隣接して設けられるチャネル形成領域108と、このチャネル形成領域108外周に沿って歯車形状に形成されるn+ソース層106を含む。n+ソース層106は、連続的に一体的に形成される本体部106aと、ドレイン層102から遠ざかる方向の半径方向に沿って突出する凸部106bを含む。この凸部106b上部およびpベース層105外周部に、ソース電極コンタクト領域107が設けられる。   In FIG. 43, a lateral n-channel MOS transistor includes a high-concentration n + type drain layer (first semiconductor layer region) 102 formed at the center and an n− drift layer (first semiconductor layer region) formed so as to surround the n + drain layer 102. Semiconductor region) 104, and p base layer (second semiconductor layer region) 105 formed so as to surround n − drift layer 104. The p base layer 105 includes a channel forming region 108 provided adjacent to the n − drift layer 14 and an n + source layer 106 formed in a gear shape along the outer periphery of the channel forming region 108. The n + source layer 106 includes a main body portion 106a that is integrally formed continuously, and a convex portion 106b that protrudes along a radial direction away from the drain layer 102. A source electrode contact region 107 is provided on the convex portion 106 b and on the outer periphery of the p base layer 105.

図44は、図43に示す線L44−L44に沿った断面構造を概略的に示す図である。図44において、横型nチャネルMOSFETは、p型基板110表面に形成されるn−層(n−ドリフト層)104表面に形成される。n−ドリフト層104表面に、n+ドレイン層102が形成され、n+ドレイン層102が、ドレイン電極113に電気的に接続される。このドレイン電極113は、第1および第2絶縁膜111および112に形成されるドレイン電極取出配線114に電気的に接続される。   44 schematically shows a sectional structure taken along line L44-L44 shown in FIG. In FIG. 44, the lateral n-channel MOSFET is formed on the surface of an n− layer (n− drift layer) 104 formed on the surface of a p-type substrate 110. An n + drain layer 102 is formed on the surface of the n− drift layer 104, and the n + drain layer 102 is electrically connected to the drain electrode 113. The drain electrode 113 is electrically connected to a drain electrode extraction wiring 114 formed on the first and second insulating films 111 and 112.

ソース領域近傍においては、n−ドリフト層104表面にpベース層105が形成され、このpベース層105表面に、n+ソース層106が形成される。このn+ソース層に隣接して、pベース層105表面の内周部にチャネル形成領域108が設けられる。このチャネル形成領域108上に、ゲート絶縁膜115を介してゲート配線116aが形成され、このゲート配線116aが、第1絶縁膜111上に形成される部分の導電層と連結されてゲート配線116の一部を構成する。ゲート配線116は、第2絶縁膜112を貫通するゲート電極117に電気的に接続される。   In the vicinity of the source region, a p base layer 105 is formed on the surface of the n− drift layer 104, and an n + source layer 106 is formed on the surface of the p base layer 105. Adjacent to the n + source layer, a channel formation region 108 is provided on the inner periphery of the surface of the p base layer 105. A gate wiring 116 a is formed on the channel formation region 108 via a gate insulating film 115, and the gate wiring 116 a is connected to a portion of the conductive layer formed on the first insulating film 111 to form the gate wiring 116. Part of it. The gate wiring 116 is electrically connected to the gate electrode 117 that penetrates the second insulating film 112.

n+ソース層106よりも深くかつpベース層105よりも高濃度にp+層120が設けられる。このn+ソース層106およびp型ベース層105が、ソース電極121に共通に結合される。この図44に示す断面構造においては、n+ソース層106は、本体部106aと凸部106bを含む。   A p + layer 120 is provided deeper than the n + source layer 106 and at a higher concentration than the p base layer 105. N + source layer 106 and p-type base layer 105 are commonly coupled to source electrode 121. In the cross-sectional structure shown in FIG. 44, n + source layer 106 includes a main body portion 106a and a convex portion 106b.

この横型MOSFETのソース層106の本体部106aのみが配置される領域においては、ソース領域近傍の断面構造は、図4に示す断面構造と同じである。エミッタ層6に代えてソース層106が配置される。   In the region where only the main body portion 106a of the source layer 106 of the lateral MOSFET is disposed, the cross-sectional structure near the source region is the same as the cross-sectional structure shown in FIG. A source layer 106 is disposed in place of the emitter layer 6.

この図44に示す断面構造から明らかなように、横型nチャネルMOSFETは、横型nチャネルIGBTの構造において、ドリフト層とドレイン層とが同一導電型であり、また、ドレイン層102にバッファ層が設けられていない点を除いて、これらのIGBTおよびMOSFETの構造は、ソース領域およびエミッタ領域において同じである。   As apparent from the cross-sectional structure shown in FIG. 44, in the lateral n-channel MOSFET, in the lateral n-channel IGBT structure, the drift layer and the drain layer have the same conductivity type, and the drain layer 102 is provided with a buffer layer. Except as otherwise noted, the structure of these IGBTs and MOSFETs is the same in the source and emitter regions.

したがって、これまでの実施の形態1から4において説明したように、IGBTのエミッタ領域における少数キャリアの放出と同様、横型MOSFETにおいても、高濃度p+層120をn+ソース層106よりも深くpベース層105に設けることにより、ソース電極121へ効率的にホールを転送することができる。また、ソース電極121下部に、n+ソース層106/p+層120、pベース層105/n−層104で形成される寄生npnバイポーラトランジスタのベース抵抗を低減することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上させることができる。従って、これまでの実施の形態1から4において説明した横型IGBTと同様の効果を得ることができる。   Therefore, as described in the first to fourth embodiments so far, in the lateral MOSFET, the high concentration p + layer 120 is deeper than the n + source layer 106 in the lateral MOSFET as well as the minority carrier emission in the IGBT emitter region. By providing it at 105, holes can be efficiently transferred to the source electrode 121. Further, the base resistance of the parasitic npn bipolar transistor formed by the n + source layer 106 / p + layer 120 and the p base layer 105 / n− layer 104 under the source electrode 121 can be reduced, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be reduced. Can be improved. Therefore, the same effects as those of the lateral IGBT described in the first to fourth embodiments can be obtained.

