JPH01129462A - 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ - Google Patents
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタInfo
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- JPH01129462A JPH01129462A JP28871587A JP28871587A JPH01129462A JP H01129462 A JPH01129462 A JP H01129462A JP 28871587 A JP28871587 A JP 28871587A JP 28871587 A JP28871587 A JP 28871587A JP H01129462 A JPH01129462 A JP H01129462A
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 7
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- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 4
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Classifications
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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
- H01L29/02—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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- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
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- 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、バイポーラトランジスタとそれにベー −ス
ミ流を供給するＭＯ３電界効果トランジスタとが同一半
導体素体内に形成されるｗＡ縁縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタ （以下Ｉ ＧＢＴと略す）に関する。
ミ流を供給するＭＯ３電界効果トランジスタとが同一半
導体素体内に形成されるｗＡ縁縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタ （以下Ｉ ＧＢＴと略す）に関する。
第２図に従来のＩ ＧＢＴの要部断面図を示す。
エミッタとなるｐ形半導体基板１に接しｎ形高不純物濃
度バフファ層２およびｎ形低不純物濃度層３からなるベ
ース層が設けられ、その上の２層４をコレクタとするバ
イポーラトランジスタのコレクタ側表面に、高不純物濃
度であるコレクタ側ｎ。
度バフファ層２およびｎ形低不純物濃度層３からなるベ
ース層が設けられ、その上の２層４をコレクタとするバ
イポーラトランジスタのコレクタ側表面に、高不純物濃
度であるコレクタ側ｎ。
層５と前記の低不純物濃度であるｎ゛ベース層３はさま
れたｐコレクタＪｌ！４が露出し、この表面に酸化膜６
を介してゲート電極７が設けられ、ｎ１Ｎ５をソース領
域、ベースＮ３をドレイン領域とするＭＯＳ Ｆ ＥＴ
が構成されている。ｐコレクタ１１４およびｎ°コレク
タＮ５はともにコレクタ電極８に接続され、他方ｐ形基
板１はエミッタ電極９と接している。
れたｐコレクタＪｌ！４が露出し、この表面に酸化膜６
を介してゲート電極７が設けられ、ｎ１Ｎ５をソース領
域、ベースＮ３をドレイン領域とするＭＯＳ Ｆ ＥＴ
が構成されている。ｐコレクタ１１４およびｎ°コレク
タＮ５はともにコレクタ電極８に接続され、他方ｐ形基
板１はエミッタ電極９と接している。
このようなＩ ＧＢＴをターン・オンさせるには、ゲー
ト電極７にコレクタ電極８に対して正の電圧を加えるこ
とで、ゲート電極７の直下のｐコレクタ層の表面にチャ
ネルが形成され、電子がｎ゛コレクタＮ５通してｎ−ベ
ースＮ３に注入されることによりｐｎｐバイポーラトラ
ンジスタがオン状態となる。一方ターン・オフは、ゲー
ト電極７に負の電圧を印加することでｎ０コレクタ層５
からの電子の注入が止まり、バイポーラトランジスタは
オフ状態となる。この時ｎ−ベースＮ３に蓄積されてい
るキャリアの濃度の大小がターン・オフ・スイッチング
損失を支配する。
ト電極７にコレクタ電極８に対して正の電圧を加えるこ
とで、ゲート電極７の直下のｐコレクタ層の表面にチャ
ネルが形成され、電子がｎ゛コレクタＮ５通してｎ−ベ
ースＮ３に注入されることによりｐｎｐバイポーラトラ
ンジスタがオン状態となる。一方ターン・オフは、ゲー
ト電極７に負の電圧を印加することでｎ０コレクタ層５
からの電子の注入が止まり、バイポーラトランジスタは
