JPH0575145A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0575145A
JPH0575145A JP23519091A JP23519091A JPH0575145A JP H0575145 A JPH0575145 A JP H0575145A JP 23519091 A JP23519091 A JP 23519091A JP 23519091 A JP23519091 A JP 23519091A JP H0575145 A JPH0575145 A JP H0575145A
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JP
Japan
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region
source
gate
channel
channel region
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Pending
Application number
JP23519091A
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English (en)
Inventor
Muneyoshi Yamamoto
宗是 山本
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート・ソース間の逆バイアス電圧サージ耐
量を向上させる。 【構成】 シリコン基板2上に形成されたエピタキシャ
ル層3の表面部にゲート領域4で囲まれた複数のP-
チャネル領域5が形成され、各チャネル領域5内にソー
ス領域6が形成されている。ゲート領域4及びチャネル
領域5の表面にはゲート領域4及びチャネル領域5に跨
がってソース領域6と同じタイプの不純物を含むN+
域7が形成されている。ソース領域6とN+ 領域7との
距離は、ゲート・ソース間に降伏(ブレイクダウン)電
圧より低い所定の逆バイアス電圧を印加した時にゲート
・ソース間が短絡状態(ソース領域6−チャネル領域5
−N + 領域7間にパンチスルーが生じる)となる大きさ
に設定されている。N+ 領域7はドープトポリシリコン
層10を介してゲート電極12と短絡されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に高電流
密度で使用される表面ゲートタイプの電力用静電誘導形
半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から大電流を制御する半導体装置の
1つとして、静電誘導形半導体装置が用いられている。
大電流を制御する半導体装置では高電流密度領域におい
て制御電流と制御される主電流の比(電流増幅率)が大
きいことが望まれている。
【0003】ここで、従来の静電誘導形半導体装置につ
いて説明する。従来、パワースイッチング素子として用
いられている表面ゲートタイプの静電誘導形トランジス
タ(Static Induction Transistor :SIT)(以下、表
面ゲート形SITという)として図3及び図4に示す構
造のものがある。この構造は主電流が電子であるNチャ
ネルの表面ゲート形SITを示し、ドレイン領域を構成
するN型(N+ )のシリコン基板21の上にN- のエピ
タキシャル層22が形成され、エピタキシャル層22の
表面に周囲がPのゲート領域23に囲まれたP- の長四
角形状のチャネル領域24が形成され、チャネル領域2
4内にN+ のソース領域25が形成されている。図4に
示すように前記各領域23,24,25の表面にはシリ
コン酸化膜26が形成され、ゲート領域23と対応する
シリコン酸化膜26上にはシリコン酸化膜26に形成さ
れたコンタクトホールにおいてゲート領域23に接合さ
れた状態でゲート電極27が形成されている。ソース領
域25と対応するシリコン酸化膜26上にはコンタクト
ホールにおいてソース領域25と接合する状態でドープ
トポリシリコン層28が形成され、ドープトポリシリコ
ン層28の上にソース電極29が形成されている。又、
シリコン基板21の裏面にドレイン電極30が形成され
ている。そして、ソースSに主電流のマイナス極が、ド
レインDに主電流のプラス極がそれぞれ接続された状態
で使用される。この表面ゲート形SITはゲートGに順
バイアスをかけないときはオフ状態であり、順バイアス
をかけるとゲートGから注入されたホールによってチャ
ネル領域24の電位が下がり、ソースSからの電子の注
入が誘導されてドレイン・ソース間に電子電流が流れて
オン状態となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来の表
