JPH07335859A - Composite semiconductor device - Google Patents

Composite semiconductor device

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JPH07335859A
JPH07335859A JP12273594A JP12273594A JPH07335859A JP H07335859 A JPH07335859 A JP H07335859A JP 12273594 A JP12273594 A JP 12273594A JP 12273594 A JP12273594 A JP 12273594A JP H07335859 A JPH07335859 A JP H07335859A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
semiconductor
semiconductor device
region
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Application number
JP12273594A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kobayashi
秀男 小林
Toshiya Katayama
敏也 片山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断時の破壊耐量と動作時の負荷短絡耐量を
それぞれ大きくでき、かつ、オン時の抵抗損失を小さく
した複合半導体装置を提供する。 【構成】 第1、第2ベース層2、5〜7と第1、第2
エミッタ層4、8〜9を備え、IGBT領域とサイリス
タ領域が隣接配置され、アノード電極10、カソード電
極11、ゲート電極12を有し、IGBT領域内にMI
SFETが形成され、第1エミッタ層4がアノード電極
10、第2エミッタ層8及び第2ベース層6がカソード
電極11に接続され、第2エミッタ層8がMISFET
を介して第2エミッタ層9に結合される複合半導体装置
において、第2エミッタ層8、9の少なくとも一部を第
2ベース層6、7にそれぞれ置換させ、この置換部を通
して第2ベース層7から第2ベース層6を経てカソード
電極11に至る荷電粒子結合通路を設けるようにした。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a composite semiconductor device capable of increasing the breakdown withstand voltage during interruption and the load short-circuit withstand amount during operation and reducing the resistance loss during on-state. [Structure] First and second base layers 2, 5 to 7 and first and second base layers
An IGBT region and a thyristor region are arranged adjacent to each other, having emitter layers 4 and 8 to 9, an anode electrode 10, a cathode electrode 11, and a gate electrode 12, and a MI in the IGBT region.
An SFET is formed, the first emitter layer 4 is connected to the anode electrode 10, the second emitter layer 8 and the second base layer 6 are connected to the cathode electrode 11, and the second emitter layer 8 is the MISFET.
In the composite semiconductor device coupled to the second emitter layer 9 via the second emitter layer 9, at least some of the second emitter layers 8 and 9 are replaced with the second base layers 6 and 7, respectively, and the second base layer 7 is passed through the replacement portion. A charged particle coupling passage extending from to the cathode electrode 11 via the second base layer 6 is provided.

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、複合半導体装置に係わ
り、特に、オフ時の破壊耐量を高め、オン時の内部抵抗
を低減させることにより、高耐圧が得られ、大電流処理
を可能にした複合半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite semiconductor device, and more particularly, by increasing the breakdown resistance when turned off and reducing the internal resistance when turned on, a high breakdown voltage can be obtained and a large current can be processed. The present invention relates to a composite semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インバータ装置等の電力変換装置
の分野においては、高性能の電力変換を行うために、高
電圧または大電流について高速度スイッチングが可能で
あり、しかも、スイッチング時の損失の小さい半導体ス
イッチング素子の開発が要望されていた。ところで、既
知の半導体スイッチング装置には、前記要望に比較的近
い特性を持つ装置として、IGBT(絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ)が知られている。このIGBT
は、MISFET(金属絶縁物半導体電界効果トランジ
スタ)よりもオン時の内部電圧降下を小さくできる等の
利点を有し、また、GTO(ゲートターンオフ)サイリ
スタ等の電流制御型装置よりも、高速スイッチング動作
を行うことが可能で、ゲート制御回路の構成が簡単にな
る等の利点を有しているので、近年においては、比較的
小さい電力容量のインバータ装置等のスイッチング素子
として広く使用されるようになった。しかしながら、I
GBTは、前記利点を有している反面、高耐圧構成にし
たり、または、大電流処理ができるような構成にする
と、オン時の内部電圧降下が著しく大きくなり、このI
GBTを用いたインバータ装置は、処理すべき電力容量
に自ずと限界があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of power converters such as inverters, high-speed switching is possible for high voltage or large current in order to perform high-performance power conversion, and moreover, loss during switching is high. There has been a demand for the development of small semiconductor switching devices. By the way, as a known semiconductor switching device, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is known as a device having characteristics relatively close to the above demand. This IGBT
Has advantages such as a smaller internal voltage drop when turned on than a MISFET (metal insulator semiconductor field effect transistor), and a faster switching operation than a current control type device such as a GTO (gate turn off) thyristor. Since it has advantages such as simplification of the configuration of the gate control circuit and the like, in recent years, it has been widely used as a switching element of an inverter device having a relatively small power capacity. It was However, I
On the other hand, the GBT has the above-mentioned advantages, but if it is configured to have a high withstand voltage or a structure capable of handling a large current, the internal voltage drop at the time of turning on becomes extremely large.
The inverter device using the GBT naturally has a limit in the power capacity to be processed.

【0003】そこで、この電力容量の限界をできるだけ
大きくするため、最近になって、IGBTに代わる半導
体スイッチング装置として、サイリスタ領域と寄生サイ
リスタ領域とを備え、絶縁ゲート電極に印加される制御
電圧によってサイリスタ領域の制御が行われる複合半導
体装置、即ち、MIS(金属酸化物半導体)ゲート型サ
イリスタ装置が開発され、かかる複合半導体装置(MI
Sゲート型サイリスタ装置)は、例えば、アイ・エス・
ピー・エス・ディー(1992年)第256−第260
頁(Proceedings of 1992 Int
ernational Symposium on P
ower SemiconductorDevice
& ICs、Tokyo、pp.256−260)に開
示されている。
Therefore, in order to increase the limit of the power capacity as much as possible, a thyristor region and a parasitic thyristor region have recently been provided as a semiconductor switching device replacing the IGBT, and the thyristor is controlled by a control voltage applied to an insulated gate electrode. A composite semiconductor device in which a region is controlled, that is, a MIS (metal oxide semiconductor) gate type thyristor device has been developed, and such a composite semiconductor device (MI
S-gate type thyristor device) is, for example,
PS D (1992) Nos. 256-260
Page (Proceedings of 1992 Int
international Symposium on P
ower SemiconductorDevice
& ICs, Tokyo, pp. 256-260).

【0004】図11は、前記開示による複合半導体装置
(MISゲート型サイリスタ装置)の構成の一例を示す
断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of the configuration of the composite semiconductor device (MIS gate type thyristor device) according to the above disclosure.

【0005】図11に示すように、MISゲート型サイ
リスタ装置は、半導体基体60と、半導体基体60の第
1主表面61に導電接続されたアノード電極70(A)
と、半導体基体60の第2主表面62に導電接続された
カソード電極71(K)及び第1、第2ゲート(絶縁ゲ
ート)電極72−1、72−2(G1、G2)とからな
る。そして、半導体基体60は、n型低不純物濃度の第
1ベース層(n- ベース層)63と、n- ベース層63
の一面に接触配置のn型不純物濃度のバッファ層(nバ
ッファ層)64と、nバッファ層64の他面に接触配置
のp型高不純物濃度の第1エミッタ層(p+1エミッタ
層)65と、n- ベース層63の他面の一部に選択形成
されたp型高不純物濃度の第2ベース層(p+2ベース
層)66と、同じくn- ベース層63の他面の一部にp
+2ベース層66に隣接して選択形成されたp型低不純物
濃度の第2ベース層(p- ベース層)67と、p+2ベー
ス層66及びp-ベース層67の各表面の一部に選択形成
されたn型高不純物濃度の第2エミッタ層(n+1エミッ
タ層)68と、p- ベース層67の表面の一部に選択形
成されたn型高不純物濃度の第2エミッタ層(n+2エミ
ッタ層)69とによって構成される。また、p+1エミッ
タ層65の露出面にアノード電極70が導電接続され、
p+2ベース層66及びn+1エミッタ層68の露出面の一
部にカソード電極71が接触配置される。n+1エミッタ
層68とn+2エミッタ層69との間のp-ベース層67
の露出面に絶縁膜73を介して第1ゲート電極72−1
が配置され、n+2エミッタ層69の端部のp- ベース層
67及びn- ベース層63の露出面に同じく絶縁膜73
を介して第2ゲート電極72−2が配置される。
As shown in FIG. 11, the MIS gate type thyristor device has a semiconductor substrate 60 and an anode electrode 70 (A) conductively connected to the first main surface 61 of the semiconductor substrate 60.
And a cathode electrode 71 (K) and first and second gate (insulated gate) electrodes 72-1 and 72-2 (G1, G2) that are conductively connected to the second main surface 62 of the semiconductor substrate 60. The semiconductor substrate 60 includes an n-type low impurity concentration first base layer (n − base layer) 63 and an n − base layer 63.
A buffer layer (n buffer layer) 64 having an n-type impurity concentration in contact with one surface, and a first emitter layer (p + 1 emitter layer) 65 having a high p-type impurity in contact with another surface of the n buffer layer 64. And a second base layer (p + 2 base layer) 66 of p-type high impurity concentration selectively formed on a part of the other surface of the n − base layer 63, and a part of the other surface of the n − base layer 63 as well. To p
A second base layer (p-base layer) 67 of p-type low impurity concentration selectively formed adjacent to the +2 base layer 66, and a part of each surface of the p + 2 base layer 66 and the p-base layer 67. N-type high impurity concentration second emitter layer (n + 1 emitter layer) 68 selectively formed, and n-type high impurity concentration second emitter layer selectively formed on part of the surface of the p- base layer 67. (N + 2 emitter layer) 69. Further, the anode electrode 70 is conductively connected to the exposed surface of the p + 1 emitter layer 65,
A cathode electrode 71 is disposed in contact with a part of the exposed surface of the p + 2 base layer 66 and the n + 1 emitter layer 68. p-base layer 67 between n + 1 emitter layer 68 and n + 2 emitter layer 69
To the exposed surface of the first gate electrode 72-1 through the insulating film 73.
Is disposed on the exposed surface of the p− base layer 67 and the n− base layer 63 at the end of the n + 2 emitter layer 69.
The second gate electrode 72-2 is arranged via the.