なお、このソース領域部の断面構造としては、先の横型IGBTの断面構造と同じであり、したがって、n+ソース層106の形状として、単位n+ソース層が島状に互いに分離して配置されてもよく、先のIGBTについて説明した実施の形態1から4と同様のn+ソース層106の形状を適用することができる。   The cross-sectional structure of the source region is the same as the cross-sectional structure of the previous lateral IGBT. Therefore, even if the unit n + source layers are separated from each other in an island shape as the shape of the n + source layer 106. It is possible to apply the same shape of the n + source layer 106 as in the first to fourth embodiments described for the IGBT.

また、高濃度のp+層120についても、実施の形態1から4と同様、n+ソース層106下部に、pベース層105よりも高濃度にp+層120が設けられていればよく、このp+層120がpベース層100よりも深く設けられていてもよい。これらについては、図面が同じ断面構造の図面となるため、煩雑化を防止するためにその断面構造は示さないが、高濃度p+層120の構造については、実施の形態1から4において説明した構成を適用することができ、同様、寄生サイリスタ耐量の向上を行なうことができる。また、チャネル形成領域108において、円形状にチャネルが連続的に形成され、大きなドレイン−ソース電流を駆動することができる。また、少数キャリアの効率的な放出により、ターンオフ時間を短縮することができる。   As for the high-concentration p + layer 120, the p + layer 120 may be provided at a lower concentration than the p base layer 105 below the n + source layer 106, as in the first to fourth embodiments. 120 may be provided deeper than the p base layer 100. Since these are drawings having the same cross-sectional structure, the cross-sectional structure is not shown in order to prevent complication, but the structure of the high-concentration p + layer 120 is the configuration described in the first to fourth embodiments. Similarly, the parasitic thyristor resistance can be improved. In the channel formation region 108, channels are continuously formed in a circular shape, and a large drain-source current can be driven. In addition, turn-off time can be shortened by efficient release of minority carriers.

また、横型MOSFETについても、ゲート構造が溝型構造を有するトレンチゲートMOSFETなどの他の構成についても、本発明の構成を適用することができる。また、pチャネルMOSFETに対しても、同様に、導電型を変更することにより、本発明の構成を適用することができる。   In addition, the configuration of the present invention can be applied to other configurations such as a trench MOSFET having a trench structure with a gate structure as a lateral MOSFET. Similarly, the configuration of the present invention can be applied to a p-channel MOSFET by changing the conductivity type.

以上のように、この発明の実施の形態5に従えば、横型nチャネルMOSFETにおいて、ソース領域において、n+ソース層下部に、pベース層105よりも高濃度にp+層120を設けており、ホールを効率的にソース電極121へ放出することができ、またn+ソース層下部のベース抵抗を低減でき、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上させることができ、また、ターンオフ時間を短縮することができる。また、チャネル形成領域においてチャネルが円周に沿って形成され、大きなドレイン−ソース電流を駆動することができる。   As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, in the lateral n-channel MOSFET, the p + layer 120 is provided in the source region below the n + source layer at a higher concentration than the p base layer 105. Can be efficiently discharged to the source electrode 121, the base resistance under the n + source layer can be reduced, the latch-up resistance of the parasitic thyristor can be improved, and the turn-off time can be shortened. Further, the channel is formed along the circumference in the channel formation region, and a large drain-source current can be driven.

[実施の形態6]
図45は、この発明の実施の形態6に従うIGBTの平面レイアウトを概略的に示す図である。IGBTにおいては、大電流を駆動するために、複数のセルが整列して配置される。図45においては、IGBTセル150a−150cを代表的に示す。これらのセル150a150cは各々、円形形状を有し、中央部に形成されるp+コレクタ層2と、このコレクタ層2を囲むように刑されるnバッファ層3と、nバッファ層3を囲むようにされるn−ドリフト層4と、このn−ドリフト層4の外周に沿って形成されるpベース層5を含む。このpベース層5領域内に、n+エミッタ層6が形成される。このn+エミッタ層6は、図45に示すレイアウトにおいては、凸部6bと、連続的に円形状に形成される本体部6aを含む。この本体部6aの内周部のpベース層領域5においてチャネル形成領域8が形成される。pベース層5を、これらのセル150a−150cそれぞれにおいて隣接して配置する。なお、この図45に示す平面レイアウトにおいて、先の実施の形態1から5と同様、電極配線、絶縁膜およびベース層に配置される高濃度p+層は示していない。この高濃度のp+層は、先の実施の形態1からと同様、n+エミッタ層6下方にpベース層5よりも高濃度に形成されてもよく、pベース層5よりも深く形成されてもよい。
[Embodiment 6]
FIG. 45 schematically shows a planar layout of the IGBT according to the sixth embodiment of the present invention. In the IGBT, a plurality of cells are arranged in order to drive a large current. In FIG. 45, IGBT cells 150a-150c are representatively shown. Each of these cells 150a and 150c has a circular shape, and includes a p + collector layer 2 formed in the center, an n buffer layer 3 placed so as to surround the collector layer 2, and an n buffer layer 3. N-drift layer 4 and p base layer 5 formed along the outer periphery of n-drift layer 4. An n + emitter layer 6 is formed in the p base layer 5 region. In the layout shown in FIG. 45, n + emitter layer 6 includes convex portion 6b and main body portion 6a that is continuously formed in a circular shape. A channel forming region 8 is formed in the p base layer region 5 in the inner peripheral portion of the main body 6a. A p base layer 5 is disposed adjacent to each of these cells 150a-150c. In the planar layout shown in FIG. 45, the high-concentration p + layer arranged in the electrode wiring, the insulating film, and the base layer is not shown as in the first to fifth embodiments. This high-concentration p + layer may be formed at a higher concentration than the p base layer 5 below the n + emitter layer 6 or deeper than the p base layer 5 as in the first embodiment. Good.

また、エミッタ層6としては、実施の形態2と同様、単位エミッタ層に分割されてもよい。   The emitter layer 6 may be divided into unit emitter layers as in the second embodiment.

