JPH07283406A - Horizontal type semiconductor device - Google Patents

Horizontal type semiconductor device

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JPH07283406A
JPH07283406A JP7502194A JP7502194A JPH07283406A JP H07283406 A JPH07283406 A JP H07283406A JP 7502194 A JP7502194 A JP 7502194A JP 7502194 A JP7502194 A JP 7502194A JP H07283406 A JPH07283406 A JP H07283406A
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JP
Japan
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semiconductor region
type
semiconductor
buried
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Application number
JP7502194A
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Japanese (ja)
Inventor
Minehiro Nemoto
峰弘 根本
Yoshitaka Sugawara
良孝 菅原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce ion resistance due to conductivity modulation by providing a semiconductor area of a second conductivity type for carrier implantation on one major surface of a first semiconductor area with an interval from a second and fourth semiconductor areas and arranging a carrier implantation electrode on the surface of the semiconductor area for carrier implantation with contact to the surface. CONSTITUTION:A high operating voltage is applied between a drain electrode 10 and a source electrode 11, and a voltage which exceeds the diffusion potential at a pn junction part between a P-type carrier implantation area 5 and an N-type base area 1 and a pn junction part between a P-type buried area 7 and an N-type base area 7 is applied to a carrier implantation electrode 9. At that time, since carriers are injected to the N-type base area 1 from the P-type carrier injection area 5 and the P-type buried area 7, the conductivity of the N-type base area 1 is modulated, and when the horizontal semiconductor device is turned on, the on resistance of the N-type base area 1 and the N-type drain electrode 4, namely, drain resistance, is remarkably reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電圧駆動横型半導体装
置に係わり、特に、導通状態のときのオン抵抗が小さく
なるようにして、導通時の内部電力損失を低減させた電
圧駆動横型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage-driven lateral semiconductor device, and more particularly to a voltage-driven lateral semiconductor device in which internal power loss during conduction is reduced by reducing on-resistance during conduction. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電圧駆動横型半導体装置は、複
数個の単位素子、例えば、MOSFET(MOS形電界
効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタ)等を構成する単位素子が1つの集積回路
内に組み込まれ、全体として1つのMOSFETやIG
BTとして働くものであって、各種のインバータや電源
装置、電力増幅器、発振器、アナログスイッチ等を構成
する際に、前記MOSFETやIGBTとして働く集積
回路を1個もしくは複数個用いて構成するようにしてい
る。
2. Description of the Related Art Generally, a voltage-driven lateral semiconductor device is provided in a single integrated circuit in which a plurality of unit elements, for example, a MOSFET (MOS field effect transistor), an IGBT (insulated gate bipolar transistor), or the like is used as a unit element. Integrated into a single MOSFET or IG
It functions as a BT, and when various inverters, power supply devices, power amplifiers, oscillators, analog switches, etc. are configured, one or more integrated circuits functioning as the MOSFETs and IGBTs are used. There is.

【0003】かかる電圧駆動横型半導体装置は、バイポ
ーラトランジスタ等のような電流駆動半導体装置に比べ
て、動作時の電力損失が極めて少なく、しかも、良好な
制御が可能であるという特性を備えており、特に、高電
圧や大電力の制御を行う際にはこのような特性が重要に
なる。
Such a voltage-driven lateral semiconductor device has characteristics that power loss during operation is extremely small and good control is possible as compared with a current-driven semiconductor device such as a bipolar transistor. In particular, such characteristics are important when controlling high voltage or high power.

【0004】図8(a)は、電圧駆動横型半導体装置と
して代表的な既知のMOSFETの一例を示す断面構成
図であり、また、図8(b)は、同じく電圧駆動横型半
導体装置として代表的な既知のIGBTの一例を示す断
面構成図であって、いずれも、「IEEE IEDM
Technical Digest」 B.J.Bal
iga等著 pp.264−267(1982)に記載
のものである。
FIG. 8 (a) is a cross-sectional view showing an example of a known MOSFET typical as a voltage-driven lateral semiconductor device, and FIG. 8 (b) is also a typical voltage-driven lateral semiconductor device. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a known IGBT, which is “IEEE IEEEDM”.
Technical Digest "B.I. J. Bal
iga et al., pp. 264-267 (1982).

【0005】図8(a)に示されるように、既知のMO
SFETは、多結晶シリコン支持基板55の内部に絶縁
分離膜57を介して島状に構成されるもので、n型低不
純物濃度ベース領域(n−)51と、ベース領域51と
絶縁分離膜57との間に介在配置されたn型高不純物濃
度埋込み領域56を有している。ベース領域51の1主
表面の各一部には、p型ウエル領域52とn型高不純物
濃度ドレイン領域54とが離間するように選択形成され
るとともに、絶縁膜58が配置形成される。ウエル領域
52の表面には2つのn型ソース領域53が選択形成さ
れ、ドレイン領域54は埋込み領域56の一端部に隣接
配置される。ドレイン領域54の表面にはドレイン電極
59が接触配置され、2つのソース領域53の表面には
ソース電極60が接触配置される。ベース領域51の1
主表面とウエル領域52の表面とソース領域53の表面
とに跨る部分には絶縁膜(図示なし)を介してゲート電
極61が配置される。
As shown in FIG. 8A, a known MO
The SFET is configured in an island shape inside the polycrystalline silicon supporting substrate 55 with an insulating separation film 57 interposed therebetween, and has an n-type low impurity concentration base region (n−) 51, the base region 51 and the insulating separation film 57. And an n-type high-impurity-concentration buried region 56 interposed between and. On each part of one main surface of the base region 51, a p-type well region 52 and an n-type high impurity concentration drain region 54 are selectively formed so as to be separated from each other, and an insulating film 58 is arranged and formed. Two n-type source regions 53 are selectively formed on the surface of the well region 52, and the drain region 54 is arranged adjacent to one end of the buried region 56. A drain electrode 59 is arranged in contact with the surface of the drain region 54, and a source electrode 60 is arranged in contact with the surfaces of the two source regions 53. 1 of base area 51
A gate electrode 61 is arranged on the main surface, the surface of the well region 52 and the surface of the source region 53 with an insulating film (not shown) interposed therebetween.

【0006】また、図8(b)に示されるように、既知
のIGBTは、同じく多結晶シリコン支持基板55の内
部に絶縁分離膜57を介して島状に構成されるもので、
n型低不純物濃度ベース領域(n−)51と、ベース領
域51と絶縁分離膜57との間に介在配置されたn型高
不純物濃度埋込み領域56を有している。ベース領域5
1の1主表面の各一部には、p型ウエル領域52とn型
高不純物濃度バッファ領域62とが離間するように選択
形成されるとともに、絶縁膜58が配置形成される。ウ
エル領域52の表面には2つのn型ソース領域53が選
択形成され、ドレイン領域54の表面にはp型キャリア
注入領域63が形成され、かつ、ドレイン領域54は埋
込み領域56の一端部に隣接配置される。キャリア注入
領域63の表面にはコレクタ電極64が接触配置され、
2つのソース領域53の表面にはエミッタ電極65が接
触配置される。ベース領域51の1主表面とウエル領域
52の表面とソース領域53の表面とに跨る部分には絶
縁膜(図示なし)を介してゲート電極61が配置され
る。
Further, as shown in FIG. 8 (b), the known IGBT is also constructed in an island shape inside the polycrystalline silicon supporting substrate 55 with an insulating separation film 57 interposed therebetween.
It has an n-type low impurity concentration base region (n−) 51 and an n-type high impurity concentration buried region 56 interposed between the base region 51 and the insulating separation film 57. Base area 5
On each part of one main surface of 1, the p-type well region 52 and the n-type high impurity concentration buffer region 62 are selectively formed so as to be separated from each other, and the insulating film 58 is arranged and formed. Two n-type source regions 53 are selectively formed on the surface of the well region 52, a p-type carrier injection region 63 is formed on the surface of the drain region 54, and the drain region 54 is adjacent to one end of the buried region 56. Will be placed. A collector electrode 64 is disposed in contact with the surface of the carrier injection region 63,
An emitter electrode 65 is arranged in contact with the surfaces of the two source regions 53. A gate electrode 61 is arranged on a portion extending over one main surface of base region 51, the surface of well region 52, and the surface of source region 53 with an insulating film (not shown) interposed.

【0007】前記構成において、前記既知のMOTFE
Tの動作は、既に知られているように、ドレイン電極5
9とソース電極60間に所定の動作電圧を印加した状態
で、ゲート電極61にソース電極60の電圧よりも高い
制御電圧(ターンオン電圧)を供給すると、MOTFE
Tがターンオン状態になり、ドレイン電極59とソース
電極60間に所定の導通電流が流れる。一方、前記導通
電流が流れているとき、ゲート電極61にソース電極6
0の電圧よりも低い制御電圧(ターンオフ電圧)を供給
すると、MOTFETがターンオフ状態になり、ドレイ
ン電極59とソース電極60間の電流の流れが遮断され
る。
In the above structure, the known MOTFE is known.
The operation of T is, as already known, the drain electrode 5
When a control voltage (turn-on voltage) higher than the voltage of the source electrode 60 is supplied to the gate electrode 61 with a predetermined operating voltage applied between the gate electrode 61 and the source electrode 60, the MOTFE
T is turned on, and a predetermined conduction current flows between the drain electrode 59 and the source electrode 60. On the other hand, when the conduction current is flowing, the source electrode 6 is added to the gate electrode 61.
When a control voltage (turn-off voltage) lower than 0 is supplied, the MOTFET is turned off and the current flow between the drain electrode 59 and the source electrode 60 is cut off.

【0008】また、前記既知のIGBTの動作は、やは
り既に知られているように、コレクタ電極64とエミッ
タ電極65間に所定の動作電圧を印加した状態で、ゲー
ト電極61にエミッタ電極65の電圧よりも高い制御電
圧(ターンオン電圧)を供給すると、IGBTがターン
オン状態になり、コレクタ電極64とエミッタ電極65
間に所定の導通電流が流れる。一方、前記導通電流が流
れているとき、ゲート電極61にエミッタ電極65の電
圧よりも低い制御電圧(ターンオフ電圧)を供給する
と、IGBTががターンオフ状態になり、コレクタ電極
64とエミッタ電極65間の電流の流れが遮断される。
In the operation of the known IGBT, as already known, the voltage of the emitter electrode 65 is applied to the gate electrode 61 with a predetermined operating voltage applied between the collector electrode 64 and the emitter electrode 65. When a control voltage (turn-on voltage) higher than the above is supplied, the IGBT is turned on and the collector electrode 64 and the emitter electrode 65 are turned on.
A predetermined conduction current flows between them. On the other hand, when a control voltage (turn-off voltage) lower than the voltage of the emitter electrode 65 is supplied to the gate electrode 61 while the conduction current is flowing, the IGBT is turned off, and the IGBT between the collector electrode 64 and the emitter electrode 65 is turned off. The current flow is cut off.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記既知のMOSFE
Tにおいて、高動作電圧の制御を可能にするには、ベー
ス領域51の厚さを厚くし、かつ、その不純物濃度を低
くする必要がある。ところが、ベース領域51の不純物
濃度を低くして、その厚さを厚くすると、MOSFET
が導通状態にあるときに、ベース領域51のオン抵抗が
高くなり、この部分の電力損失、即ち、MOSFETの
電力損失が極めて大きくなってしまうという問題を有し
ている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The known MOSFE
At T, in order to be able to control a high operating voltage, it is necessary to increase the thickness of the base region 51 and reduce its impurity concentration. However, if the impurity concentration of the base region 51 is reduced and the thickness thereof is increased, the MOSFET
Has a problem that the ON resistance of the base region 51 becomes high and the power loss of this portion, that is, the power loss of the MOSFET becomes extremely large.