【0006】この場合、アノード電極70、p+1エミッ
タ層65、nバッファ層64、n-ベース層63、p-
ベース層67、n+2エミッタ層69からなる4層pnp
n接合部は、サイリスタ領域(図11の左側寄りの点線
内)を構成しており、アノード電極70、p+1エミッタ
層65、nバッファ層64、n- ベース層63、p+2ベ
ース層66、n+1エミッタ層68、カソード電極71か
らなる4層pnpn接合部は、寄生サイリスタ領域(図
11の右側の点線内)を構成している。また、n+1エミ
ッタ層68、p- ベース層67、n+2エミッタ層69、
絶縁膜73、第1ゲート電極72−1からなる部分は、
第1のnチャネルMISFET(M1)を構成し、n-
ベース層63、p- ベース層67、n+2エミッタ層6
9、絶縁膜73、第2ゲート電極72−2からなる部分
は、第2のnチャネルMISFET(M2)を構成して
いる。
In this case, the anode electrode 70, p + 1 emitter layer 65, n buffer layer 64, n-base layer 63, p-
4 layers pnp consisting of base layer 67 and n + 2 emitter layer 69
The n-junction portion constitutes a thyristor region (inside the dotted line on the left side of FIG. 11), and includes the anode electrode 70, the p + 1 emitter layer 65, the n buffer layer 64, the n− base layer 63, and the p + 2 base layer. A four-layer pnpn junction portion composed of 66, n + 1 emitter layer 68, and cathode electrode 71 constitutes a parasitic thyristor region (inside the dotted line on the right side of FIG. 11). Also, the n + 1 emitter layer 68, the p− base layer 67, the n + 2 emitter layer 69,
The portion composed of the insulating film 73 and the first gate electrode 72-1 is
A first n-channel MISFET (M1) is formed, and n-
Base layer 63, p- base layer 67, n + 2 emitter layer 6
The portion composed of 9, the insulating film 73, and the second gate electrode 72-2 constitutes the second n-channel MISFET (M2).

【0007】続く、図12は、図11に図示されたMI
Sゲート型サイリスタ装置の内部等価回路を示す回路構
成図である。
Continuing, FIG. 12 shows the MI shown in FIG.
It is a circuit block diagram which shows the internal equivalent circuit of an S gate type thyristor device.

【0008】図12において、サイリスタ領域の4層p
npn接合部は、等価的にpnpトランジスタQ1とn
pnトランジスタQ2からなり、寄生サイリスタ領域の
4層pnpn接合部は、等価的にpnpトランジスタQ
3とnpnトランジスタQ4からなる。
In FIG. 12, four layers p in the thyristor region are formed.
The npn junction is equivalently equivalent to the pnp transistors Q1 and n.
The four-layer pnpn junction in the parasitic thyristor region is equivalent to the pnp transistor Q2.
3 and an npn transistor Q4.

【0009】前記構成によるMISゲート型サイリスタ
装置は、次のように動作する。
The MIS gate type thyristor device having the above structure operates as follows.

【0010】まず、MISゲート型サイリスタ装置のタ
ーンオン時には、カソード電極71の電圧を基準にして
アノード電極70に正の高電圧を印加し、第1及び第2
のゲート電極72−1、72−2に正の制御電圧を印加
する。このとき、第1及び第2のゲート電極72−1、
72−2の下のp- ベース層67の表面側にそれぞれn
チャネルが形成され、これらnチャネルを介してn+1エ
ミッタ層68、n+2エミッタ層69、n- ベース層63
が導電接続され、第1のnチャネルMISFET(M
1)及び第2のnチャネルMISFET(M2)がター
ンオンする。このとき、電子(MIS電流)がカソード
電極71から第1のnチャネルMISFET(M1)及
び第2のnチャネルMISFET(M2)を通してn-
ベース層63に注入され、これと同時に、ホール(ホー
ル電流)がp+1エミッタ層65からnバッファ層64を
経てn- ベース層63に注入される。続いて、ホール電
流がn- ベース層63からp- ベース層67を通してカ
ソード電極71に流れると、p- ベース層67内の横方
向抵抗r2によってp- ベース層67内に電位差が生じ
る。そして、この電位差がp- ベース層67とn+2エミ
ッタ層69の接合部の拡散電位(シリコンにおいては室
温で約0.7V)を超過すると、電子が直接n+2エミッ
タ層69からn- ベース層63に注入されるようにな
り、それによりpnpトランジスタQ1とnpnトラン
ジスタがオン状態になってサイリスタ領域が点弧し、M
ISゲート型サイリスタ装置がターンオンする。この場
合、p- ベース層67内の横方向抵抗r2とともに、p
+2ベース層66内にも横方向抵抗r1が存在するが、p
+2ベース層66は高不純物濃度のものであるため、横方
向抵抗r1は横方向抵抗r2に比べて十分に小さく、通
常動作時に、寄生サイリスタ領域のpnpトランジスタ
Q3とnpnトランジスタQ4がターンオンしないよう
に設計されている。
First, when the MIS gate type thyristor device is turned on, a positive high voltage is applied to the anode electrode 70 with reference to the voltage of the cathode electrode 71, and the first and second
A positive control voltage is applied to the gate electrodes 72-1 and 72-2. At this time, the first and second gate electrodes 72-1 and
N− on the surface side of the p− base layer 67 under 72-2.
A channel is formed, and an n + 1 emitter layer 68, an n + 2 emitter layer 69, and an n− base layer 63 are formed through these n channels.
Are conductively connected, and the first n-channel MISFET (M
1) and the second n-channel MISFET (M2) are turned on. At this time, electrons (MIS current) n − from the cathode electrode 71 through the first n-channel MISFET (M1) and the second n-channel MISFET (M2).
The holes (hole current) are injected into the base layer 63, and at the same time, holes (hole current) are injected from the p + 1 emitter layer 65 through the n buffer layer 64 into the n- base layer 63. Then, when a hole current flows from the n − base layer 63 to the cathode electrode 71 through the p − base layer 67, a lateral resistance r2 in the p − base layer 67 causes a potential difference in the p − base layer 67. When this potential difference exceeds the diffusion potential at the junction between the p- base layer 67 and the n + 2 emitter layer 69 (about 0.7 V at room temperature in silicon), electrons are directly emitted from the n + 2 emitter layer 69 to the n-. As a result, the pnp transistor Q1 and the npn transistor are turned on and the thyristor region is ignited.
The IS gate type thyristor device turns on. In this case, along with the lateral resistance r2 in the p- base layer 67,
A lateral resistance r1 also exists in the +2 base layer 66, but p
Since the +2 base layer 66 has a high impurity concentration, the lateral resistance r1 is sufficiently smaller than the lateral resistance r2 so that the pnp transistor Q3 and the npn transistor Q4 in the parasitic thyristor region do not turn on during the normal operation. Is designed to.

