JPH0697428A - スィッチオフ能力を有するmos制御パワー半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

スィッチオフ能力を有するmos制御パワー半導体装置およびその製造方法

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JPH0697428A
JPH0697428A JP752891A JP752891A JPH0697428A JP H0697428 A JPH0697428 A JP H0697428A JP 752891 A JP752891 A JP 752891A JP 752891 A JP752891 A JP 752891A JP H0697428 A JPH0697428 A JP H0697428A
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バウエル フリートヘルム
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の第1のゲート電極(4)により、導通
チャネルを介してスィッチオンでき、更に高いスィッチ
ング容量でスィッチオフできること。 【構成】 スィッチオフ能力を有するMOS制御パワー
半導体装置において、複数の第1および第2のユニット
セル(それぞれZ1およびZ2)が半導体基板(1)内
の第1の主電極(H1)と第2の主電極(H2)との間
に、隣接同志が交互に交替する様式で配置されると共
に、並列接続され、各第1のユニットセル(Z1)はそ
れぞれ、交互にドープされた一連の層をもったサイリス
タ構造を有し、この一連の層は、内方にあるドープ度の
低い第1の中央領域(11)を有する周縁の第1のエミ
ッタ領域(5)を含んでおり、各第2のユニットセル
(Z2)はそれぞれ、エミッタ層(9)、ベース層
(8)、およびベース層(8)の第1の主電極(H1)側
に埋め込まれると共にベース層(8)と反対にドープさ
れた接触領域(7)を有するようにした半導体装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーエレクトロニク
スの分野にかかり、特にスィッチオフ能力を有するMO
S制御パワー半導体装置、およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】パワーエレクトロニクスにおけるMOS
制御装置の開発は、この数年間、著しい進展を見せてい
る。この動向は、D−MOS構造を有するユニポーラの
パワーMOSFETが先導となった。
【0003】このMOS制御装置の利点は主として、ゲ
ート電極の入力インピーダンスの高いことにある。この
ため、この装置は極めて低いパワー消費でトリガするこ
とが可能である。
【0004】しかしながら、D−MOSFETは重大な
欠点をもっており、それは、これらの装置では高いブレ
ークダウン電圧を得るのに順方向の抵抗を高める必要が
あり、これが最大電流レベルを制限することである。
【0005】最近、この問題をIGBT(nsulated
ate ipolar ransistor)によって解決する方法が
示されている。(これについては、B. J. Baliga et a
l.,IEEE Trans. Electron Devices, ED−31, p821〜828
(1984)参照)。
【0006】IGBTは、D−MOSFETとほぼ同じ
ような陰極構造をもっている。これは簡単に言えばD−
MOSFETとバイポーラトランジスタとから成るカス
ケード回路と見ることができる。高抵抗のn型ベース層
内のバイポーラ電流移送の結果として、この領域は導電
率変調され、従って、高い逆電圧を有する装置でも低い
順方向抵抗値が得られる。
【0007】さらに、すでに説明したような、パワー半
導体装置をMOSゲートを用いて制御するという考え方
を、高パワークラス、すなわちサイリスタに適用するこ
とが提案されている。(この点に関しては、V. A. K. T
emple による、IEEE Trans.Electron Devices, ED−33,
p1609〜16,8 (1986) を参照)。
【0008】互に近接して並列接続された多数のユニッ
トセルから成るこの種のMOS制御のサイリスタ、すな
わちMCT(OS ontrolled hyristor)では、
スィッチオフは、スィッチ可能なエミッタ短絡によるエ
