JPH06224447A - 静電誘導半導体装置 - Google Patents

静電誘導半導体装置

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JPH06224447A
JPH06224447A JP1075293A JP1075293A JPH06224447A JP H06224447 A JPH06224447 A JP H06224447A JP 1075293 A JP1075293 A JP 1075293A JP 1075293 A JP1075293 A JP 1075293A JP H06224447 A JPH06224447 A JP H06224447A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
gate
trench
cathode
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP1075293A
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English (en)
Inventor
Masahiko Suzumura
正彦 鈴村
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電誘導半導体装置において、低損失・高速
性を損なうことなくゲート引き抜き電流の低減化を実現
する。 【構成】 この発明の静電誘導半導体装置は、半導体基
板2の一側の表面部分にカソード領域3用不純物高濃度
領域が設けられ、前記カソード領域を挟むようにトレン
チ10が設けられていて、半導体基板におけるトレンチ
の底部位置にはゲート領域用の不純物高濃度領域6が設
けられており、ゲート電極22は、トレンチの側面に設
けられたゲート絶縁膜12とトレンチの底のゲート領域
用の不純物高濃度領域の両方にコンタクトしていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は静電誘導半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】静電誘導半導体装置として、図8に示す
ような表面ゲート型の静電誘導サイリスタがある。静電
誘導サイリスタ71の場合、n型の半導体基板72の一
側の表面部分に、p+ 型不純物高濃度領域のゲート領域
73とn+ 型不純物高濃度領域のカソード領域74とが
ゲート領域73でカソード領域74が挟まれるようにし
て設けられていて、半導体基板72の裏側にはp+ 型不
純物高濃度領域のアノード領域75が設けられており、
カソード領域74とアノード領域75の間は主電流通路
となるn型の高比抵抗領域76となっている。また、ゲ
ート領域73にはゲート電極83が、カソード領域74
にはカソード電極84が、そして、アノード領域75に
はアノード電極85がそれぞれコンタクトするようにし
て設けられている。
【0003】この静電誘導サイリスタ71は低損失で高
速性に優れるパワーデバイス適性のある有用な半導体素
子のひとつと言うことが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、静電誘
導サイリスタ71は有用な素子なのであるが、ゲート駆
動回路に工夫を要するという電気的特性上の問題が利用
する上での障害となっている。静電誘導サイリスタ71
は、ターンオフ時に大きなゲート引き抜き電流を必要と
し、ゲート駆動回路に工夫を凝らす必要があるのであ
る。
【0005】この発明は、上記事情に鑑み、静電誘導半
導体装置において、低損失・高速性という特徴を損なう
ことなくゲート引き抜き電流の低減化を実現することを
課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明の静電誘導半導体装置では、半導体基板の
一側の表面部分にカソード領域用の不純物高濃度領域が
設けられ、前記カソード領域を挟むようにトレンチが設
けられていて、前記半導体基板におけるトレンチの底部
位置にはゲート領域用の不純物高濃度領域が設けられて
おり、ゲート電極は、トレンチの側面に設けられたゲー
ト絶縁膜とトレンチの底の前記ゲート領域用の不純物高
濃度領域の両方にコンタクトしていることを構成上の特
徴としている。
【0007】この発明の静電誘導半導体装置は、サイリ
スタ構造の場合だけでなく、トランジスタ構造の場合も
ある。トランジスタ構造の場合は、普通、カソードはソ
ースと呼ばれ、アノードはドレインと呼ばれることが多
い。
【0008】
【作用】この発明の静電誘導半導体装置の場合、制御ゲ
ートはトレンチの底のpn接合型ゲート構造とトレンチ
の側面のMOS型ゲート構造が併設された構成となって
いて、この結果、低損失、高速性を失わずにゲート引き
抜き電流の低減化が実現できる。
【0009】pn接合型ゲート構造は、図8の従来例の
