JPH02189928A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02189928A
JPH02189928A JP1009037A JP903789A JPH02189928A JP H02189928 A JPH02189928 A JP H02189928A JP 1009037 A JP1009037 A JP 1009037A JP 903789 A JP903789 A JP 903789A JP H02189928 A JPH02189928 A JP H02189928A
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impurity region
anode
semiconductor
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薩摩 和正
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To increase latch-up resistance by forming an N-type diffusion region having junction depth deeper than an anode junction and concentration higher than an epitaxial layer into the epitaxial layer. CONSTITUTION:A first conductivity type fourth impurity region 51 having junction depth deeper than the junction depth of a second impurity region 62 and concentration higher than a semiconductor region 31 is shaped to at least one part of the semiconductor region 31 between the second impurity region 62 and a channel region 61. Consequently, since the high concentration region 51 is formed to the epitaxial layer 31 between the anode junction 62 and the channel region 61, the base region of a transistor constituting a thyristor, a greater part of holes injected from an anode 102 are recombined in the high concentration region 51, and probability that the holes reach to a collector, the channel region 61, through the epitaxial layer is reduced largely. Accordingly, the current amplification factor of the transistor is lowered, and a current level where the thyristor is turned ON can be elevated largely.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、パワー半導体集積回路装置等の半導体装置
に関し、特に横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(
以下、LIGBTと称する。)のラッチアップ耐量が改
善された半導体装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to semiconductor devices such as power semiconductor integrated circuit devices, and particularly to lateral insulated gate bipolar transistors (
Hereinafter, it will be referred to as LIGBT. ) The present invention relates to a semiconductor device with improved latch-up resistance.

[従来の技術] 従来から、モノリシック集積回路装置(以下、ICと称
する。)において使用される高速スイッチングデバイス
として、横型二重拡散MO8)ランジスタ(以下、LD
MO8と称する。)がある。
[Prior Art] Conventionally, horizontal double diffused MO8) transistors (hereinafter referred to as LDs) have been used as high-speed switching devices used in monolithic integrated circuit devices (hereinafter referred to as ICs).
It is called MO8. ).

このLDMO3は、多数キャリアデバイスであるため、
バイポーラトランジスタと異なり、少数キャリアの蓄積
がなく、非常に高速に動作する。また、LDMO8は、
ソース・ドレイン構造が対称な通常の横型MOSトラン
ジスタとは異なり、二重拡散構造か用いられているため
に、原理的に高耐圧化が容易である。しかしなから、L
DMO3は多数キャリアデバイスであるので、高比抵抗
層の電導度変調効果を有しない。そのため、バルクシリ
コンの比抵抗の増加、つまりデバイス耐圧の増加ととも
に、そのオン抵抗が急激に増大する。
Since this LDMO3 is a majority carrier device,
Unlike bipolar transistors, there is no accumulation of minority carriers and they operate at very high speeds. In addition, LDMO8 is
Unlike a normal lateral MOS transistor with a symmetrical source/drain structure, a double diffusion structure is used, so it is theoretically easy to increase the breakdown voltage. However, L
Since DMO3 is a majority carrier device, it does not have the conductivity modulation effect of a high resistivity layer. Therefore, as the specific resistance of bulk silicon increases, that is, the device breakdown voltage increases, its on-resistance increases rapidly.

LDMO5のオン抵抗はほぼ耐圧の2.5乗の割合で増
加する。このようにオン抵抗が増加することは、パワー
損失が増大することを意味するので、熱放散のために大
きなチップサイズを必要とする。
The on-resistance of the LDMO 5 increases at a rate approximately equal to the 2.5th power of the withstand voltage. This increased on-resistance means increased power loss, thus requiring a larger chip size for heat dissipation.

一方、オン抵抗を一定に保つためには、デバイス面積を
増加する必要がある。これによってもチップサイズの増
大がもたらされる。
On the other hand, in order to keep the on-resistance constant, it is necessary to increase the device area. This also results in an increase in chip size.

このように、LDMO8は優れたスイッチング特性を有
するか、バイポーラトランジスタに比較して大きなオン
抵抗のために、その使用電源電圧は100v以下の低い
電圧に制限されていた。
As described above, since the LDMO8 has excellent switching characteristics or has a large on-resistance compared to a bipolar transistor, the power supply voltage for use thereof has been limited to a low voltage of 100 V or less.

LDMO8におけるこのような問題を解決するトランジ
スタとして、電界効果(MOS)動作と、バイポーラ動
作とを1つに融合させた横型絶縁ゲト型バイポーラトラ
ンジスタ(以下、LIGETと称する。)が存在する。
As a transistor that solves these problems in the LDMO 8, there is a lateral insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as LIGET) that combines field effect (MOS) operation and bipolar operation.