面ゲート形SITにおいては、ソース領域25を形成す
る際のN+ の拡散が浅いため、N+ −P- 接合部の湾曲
部の曲率半径Rが小さくすなわち曲率が大きくなる。そ
のため、ゲート・ソース間に耐圧以上の逆バイアス電圧
(例えば静電気等)が印加されて降伏(ブレイクダウ
ン)が起こる場合、曲率が大きな部分に電流集中が起こ
り、接合破壊を起こし易いという問題があった。
【0005】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的はゲート・ソース間の逆バイアス
電圧サージ耐量を向上させることができる半導体装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明では、基板の表面部に配設された複数のソース
領域と、そのソース領域を囲むように配設されたゲート
領域とを有し、ソース領域の下方とそれに連続しゲート
領域にいたる間をチャネル領域とする表面ゲートタイプ
の静電誘導形半導体装置において、前記チャネル領域と
ゲート領域の表面に跨がってソース領域と同じタイプの
不純物を含む領域を形成するとともにその領域とゲート
電極とを短絡し、かつソース領域と前記領域との距離を
ゲート・ソース間に降伏電圧より低い所定の逆バイアス
電圧を印加した時にゲート・ソース間が短絡状態となる
大きさとした。
【0007】
【作用】主電流が電子であるNチャネルの表面ゲート形
SITについて述べると、ゲートに順バイアスをかける
とゲートから注入されたホールによってチャネル領域の
電位が下がり、ソースからの電子の注入が誘導されてド
レイン・ソース間に電子電流が流れてオン状態となる。
【0008】ゲート・ソース間に静電気等により逆バイ
アス電圧が印加され、その値がゲート・ソース間のP−
N接合がブレイクダウンする値より低い所定の値に達す
ると、チャネル領域とゲート領域の表面に跨がって形成
された領域を介してソース・ゲート間が短絡状態となっ
てソース・ゲート間に比較的広い範囲を介して電流が流
れる(パンチスルーが生じる)。P−N接合がブレイク
ダウンする場合はソース領域の曲率の大きな特定部分に
電流集中が起こるが、パンチスルーの場合は電流集中を
起こしにくい。
【0009】
【実施例】以下、本発明をNチャネルの表面ゲート形S
ITに具体化した一実施例を図1及び図2に従って説明
する。
【0010】図2に示すように、ドレイン領域1を構成
するN型(N+ )のシリコン基板2の上にN- 型のエピ
タキシャル層3が形成されている。図1及び図2に示す
ようにエピタキシャル層3の表面には周囲がPのゲート
領域4で囲まれた複数のP- のチャネル領域5が長四角
形状に形成され、各チャネル領域5内にN+ のソース領
域6が長四角形状に形成されている。ゲート領域4及び
チャネル領域5の表面には各チャネル領域5の長手方向
両端と対応する位置に、ゲート領域4及びチャネル領域
5に跨がってソース領域6と同じタイプの不純物を含む
+ 領域7が形成されている。ソース領域6とN+ 領域
7との距離は、ゲート・ソース間に降伏(ブレイクダウ
ン)電圧より低い所定の逆バイアス電圧を印加した時に
ゲート・ソース間が短絡状態(ソース領域6−チャネル
領域5−N+ 領域7間にパンチスルーが生じる)となる
大きさに設定されている。
【0011】前記ゲート領域4、チャネル領域5、ソー
ス領域6及びN+領域7の表面にはSiO2 からなる絶
縁膜8が形成されている。ソース領域6及びN+ 領域7
と対応する絶縁膜8上にはコンタクトホールにおいてソ
ース領域6及びN+ 領域7とそれぞれ接合する状態でド
ープトポリシリコン層9,10が形成され、ドープトポ
リシリコン層9の上にソース電極11が形成されてい
る。又、ゲート領域4と対応する絶縁膜8上には絶縁膜
8に形成されたコンタクトホールにおいてゲート領域4
に接合されるとともに、一部が前記N+ 領域7と接合状
態で形成されたドープトポリシリコン層10の一部と接
合された状態でゲート電極13が形成されている。すな
わち、前記N+ 領域7はドープトポリシリコン層10を
介してゲート電極13と短絡されている。又、シリコン
基板2の裏面にドレイン電極13が形成されている。
【0012】前記のように構成された表面ゲート形SI
Tはソース領域6及びドープトポリシリコン層9を形成
する工程において絶縁膜8に形成するコンタクトホール
用のパターンを変更することにより、ソース領域6とN
+ 領域7及びドープトポリシリコン層9,10が同時に
形成される。ドープトポリシリコン層9,10はソース
領域6及びN+ 領域7の形成時には一体に形成されてい
るが、ソース領域6及びN+ 領域7が形成された後、エ
ッチングにより分離される。すなわち、前記の表面ゲー
ト形SITは従来と同様の製造工程により容易に製造で
きる。
【0013】次に前記の表面ゲート形SITの動作を説
