JPH03204976A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPH03204976A
JPH03204976A JP5196890A JP5196890A JPH03204976A JP H03204976 A JPH03204976 A JP H03204976A JP 5196890 A JP5196890 A JP 5196890A JP 5196890 A JP5196890 A JP 5196890A JP H03204976 A JPH03204976 A JP H03204976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
drain
conductivity type
voltage
buried layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5196890A
Other languages
English (en)
Inventor
Saburo Tagami
田上 三郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5196890A priority Critical patent/JPH03204976A/ja
Publication of JPH03204976A publication Critical patent/JPH03204976A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thyristors (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低不純物濃度の第一導電型のベース領域の少
なくとも一方の側に隣接して第二導電型の領域を備え、
その第二導電型の領域が高不純物濃度であって一つの主
電極に接触する、例えば絶縁ゲート型パイ2′−ラトラ
ンジスタ(IGBT)。
ゲートターンオフ(GTO)サイリスクあるいは静電誘
導サイリスタのようなスイッチング用の半導体装置に関
する。
〔従来の技術〕
IGBTは第2図のような構造を有する。すなわちドレ
イン領域としてのN′″基板1の上にベース領域として
のP−層2が積層され、このP−層の表面部に8層3が
選択的に形成されており、この8層3の表面部に選択的
にソース領域としての21層4が形成されている。8層
3のP“層4とP−層2にはさまれた表面領域をチャネ
ル領域として、この上にゲート絶縁膜5を介してゲート
電極6が備えられる。8層3とP“層4にはソース電極
7が、N“層1にはドレイン電極8が接触している。 
このIGETは、N′″基板1.P−層2.N層3から
なるバイポーラトランジスタのベースに表面に形成され
たMOSFETから電流を供給するものであり、ゲート
電極6に負の電圧を印加するとMOSFETがオンして
チャネルを通じてベース領域2に正孔が流れこみ、それ
に対応してN1基板1からP−層2に電子の注入がおこ
り、P−層2では伝導度変調を起こして上記のトランジ
スタがオンする。ゲート電極6への印加電圧をゼロにす
るかあるいは正にするとトランジスタがオフする。第2
図に示したものはpチャネルIGBTであり、各導電型
を逆にするとnチャネルI GBTになる。
GTOサイリスタは二つのバイポーラトランジスタを組
合わせたものと考えられ、一方のトランジスタのベース
に設けられたゲート電極へのゲート信号の入力によりオ
ンし、ゲート電極からのゲート電流の引き抜きによって
オフする。また静電誘導サイリスク (Slサイリスタ
)においては、GToサイリスタと異なり、ベース領域
が一つのみで、そのベース領域内に逆導電型のゲート領
域を埋め込み、そのゲート領域への電圧印加によりベー
ス領域中にポテンシャル障壁を形成し、ゲート電圧によ
りそのポテンシャル障壁の高さを制御して一方の電極に
接する領域から異なる導電型のベース領域に注入される
多数キャリアの量を制御し、スイッチングを行う。この
ような静電誘導サイリスタやGT○サイリスクでも双方
の電極からの異種のキャリアが注入され、ベース領域で
は強く伝導度変調を受けるバイポーラモードの自己消弧
型素子である。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のようなスイッチング用の半導体装置のスイッチン
グ速度を向上させるには、通常ライフタイムキラーを導
入するが、これはオン電圧の上昇を招く。また、第3図
に示すように、Pエミッタ領域となるP“層11.Nベ
ース領域となるN−層12、Pベース領域となるP“層
13、 Nエミッタ領域となるN゛層14を備え、24
層11にアノード電極15、N1層I4にカソード電極
1G、27層13にゲート電極17を接触させたGTO
サイリスクにおいて、アノード電極15に接触し、Pエ
ミッタ領域11を貫通してNベース領域12に達するN
4領域18を設け、アノード電極15とベース領域12
を短絡させるアノードショート構造にする方法があるが
、この方法もアノード電極のような一方の主電極の実効
的な注入効率を低下させるためにオン電圧の上昇を招く
あるいは、Nベース幅を小さくし、蓄積キャリア量を少
なくするために第4図のようにNベース領域12のPベ
ース領域11側に N“バッファ層21を形成する場合
、 N゛バッファ層21を通って大部分の電子が短絡孔
18に流れ込んでしまうため、GTOサイリスタの点弧
特性が悪くなったり、オン電圧が異常に高くなるなどの
欠点があった。これを避けるためには全アノード面積に
対する短絡孔の面積比を極端に小さくする必要がある。
本発明の目的は、スイッチング速度をオン電圧を高くす
ることなく向上させた、上述のようなスイッチング用の
半導体装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、低不純物濃度
の第一導電型のベース領域の少なくとも一方の側に高不
純物濃度の第二導電型の領域が隣接し、その領域に一つ
の主電極が接触する半導体装置において、前記高不純物
濃度の第二導電型領域に、前記主電極に接触し、前記ベ
ース領域に達しない深さの第一導電型の領域が設けられ
たものとする。
〔作用〕
第5図には、本発明に基づくpチャネルIGBTのドレ
イン領域1近傍の構造が(a)に、また(a)の点線A
−Aに沿ったポテンシャル分布がQ:1)に示されてい
る。第5図(a)の第2図と共通の部分には同一の符号
が付されているが、ドレイン領域1にはP゛領域9が埋
め込まれている。このIGBTで、ドレイン電圧V、の
低い条件ではベース、 ドレイン間にポテンシャルの山
があるためにソース領域から供給された正孔は直接P′
″埋込み層9に流れ込むことが出来ないために短絡孔と
しては機能しない。ところがターンオフ時や負荷短絡時
にV。
が大きくなると、このポテンシャルの山は低められるか
ら正孔は容易に埋込み層に流れ込むことができるので短