このL I GBTについて第7図を用いて説明する。This LIGBT will be explained using FIG. 7.

第7図は、L IGBTを示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the L IGBT.

図において、p型のシリコン基板]には高濃度のn型埋
込層21が形成されている。そのn型埋込層21の上に
はn型の単結晶層がエピタキシャル成長によって形成さ
れている。このn型単結晶層は、p型分離拡散領域42
.43によって電気的に互いに絶縁されている。その結
果、n型エピタキシャル島領域31が形成される。この
n型エピタキシャル島領域31の中には、ドレイン領域
(この場合、アノード領域とも呼ばれる)になる深い接
合深さを有するp型アノード拡散領域62、およびp型
バックゲート拡散領域61が形成されている。n型エピ
タキシャル島領域31の上には絶縁膜としてのシリコン
酸化膜2を介してポリシリコン膜が成長させられ、リン
を拡散することによってn型にドーピングされたゲート
電極71が形成されている。このゲート電極71をマス
クとして、チャネル領域であるp型バックゲート拡散領
域81とn型ソース領域91が自己整合的に形成されて
いる。層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜2を形成した
後、配線用のコンタクト孔が開孔されることによって、
アルミニウム等からなる配線層が形成される。この配線
層はソース電極101およびアノード電極]02として
形成されている。
In the figure, a heavily doped n-type buried layer 21 is formed on a p-type silicon substrate. An n-type single crystal layer is formed on the n-type buried layer 21 by epitaxial growth. This n-type single crystal layer has a p-type isolation diffusion region 42.
.. They are electrically insulated from each other by 43. As a result, an n-type epitaxial island region 31 is formed. In this n-type epitaxial island region 31, a p-type anode diffusion region 62 having a deep junction depth, which becomes a drain region (also called an anode region in this case), and a p-type back gate diffusion region 61 are formed. There is. A polysilicon film is grown on the n-type epitaxial island region 31 via the silicon oxide film 2 as an insulating film, and an n-type doped gate electrode 71 is formed by diffusing phosphorus. Using this gate electrode 71 as a mask, a p-type back gate diffusion region 81 serving as a channel region and an n-type source region 91 are formed in a self-aligned manner. After forming the silicon oxide film 2 as an interlayer insulating film, contact holes for wiring are opened.
A wiring layer made of aluminum or the like is formed. This wiring layer is formed as a source electrode 101 and an anode electrode]02.

第8A図はLDMO8の断面構造を示す部分断面図、第
8B図はその等価回路を示す回路図である。第8A図に
示されるLDMO5においては、第7図に示されたp型
アノード拡散領域62の代わりにn型ドレイン領域95
が形成されている。
FIG. 8A is a partial sectional view showing the cross-sectional structure of the LDMO 8, and FIG. 8B is a circuit diagram showing its equivalent circuit. In the LDMO 5 shown in FIG. 8A, an n-type drain region 95 is used instead of the p-type anode diffusion region 62 shown in FIG.
is formed.

そのため、n型エピタキシャル島領域31の抵抗がその
まま固有のMOSトランジスタに続いて接続される結果
、オン抵抗が増大することになる。
Therefore, the resistance of the n-type epitaxial island region 31 is directly connected to the specific MOS transistor, resulting in an increase in on-resistance.

第9A図は、第7図に示されたLIGBTの断面構造を
拡大して示す部分断面図、第9B図はその等価回路を示
す回路図である。このL I GBTによれば、第8A
図に示されるn型ドレイン領域95がp型アノード拡散
領域62によって置換えられているために、固有のMO
Sトランジスタに電流が流れると同時に、このアノード
接合からn型エピタキシャル島領域31へと少数キャリ
アの注入が開始される。そのため、このn型エピタキシ
ャル島領域31の抵抗が変調されることによりオン抵抗
が低下する。
FIG. 9A is a partial sectional view showing an enlarged cross-sectional structure of the LIGBT shown in FIG. 7, and FIG. 9B is a circuit diagram showing its equivalent circuit. According to this L I GBT, the 8th A
Because the n-type drain region 95 shown in the figure has been replaced by the p-type anode diffusion region 62, the inherent MO
At the same time as current flows through the S transistor, injection of minority carriers from this anode junction into the n-type epitaxial island region 31 begins. Therefore, by modulating the resistance of this n-type epitaxial island region 31, the on-resistance is reduced.