ミッタとp型ベースとの短絡によって行われる。この場
合、エミッタと一緒に集積され、かつ当然ながらnチャ
ネルまたはpチャネルのMOSFETとして形成された
MOSFETがスィッチとして作動する。
【0009】回路を簡単にするためには当然、MOSゲ
ートを用いて、サイリスタをスィッチオフするだけでな
く、スィッチオンも行うことが望ましい。また可能な
ら、単一のゲート電極で行われることが望ましい。
【0010】このような要求を満足する構造はすでに、
前記のV. A. K. Temple の論文(その中の図5)に提案
されている。これは、複合形のスィッチオンおよびスィ
ッチオフセルを用い、さらにこのセルには、元のMCT
ユニットセルの内部にD−MOS構造が用いられ、基板
表面に引上げられたp型ベース層内のチャネルを介して
n型ベース層へ電子を注入している。
【0011】しかしなから、この公知のスィッチオンお
よびスィッチオフセルは、2つの問題をもっている。
【0012】すなわち、スィッチオンに用いられるD−
MOSFETのチャネルは、表面に引上げられたp型ベ
ース層で構成されている。典型的なサイリスタでは、こ
のp型ベース層の深さは20ミクロンの範囲で変動す
る。従って、この寸法は、ほぼD−MOSFETのチャ
ネル長さに対応する。従って、この長さは、約1ミクロ
ンあるIGBTの典型的なチャネル長さよりもかなり長
くなる。チャネル長さが長くなることによって、n型ベ
ース層に注入される電子の数が少くなり、その結果、ス
ィッチオン時のプラズマの能率的な立上りが阻害され、
スィッチオン時間が長くなる。
【0013】また一方では、複合されたスィッチオンお
よびスィッチオフセルを用いているので、スィッチオフ
素子と全く同数のスィッチオン素子がコンポーネント内
に存在することになる。このため、コンポーネントに課
せられた要求に応じて両方の素子の数を別々に最適に選
択するという可能性が無くなる。
【0014】これらの問題を解決するために、公開特許
EP−A1−0,340,445は、MCTにおける公知の
複合形のスィッチオンおよびスィッチオフセルを、並列
接続された別々のMCTおよびIGBTの2つのユニッ
トセルで置き換えることを提案している。
【0015】しかしながら、このような装置を作るに
は、少くとも13のマスクレベルの工程が必要である。
さらに、0.2μm よりも高い精度で作業するリトグラ
フィを使用する必要がある。これらすべての条件の結果
として製造工程が複雑になり、製造コストが高くなると
共に、装置の歩留りがかなり低下する。
【0016】また一方では、研究の過程で、特にMCT
の場合において、スィッチオフ能力A(ゲート電圧のイ
ンクリメントあたりの陽極電流密度)は、エミッタセル
またはエミッタストリップのMOSチャネルの幅 Wch
と、この配列のエミッタ領域の面積 Femとの間の幾何学
的な比に比例し、 A=p( Wch/Fem ) (ここにpは比例係数)となることが判明している。
【0017】この所見に基づくと、スィッチオフ能力の
改善は、 Wch/Fem 比を増大させることによって達成で
きる。
【0018】1つの可能な方法は、エミッタセル構造を
小さくすることである。しかしながら、プレーナ構造に
おけるセル寸法15μm は、現在の技術で可能な寸法の
限界(10〜12μm )に対してぎりぎりである。
【0019】さらに、セル寸法をますます小形化した装
置には製造上の問題もあり、例えば構造を小形化する
程、異物の粒子に対して傷つき易くなることは、集積回
路の歴史が示しているところである。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、良好なスィッチオフ能力を有するだけではなく、上
記EP−A1−0,340,445の装置とほぼ同じ電気特
性を有し、さらにより簡単に、かつより高い分留りで製
造できる新規な素子、およびその製造方法を提供するこ
とである。
【0021】
【課題を解決するための手段と作用】前述のような形式
の装置の場合、この目的は、(a) 複数の第1および第2
のユニットセルが第1の主電極と第2の主電極間の半導
体基板内に、隣接同志が交互に交替する様式で配置され
ると共に、並列接続され、(b) 各第1のユニットセルは
それぞれ、交互にドープされた一連の層をもった第1の
サイリスタ構造を有し、この一連の層は、全部のユニッ
トセルに共通のベース層、第2の主電極金属層に接続れ
たエミッタ層、ベース層の第1の主電極側に埋め込まれ
