JPH01109769A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH01109769A JPH01109769A JP26842987A JP26842987A JPH01109769A JP H01109769 A JPH01109769 A JP H01109769A JP 26842987 A JP26842987 A JP 26842987A JP 26842987 A JP26842987 A JP 26842987A JP H01109769 A JPH01109769 A JP H01109769A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
- H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野〕
この発明は、スイッチングを行う半導体装置に係り、特
にターンオフ特性の向上に関するものである。
にターンオフ特性の向上に関するものである。
第5図は従来の絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
この図において、1は低濃度のn型不純物を含む第2の
半導体領域としてのn−型半導体領域、2は中濃度のp
型不純物を含むp型半導体領域、3は高濃度のn型不純
物を含むn+型半導体領域、4は絶縁膜、5はゲート電
極、6はエミッタ電極、7はコレクタ電極、8はI&i
m度のn型不純物を含む第3の半導体領域としてのn
4’型型半体領域、9は高濃度のp型不純物を含む第1
の半導体領域としてのp+型半導体領域である。
半導体領域としてのn−型半導体領域、2は中濃度のp
型不純物を含むp型半導体領域、3は高濃度のn型不純
物を含むn+型半導体領域、4は絶縁膜、5はゲート電
極、6はエミッタ電極、7はコレクタ電極、8はI&i
m度のn型不純物を含む第3の半導体領域としてのn
4’型型半体領域、9は高濃度のp型不純物を含む第1
の半導体領域としてのp+型半導体領域である。
次に動作について説明する。
″エミッタ電極6に対して正となる電圧をゲート電極5
に印加すると、p型半導体領域2と絶縁膜4との界面に
n型チャネルが形成される。この時、エミッタ電極6に
対して正となる電圧をコレクタ電極7に印加すると、n
型チャネルを通ってソースとなるn+型半導体領域3か
ら電子がペース領域となるn 型半導体領域1に流れ込
む5.これによってとのn−型半導体領域1の電位が低
ドし、コレクタ領域となるp+型半導体領域9から正孔
が注入される。この結果、n−型半導体領域1に多数の
正孔と電子が蓄積されて比抵抗が減少し、エミッタ電極
6とコレクタ電極7との間に大電流が流れ、絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ通状態になる。この時、p+l
型半導体領域9ら注入されな正孔の大部分はn−型半導
体領域1内において、エミッタ電極6から流れ込む電子
と再結合するが、残りの正孔はp型半導体領域2へ流れ
込む。
に印加すると、p型半導体領域2と絶縁膜4との界面に
n型チャネルが形成される。この時、エミッタ電極6に
対して正となる電圧をコレクタ電極7に印加すると、n
型チャネルを通ってソースとなるn+型半導体領域3か
ら電子がペース領域となるn 型半導体領域1に流れ込
む5.これによってとのn−型半導体領域1の電位が低
ドし、コレクタ領域となるp+型半導体領域9から正孔
が注入される。この結果、n−型半導体領域1に多数の
正孔と電子が蓄積されて比抵抗が減少し、エミッタ電極
6とコレクタ電極7との間に大電流が流れ、絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ通状態になる。この時、p+l
型半導体領域9ら注入されな正孔の大部分はn−型半導
体領域1内において、エミッタ電極6から流れ込む電子
と再結合するが、残りの正孔はp型半導体領域2へ流れ
込む。
ゲー(・電極5の正電圧がな(なると、n型チ¥ネルが
消滅してエミッタ電極6からn−型半導体領域1への電
子電流が止まるが、この電子電流はp+l型半導体領域
9エミッタ、n−型半導体領域1をペース、p型半導体
領域2をコレクタとするl) n p+−ランジスタの
ペース電流に対応している。したがって、電子電流が止
まる場合には絶縁ゲー1〜・バイポーラ・トランジスタ
のターンオフ波形はpnP)ラノジスタにおいてペース
が開放された場合のターンオフ波形と同じになる。
消滅してエミッタ電極6からn−型半導体領域1への電
子電流が止まるが、この電子電流はp+l型半導体領域
9エミッタ、n−型半導体領域1をペース、p型半導体