[発明が解決しようとする課題] このように、LIGBTによれば、アノード接合による
エピタキシャル層の電導度変調効果のだめに、そのオン
抵抗が大幅に改善され得る。しかしながら、アノード接
合からの少数キャリアの注入は、L IGBTの動作に
大きな問題を引き起こす危険性が存在する。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, according to the LIGBT, its on-resistance can be significantly improved due to the conductivity modulation effect of the epitaxial layer due to the anode junction. However, the injection of minority carriers from the anode junction risks causing major problems in the operation of the LIGBT.

第9B図に示されたL IGBTの等価回路から明らか
なように、L IGBTにはnpnトランジスタQ1と
pnp )−ランジスタQ2とから構成されるサイリス
タが内臓されている。npn トランジスタQ1は、n
型ソース領域91をエミッタ、p型バックゲート(チャ
ネル)拡散領域61.81をベース、n型エピタキシャ
ル島領域31をコレクタとするトランジスタである。p
np )ランジスタQ2は、p型アノード拡散領域62
をエミッタ、n型エピタキシャル島領域31をベース、
p型バックゲート拡散領域61.81をコレクタとする
トランジスタである。この内蔵サイリスクはトランジス
タQ1のベース拳エミッタ間がソース電極101によっ
て短絡されているために、通常では動作しない。しかし
ながら、この短絡部の抵抗をRsとするならば、トラン
ジスタQ2のコレクタ電流が増加し、この抵抗Rsにお
ける電圧効果が約0.6Vに達すると、トランジスタQ
1がオンし、このサイリスタが動作することになる(ラ
ッチアップ)。サイリスタは1度オンすると、主電流を
オフしない限り電流が流れ続ける。その結果、この場合
、L IGBTのゲートによる電流制御能力が失われる
ことになり、スイッチングデバイスとして機能しなくな
る。
As is clear from the equivalent circuit of the LIGBT shown in FIG. 9B, the LIGBT has a built-in thyristor composed of an npn transistor Q1 and a pnp transistor Q2. npn transistor Q1 is npn
This transistor has the type source region 91 as the emitter, the p-type back gate (channel) diffusion region 61.81 as the base, and the n-type epitaxial island region 31 as the collector. p
np) transistor Q2 has a p-type anode diffusion region 62
is an emitter, the n-type epitaxial island region 31 is a base,
This is a transistor whose collector is the p-type back gate diffusion region 61.81. This built-in transistor does not normally operate because the base and emitter of the transistor Q1 are short-circuited by the source electrode 101. However, if the resistance of this short circuit is Rs, then the collector current of transistor Q2 increases and when the voltage effect across this resistance Rs reaches approximately 0.6V, transistor Q
1 turns on and this thyristor operates (latch up). Once the thyristor is turned on, current continues to flow unless the main current is turned off. As a result, in this case, the current control ability of the LIGBT gate is lost, and the LIGBT no longer functions as a switching device.

LIGBTは、その低いオン抵抗に特徴がある。LIGBT is characterized by its low on-resistance.

つまり、大電流デバイスとしてL IGBTは価値を有
する。したがって、上述のようにラッチアップによって
使用電流の上限が規制されると、デバイスとしての価値
が大きく減じられることになる。
In other words, LIGBT has value as a large current device. Therefore, if the upper limit of current usage is restricted due to latch-up as described above, the value as a device will be greatly reduced.

そこで、この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、ラッチアップによって使用電流の制
限を受は難い、すなわちラッチアップ耐量を向上させる
ことが可能な絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを有
する半導体装置を提供することを目的とする。
Therefore, this invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an insulated gate bipolar transistor that is less likely to be limited in current usage by latch-up, that is, can improve latch-up resistance. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having the following characteristics.