た第1のベース領域、および第1のベース領域に埋め込
まれると共に第1の主電極金属層に接続された第1のエ
ミッタ領域を有し、(c) 第1のエミッタ領域は、同じに
ドープされると共に、ドープ度の低い第1の中央領域の
周辺を囲んでおり、(d) 各第2のエミッタセルとそれぞ
れ、上記のエミッタ層とベース層、およびベース層の第
1の主電極側に埋め込まれると共にベース層と反対にド
ープされた接触領域を有し、(e) 第1のベース領域、お
よびこれに隣接した、両ユニットセル間のベース層は、
第1のエミッタ領域の外側の第1の主電極側で、半導体
基板の表面に露出しており、さらに(f) 絶縁された第1
のゲート電極が、この領域の、半導体基板の上の第1の
主電極の側に設けられる、ことによって達成される。
【0022】この場合のスタートポイントは、1989
年8月10日に出願されたスイス特許出願CH−294
5/89−4に記載れている装置構造である。この装置
構造では、従来は連続的な第1のエミッタ領域が、同様
に、但し弱くドープされた第1の中央領域の周縁を囲む
エミッタ領域で置換されている。
【0023】このような周縁的、またはリング状のエミ
ッタ領域は、MCTの場合のスィッチオフ能力の改善用
として、1989年10月24日付のスイス特許出願C
H−3838/89−8で提案されており、この場合は
スィッチオフできる陽極電流を増大させる。
【0024】本発明による装置の好ましい一実施例で
は、(a) 第1のユニットセル内には、連続したエミッタ
層の代りに、局部化された第2のエミッタ領域が設けら
れ、(b) 第2のエミッタセル内には、ベース層の第2の
主電極側に埋め込まれると共にベース層と反対にドープ
された第2のベース領域、および、第2のベース領域に
埋め込まれると共に第2のベース領域と反対にドーブさ
れ、さらに第2の主電極金属層に接続され、ベース層お
よび接触領域と共同して、第1のユニットセル内の第1
のサイリスタ構造と逆並列に、第2のサイリスタ構造を
形成する第3のエミッタ領域が設けられ、(c) 第3のエ
ミッタ領域は、同じにドープされると共にドープ度の低
い第2の中央領域の周辺を囲んでおり、(d) 第2のベー
ス領域、およびこれに隣接した、両ユニットセル間のベ
ース層は、第3のエミッタ領域の外側の第2の主電極の
側で、半導体基板の表面に露しており、さらに(c) 絶縁
された第2のゲート電極が、この領域の、半導体基板の
上の第2の主電極の側に設けられている。
【0025】また、本発明による方法は、周縁の第1の
エミッタ領域を導出する目的で、(a) ベース層、第1の
ベース領域、第1の中央領域、接触領域、および第1の
ゲート絶縁に埋め込まれた第1のゲート電極を含む半導
体基板の場合、第1の中央領域の場所にある第1のゲー
ト絶縁内に、それぞれの場合に開口を導出し、(b) 強く
ドープされたマスク層を、半導体基板上に、第1の主電
極側の全面にわたって沈着させ、(c) マスク層を、開口
のエッジに残されるマスクエッジを別にして、非等方的
に取り除き、そして
【0026】(d) 第1のエミッタ領域のドープを、マス
クエッジから行うという工程を含んでいる。さらに、本
発明の他の実施例は、下位のクレームに示されている。
【0027】
【実施例】以下、本発明を添付した図面を参照して詳細
に説明する。なお、全部の図面を通して、同一の符号は
同一または対応する部分を示している。
【0028】図1は、スイス特許出願CH−2945/
89−4による従来の半導体構成を示している。この構
成では、異ったトープの複数の層および領域(5〜9)
から構成されると共にゲートGに接続された共通の第1
のゲート電極4で制御される2つのユニットセルZ1お
よびZ2が近接して、かつ交互の形態で、2つの主電極
H1とH2との間に配置されている。
【0029】第1のユニットセルZ1は、エミッタ層9
およびその上に位置するベース層8から離れて、ベース
層8の第1の主電極H1(ここでは陰極)側に埋め込ま
れた、pドープされた第1のベース領域6、および第1
のベース領域6に一部が埋め込まれたn+ ドープされた
第1のエミッタ領域5を備えている。第1のベース領域
6は、第1のエミッタ領域5の外側で、半導体基板1の
陰極側の面に露出し、その点が、第1のゲート絶縁3で
絶縁された第1のゲート電極4でカバーされている。
【0030】第2のユニットセルZ2は、層8および9
から離れて、ベース層8の陰極側に埋め込まれたp+
ープされた接触領域7を備えている。