【0010】また、前記既知のIGBTは、前記既知の
MOSFETのドレイン領域54にキャリア注入領域6
3を接合させた構造のものであるが、前記IGBTが導
通状態にあるときは、このキャリア注入領域63からベ
ース領域51にキャリア(例えば、ホール)が注入さ
れ、ベース領域51の導電率が変調されるため、ベース
領域51のオン抵抗は前記MOSFETのオン抵抗の約
1/4程度に低減される。一方で、前記IGBTは、n
型のバッファ領域62とp型のキャリア注入領域63と
の間に形成されるpn接合部により、約0.6乃至0.
8Vの電圧降下分が存在するため、コレクタ電圧が0V
近傍のときには導通電流を流すことができない。このた
め、前記IGBTは、ベース領域51の導電率の変調に
よって導電率を十分大きくしても、前記電圧降下分によ
る電力損失により、IGBTの電力損失を一定値以下に
低減することができないという問題がある。
The known IGBT has a carrier injection region 6 in the drain region 54 of the known MOSFET.
3 has a structure in which the carrier is injected into the base region 51 from the carrier injection region 63 and the conductivity of the base region 51 is modulated when the IGBT is in a conductive state. Therefore, the on-resistance of the base region 51 is reduced to about 1/4 of the on-resistance of the MOSFET. On the other hand, the IGBT is n
By a pn junction formed between the p-type buffer region 62 and the p-type carrier injection region 63.
Since there is a voltage drop of 8V, the collector voltage is 0V
A conduction current cannot flow in the vicinity. Therefore, in the IGBT, even if the conductivity is sufficiently increased by modulating the conductivity of the base region 51, the power loss due to the voltage drop cannot reduce the power loss of the IGBT below a certain value. There is.

【0011】そこで、前記IGBTに見られるような問
題点を除去するため、前記pn接合部に生じる電圧降下
に基づいた電力損失を生じさせずに、ベース領域51の
導電率を変調させるようにした素子がMICFET(M
inority Carrier Injection
Controlled Field−EffectT
ransistor)として既に開発されている。
Therefore, in order to eliminate the problem as seen in the IGBT, the conductivity of the base region 51 is modulated without causing the power loss due to the voltage drop occurring at the pn junction. The element is MICFET (M
inority Carrier Injection
Controlled Field-Effect T
It has already been developed as a transmitter.

【0012】図9は、かかる既知のIGBTの一例を示
す断面構成図であって、「IEEETrans. El
ectron Device」Vol.39 (199
2) B.J.Baliga等著 pp1954−19
59に記載のものである。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of such a known IGBT, which is "IEEE Trans. El.
electron Device "Vol. 39 (199
2) B. J. Baliga et al., Pp 1954-19.
59.

【0013】図9に示されるように、この既知のMIC
FETは、n型低不純物濃度ベース領域(n−)51と
ベース領域51の一方の主表面に接合配置されたn型高
不純物濃度バッファ領域(n+)62とを備え、バッフ
ァ領域62の表面にはドレイン電極64接触配置されて
いる。ベース領域51の他方の主表面の一部分には、表
面側にp型フローティング領域66、内部側にp型高不
純物濃度領域(p+)67が選択形成され、フローティ
ング領域66内にn型ソース領域53が選択形成され
る。ソース領域53の表面にはソース電極65が接触配
置され、ソース領域53とフローティング領域66の各
表面にはフローティング電極68が接触配置される。ベ
ース領域51の他方の主表面とフローティング領域66
の表面とソース領域53の表面とに跨る部分には絶縁膜
(図示なし)を介してゲート電極61が配置される。
As shown in FIG. 9, this known MIC
The FET includes an n-type low impurity concentration base region (n−) 51 and an n-type high impurity concentration buffer region (n +) 62 which is arranged on one main surface of the base region 51 so as to be joined to the surface of the buffer region 62. Is disposed in contact with the drain electrode 64. In a part of the other main surface of the base region 51, a p-type floating region 66 is selectively formed on the surface side and a p-type high impurity concentration region (p +) 67 is selectively formed on the inner side, and an n-type source region 53 is formed in the floating region 66. Are selectively formed. A source electrode 65 is arranged in contact with the surface of the source region 53, and a floating electrode 68 is arranged in contact with each surface of the source region 53 and the floating region 66. The other main surface of the base region 51 and the floating region 66
A gate electrode 61 is arranged on a portion extending from the surface of the source region 53 to the surface of the source region 53 via an insulating film (not shown).

【0014】このMICFETの基本的な動作は、前述
のMOSFETやIGBTとほぼ同様であり、既に知ら
れているところであるので、この基本的な動作について
の説明は省略する。
The basic operation of this MICFET is almost the same as that of the above-mentioned MOSFET and IGBT, and it is already known. Therefore, the explanation of this basic operation is omitted.

【0015】ところで、MICFETにおいて、キャリ
アの注入によって導電率の変調を生じさせるためには、
フローティング領域66の内側にp型高不純物濃度領域
67を形成させる必要がある。しかるに、このp型高不
純物濃度領域67は形成しにくいだけでなく、p型高不
純物濃度領域67の配置によってピンチ抵抗が大きくな
るので、MICFETが導通状態にあるときに、ベース
領域51のオン抵抗が大きくなる。また、このMICF
ETは、ベース領域51の厚さが厚い場合に、導電率の
変調がフローティング領域66の近傍だけに生じるの
で、前記オン抵抗の低減に限界があり、しかも、p型高
不純物濃度領域67の存在により、ベース領域51、p
型高不純物濃度領域67、ソース電極65による寄生ト
ランジスタのhfeが大きくなり、MICFETがラッ
チアップしやすいという新たな問題がある。
By the way, in the MICFET, in order to cause the conductivity modulation by the injection of carriers,
It is necessary to form the p-type high impurity concentration region 67 inside the floating region 66. However, not only is it difficult to form the p-type high impurity concentration region 67, but the pinch resistance increases due to the arrangement of the p-type high impurity concentration region 67, so that the on-resistance of the base region 51 is high when the MICFET is in the conductive state. Grows larger. Also, this MICF
When the base region 51 is thick, ET has a conductivity modulation only in the vicinity of the floating region 66, so that there is a limit to the reduction of the on-resistance, and the p-type high impurity concentration region 67 exists. By the base region 51, p
There is a new problem that the hfe of the parasitic transistor due to the high impurity concentration region 67 of the type and the source electrode 65 becomes large, and the MICFET easily latches up.

【0016】本発明は、前記各問題点を除くものであっ
て、その目的は、導電率の変調によるオン抵抗の低減を
可能にし、pn接合部による電圧降下をなくして電力損
失を極めて小さくし、ラッチアップしにくい横型半導体
装置を提供することにある。
The present invention eliminates the above-mentioned problems, and an object thereof is to enable reduction of on-resistance due to modulation of conductivity and to eliminate voltage drop due to a pn junction to make power loss extremely small. Another object of the present invention is to provide a lateral semiconductor device that is hard to latch up.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、基板内に配置された第1導電型の第1半
導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面に選択配置
された第2導電型の第2半導体領域と、前記第2半導体
領域の表面に選択配置された第1導電型の第3半導体領
域と、前記第1半導体領域の1主表面に前記第2半導体
領域に対して離間配置された第1導電型の第4半導体領
域と、前記第1半導体領域と前記基板との間に配置され
た埋込み半導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面
と前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の各表面
にわたり絶縁膜を介して配置された制御電極と、前記第
2半導体領域と前記第3半導体領域の各表面に接触配置
された第1主電極と、前記第4半導体領域の表面に接触
配置された第2主電極とを備えた横型半導体装置におい
て、前記第1半導体領域の1主表面に、前記第2及び第
4半導体領域に対して離間配置された第2導電型のキャ
リア注入用半導体領域を設け、前記キャリア注入用半導
体領域の表面にキャリア注入電極を接触配置した第1の
手段を備える。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first semiconductor region of a first conductivity type arranged in a substrate and a selective arrangement on one main surface of the first semiconductor region. The second semiconductor region of the second conductivity type, the third semiconductor region of the first conductivity type selectively arranged on the surface of the second semiconductor region, and the second semiconductor on one main surface of the first semiconductor region. A fourth semiconductor region of the first conductivity type spaced apart from the region; a buried semiconductor region disposed between the first semiconductor region and the substrate; a main surface of the first semiconductor region; A control electrode disposed over the respective surfaces of the second semiconductor region and the third semiconductor region via an insulating film, and a first main electrode disposed in contact with the respective surfaces of the second semiconductor region and the third semiconductor region. , A second main body arranged in contact with the surface of the fourth semiconductor region In a lateral semiconductor device having a pole, a second conductivity type carrier injection semiconductor region spaced apart from the second and fourth semiconductor regions is provided on one main surface of the first semiconductor region, A first means is provided in which a carrier injection electrode is arranged in contact with the surface of the carrier injection semiconductor region.