[課題を解決するための手段] この発明に従った半導体装置は、半導体基板と、第2導
電型の第1および第2の不純物領域と、第1導電型の第
3の不純物領域と、ゲート電極とを備えている。半導体
基板は、主表面を有し、かつ第1導電型の半導体領域が
形成されている。第1および第2の不純物領域は、半導
体領域の主表面上に互いに間隔を隔てて形成されている
。第3の不純物領域は、第1の不純物領域内に形成され
ている。ゲート電極は、半導体領域と第3の不純物領域
との間に挾まれた第1の不純物領域の表面上に絶縁膜を
介して形成されている。それによって、第1の不純物領
域の表面はチャネル領域を構成している。第2の不純物
領域をドレイン、第3の不純物領域をソースとする絶縁
ゲート型バイポーラトランジスタが構成されている。第
2の不純物領域とチャネル領域との間の半導体領域の少
なくとも一部には、第2の不純物領域の接合深さよりも
深い接合深さを有し、かつ半導体領域よりも高い濃度を
有する第1導電型の第4の不純物領域が形成されている
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, first and second impurity regions of a second conductivity type, a third impurity region of a first conductivity type, and a gate. It is equipped with an electrode. The semiconductor substrate has a main surface, and a semiconductor region of a first conductivity type is formed therein. The first and second impurity regions are formed on the main surface of the semiconductor region at a distance from each other. The third impurity region is formed within the first impurity region. The gate electrode is formed on the surface of the first impurity region sandwiched between the semiconductor region and the third impurity region with an insulating film interposed therebetween. Thereby, the surface of the first impurity region constitutes a channel region. An insulated gate bipolar transistor is configured in which the second impurity region serves as a drain and the third impurity region serves as a source. At least a portion of the semiconductor region between the second impurity region and the channel region has a first impurity region having a junction depth deeper than that of the second impurity region and a concentration higher than that of the semiconductor region. A fourth conductive type impurity region is formed.

[作用コ この発明においては、第2の不純物領域とチャネル領域
との間の半導体領域に高い濃度を有する第4の不純物領
域が形成されている。そのため、ドレイン(アノード)
としての第2の不純物領域から注入された第2導電型の
キャリアが第1導電型の第4の不純物領域において多く
再結合し、第1導電型の半導体領域中を通って第1の不
純物類域、つまりチャネル領域に到達する確率が大きく
減じられることになる。その結果、第2導電型の第1お
よび第2の不純物領域と第1導電型の半導体領域とによ
って構成されるトランジスタの電流増幅率が小さくなり
、サイリスタがオンする電流レベルを大きく上昇させる
ことが可能になる。
[Operation] In this invention, a fourth impurity region having a high concentration is formed in the semiconductor region between the second impurity region and the channel region. Therefore, the drain (anode)
A large number of carriers of the second conductivity type injected from the second impurity region recombine in the fourth impurity region of the first conductivity type, pass through the semiconductor region of the first conductivity type, and form the first impurity group. The probability of reaching the region, that is, the channel region, is greatly reduced. As a result, the current amplification factor of the transistor formed by the first and second impurity regions of the second conductivity type and the semiconductor region of the first conductivity type decreases, making it possible to significantly increase the current level at which the thyristor is turned on. It becomes possible.

[実施例] 以下、この発明の一実施例について図を用いて説明する
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1A図〜第1D図はこの発明に従ったLIGBTと、
npnバイポーラトランジスタ(以下、npnTRと称
する。)とを含む半導体装置の製造工程を順に示す部分
断面図である。
FIGS. 1A to 1D show a LIGBT according to the present invention,
1A and 1B are partial cross-sectional views sequentially illustrating manufacturing steps of a semiconductor device including an npn bipolar transistor (hereinafter referred to as npnTR).

まず、第1A図を参照して、p型シリコン基板1にn型
埋込層21,22が形成される。このn型埋込層21,
22の上には、n型のエピタキシャル層が成長させられ
る。その後、深いp型分離拡散領域41,42.43が
形成されることによって、n型エピタキシャル層は、互
いに電気的に絶縁されたn型エピタキシャル島領域31
.32に分離される。npnTRが形成される領域にお
いては、コレクタ抵抗を減らすために接合深さの深い高
濃度のn型コレクタ拡散領域52が形成される。これと
同時に、L I GBTが形成される領域においても同
様にn型拡散領域51が形成される。
First, referring to FIG. 1A, n-type buried layers 21 and 22 are formed in p-type silicon substrate 1. As shown in FIG. This n-type buried layer 21,
On top of 22 an n-type epitaxial layer is grown. Thereafter, by forming deep p-type isolation diffusion regions 41, 42, 43, the n-type epitaxial layer is formed into the n-type epitaxial island region 31 electrically insulated from each other.
.. It is separated into 32 parts. In the region where the npnTR is formed, a heavily doped n-type collector diffusion region 52 with a deep junction depth is formed to reduce collector resistance. At the same time, an n-type diffusion region 51 is similarly formed in the region where the LI GBT is formed.