【0031】ベース層8も同様に、2つのユニットセル
Z1とZ2との間の、第1のベース領域6の近傍で、半
導体基板1の陰極側の表面に露出し、かつ同様にその点
が、第1のゲート電極4でカバーされている。第1のエ
ミッタ領域5および接触領域7は第1の主電極金属層2
に直接接触し、またエミッタ層9も同様に第2の主電極
金属層10に直接接触している。
【0032】通常のサイリスタのp型ベースに相当する
第1のベース領域6のドープは、コンポーネントのブロ
ックが確実に行われるように選定する必要がある。この
ために、空間電荷ゾーンが第1のベース領域6を通って
第1のエミッタ領域5に拡がる(パンチスルーする)こ
とがあってはならない。
【0033】さらに、ドープは、半導体基板1の表面に
典型的なゲート電圧を印加することによって、第1のユ
ニットセルZ1の周縁に沿って(第1のベース領域6内
に)nチャネルが作られるように選定しなければならな
い。
【0034】各第2のユニットセルZ2は、それぞれ隣
接した第1のユニットセルZ1から、弱くドープされた
ベース層8で隔離されている。ユニットセル間のベース
層8の表面領域は適当な逆ゲート電位によって逆転(p
チャネルが形成)されている。
【0035】図1に示す半導体装置の動作を説明するた
めに、先ず半導体装置はブロック状態にあると考える。
ゲート電圧がゼロから正の値(第1のベース領域6内の
nチャネルに関係するしきい値電圧より高い値)に上昇
すると、電子が第1のエミッタ領域5からnチャネルを
通ってベース層8へ流れる。
【0036】第1のベース領域6に対する拡散プロフィ
ルを適当に設計することによって、該当するnpnバイ
ポーラトランジスタのゲインは、第1のユニットセルZ
1内の4層構造が、サイリスタの場合と同じようにラッ
チアップし、電荷キャリヤの充満によって極めて低い抵
抗になるのに十分な大きい値になる。(典型的なIGB
Tの構造と対照的に、この場合は、ラッチアップが望ま
しく、それは装置の低抵抗状態がこの方法で得られるか
らである。)
【0037】半導体装置をスィッチオフするには、負電
圧(第1の主電極H1に対して)が同じ第1のゲート電
極4に印加される。この電圧は、ユニットセルZ1とZ
2間のpチャネルに関するしきい値電圧より大きくなけ
ればならない。この条件では、第1のベース領域6の表
面に近い場所には、xチャネルはもはや存在しない。
【0038】勿論、第1のエミッタセルZ1の第1のエ
ミッタ領域5は、そのサイリスタ構造が最終的にスィッ
チオンすることによって、エミット動作を行う。第1の
ゲート電極4の下方のベース層8内のpチャネルのスィ
ッチオンによって、第1のベース領域6と第2のユニッ
トセルZ2が電位的に結合される。この状態はIGBT
の場合と極めて類似しており、この場合は第1のユニッ
トセルZ1の第1のベース領域6と第2のユニットセル
Z2の接触領域7とが1つのユニットを形成する。
【0039】第1および第2のユニットセルZ1および
Z2が低抵抗のpチャネルを介して結合される結果とし
て、第1のベース領域6は接触領域7を介して第1のエ
ミッタ領域5にほぼ短絡される。これによって多数の正
孔を第1のエミッタ領域5を通ることなく、pチャネル
および第2のユニットセルZ2を通って直接に第1のベ
ース領域6から除去することが可能となる。
【0040】これらの正孔を流出させる結果として、第
1のユニットセルZ1のスィッチオンサイリスタ構造は
そのオン状態の維持を継続することができず、従って半
導体装置全体が阻止状態にスィッチすることになる。
【0041】図2は、図1に示す半導体装置に基づいた
構造を有する本発明による装置の第1の実施例を示して
いる。
【0042】図1では、第1のエミッタ領域5は、正方
形、長方形、六角形、またはストリップ状のセルの内部
のコンパクトな領域となっているが、図2ではリング状
またはフレーム状の構造を有し、同時に、但し弱くドー
プ(ここではnドープ)された第1の中央領域の周縁を
囲んでいる。他の構造エレメントは図1と同じである。
【0043】比較的に弱くドープされた第1の中央領域
11は、電子の放出に対してはほとんど何等の貢献も行
わない。このため、前文で挙げたエミッタ面積 Femはリ
ング状またはストリップ状の第1のエミッタ領域5に局
限され、従ってその面積は極端に低減する。従って、他
の寸法を一定とすると、 Wch/Fem 比が増大し、これに
よってスィッチオフ能力が向上する。