場合が採用している方式なのであるが、pn接合型ゲー
ト構造の場合、アノード・カソード間の導通時に蓄積さ
れた担体(電子,正孔)をターンオフ時にゲート電極よ
り強制的に引き出す。蓄積された担体をpn接合型ゲー
トより高速で引き抜くことが出来るのである。実際に
は、pn接合型ゲートよりの担体の高速引き抜きと半導
体基板中での担体の再結合による残留担体濃度の低減で
急速にサイリスタはターンオフされる。ただ、pn接合
型ゲートよりの担体の高速引き抜きはそのままゲート引
き抜き電流であり、これが大きいのである。
【0010】一方、MOS型ゲート構造の場合は、ゲー
ト電流は実質的に漏れ電流程度であるから、ゲート引き
抜き電流を大きく低減させられるが、ゲートより直に担
体を引き抜くわけでないため、高速性が損なわれること
になる。MOS型ゲート構造の場合は、ターンオフの際
は担体である電子、正孔の再結合だけによる担体濃度の
低下に待つことになり、高速性を保つことはおぼつかな
いのである。
【0011】この発明の場合は、pn接合型ゲート構造
とMOS型ゲート構造の両者を備え、低駆動エネルギー
方式であるMOS型ゲート構造部分でゲート引き抜き電
流の低減を図り、トレンチの底という深くて限られた領
域のpn接合型ゲート構造部分でもって担体の引き抜き
をある程度は行い、高速性が失われないようにしている
のである。
【0012】また、カソード・アノード間の主電流通路
には特に変更が加えられるわけではなく、低損失の特徴
が損なわれることもない。
【0013】
【実施例】以下、この発明の静電誘導半導体装置の実施
例を、図面を参照しながら詳しく説明する。図1は実施
例にかかる静電誘導サイリスタの要部構成をあらわす。
静電誘導サイリスタ1は、図1にみるように、n型シリ
コンの半導体基板2の表側(一側)の表面部分に、n+
型不純物高濃度領域のカソード領域3が設けられ、半導
体基板2の裏側にはp+ 型不純物高濃度領域のアノード
領域4が設けられており、カソード領域3とアノード領
域4の間は主電流通路となるn型の高比抵抗領域5とな
っている。カソード領域3にはカソード電極23が、ア
ノード領域4にはアノード電極24がそれぞれコンタク
トしている。
【0014】そして、半導体基板2の表側の表面部分に
はカソード領域3を挟むようにトレンチ10が設けられ
ている。この半導体基板2におけるトレンチ10の底部
位置にはゲート領域用のp+ 型不純物高濃度領域6が設
けられていて、トレンチ10の側面にはゲート酸化膜
(ゲート絶縁膜)12が設けられている。ゲート電極2
2はゲート酸化膜12とp+ 型不純物高濃度領域6にそ
れそれコンタクトしている。このゲート電極22はゲー
ト酸化膜12に接する部分はポリシリコン膜22aであ
る。また、ゲート酸化膜12は厚みが500〜1000
Å程度の極く薄い膜である。ゲート電極22におけるポ
リシリコン膜22aはゲート酸化膜12に対する損傷防
止性や、パターン化容易性のために用いられるが、必ず
しも必要でなく無くてもよい。
【0015】この静電誘導サイリスタ1では、トレンチ
10の側面にはゲート酸化膜12へのゲート電極22の
コンタクトによりMOS型ゲート構造が備わっていて、
トレンチ10の底にはp+ 型不純物高濃度領域6へのゲ
ート電極22のコンタクトによりpn接合型ゲート構造
が備わっており、ターンオフの際にゲート電極22に負
電圧が印加されてp+ 型不純物高濃度領域6より担体が
強制的に引き抜かれるが、従来よりは軽減されており、
低損失、高速性の特徴を保持しつつ、ゲート引き抜き電
流の低減化が実現できていることは前述の通りである。
【0016】実施例の静電誘導サイリスタ1は、次のよ
うにして製造することが出来る。先ず、図2にみるよう
に、p+ 型不純物高濃度領域のアノード領域4が裏面側
に設けられた半導体基板2の表面に酸化膜15を形成し
た後、酸化膜15のトレンチ形成域の部分を選択的に除
去し開孔してから、エッチングを行い、半導体基板2の
表側の表面部分にトレンチ10を形成する。
【0017】ついで、図3にみるように、半導体基板2
を酸化処理しトレンチ10の内面全体に酸化膜を形成し
た後、トレンチ10の底を開孔してp型不純物を注入・
拡散してゲート領域用のp+ 型不純物高濃度領域6を形
成する。そして、図4にみるように、半導体基板2の表
面の酸化膜を一旦除去した後、ゲート酸化膜12、ポリ
シリコン膜22aを堆積積層し、図5にみるように、ポ
リシリコン膜22aをエッチングでパターン化するとと
もに、トレンチ10間を開孔しn型不純物の注入・拡散
で導入しn+ 型不純物高濃度領域のカソード領域3をト
レンチ10の間に形成する。
【0018】引き続き、図6にみるように、電極コンタ
クトのための開孔をトレンチ10の底およびトレンチ1
0間に形成してから、図7にみるように、アルミニウム
膜を蒸着・パターン化しゲート電極22およびカソード
電極23を完成した後、半導体基板2の裏面側にアノー