次に、第1B図を参照して、p型の不純物が拡散される
ことにより、npnTRのp型ベース拡散領域63が形
成される。これと同時に同一の拡散処理によって、L 
I GBTを構成する高濃度のp型バックゲート(チャ
ネル)拡散領域6]、およびP型アノード拡散領域62
が形成される。その後、シリコン基板1の表面上に形成
された絶縁膜としてのシリコン酸化膜2を介して、多結
晶シリコンが化学的気相薄膜成長法等によって形成され
る。この多結晶シリコンにはn型不純物としてリンがド
ーピングされた後、ゲート形状に加工される。このよう
にしてゲート電極7]が形成される。
Next, referring to FIG. 1B, p-type impurities are diffused to form a p-type base diffusion region 63 of npnTR. At the same time, by the same diffusion process, L
High concentration p-type back gate (channel) diffusion region 6] and P-type anode diffusion region 62 constituting IGBT
is formed. Thereafter, polycrystalline silicon is formed by chemical vapor deposition or the like via a silicon oxide film 2 as an insulating film formed on the surface of the silicon substrate 1. After this polycrystalline silicon is doped with phosphorus as an n-type impurity, it is processed into a gate shape. In this way, the gate electrode 7] is formed.

第1C図を参照して、低濃度のp型不純物が拡散される
ことにより、LIGBTを構成するp型バックゲート(
チャネル)拡散領域81が形成される。さらに、高濃度
のn型不純物としてのリンが拡散されることにより、L
 I GBTを構成するn型ソース領域9]、npnT
Rを構成するn型エミッタ領域92およびn型コレクタ
領域93が形成される。
Referring to FIG. 1C, by diffusing a low concentration p-type impurity, a p-type back gate (
A channel) diffusion region 81 is formed. Furthermore, by diffusing phosphorus as a high concentration n-type impurity, L
n-type source region 9 that constitutes IGBT], npnT
An n-type emitter region 92 and an n-type collector region 93 constituting R are formed.

最後に、第1D図を参照して、絶縁膜としてのシリコン
酸化膜2を介して配線用のコンタクト孔が開孔された後
、アルミニウム等によってそれぞれの領域に配線層が形
成される。図においては、配線層としてソース電極1−
01、アノード電極102、エミッタ電極103、ベー
ス電極104およびコレクタ電極105が示されている
Finally, referring to FIG. 1D, after a contact hole for wiring is opened through the silicon oxide film 2 as an insulating film, a wiring layer is formed in each region using aluminum or the like. In the figure, source electrode 1-
01, an anode electrode 102, an emitter electrode 103, a base electrode 104, and a collector electrode 105 are shown.

このようにして、L I GBTとnpnバイポーラト
ランジスタとを含む半導体装置が製造される。
In this way, a semiconductor device including an L I GBT and an npn bipolar transistor is manufactured.

この例では、npnTRを構成する接合深さの深L)n
型コレクタ拡散領域52の形成工程を利用することによ
り、L I GBTを構成するP型アノード拡散領域6
2側の接合深さの深いn型拡散領域51が形成される。
In this example, the depth L)n of the junction constituting the npnTR
By utilizing the process of forming the type collector diffusion region 52, the P-type anode diffusion region 6 constituting the LI GBT is formed.
An n-type diffusion region 51 with a deep junction depth on the second side is formed.

そのため、新たに工程を追加する必要はなく、製造コス
トの上で非常に有利である。
Therefore, there is no need to add a new process, which is very advantageous in terms of manufacturing costs.

第1D図に示されるように、本発明に従った半導体装置
においては、エピタキシャル層中にアット接合よりも深
い接合深さを有し、かつエピタキシャル層よりも高い濃
度を有するn型の拡散領域が設けられることによって、
アノード接合とチャネル領域との間の注入キャリアの流
れがこのn型拡散領域によって遮断されるようになって
いる。
As shown in FIG. 1D, in the semiconductor device according to the present invention, there is an n-type diffusion region in the epitaxial layer that has a deeper junction depth than the at junction and has a higher concentration than the epitaxial layer. By being established,
The flow of injected carriers between the anode junction and the channel region is blocked by this n-type diffusion region.

すなわち、ラッチアップによる使用電流の制限をなくす
るためには、サイリスタのオン電流を実使用電流以上に
上げればよい。サイリスタのオン電流レベルは、それを
構成するトランジスタQ1とQ2の電流増幅率によって
決定されるので、少なくともいずれかのトランジスタの
電流増幅率を小さくすればよい。この発明においては、
アノード接合とチャネル領域との間のエピタキシャル層
、つまり、サイリスタを構成するトランジスタQ2(第
9B図参照)のベース領域に高濃度領域が形]3 成されるため、アノードから注入されたホールがこの高
濃度領域で多く再結合し、エピタキシャル層中を通って
コレクタ、つまりチャネル領域に到達する確率が大きく
減じられることになる。その結果、トランジスタQ2の
電流増幅率が小さくなり、サイリスタがオンする電流レ
ベルを大きく上げることが可能になる。
That is, in order to eliminate the limitation on the current used due to latch-up, it is sufficient to increase the on-current of the thyristor above the actual current used. Since the on-current level of the thyristor is determined by the current amplification factor of the transistors Q1 and Q2 constituting the thyristor, it is sufficient to reduce the current amplification factor of at least one of the transistors. In this invention,
A high concentration region is formed in the epitaxial layer between the anode junction and the channel region, that is, in the base region of the transistor Q2 (see Figure 9B) constituting the thyristor. This results in a large amount of recombination in the high concentration region, greatly reducing the probability that it will pass through the epitaxial layer and reach the collector, that is, the channel region. As a result, the current amplification factor of transistor Q2 becomes smaller, making it possible to greatly increase the current level at which the thyristor is turned on.