なお、この図45に示す構成において、p+コレクタ層に代えて、n+ドレイン層を設け、nバッファ層3を省略することにより、横型nチャネルMOSFETが実現され、同様の配置が用いられる。   In the structure shown in FIG. 45, an n + drain layer is provided in place of the p + collector layer, and the n buffer layer 3 is omitted, whereby a lateral n-channel MOSFET is realized and the same arrangement is used.

これらのセル150a−150cを配置することにより、後に説明する楕円構造のIGBTセルを利用する構成に比べて、チャネル幅を広くすることができ、大電流を駆動することができる。   By disposing these cells 150a to 150c, the channel width can be widened and a large current can be driven as compared with a configuration using an elliptical IGBT cell described later.

[変更例]
図46は、この発明の実施の形態6に従ったIGBTの平面レイアウトの変更例を示す図である。図46に示す平面レイアウトは、図45に示す平面レイアウトと以下の点でその構成が異なる。すなわち、単位セル150d−150fが整列して配置され、それぞれのpベース層領域5が隣接セル間で互いに共有される。したがって、図45に示す平面レイアウトの配置面積よりも、これらのセル150d−150fの配置面積をより低減することができる。
[Example of change]
FIG. 46 shows a modification of the planar layout of the IGBT according to the sixth embodiment of the present invention. The planar layout shown in FIG. 46 differs from the planar layout shown in FIG. 45 in the following points. That is, unit cells 150d to 150f are arranged in alignment, and each p base layer region 5 is shared between adjacent cells. Therefore, the arrangement area of these cells 150d to 150f can be reduced more than the arrangement area of the planar layout shown in FIG.

この図46に示すIGBTの他の構成は、図45に示すIGBTの平面レイアウトの構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the IGBT shown in FIG. 46 is the same as the configuration of the planar layout of the IGBT shown in FIG. 45, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この図46に示す平面レイアウトにおいても、高濃度p+層は、エミッタ層6の下方に配置されればよく、pベース層よりも浅く形成されてもよく、また、このpベース層よりも深く形成されてもよい。また、高濃度p+層が埋め込み構造とされてもよい。また、エミッタ層6は、本体部6aおよび凸部6bを有する連続構造に代えて、単位エミッタ層が分離して配置される構成が用いられてもよい。   Also in the planar layout shown in FIG. 46, the high-concentration p + layer only needs to be disposed below the emitter layer 6 and may be formed shallower than the p base layer, or deeper than the p base layer. May be. Further, the high concentration p + layer may have a buried structure. In addition, the emitter layer 6 may have a structure in which unit emitter layers are arranged separately, instead of a continuous structure having a main body portion 6a and a convex portion 6b.

これらの図45および図46に示すように、セル150a−150cまたは150d−150fを円形形状に形成して配置することにより、以下に説明するように、1つの楕円構造のセルを利用する場合に比べて、チャネル幅をより長くすることができ、大電流を駆動することができる。   As shown in FIG. 45 and FIG. 46, when cells 150a-150c or 150d-150f are formed in a circular shape and arranged, as described below, when one elliptical cell is used. In comparison, the channel width can be made longer and a large current can be driven.

いま、図47に示すように、楕円構造のIGBT200を考える。このIGBT200は、中央部に楕円形状に形成されるp+コレクタ層204と、このコレクタ層204を囲むように楕円形状に形成されるnバッファ層203と、nバッファ層203を囲むように楕円形状に形成されるn−ドリフト層204と、このドリフト層204を囲むように楕円形状に形成されるpベース層205を含む。このpベース層205内に、n+エミッタ層206が設けられ、このn+エミッタ層206内部に、チャネル形成領域208が設けられる。   Now, as shown in FIG. 47, consider an IGBT 200 having an elliptical structure. The IGBT 200 has an ap + collector layer 204 formed in an elliptical shape at the center, an n buffer layer 203 formed in an elliptical shape so as to surround the collector layer 204, and an elliptical shape so as to surround the n buffer layer 203. An n − drift layer 204 to be formed and a p base layer 205 formed in an elliptical shape so as to surround the drift layer 204 are included. An n + emitter layer 206 is provided in the p base layer 205, and a channel formation region 208 is provided in the n + emitter layer 206.

この図47に示す楕円形状のIGBTの場合、直線部分と、円周部分とのトラック形状を有する。このトラック形状(楕円形状)の直線部分における断面構造は、この発明の実施の形態1等において示した断面構造と同様である(p+エミッタ層は設けられていてもいなくても良い)。この図47に示す楕円構造のIGBTと同じレイアウト面積で、たとえば図46に示す円形形状のセルを配置することを考える。この場合、図48に示すように、セル150d−150fを配置した場合、セル150dおよび150fのチャネル形成領域8の円周部分は、図47に示す楕円形状のIGBTのチャネル形成領域の円周部分と同じとなる。今、隣接セルのp+コレクタ層2の中央部の間の距離をCLとする。また、セル150a−150f各々において、p+コレクタ層2の中央部からチャネル形成領域8の中央部までの距離をrとする。楕円形状のIGBTのチャネル長さCLに対応する、セル150dおよび150eのチャネル領域の合計の長さは、次式で示される。   The elliptical IGBT shown in FIG. 47 has a track shape with a straight portion and a circumferential portion. The cross-sectional structure in the track-shaped (elliptical) straight portion is the same as the cross-sectional structure shown in the first embodiment of the present invention (the p + emitter layer may or may not be provided). Consider, for example, that a circular cell shown in FIG. 46 is arranged with the same layout area as the elliptical IGBT shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 48, when cells 150d-150f are arranged, the circumferential portion of channel forming region 8 of cells 150d and 150f is the circumferential portion of the channel forming region of the elliptical IGBT shown in FIG. Will be the same. Now, let CL be the distance between the central portions of the p + collector layers 2 of adjacent cells. In each of the cells 150a to 150f, r is a distance from the central portion of the p + collector layer 2 to the central portion of the channel formation region 8. The total length of the channel regions of the cells 150d and 150e corresponding to the channel length CL of the elliptical IGBT is expressed by the following equation.