【0044】図2に示す半導体装置は、その構造が少く
複雑になるので、その製造は、図1に示す設計の場合に
比べて、それだけ少し高コストになる。例えば、リング
状または周縁状の第1のエミッタ領域5(図2)の製造
には明らかにプロセスステップの追加が必要である。
【0045】第1のベース領域6および機能領域7の製
造に、準自己整列式のイオン注入を用いることは、上述
のスイス特許出願に記載されている。
【0046】第1のエミッタ領域5の製造は、例えば下
記のような方法で可能である。すなわち、第1のゲート
絶縁3(例えばSiO2)を、構造化された第1のゲート電
極4(例えばポリシリコン)上に沈着させた後、第1の
ユニットセルZ1だけに接触孔を明ける。ここで、比較
的弱くnドープされた第1の中央領域11の自己調整に
よる製造が、注入によって行われる。
【0047】実際の第1エミッタ領域5を実現するのに
は2つの可能な方法がある。1つの方法としては、レジ
ストマスクと適当な注入による比較的に通常の技法が用
いられる。しかしながら、この場合の所要スペース(再
生可能な最小のレジスト構造および整列裕度)は任意に
小さくできない。この方法では約15〜20μm 以下の
セル寸法は得られない。
【0048】他の方法として、ガス相から沈着できる強
くnドープれたマスク層12(例えば、n+ 型ポリシリ
コンまたは燐珪酸ガラス)(図3a)を用いると、より
簡単に実現できる。次に、異方性エッチングプロセスを
用いてマスク層12を取り除くことができ、この場合
は、開口14を第1の中央領域11上に作ると共に、マ
スクエッジ13が開口14のエッジに残るようにする
(図3b)。周縁の第1のエミッタ領域5が、これらの
強くドープされた局部的なマスクエッジ13からドープ
される。
【0049】両方向導通能力および阻止能力をもった、
本発明によるコンポーネントの第2の実施例を図4に示
す。この場合は、両面を研磨されたウェーハの両面に対
して同じ処理が行われる。この場合のコンポーネント
も、2つの主電極H1 およびH2 を有し、この2つが、
各瞬間の主電流方向に応じて交互に、陽極/陰極、また
は陰極/陽極として作動する。勿論この場合は2つのゲ
ートG1およびG2をトリガする必要がある。
【0050】両方向性の動作は次の事実、すなわち(a)
第1のユニットセルZ1内には、連続したユニット層9
の代りに、局部化された第2のエミッタ領域15が設け
られ、(b) 第2のユニットセルZ2内には、ベース層8
の第2の主電極H2側に埋め込まれると共にベース層8
と反対にドープされた第2のベース領域16、および、
第2のベース領域16に埋め込まれると共に第2のベー
ス領域16と反対にドープされ、さらに第2の主電極金
属層10に接続され、ベース層8および接触領域7と共
同して、第1のユニットセルZ1内の第1のサイリスタ
構造と逆並列に、第2のサイリスタ構造を形成する第3
のエミッタ領域17が設けられ、(c) 第3のエミッタ領
域17は、同じにドープされると共にドープ度の低い第
2の中央領域18の周辺を囲んでおり、(d) 第2のベー
ス領域16、およびこれに隣接した、ユニットセルZ
1、Z2間のベース層8は、第3のエミッタ領域17の
外側の第2の主電極H2の側が、半導体基板1の表面に
露出しており、さらに(e) 絶縁された第2のゲート電極
19が、この領域の、半導体基板1の上の第2の主電極
2 の側に設けられることによって実現できる。
【0051】図4の半導体装置における種々の電流の流
れは矢印で示してあり、また該当する電荷キャリヤのタ
イプは、円内に極性記号で示してある。図4の左半分で
は、電流は“下”から“上”へ流れると共に一方のゲー
トG1で制御され、図4の右半分では、電流は“上”か
ら“下”へ流れると共に他方のゲートG2で制御され
る。この場合は、接触領域7がエミッタとして作動す
る。
【0052】図4による両方向半導体装置では、それぞ
れの陽極側に位置するMOS構造もトリガでき、これに
よってMOS制御の陽極短絡回路を構成する。これによ
って特殊なトリガ手法(エミッタ領域5または17が実
際にスィッチオフする前に、それぞれ、陰極短絡を用い
て陽極短絡を短時間作動させる)が可能となり、これに
よって充満したベース層8内の荷電の除去が促進され
る。
【0053】上記各実施例では、ベース層8はn- ドー
プされ、エミッタ層9および接触領域7はp+ ドープさ
れ、第1のエミッタ領域5はn+ ドープされ、第1のベ