ド電極24を形成すれば、静電誘導サイリスタ1が得ら
れる。
【0019】この発明は上記実施例に限らない。半導体
基板2の裏面側のアノード領域4用のp+ 層がn+ 層で
ある静電誘導トランジスタが他の実施例としてあげられ
る。また、実施例において導電型のp,nが逆転した静
電誘導サイリスタが他の実施例として挙げられる。
【0020】
【発明の効果】この発明の静電誘導半導体装置の場合、
pn接合型ゲート構造とMOS型ゲート構造の両者を備
えており、低駆動エネルギー方式であるMOS型ゲート
構造部分でゲート引き抜き電流の低減を図りゲート駆動
回路に工夫を凝らす必要がなくなっている同時に、トレ
ンチの底という深くて限られた領域のpn接合型ゲート
構造部分で担体の引き抜きをある程度は行い、高速性の
損失を防止しているのに加え、カソード・アノード間の
主電流通路には特に変更が加えられるわけではなく、低
損失の特徴が損なわれることもなく、したがって、この
発明の静電誘導半導体装置は非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の静電誘導サイリスタの要部構成をあら
わす断面図。
【図2】図1のサイリスタのトレンチ形成工程の断面
図。
【図3】図1のサイリスタのゲート領域用の不純物高濃
度領域形成工程の断面図。
【図4】図1のサイリスタのゲート酸化膜・ポリシリコ
ン膜形成工程の断面図。
【図5】図1のサイリスタのカソード領域形成工程の断
面図。
【図6】図1のサイリスタのコンタクト窓開け工程の断
面図。
【図7】図1のサイリスタの電極形成工程の断面図。
【図8】実施例の静電誘導サイリスタの要部構成をあら
わす断面図。
【符号の説明】
1 静電誘導サイリスタ 2 半導体基板 3 カソード領域 4 アノード領域 6 ゲート領域用の不純物高濃度領域 10 トレンチ 12 ゲート酸化膜 22 ゲート電極 23 カソード電極 24 アノード電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一側の表面部分にカソード
    領域用の不純物高濃度領域が設けられ、前記カソード領
    域を挟むようにトレンチが設けられていて、前記半導体
    基板におけるトレンチの底部位置にはゲート領域用の不
    純物高濃度領域が設けられており、ゲート電極は、トレ
    ンチの側面に設けられたゲート絶縁膜とトレンチの底の
    前記ゲート領域用の不純物高濃度領域の両方にコンタク
    トしていることを特徴とする静電誘導半導体装置。
JP1075293A 1993-01-26 1993-01-26 静電誘導半導体装置 Pending JPH06224447A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1075293A JPH06224447A (ja) 1993-01-26 1993-01-26 静電誘導半導体装置

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JP1075293A JPH06224447A (ja) 1993-01-26 1993-01-26 静電誘導半導体装置

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JPH06224447A true JPH06224447A (ja) 1994-08-12

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ID=11759052

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JP1075293A Pending JPH06224447A (ja) 1993-01-26 1993-01-26 静電誘導半導体装置

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JP (1) JPH06224447A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236170A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Ngk Insulators Ltd 半導体装置
JP2012109601A (ja) * 2012-02-01 2012-06-07 Ngk Insulators Ltd 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236170A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Ngk Insulators Ltd 半導体装置
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