2・π・r・(1/4)・2=π・r
したがって、この隣接セル(150dおよび150e)のp+コレクタ層2の中心間の距離が、3・rよりも小さければ、次の関係式が得られる。
2 · π · r · (1/4) · 2 = π · r
Therefore, if the distance between the centers of the p + collector layers 2 of the adjacent cells (150d and 150e) is smaller than 3 · r, the following relational expression is obtained.

CL<3・r<π・r
上述の関係式は、隣接セルのチャネル形成領域間の距離を、rよりも小さくすることにより、実現される。チャネル形成領域は、セル外周部のベース層領域に形成されており、この条件は、容易に満たされる。
CL <3 · r <π · r
The above relational expression is realized by making the distance between the channel formation regions of adjacent cells smaller than r. The channel formation region is formed in the base layer region at the outer periphery of the cell, and this condition is easily satisfied.

したがって、図47に示す楕円形状のIGBTに比べて、単位セル150d−150f(または150a−150c)を配置することにより、チャネル形成領域8の円周部に沿った長さを長くすることができ、応じて、p+コレクタ層からエミッタ層に対して流れる電流に対するチャネル幅を長くすることができ、より大電流を駆動することができる。   Therefore, the unit cell 150d-150f (or 150a-150c) can be arranged longer than the elliptical IGBT shown in FIG. 47, so that the length along the circumference of the channel forming region 8 can be increased. Accordingly, the channel width with respect to the current flowing from the p + collector layer to the emitter layer can be increased, and a larger current can be driven.

図49は、図47に示す楕円構造のIGBTに一定のゲート−エミッタ間電圧VGEを印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを印加したときの、コレクタ−エミッタ電流ICEの特性を示す図である。横軸は、単位Vで、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを示し、縦軸に、単位Aで、コレクタ−エミッタ電流ICEを示す。測定温度は、室温である。ただし、楕円構造のIGBTにおいてベース層内に高濃度の半導体層(p+層)は、設けられていない。   FIG. 49 is a diagram showing the characteristics of the collector-emitter current ICE when the collector-emitter voltage VCE is applied in a state where a constant gate-emitter voltage VGE is applied to the elliptical IGBT shown in FIG. is there. The horizontal axis indicates the collector-emitter voltage VCE in the unit V, and the vertical axis indicates the collector-emitter current ICE in the unit A. The measurement temperature is room temperature. However, a high-concentration semiconductor layer (p + layer) is not provided in the base layer in the elliptical IGBT.

この図49に示すように、楕円構造のIGBTの場合、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを次第に大きくした場合、コレクタ−エミッタ間電流ICEも応じて上昇する。しかしながら、このコレクタ−エミッタ間電圧VCEが、ほぼ6V近傍となると、このコレクタ−エミッタ電流ICEが、約0.2Aに到達すると、この領域からコレクタ−エミッタ間電圧VCEを上昇させても、コレクタ−エミッタ電流ICEはほぼ飽和状態となり、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを大きくしても、コレクタ−エミッタ電流ICEは十分に大きくならない。また、このコレクタ−エミッタ電圧VCEが0Vから6Vに上昇する間のの領域においても、コレクタ−エミッタ間電流ICEは緩やかに上昇しており、オン抵抗(VCE/ICE)は高くなる。楕円構造において、ベース層内にp+層(p+エミッタ層)を設けていないためである。   As shown in FIG. 49, in the case of an IGBT having an elliptic structure, when the collector-emitter voltage VCE is gradually increased, the collector-emitter current ICE also increases accordingly. However, when the collector-emitter voltage VCE is approximately 6 V, when the collector-emitter current ICE reaches about 0.2 A, the collector-emitter voltage VCE is increased from this region even if the collector-emitter voltage VCE is increased. The emitter current ICE is almost saturated, and even if the collector-emitter voltage VCE is increased, the collector-emitter current ICE is not sufficiently increased. Even in the region where the collector-emitter voltage VCE rises from 0V to 6V, the collector-emitter current ICE gradually rises and the on-resistance (VCE / ICE) becomes high. This is because the p + layer (p + emitter layer) is not provided in the base layer in the elliptical structure.

図50は、この発明に従う円構造のIGBT(図48または図46参照)の構成において、一定のゲート−エミッタ間電圧VGEを印加した状態で、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを印加したときの、コレクタ−エミッタ間電流ICE特性を示す。この図50において、横軸に、コレクタ−エミッタVCEを示し(単位V)、縦軸に、コレクタ−エミッタ間電流ICEを示す(単位A)。測定温度は室温である。   FIG. 50 shows a collector when a collector-emitter voltage VCE is applied in a state where a constant gate-emitter voltage VGE is applied in a circular IGBT (see FIG. 48 or FIG. 46) structure according to the present invention. -Shows the ICE characteristics between emitters. In FIG. 50, the horizontal axis represents the collector-emitter VCE (unit V), and the vertical axis represents the collector-emitter current ICE (unit A). The measurement temperature is room temperature.

この図50に示すように、円形構造のセルを配置した場合、コレクタ−エミッタ間電圧VCEを徐々に大きくした場合、電圧6.0V近傍で、コレクタ−エミッタ間電流は約0.4Aとなり、このあたりから、コレクタ−エミッタ電流は飽和傾向を示す。しかしながら、この場合、コレクタ−エミッタ電流ICEは、図47に示す楕円構造のIGBTに比べて、約2倍程度の大きな値となっている。また、コレクタ−エミッタ間電圧VCEが、0Vから6Vに上昇するまでの領域においても、その立上がりの勾配を大きく、オン抵抗(VCE−ICE)を低減することができる。これらは総チャネル幅が長くなったことおよびベース抵抗が低減されたことに起因する。また、その電流量が増大しても、p+層を、エミッタ層の下方に設けており、このエミッタ領域における寄生バイポーラトランジスタが導通するのを防止することができ、寄生サイリスタのラッチアップ耐量を向上させるができる。   As shown in FIG. 50, when a cell having a circular structure is arranged, when the collector-emitter voltage VCE is gradually increased, the collector-emitter current is about 0.4 A in the vicinity of voltage 6.0 V. From the beginning, the collector-emitter current shows a saturation tendency. However, in this case, the collector-emitter current ICE is about twice as large as the elliptical IGBT shown in FIG. Even in the region where the collector-emitter voltage VCE rises from 0V to 6V, the rising gradient can be increased and the on-resistance (VCE-ICE) can be reduced. These are due to the increased total channel width and reduced base resistance. Even if the amount of current increases, the p + layer is provided below the emitter layer, and the parasitic bipolar transistor in the emitter region can be prevented from conducting, and the latch-up resistance of the parasitic thyristor is improved. I can make it.