第2A図および第2B図には本発明の他の実施例が示さ
れている。第2A図はこの発明の他の実施例に従った断
面構造を示す部分断面図、第2B図は第2A図に示され
た構造においてアノード部分のみの構造を立体的に示す
部分拡大斜視図である。これらの図を参照して、この発
明のもう1つの実施例について説明する。この実施例で
は、p型アノード拡散領域62は、接合深さの深いn型
拡散領域5]によってその周囲が囲まれている。
Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 2A and 2B. FIG. 2A is a partial cross-sectional view showing a cross-sectional structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a partially enlarged perspective view three-dimensionally showing the structure of only the anode portion in the structure shown in FIG. 2A. be. Another embodiment of the invention will be described with reference to these figures. In this embodiment, the p-type anode diffusion region 62 is surrounded by the n-type diffusion region 5 with a deep junction depth.

この構造は、p型アノード拡散領域62をエミッタ、n
型エピタキシャル島領域31をベース、p型シリコン基
板1をコレクタとする、縦型の寄生pnp )ランジス
タの動作を抑えるために、基板方向へのキャリアの注入
をも抑えるようにした構造である。第2B図に示される
ように、この構造においては、接合深さの深いn型拡散
領域51を形成するためのマスク形状を変更することに
よって、チャネル領域とアノード領域との間のn型エピ
タキシャル島領域31に形成される高濃度のn型拡散領
域51の切込み幅りを自由に設定することが可能となる
。したがって、p型アノード拡散領域62、n型エピタ
キシャル島領域31、p型バックゲート拡散領域61.
81とから構成されるpnp )ランジスタQ2の電流
増幅率をマスクパターンによって制御することが可能に
なる。その結果、エピタキシャル層の電導度変調の程度
と、ラッチアップに対するマージンとの割合を最適に設
計することが可能になる。すなわち、必要以上にラッチ
アップへのマージンが大きくなり、オン抵抗が増大する
ことを回避することができる。
This structure uses the p-type anode diffusion region 62 as the emitter and the n-type anode diffusion region 62 as the emitter.
In order to suppress the operation of a vertical parasitic pnp (pnp) transistor having the epitaxial island region 31 as a base and the p-type silicon substrate 1 as a collector, this structure also suppresses the injection of carriers toward the substrate. As shown in FIG. 2B, in this structure, by changing the mask shape for forming the n-type diffusion region 51 with a deep junction depth, an n-type epitaxial island is formed between the channel region and the anode region. It becomes possible to freely set the cut width of the high concentration n-type diffusion region 51 formed in the region 31. Therefore, p-type anode diffusion region 62, n-type epitaxial island region 31, p-type back gate diffusion region 61 .
It becomes possible to control the current amplification factor of the pnp (pnp) transistor Q2 consisting of 81 and 81 by a mask pattern. As a result, it becomes possible to optimally design the ratio between the degree of conductivity modulation of the epitaxial layer and the margin against latch-up. That is, it is possible to avoid an unnecessarily large margin for latch-up and an increase in on-resistance.

第3図は、この発明の他の実施例を示す部分断面図であ
る。この図においては、ソースが基板と同電位にあるよ
うなLI GBTの例が示されている。この場合、n型
埋込層21がアノード領域の直下のみに限られて形成さ
れることにより、n型埋込層の存在によるL IGBT
の耐圧低下を防止することができると同時に、アノード
と基板とのパンチスルーをも抑えることが可能になる。
FIG. 3 is a partial sectional view showing another embodiment of the invention. In this figure, an example of a LI GBT is shown where the source is at the same potential as the substrate. In this case, since the n-type buried layer 21 is formed only directly under the anode region, the L IGBT due to the presence of the n-type buried layer
At the same time, it is possible to prevent a decrease in the withstand voltage of the anode, and at the same time, it is possible to suppress punch-through between the anode and the substrate.

