JPH07226503A - 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ - Google Patents

横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

Info

Publication number
JPH07226503A
JPH07226503A JP1714494A JP1714494A JPH07226503A JP H07226503 A JPH07226503 A JP H07226503A JP 1714494 A JP1714494 A JP 1714494A JP 1714494 A JP1714494 A JP 1714494A JP H07226503 A JPH07226503 A JP H07226503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
type semiconductor
electrode
substrate
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
JP1714494A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Hoshi
星  正勝
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor 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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP1714494A priority Critical patent/JPH07226503A/ja
Publication of JPH07226503A publication Critical patent/JPH07226503A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐圧が高く、伝導度変調効率が良好な横形IG
BTを提供することにある。 【構成】p形半導体基板の主面の上に形成されたn形半
導体領域の表面電界が緩和されるリサーフ構造にした横
形IGBTにおいて、p形半導体基板の主面の上記n形
半導体領域との境界に、複数の比較的浅いn形領域、若
しくは複数の比較的浅い凹凸領域、若しくは複数の比較
的浅い絶縁膜領域を、分散形成させた構成、又は、上記
構成に対して半導体の導電形および電極の極性を全て反
転させた構成とすることにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板外表面の電
界が緩和される構造(reduced surface field)いわゆる
リサーフ構造にした横形絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタ(以後IGBTと略称)に関し、特に、耐圧の低下
を伴わずに伝導度変調の効率を改善したものに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板外表面の電界が緩和されるリ
サーフ構造を持つ横形IGBTの従来の例を図7に示
す。カソード電極100とアノード電極110の間に、
アノード電極を正とする高バイアスが印加された場合に
は、n-形エピタキシャル層30内は全て空乏化し、p
形基板10とn-形エピタキシャル層30との接合面で
電界が最大になり、p形ベース領域41とn-形エピタ
キシャル層の接合表面の電界は緩和される。この場合、
絶縁破壊電圧は、p形基板10とn-形エピタキシャル
層30の接合によって構成される一次元pn-ダイオー
ドによって決まるので、高耐圧化が可能となる。ゲート
電極80に正電圧が印加されて、ゲート電極の下のゲー
ト絶縁膜を介してp形ベース領域の表面にn形反転チャ
ネル領域が形成されると、カソード電極100とアノー
ド電極110の間が導通状態になる。ここでアノード電
極110の電圧が、高濃度p+形アノード領域60とn-
形エピタキシャル層30で形成される接合のビルトイン
ポテンシャル以上の場合、n-形エピタキシャル層30
内に正孔が注入される。同時に、高濃度n+形ソース領
域50から電子が注入され、n-形エピタキシャル層3
0の伝導度が変調され、低抵抗となり、大電流を流すこ
とができるようになる。しかし、上記従来例では、アノ
ード電極から注入された正孔の一部はp形基板10に吸
い取られてしまうので、n-形エピタキシャル層30の
伝導度変調が十分に行えないという問題が生じていた。
上記問題の対策として、特開平4−174561号公報
には、上記p形基板の主面の上に形成させたn-形エピ
タキシャル層との境界に、このエピタキシャル層よりも
濃度が高いn形層を形成させ、n-形エピタキシャル層
との接合面に生ずる電圧(ビルトインポテンシャル)によ
り、上記アノード電極から注入された正孔の一部がp形
基板に吸い取られるのを抑制し、伝導度変調の効率を高
めるという技術が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そもそもリサ
ーフ構造とは、n-領域内を完全に空乏化して始めて耐