以上のように、この発明の実施の形態6に従えば、円形形状のIGBTをセルとして複数個設けており、1つの楕円形状のIGBTを利用する構成に比べて、チャネル領域の長さを長くすることができ、応じてチャネル幅を長くすることができ、コレクタ−エミッタ電流を多く流すことができる。また、先の実施の形態1から4と同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, a plurality of circular IGBTs are provided as cells, and the length of the channel region is increased compared to a configuration using one elliptical IGBT. Accordingly, the channel width can be increased accordingly, and a large amount of collector-emitter current can flow. Further, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained.

[実施の形態7]
図51は、この発明の実施の形態7に従う半導体装置(横型nチャネルIGBT)の断面構造を概略的に示す図である。この図51に示すIGBTの平面(表面)レイアウトは、図1に示すIGBTの平面レイアウトと実質的に同じである。この図51に示すIGBTにおいては、n−層4と半導体基板300の間に、埋込絶縁膜310が設けられる。この半導体基板300は、n−層4と分離されているため、p型およびn型のいずれの導電型であってもよい。
[Embodiment 7]
FIG. 51 schematically shows a cross-sectional structure of a semiconductor device (lateral n-channel IGBT) according to the seventh embodiment of the present invention. The planar (surface) layout of the IGBT shown in FIG. 51 is substantially the same as the planar layout of the IGBT shown in FIG. In the IGBT shown in FIG. 51, buried insulating film 310 is provided between n − layer 4 and semiconductor substrate 300. Since this semiconductor substrate 300 is separated from the n − layer 4, it may be either p-type or n-type conductivity type.

この図51に示すIGBTの他の構成は、図2に示すIGBTの構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the IGBT shown in FIG. 51 is the same as that of the IGBT shown in FIG. 2, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この半導体基板300表面に埋込絶縁膜310を設け、埋込絶縁膜310上にトランジスタを形成する構造は、一般にSOI(シリコン・オン・インシュレータ)構造と呼ばれ、また、誘電体分離構造としても呼ばれる。一方、図2に示すように、埋込絶縁膜310が設けられず、n−層4とp型半導体基板(10)とが、その間に形成されるPN接合により分離される構造は、接合分離構造と呼ばれる。埋込絶縁膜310を利用することにより、接合分離構造に比べて、より確実に、n−層4と基板300とを電気的に分離することができ、空乏層をn−層内においてのみ生成することができ、高速に動作することができる。   A structure in which a buried insulating film 310 is provided on the surface of the semiconductor substrate 300 and a transistor is formed on the buried insulating film 310 is generally called an SOI (silicon-on-insulator) structure. be called. On the other hand, as shown in FIG. 2, the buried insulating film 310 is not provided, and the n-layer 4 and the p-type semiconductor substrate (10) are separated by a PN junction formed therebetween. Called structure. By using the buried insulating film 310, the n− layer 4 and the substrate 300 can be electrically separated more reliably than in the junction isolation structure, and a depletion layer is generated only in the n− layer. Can operate at high speed.

この図51に示すIGBTの他の構成は、図2に示すIGBTの構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the IGBT shown in FIG. 51 is the same as that of the IGBT shown in FIG. 2, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図52は、IGBTの抵抗負荷スイッチング動作時のターンオフ波形を示す図である。この図52において、横軸に、ターンオフ時間(単位秒)を示し、縦軸に、コレクタ−エミッタ間電圧VCE(単位×100V)およびコレクタ−エミッタ電流ICE(単位A)を示す。曲線Iは、誘電体分離構造(図51)のIGBTのコレクタ−エミッタ間電圧を示し、曲線IIは、比較例として、たとえば図2に示す接合分離型IGBTのコレクタ−エミッタ間電圧VCEを示し、曲線IIIは、誘電体分離構造におけるコレクタ−エミッタ電流ICEを示し、曲線IVは、接合分離構造IGBTのコレクタ−エミッタ電流を示す。   FIG. 52 is a diagram showing a turn-off waveform at the time of the resistance load switching operation of the IGBT. In FIG. 52, the horizontal axis represents the turn-off time (unit: second), and the vertical axis represents the collector-emitter voltage VCE (unit × 100 V) and the collector-emitter current ICE (unit A). Curve I shows the collector-emitter voltage of the IGBT having the dielectric isolation structure (FIG. 51), and curve II shows the collector-emitter voltage VCE of the junction isolation IGBT shown in FIG. Curve III shows the collector-emitter current ICE in the dielectric isolation structure, and curve IV shows the collector-emitter current of the junction isolation structure IGBT.

図52に示すように、接合分離型IGBTの下降時間tf(コレクタ−エミッタ電流IGEが最大値の90%から10%にまで低下するのに必要な時間)は、1μs近く、したがってスイッチング速度が遅く、応じてスイッチング損失が比較的大きくなる。一方、誘電体分離構造の場合、下降時間tfは、0.5μsを超えた程度であり、スイッチング速度が速く、応じてスイッチング速度損失をより低減することができる。また、抵抗負荷スイッチング動作時のターンオフ波形において、VCE波形(曲線I)の上昇率絶対値は、そのコレクタ−エミッタ電流ICEを示す波形(曲線III)の減少率絶対値とほぼ同一であり、高速でスイッチング動作が行なわれているのが明らかに見られる。   As shown in FIG. 52, the fall time tf (the time required for the collector-emitter current IGE to decrease from 90% to 10% of the maximum value) of the junction isolation type IGBT is close to 1 μs, and therefore the switching speed is slow. Accordingly, the switching loss becomes relatively large. On the other hand, in the case of the dielectric separation structure, the fall time tf is about 0.5 μs, and the switching speed is fast, and accordingly the switching speed loss can be further reduced. Further, in the turn-off waveform at the time of the resistive load switching operation, the absolute value of the increase rate of the VCE waveform (curve I) is almost the same as the absolute value of the decrease rate of the waveform (curve III) indicating the collector-emitter current ICE. It can be clearly seen that the switching operation is performed.