【0018】また、前記目的を達成するために、本発明
は、基板内に配置された第1導電型の第1半導体領域
と、前記第1半導体領域の1主表面に選択配置された第
2導電型の第2半導体領域と、前記第2半導体領域の表
面に選択配置された第1導電型の第3半導体領域と、前
記第1半導体領域の1主表面に前記第2半導体領域に対
して離間配置された第1導電型の第4半導体領域と、前
記第1半導体領域と前記基板との間に配置された埋込み
半導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面と前記第
2半導体領域及び前記第3半導体領域の各表面にわたり
絶縁膜を介して配置された制御電極と、前記第2半導体
領域と前記第3半導体領域の各表面に接触配置された第
1主電極と、前記第4半導体領域の表面に接触配置され
た第2主電極とを備えた横型半導体装置において、前記
第1半導体領域の1主表面に、前記第2及び第4半導体
領域に対して離間配置され、かつ、相互に離間配置され
ている第2導電型の第5半導体領域及びキャリア注入用
半導体領域を設け、前記第5半導体領域の表面に第3主
電極を、前記キャリア注入用半導体領域の表面にキャリ
ア注入電極をそれぞれ接触配置し、前記制御電極は前記
第5半導体領域と前記キャリア注入用半導体領域の間の
前記第1半導体領域の1主表面に絶縁膜を介して延長配
置されている第2の手段を備える。
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a first semiconductor region of a first conductivity type disposed in a substrate and a second semiconductor region selectively disposed on one main surface of the first semiconductor region. A second semiconductor region of a conductivity type, a third semiconductor region of a first conductivity type selectively arranged on the surface of the second semiconductor region, and one main surface of the first semiconductor region with respect to the second semiconductor region. A first conductive type fourth semiconductor region spaced apart from each other, a buried semiconductor region disposed between the first semiconductor region and the substrate, one main surface of the first semiconductor region, and the second semiconductor region. And a control electrode arranged over each surface of the third semiconductor region via an insulating film, a first main electrode arranged in contact with each surface of the second semiconductor region and the third semiconductor region, and the fourth electrode. A second main electrode arranged in contact with the surface of the semiconductor region In the lateral semiconductor device, the fifth semiconductor region of the second conductivity type is disposed on one main surface of the first semiconductor region and is spaced apart from the second and fourth semiconductor regions, and is also spaced apart from each other. And a carrier injection semiconductor region, a third main electrode is arranged on the surface of the fifth semiconductor region in contact with a carrier injection electrode on the surface of the carrier injection semiconductor region, and the control electrode is formed on the fifth semiconductor region. And a second means that is extendedly disposed on one main surface of the first semiconductor region between the carrier injection semiconductor region and an insulating film.

【0019】[0019]

【作用】前記第1の手段によれば、横型半導体装置のn
型ベース領域(第1半導体領域)の1主表面に、p型ウ
エル領域(第2半導体領域)やn型ドレイン領域(第4
半導体領域)に対し離間配置されたp型高不純物濃度の
キャリア注入領域(キャリア注入用半導体領域)を設
け、このキャリア注入領域の表面にキャリア注入電極を
接触配置させ、このキャリア注入電極に、キャリア注入
領域とn型ベース領域との間及び埋込み領域(埋込み半
導体領域)とn型ベース領域との間の各pn接合部の拡
散電位を超えた電圧を印加し、キャリア注入領域からn
型ベース領域に効果的にキャリア(例えば、ホール)を
注入させているので、この横型半導体装置がオン状態の
ときに、n型ベース領域のオン抵抗を大幅に低減させる
ことができ、内部電力損失が極めて小さく、ラッチアッ
プを生じない横型半導体装置が得られる。さらに、この
横型半導体装置は、前記既知のIGBTのように、内部
に電圧降下を生じさせるpn接合部を有していないの
で、コレクタ電圧が0V付近まで低下しても動作させる
ことが可能になる。
According to the first means, the n of the lateral semiconductor device is
On one main surface of the type base region (first semiconductor region), a p-type well region (second semiconductor region) and an n-type drain region (fourth semiconductor region) are formed.
A carrier injection region (carrier injection semiconductor region) having a high p-type impurity concentration that is spaced apart from the semiconductor region, and a carrier injection electrode is placed in contact with the surface of the carrier injection region. A voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between the injection region and the n-type base region and between the buried region (buried semiconductor region) and the n-type base region is applied, and n is applied from the carrier injection region.
Since carriers (for example, holes) are effectively injected into the type base region, the on-resistance of the n-type base region can be significantly reduced when this lateral semiconductor device is in the on state, and internal power loss can be reduced. It is possible to obtain a lateral semiconductor device having a very small value and causing no latch-up. Furthermore, since this lateral semiconductor device does not have a pn junction portion that causes a voltage drop inside unlike the known IGBT, it becomes possible to operate even if the collector voltage drops to around 0V. .

【0020】また、前記第2の手段によれば、横型半導
体装置のn型ベース領域(第1半導体領域)の1主表面
に、p型ウエル領域(第2半導体領域)やn型ドレイン
領域(第4半導体領域)に対して離間配置され、しか
も、相互に離間配置されているp型第2ソース領域(第
5半導体領域)とp型高不純物濃度のキャリア注入領域
を設け、p型第2ソース領域の表面に第2ソース電極
(第3主電極)を、キャリア注入領域(キャリア注入用
半導体領域)の表面にキャリア注入電極をそれぞれ接触
配置し、ゲート電極(制御電極)をp型第2ソース領域
とキャリア注入領域との間のn型ベース領域の1主表面
上に絶縁膜を介して延長配置させ、このキャリア注入電
極に、所定の電圧を印加し、キャリア注入領域とn型ベ
ース領域との間及び埋込み領域(埋込み半導体領域)と
n型ベース領域との間の各pn接合部の拡散電位を超え
た電圧を印加し、キャリア注入領域からn型ベース領域
に効果的にキャリア(例えば、ホール)を注入させ、か
つ、第2ソース電極にキャリア(例えば、ホール)を引
き抜くための電圧を印加しているので、この横型半導体
装置がオン状態のときに、n型ベース領域のオン抵抗を
大幅に低減させることが可能になって、内部電力損失が
極めて小さく、ラッチアップを生じない横型半導体装置
が得られる。さらに、この横型半導体装置は、ターンオ
フ時に、内部キャリアを迅速に引き抜くことができるの
で、大電流駆動時においても高速スイッチングが可能に
なる。
According to the second means, the p-type well region (second semiconductor region) and the n-type drain region (second semiconductor region) are formed on one main surface of the n-type base region (first semiconductor region) of the lateral semiconductor device. A p-type second source region (fifth semiconductor region) and a p-type high-impurity-concentration carrier injection region, which are spaced apart from each other with respect to the fourth semiconductor region). The second source electrode (third main electrode) is arranged in contact with the surface of the source region, the carrier injection electrode is arranged in contact with the surface of the carrier injection region (carrier injection semiconductor region), and the gate electrode (control electrode) is formed into the p-type second electrode. The carrier injection electrode and the n-type base region are extendedly arranged on one main surface of the n-type base region between the source region and the carrier injection region via an insulating film, and a predetermined voltage is applied to the carrier injection electrode. Between and A voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between the free region (buried semiconductor region) and the n-type base region is applied to effectively generate carriers (for example, holes) from the carrier injection region to the n-type base region. Since a voltage for injecting and for extracting carriers (for example, holes) is applied to the second source electrode, the on-resistance of the n-type base region is significantly reduced when this lateral semiconductor device is in the on state. Therefore, it is possible to obtain a lateral semiconductor device in which internal power loss is extremely small and latch-up does not occur. Further, in this lateral semiconductor device, internal carriers can be quickly extracted at the time of turn-off, so that high-speed switching is possible even at the time of driving a large current.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0022】図1(a)、(b)は、本発明による横型
半導体装置の第1の実施例の構成を示す構成図であっ
て、(a)は上面図、(b)はそのA−A’線の横断面
図であり、多結晶シリコン支持基板内に誘電体分離膜を
用いた構成した例を示すものである。
1A and 1B are configuration diagrams showing the configuration of a first embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention, wherein FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is its A- line. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line A ′, showing an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon support substrate.

【0023】図1において、1はn型低不純物濃度ベー
ス領域(第1半導体領域)、2はp型ウエル領域(第2
半導体領域)、3はn型ソース領域(第3半導体領
域)、4はn型高不純物濃度ドレイン領域(第4半導体
領域)、5はp型高不純物濃度キャリア注入領域(キャ
リア注入用半導体領域)、6は多結晶シリコン支持基
板、7はp型高不純物濃度埋込み領域(埋込み半導体領
域)、8は誘電体分離膜(分離絶縁膜)、9は絶縁膜、
10はドレイン電極、11はソース電極、12はゲート
電極、13はキャリア注入電極である。
In FIG. 1, 1 is an n-type low impurity concentration base region (first semiconductor region), 2 is a p-type well region (second semiconductor region).
Semiconductor region), 3 is an n-type source region (third semiconductor region), 4 is an n-type high impurity concentration drain region (fourth semiconductor region), 5 is a p-type high impurity concentration carrier injection region (carrier injection semiconductor region) , 6 is a polycrystalline silicon support substrate, 7 is a p-type high impurity concentration embedded region (embedded semiconductor region), 8 is a dielectric isolation film (isolation insulating film), 9 is an insulating film,
Reference numeral 10 is a drain electrode, 11 is a source electrode, 12 is a gate electrode, and 13 is a carrier injection electrode.

【0024】本実施例の横型半導体装置は多結晶シリコ
ン支持基板6の内部に絶縁分離膜8を介して島状に構成
されるもので、この島状部分の露出部は略4角形をな
し、シリコン支持基板6内に埋込まれている部分の断面
形状は略台形をなしている。そして、横型半導体装置
は、比較的肉厚なn型ベース領域1と、n型ベース領域
1の1主表面を除いた残りの表面と絶縁分離膜7との間
に介在配置されたp型埋込み領域7とを備える。n型ベ
ース領域1の1主表面には、一部にp型ウエル領域2と
n型ドレイン領域4とが互いに離間して選択形成される
とともに、p型キャリア注入領域5がn型ベース領域1
の3つの周縁部に沿うように選択形成され、絶縁膜9が
同じくn型ベース領域1の残りの1つの周縁部に沿って
配置形成される。p型ウエル領域2の表面には2つのn
型ソース領域3が分離して選択形成される。n型ドレイ
ン領域4は絶縁膜9に隣接配置され、p型キャリア注入
領域5はp型埋込み領域7の1つの露出端部に接触配置
される。ドレイン領域4の表面にはドレイン電極10の
一端部が接触配置され、ドレイン電極10の他端部は絶
縁膜9の上に延長配置される。2つのn型ソース領域3
の表面にはソース電極12の中央部が接触配置され、ソ
ース電極12の一部はp型キャリア注入領域5の上に延
長配置される。ゲート電極12はn型ベース領域1の1
主表面からp型ウエル領域2の表面を通ってソース領域
3の表面に至る部分に絶縁膜(図示なし)を介して配置
され、キャリア注入電極13はp型キャリア注入領域5
の表面とp型埋込み領域7の露出端部に接触配置され
る。なお、絶縁膜9は、横型半導体装置のオフ状態の際
に、ドレイン電極10とp型埋込み領域7との間の電圧
に耐え得るような膜厚になるように選択する。また、大
きな出力電流を得たい場合には、図示の横型半導体装置
を複数個並列的に配置し、それらを並列接続して使用す
る。この並列配置の横型半導体装置を製造する場合に、
複雑な平面パターンを用いる必要はなく、特殊な製造工
程やホトマスクを必要としないものである。
The lateral semiconductor device of this embodiment is formed in an island shape inside the polycrystalline silicon supporting substrate 6 with the insulating separation film 8 interposed therebetween, and the exposed portion of this island portion has a substantially rectangular shape. The cross section of the portion embedded in the silicon support substrate 6 is substantially trapezoidal. The lateral semiconductor device has a relatively thick n-type base region 1 and a p-type buried region interposed between the insulating separation film 7 and the remaining surface of the n-type base region 1 except for one main surface. Area 7. On one main surface of n-type base region 1, p-type well region 2 and n-type drain region 4 are selectively formed separately from each other, and p-type carrier injection region 5 is formed on n-type base region 1.
The insulating film 9 is selectively formed so as to extend along the three peripheral portions of the above, and the insulating film 9 is also formed along the remaining one peripheral portion of the n-type base region 1. The surface of the p-type well region 2 has two n
The mold source region 3 is separated and selectively formed. The n-type drain region 4 is arranged adjacent to the insulating film 9, and the p-type carrier injection region 5 is arranged in contact with one exposed end of the p-type buried region 7. One end of the drain electrode 10 is arranged in contact with the surface of the drain region 4, and the other end of the drain electrode 10 is arranged so as to extend on the insulating film 9. Two n-type source regions 3
The central portion of the source electrode 12 is disposed in contact with the surface of the source electrode 12, and a part of the source electrode 12 is disposed so as to extend above the p-type carrier injection region 5. The gate electrode 12 is one of the n-type base regions 1.
The carrier injection electrode 13 is arranged in a portion extending from the main surface to the surface of the source region 3 through the surface of the p-type well region 2 via an insulating film (not shown).
And the exposed end of the p-type buried region 7 are arranged in contact with each other. The insulating film 9 is selected to have a film thickness that can withstand the voltage between the drain electrode 10 and the p-type buried region 7 when the lateral semiconductor device is in the off state. When a large output current is desired to be obtained, a plurality of lateral semiconductor devices shown in the figure are arranged in parallel and are connected in parallel for use. When manufacturing a horizontal semiconductor device of this parallel arrangement,
There is no need to use a complicated plane pattern, and no special manufacturing process or photomask is required.