明する。この表面ゲート形SITはソース接地でドレイ
ンDを+電位にし、ソース・ドレイン間に順バイアスを
印加した状態で使用され、ゲートGがソースSと等電位
にあるときはチャネル領域5の電位が高く、電流が流れ
ずにオフ状態となる。ゲートGに順バイアスを加える
と、ゲート領域4からチャネル領域5へホールが注入さ
れ、ソース領域6の直下部分の電位が下がる。そして、
ソース領域6からの電子の注入が誘導され、ドレイン・
ソース間に電子電流が流れてSITはオン状態になる。
ソースからの電流はチャネル領域の電位により制御され
る。すなわち、ゲート電流IG に応じたドレイン電流I
D を流すことができる。そして、ゲート電流IG を0に
する(ゲートをソースと等電位に戻す)か、ゲートに逆
バイアスを加えてチャネル領域5のホールを取り去る
と、SITはオフ状態に移行する。
【0014】ゲート・ソース間に静電気等により大きな
逆バイアス電圧が印加された場合、逆バイアス電圧の値
がゲート・ソース間のP−N接合がブレイクダウンする
値より低い所定の値に達すると、チャネル領域5とゲー
ト領域4の表面に跨がって形成されたN+ 領域7を介し
てソース・ゲート間が短絡状態となり、パンチスルーに
よる電流が流れる。P−N接合がブレイクダウンする場
合はソース領域6の曲率の大きな特定部分に電流集中が
起こるが、パンチスルーの場合はソース・ゲート間に比
較的広い範囲を介して電流が流れるため電流集中を起こ
しにくい。従って、ゲート・ソース間の逆電圧破壊耐量
(サージ耐量)が向上する。又、従来の表面ゲート形S
ITではソース領域の曲率により耐圧が決まっており、
温度変化により耐圧が変動するという不都合があるが、
パンチスルー型の耐圧設定にすると、温度変化による耐
圧変動が妨げられ、ゲート・ソース間耐圧が温度の影響
を受けずに精度良く設定でき、半導体装置の信頼性が向
上する。
【0015】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、N+ 領域7をチャネル領域5の長
手方向両端と対応する位置以外に形成したり、ソース領
域6とソース電極11あるいはN+ 領域7とゲート電極
12との間にドープトポリシリコン層9,10を設けず
に、両者を直接接合してもよい。又、NチャネルのSI
Tに代えてPチャネルのSITに適用してもよい。この
場合ソース及びドレインがP型、ゲートがN型となり、
ホールが主たるキャリアとなる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ゲ
ート・ソース間に所定値以上の逆バイアス電圧が印加さ
れると、パンチスルーが生じてソース・ゲート間にソー
ス領域とチャネル領域との接合面の比較的広い範囲を介
して電流が流れ、逆電圧破壊耐量(サージ耐量)が向上
する。又、ゲート・ソース間耐圧が温度の影響を受けず
に精度良く設定でき、半導体装置の信頼性が向上する。
又、従来の半導体装置と同様な製造工程で製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施例の表面ゲート形S
ITの一部破断部分平面図である。
【図2】図1のA−A線拡大断面図である。
【図3】従来の表面ゲート形SITの一部省略概略斜視
図である。
【図4】同じく部分拡大断面図である。
【符号の説明】
2…シリコン基板、4…ゲート領域、5…チャネル領
域、6…ソース領域、7…N+ 領域、9,10…ドープ
トポリシリコン層、12…ゲート電極、G…ゲート、S
…ソース。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面部に配設された複数のソース
    領域と、そのソース領域を囲むように配設されたゲート
    領域とを有し、ソース領域の下方とそれに連続しゲート
    領域にいたる間をチャネル領域とする表面ゲートタイプ
    の静電誘導形半導体装置において、前記チャネル領域と
    ゲート領域の表面に跨がってソース領域と同じタイプの
    不純物を含む領域を形成するとともにその領域とゲート
    電極とを短絡し、かつソース領域と前記領域との距離を
    ゲート・ソース間に降伏電圧より低い所定の逆バイアス
    電圧を印加した時にゲート・ソース間が短絡状態となる
    大きさとした半導体装置。
JP23519091A 1991-09-13 1991-09-13 半導体装置 Pending JPH0575145A (ja)

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JP23519091A JPH0575145A (ja) 1991-09-13 1991-09-13 半導体装置

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