圧向上の効果が得られるものであって、n-領域とp領
域の境界に、n+領域が形成されていると、そこで空乏
層の伸びが抑制されてしまうことになり、肝心の耐圧が
低下してしまうという問題が生ずる。
【0004】本発明は、上記のような問題がない、十分
な耐圧特性が得られ、しかも伝導度変調が良好に行われ
る横形IGBTを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、p形半導体基板の一主面の上にに
形成させたn形半導体領域の表面に、表面の一部に高濃
度n形のソース領域が形成されており其の下端は上記p
形半導体基板の主面に接続しているp形ベース領域と、
ベース領域から離れて位置する高濃度p形アノード領域
とを形成させ、上記n形半導体領域と高濃度n形ソース
領域の間のp形ベース領域の面上にゲート絶縁膜を介し
てゲート電極を配設し、アノード領域とベース領域の間
に高バイアスを印加した場合には上記n形半導体領域が
全域にわたって空乏化され、n形半導体領域の表面電界
が緩和される構造にした横形IGBTにおいて、上記p
形半導体基板の主面の上に形成された、n形半導体領域
との境界に、複数の比較的浅いn形領域、若しくは、複
数の比較的浅い凹凸領域、若しくは複数の比較的浅い絶
縁膜領域を、分散形成させた構成、又は、上記構成に対
し半導体の導電形および電極の極性を全て反転させた構
成とすることにした。
【0006】
【作用】上記のような手段を採ったとき、p形半導体基
板の主面とn形半導体領域の境界に、本発明により形成
させた複数の、n形領域、または凹凸領域、または絶縁
膜領域、の厚みが比較的浅い場合には、アノードとソー
スの間に高いバイアスを印加した場合の空乏層の拡がり
はやはり一次元モデルで近似できるので、耐圧は従来例
に比べて低下することがない。しかも、本発明に係る手
段により、p形基板の主面の抵抗が従来に比べて高くな
っているので、p形基板に注入された正孔がカソード電
極に流れた場合、p形基板の電位が容易に上昇し、p形
基板への正孔の注入が抑制され、n-形エピタキシャル
層内の伝導度変調効率が向上する。上記の場合に対し、
半導体の導電形と電極の極性を全て反転させた場合に
も、同様な効果が得られることは勿論である。
【0007】
【実施例】図1(a)は、本発明第1実施例の側断面図
である。p形基板10の一主面とn-形エピタキシャル
層30の接合面に、本発明に係る複数の比較的浅いn-
形領域20が分散して形成されている。上記n-形エピ
タキシャル層30内に、高濃度p+形アノード領域6
0、p形ベース領域41および深いp形領域40が形成
されている。この深いp形領域40は上記p形基板10
に到達するまで深く伸びて形成されている。上記p形ベ
ース領域41内に高濃度n+形ソース領域50が形成さ
れ、n-形エピタキシャル層30の表面上にはゲート絶
縁膜70を介して多結晶シリコンよりなるゲート電極8
0が形成されている。このゲート電極80とは層間絶縁
膜90により絶縁されて、カソード電極100が形成さ
れている。また、上記高濃度p+形アノード領域60と
接続されてアノード電極110が形成されている。
【0008】図1(b)は非導通時において、アノード
電極110とカソード電極100の間に高バイアスが印
加された状態を示す。n-形エピタキシャル層30とそ
れに接する本発明に係る浅いn-形領域20内が空乏化
され、図中点線で示すように空乏層が拡がるが、n-形
領域20が浅いので、この領域を形成したために、従来
よりも耐圧が低下することはない。
【0009】図1(c)は、ゲート電極80に正電圧が
印加され、其の下にn形反転層よりなるチャネルが形成
されて、カソード電極100とアノード電極110の間
が導通するようになった状態を示す。p形基板10の主
面の抵抗が従来例に比べて高くなっているので、p形基
板10に注入された正孔がカソード電極100へ流れた
場合、p形基板10の電位が容易に上昇し、p形基板1
0への正孔の注入が抑制され、n-形エピタキシャル層
30内の伝導度変調効率が向上する。
【0010】図2は、上記第1実施例の製造方法を示
す。図2(a)は、p形基板10の一主面に形成させた
マスク材120の開口部を通して図示のようにn形不純
物イオンを打込み注入して本発明に係る複数の比較的浅
いn-形領域20を形成させている状態を示す。次に、
図2(b)に示す如く、p形基板10の上記主面にn-
エピタキシャル層30を形成させる。更に、図2(c)
に示すように、各種拡散領域および電極を形成する。
【0011】図3は、本発明の第2実施例の側断面図で
ある。図中、p形基板10の一主面に凹凸領域21が形
成されている。この実施例でも、p形基板10の上記主
面の抵抗が高くなっているので、p形基板10に注入さ
れた正孔がカソード電極100に流れた場合p形基板1
0の電位が従来よりも容易に上昇し、p形基板10への
正孔の注入が抑制され、n-形エピタキシャル層30内
の伝導度変調効率が向上する。
【0012】図4は、第2実施例の製造方法を説明する
図である。図4(a)は、p形基板10の一主面を選択
エッチングすることによって凹凸領域21が形成された
状態を示している。次に、図4(b)は、凹凸領域21
が形成されたp形基板10の上記主面にn-形エピタキ
シャル層30を形成させ、その表面をポリシュして平坦