領域2をコレクタとするl) n p+−ランジスタの
ペース電流に対応している。したがって、電子電流が止
まる場合には絶縁ゲー1〜・バイポーラ・トランジスタ
のターンオフ波形はpnP)ラノジスタにおいてペース
が開放された場合のターンオフ波形と同じになる。
ここでは n l型半導体領域8があるために、pnp
+・ランジスタのエミッタ注入効率が低くなっており、
これによってpnp+−ランジスタのターンオフ時間が
短くなっている。
+・ランジスタのエミッタ注入効率が低くなっており、
これによってpnp+−ランジスタのターンオフ時間が
短くなっている。
例えば耐圧がtooov程度の絶縁ゲート・バ仁ポーラ
・トランジスタの易き、第5図に示したn−型半導体領
域1の厚みWlは100〜120−程度に設計されてい
る。一方、素子全体の厚みWは、用いる半導体基板の直
棒にも依存するが、直径が4インチの場合厚みWは20
01程度が限界であり、厚みWがそれ以下になると、半
導体基板が割れるという不都合が生ずる。
・トランジスタの易き、第5図に示したn−型半導体領
域1の厚みWlは100〜120−程度に設計されてい
る。一方、素子全体の厚みWは、用いる半導体基板の直
棒にも依存するが、直径が4インチの場合厚みWは20
01程度が限界であり、厚みWがそれ以下になると、半
導体基板が割れるという不都合が生ずる。
上記のような従来の絶縁ゲーI・・バイポーラ・トラン
ジスタでは、n+l型半導体領域8よびp+l型半導体
領域9厚みW,がともに100−程度以上になるが、同
一基板内に高濃度のn型領域とe4I濃度のp型領域を
交互に、かつ厚く (深く)形成する乙とは技術的に困
難であす、濃度や厚みが制限されるという問題点があっ
た、。
ジスタでは、n+l型半導体領域8よびp+l型半導体
領域9厚みW,がともに100−程度以上になるが、同
一基板内に高濃度のn型領域とe4I濃度のp型領域を
交互に、かつ厚く (深く)形成する乙とは技術的に困
難であす、濃度や厚みが制限されるという問題点があっ
た、。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、高濃度のn型領域または高濃度のp型領域が薄く
、製造が容易な半導体装置を得ることを目的とする。
ので、高濃度のn型領域または高濃度のp型領域が薄く
、製造が容易な半導体装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、一主面に主電極が形成さ
れ、他主面で第2導電型の第2の半導体領域と接触する
第1導電型の第1の半導体領域の他主面側に、選択的に
トンネル接合部を介して第2導電型の第3の半導体領域
を形成したものである。
れ、他主面で第2導電型の第2の半導体領域と接触する
第1導電型の第1の半導体領域の他主面側に、選択的に
トンネル接合部を介して第2導電型の第3の半導体領域
を形成したものである。
この発明においては、第2の半導体領域中の電子ゲ第3
の半導体領域,印加される電圧の小さいトンネル接合部
,第1の半導体領域を通って主電極へと流れる。
の半導体領域,印加される電圧の小さいトンネル接合部
,第1の半導体領域を通って主電極へと流れる。
第1図はこの発明の半導体装置としての絶縁ゲート・バ
イポーラ・1〜ランジスタのー’Ak例の構造を示す断
面図である。
イポーラ・1〜ランジスタのー’Ak例の構造を示す断
面図である。
この図において、第5図と同一符号は同一または相当部
分を示し、1oはトンネル接合部で、不純物濃度が=1
×10″。cr113以上のn l型領域10aと、不
純物濃度が21 X I O ”cm−”JJ,上のp
+l型領域10aから構成されている。
分を示し、1oはトンネル接合部で、不純物濃度が=1
×10″。cr113以上のn l型領域10aと、不
純物濃度が21 X I O ”cm−”JJ,上のp
+l型領域10aから構成されている。
この絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタでは、n4
型領域10aとp+l型領域10aでトンネル接合部1
0が形成されているが、このような場蕎には、第3の半
導体領域としてのn゛型半導体領域8がコレクタ電極7
から離れた構造であっても第2の半導体領域としてのn
−型半導体領域1内の電子がトンネル接合部10を通っ
て容易に流れるため、電気的にn+l型半導体領域8コ
レクタ電極lと接続された場合と等価になる。したがっ
て、このようにトンネル接合部10を形成すれば高濃度
のn+l型半導体領域8第1の半導体領域としての高濃
度のp″型半導体領域9よりも薄くすることができる,
。
型領域10aとp+l型領域10aでトンネル接合部1