【0025】前記構成による本実施例の横型半導体装置
は、次のように動作する。
The lateral semiconductor device of this embodiment having the above-described structure operates as follows.

【0026】ドレイン電極10とソース電極11との間
に高動作電圧を印加(通常、ソース電極11は接地電位
である)し、キャリア注入電極9に、p型キャリア注入
領域5とn型ベース領域1との間及びp型埋込み領域7
とn型ベース領域1との間の各pn接合部の拡散電位を
越える電圧、例えば、0.7乃至1.0Vの電圧を印加
する。このとき、ゲート電極12に、ソース電極11よ
りも高い制御電圧を供給すると、ゲート電極12の下部
のp型ウェル領域2の表面にn型チャネルが形成され、
キャリア(この場合は、電子)がソース電極11から前
記n型チャネルを介してn型ベース領域1に流れ込んだ
後、このキャリア(電子)はn型ドレイン電極4からド
レイン電極10に達し、横型半導体装置が導通してオン
状態になる。これまでの動作は、既知のn型MOSFE
Tの動作と全く同じであるが、本実施例の横型半導体装
置においては、p型キャリア注入領域5やp型埋込み領
域7からそれぞれキャリア(この場合は、ホール)がn
型ベース領域1に注入されるため、n型ベース領域1は
その導電率が変調され、横型半導体装置のオン状態のと
きに、n型ベース領域1やn型ドレイン電極4のオン抵
抗、即ち、ドレイン抵抗が大幅に低減されるようにな
る。
A high operating voltage is applied between the drain electrode 10 and the source electrode 11 (generally, the source electrode 11 is at the ground potential), and the p-type carrier injection region 5 and the n-type base region are added to the carrier injection electrode 9. 1 and p-type buried region 7
A voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between the n-type base region 1 and the n-type base region 1, for example, a voltage of 0.7 to 1.0 V is applied. At this time, when a control voltage higher than that of the source electrode 11 is supplied to the gate electrode 12, an n-type channel is formed on the surface of the p-type well region 2 below the gate electrode 12,
After carriers (electrons in this case) flow from the source electrode 11 into the n-type base region 1 through the n-type channel, the carriers (electrons) reach the drain electrode 10 from the n-type drain electrode 4 and the lateral semiconductor The device conducts and turns on. The operation up to now is based on the known n-type MOSFE.
Although the operation is exactly the same as that of T, in the lateral semiconductor device of the present embodiment, carriers (holes in this case) are n from the p-type carrier injection region 5 and the p-type buried region 7.
Since the conductivity is modulated in the n-type base region 1 because it is injected into the n-type base region 1, the on-resistance of the n-type base region 1 and the n-type drain electrode 4 when the lateral semiconductor device is in the on state, that is, The drain resistance is significantly reduced.

【0027】この場合、本実施例の横型半導体装置にお
いて、主電極間に生じる抵抗、即ち、ドレイン電極10
とソース電極11間に生じる主な抵抗は、チャネル抵
抗、ピンチ抵抗、導電率の変調されたドレイン抵抗であ
るが、本実施例の横型半導体装置は、n型ベース領域1
を取り囲むように配置されたp型埋込み領域7からn型
ベース領域1内にキャリア(この場合は、ホール)が満
遍なく注入されるので、n型ベース領域1はほぼ全域に
わたって効果的に導電率の変調が行われ、ドレイン抵抗
は既知のMOSFETのドレイン抵抗に比較して大幅に
低減される。また、本実施例の横型半導体装置は、既知
のMICFETとは異なり、深い部分に構成されるp型
高不純物濃度領域を設ける必要がないので、ピンチ抵抗
も小さくなる。さらに、本実施例の横型半導体装置は、
既知のIGBTとは異なり、主な電流経路内にpn接合
部による電圧降下が存在しないため、低い動作電圧の際
の動作も可能になり、内部電力損失を極めて小さくする
ことができる。
In this case, in the lateral semiconductor device of this embodiment, the resistance generated between the main electrodes, that is, the drain electrode 10
The main resistances generated between the source electrode 11 and the source electrode 11 are the channel resistance, the pinch resistance, and the conductivity-modulated drain resistance. However, the lateral semiconductor device of this embodiment has the n-type base region 1
Carriers (holes in this case) are evenly injected into the n-type base region 1 from the p-type buried region 7 arranged so as to surround the n-type base region 1. Therefore, the n-type base region 1 has an effective conductivity over almost the entire region. The modulation is performed and the drain resistance is significantly reduced compared to the drain resistance of known MOSFETs. Further, unlike the known MICFET, the lateral semiconductor device of the present embodiment does not require the p-type high impurity concentration region formed in the deep portion, so that the pinch resistance also becomes small. Further, the lateral semiconductor device of this embodiment is
Unlike known IGBTs, since there is no voltage drop due to the pn junction in the main current path, operation at low operating voltage is also possible and internal power loss can be made extremely small.

【0028】次に、図2(a)、(b)は、本発明によ
る横型半導体装置の第2の実施例の構成を示す構成図で
あって、(a)は上面図、(b)はそのA−A’線の横
断面図であり、多結晶シリコン支持基板内に誘電体分離
膜を用いて構成した例を示すものである。
Next, FIGS. 2A and 2B are configuration diagrams showing the configuration of a second embodiment of the lateral semiconductor device according to the present invention, wherein FIG. 2A is a top view and FIG. FIG. 11 is a transverse cross-sectional view taken along the line AA ′, showing an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon support substrate.

【0029】図2において、7aはn型高不純物濃度埋
込み領域(埋込み半導体領域)であって、その他、図1
に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け
ている。
In FIG. 2, reference numeral 7a denotes an n-type high impurity concentration buried region (buried semiconductor region).
The same components as the components shown in FIG.

【0030】第2の実施例と前記第1の実施例との構成
の違いは、第1の実施例はp型高不純物濃度埋込み領域
7であるのに対し、第2の実施例はn型高不純物濃度埋
込み領域7aである点、第1の実施例はn型ドレイン領
域4が他の領域と分離配置されているのに対し、第2の
実施例はn型ドレイン領域4がn型高不純物濃度埋込み
領域7aの1つの露出端部に接触配置されている点、第
1の実施例はp型キャリア注入領域5がp型高不純物濃
度埋込み領域7の1つの露出端部に接触配置されている
のに対し、第2の実施例はp型キャリア注入領域5が他
の領域と分離配置されている点、及び、それら構成の相
違に伴い一部の電極の構成が若干変更されている点だけ
であって、その他に、第2の実施例と第1の実施例との
間に構成上の違いはない。
The difference in structure between the second embodiment and the first embodiment is that the first embodiment is a p-type high impurity concentration buried region 7, whereas the second embodiment is an n-type. In the first embodiment, the n-type drain region 4 is separated from other regions in that it is the high impurity concentration buried region 7a, whereas in the second embodiment, the n-type drain region 4 is n-type high. In the first embodiment, the p-type carrier injection region 5 is arranged in contact with one exposed end of the p-type high impurity concentration buried region 7 in that it is arranged in contact with one exposed end of the impurity-concentration buried region 7a. On the other hand, in the second embodiment, the p-type carrier injection region 5 is arranged separately from other regions, and the configuration of some electrodes is slightly changed due to the difference in configuration. However, in addition to the above, the difference in configuration between the second embodiment and the first embodiment No.

【0031】第2の実施例の動作は、前述の第1の実施
例の動作と殆んど同じであるので、第2の実施例の動作
についての説明は省略する。
Since the operation of the second embodiment is almost the same as the operation of the first embodiment described above, the description of the operation of the second embodiment will be omitted.

【0032】この場合、第2の実施例の横型半導体装置
においては、n型ベース領域1へのキャリア(この場合
は、ホール)の注入はn型ベース領域1の1主表面に設
けられているp型キャリア注入領域5だけであって、n
型ベース領域1の周囲に設けられているn型高不純物濃
度埋込み領域7aからのキャリアの注入はなく、n型ベ
ース領域1は第1の実施例と同程度の導電率の変調が行
われないが、既知の高耐圧用MOSFETやIGBT等
をこの横型半導体装置と同時に形成する場合には、n型
高不純物濃度埋込み領域をそれらと同じもので構成でき
るため、誘電体分離膜8の製造が第1の実施例よりも容
易であるという利点がある。
In this case, in the lateral semiconductor device of the second embodiment, carriers (holes in this case) are injected into the n-type base region 1 on one main surface of the n-type base region 1. n only in the p-type carrier injection region 5,
There is no carrier injection from the n-type high impurity concentration buried region 7a provided around the type base region 1, and the conductivity of the n-type base region 1 is not modulated to the same extent as in the first embodiment. However, when a known high breakdown voltage MOSFET, IGBT or the like is formed at the same time as this lateral semiconductor device, the n-type high impurity concentration buried region can be formed of the same as those, so that the dielectric isolation film 8 can be manufactured first. There is an advantage that it is easier than the first embodiment.