化した状態を示す。図4(c)は、その後、各種拡散層
および電極を形成させた状態を示す。
【0013】図5は、本発明の第3実施例の側断面図で
ある。図中、p形基板10の一主面にSiO2よりなる
絶縁膜22の複数の領域が形成されている。この絶縁膜
22の領域によりp形基板10への正孔の注入が抑制さ
れ、n-形エピタキシャル層30内の伝導度変調効率が
向上する。
【0014】図6は第3実施例の製造方法を説明する図
である。図6(a)は、p形基板10の一主面を選択エ
ッチングすることによって凹凸領域が形成された状態を
示している。次に、図6(b)は、p形基板10の上記
主面を酸化させた後にポリシュして平坦化した状態を示
している。次に図6(c)は、上記状態になったp形基
板10の主面の上にn-形層31を接合して所望の厚さ
に研磨した状態を示す。その後、更に図6(d)に示す
ように、各種拡散層および電極を形成させる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐圧を下げずに、従来よりも伝導度変調効率を向上させ
た横形IGBTが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、本発明第1実施例の側断面図、
図1(b)はアノード電極とカソード電極の間に高バイ
アスが印加され空乏層が生じた状態を示す図、図1
(c)は、ゲート電極に正電圧が印加され、其の下にチ
ャネルが形成されて、カソードとアノードの間が導通し
た状態を示す図である。
【図2】第1実施例の製造方法を示し、図2(a)はp
形基板の一主面にマスクを介してn形不純物イオンを打
込む状態を示す図、図2(b)はp形基板の上記主面に
n-エピタキシャル層を形成させた状態を示す図、図2
(c)は各種拡散領域および電極を形成させた状態を示
す図である。
【図3】第2実施例の側断面図である。
【図4】第2実施例の製造方法を説明する図で、図4
(a)はp形基板の一主面を選択エッチングすることに
より凹凸領域を形成させた状態を示す図、図4(b)は
凹凸領域が形成されたp形基板の主面にn-形エピタキ
シャル層を形成させ其の表面を研磨して平坦化した状態
を示す図、図4(c)はその後、各種拡散層および電極
を形成させた状態を示す図である。
【図5】本発明の第3実施例の側断面図である。
【図6】第3実施例の製造方法を説明する図で、図6
(a)はp形基板の一主面を選択エッチングすることに
より凹凸領域を形成させた状態を示す図、図6(b)は
p形基板の上記主面を酸化させた後に研磨して平坦化さ
せた状態を示す図、図6(c)はn-形層を接合させて
所望の厚さに研磨した状態を示す図、図6(d)は、そ
の後更に各種拡散層および電極を形成させた状態を示す
図である。
【図7】半導体基板外表面の電界が緩和されるリサーフ
構造をもつ横形IGBTの従来例を示す図である。
【符号の説明】
10…p形基板 20…n-形領
域 21…凹凸領域 22…絶縁膜 30…n-形エピタキシャル層 31…n-形層 40…深いp形領域 41…p形ベー
ス領域 50…高濃度n+形ソース領域 60…高濃度p
+形アノード領域 70…ゲート絶縁膜 80…ゲート電
極 90…層間絶縁膜 100…カソード
電極 110…アノード電極 120…マスク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】p形半導体基板の一主面の上にに形成させ
    たn形半導体領域の表面に、表面の一部に高濃度n形の
    ソース領域が形成されており下端では上記p形半導体基
    板の主面に接続しているp形のベース領域と、このベー
    ス領域から離れて位置する高濃度p形のアノード領域と
    を形成させ、上記n形半導体領域と高濃度n形ソース領
    域の中間のp形ベース領域の面上にゲート絶縁膜を介し
    てゲート電極を配設し、アノード領域とベース領域の間
    に高バイアスを印加した場合には上記n形半導体領域が
    全域にわたって空乏化され、n形半導体領域の表面電界
    が緩和される構造にした横形絶縁ゲートバイポーラトラ
    ンジスタにおいて、上記p形半導体基板の主面の上に形
    成された、n形半導体領域との境界に、複数の比較的浅
    いn形領域を分散形成させた構成、又は、上記構成に対
    して半導体の導電形および電極の極性を全て反転させた
    構成にしたことを特徴とする横形絶縁ゲート形バイポー
    ラトランジスタ。
  2. 【請求項2】上記表面電界が緩和される構造にした横形
    絶縁ゲートバイポーラトランジスタにおいて、p形半導
    体基板の主面に形成された、n形半導体領域との境界
    に、複数の比較的浅い凹凸領域を分散形成させた構成、
    又は、上記構成に対して半導体の導電形および電極の極
    性を全て反転させた構成にしたことを特徴とする横形絶
    縁ゲートバイポーラトランジスタ。
  3. 【請求項3】上記表面電界が緩和される構造にした横形
    絶縁ゲートバイポーラトランジスタにおいて、p形半導
    体基板の主面に形成された、n形半導体領域との境界
    に、複数の比較的浅い絶縁膜領域を分散形成させた構
    成、又は、上記構成に対して半導体の導電形および電極