ース領域6はpドープされている。しかしながら、上記
各実施例において、各コンポーネントを上記と相補的な
ドープによって構成することも可能であり、これは下記
の実施例についても同様である。
【0054】本発明による半導体装置の更に他の2つの
実施例を図5および図6に示す。この両つの実施例は、
エミッタ層9が、接触領域7の反対側で、第2の主電極
金属層10に接続されると共に、ベース層8および接触
領域7と共同して集積された逆ダイオードを構成する、
反対にドーブされた領域によって中断されている点に特
徴がある。
【0055】集積された逆ダイオードを有することによ
って、特に誘導負荷をスィッチングするとき、外部に別
置の保護ダイオードを用いることが不要となり、従って
この新しいコンポーネントを用いることによって回路構
成が非常に簡単になる。この場合、接触領域7の製造に
自動整列技術を用いることによって、高品質の集積逆ダ
イオードを製造するための最適の条件が得られる。
【0056】図5の場合は、エミッタ領域9を中断して
いる反対ドープの領域は、隔離されたn+ ドープの短絡
領域21である。
【0057】図6の場合は、反対ドープの領域は、エミ
ッタ層9とベース層8との間に配置された連続した(n
+ ドープ、またはnドープの)ストップ層22である。
【0058】本発明の多くの変形や改造が、上記の説明
から可能であることは明らかである。従って、クレーム
の範囲内で、本発明は上記特定の説明と異るような実施
を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】スイス特許出願CH−2945/89−4によ
る従来の基本的な半導体装置の構成を示す図。
【図2】周縁エミッタ領域を有する本発明による半導体
装置の第1の実施例を示す図。
【図3】本発明による周縁エミッタ領域の製造方法にお
ける2つのステップを示す図。
【図4】両方向導通および阻止能力を有する本発明によ
る半導体装置の第2の実施例を示す図。
【図5】集積逆ダイオードを有する本発明による半導体
装置の第3の実施例を示す図。
【図6】連続したストリップ層を有する本発明による半
導体装置の第4の実施例を示す図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2,10 主電極金属層 3,20 ゲート絶縁 4,19 ゲート電極 5,15,17 エミッタ領域 6,16 ベース領域 7 接触領域 8 ベース層 9 エミッタ層 11,18 中央領域 12 マスク層 13 マスクエッジ 14 開口 21 短絡領域 22 ストップ層 H1,H2 主電極 G,G1,G2 ゲート

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a) 複数の第1および第2のユニットセル
    (それぞれZ1およびZ2)が第1の主電極(H1)と
    第2の主電極(H2)間にある半導体基板内に、隣接同
    志が交互に交替する様式で配置されると共に、並列接続
    され、 (b) 各第1のユニットセル(Z1)はそれぞれ、交互に
    ドープされた一連の層をもった第1のサイリスタ構造を
    有し、この一連の層は、全部のユニットセルに共通のベ
    ース層(8)ー、第2の主電極金属層(10)に接続さ
    れたエミッタ層(9)、ベース層(8)の第1の主電極
    (H1)側に埋め込まれた第1のベース領域(6)、お
    よび第1のべース領域(6)に埋め込まれると共に第1
    の主電極金属層(2)に接続された第1のエミッタ領域
    (5)を有し、 (c) 第1のエミッタ領域(5)は、同様にドープされる
    と共に、ドープ度の低い第1の中央領域(11)の周縁
    を囲んでおり、 (d) 各第2のユニットセル(Z2)はそれぞれ上記のエ
    ミッタ層(9)とベース層(8)、およびベース層
    (8)の第1の主電極(H1)側に埋め込まれると共に
    ベース層(8)と反対にドープされた接触領域(7)を
    有し、 (e) 第1のベース領域(6)、およびこれに隣接した、
    ユニットセル(Z1、Z2)間のベース層(8)は、第
    1のエミッタ領域(5)の外側の第1の主電極(H1)
    側で、半導体基板(1)の表面に露出しており、さらに (f) 絶縁された第1のゲート電極(4)が、この領域
    の、半導体基板(1)の上の第1の主電極(H1)の側