オフ状態となる。この時ｎ−ベースＮ３に蓄積されてい
るキャリアの濃度の大小がターン・オフ・スイッチング
損失を支配する。
従来、ＩＧＢＴのターン・オフ損失低減のためには、ｎ
゛バツフアＮ２不純物濃度あるいはその幅の最適化や、
ｎ−ベース層３への金などのライフタイムキラーの注入
もしくは電子線照射等によるライフタイム制御がなされ
ている。
゛バツフアＮ２不純物濃度あるいはその幅の最適化や、
ｎ−ベース層３への金などのライフタイムキラーの注入
もしくは電子線照射等によるライフタイム制御がなされ
ている。
一方、ｎ−ベース層３中のＭ積キャリアの低減にはエミ
ッタ層と隣接するベース層を短絡するエミッタショート
構造が効果的であるということがゲート・ターン・オフ
・サイリスタで知られている。
ッタ層と隣接するベース層を短絡するエミッタショート
構造が効果的であるということがゲート・ターン・オフ
・サイリスタで知られている。
ゲート・ターン・オフ・サイリスタでは、ｐｎｐｎ４層
を有する半導体基板がＮｏなどの支持板上に固定されて
いるので、ｐエミツタ層は１０〜２０μの厚さであり、
ｐエミツタ層を選択拡散して隣接するｎベース層を基板
面に露出させ、ｐエミツタ層を共にアノード電極に接触
させることにより容易にエミッタショート構造が形成で
きる。しかし、ＩＧＢＴの場合、ｐ°エミッタ層１が基
板であり、ベース層２．３はその上に積層されているた
め、数百μの厚さの基板を貫通してｎ゛バ１フフ層達す
る拡散を行うことは困難である。
を有する半導体基板がＮｏなどの支持板上に固定されて
いるので、ｐエミツタ層は１０〜２０μの厚さであり、
ｐエミツタ層を選択拡散して隣接するｎベース層を基板
面に露出させ、ｐエミツタ層を共にアノード電極に接触
させることにより容易にエミッタショート構造が形成で
きる。しかし、ＩＧＢＴの場合、ｐ°エミッタ層１が基
板であり、ベース層２．３はその上に積層されているた
め、数百μの厚さの基板を貫通してｎ゛バ１フフ層達す
る拡散を行うことは困難である。
本発明の目的は、ターン・オフ損失を少なくするために
バイポーラトランジスタ部のベース層中に蓄積されたキ
ャリアを低減するエミッタショート構造を容易に形成で
きるＩ ＧＢＴを提供することにある。
バイポーラトランジスタ部のベース層中に蓄積されたキ
ャリアを低減するエミッタショート構造を容易に形成で
きるＩ ＧＢＴを提供することにある。
上記の目的を達成するために本発明は、第−導電形のコ
レクタ層の一部に高不純物濃度の第二導電形領域が形成
され、ともに一方の主面上のコレクタ電極に接触し、コ
レクタ層の外側で、前記主面に露出する低不純物濃度の
第二導電形のベース層と前記高不純物濃度の第二導電形
領域とにはさまれた前記主面上に絶縁膜を介してゲート
電極を備え、前記低不純物濃度の第二導電形のベース層
は前記主面と反対側で高不純物濃度の第二導電形層を介
して他方の主面上にエミッタ電極を有する第−導電形の
基板に接するＩＧＢＴにおいて、べ♂ 一ス層と基板との間の高不純物濃度の第二導電形層およ
び基板の側面に接触し７エミツタ電極に接続される導電
領域を有するものとする。
レクタ層の一部に高不純物濃度の第二導電形領域が形成
され、ともに一方の主面上のコレクタ電極に接触し、コ
レクタ層の外側で、前記主面に露出する低不純物濃度の
第二導電形のベース層と前記高不純物濃度の第二導電形
領域とにはさまれた前記主面上に絶縁膜を介してゲート
電極を備え、前記低不純物濃度の第二導電形のベース層
は前記主面と反対側で高不純物濃度の第二導電形層を介
して他方の主面上にエミッタ電極を有する第−導電形の
基板に接するＩＧＢＴにおいて、べ♂ 一ス層と基板との間の高不純物濃度の第二導電形層およ
び基板の側面に接触し７エミツタ電極に接続される導電
領域を有するものとする。
低不純物濃度のベース層と基板との間のバッファ層は高
不純物？５度であるため面方向にも低抵抗となるので、
ターン・オフ時にベース層の蓄積キャリアを・このバッ
ファ層からバッファ層側面およびエミッタとしての基板
側面に接触する導電領域を介してエミッタ電極に排出す
る能力をもつ。
不純物？５度であるため面方向にも低抵抗となるので、
ターン・オフ時にベース層の蓄積キャリアを・このバッ
ファ層からバッファ層側面およびエミッタとしての基板
側面に接触する導電領域を介してエミッタ電極に排出す
る能力をもつ。
すなわち、エミッタシッートが半導体基板およびそれに
接するバッファ層の側面で行われる。
接するバッファ層の側面で行われる。
第１図は本発明の一実施例を示し、第２図と共通の部分
には同一の符号が付されている。第２図と比較すれば明
らかなように、例えば４ ｔｍ Ｘ ４ ｖａの寸法を
もつ３００−の厚さのｐ゛半導体基板１の上に接するｎ
３バッファ層との側面には、はんだあるいはアルミニウ
ムの被着により形成される金属１を極１０が接触してい
る。ターン・オフ時にｎ−ベース層３に蓄積されたキャ
リアの内の電子は、ｎ゛バフフ１層３よび金属短絡電極
１０を通じてエミッタ電極９に排出され、ターン・オフ
損失の低減が図れる。
には同一の符号が付されている。第２図と比較すれば明
らかなように、例えば４ ｔｍ Ｘ ４ ｖａの寸法を
もつ３００−の厚さのｐ゛半導体基板１の上に接するｎ
３バッファ層との側面には、はんだあるいはアルミニウ