【0033】次いで、図3(a)、(b)は、本発明に
よる横型半導体装置の第3の実施例の構成を示す構成図
であって、(a)は上面図、(b)はそのA−A’線の
横断面図であり、多結晶シリコン支持基板内に誘電体分
離膜を用いて構成した例を示すものである。
Next, FIGS. 3A and 3B are configuration diagrams showing the configuration of a third embodiment of the lateral semiconductor device according to the present invention, where FIG. 3A is a top view and FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA ′, showing an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon support substrate.

【0034】図3において、7−1は部分的に配置した
p型高不純物濃度埋込み領域(第1埋込み半導体領
域)、7−2は部分的に配置したn型高不純物濃度埋込
み領域(第2埋込み半導体領域)であり、その他、図1
に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け
ている。
In FIG. 3, 7-1 is a partially arranged p-type high impurity concentration buried region (first buried semiconductor region), and 7-2 is a partially arranged n-type high impurity concentration buried region (second buried region). 1 is a buried semiconductor region, and FIG.
The same components as the components shown in FIG.

【0035】第3の実施例と前記第1の実施例との構成
の違いは、第1の実施例はp型高不純物濃度埋込み領域
7だけが設けられているのに対し、第3の実施例は部分
的に配置したp型高不純物濃度埋込み領域7−1と部分
的に配置したn型高不純物濃度埋込み領域7−2が設け
られている点、第1の実施例はn型ドレイン領域4が他
の領域と分離配置されているのに対し、第3の実施例は
n型ドレイン領域4が部分的なn型高不純物濃度埋込み
領域7−2の1つの露出端部に接触配置されている点、
及び、それら構成の相違に伴い一部の電極の構成が若干
変更されている点だけであって、その他に、第3の実施
例と第1の実施例との間に構成上の違いはない。
The difference between the structures of the third embodiment and the first embodiment is that the first embodiment is provided with only the p-type high impurity concentration buried region 7, whereas the third embodiment is different. The example is provided with a partially arranged p-type high impurity concentration buried region 7-1 and a partially arranged n-type high impurity concentration buried region 7-2, and the first embodiment is an n-type drain region. 4 is separated from the other regions, the n-type drain region 4 is arranged in contact with one exposed end of the partial n-type high impurity concentration buried region 7-2 in the third embodiment. Points,
In addition, there is no difference in structure between the third embodiment and the first embodiment except that the structure of some electrodes is slightly changed due to the difference in those structures. .

【0036】第3の実施例の動作も、前述の第1の実施
例の動作と殆んど同じであるので、第3の実施例の動作
についての説明も省略する。
Since the operation of the third embodiment is almost the same as the operation of the first embodiment, the description of the operation of the third embodiment will be omitted.

【0037】この場合、第3の実施例の横型半導体装置
は、部分的に配置したp型高不純物濃度埋込み領域7−
1や部分的に配置したn型高不純物濃度埋込み領域7−
2、それに誘電体分離膜8の製造工程がやや複雑なもの
になるが、n型ベース領域1へのキャリア(ホール)の
注入が島状の部分の底部からも行われるので、n型ベー
ス領域1は効果的に導電率の変調が行われ、しかも、製
造の際に製造コストがかかる厚い絶縁膜9(図1乃至図
2参照)を設ける必要がなくなるので、総合的に見て、
横型半導体装置を低コストで製造することができるとい
う利点がある。
In this case, in the lateral semiconductor device of the third embodiment, the partially arranged p-type high impurity concentration buried region 7-
1 or a partially arranged n-type high impurity concentration buried region 7-
2. In addition, the manufacturing process of the dielectric isolation film 8 becomes slightly complicated, but since carriers (holes) are injected into the n-type base region 1 from the bottom of the island-shaped part, the n-type base region is also injected. No. 1 effectively modulates the conductivity, and further, it is not necessary to provide a thick insulating film 9 (see FIGS. 1 and 2) which is expensive to manufacture. Therefore, as a whole,
There is an advantage that the lateral semiconductor device can be manufactured at low cost.

【0038】続いて、図4(a)、(b)は、本発明に
よる横型半導体装置の第4の実施例の構成を示す構成図
であって、(a)は上面図、(b)はそのA−A’線の
横断面図であり、多結晶シリコン支持基板内に誘電体分
離膜を用いて構成した例を示すものである。
Next, FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams showing the configuration of a fourth embodiment of the lateral semiconductor device according to the present invention, wherein FIG. 4A is a top view and FIG. FIG. 11 is a transverse cross-sectional view taken along the line AA ′, showing an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon support substrate.

【0039】図4において、14はp型第2ソース領域
(第5半導体領域)、15は第2ソース電極(第3主電
極)、16はp型低不純物濃度領域であり、その他、図
1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符
号を付けている。
In FIG. 4, 14 is a p-type second source region (fifth semiconductor region), 15 is a second source electrode (third main electrode), 16 is a p-type low impurity concentration region, and in addition, FIG. The same components as those shown in are designated by the same reference numerals.

【0040】本実施例の横型半導体装置も多結晶シリコ
ン支持基板6の内部に絶縁分離膜8を介して島状に構成
されるもので、この島状部分の露出部は略長方形をな
し、シリコン支持基板6内に埋込まれている部分の断面
形状は略台形をなしている。そして、この横型半導体装
置は、n型ベース領域1と、n型ベース領域1の1主表
面を除いた残りの表面と絶縁分離膜7との間に介在配置
されたp型埋込み領域7とを備える。n型ベース領域1
の1主表面には、それぞれ一部に、p型ウエル領域2と
n型ドレイン領域4とp型キャリア注入領域5とp型第
2ソース領域14とが互いに離間して選択形成され、p
型キャリア注入領域5とp型第2ソース領域14との間
にp型低不純物濃度領域16が形成される。p型キャリ
ア注入領域5はn型ベース領域1の1主表面においてn
型ベース領域1の3つの周縁部に沿うように形成され、
絶縁膜9は同じくn型ベース領域1の1主表面において
n型ベース領域1の残りの1つの周縁部に沿って配置形
成される。p型ウエル領域2の表面にはn型ソース領域
3が選択形成される。n型ドレイン領域4は絶縁膜9に
隣接配置され、p型キャリア注入領域5はp型埋込み領
域7の1つの露出端部に接触配置される。ドレイン領域
4の表面にはドレイン電極10の一端部が接触配置さ
れ、ドレイン電極10の他端部は絶縁膜9の上に延長配
置される。n型ソース領域3の表面にはソース電極12
が接触配置され、ソース電極12の端部はp型キャリア
注入領域5の上に延長配置される。ゲート電極12は、
p型第2ソース領域14の表面からn型ベース領域1の
1主表面、p型ウエル領域2の表面をそれぞれ通ってn
型ソース領域3の表面に至る部分に絶縁膜(図示なし)
を介して配置されるとともに、p型第2ソース領域14
の表面からp型低不純物濃度領域16の表面を経てp型
キャリア注入領域5の表面に至る部分に絶縁膜(図示な
し)を介して配置される。キャリア注入電極13はp型
キャリア注入領域5の表面とp型埋込み領域7の露出端
部にそれぞれ接触配置され、第2ソース電極15はp型
第2ソース領域14の表面に接触配置される。この場
合、p型キャリア注入領域5、p型低不純物濃度領域1
6、p型第2ソース領域14からなる部分は、ディプレ
ッション形のpMOSFETを構成している。
The lateral semiconductor device of this embodiment is also constructed in the inside of the polycrystalline silicon supporting substrate 6 in an island shape with the insulating separation film 8 interposed therebetween, and the exposed portion of this island portion has a substantially rectangular shape. The cross-sectional shape of the portion embedded in the support substrate 6 is substantially trapezoidal. This lateral semiconductor device has an n-type base region 1 and a p-type buried region 7 interposed between the insulating separation film 7 and the remaining surface of the n-type base region 1 except for one main surface. Prepare n-type base region 1
P-type well region 2, n-type drain region 4, p-type carrier injection region 5, and p-type second source region 14 are selectively formed on one main surface of each of the p-type well regions 2.
A p-type low impurity concentration region 16 is formed between the type carrier injection region 5 and the p-type second source region 14. The p-type carrier injection region 5 has n on one main surface of the n-type base region 1.
Formed along the three peripheral edges of the mold base region 1,
Similarly, insulating film 9 is formed on one main surface of n-type base region 1 along the remaining one peripheral edge of n-type base region 1. An n-type source region 3 is selectively formed on the surface of the p-type well region 2. The n-type drain region 4 is arranged adjacent to the insulating film 9, and the p-type carrier injection region 5 is arranged in contact with one exposed end of the p-type buried region 7. One end of the drain electrode 10 is arranged in contact with the surface of the drain region 4, and the other end of the drain electrode 10 is arranged so as to extend on the insulating film 9. The source electrode 12 is formed on the surface of the n-type source region 3.
Are arranged in contact with each other, and an end portion of the source electrode 12 is extendedly arranged above the p-type carrier injection region 5. The gate electrode 12 is
n from the surface of the p-type second source region 14 through the one main surface of the n-type base region 1 and the surface of the p-type well region 2, respectively.
Insulating film (not shown) on the surface of the mold source region 3
And the p-type second source region 14
From the surface to the surface of the p-type low impurity concentration region 16 to the surface of the p-type carrier injection region 5 via an insulating film (not shown). The carrier injection electrode 13 is arranged in contact with the surface of the p-type carrier injection region 5 and the exposed end of the p-type buried region 7, respectively, and the second source electrode 15 is arranged in contact with the surface of the p-type second source region 14. In this case, p-type carrier injection region 5 and p-type low impurity concentration region 1
6, the portion composed of the p-type second source region 14 constitutes a depletion type pMOSFET.

【0041】前記構成において、本実施例の横型半導体
装置は、次のように動作する。
In the above structure, the lateral semiconductor device of this embodiment operates as follows.