0が形成されているが、このような場蕎には、第3の半
導体領域としてのn゛型半導体領域8がコレクタ電極7
から離れた構造であっても第2の半導体領域としてのn
−型半導体領域1内の電子がトンネル接合部10を通っ
て容易に流れるため、電気的にn+l型半導体領域8コ
レクタ電極lと接続された場合と等価になる。したがっ
て、このようにトンネル接合部10を形成すれば高濃度
のn+l型半導体領域8第1の半導体領域としての高濃
度のp″型半導体領域9よりも薄くすることができる,
。
次に、第2図(a)〜(Ln)を参照して第1図に示し
た絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタの製造工程を
説明する。なお、これらの図において、第1図と同一符
号は同一または相当部分を示し、11、12は酸化膜、
13.14は感光性樹IISバターンである。
た絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタの製造工程を
説明する。なお、これらの図において、第1図と同一符
号は同一または相当部分を示し、11、12は酸化膜、
13.14は感光性樹IISバターンである。
まず、第2図(−1に示すような高濃度のp型不純物、
例えば=I X 101gcm−”のボロンを含むp4
梨半導体領域9となろSi基板の表面に酸化膜11を5
000人形成したのち、通常の写真製版技術を用いて酸
化膜11を第2図(b)に示すように選択的に除去する
。
例えば=I X 101gcm−”のボロンを含むp4
梨半導体領域9となろSi基板の表面に酸化膜11を5
000人形成したのち、通常の写真製版技術を用いて酸
化膜11を第2図(b)に示すように選択的に除去する
。
次に、第2図(C)に示すように、酸化Its!11を
マスクとして81基板を選択的に約51naエツチング
したのち、第2図(d)に示すように、p型不純物濃度
が一=lXlO”’傭−3のp1型領域10bを不純物
拡散法やエピタキシャル成長法で形成する。
マスクとして81基板を選択的に約51naエツチング
したのち、第2図(d)に示すように、p型不純物濃度
が一=lXlO”’傭−3のp1型領域10bを不純物
拡散法やエピタキシャル成長法で形成する。
次に、第2図(e)に示すように、 21X l 02
0cm −”0) n型不純物を含むn+型領領域10
aiep+型領域10b上にエピタキシャル成長法で形
成し、さらに第2図(f)に示すように、=IXIO”
帥−3のn型不純物を含むn1型半導体領域8をn′型
領領域10a上にエピタキシャル成長法で形成する。
0cm −”0) n型不純物を含むn+型領領域10
aiep+型領域10b上にエピタキシャル成長法で形
成し、さらに第2図(f)に示すように、=IXIO”
帥−3のn型不純物を含むn1型半導体領域8をn′型
領領域10a上にエピタキシャル成長法で形成する。
この場合、p型半導体領域9の主表面とn+型半う3体
領域8の主表面が同一平面になるようにn1型半導体領
域8の厚みを制御する必要がある。
領域8の主表面が同一平面になるようにn1型半導体領
域8の厚みを制御する必要がある。
次に、酸化膜11を除去したのち、第2図(g)に示す
ように、n++半導体領域8およびp++半導体領域9
の主表面上にp 7 X 10 ”cm−’のn型不純
物を含むn−型半導体領域1を100.の厚みにエピタ
キシャル成長法で形成する。
ように、n++半導体領域8およびp++半導体領域9
の主表面上にp 7 X 10 ”cm−’のn型不純
物を含むn−型半導体領域1を100.の厚みにエピタ
キシャル成長法で形成する。
次に、第2図(h)に示すように、n−型半導体領域1
の主表面上に酸化膜12を750人形成し、さらにその
上に感光性樹脂パターン13を形成する。
の主表面上に酸化膜12を750人形成し、さらにその
上に感光性樹脂パターン13を形成する。
次に、例えば加速電圧50KeV、ドーズ量2.5X
10 ”am−’でボロンイオンを注入し、感光性樹脂
パターン13を除去したのち、1180℃で6時間ボロ
ンを拡散して第2図(i)に示すように、p型半導体領
域2を形成する。
10 ”am−’でボロンイオンを注入し、感光性樹脂
パターン13を除去したのち、1180℃で6時間ボロ
ンを拡散して第2図(i)に示すように、p型半導体領
域2を形成する。
次に、酸化膜12を全面除去したのち、再度酸化して全
面に厚み1400λの絶縁M4を形成し、さらにその上
に厚みが4500人のポリシリコン股を形成する。その
後、通常の写真製版技術“を用いてポリシリコンをパタ
ーニングしてゲート電極5を形成する。
面に厚み1400λの絶縁M4を形成し、さらにその上
に厚みが4500人のポリシリコン股を形成する。その