【0011】一方、MISゲート型サイリスタ装置のタ
ーンオン時には、第1及び第2のゲート電極72−1、
72−2にカソード電極71と同じかまたは負の制御電
圧を印加する。このとき、第1及び第2のゲート電極7
2−1、72−2の下のp-ベース層67の表面側に形
成されていたnチャネルが消滅し、n+2エミッタ層69
からn- ベース層63への電子の注入が遮断されるの
で、p+1エミッタ層65からnバッファ層64を経てn
- ベース層63へのホールの注入も停止される。そし
て、n- ベース層63内のホールは、一部が電子と再結
合し、残りがカソード電極71に掃き出され、MISゲ
ート型サイリスタ装置がターンオフする。
On the other hand, when the MIS gate type thyristor device is turned on, the first and second gate electrodes 72-1 and 72-1,
The same or negative control voltage as that of the cathode electrode 71 is applied to 72-2. At this time, the first and second gate electrodes 7
The n-channel formed on the surface side of the p − base layer 67 under 2-1 and 72-2 disappears, and the n +2 emitter layer 69
Since electrons are blocked from being injected from the n + 1 base layer 63 into the n @-base layer 63, the n + 1 layer is passed from the p + 1 emitter layer 65 to the n buffer layer 64.
-The injection of holes into the base layer 63 is also stopped. Then, some of the holes in the n- base layer 63 are recombined with the electrons and the rest are swept out to the cathode electrode 71, and the MIS gate type thyristor device is turned off.

【0012】このMISゲート型サイリスタ装置は、サ
イリスタ機能を利用したもので、カソード電極71から
第1のnチャネルMISFET(M1)を通して供給さ
れる電子がp- ベース層67内を横方向に拡がって流れ
るので、導通時のオン電圧(抵抗損失)を既知のIGB
Tよりも小さくすることができる。また、このMIS型
サイリスタ装置は、第1及び第2ゲート電極72−1、
72−2への制御電圧の印加または除去によりオンまた
はオフさせることができるので、既知のIGBTと同様
に、ゲート制御回路の構成が簡単になる。
This MIS gate type thyristor device utilizes the thyristor function, and electrons supplied from the cathode electrode 71 through the first n-channel MISFET (M1) spread laterally in the p-base layer 67. Since it flows, the on-voltage (resistance loss) at conduction is known to the IGB.
It can be smaller than T. In addition, this MIS thyristor device has the first and second gate electrodes 72-1 and
Since it can be turned on or off by applying or removing a control voltage to 72-2, the configuration of the gate control circuit is simplified as in the known IGBT.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記既知の
MISゲート型サイリスタは、カソード電極71側に達
するホール電流の全てがn+1エミッタ層68の下側にあ
るp+2ベース層66領域を流れ、その際に横方向抵抗r
1の影響を受けるため、ホール電流が過度に増大する
と、この横方向抵抗r1による電圧降下によって、寄生
サイリスタ領域のpnpトランジスタQ3とnpnトラ
ンジスタQ4がターンオンし、寄生サイリスタ領域がラ
ッチアップするようになる。そして、このMISゲート
型サイリスタは、そのターンオフ時に、カソード電極7
1とアノード電極70間に大きな端子電圧が発生する
が、このときの電圧変化量(dv/dt)に基づく変位
電流の値は、オン時に流れる定常のホール電流の値より
も大きいので、この大きなホール電流の通流により寄生
サイリスタ領域がラッチアップする。この場合、寄生サ
イリスタ領域がラッチアップすると、そのときの電流値
と前記端子電圧との積で決まる熱が寄生サイリスタ領域
に発生して、MISゲート型サイリスタが熱破壊される
ようになる、即ち、このMISゲート型サイリスタは、
大きな破壊耐量を得ることができないという問題があ
る。また、このMISゲート型サイリスタは、オン時
に、負荷の短絡等により過度のサイリスタ電流が流れた
場合においても、寄生サイリスタ領域が同様にラッチア
ップし、第1及び第2ゲート電極72−1、72−2の
制御電圧でオフすることができないようになる、即ち、
このMISゲート型サイリスタは、大きな負荷短絡耐量
が得られないという問題もある。
In the known MIS gate type thyristor, all of the hole current reaching the cathode electrode 71 side is formed in the p + 2 base layer 66 region below the n + 1 emitter layer 68. Flow, with lateral resistance r
When the hole current is excessively increased, the pnp transistor Q3 and the npn transistor Q4 in the parasitic thyristor region are turned on and the parasitic thyristor region is latched up due to the voltage drop due to the lateral resistance r1. . Then, this MIS gate type thyristor has the cathode electrode 7 at the time of its turn-off.
A large terminal voltage is generated between the anode electrode 70 and the anode electrode 70, but the value of the displacement current based on the voltage change amount (dv / dt) at this time is larger than the value of the steady-state hole current flowing at the time of on, so this large value. The parasitic thyristor region is latched up by the flow of the hole current. In this case, when the parasitic thyristor region is latched up, heat determined by the product of the current value at that time and the terminal voltage is generated in the parasitic thyristor region, and the MIS gate type thyristor is thermally destroyed. This MIS gate type thyristor
There is a problem that a large breakdown resistance cannot be obtained. Further, in the MIS gate type thyristor, even when an excessive thyristor current flows due to a short circuit of a load when turned on, the parasitic thyristor region similarly latches up, and the first and second gate electrodes 72-1 and 72-2. It becomes impossible to turn off by the control voltage of -2, that is,
This MIS gate type thyristor also has a problem that a large load short circuit withstand capability cannot be obtained.

【0014】さらに、前記MISゲート型サイリスタ
は、サイリスタ領域の占有面積(n+2エミッタ層69の
占有面積)を大きくすると、大きなホール電流がn+1エ
ミッタ層68の下側にあるp+2ベース層66の横方向抵
抗r1を通して流れるので、寄生サイリスタ領域のラッ
チアップの発生傾向が顕著になる。このため、前記MI
Sゲート型サイリスタは、遮断時の破壊耐量及び負荷短
絡耐量を低下させないために、主サイリスタ電流が流れ
るサイリスタ領域の占有面積を小さくしなければなら
ず、その結果として、オン時の抵抗損失(オン電圧)が
増大するという問題もあった。
Further, in the MIS gate type thyristor, when the occupied area of the thyristor region (the occupied area of the n + 2 emitter layer 69) is increased, a large hole current is p + 2 below the n + 1 emitter layer 68. Since the current flows through the lateral resistance r1 of the base layer 66, the tendency of latch-up in the parasitic thyristor region becomes remarkable. Therefore, the MI
The S-gate type thyristor must reduce the occupation area of the thyristor region through which the main thyristor current flows in order to prevent the breakdown withstand voltage and the load short circuit withstand voltage from being reduced, and as a result, the on-state resistance loss (ON There was also a problem that the voltage) increased.

【0015】一方、半導体スイッチング装置において
は、大きな電流が流れたとき生じるラッチアップの発生
を抑える手段も開発されており、その一例には、導電変
調型MOSFET(IGBT)装置内に大電流が流れた
とき、その大電流によってMOSFET装置がラッチア
ップするのを防ぐようにした手段が特開昭60−254
658号に開示されている。
On the other hand, in the semiconductor switching device, a means for suppressing the occurrence of latch-up that occurs when a large current flows has been developed, and one example thereof is a large current flowing in a conductivity modulation type MOSFET (IGBT) device. In that case, a means for preventing the MOSFET device from latching up due to the large current is disclosed in JP-A-60-254.
No. 658.

【0016】ところで、前記開示による手段は、MOS
FET装置の長手方向に沿って周期的にn+ ソース層を
切欠させ、MOSFET動作を行わない領域を形成した
ものであって、ドレイン側からpベース層に注入される
主キャリアの中のn+ ソース層の下側部分のpベース層
を流れるキャリア成分を少なくし、n+ ソース層の下側
部分のpベース層の横方向抵抗に基づく電圧降下を低減
させ、もって、大電流がこのMOSFET装置を通流し
たときに、MOSFET装置がラッチアップするのを阻
止するようにしているものである。
By the way, the means according to the above disclosure is based on a MOS
The n + source layer is periodically cut out along the longitudinal direction of the FET device to form a region in which the MOSFET does not operate, and n + in the main carrier injected from the drain side to the p base layer. The carrier component flowing in the p base layer in the lower part of the source layer is reduced, and the voltage drop due to the lateral resistance of the p base layer in the lower part of the n + source layer is reduced. The MOSFET device is designed to prevent the MOSFET device from latching up when it flows.

【0017】しかるに、前記開示による手段は、導電変
調型MOSFETにおけるラッチアップの発生の阻止が
可能であるが、周期的に切欠させたn+ ソース層の部分
に電子流が流れないため、オン時の抵抗損失(オン電
圧)が増大するという問題がある。なお、前記開示によ
る手段は、導電変調型MOSFET装置、即ち、IGB
T装置を対象にしているもので、それ以外の装置、例え
ば、MOS制御形サイリスタ装置等への適用を何等示唆
するものではなく、単に、IGBTのラッチアップの発
生阻止に留まる技術を提供したに過ぎないものである。
However, although the means disclosed above can prevent the occurrence of latch-up in the conductivity modulation type MOSFET, the electron current does not flow in the periodically cut n + source layer portion, so that the ON-state is generated. However, there is a problem that the resistance loss (ON voltage) increases. It should be noted that the means according to the above disclosure is a conductive modulation type MOSFET device, that is, an
It is intended for the T device, does not imply any application to other devices, for example, a MOS control type thyristor device, but merely provides a technique for preventing the occurrence of the latch-up of the IGBT. It is not too much.