したがって、接合分離構造を利用するより誘電体分離構造を利用するほうが、高速でスイッチング動作を行なうことが明らかに見られる。   Therefore, it can be clearly seen that the switching operation is performed at a higher speed when the dielectric isolation structure is used than when the junction isolation structure is used.

ただし、接合分離においても、このスイッチング期間において、ターンオフ時、急激に、そのコレクタ−エミッタ電圧VCEが上昇してオフ状態へ移行し(曲線II)、また、コレクタ−エミッタ電流ICEも急激に低下しているのを見ることができる(曲線IV)。したがって、接合分離構造においても、p+層を利用し、またエミッタ層をリング状に形成することにより、曲線IIおよびIVの特性から明らかなように、従来の楕円構造IGBTを利用して、p+層を用いずに単にpベース層を利用し、また、nエミッタ層がリング状に形成される構成に比べて、速くすることができる(従来構造の場合、ターンオフ時間は、図52において矢印で示す)。   However, also in the junction separation, during this switching period, at the time of turn-off, the collector-emitter voltage VCE suddenly rises and shifts to the off state (curve II), and the collector-emitter current ICE also suddenly decreases. Can be seen (curve IV). Therefore, also in the junction isolation structure, by using the p + layer and forming the emitter layer in a ring shape, as is apparent from the characteristics of the curves II and IV, the conventional elliptic structure IGBT is used to form the p + layer. 52, the p base layer is simply used, and the n emitter layer can be made faster than a structure in which the n emitter layer is formed in a ring shape (in the case of the conventional structure, the turn-off time is indicated by an arrow in FIG. 52). ).

図53は、先の実施の形態1における接合分離構造横型IGBTの抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)の電流分布、電圧分布および空乏層領域境界を示す図である。電流分布を、実線で示し、電圧分布を破線で示し、空乏層領域境界線は、一点鎖線で示す。   FIG. 53 is a diagram showing a current distribution, a voltage distribution, and a depletion layer region boundary during resistance load switching turn-off (10.6 μs) of the junction isolation structure lateral IGBT according to the first embodiment. The current distribution is indicated by a solid line, the voltage distribution is indicated by a broken line, and the depletion layer region boundary line is indicated by a one-dot chain line.

この図53に示すように、接合分離構造横型IGBTの場合、エミッタ側から広がる空乏層が、コレクタ側(p型コレクタ層2近傍領域)に対してのみならず、p型基板10内においても分布している。このため、電位分布(破線で示す)および電流分布(実線で示す)もともに、p型基板10領域内に分布する。したがって、コレクタ側に対する空乏化が抑制され、コレクタ−エミッタ電圧VCEが、比較的緩やかに上昇する。この結果、ターンオフ時、コレクタ−エミッタ電流ICEの減少も、比較的緩やかなものとなり、応じて下降時間tfが遅くなる。   As shown in FIG. 53, in the case of the junction isolation structure lateral IGBT, the depletion layer spreading from the emitter side is distributed not only on the collector side (region near the p-type collector layer 2) but also in the p-type substrate 10. doing. For this reason, both the potential distribution (indicated by a broken line) and the current distribution (indicated by a solid line) are distributed in the p-type substrate 10 region. Therefore, depletion on the collector side is suppressed, and the collector-emitter voltage VCE rises relatively slowly. As a result, at the time of turn-off, the decrease in the collector-emitter current ICE is also relatively gradual, and the fall time tf is accordingly delayed.

図54は、この発明の実施の形態1の接合分離構造横型IGBTの抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)のホール分布を断面構造図において示したものである。この接合分離構造横型IGBTにおいては、図53に示すように、エミッタ側からコレクタ側への空乏かが抑制されるため、n−層4およびp型基板10内に多くのホールが分布する。すなわち、n−層4およびp型基板10内に多くのホールが分布しているため、たとえp+層を設けても、n−層4およびp型基板10内に分布しているホールが消失するまでに時間を要することを意味し、下降時間tfが比較的遅くなる。   FIG. 54 is a sectional view showing the hole distribution at the time of resistance load switching turn-off (10.6 μs) of the junction isolation structure lateral IGBT according to the first embodiment of the present invention. In this junction isolation structure lateral IGBT, as shown in FIG. 53, since depletion from the emitter side to the collector side is suppressed, many holes are distributed in the n− layer 4 and the p-type substrate 10. That is, since many holes are distributed in the n− layer 4 and the p-type substrate 10, even if a p + layer is provided, the holes distributed in the n− layer 4 and the p-type substrate 10 disappear. This means that it takes time until the falling time tf becomes relatively slow.

図55は、接合分離構造横型IGBTの抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)のホール(正孔)分布、電子分布、および平衡状態でのホール/電子濃度分布を示す図であり、n−層4における一定の深さでのコレクタ側からエミッタ側までの各キャリアの分布を示す。図55において、曲線Vが、ホールの分布を示し、曲線VIが、電子の分布を示し、曲線VIIが平衡状態における電子/ホール濃度の分布を示す。   FIG. 55 is a diagram showing a hole (hole) distribution, electron distribution, and hole / electron concentration distribution in an equilibrium state at the time of resistance load switching turn-off (10.6 μs) of a junction isolation structure lateral IGBT. 4 shows the distribution of each carrier from the collector side to the emitter side at a constant depth. In FIG. 55, the curve V shows the distribution of holes, the curve VI shows the distribution of electrons, and the curve VII shows the distribution of electron / hole concentration in the equilibrium state.