第4図はこの発明のさらに他の実施例を示す部分断面図
である。この図においては、n型埋込層をすべて除いて
、アノード領域の周囲を接合深さの深いn型拡散領域5
1によって囲んだ例が示されている。この場合、アノー
ド領域の周囲に形成されたn型拡散領域51は基板から
の空乏層の伸びに対するストッパとして働くために、n
型埋込層が不要になり、製造工程の簡略化が可能になる
FIG. 4 is a partial sectional view showing still another embodiment of the invention. In this figure, the anode region is surrounded by an n-type diffusion region 5 with a deep junction depth, excluding all the n-type buried layers.
An example surrounded by 1 is shown. In this case, the n-type diffusion region 51 formed around the anode region acts as a stopper against the extension of the depletion layer from the substrate.
A mold embedding layer is not required, and the manufacturing process can be simplified.

第5図は、接合深さの深いn型拡散領域51をアノード
領域から離して形成した例を示す部分断面図である。こ
の場合、p型アノード拡散領域62とn型拡散領域51
とによって作られる接合耐圧を向上させることができる
。また、順方向のみならず、逆方向にも大きな電圧がか
かるのを阻止することが可能な特性が得られる。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing an example in which an n-type diffusion region 51 with a deep junction depth is formed apart from an anode region. In this case, the p-type anode diffusion region 62 and the n-type diffusion region 51
The junction breakdown voltage created by this can be improved. Further, a characteristic can be obtained that can prevent a large voltage from being applied not only in the forward direction but also in the reverse direction.

第6図は、接合深さの深いn型拡散領域51とp型アノ
ード拡散領域62とを電気的に短絡した例を示す部分断
面図である。この場合、順方向電導時においてn型領域
に蓄積したホールをアノード電極102から直接に抜き
出すことができるので、スイッチング時間の短縮が可能
になる。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example in which an n-type diffusion region 51 with a deep junction depth and a p-type anode diffusion region 62 are electrically short-circuited. In this case, the holes accumulated in the n-type region during forward conduction can be extracted directly from the anode electrode 102, thereby making it possible to shorten the switching time.

なお、以上の実施例では、L IGBTのp型アノード
拡散領域62と、高濃度のp型バックゲート(チャネル
)拡散領域61とを同一の拡散処理によって形成してい
るが、これと別の拡散処理によってp型アノード拡散領
域62を形成しても何ら問題はない。また、以上の実施
例において示される導電型式においてp型とn型とを逆
にした半導体装置にもこの発明は適用される。
Note that in the above embodiment, the p-type anode diffusion region 62 of the LIGBT and the heavily doped p-type back gate (channel) diffusion region 61 are formed by the same diffusion process; There is no problem in forming the p-type anode diffusion region 62 through processing. Furthermore, the present invention is also applicable to semiconductor devices in which the conductivity types shown in the above embodiments are reversed, p-type and n-type.

この発明の実施態様は以下のように要約される。Embodiments of the invention are summarized as follows.

(a)  第1導電型の第1の不純物領域は、半導体基
板の他の領域において同時に形成される、バイポーラト
ランジスタの接合深さの深いコレクタ領域形成における
同一の拡散処理によって形成される。
(a) The first impurity region of the first conductivity type is formed by the same diffusion process in forming the collector region with a deep junction depth of the bipolar transistor, which is simultaneously formed in another region of the semiconductor substrate.

(b)  第1導電型の第4の不純物領域は、半導体基
板内に形成される高濃度の第1導電型の埋込層にまで到
達している。
(b) The fourth impurity region of the first conductivity type reaches a highly concentrated buried layer of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate.

(c)  第1導電型の第4の不純物領域は、第2導電
型の第2の不純物領域の周囲を囲むようにして形成され
、この囲みに入れられた切込みの大きさにより、絶縁ゲ
ート型トランジスタのオン抵抗とラッチアップ耐量とが
制御される。
(c) The fourth impurity region of the first conductivity type is formed so as to surround the second impurity region of the second conductivity type, and the size of the notch made in this surround allows the insulated gate transistor to be On-resistance and latch-up tolerance are controlled.