【0018】本発明は、前記問題点を除去するもので、
その目的は、遮断時の破壊耐量と動作時の負荷短絡耐量
をそれぞれ大きくでき、かつ、オン時の抵抗損失を小さ
くした複合半導体装置を提供することにある。
The present invention eliminates the above problems.
It is an object of the present invention to provide a composite semiconductor device capable of increasing the breakdown withstand capability during interruption and the load short-circuit withstand capability during operation, and reducing the resistance loss during on.

【0019】[0019]

【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、第1及び第2主表面を有する半導体基体
内に、それぞれ少なくとも第1、第2ベース層と第1、
第2エミッタ層とからなるIGBT領域とサイリスタ領
域が隣接配置され、前記第1主表面にアノード電極、前
記第2主表面にカソード電極及び絶縁ゲート電極がそれ
ぞれ設けられ、前記IGBT領域内の前記第2の主表面
側にMISFETが形成され、前記IGBT領域及びサ
イリスタ領域の前記第1エミッタ層が前記アノード電極
に導電接続され、前記IGBT領域の前記第2エミッタ
層及び第2ベース層が前記カソード電極に導電接続さ
れ、前記サイリスタ領域の前記第2エミッタ層が前記M
ISFETを介して前記IGBT領域の前記第2エミッ
タ層に結合配置される複合半導体装置において、前記I
GBT領域における前記第2エミッタ層の少なくとも一
部分を前記第2ベース層に、また、前記サイリスタ領域
における前記第2エミッタ層の一部分を前記第2ベース
層にそれぞれ置換させ、前記置換部分を通して前記サイ
リスタ領域の第2ベース層から前記IGBT領域の第2
ベース層を経て前記カソード電極に至る荷電粒子結合通
路を設けた第1の手段を備える。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides at least a first base layer, a second base layer and a first base layer in a semiconductor substrate having first and second main surfaces, respectively.
An IGBT region composed of a second emitter layer and a thyristor region are arranged adjacent to each other, an anode electrode is provided on the first main surface, a cathode electrode and an insulated gate electrode are provided on the second main surface, respectively. 2, a MISFET is formed on the main surface side, the first emitter layer in the IGBT region and the thyristor region is conductively connected to the anode electrode, and the second emitter layer and the second base layer in the IGBT region are the cathode electrode. Conductively connected to the thyristor region, the second emitter layer in the thyristor region is connected to the M
In the composite semiconductor device, which is arranged to be coupled to the second emitter layer of the IGBT region via an ISFET,
At least a part of the second emitter layer in the GBT region is replaced with the second base layer, and a part of the second emitter layer in the thyristor region is replaced with the second base layer, and the thyristor region is replaced through the replacement part. From the second base layer to the second of the IGBT region
The first means is provided with a charged particle binding passageway through the base layer to the cathode electrode.

【0020】また、前記目的を達成するために、本発明
は、少なくとも第1導電型の第1半導体層、前記第1半
導体層の一面に隣接配置される第2導電型の高不純物濃
度の第2半導体層、前記第1半導体層の他面の一部に選
択形成された複数の第2導電型の第3半導体層、前記第
3半導体層のそれぞれの表面の一部に選択形成された第
2導電型の高不純物濃度の第4半導体層、前記第1半導
体層の他面の一部に前記第3半導体層の1つに隣接する
ように選択形成された第2導電型の低不純物濃度の第5
半導体層、前記第4半導体層のそれぞれの表面の一部に
選択形成された第1導電型の高不純物濃度の第6半導体
層、前記第5半導体層の表面の一部に選択形成された第
1導電型の高不純物濃度の第7半導体層をそれぞれ備え
る半導体基体と、前記第2半導体層の表面に導電接続さ
れた第1主電極と、前記第4半導体層及び第6半導体層
に導電接続された第2主電極と、前記第6半導体層及び
第7半導体層の間の露出した前記第3半導体層、前記第
1半導体層、前記第5半導体層上に絶縁配置されるとと
もに、前記第6半導体層及び第7半導体層の間の露出し
た前記第3半導体層上に絶縁配置された制御電極とから
なる複合半導体装置において、前記第6半導体層の少な
くとも一部分を前記第4半導体層に置換させた第1の置
換部分と前記第7半導体層の一部分を前記第5半導体層
に置換させた第2の置換部分をそれぞれ設け、前記第1
の置換部分を通して、前記第5半導体層から前記第3半
導体層、前記第4半導体層をそれぞれ経て前記第2主電
極に至る第1の荷電粒子結合通路を形成し、前記第2の
置換部分を通して、前記第5半導体層から前記第1半導
体層、前記第3半導体層、前記第4半導体層をそれぞれ
経て前記第2主電極に至る第2の荷電粒子結合通路を形
成した第2の手段を備える。
In order to achieve the above object, the present invention provides at least a first conductivity type first semiconductor layer, and a second conductivity type high impurity concentration first semiconductor layer disposed adjacent to one surface of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer, a plurality of second-conductivity-type third semiconductor layers selectively formed on a part of the other surface of the first semiconductor layer, and a third semiconductor layer selectively formed on a part of each surface of the third semiconductor layer. A second conductivity type fourth semiconductor layer having a high impurity concentration, and a second conductivity type low impurity concentration selectively formed on a part of the other surface of the first semiconductor layer so as to be adjacent to one of the third semiconductor layers. The fifth
A semiconductor layer, a sixth semiconductor layer of a high impurity concentration of the first conductivity type selectively formed on a part of each surface of the fourth semiconductor layer, and a sixth semiconductor layer selectively formed on a part of the surface of the fifth semiconductor layer. Semiconductor bases each having a seventh semiconductor layer of one conductivity type and a high impurity concentration, a first main electrode conductively connected to the surface of the second semiconductor layer, and a conductive connection to the fourth semiconductor layer and the sixth semiconductor layer. And a second main electrode that is formed between the sixth semiconductor layer and the seventh semiconductor layer, and the third semiconductor layer, the first semiconductor layer, and the fifth semiconductor layer that are exposed between the sixth semiconductor layer and the seventh semiconductor layer. In a composite semiconductor device comprising a sixth semiconductor layer and a control electrode insulatingly arranged on the exposed third semiconductor layer between a sixth semiconductor layer, at least a part of the sixth semiconductor layer is replaced with the fourth semiconductor layer. The first substituted portion and the seventh Providing the second replacement portion where the portion of the conductor layer is replaced with the fifth semiconductor layer, respectively, said first
Forming a first charged particle coupling path from the fifth semiconductor layer to the second main electrode through the third semiconductor layer and the fourth semiconductor layer, respectively, and through the second replacement portion , Second means for forming a second charged particle coupling path from the fifth semiconductor layer to the second main electrode via the first semiconductor layer, the third semiconductor layer, and the fourth semiconductor layer, respectively. .

【0021】[0021]

【作用】前記第1の手段によれば、IGBT領域の第2
エミッタ層の少なくとも一部を第2ベース層に置換させ
るとともに、サイリスタ領域における第2エミッタ層の
一部を第2ベース層に置換させ、これらの置換部分を通
してサイリスタ領域の第2ベース層からIGBT領域の
第2ベース層を経てカソード電極に至る荷電粒子(ホー
ル)結合通路を設けたので、ホールがアノード側の第1
エミッタ層から第1ベース層を経てサイリスタ領域の第
2ベース層に注入された場合、ホール電流の大部分は、
ホール結合通路を通して流れ、IGBT領域における第
2エミッタ層の下側部分の第2ベース層に流れなくなる
ので、何等かの原因、例えば、この複合半導体装置のタ
ーンオフ時に生じる過電流、または、この複合半導体装
置の動作時に負荷の短絡等によって生じる過電流が複合
半導体装置内を流れたとしても、その過電流に基づく第
2ベース層内の電圧降下は僅かであり、IGBT領域の
寄生サイリスタがラッチアップすることはない。
According to the first means, the second IGBT region
At least a part of the emitter layer is replaced with the second base layer, a part of the second emitter layer in the thyristor region is replaced with the second base layer, and the second base layer of the thyristor region and the IGBT region are passed through these replacement parts. Since the charged particle (hole) coupling passage is provided to reach the cathode electrode through the second base layer of
When injected from the emitter layer to the second base layer in the thyristor region through the first base layer, most of the hole current is
Since it flows through the hole coupling passage and stops flowing to the second base layer below the second emitter layer in the IGBT region, it may have some cause, for example, an overcurrent generated at turn-off of this composite semiconductor device, or this composite semiconductor. Even if an overcurrent generated by a load short circuit or the like flows during the operation of the device, the voltage drop in the second base layer due to the overcurrent is slight, and the parasitic thyristor in the IGBT region latches up. There is no such thing.