    に設けられている、 ことを特徴とする、スィッチオフ能力を有するMOS制
    御パワー半導体装置。
  2. 【請求項2】 第2のユニットセル(Z2)内のエミッ
    タ層(9)は、接触領域(7)と反対の側で、第2の主
    電極金属層(10)に接続されると共にベース層(8)
    および接触領域(17)と共同して集積された逆ダイオ
    ードを形成する反対にドープされた領域によって中断さ
    れている請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 エミッタ層(9)を中断する反対にドー
    プされた領域は、分離した短絡領域(21)である請求
    項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 エミッタ層(9)を中断する反対にドー
    プされた領域は、エミッタ層(9)とベース層(8)と
    の間に設けられた連続したストップ層(22)の一部であ
    る請求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】(a) 第1のユニットセル(Z1)内には、
    連続したエミッタ層(9)の代りに、局部化された第2
    のエミッタ領域(15)が設けられ、 (b) 第2のユニットセル(Z2)内には、ベース層
    (8)の第2の主電極(H2)側に埋め込まれると共に
    ベース層(8)と反対にドープされた第2のベース領域
    (16)、および第2のべース領域(16)に埋め込ま
    れると共に第2のベース領域(16)と反対にドープさ
    れ、さらに第2の主電極金属層(10)に接続され、ベ
    ース層(8)および接触領域(7)と共同して、第1の
    ユニットセル(21)内の第1のサイリスタ構造と逆並
    列に、第2のサイリスタ構造を構成する第3のエミッタ
    領域(17)が設けられ、 (c) 第3のエミッタ領域(17)は、同じにドープされ
    ると共にドープ度の低い第2の中央領域(18)の周縁
    を囲んでおり、 (d) 第2のべース領域(16)、およびこれに隣接した
    ユニットセル(Z1、Z2)間のベース層(8)は、第
    3のエミッタ領域(17)の外側の第2の主電極(H
    2)の側が、半導体基板(1)の表面に露出しており、
    さらに (e) 絶縁された第2のゲート電極(19)が、この領域
    の、半導体基板(1)の上の第2の主電極(H2)の側
    に設けられている請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 ベース層(8)はn- ドープされ、エミ
    ッタ層(9)および接触領域(7)はp+ ドープされ、
    第1のエミッタ領域(5)はn+ ドープされ、第1の中
    央領域(11)はnドープされ、さらに第1のベース領
    域(6)はpドープされている、請求項1乃至5に記載
    の半導体装置。
  7. 【請求項7】 周縁の第1のエミッタ領域(5)を導出
    する目的で、 (a) ベース層(8)、第1のベース領域(6)、第1の
    中央領域(11)、接触領域(7)、および第1のゲー
    ト絶縁(3)に埋め込まれた第1のゲート電極(4)を
    含む半導体基板(1)の場合、第1の中央領域(11)
    の場所にある第1のゲート絶縁(3)内に、それぞれの
    場合に開口(14)を導出し、 (b) 強くドープされたマスク層(12)を、半導体基板
    (1)上に、第1の主電極(H1)側の全面にわたって
    沈着させ、 (c) マスク層(12)を、開口(14)のエッジに残さ
    れるマスクエッジ(13)を別にして、異方性的に取り
    除き、そして (d) 第1のエミッタ領域(5)のドープをマスクエッジ
    (13)から行う工程から成る請求項1記載の半導体装
    置の製造方法。
  8. 【請求項8】 マスク層(12)として、強くドープさ
    れたポリシリコン層、または燐硅酸ガラス層が用いられ
    る請求項7記載の方法。
JP752891A 1990-01-25 1991-01-25 スィッチオフ能力を有するmos制御パワー半導体装置およびその製造方法 Pending JPH0697428A (ja)

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