絡孔として有効に機能するようになる。第6図に従来の
IGBT (線61)と本発明によるIGBT (線6
2)の電流・電圧特性の計算値を示す。Voの高い領域
では埋込み層は短絡孔としてよく働きMOSFETに近
い特性を示すことが解る。
このような作用はnチャネルIGBTについても同様で
あるが、とりわけpチャネルI GBTの負荷短絡耐量
を向上させるうえで著しい効果がある。IGBTの負荷
短絡破壊はバイポーラトランジスタ部分の二次降伏、す
なわちドレインから注入されたキャリアがトランジスタ
の逆バイアス接合部でなだれ増倍を起こすことによって
引き起こされるが、電子による増倍率は正孔よりも約3
00倍も大きいために、pチャネルIGBTの安全動作
領域はnチャネルIGBTの約半分程度と狭い。
本発明によれば高ドレイン電圧下でのドレインからの電
子の注入を低減できるからpチャネルIGBTの負荷短
絡耐量を著しく向上させることができる。
第7図には、本発明に基づ< GTOサイリスクのPエ
ミッタ領域11近傍の構造が(a)に、また(a)の点
線B−Bに沿った電子に対するポテンシャル分布が(b
)に示され、第7図(a)の第3図と共通の部分には同
一の符号が付されている。第3図の場合と異なり、 P
エミッタ領域11に埋め込まれたN′″領域19はNベ
ース領域12に達していない。このGTOサイリスタで
、γノード電圧■、の低い条件ではベース、アノード間
にポテンシャルの山が存在するためにカソードから供給
された電子は直接N″″″埋込19に流れ込むことがで
きないので短絡孔としては機能しない。従って、実効的
な注入効率の低下を招くことがないのでオン電圧は上昇
しない。 ところがVAが大きくなると、ポテンシャル
の山は低められるから電子は容易に埋込み層19に流れ
込むので短絡孔として働くようになる。
従ってVAが上昇するターンオフ過程では、ベース層に
溜まった過剰な電子を排出するのでスイッチング特性が
向上し、さらにアノードからの正孔の注入を抑制するの
で破壊耐量も向上する。また、第4図について述べた場
合のようにバッファ層を形成した場合も埋込み領域9の
全アノード面積に対する面積比を極端に小さくする必要
はなく、ポテンシャルの山の高さをコントロールするこ
とによりオン電圧とスイッチング速度のトレードオフを
最適なものに設定できる。また本発明は静電誘導サイリ
スクのようなバイポーラモードの自己消弧型素子にも広
く適用することが可能である。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例のIGBT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。この場合は
、既に第5図について述べたようにp゛埋込領域9が設
けられている。このp・領域は、 ドレイン領域1とP
“領域9との不純物プロファイルが交叉する接合面のう
ち、点91(いわゆるCnp)における不純物濃度がI
 XIO”原子/cc〜3 XIO”原子/CCである
ときに本発明による効果が最も顕著である。不純物濃度
がこの上限値より高いと、高ドレイン電圧下でも短絡孔
として機能しなくなり、また下限値より低ければ低ドレ
イン電圧でも短絡孔として働き、オン電圧の上昇を招く
第8図は、本発明の別の実施例のGTOサイリスクを示
し、第3図と共通の部分には同一の符号が付されている
。この場合も、第7図について述べたように、 Pエミ
ッタ領域11にN“埋込み領域19が設けられている。
この埋込み領域19とPエミッタ領域11との不純物プ
ロファイルの交叉する接合面のうち、点92における不
純物濃度がlXl0”原子/cc〜3X10”原子/c
cであるとき、本発明による効果が最も顕著であること
およびその理由はI GBTの場合と同様である。
第9図はさらに別の実施例の静電誘導サイリスタを示し
、第8図に示したサイリスクのPベース領域13がなく
、Nベース領域12をはさむアノード領域11およびカ
ソード領域14にそれぞれアノード電極15およびカソ
ード電極16が接触し、Nベース領域内に P+ゲート
領域20が分散して設けられている。この場合も、本発
明によってアノード領域11内に埋込み領域19が形成
されている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、オン状態において両側の主電極からそ
れぞれ異種のキャリアが注入されて伝導度変調を起こす
第一導電型のベース領域に隣接する高不純物濃度の第二
導電型の領域内に、その領域と共通に主電極に接触し、
第一導電型の領域に達しない第一導電型の埋込み領域を
設けることにより、この領域が通常のオン状態では短絡
孔として働かないためオン電圧が低く、主電極に印加さ
れる電圧が高いターンオフ時には短絡孔として働くため
、スイッチング速度が速くなる半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のIGBTの断面図、第2図
は従来のIGBTの断面図、第3図は従来のアノ゛−ド
ショートGTOサイリスタの断面図、第4図は従来のア
ノードショー)GTOサイリスタの別の例の断面図、第
5図は本発明のIGBTにおける作用を示し、そのうち
(a)はドレイン領域近傍の断面図、(b)は(a)の
A−A線に沿ったポテンシャル分布図、第6図は従来の
IGBTと本発明の一実施例のIGBTの電流・電圧特
性線図、第7図は本発明のGTOサイリスタにおける作
用を示し、そのうち(a)はPエミッタ領域近傍の断面
図、(b)は(a)のB−B線に沿った電子に対するポ
テンシャル分布図、第8図は本発明の別の実施例のGT
イ 0サイリスクの断面図、第9図は本発明のさらに別の実
施例の静電誘導サイリスタの断面図である。 1 ドレイン領域、2 ベース領域、3 N層、4、ソ
ース領域、5 ゲート絶縁膜、6.17 ゲート電極、
7 ソース電極、8 ドレイン電極、9.19 埋込み
領域、11 Pエミッタ領域、12Nベース領域、13
 Pベース領域、lt−Nエミッタ領域、15  アノ
ード電極、16  カソード電極、F!1図 (Q> Vo(V) 第61 (b) 第7図 第8図 第q図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)低不純物濃度の第一導電型のベース領域の少なく
    とも一方の側に高不純物濃度の第二導電型の領域が隣接
    し、その領域に一つの主電極が接触するものにおいて、
    前記高不純物濃度の第二導電型領域に、前記主電極に接
    触し、前記ベース領域に達しない深さの第一導電型の領
    域が設けられたことを特徴とする半導体装置。
JP5196890A 1989-10-20 1990-03-03 半導体装置 Pending JPH03204976A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5196890A JPH03204976A (ja) 1989-10-20 1990-03-03 半導体装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27319989 1989-10-20