【0022】このように、前記第1の手段によれば、複
合半導体装置内に過電流が流れたとしても、IGBT領
域の寄生サイリスタがラッチアップすることがないの
で、遮断時の破壊耐量と動作時の負荷短絡耐量がそれぞ
れ大きい複合半導体装置を得ることができるばかりか、
主サイリスタ電流が流れるサイリスタ領域の占有面識を
拡大させることが可能になるので、オン時の抵抗損失
(オン電圧)の小さい複合半導体装置を得ることができ
る。
As described above, according to the first means, even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, the parasitic thyristor in the IGBT region does not latch up. It is possible not only to obtain a composite semiconductor device having a large load short circuit withstand capability,
Since it becomes possible to expand the area occupied by the thyristor region in which the main thyristor current flows, it is possible to obtain a composite semiconductor device with a small resistance loss (ON voltage) when turned on.

【0023】また、前記第2の手段によれば、第6半導
体層(n1+層)の少なくとも一部分を第4半導体層(p
2+層)に置換させた第1の置換部分と、第7半導体層
(n2+層)の一部分を第5半導体層(p- 層)に置換さ
せた第2の置換部分を設け、第1の置換部分を通って、
第5半導体層(p- 層)から第3半導体層(p層)、第
4半導体層(p2+層)をそれぞれ経て第2主電極(K)
に至る第1の荷電粒子(ホール)結合通路を設け、か
つ、第2の置換部分を通って、第5半導体層(p2+層)
から第1半導体層(n- 層)、第3半導体層(p-
層)、第4半導体層(p2+層)をそれぞれ経て第2主電
極に至る第2の荷電粒子(ホール)結合通路を設けたの
で、ホールが第2半導体層(p1+層)から第1半導体層
(n- 層)を経て第5半導体層(p- 層)に注入された
場合、ホール電流の大部分は、第1及び第2のホール結
合通路を通して流れ、第6半導体層(n1+層)の下側部
分の第4半導体層(p2+層)に流れなくなるので、過電
流が複合半導体装置内を流れたとしても、その過電流に
基づく第4半導体層(p2+層)内の電圧降下は僅かであ
って、複合半導体装置がラッチアップすることはない。
According to the second means, at least a part of the sixth semiconductor layer (n1 + layer) is formed in the fourth semiconductor layer (p1).
The first replacement portion replaced with the 2+ layer) and the second replacement portion obtained by replacing a part of the seventh semiconductor layer (n2 + layer) with the fifth semiconductor layer (p- layer) are provided. Through the replacement part,
From the fifth semiconductor layer (p- layer) to the third semiconductor layer (p layer) and the fourth semiconductor layer (p2 + layer), the second main electrode (K)
To the first semiconductor layer (p2 + layer) through the second replacement portion and the first charged particle (hole) coupling path to the
To the first semiconductor layer (n- layer) and the third semiconductor layer (p-
Layer) and the fourth semiconductor layer (p2 + layer) respectively, and the second charged particle (hole) coupling path to the second main electrode is provided, so that the holes are formed from the second semiconductor layer (p1 + layer) to the first semiconductor layer. When injected into the fifth semiconductor layer (p− layer) through the (n− layer), most of the hole current flows through the first and second hole coupling passages, and the sixth semiconductor layer (n1 + layer) Since the current does not flow to the lower fourth semiconductor layer (p2 + layer), even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, the voltage drop in the fourth semiconductor layer (p2 + layer) due to the overcurrent is small. Therefore, the composite semiconductor device does not latch up.

【0024】このように、前記第2の手段によれば、複
合半導体装置内に過電流が流れたとしても、ラッチアッ
プすることがないので、遮断時の破壊耐量と動作時の負
荷短絡耐量がそれぞれ大きい複合半導体装置を得ること
ができ、同時に、主電流通流領域の占有面識を拡大させ
て、オン時の抵抗損失(オン電圧)の小さい複合半導体
装置を得ることができる。
As described above, according to the second means, even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, latch-up does not occur, so that the breakdown withstand capability during interruption and the load short circuit withstand capability during operation are improved. A large composite semiconductor device can be obtained, respectively, and at the same time, the area occupied by the main current flowing region can be expanded to obtain a composite semiconductor device having a small resistance loss (ON voltage) when turned on.

【0025】[0025]

【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.

【0026】図1は本発明に係わる複合半導体装置の第
1の実施例の構成図であって、(a)は一部の構成要素
を部分的に除去した斜視図を示し、(b)は同じく一部
の構成要素を部分的に除去した平面図を示す。
FIG. 1 is a constitutional view of a first embodiment of a composite semiconductor device according to the present invention, wherein (a) is a perspective view in which some of the constituent elements are partially removed, and (b) is a perspective view. Similarly, the top view which partially removed some components is shown.

【0027】図1(a)、(b)において、1は半導体
基体、1aは一方の主表面、1bは他方の主表面、2は
n型低不純物濃度の第1半導体層(第1ベース層、以下
n-層という)、3はn型バッファ層(第1ベース層、
以下nバッファ層という)、4はp型高不純物濃度の第
2半導体層(第1エミッタ層、以下p1+層という)、5
はp型第3半導体層(第2ベース層、以下p層とい
う)、6はp型高不純物濃度の第4半導体層(第2ベー
ス層、以下p2+層という)、7はp型低不純物濃度の第
5半導体層(第2ベース層、以下p- 層という)、8は
n型高不純物濃度の第6半導体層(第2エミッタ層、以
下n1+層という)、9はn型高不純物濃度の第7半導体
層(第2エミッタ層、以下n2+層という)、10はアノ
ード電極(第1主電極)、11はカソード電極(第2主
電極)、12−1、12−2は第1、第2ゲート電極
(制御電極)、12−3は横行ゲート電極(制御電
極)、13、14は絶縁膜である。
In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 1 is a semiconductor substrate, 1a is one main surface, 1b is the other main surface, and 2 is an n-type low impurity concentration first semiconductor layer (first base layer). , N-layer hereinafter), 3 is an n-type buffer layer (first base layer,
Hereinafter, referred to as an n buffer layer), 4 is a second semiconductor layer having high p-type impurity concentration (first emitter layer, hereinafter referred to as p1 + layer),
Is a p-type third semiconductor layer (second base layer, hereinafter referred to as p-layer), 6 is a fourth semiconductor layer having high p-type impurity concentration (second base layer, hereinafter referred to as p2 + layer), and 7 is p-type low impurity concentration Of the fifth semiconductor layer (second base layer, hereinafter referred to as p- layer), 8 is a sixth semiconductor layer having n-type high impurity concentration (second emitter layer, hereinafter referred to as n1 + layer), and 9 is n-type high impurity concentration. Seventh semiconductor layer (second emitter layer, hereafter referred to as n2 + layer), 10 is an anode electrode (first main electrode), 11 is a cathode electrode (second main electrode), 12-1 and 12-2 are first and second electrodes. 2 gate electrodes (control electrodes), 12-3 are transverse gate electrodes (control electrodes), and 13 and 14 are insulating films.