先の図53に示すように、接合分離構造横型IGBTにおいては、エミッタ側からコレクタ側への空乏化が抑制される。したがって、空乏層が広がっていないn−層内において、平衡状態での濃度以上の過剰ホールおよび過剰電子が分布する。したがって、これらの過剰ホールおよび過剰電子が、n−層内に多く分布することにより、これらの過剰ホールおよび過剰電子がn−層4から消失するまでの時間が長くなる。このため、下降時間tfが、短縮するのにも限度がある。   As shown in FIG. 53, depletion from the emitter side to the collector side is suppressed in the junction isolation structure lateral IGBT. Therefore, in the n-layer where the depletion layer is not spread, excess holes and excess electrons that are higher than the concentration in the equilibrium state are distributed. Therefore, a large amount of these excess holes and excess electrons are distributed in the n − layer, so that it takes a long time until these excess holes and excess electrons disappear from the n − layer 4. For this reason, there is a limit to shortening the fall time tf.

図56は、誘電体分離構造横型IGBTの抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)の電位分布、電流分布および空乏層領域境界線を示す図であり、図51に示す断面図に対応する。図56において、実線が電流分布を示し、破線が電位分布を示し、一点鎖線が空乏層領域境界線を示す。   56 is a diagram showing a potential distribution, a current distribution, and a depletion layer region boundary line at the time of resistance load switching turn-off (10.6 μs) of the dielectric isolation structure lateral IGBT, and corresponds to the cross-sectional view shown in FIG. In FIG. 56, the solid line indicates the current distribution, the broken line indicates the potential distribution, and the alternate long and short dash line indicates the depletion layer region boundary line.

この図56に示すように、誘電体分離構造横型IGBTの場合、n−層4とp型基板300の間の埋込絶縁膜310が存在する。したがって、埋込絶縁膜310において、電位分布がその表面に沿って平行に存在するものの、エミッタ側から広がる空乏層は、p型基板300にまでは広がらないで、n−層4内においてコレクタ側に広がる(絶縁膜は元々空乏層領域に対応する)。したがって、p型基板300においては、電流分布(実線で示す)および電位分布(破線で示す)は、存在しない。このため、コレクタ側への空乏化が進むため、コレクタ−エミッタ電圧も急峻に上昇し、対応するコレクタ−エミッタ電流ICEも急峻に上昇し、下降時間tfが短くなる。   As shown in FIG. 56, in the case of the dielectric isolation structure lateral IGBT, there is a buried insulating film 310 between the n− layer 4 and the p-type substrate 300. Therefore, in the buried insulating film 310, although the potential distribution exists in parallel along the surface, the depletion layer extending from the emitter side does not extend to the p-type substrate 300, and the collector side in the n− layer 4 (The insulating film originally corresponds to the depletion layer region). Therefore, in p-type substrate 300, there is no current distribution (shown by a solid line) and potential distribution (shown by a broken line). For this reason, since the depletion toward the collector side proceeds, the collector-emitter voltage also rises steeply, the corresponding collector-emitter current ICE also rises steeply, and the fall time tf becomes shorter.

図57は、この誘電体分離構造横型IGBTの抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)のホールの分布(実線で示す)を示す図である。断面構造は、図51に示す断面構造に対応する。この図57に示すように、誘電体分離構造横型IGBTにおいては、エミッタ側からコレクタ側への空乏化が図56に示すように促進されるため、n−層4に分布するホールは少ない。したがって、n−層4内に分布するホールが消失するまでの時間が短くなり、下降時間tfが短くなる。   FIG. 57 is a diagram showing a hole distribution (shown by a solid line) at the time of resistance load switching turn-off (10.6 μs) of the dielectric isolation structure lateral IGBT. The cross-sectional structure corresponds to the cross-sectional structure shown in FIG. As shown in FIG. 57, in the dielectric isolation structure lateral IGBT, depletion from the emitter side to the collector side is promoted as shown in FIG. 56, so that the number of holes distributed in the n − layer 4 is small. Therefore, the time until the holes distributed in the n − layer 4 disappear is shortened, and the falling time tf is shortened.

図58は、この誘電体分離構造横型IGBTにおける抵抗負荷スイッチングターンオフ時(10.6μs)のホール分布、電子分布および平衡状態におけるホール/電子濃度分布を示す図である。横軸に距離を示し、縦軸に濃度を示す。この図58においては、n−層4内における一定の深さでのコレクタ側からエミッタ側までの各分布を示す。曲線Xが、ホールの分布を示し、曲線XIが、電子の分布を示し、曲線XIIが、平衡状態における電子/ホールの濃度分布を示す。   FIG. 58 is a diagram showing a hole distribution, an electron distribution, and a hole / electron concentration distribution in an equilibrium state at the time of resistance load switching turn-off (10.6 μs) in this dielectric isolation structure lateral IGBT. The horizontal axis indicates distance, and the vertical axis indicates density. FIG. 58 shows each distribution from the collector side to the emitter side at a constant depth in the n − layer 4. A curve X represents a hole distribution, a curve XI represents an electron distribution, and a curve XII represents an electron / hole concentration distribution in an equilibrium state.

図56に示すように、誘電体分離構造横型IGBTにおいては、エミッタ側からコレクタ側への空乏化が促進されるため、n−層4において空乏層が広がっていない領域は少ない。このため、図58に示す様に、n−層4において、平衡状態での濃度以上のホールおよび/または電子(過剰ホール、過剰電子)の量は少ない。したがって、n−層4における過剰ホールおよび過剰電子の量が少ないため、過剰ホールおよび過剰電子が消失するまでの時間が短くなり、結果として、下降時間tfを短くすることができる。   As shown in FIG. 56, in the dielectric isolation structure lateral IGBT, since depletion from the emitter side to the collector side is promoted, there are few regions where the depletion layer does not spread in the n − layer 4. For this reason, as shown in FIG. 58, in the n − layer 4, the amount of holes and / or electrons (excess holes, excess electrons) exceeding the concentration in the equilibrium state is small. Therefore, since the amount of excess holes and excess electrons in the n − layer 4 is small, the time until the excess holes and excess electrons disappear is shortened, and as a result, the fall time tf can be shortened.

したがって、この発明の実施の形態7における誘電体分離構造を利用することにより、先の実施の形態1等において説明したIGBTおよびMOSFETにおけるコレクタ−エミッタ電流ICEの特性向上に加えて、下降時間tfの短縮をも実現することができる。   Therefore, by utilizing the dielectric isolation structure in the seventh embodiment of the present invention, in addition to the improvement in the collector-emitter current ICE characteristics in the IGBT and MOSFET described in the first embodiment, the fall time tf Shortening can also be realized.