【0042】ドレイン電極10とソース電極11との間
に高動作電圧を印加(通常、ソース電極11は接地電位
である)し、キャリア注入電極9に、p型キャリア注入
領域5とn型ベース領域1との間及びp型埋込み領域7
とn型ベース領域1との間の各pn接合部の拡散電位を
越える電圧、例えば、0.7乃至1.0Vの電圧を印加
し、さらに、第2ソース電極15に、キャリア注入電極
9に供給される前記電圧より低く、かつ、ソース電極1
1に供給される電圧に等しいかそれよりもやや高い電圧
を印加する。このとき、ゲート電極12に、ソース電極
11よりも高い制御電圧を供給すると、ゲート電極12
の下部のp型ウェル領域2の表面にn型チャネルが形成
され、キャリア(この場合は、電子)がソース電極11
から前記n型チャネルを介してn型ベース領域1に流れ
込み、次いで、このキャリア(電子)はn型ドレイン電
極4を経てドレイン電極10に達し、横型半導体装置が
導通してオン状態になる。これと同時に、ゲート電極1
2に供給される制御電圧によって、p型低不純物濃度領
域16の導電型が反転し、p型チャネルが消滅してn型
チャネルになり、キャリア(この場合は、ホール)がp
型キャリア注入領域5及びp型埋込み領域7からn型ベ
ース領域1に注入される。
A high operating voltage is applied between the drain electrode 10 and the source electrode 11 (generally, the source electrode 11 is at the ground potential), and the p-type carrier injection region 5 and the n-type base region are added to the carrier injection electrode 9. 1 and p-type buried region 7
A voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between the n-type base region 1 and the n-type base region 1, for example, a voltage of 0.7 to 1.0 V is applied to the second source electrode 15 and the carrier injection electrode 9. Source voltage 1 lower than the supplied voltage
A voltage equal to or slightly higher than the voltage supplied to 1 is applied. At this time, if a control voltage higher than that of the source electrode 11 is supplied to the gate electrode 12, the gate electrode 12
An n-type channel is formed on the surface of the p-type well region 2 below the electrodes, and carriers (electrons in this case) are source electrodes 11
To the n-type base region 1 via the n-type channel, and then the carriers (electrons) reach the drain electrode 10 via the n-type drain electrode 4, and the lateral semiconductor device is turned on and turned on. At the same time, the gate electrode 1
By the control voltage supplied to 2, the conductivity type of the p-type low impurity concentration region 16 is inverted, the p-type channel disappears to become an n-type channel, and carriers (holes in this case) become p-type.
It is injected into the n-type base region 1 from the type carrier injection region 5 and the p-type buried region 7.

【0043】一方、この横型半導体装置がオン状態のと
きに、ゲート電極12にソース電極11よりも低い制御
電圧を供給すると、p型ウェル領域2の表面に形成され
ていたn型チャネルが消滅して横型半導体装置がターン
オフするとともに、p型低不純物濃度領域16に形成さ
れていたn型チャネルも消滅し、n型ベース領域1内へ
のキャリア(ホール)の注入が停止される。さらに、こ
の横型半導体装置がターンオフすると、p型キャリア注
入領域5内にあるキャリア(ホール)はp型低不純物濃
度領域16及びp型第2ソース領域14を通して第2ソ
ース電極15から効果的に引き抜かれるようになる。
On the other hand, when the control voltage lower than that of the source electrode 11 is supplied to the gate electrode 12 while the lateral semiconductor device is in the ON state, the n-type channel formed on the surface of the p-type well region 2 disappears. Then, the lateral semiconductor device is turned off, the n-type channel formed in the p-type low impurity concentration region 16 disappears, and the injection of carriers (holes) into the n-type base region 1 is stopped. Further, when the lateral semiconductor device is turned off, carriers (holes) in the p-type carrier injection region 5 are effectively extracted from the second source electrode 15 through the p-type low impurity concentration region 16 and the p-type second source region 14. Will be

【0044】このように、本実施例においては、横型半
導体装置がオン状態のときに、キャリア(ホール)はn
型ベース領域1に注入され、横型半導体装置がターンオ
フしたときに、キャリア(ホール)は大部分が第2ソー
ス層15から引き抜かれるので、前記第1乃至第3の実
施例に比べて、より大きく導電率の変調を行うことがで
き、しかも、高速スイッチング動作が可能であるという
利点がある。
As described above, in this embodiment, when the lateral semiconductor device is in the ON state, carriers (holes) are n
When injected into the mold base region 1 and when the lateral semiconductor device is turned off, most of the carriers (holes) are extracted from the second source layer 15, so that the carriers are larger than those in the first to third embodiments. There is an advantage that the conductivity can be modulated and a high speed switching operation can be performed.

【0045】次に、図5は、本発明による横型半導体装
置の第5の実施例の構成を示す構成図であって、(a)
は上面図、(b)はそのA−A’線の横断面図であり、
多結晶シリコン支持基板内に誘電体分離膜を用いて構成
した例を示すものである。
Next, FIG. 5 is a constitutional view showing the constitution of a fifth embodiment of the lateral semiconductor device according to the present invention, which is (a).
Is a top view, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′,
It shows an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon supporting substrate.

【0046】図5において、図2及び図4に示された構
成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けてい
る。
In FIG. 5, the same components as those shown in FIGS. 2 and 4 are designated by the same reference numerals.

【0047】第5の実施例と前記第4の実施例との構成
の違いは、第4の実施例はp型高不純物濃度埋込み領域
7であるのに対し、第5の実施例はn型高不純物濃度埋
込み領域7aである点、第4の実施例はn型ドレイン領
域4が他の領域と分離配置されているのに対し、第5の
実施例はn型ドレイン領域4がn型高不純物濃度埋込み
領域7aの1つの露出端部に接触配置されている点、第
4の実施例はp型キャリア注入領域5がp型高不純物濃
度埋込み領域7の1つの露出端部に接触配置されている
のに対し、第2の実施例はp型キャリア注入領域5が対
応するn型高不純物濃度埋込み領域7aの1つの露出端
部から分離配置されている点、及び、それら構成の相違
に伴い一部の電極の構成が若干変更されている点だけで
あって、その他に、第5の実施例と第4の実施例との間
に構成上の違いはない。
The difference between the structure of the fifth embodiment and that of the fourth embodiment is that the fourth embodiment is a p-type high impurity concentration buried region 7, whereas the fifth embodiment is an n-type. In the fourth embodiment, the n-type drain region 4 is separated from other regions in that it is the high impurity concentration buried region 7a, whereas in the fifth embodiment, the n-type drain region 4 is n-type high. In the fourth embodiment, the p-type carrier injection region 5 is arranged in contact with one exposed end of the p-type high impurity concentration buried region 7 in that it is arranged in contact with one exposed end of the impurity-concentration buried region 7a. On the other hand, in the second embodiment, the p-type carrier injection region 5 is separated from one exposed end of the corresponding n-type high-impurity concentration buried region 7a, and the difference in their configurations. As a result, only some of the electrode configurations have been changed, There is no difference in configuration between the fifth embodiment and the fourth embodiment.

【0048】第5の実施例の動作は、前述の第4の実施
例の動作と殆んど同じであるので、第5の実施例の動作
についての説明は省略する。
Since the operation of the fifth embodiment is almost the same as the operation of the fourth embodiment, the description of the operation of the fifth embodiment will be omitted.

【0049】この場合、第5の実施例の横型半導体装置
は、第2の実施例と同様に、n型ベース領域1へのキャ
リア(この場合は、ホール)の注入はn型ベース領域1
の1主表面に設けられているp型キャリア注入領域5だ
けであって、n型ベース領域1の周囲に設けられている
n型高不純物濃度埋込み領域7aからのキャリアの注入
は行われないので、n型ベース領域1は第4の実施例と
同程度の導電率の変調を行うことはできないが、既知の
高耐圧用MOSFETやIGBT等をこの横型半導体装
置と同時に形成する場合には、n型高不純物濃度埋込み
領域をそれらと同じもので構成できるため、誘電体分離
膜8の製造が第4の実施例よりもはるかに容易になると
いう利点を有している。
In this case, in the lateral semiconductor device of the fifth embodiment, as in the second embodiment, the injection of carriers (holes in this case) into the n-type base region 1 is performed.
1 only in the p-type carrier injection region 5 provided on the main surface thereof, and carriers are not injected from the n-type high impurity concentration buried region 7a provided around the n-type base region 1. , N-type base region 1 cannot modulate the conductivity to the same extent as in the fourth embodiment, but when a known high breakdown voltage MOSFET, IGBT or the like is formed simultaneously with this lateral semiconductor device, Since the high-impurity-concentration buried region can be formed of the same material as those, there is an advantage that the dielectric isolation film 8 is much easier to manufacture than the fourth embodiment.

【0050】続く、図6は、本発明による横型半導体装
置の第6の実施例の構成を示す構成図であって、(a)
は上面図、(b)はそのA−A’線の横断面図であり、
多結晶シリコン支持基板内に誘電体分離膜を用いて構成
した例を示すものである。
Next, FIG. 6 is a constitutional view showing the constitution of a sixth embodiment of the lateral semiconductor device according to the present invention, which is (a).
Is a top view, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′,
It shows an example in which a dielectric isolation film is used in a polycrystalline silicon supporting substrate.

【0051】図6において、図3及び図4に示された構
成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けてい
る。
In FIG. 6, the same components as those shown in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.

【0052】第6の実施例と前記第4の実施例との構成
の違いは、第4の実施例はp型高不純物濃度埋込み領域
7だけが設けられているのに対し、第6の実施例は部分
的に配置されたp型高不純物濃度埋込み領域7−1と部
分的に配置されたn型高不純物濃度埋込み領域7−2が
設けられている点、第4の実施例はn型ドレイン領域4
が他の領域と分離配置されているのに対し、第6の実施
例はn型ドレイン領域4が部分的に配置されたn型高不
純物濃度埋込み領域7−2の1つの露出端部に接触配置
されている点、及び、それら構成の相違に伴い一部の電
極の構成が若干変更されている点だけであって、その他
に、第6の実施例と第4の実施例との間に構成上の違い
はない。
The difference between the sixth embodiment and the fourth embodiment is that the fourth embodiment has only the p-type high impurity concentration buried region 7, whereas the sixth embodiment has the sixth embodiment. The example is provided with a partially arranged p-type high impurity concentration buried region 7-1 and a partially arranged n-type high impurity concentration buried region 7-2, and the fourth embodiment is an n-type. Drain region 4
Is separated from other regions, the sixth embodiment contacts one exposed end of the n-type high impurity concentration buried region 7-2 in which the n-type drain region 4 is partially arranged. The difference is that they are arranged and that the configuration of some of the electrodes is slightly changed due to the difference in their configurations. In addition, between the sixth embodiment and the fourth embodiment, There is no structural difference.

【0053】第6の実施例の動作も、前述の第4の実施
例の動作と殆んど同じであるので、第6の実施例の動作
についての説明も省略する。
Since the operation of the sixth embodiment is almost the same as the operation of the above-mentioned fourth embodiment, the description of the operation of the sixth embodiment will be omitted.