後、通常の写真製版技術“を用いてポリシリコンをパタ
ーニングしてゲート電極5を形成する。
次いで、ゲート電極5およびゲート電極5のパターニン
グに用いたその上の感光性樹脂パターン(図示せず)を
マスクとして、例えば加速電圧60KeV、ドーズ量i
X 1014〜3 X 1.014am−”の条件で
ボロンイオンを注入し、感光性+!j!脂パターンを除
去したのち、1180℃で10時間ボロンを拡散してp
型半導体領域2を第2図(j)に示すような形状とする
。
グに用いたその上の感光性樹脂パターン(図示せず)を
マスクとして、例えば加速電圧60KeV、ドーズ量i
X 1014〜3 X 1.014am−”の条件で
ボロンイオンを注入し、感光性+!j!脂パターンを除
去したのち、1180℃で10時間ボロンを拡散してp
型半導体領域2を第2図(j)に示すような形状とする
。
次に、絶縁膜4の上に感光性樹脂パターン14を形成し
、ゲート電極5および感光性樹脂パターン14をマスク
として絶縁膜4を第2図(k)に示すように、選択的に
エツチングする。
、ゲート電極5および感光性樹脂パターン14をマスク
として絶縁膜4を第2図(k)に示すように、選択的に
エツチングする。
次に、リンをガス拡散法によりデボジットシて第2図(
Q)に示すように、n++半導体領域3を形成する3、
乙の時、例えばシート抵抗値は4Ω/日程度とする。
Q)に示すように、n++半導体領域3を形成する3、
乙の時、例えばシート抵抗値は4Ω/日程度とする。
そ1ノで、絶縁膜4を除去しAI!等の金属膜を蒸着し
たのち、通常の写真製版技術でパターニングし−て第2
図(m)に不すように、エミッタ電極6を形成するとと
もに、コレクタ電極7を形成すれば第1図に示した素子
が完成する。
たのち、通常の写真製版技術でパターニングし−て第2
図(m)に不すように、エミッタ電極6を形成するとと
もに、コレクタ電極7を形成すれば第1図に示した素子
が完成する。
なお、上記実施例ではコレクタ短絡型の絶縁ゲート・バ
イポーラ・トランジスタについて説明したが、この発明
はこれに限定されるものではなく、第3図に示すように
、ゲートターンオフサイリスクに適用することや第4図
に示すように、静電誘導サイリスタに適用することも可
能であや、このような類似の構造を有する他の半導体装
置に対?7てもトンネル接合を利用した新しい構造を提
供することができる。なお、第4図における2nはp1
1型半導領域を示す、。
イポーラ・トランジスタについて説明したが、この発明
はこれに限定されるものではなく、第3図に示すように
、ゲートターンオフサイリスクに適用することや第4図
に示すように、静電誘導サイリスタに適用することも可
能であや、このような類似の構造を有する他の半導体装
置に対?7てもトンネル接合を利用した新しい構造を提
供することができる。なお、第4図における2nはp1
1型半導領域を示す、。
この発明は以上説明したとお秒、一主面に主電極が形成
され、他主面で第2導電型の第2の半導体領域と接触す
る第1導電型の第1の半導体領域の他主面側に、選択的
にトンネル接合部を介して第2導電型の第3の半導体領
域を形成したので、第2の半導体M域中の電子が第3の
半導体領域。
され、他主面で第2導電型の第2の半導体領域と接触す
る第1導電型の第1の半導体領域の他主面側に、選択的
にトンネル接合部を介して第2導電型の第3の半導体領
域を形成したので、第2の半導体M域中の電子が第3の
半導体領域。
印加される電圧の小さいトンネル接合部、第1の半導体
領域を通って主電極へと流れるようになり、第3の半導
体領域を薄(形成することが司能になる。したがって、
製造が容易になり、歩留り2品質も向上するという効果
がある。。
領域を通って主電極へと流れるようになり、第3の半導
体領域を薄(形成することが司能になる。したがって、
製造が容易になり、歩留り2品質も向上するという効果
がある。。
第1図はこの発明の半導体装置としての絶縁ゲート・バ
イポーラ・トランジスタの構造を示す断面図、第2図は
、第1図に示(7た絶縁ゲート・バイポーラ・トランジ
スタの製造工程を説明するための図、第3図、第4図は
この発明の半導体装置の他の実施例の構造を示す断面図
、第5図は従来の絶縁ゲ−1・・バイボーラド:7ンレ
スタの構造を示す断面図である1、 図において、1はn−型半導体領域、2はp型半導体領
域、3はn +型半導体領域、4は絶縁膜、5はゲート
電極、6はエミッタ電極、7はコレクタ電極、8はn+
型半導体領域、9はp1型型半体領域、10ば)・ンネ
ル接合部、10aはn l型領域、10bはp4型領域