【0028】そして、半導体基体1は、n- 層2、nバ
ッファ層3、p1+層4、2つのp層5、2つのp2+層
6、p- 層7、n1+層8、n2+層9によって構成され
る。n-層2の一面には、nバッファ層3及びp1+層4
が順に積層配置され、p1+層4の露出面に半導体基体1
の一方の主表面1aのほぼ全体を覆うようにアノード電
極10が導電接続される。n- 層2の他面の表面部分に
は、半導体基体1の長手方向に沿って2つの帯状のp層
5が選択配置されるとともに、1つのp層5に隣接して
p- 層7が選択配置される。2つのp層5の表面部分に
は、半導体基体1の長手方向に沿ってそれぞれ帯状のp
2+層6が選択配置される。2つのp2+層6の表面には、
半導体基体1の長手方向に沿って規則的に短冊形のn1+
層8が選択配置され、p- 層7の表面にも、同じように
半導体基体1の長手方向に沿って規則的に長方形のn2+
層9が選択配置される。この場合、半導体基体1の長手
方向におけるn1+層8の配置個所とn2+層9の配置個所
とは略一致しており、n1+層8の配置されていない個所
(未配置個所)のp2+層6の表面は、n1+層8の表面と
略等しいレベルまでp2+層6が置換配置されており、n
2+層9の未配置個所のp- 層7の表面も、n2+層9の表
面と略等しいレベルまでp- 層7が置換配置されてい
る。一方のn1+層8とn2+層9の間にある、p層5の露
出面からn- 層2の露出面を経てp- 層7の露出面に至
る部分の上側には、絶縁膜13を介して細長い板状の第
1ゲート電極12−1が配置され、同じく、他方のn1+
層8とn2+層9との間にある、p層5の露出面の上側に
は、絶縁膜13を介して細長い第2ゲート電極12−2
が配置される。第1及び第2ゲート電極12−1、12
−2は、半導体基体1の長手方向に沿って平行配置され
るとともに、規則的に設置された横行ゲート電極12−
3によって橋絡接続される。ここで、これら横行ゲート
電極12−3は、n2+層9及びn1+層8の各未配置個所
に一致した個所に設置される。カソード電極11は、両
端縁部がそれぞれp2+層6及びn1+層8の各表面に導電
接続されており、残部がn2+層9及び第1、第2のゲー
ト電極12−1、12−2の上側に絶縁膜14を介して
配置され、全体的に半導体基体1の他方の主表面1bの
略全体を覆うように配置されている。なお、実際に用い
られる複合半導体装置は、通常、図1(a)に図示の構
成のものを1つの単位セルとし、この単位セルを1個の
半導体基体1内に連続して数百個乃至数万個集積化さ
せ、それらを並列接続させて動作させる。
The semiconductor substrate 1 is composed of an n-layer 2, an n buffer layer 3, a p1 + layer 4, two p layers 5, two p2 + layers 6, a p- layer 7, an n1 + layer 8 and an n2 + layer 9. To be done. The n buffer layer 3 and the p 1+ layer 4 are formed on one surface of the n − layer 2.
Are sequentially stacked, and the semiconductor substrate 1 is formed on the exposed surface of the p1 + layer 4.
Anode electrode 10 is conductively connected to cover substantially the entire one main surface 1a. Two strip-shaped p layers 5 are selectively arranged along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1 on the other surface portion of the n − layer 2, and a p − layer 7 is formed adjacent to one p layer 5. Selectively placed. On the surface portions of the two p layers 5, strip-shaped p layers are formed along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1.
The 2+ layer 6 is selectively arranged. On the surface of the two p2 + layers 6,
The strip-shaped n1 + is regularly formed along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1.
A layer 8 is selectively arranged, and on the surface of the p- layer 7, similarly, a regular rectangular n 2+ is formed along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1.
Layer 9 is selectively placed. In this case, the arrangement location of the n1 + layer 8 and the arrangement location of the n2 + layer 9 in the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1 are substantially coincident with each other, and the p2 + layer 6 of the location where the n1 + layer 8 is not disposed (non-arranged location). The surface is replaced by the p2 + layer 6 to a level substantially equal to the surface of the n1 + layer 8, and n
The surface of the p @-layer 7 at the non-arranged portion of the 2+ layer 9 is also replaced with the p @-layer 7 to the same level as the surface of the n @ 2 + layer 9. An insulating film 13 is provided above the portion between the exposed surface of the p layer 5 and the exposed surface of the n − layer 2 between the exposed surface of the p layer 5 and the exposed surface of the p − layer 7 between the n 1 + layer 8 and the n 2 + layer 9. And an elongated plate-shaped first gate electrode 12-1 is arranged, and similarly, the other n1 +
An elongated second gate electrode 12-2 is provided above the exposed surface of the p layer 5 between the layer 8 and the n 2+ layer 9 with an insulating film 13 interposed therebetween.
Are placed. First and second gate electrodes 12-1 and 12
-2 are arranged in parallel along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1 and are regularly arranged in the transverse gate electrodes 12-.
The bridge connection is made by 3. Here, these transverse gate electrodes 12-3 are installed at the locations corresponding to the undisposed locations of the n2 + layer 9 and the n1 + layer 8. Both ends of the cathode electrode 11 are conductively connected to the respective surfaces of the p2 + layer 6 and the n1 + layer 8, and the remaining portions are above the n2 + layer 9 and the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2. Is disposed via the insulating film 14 so as to entirely cover the other main surface 1b of the semiconductor substrate 1 as a whole. It should be noted that the composite semiconductor device actually used usually has one unit cell having the configuration shown in FIG. 1A, and several hundred or more unit cells are continuously formed in one semiconductor substrate 1. Tens of thousands are integrated and they are connected in parallel to operate.

【0029】次に、図2(a)は、図1(b)に図示の
平面図のA−A’ラインの断面図、図2(b)は、同平
面図のB−B’ラインの断面図である。
Next, FIG. 2A is a sectional view taken along the line AA 'in the plan view shown in FIG. 1B, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB' in the plan view. FIG.

【0030】図2(a)、(b)において、図1
(a)、(b)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。
2 (a) and 2 (b), FIG.
The same components as those shown in (a) and (b) are designated by the same reference numerals.

【0031】図2(a)に示されるように、n1+層8及
びn2+層9の配置部分は、半導体基体1内に隣接配置さ
れたサイリスタ領域とIGBT領域とを備えており、サ
イリスタ領域は、アノード電極10、p1+層4、nバッ
ファ層3、n- 層2、p- 層7、n2+層9からなる4層
pnpn接合部で構成され、IGBT領域は、アノード
電極10、p1+層4、nバッファ層3、n- 層2、p層
5、p2+層6、n1+層8からなる4層pnpn接合部及
び第1ゲート電極12−1、絶縁膜13からなる部分で
構成されている。一方、図2(b)に示されるように、
n1+層8及びn2+層9の未配置部分は、n1+層8及びn
2+層9がないので、前記4層pnpn接合部が構成され
ず、サイリスタ領域及びIGBT領域も構成されない。
As shown in FIG. 2A, the portion where the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are arranged has a thyristor region and an IGBT region which are arranged adjacent to each other in the semiconductor substrate 1, and the thyristor region is The IGBT region is composed of a four-layer pnpn junction including an anode electrode 10, a p1 + layer 4, an n buffer layer 3, an n− layer 2, a p− layer 7, and an n2 + layer 9, and the IGBT region is composed of the anode electrode 10, the p1 + layer 4, and the n region. The buffer layer 3, the n− layer 2, the p layer 5, the p 2+ layer 6, and the n 1+ layer 8 are composed of a four-layer pnpn junction portion, the first gate electrode 12-1, and the insulating film 13. On the other hand, as shown in FIG.
The unplaced portions of the n1 + layers 8 and n2 + layers 9 are the n1 + layers 8 and n.
Since there is no 2+ layer 9, the four-layer pnpn junction is not formed, and neither the thyristor region nor the IGBT region is formed.

【0032】また、図3は、図1(a)、(b)に図示
された複合半導体装置の内部等価回路を示す回路構成図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an internal equivalent circuit of the composite semiconductor device shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).

【0033】図3において、図1(a)、(b)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. 3, the same components as those shown in FIGS. 1A and 1B are designated by the same reference numerals.

【0034】図3に示されるように、p1+層4、n- 層
2、p- 層7からなる部分は第1pnpトランジスタ
(Q1)、n- 層2、p- 層7、n2+層9からなる部分
は第1npnトランジスタ(Q2)を構成し、p1+層
4、n- 層2、p2+層6からなる部分は第2pnpトラ
ンジスタ(Q3)、n- 層2、p2+層6、n1+層8から
なる部分は第2npnトランジスタ(Q4)を構成す
る。また、第1ゲート電極12−1、絶縁膜13、n1+
層8、p層5、n- 層2からなる部分は第1nチャネル
MISFET(M1)、第1ゲート電極12−1、絶縁
膜13、n- 層2、p- 層7、n2+層9からなる部分は
第2nチャネルMISFET(M2)、第2ゲート電極
12−2、絶縁膜13、n2+層9、p層5、n1+層8か
らなる部分は第3nチャネルMISFET(M3)をそ
れぞれ構成し、横行ゲート電極12−3、p2+層6、p
層5、p- 層7からなる部分はノーマリーオン形pチャ
ネルMISFET(M4)、横行ゲート電極12−3、
p- 層9、n- 層2、p層5、p2+層6からなる部分は
ノーマリーオフ形pチャネルMISFET(M4)を構
成する。また、r1はn1+層8の下側部分のp2+層6内
の横方向抵抗、r2はn1+層8の下側部分のp- 層7内
の横方向抵抗、Rはn- 層2の内部抵抗である。この場
合、第1pnpトランジスタ(Q1)と第1npnトラ
ンジスタ(Q2)によってサイリスタ領域が構成され、
第1nチャネルMISFET(M1)と第2pnpトラ
ンジスタ(Q3)と第2npnトランジスタ(Q4)に
よってIGBT領域が構成されている。
As shown in FIG. 3, the portion composed of the p1 + layer 4, the n− layer 2 and the p− layer 7 is composed of the first pnp transistor (Q1), the n− layer 2, the p− layer 7 and the n2 + layer 9. The portion constitutes the first npn transistor (Q2), and the portion composed of the p1 + layer 4, the n− layer 2 and the p2 + layer 6 is the portion composed of the second pnp transistor (Q3), the n− layer 2, the p2 + layer 6 and the n1 + layer 8. Form a second npn transistor (Q4). In addition, the first gate electrode 12-1, the insulating film 13, n1 +
The layer 8, the p layer 5, and the n − layer 2 are composed of the first n-channel MISFET (M1), the first gate electrode 12-1, the insulating film 13, the n − layer 2, the p − layer 7, and the n 2 + layer 9. The portion composed of the second n-channel MISFET (M2), the second gate electrode 12-2, the insulating film 13, the n2 + layer 9, the p layer 5, and the n1 + layer 8 constitutes the third n-channel MISFET (M3), respectively, and traverses. Gate electrode 12-3, p2 + layer 6, p
The layer 5 and the p-layer 7 are the normally-on p-channel MISFET (M4), the transverse gate electrode 12-3,
The portion consisting of the p- layer 9, the n- layer 2, the p layer 5, and the p2 + layer 6 constitutes a normally-off p-channel MISFET (M4). In addition, r1 is the lateral resistance in the p2 + layer 6 below the n1 + layer 8, r2 is the lateral resistance in the p− layer 7 below the n1 + layer 8, and R is the internal resistance of the n− layer 2. Is. In this case, the first pnp transistor (Q1) and the first npn transistor (Q2) form a thyristor region,
An IGBT region is constituted by the first n-channel MISFET (M1), the second pnp transistor (Q3) and the second npn transistor (Q4).