【0054】この場合に、第6の実施例の横型半導体装
置は、前記第3の実施例と同様に、部分的に配置された
p型高不純物濃度埋込み領域7−1や部分的に配置され
たn型高不純物濃度埋込み領域7−2、それに誘電体分
離膜8の製造工程がやや複雑なものになるが、n型ベー
ス領域1へのキャリア(ホール)の注入が島状の部分の
底部からも行われるため、n型ベース領域1は効果的に
導電率が変調され、しかも、製造の際に製造コストがか
かる厚い絶縁膜9(図1乃至図2参照)を設ける必要が
ないので、総合的に横型半導体装置を低コストで製造で
きるという利点を有している。
In this case, in the lateral semiconductor device of the sixth embodiment, as in the case of the third embodiment, the partially arranged p-type high impurity concentration buried region 7-1 and the partially arranged region are arranged. Although the manufacturing process of the n-type high impurity concentration buried region 7-2 and the dielectric isolation film 8 is slightly complicated, the injection of carriers (holes) into the n-type base region 1 is at the bottom of the island-shaped portion. Since the conductivity is effectively modulated in the n-type base region 1, and it is not necessary to provide the thick insulating film 9 (see FIGS. 1 and 2) which is expensive to manufacture at the time of manufacturing, It has an advantage that a horizontal semiconductor device can be manufactured comprehensively at low cost.

【0055】なお、前述の各実施例においては、横型半
導体装置が多結晶シリコン支持基板6内に誘電体分離膜
8を用いて構成した例について説明したが、本発明の横
型半導体装置は、このような構成例に限られるものでは
なく、横型半導体装置の底部に同様な埋込み領域7、7
a、7−1、7−2を有し、その表面に同様なキャリア
注入領域5を有するものであれば、他の構成のものであ
ってもよく、得られる作用効果も前記構成例の作用効果
とほぼ同様である。
In each of the above-mentioned embodiments, the lateral semiconductor device has been described by using the dielectric isolation film 8 in the polycrystalline silicon supporting substrate 6, but the lateral semiconductor device of the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to such a configuration example, but similar buried regions 7 and 7 are formed at the bottom of the lateral semiconductor device.
a, 7-1, and 7-2 and the same carrier injection region 5 on the surface thereof may be used, and other configurations may be used. The effect is almost the same.

【0056】さらに、図7は、本発明による電圧駆動横
型半導体装置が用いられた大電力用3相インバータ回路
の構成の一例を示す回路構成図である。
Further, FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing an example of a configuration of a high-power three-phase inverter circuit using the voltage-driven lateral semiconductor device according to the present invention.

【0057】図7において、17は電圧駆動横型半導体
装置、18はフリーホイールダイオード、19は第1の
駆動回路、20は第2の駆動回路、21は3相モータ、
22は電源である。
In FIG. 7, 17 is a voltage-driven lateral semiconductor device, 18 is a freewheel diode, 19 is a first drive circuit, 20 is a second drive circuit, 21 is a three-phase motor,
22 is a power supply.

【0058】そして、この3相インバータ回路は、2つ
の電圧駆動横型半導体装置17を直列接続した分枝回路
を3組備え、これら3組の分枝回路は電源21に並列に
接続される。各電圧駆動横型半導体装置17はフリーホ
イールダイオード18が並列接続される。各電圧駆動横
型半導体装置17は、そのゲート電極が制御電圧を供給
する第1の駆動回路19に接続され、キャリア注入電極
が前述のような所定電圧を供給する第2の駆動回路20
に接続されるか(第1乃至第3の実施例の横型半導体装
置を用いる場合)、もしくは、キャリア注入電極13及
び第2ソース電極15がそれぞれ前述のような所定電圧
を各別に供給する第2の駆動回路20に接続される(第
4乃至第6の実施例の横型半導体装置を用いる場合)。
直列接続された2つの電圧駆動横型半導体装置17の接
続点は、それぞれ3相モータ21の入力端子に接続され
る。
This three-phase inverter circuit is provided with three branch circuits in which two voltage-driven lateral semiconductor devices 17 are connected in series, and these three branch circuits are connected in parallel to the power supply 21. A freewheel diode 18 is connected in parallel to each voltage-driven lateral semiconductor device 17. Each voltage-driven lateral semiconductor device 17 has its gate electrode connected to a first drive circuit 19 for supplying a control voltage, and its carrier injection electrode for a second drive circuit 20 for supplying a predetermined voltage as described above.
Or (in the case of using the lateral semiconductor device of the first to third embodiments), or the carrier injection electrode 13 and the second source electrode 15 respectively supply the above-mentioned predetermined voltages separately. Connected to the drive circuit 20 (when the lateral semiconductor device of the fourth to sixth embodiments is used).
The connection points of the two voltage-driven lateral semiconductor devices 17 connected in series are connected to the input terminals of the three-phase motor 21, respectively.

【0059】前記構成において、第1の駆動回路19
は、制御電圧によって電圧制御横型半導体装置17を駆
動するものであるため、トランジスタ等の電流駆動型ス
イッチング素子で構成された3相インバータ回路を駆動
する場合に比べて、回路構成が格段に簡単になる。ま
た、電圧制御横型半導体装置17のキャリア注入電極1
3またはキャリア注入電極13及び第2ソース電極15
にそれぞれ接続された第2の駆動回路20は、電圧制御
横型半導体装置17のスイッチング動作に直接関連しな
いので、やはり回路構成が簡単なもので済む。そして、
本例の3相インバータ回路は、本実施例による電圧制御
横型半導体装置17を用いているので、既知のインバー
タ回路に比べて電力損失を大幅に低減できるという利点
がある。
In the above structure, the first drive circuit 19
Since the voltage-controlled lateral semiconductor device 17 is driven by the control voltage, the circuit configuration is much simpler than in the case of driving a three-phase inverter circuit including current-driven switching elements such as transistors. Become. In addition, the carrier injection electrode 1 of the voltage-controlled lateral semiconductor device 17
3 or carrier injection electrode 13 and second source electrode 15
The second drive circuits 20 respectively connected to the first and second drive circuits 20 are not directly related to the switching operation of the voltage-controlled lateral semiconductor device 17, so that the circuit configuration is also simple. And
Since the three-phase inverter circuit of this example uses the voltage-controlled lateral semiconductor device 17 according to this example, there is an advantage that power loss can be significantly reduced as compared with a known inverter circuit.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第1半
導体領域1の1主表面に、第2半導体領域2や第4半導
体領域4に対して離間配置されたキャリア注入用半導体
領域5を設け、このキャリア注入用半導体領域5の表面
にキャリア注入電極13を接触配置させ、このキャリア
注入電極13に、キャリア注入用半導体領域5と第1半
導体領域1との間及び埋込み半導体領域7と第1半導体
領域1との間の各pn接合部の拡散電位を超えた電圧を
印加し、キャリア注入用半導体領域5から第1半導体領
域1に効果的にキャリアを注入させているので、この横
型半導体装置がオン状態のときに、第1半導体領域1の
オン抵抗を大幅に低減させることができ、内部電力損失
が極めて小さく、ラッチアップすることのない横型半導
体装置が得られるという効果がある。さらに、この横型
半導体装置は、既知のIGBTのように、内部に電圧降
下を生じさせるpn接合部を有していないので、コレク
タ電圧が0V付近まで低下しても動作させることが可能
になるという効果もある。
As described above, according to the present invention, a semiconductor region for carrier injection, which is arranged on one main surface of the first semiconductor region 1 and is separated from the second semiconductor region 2 and the fourth semiconductor region 4. 5, the carrier injection electrode 13 is placed in contact with the surface of the carrier injection semiconductor region 5, and the carrier injection electrode 13 is provided between the carrier injection semiconductor region 5 and the first semiconductor region 1 and the embedded semiconductor region 7. Since a voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between the first semiconductor region 1 and the first semiconductor region 1 is applied, carriers are effectively injected from the carrier injection semiconductor region 5 into the first semiconductor region 1. When the lateral semiconductor device is in the ON state, the ON resistance of the first semiconductor region 1 can be significantly reduced, the internal power loss is extremely small, and a lateral semiconductor device that does not latch up can be obtained. There is an effect that. Furthermore, since this lateral semiconductor device does not have a pn junction that causes a voltage drop inside unlike the known IGBT, it can be operated even if the collector voltage drops to around 0V. There is also an effect.

【0061】また、本発明によれば、第1半導体領域1
の1主表面に、第2半導体領域2や第4半導体領域4に
対して離間配置され、しかも、相互に離間配置されてい
る第5半導体領域14とキャリア注入用半導体領域5を
設け、第5半導体領域14の表面に第3主電極15を、
キャリア注入用半導体領域5の表面にキャリア注入電極
13をそれぞれ接触配置し、制御電極12を第5半導体
領域14とキャリア注入用半導体領域5との間の第1半
導体領域1の1主表面上に絶縁膜を介して延長配置さ
せ、このキャリア注入電極13に、所定の電圧を印加
し、キャリア注入用半導体領域5と第1半導体領域1と
の間及び埋込み半導体領域7と第1半導体領域1との間
の各pn接合部の拡散電位を超えた電圧を印加し、キャ
リア注入用半導体領域5からn型ベース領域に効果的に
キャリアを注入させ、かつ、第3主電極15にキャリア
を引き抜くための電圧を印加しているので、この横型半
導体装置がオン状態のときに、第1半導体領域1のオン
抵抗を大幅に低減させることが可能になって、内部電力
損失が極めて小さく、ラッチアップすることのない横型
半導体装置が得られという効果がある。さらに、この横
型半導体装置は、ターンオフ時に、内部キャリアを迅速
に引き抜くことができるので、大電流駆動時においても
高速スイッチングが可能になるという効果もある。
Further, according to the present invention, the first semiconductor region 1
The fifth semiconductor region 14 and the carrier injecting semiconductor region 5, which are spaced apart from the second semiconductor region 2 and the fourth semiconductor region 4 and are also spaced apart from each other, are provided on one main surface of A third main electrode 15 on the surface of the semiconductor region 14,
A carrier injection electrode 13 is arranged in contact with the surface of the carrier injection semiconductor region 5, and a control electrode 12 is provided on one main surface of the first semiconductor region 1 between the fifth semiconductor region 14 and the carrier injection semiconductor region 5. The carrier injection electrode 13 is extendedly arranged via an insulating film, a predetermined voltage is applied to the carrier injection electrode 13, and the space between the carrier injection semiconductor region 5 and the first semiconductor region 1 and between the buried semiconductor region 7 and the first semiconductor region 1 are set. In order to apply a voltage exceeding the diffusion potential of each pn junction between them to effectively inject carriers from the carrier injecting semiconductor region 5 into the n-type base region and to extract the carriers to the third main electrode 15. Since the horizontal semiconductor device is in the ON state, the ON resistance of the first semiconductor region 1 can be significantly reduced, and the internal power loss is extremely small. There is an effect that lateral semiconductor device can be obtained without the Tchiappu. Further, in this lateral semiconductor device, since internal carriers can be quickly extracted at the time of turn-off, there is an effect that high-speed switching is possible even at the time of driving a large current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による横型半導体装置の第1の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明による横型半導体装置の第2の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a second embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明による横型半導体装置の第3の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a third embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明による横型半導体装置の第4の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a fourth embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明による横型半導体装置の第5の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a fifth embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明による横型半導体装置の第6の実施例の
構成を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a sixth embodiment of a lateral semiconductor device according to the present invention.