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 (外2名)第1図 宕 1ob:p中型ダ埒−城 第2図 第2図 第2図 第2図 第2図 第3図 を 第4図
イポーラ・トランジスタの構造を示す断面図、第2図は
、第1図に示(7た絶縁ゲート・バイポーラ・トランジ
スタの製造工程を説明するための図、第3図、第4図は
この発明の半導体装置の他の実施例の構造を示す断面図
、第5図は従来の絶縁ゲ−1・・バイボーラド:7ンレ
スタの構造を示す断面図である1、 図において、1はn−型半導体領域、2はp型半導体領
域、3はn +型半導体領域、4は絶縁膜、5はゲート
電極、6はエミッタ電極、7はコレクタ電極、8はn+
型半導体領域、9はp1型型半体領域、10ば)・ンネ
ル接合部、10aはn l型領域、10bはp4型領域
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 (外2名)第1図 宕 1ob:p中型ダ埒−城 第2図 第2図 第2図 第2図 第2図 第3図 を 第4図
Claims (1)
- 主電極間に流れる電流を制御電極に印加される電圧に
よって制御する構成の半導体装置において、一主面に前
記主電極が形成され、他主面で第2導電型の第2の半導
体領域と接触する第1導電型の第1の半導体領域の他主
面側に、選択的にトンネル接合部を介して第2導電型の
第3の半導体領域を形成したことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26842987A JPH01109769A (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26842987A JPH01109769A (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01109769A true JPH01109769A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17458367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26842987A Pending JPH01109769A (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01109769A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003842A1 (en) * | 1989-08-31 | 1991-03-21 | Nippondenso Co., Ltd. | Insulated gate bipolar transistor |
JPH03166766A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
US5381026A (en) * | 1990-09-17 | 1995-01-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Insulated-gate thyristor |
CN103872113A (zh) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | 中国科学院微电子研究所 | 一种隧穿型逆导igbt及其制造方法 |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP26842987A patent/JPH01109769A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003842A1 (en) * | 1989-08-31 | 1991-03-21 | Nippondenso Co., Ltd. | Insulated gate bipolar transistor |
JPH03166766A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
US5381026A (en) * | 1990-09-17 | 1995-01-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Insulated-gate thyristor |
CN103872113A (zh) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | 中国科学院微电子研究所 | 一种隧穿型逆导igbt及其制造方法 |
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