【0035】ここにおいて、図1(a)、(b)及び図
2(a)、(b)の構成図、それに図3の回路図を併用
して、第1の実施例の複合半導体装置の動作を説明す
る。
Here, by using the configuration diagrams of FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B together with the circuit diagram of FIG. 3, the composite semiconductor device of the first embodiment will be described. The operation will be described.

【0036】まず、複合半導体装置をターンオンさせる
には、カソード電極11の電圧を基準にしてアノード電
極10に正の高電圧を印加し、第1及び第2ゲート電極
12−1、12−2に正の制御電圧を印加する。このと
き、第1ゲート電極12−1の下側のp層5の表面部
分、第1ゲート電極12−1の下側のp- 層7の表面部
分、及び、第2ゲート電極12−2の下側のp層5の表
面部分にそれぞれnチャネルが形成され、第1nチャネ
ルMISFET(M1)、第2nチャネルMISFET
(M2)、第3nチャネルMISFET(M3)がそれ
ぞれターンオンされる。そして、第1nチャネルMIS
FET(M1)のターンオンによって、電子(MIS電
流)がカソード電極11から第1nチャネルMISFE
T(M1)を通してn- 層2に注入され、続いてp1+層
4にも注入される。電子(MIS電流)がp1+層4に流
れ込むと、第1pnpトランジスタ(Q1)がターンオ
ンし、今度はホール(ホール電流)がp1+層4からn-
層2に注入され、続いてp-層7に流れ込む。ホール
(ホール電流)がp- 層7に流れ込むと、p- 層7内の
横方向抵抗r2により内部電圧降下が生じ、それにより
p- 層7の電位が上昇する。そして、p- 層7の電位が
p- 層7とn2+層8のpn接合拡散電位を超えるように
なると、第1npnトランジスタ(Q2)がターンオン
し、n1+層8から第3nチャネルMISFET(M3)
を通してn2+層7に流れ込んだ電子(サイリスタ電流)
は、第1npnトランジスタQ2を通してn- 層2に注
入され、同時に、n1+層8から第1nチャネルMISF
ET(M1)と第2nチャネルMISFET(M2)を
通してn2+層9に流れ込んだ電子(サイリスタ電流)
も、第1npnトランジスタ(Q2)を通してn- 層2
に注入される。この結果、p1+層4からn- 層2を経て
p- 層7に達するホール(ホール電流)量がさらに増大
し、第1pnpトランジスタ(Q1)及び第1npnト
ランジスタ(Q2)からなるサイリスタ領域が点弧さ
れ、複合半導体装置がターンオンするようになる。
First, in order to turn on the composite semiconductor device, a positive high voltage is applied to the anode electrode 10 with reference to the voltage of the cathode electrode 11, and the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2 are applied. Apply a positive control voltage. At this time, the surface portion of the p layer 5 below the first gate electrode 12-1, the surface portion of the p − layer 7 below the first gate electrode 12-1, and the second gate electrode 12-2 An n channel is formed in the surface portion of the lower p layer 5, and a first n channel MISFET (M1) and a second n channel MISFET are formed.
(M2) and the third n-channel MISFET (M3) are turned on. And the first n-channel MIS
When the FET (M1) is turned on, electrons (MIS current) flow from the cathode electrode 11 to the first n-channel MISFE.
It is implanted into the n @-layer 2 through T (M1), and subsequently into the p1 + layer 4. When an electron (MIS current) flows into the p1 + layer 4, the first pnp transistor (Q1) turns on, and a hole (hole current) from the p1 + layer 4 to n-.
It is injected into layer 2 and subsequently flows into p-layer 7. When holes (hole current) flow into p @-layer 7, an internal voltage drop occurs due to lateral resistance r2 in p @-layer 7, which raises the potential of p @-layer 7. When the potential of the p- layer 7 exceeds the pn junction diffusion potential of the p- layer 7 and the n2 + layer 8, the first npn transistor (Q2) turns on, and the n1 + layer 8 to the third n-channel MISFET (M3).
Electrons (thyristor current) flowing into the n2 + layer 7 through
Are injected into the n- layer 2 through the first npn transistor Q2, and at the same time, from the n1 + layer 8 to the first n-channel MISF.
Electrons (thyristor current) flowing into the n2 + layer 9 through the ET (M1) and the second n-channel MISFET (M2)
Also through the first npn transistor (Q2) to the n- layer 2
Is injected into. As a result, the amount of holes (hole current) reaching the p- layer 7 from the p1 + layer 4 through the n- layer 2 is further increased, and the thyristor region including the first pnp transistor (Q1) and the first npn transistor (Q2) is ignited. Then, the composite semiconductor device is turned on.

【0037】ところで、この第1の実施例の複合半導体
装置においては、横行ゲート電極12−3の配置部分
(横行ゲート電極12−3の配置個所の下側部分及びそ
の下側部分の延長部分)に、n1+層8及びn2+層9の未
配置個所が設けられており、これら未配置個所はn1+層
8及びn2+層9の表面に達するまでp2+層6及びp- 層
7が置換配置されている。そして、横行ゲート電極12
−3の下側部分におけるp- 層7内の横方向抵抗r2は
p- 層7内の他の部分の横方向抵抗よりもかなり小さく
なっており、横行ゲート電極12−3の下側部分の延長
部分におけるp2+層6内の横方向抵抗r1もp2+層6内
の他の部分の横方向抵抗よりもかなり小さくなってい
る。このため、n2+層9の下側部分のp- 層7に流れ込
んだホール(ホール電流)は、図2(b)に示されるよ
うに、n2+層9の未配置個所のp- 層7内を集中して流
れた後、n1+層8の未配置個所のp2+層6内を同様に集
中して流れ、カソード電極11に達するので、p- 層7
やp2+層6内に大きな内部電圧降下が生じることがなく
なり、その結果、IGBT領域の第2pnpトランジス
タ(Q3)と第2npnトランジスタ(Q4)とからな
る寄生サイリスタのラッチアップの発生を防ぐことがで
きる。
By the way, in the composite semiconductor device of the first embodiment, the portion where the transverse gate electrode 12-3 is arranged (the lower portion of the portion where the transverse gate electrode 12-3 is arranged and the extended portion of the lower portion). Are provided with non-arranged portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9, and the p2 + layer 6 and the p- layer 7 are replaced and arranged until reaching the surfaces of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9, respectively. . Then, the transverse gate electrode 12
-3, the lateral resistance r2 in the p- layer 7 in the lower part is much smaller than the lateral resistance in other parts in the p- layer 7, and the lateral resistance r2 in the lower part of the transverse gate electrode 12-3 is The lateral resistance r1 in the p2 + layer 6 in the extended portion is also considerably smaller than the lateral resistances in the other portions in the p2 + layer 6. Therefore, the holes (hole current) flowing into the p- layer 7 in the lower portion of the n2 + layer 9 pass through the p- layer 7 in the unlocated portion of the n2 + layer 9 as shown in FIG. 2 (b). After flowing in a concentrated manner, it also flows in a concentrated manner in the p2 + layer 6 in an unarranged portion of the n1 + layer 8 and reaches the cathode electrode 11, so that the p− layer 7
And a large internal voltage drop does not occur in the p2 + layer 6, and as a result, it is possible to prevent the latch-up of the parasitic thyristor including the second pnp transistor (Q3) and the second npn transistor (Q4) in the IGBT region. .