なお、この実施の形態7における誘電体分離構造は、先の実施の形態5における横型MOSに適用することもでき、またpチャネルIGBTおよびpチャネル横型MOSFETも適用することができる。また、横型MOSFETの構造としては、たとえばトレンチゲート構造のMOSFETに対しても同様に適用することができる。   The dielectric isolation structure in the seventh embodiment can be applied to the lateral MOS in the previous fifth embodiment, and a p-channel IGBT and a p-channel lateral MOSFET can also be applied. Further, the structure of the lateral MOSFET can be similarly applied to, for example, a MOSFET having a trench gate structure.

以上のように、この発明の実施の形態7に従えば、トランジスタ素子を、誘電分離構造に構成しており、先の実施の形態1から6の効果に加えて、さらに、下降時間を短縮することができ、高速のスイッチング動作を実現することができる。   As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, the transistor element has a dielectric isolation structure, and in addition to the effects of the first to sixth embodiments, the fall time is further shortened. And a high-speed switching operation can be realized.

この発明は、電力変換/制御を行なうパワースイッチング素子に適用することができる。このパワートランジスタとして、単体として設けられてもよく、インテリジェントパワーデバイスとして、他のコントローラなどと一体化されてもよい。   The present invention can be applied to a power switching element that performs power conversion / control. The power transistor may be provided as a single unit, or may be integrated with another controller as an intelligent power device.

1 横型IGBT、2 pコレクタ層、3 nバッファ層、4 n−層、5 pベース層、6 n+エミッタ層、6a 本体部、6b 凸部、7 エミッタコンタクト領域、20 p+層、32 ゲート電極取出し配線、17 ゲート電極、16,16a ゲート電極配線、35,40,45 p+層、60 単位エミッタ層、62 p+層、64 p+層、70 ベース層領域、74 p+層、72 pベース層、75A,75B,75C p+層、76 pベース層、84 p+層、82 pベース層、85A,85B,85C p+層、100 横型MOSFET、102 n+ドレイン層、104 n−層、106 n+ソース層、106a 本体部、106b 凸部、108 チャネル形成領域、105 pベース層、107 ソース電極コンタクト領域、120 p+層、10,110 p型基板、150a−150f セル、300 半導体基板、310 埋込絶縁膜。   1 lateral IGBT, 2 p collector layer, 3 n buffer layer, 4 n− layer, 5 p base layer, 6 n + emitter layer, 6a body portion, 6b convex portion, 7 emitter contact region, 20 p + layer, 32 gate electrode extraction Wiring, 17 gate electrode, 16, 16a gate electrode wiring, 35, 40, 45 p + layer, 60 unit emitter layer, 62 p + layer, 64 p + layer, 70 base layer region, 74 p + layer, 72 p base layer, 75A, 75B, 75C p + layer, 76p base layer, 84p + layer, 82p base layer, 85A, 85B, 85C p + layer, 100 lateral MOSFET, 102 n + drain layer, 104 n− layer, 106 n + source layer, 106a body part 106b Protruding portion, 108 channel forming region, 105 p base layer, 107 source electrode contact region 120 p + layer, 10, 110 p-type substrate, 150a-150f cells, 300 semiconductor substrate 310 buried insulating film.

Claims (3)

半導体基板と、
前記半導体基板表面上に形成される半導体領域と、
前記半導体領域表面に設けられて、第1の電極に結合される第1の半導体層領域と、
前記半導体領域に前記第1の半導体層領域から離れてかつ前記第1の半導体層領域を囲むように配置されるリング形状の前記第1半導体層領域と異なる導電型の第2の半導体層領域と、
前記第2の半導体層領域内に互いに分離して所定の間隔で配置され、各々が所定の間隔よりも大きな幅を有する複数の矩形様形状を有する単位領域を有する前記第2の半導体層領域と導電型の異なる第3の半導体層領域と、
記第3の半導体層領域の下方に隣接して前記第2の半導体層領域に配置される領域と前記第3の半導体層領域の間の領域において前記第2の半導体層領域表面にまで達する領域とを有し、前記第2の半導体層領域よりも高濃度の前記第2の半導体層領域と同一導電型の高濃度半導体層と、
前記第2半導体層領域表面に前記第1の半導体層領域と前記第3の半導体層領域との間での電荷転送のためのチャネルを形成するゲート電極層と
前記第3の半導体層領域および前記高濃度半導体層に接触される第2の電極層とを備える、半導体装置。
A semiconductor substrate;
A semiconductor region formed on the surface of the semiconductor substrate;
A first semiconductor layer region provided on the surface of the semiconductor region and coupled to the first electrode;
A second semiconductor layer region having a conductivity type different from that of the ring-shaped first semiconductor layer region disposed in the semiconductor region so as to be separated from the first semiconductor layer region and to surround the first semiconductor layer region; ,
The second semiconductor layer region having a plurality of unit regions having a plurality of rectangular-like shapes, which are separated from each other in the second semiconductor layer region and arranged at predetermined intervals, each having a width larger than the predetermined interval; A third semiconductor layer region having a different conductivity type;
Before SL until the second semiconductor layer region surface in the region between the a region adjacent Ru is disposed on the second semiconductor layer region third semiconductor layer region under side of the third semiconductor layer area A high concentration semiconductor layer having the same conductivity type as the second semiconductor layer region having a higher concentration than the second semiconductor layer region,
A gate electrode layer forming a channel for charge transfer between the first semiconductor layer region and the third semiconductor layer region on the surface of the second semiconductor layer region ;
A semiconductor device comprising: the third semiconductor layer region; and a second electrode layer in contact with the high concentration semiconductor layer .
前記高濃度半導体層は、前記第2の半導体層領域よりも深さが深い、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the high-concentration semiconductor layer is deeper than the second semiconductor layer region. 前記半導体領域と前記半導体基板との間に形成される絶縁層をさらに備える、請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising an insulating layer formed between the semiconductor region and the semiconductor substrate.
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