JP1-273199 1989-10-20
JP5196890A JPH03204976A (ja) 1989-10-20 1990-03-03 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03204976A true JPH03204976A (ja) 1991-09-06

Family

ID=26392561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5196890A Pending JPH03204976A (ja) 1989-10-20 1990-03-03 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03204976A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003031809A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Mitsubishi Electric Corp 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
CN103178103A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 三星电机株式会社 半导体器件及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS644072A (en) * 1987-05-19 1989-01-09 Gen Electric Monolithic integrated semiconductor device facilitating bidirectional conduction and manufacture of the same
JPS6480077A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Nissan Motor Conductivity-modulation mosfet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS644072A (en) * 1987-05-19 1989-01-09 Gen Electric Monolithic integrated semiconductor device facilitating bidirectional conduction and manufacture of the same
JPS6480077A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Nissan Motor Conductivity-modulation mosfet

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003031809A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Mitsubishi Electric Corp 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP4566470B2 (ja) * 2001-07-17 2010-10-20 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
CN103178103A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 三星电机株式会社 半导体器件及其制造方法
JP2013135213A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体素子及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3243902B2 (ja) 半導体装置
JP5216801B2 (ja) 半導体装置
US5324966A (en) MOS-controlled thyristor
JPH0387068A (ja) ゲートターンオフパワー半導体素子
KR101613442B1 (ko) 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터
JP2020053466A (ja) 半導体装置
JP3356644B2 (ja) 半導体整流装置の駆動方法
US5585650A (en) Semiconductor bidirectional switch and method of driving the same
US5079607A (en) Mos type semiconductor device
JP2572210B2 (ja) 縦型パワ−mos電界効果型半導体装置
WO2017215157A1 (zh) 一种半导体器件
US5621229A (en) Semiconductor device and control method
US5440164A (en) MOS/bipolar device
US7173290B2 (en) Thyristor switch with turn-off current shunt, and operating method
JP3281194B2 (ja) 電力用半導体素子
JPH03204976A (ja) 半導体装置
US5731605A (en) Turn-off power semiconductor component with a particular ballast resistor structure
CN109888006B (zh) 一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管
US6965131B2 (en) Thyristor switch with turn-off current shunt, and operating method
GB2286484A (en) Conductivity modulated semiconductor device
JP7476129B2 (ja) 半導体装置及び半導体回路
KR20150076717A (ko) 전력 반도체 소자
JP2551152B2 (ja) Mosコントロールサイリスタ
JPH05315618A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
KR100463028B1 (ko) 베이스 저항제어 사이리스터