【図7】本発明による横型半導体装置が用いられた大電
力用3相インバータ回路の構成の一例を示す回路構成図
である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing an example of a configuration of a high-power three-phase inverter circuit using the lateral semiconductor device according to the present invention.

【図8】既知のMOSFET及び既知のIGBTの一例
を示す断面構成図である。
FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a known MOSFET and a known IGBT.

【図9】既知のMICFETの一例を示す断面構成図で
ある。
FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a known MICFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型低不純物濃度ベース領域(第1半導体領域) 2 p型ウエル領域(第2半導体領域) 3 n型ソース領域(第3半導体領域) 4 n型高不純物濃度ドレイン領域(第4半導体領域) 5 p型高不純物濃度キャリア注入領域(キャリア注入
用半導体領域) 6 多結晶シリコン支持基板 7 p型高不純物濃度埋込み領域(埋込み半導体領域) 7a n型高不純物濃度埋込み領域(埋込み半導体領
域) 7−1 部分的に配置されたp型高不純物濃度埋込み領
域(第1埋込き半導体領域) 7−2 部分的に配置されたn型高不純物濃度埋込み領
域(第2埋込き半導体領域) 8 誘電体分離膜(分離絶縁膜) 9 絶縁膜 10 ドレイン電極 11 ソース電極 12 ゲート電極 13 キャリア注入電極 14 p型第2ソース領域(第5半導体領域) 15 第2ソース電極(第3主電極) 16 p型低不純物濃度領域 17 電圧駆動横型半導体装置 18 フリーホイールダイオード 19 第1の駆動回路 20 第2の駆動回路 21 3相モータ 22 電源
1 n-type low impurity concentration base region (first semiconductor region) 2 p-type well region (second semiconductor region) 3 n-type source region (third semiconductor region) 4 n-type high impurity concentration drain region (fourth semiconductor region) 5 p-type high impurity concentration carrier injection region (carrier injection semiconductor region) 6 polycrystalline silicon support substrate 7 p-type high impurity concentration buried region (buried semiconductor region) 7a n-type high impurity concentration buried region (buried semiconductor region) 7- 1 Partially arranged p-type high impurity concentration buried region (first buried semiconductor region) 7-2 Partially arranged n-type high impurity concentration buried region (second buried semiconductor region) 8 Dielectric Body separation film (separation insulating film) 9 Insulating film 10 Drain electrode 11 Source electrode 12 Gate electrode 13 Carrier injection electrode 14 P-type second source region (fifth semiconductor region) 15 Second Over the source electrode (third main electrode) 16 p-type low impurity concentration region 17 voltage driving lateral semiconductor device 18 freewheeling diode 19 first driving circuit 20 and the second driving circuit 21 3-phase motor 22 power supply

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板内に配置された第1導電型の第1半
導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面に選択配置
された第2導電型の第2半導体領域と、前記第2半導体
領域の表面に選択配置された第1導電型の第3半導体領
域と、前記第1半導体領域の1主表面に前記第2半導体
領域に対して離間配置された第1導電型の第4半導体領
域と、前記第1半導体領域と前記基板との間に配置され
た半導体埋込み領域と、前記第1半導体領域の1主表面
と前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の各表面
にわたり絶縁膜を介して配置された制御電極と、前記第
2半導体領域と前記第3半導体領域の各表面に接触配置
された第1主電極と、前記第4半導体領域の表面に接触
配置された第2主電極とを備えた横型半導体装置におい
て、前記第1半導体領域の1主表面に、前記第2及び第
4半導体領域に対して離間配置された第2導電型のキャ
リア注入用半導体領域を設け、前記キャリア注入用半導
体領域の表面にキャリア注入電極を接触配置したことを
特徴とする横型半導体装置。
1. A first conductive type first semiconductor region arranged in a substrate, a second conductive type second semiconductor region selectively arranged on one main surface of the first semiconductor region, and the second semiconductor region. A third semiconductor region of the first conductivity type selectively arranged on the surface of the semiconductor region, and a fourth semiconductor of the first conductivity type separated from the second semiconductor region on one main surface of the first semiconductor region. Region, a semiconductor buried region arranged between the first semiconductor region and the substrate, an insulating film over one main surface of the first semiconductor region and each surface of the second semiconductor region and the third semiconductor region. A control electrode disposed via the first main electrode disposed in contact with each surface of the second semiconductor region and the third semiconductor region, and a second main electrode disposed in contact with the surface of the fourth semiconductor region. A lateral semiconductor device including an electrode, wherein the first semiconductor A second conductivity type semiconductor region for carrier injection, which is spaced apart from the second and fourth semiconductor regions, is provided on one main surface of the region, and a carrier injection electrode is arranged in contact with the surface of the semiconductor region for carrier injection. A lateral semiconductor device characterized by the above.
【請求項2】 前記半導体埋込み領域は第2導電型のも
ので構成され、前記埋込み半導体領域の端部と前記キャ
リア注入用半導体領域とを接触配置したことを特徴とす
る請求項1記載の横型半導体装置。
2. The lateral type according to claim 1, wherein the semiconductor buried region is of a second conductivity type, and an end portion of the buried semiconductor region and the carrier injection semiconductor region are arranged in contact with each other. Semiconductor device.
【請求項3】 前記半導体埋込み領域は第1導電型のも
ので構成され、前記埋込み半導体領域の端部と前記第4
半導体領域とを接触配置したことを特徴とする請求項1
記載の横型半導体装置。
3. The embedded semiconductor region is of a first conductivity type and has an end portion of the embedded semiconductor region and the fourth embedded semiconductor region.
The semiconductor region is arranged in contact with the semiconductor region.
The lateral semiconductor device described.
【請求項4】 前記埋込み半導体領域は第1導電型の第
1埋込み半導体領域及び第2導電型の第2埋込み半導体
領域で構成され、前記第1埋込み半導体領域の端部と前
記第4半導体領域とを接触配置するとともに、前記第2
埋込み半導体領域の端部と前記キャリア注入用半導体領
域とを接触配置したことを特徴とする請求項1記載の横
型半導体装置。
4. The buried semiconductor region includes a first buried semiconductor region of a first conductivity type and a second buried semiconductor region of a second conductivity type, and an end portion of the first buried semiconductor region and the fourth semiconductor region. And the second contact
The lateral semiconductor device according to claim 1, wherein an end of the buried semiconductor region and the carrier injection semiconductor region are arranged in contact with each other.
【請求項5】 基板内に配置された第1導電型の第1半
導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面に選択配置
された第2導電型の第2半導体領域と、前記第2半導体
領域の表面に選択配置された第1導電型の第3半導体領
域と、前記第1半導体領域の1主表面に前記第2半導体
領域に対して離間配置された第1導電型の第4半導体領
域と、前記第1半導体領域と前記基板との間に配置され
た埋込み半導体領域と、前記第1半導体領域の1主表面
と前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域の各表面
にわたり絶縁膜を介して配置された制御電極と、前記第
2半導体領域と前記第3半導体領域の各表面に接触配置
された第1主電極と、前記第4半導体領域の表面に接触
配置された第2主電極とを備えた横型半導体装置におい
て、前記第1半導体領域の1主表面に、前記第2及び第
4半導体領域に対して離間配置され、かつ、相互に離間
配置されている第2導電型の第5半導体領域及びキャリ
ア注入用半導体領域を設け、前記第5半導体領域の表面
に第3主電極を、前記キャリア注入用半導体領域の表面
にキャリア注入電極をそれぞれ接触配置し、前記制御電
極は前記第5半導体領域と前記キャリア注入用半導体領
域の間の前記第1半導体領域の1主表面に絶縁膜を介し
て延長配置されていることを特徴とする横型半導体装
置。
5. A first conductivity type first semiconductor region arranged in a substrate, a second conductivity type second semiconductor region selectively arranged on one main surface of the first semiconductor region, and the second region. A third semiconductor region of the first conductivity type selectively arranged on the surface of the semiconductor region, and a fourth semiconductor of the first conductivity type separated from the second semiconductor region on one main surface of the first semiconductor region. Region, an embedded semiconductor region arranged between the first semiconductor region and the substrate, an insulating film over one main surface of the first semiconductor region and each surface of the second semiconductor region and the third semiconductor region A control electrode disposed via the first main electrode disposed in contact with each surface of the second semiconductor region and the third semiconductor region, and a second main electrode disposed in contact with the surface of the fourth semiconductor region. A lateral semiconductor device including an electrode, wherein the first semiconductor A second conductive type fifth semiconductor region and a carrier injecting semiconductor region which are spaced apart from the second and fourth semiconductor regions and are also spaced apart from each other on one main surface of the region; A third main electrode is arranged in contact with the surface of the fifth semiconductor region, and a carrier injection electrode is arranged in contact with the surface of the carrier injection semiconductor region, and the control electrode is arranged between the fifth semiconductor region and the carrier injection semiconductor region. A lateral semiconductor device, which is extendedly arranged on one main surface of the first semiconductor region via an insulating film.
【請求項6】 前記埋込み半導体領域は第2導電型のも
ので構成され、前記埋込み半導体領域の端部と前記キャ
リア注入用半導体領域とを接触配置したことを特徴とす
る請求項5記載の横型半導体装置。
6. The lateral type according to claim 5, wherein the buried semiconductor region is of a second conductivity type, and an end portion of the buried semiconductor region and the carrier injection semiconductor region are arranged in contact with each other. Semiconductor device.
【請求項7】 前記埋込み半導体領域は第1導電型のも
ので構成され、前記埋込み半導体領域の端部と前記第4
半導体領域とを接触配置したことを特徴とする請求項5
記載の横型半導体装置。
7. The buried semiconductor region is of a first conductivity type and has an end portion of the buried semiconductor region and the fourth conductive type.
6. The semiconductor region is arranged in contact with the semiconductor region.
The lateral semiconductor device described.
【請求項8】 前記埋込み半導体領域は第1導電型の第
1の埋込み半導体領域及び第2導電型の第2の埋込み半
導体領域のもので構成され、前記第1の埋込み半導体領
域の端部と前記第4半導体領域とを接触配置するととも
に、前記第2の埋込み半導体領域の端部と前記キャリア
注入用半導体領域とを接触配置したことを特徴とする請
求項5記載の横型半導体装置。
8. The buried semiconductor region is composed of a first buried semiconductor region of a first conductivity type and a second buried semiconductor region of a second conductivity type, and an end portion of the first buried semiconductor region. 6. The lateral semiconductor device according to claim 5, wherein the fourth semiconductor region is placed in contact with the end of the second embedded semiconductor region and the carrier injection semiconductor region is placed in contact with each other.
JP7502194A 1994-04-13 1994-04-13 Horizontal type semiconductor device Pending JPH07283406A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642599B1 (en) 1995-08-22 2003-11-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same

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