(d)  第1導電型の第4の不純物領域は、第2導電
型の第2の不純物領域と電気的に短絡されている。
(d) The fourth impurity region of the first conductivity type is electrically short-circuited to the second impurity region of the second conductivity type.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、内蔵されているサイ
リスタを構成する少なくとも1つのトランジスタの電流
増幅率を有効に下げることができるので、ラッチアップ
耐量を向上させることが可能になる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the current amplification factor of at least one transistor constituting the built-in thyristor can be effectively lowered, so that the latch-up resistance can be improved. become.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1A図、第1B図、第1C図、第1D図はこの発明に
従った半導体装置の製造工程を順に示す部分断面図であ
る。 第2A図、第2B図はこの発明に従った半導体装置のも
う1つの実施例を示す部分断面図、部分拡大斜視図であ
る。 第3図はこの発明に従った半導体装置の第3の実施例を
示す部分断面図である。 第4図はこの発明に従った半導体装置の第4の実施例を
示す部分断面図である。 第5図はこの発明に従った半導体装置の第5の実施例を
示す部分断面図である。 第6図はこの発明に従った半導体装置の第6の実施例を
示す部分断面図である。 第7図は従来の横型絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タの構造を示す部分断面図である。 第8A図、第8B図は従来の横型二重拡散MOSトラン
ジスタの構造を示す部分断面図、その等価回路を示す回
路図である。 第9A図、第9B図は従来の横型絶縁ゲート型バイポー
ラトランジスタの構造を示す部分断面図、その等価回路
を示す回路図である。 ]9 図において、]はp型シリコン基板、2はシリコン酸化
膜、31.32はn型エピタキシャル島領域、5]はn
型拡散領域、61.81はp型バックゲート拡散領域、
62はp型アノード拡散領域、71はゲート電極、91
はn型ソース領域である。 なお、各図中、同一符号または同一番号は同一部分また
は相当部分を示す。
FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D are partial cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are a partially sectional view and a partially enlarged perspective view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present invention. FIG. 3 is a partial sectional view showing a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG. 4 is a partial sectional view showing a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG. 5 is a partial sectional view showing a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG. 6 is a partial sectional view showing a sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the structure of a conventional lateral insulated gate bipolar transistor. FIGS. 8A and 8B are a partial cross-sectional view showing the structure of a conventional lateral double-diffused MOS transistor, and a circuit diagram showing its equivalent circuit. FIGS. 9A and 9B are a partial cross-sectional view showing the structure of a conventional lateral insulated gate bipolar transistor, and a circuit diagram showing its equivalent circuit. ]9 In the figure, ] is a p-type silicon substrate, 2 is a silicon oxide film, 31.32 is an n-type epitaxial island region, and 5] is an n-type silicon substrate.
type diffusion region, 61.81 is a p-type back gate diffusion region,
62 is a p-type anode diffusion region, 71 is a gate electrode, 91
is an n-type source region. In addition, in each figure, the same code|symbol or the same number indicates the same part or a corresponding part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 主表面を有し、かつ第1導電型の半導体領域が形成され
た半導体基板と、 前記半導体領域の主表面上に互いに間隔を隔てて形成さ
れた第2導電型の第1および第2の不純物領域と、 前記第1の不純物領域内に形成された第1導電型の第3
の不純物領域と、 前記半導体領域と前記第3の不純物領域との間に挾まれ
た前記第1の不純物領域の表面上に絶縁膜を介して形成
されたゲート電極とを備え、それによって前記第1の不
純物領域の表面はチャネル領域を構成しており、 前記第2の不純物領域をドレイン、前記第3の不純物領
域をソースとする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
を有する半導体装置において、前記第2の不純物領域と
前記チャネル領域との間の前記半導体領域の少なくとも
一部に、前記第2の不純物領域の接合深さよりも深い接
合深さを有し、かつ前記半導体領域よりも高い濃度を有
する第1導電型の第4の不純物領域を備えたことを特徴
とする半導体装置。
[Scope of Claims] A semiconductor substrate having a main surface and on which a semiconductor region of a first conductivity type is formed; and a semiconductor substrate of a second conductivity type formed at a distance from each other on the main surface of the semiconductor region. 1 and a second impurity region, and a third impurity region of the first conductivity type formed in the first impurity region.
and a gate electrode formed via an insulating film on the surface of the first impurity region sandwiched between the semiconductor region and the third impurity region, thereby A surface of the first impurity region constitutes a channel region, and in a semiconductor device having an insulated gate bipolar transistor in which the second impurity region is the drain and the third impurity region is the source, the second impurity region A first conductor having a junction depth deeper than a junction depth of the second impurity region and a higher concentration than the semiconductor region in at least a part of the semiconductor region between the region and the channel region. A semiconductor device comprising a fourth impurity region of a type.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6457756A (en) * 1987-08-28 1989-03-06 Fuji Electric Co Ltd Method of introducing lifetime killer for semiconductor device

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JPS6457756A (en) * 1987-08-28 1989-03-06 Fuji Electric Co Ltd Method of introducing lifetime killer for semiconductor device

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