    の極性を全て反転させた構成にしたことを特徴とする横
    形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ。
JP1714494A 1994-02-14 1994-02-14 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ Pending JPH07226503A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1714494A JPH07226503A (ja) 1994-02-14 1994-02-14 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1714494A JPH07226503A (ja) 1994-02-14 1994-02-14 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07226503A true JPH07226503A (ja) 1995-08-22

Family

ID=11935811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1714494A Pending JPH07226503A (ja) 1994-02-14 1994-02-14 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07226503A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278156B1 (en) 1997-11-12 2001-08-21 Nec Corporation Dielectric separate type semiconductor device
KR100486348B1 (ko) * 1997-09-30 2006-04-21 페어차일드코리아반도체 주식회사 펀치스루우형절연게이트바이폴라트랜지스터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100486348B1 (ko) * 1997-09-30 2006-04-21 페어차일드코리아반도체 주식회사 펀치스루우형절연게이트바이폴라트랜지스터
US6278156B1 (en) 1997-11-12 2001-08-21 Nec Corporation Dielectric separate type semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3641547B2 (ja) 横型mos素子を含む半導体装置
KR101933244B1 (ko) 절연형 게이트 바이폴라 트랜지스터
US6190948B1 (en) Method of forming power semiconductor devices having overlapping floating field plates for improving breakdown voltage capability
KR101840903B1 (ko) 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터
US6198129B1 (en) Vertical type insulated gate transistor
JP2002270840A (ja) パワーmosfet
JP2001144307A (ja) Soi型半導体装置
JPH0817233B2 (ja) 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP4164892B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP4990458B2 (ja) 自己整合されたシリコンカーバイトlmosfet
JP2000269487A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09186323A (ja) 電力用絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
JP3863926B2 (ja) 3端子電力絶縁ゲートトランジスタ及びその製造方法
JP2001127285A (ja) 縦型電界効果トランジスタ
JPH1197689A (ja) 半導体装置
JP2001060685A (ja) 高耐圧トランジスタ
JP2003031821A (ja) 半導体装置
JP2808871B2 (ja) Mos型半導体素子の製造方法
JP3692684B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH07226503A (ja) 横形絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
JPH0555594A (ja) 縦型電界効果トランジスタ
JP2000223708A (ja) 半導体装置
JP3655143B2 (ja) 高耐圧半導体装置
JP4696327B2 (ja) 絶縁ゲート形半導体素子
JP2000299476A (ja) 半導体装置