ムの被着により形成される金属１を極１０が接触してい
る。ターン・オフ時にｎ−ベース層３に蓄積されたキャ
リアの内の電子は、ｎ゛バフフ１層３よび金属短絡電極
１０を通じてエミッタ電極９に排出され、ターン・オフ
損失の低減が図れる。
本実施例では、金などのライフタイムキラーの注入など
によりライフタイム制御することなしに、それをした場
合と同等の小さいターン・オフ損失を実現することがで
きた。
によりライフタイム制御することなしに、それをした場
合と同等の小さいターン・オフ損失を実現することがで
きた。
本発明によれば、ターン・オフ時にベース層に蓄積され
たキャリアをエミッタとして働く基板の間に設けられる
ベース層と同一導電形の高不純物濃度バッファ層から基
板中を通らないで、側面上の導電短絡領域を介してエミ
ッタ電極に排出することにより、厚い基板を貫通するベ
ース層形成の必要なしにエミッタショート構造が得られ
る。
たキャリアをエミッタとして働く基板の間に設けられる
ベース層と同一導電形の高不純物濃度バッファ層から基
板中を通らないで、側面上の導電短絡領域を介してエミ
ッタ電極に排出することにより、厚い基板を貫通するベ
ース層形成の必要なしにエミッタショート構造が得られ
る。
本発明によるエミッタショート構造において、半導体基
板の寸法に関連してバッファ層の濃度や厚さ、もしくは
バッファ層と短絡領域の接触方法等の最適化を行うこと
により、ライフタイム制御なしでライフタイム制御した
場合と同等ないしそれ以下のターン・オフ損失を実現す
るＩＧＢＴを得ることができる。
板の寸法に関連してバッファ層の濃度や厚さ、もしくは
バッファ層と短絡領域の接触方法等の最適化を行うこと
により、ライフタイム制御なしでライフタイム制御した
場合と同等ないしそれ以下のターン・オフ損失を実現す
るＩＧＢＴを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例のＩ ＧＢＴの断面図、第２
図は従来のＩ ＧＢＴの断面図である。 １：ｐ０半導体基板、２：ｎ′″バッフ１層、３：ｎ−
ベース層、４：ｐコレクツ層、５：ｎ０ソース領域、６
：絶縁膜、７：ゲート電極、８；コレクタ電極、９：エ
ミッタ電極、１０：金属電極。 へ 、
図は従来のＩ ＧＢＴの断面図である。 １：ｐ０半導体基板、２：ｎ′″バッフ１層、３：ｎ−
ベース層、４：ｐコレクツ層、５：ｎ０ソース領域、６
：絶縁膜、７：ゲート電極、８；コレクタ電極、９：エ
ミッタ電極、１０：金属電極。 へ 、
Claims (1)
- １）第一導電形のコレクタ層の一部に高不純物濃度の第
二導電形領域が形成され、ともに一方の主面上のコレク
タ電極に接触し、コレクタ層の外側で前記主面に露出す
る低不純物濃度の第二導電形のベース層と前記高不純物
濃度の第二導電形領域とにはさまれた前記主面上に絶縁
膜を介してゲート電極を備え、前記低不純物濃度の第二
導電形のベース層は前記主面と反対側で高不純物濃度の
第二導電形層を介して他方の主面上にエミッタ電極を有
する第一導電形の基板に接するものにおいて、ベース層
と基板の間の第二導電形層および基板の側面に接触しエ
ミッタ電極に接続される導電領域を有することを特徴と
する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28871587A JPH01129462A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28871587A JPH01129462A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129462A true JPH01129462A (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=17733749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28871587A Pending JPH01129462A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01129462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519245A (en) * | 1989-08-31 | 1996-05-21 | Nippondenso Co., Ltd. | Insulated gate bipolar transistor with reverse conducting current |
-
1987
- 1987-11-16 JP JP28871587A patent/JPH01129462A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519245A (en) * | 1989-08-31 | 1996-05-21 | Nippondenso Co., Ltd. | Insulated gate bipolar transistor with reverse conducting current |
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