【0038】一方、複合半導体装置をターンオンさせる
には、カソード電極11の電圧を基準にして第1及び第
2ゲート電極12−1、12−2にカソード電極11の
電圧と同じ電圧または負の制御電圧を印加する。このと
き、第1ゲート電極12−1の下側のp層5の表面部
分、第1ゲート電極12−1の下側のp- 層7の表面部
分、及び、第2ゲート電極12−2の下側のp層5の表
面部分にそれぞれ形成されていたnチャネルが消滅し、
第1nチャネルMISFET(M1)、第2nチャネル
MISFET(M2)、第3nチャネルMISFET
(M3)がそれぞれターンオフされる。そして、第1n
チャネルMISFET(M1)、第2nチャネルMIS
FET(M2)、第3nチャネルMISFET(M3)
のオフによって、n1+層8からn- 層2内に流れ込んで
いた電子(MIS電流)とn1+層8からn2+層9に流れ
込んでいた電子(サイリスタ電流)とが遮断される。こ
の結果、p1+層4からn- 層2を通してp- 層7に達す
るホール(ホール電流)の注入もなくなり、この複合半
導体装置がターンオフするようになる。
On the other hand, in order to turn on the composite semiconductor device, the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2 have the same voltage as the voltage of the cathode electrode 11 or a negative control based on the voltage of the cathode electrode 11. Apply voltage. At this time, the surface portion of the p layer 5 below the first gate electrode 12-1, the surface portion of the p − layer 7 below the first gate electrode 12-1, and the second gate electrode 12-2 The n-channels formed on the surface of the lower p-layer 5 disappear,
First n-channel MISFET (M1), second n-channel MISFET (M2), third n-channel MISFET
(M3) are turned off. And the first n
Channel MISFET (M1), second n-channel MIS
FET (M2), third n-channel MISFET (M3)
By turning off, the electrons (MIS current) flowing from the n1 + layer 8 into the n− layer 2 and the electrons (thyristor current) flowing from the n1 + layer 8 into the n2 + layer 9 are cut off. As a result, injection of holes (hole current) from p1 + layer 4 through p @-layer 2 to p @-layer 7 is also eliminated, and the composite semiconductor device is turned off.

【0039】このターンオフ時においても、ホール(ホ
ール電流)は、n1+層8やn2+層9の未配置個所のp2+
層6やp- 層7の部分に集中して流れるようになる。特
に、第1及び第2ゲート電極12−1、12−2に供給
する制御電圧を、カソード電極11の電圧よりも負の電
圧になるように選べば、n2+層9の未配置個所のp層5
及びp2+層6の表面にp型高不純物濃度(p+)の蓄積
層が形成されるとともに、n- 層2の表面にp型高不純
物濃度(p+)の反転層が形成され、それによりノーマ
リーオン型pチャネルMISFET(M4)及びノーマ
リーオフ型pチャネルMISFET(M4)がともにオ
ン状態になり、p- 層7とその両側にあるカソード電極
11とが低抵抗で導電接続される。この結果、n2+層9
の下側部分のp- 層7に流れ込んだホール(ホール電
流)は、n2+層9の未配置個所のp- 層9に一層集中し
て流れるようになり、第2pnpトランジスタ(Q3)
と第2npnトランジスタ(Q4)からなる寄生サイリ
スタがラッチアップすることがない。
Even at the time of this turn-off, holes (hole current) remain at p2 + at unplaced portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9.
The flow will be concentrated in the layers 6 and p-layer 7. In particular, if the control voltage to be supplied to the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2 is selected to be a negative voltage than the voltage of the cathode electrode 11, the p layer of the n2 + layer 9 which is not arranged is formed. 5
And a p-type high impurity concentration (p +) accumulation layer is formed on the surface of the p2 + layer 6, and an inversion layer of p-type high impurity concentration (p +) is formed on the surface of the n- layer 2, whereby a normally-formed layer is formed. Both the on-type p-channel MISFET (M4) and the normally-off p-channel MISFET (M4) are turned on, and the p- layer 7 and the cathode electrodes 11 on both sides thereof are conductively connected with low resistance. As a result, the n2 + layer 9
The holes (hole currents) flowing into the p- layer 7 in the lower part of the n 2 + layer 9 are more concentrated and flow in the p- layer 9 in the non-arranged portion of the n 2 + layer 9, and the second pnp transistor (Q3)
Therefore, the parasitic thyristor including the second npn transistor (Q4) does not latch up.

【0040】このように、この第1の実施例の複合半導
体装置によれば、負荷の短絡等によって、複合半導体装
置内に大電流が通流したような場合、または、複合半導
体装置を高速度でターンオフさせた際にアノード電極1
0とカソード電極11間に生じる大きな電位変化(dv
/dt)により変位電流が発生したような場合において
も、IGBT領域の寄生サイリスタがラッチアップする
ことがなく、ラッチアップによる複合半導体装置の非制
御状態の発生を防ぐことができるとともに、複合半導体
装置の熱破壊の発生も防ぐことができる。
As described above, according to the composite semiconductor device of the first embodiment, when a large current flows through the composite semiconductor device due to a load short circuit or the like, or the composite semiconductor device is operated at high speed. Anode electrode 1 when turned off by
0 and a large potential change (dv
Even if a displacement current is generated due to / dt), the parasitic thyristor in the IGBT region does not latch up, and it is possible to prevent the occurrence of the uncontrolled state of the composite semiconductor device due to the latch-up, and the composite semiconductor device. It is also possible to prevent the occurrence of thermal destruction.

【0041】また、この第1の実施例の複合半導体装置
によれば、主電流を通流させるサイリスタ領域の占有面
積(n2+層9の占有面積)を既知のこの種の複合半導体
装置よりも大きくできるので、オン時の抵抗損失(オン
電圧)を十分に低減させることが可能となり、高耐圧ま
たは大電流化の達成が容易な複合半導体装置を得ること
ができる。
Further, according to the composite semiconductor device of the first embodiment, the occupying area of the thyristor region through which the main current flows (the occupying area of the n2 + layer 9) is larger than that of the known composite semiconductor device of this type. Therefore, it is possible to sufficiently reduce the resistance loss (ON voltage) at the time of turning on, and it is possible to obtain a composite semiconductor device in which high breakdown voltage or high current can be easily achieved.

【0042】なお、この第1の実施例においてはn- 層
2よりも高不純物濃度のnバッファ層3が用いられてい
るが、これは第1npnトランジスタ(Q1)及び第2
npnトランジスタ(Q3)におけるホール注入効率を
抑え、寄生サイリスタのラッチアップの低減とターンオ
フ時のテール電流による損失の低減を行うために設けら
れているものである。そして、nバッファ層3の不純物
濃度や層厚は、複合半導体装置で必要とする特性によっ
て適宜設定される。また、ホール注入効率を抑えるため
に、nバッファ層3の代わりに他の手段を用いてもよ
く、例えば、n-層2を部分的にアノード電極10に短
絡させるようにしたものや、p1+層4をn- 層2に隣接
配置させ、その隣接部分近傍のn- 層2に少数キャリア
のライフタイム低下手段を設けるようにしたものを用い
てもよい。
In the first embodiment, the n buffer layer 3 having a higher impurity concentration than the n @-layer 2 is used, which is the first npn transistor (Q1) and the second npn transistor (Q1).
It is provided to suppress the hole injection efficiency in the npn transistor (Q3), reduce the latch-up of the parasitic thyristor, and reduce the loss due to the tail current at turn-off. Then, the impurity concentration and the layer thickness of the n buffer layer 3 are appropriately set according to the characteristics required in the composite semiconductor device. Further, in order to suppress the hole injection efficiency, other means may be used in place of the n buffer layer 3, for example, the one in which the n − layer 2 is partially short-circuited to the anode electrode 10 or the p 1 + layer. 4 may be arranged adjacent to the n-layer 2, and the n-layer 2 near the adjacent portion may be provided with a minority carrier lifetime reducing means.

【0043】続いて、図4は本発明に係わる複合半導体
装置の第2の実施例の構成図であって、(a)は一部の
構成要素を部分的に除去した斜視図を示し、(b)は同
じく一部の構成要素を部分的に除去した平面図を示す。
Next, FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention, in which (a) is a perspective view in which some of the components are partially removed, b) is a plan view in which some components are also partially removed.

【0044】図4(a)、(b)において、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 FIGS. 4A and 4B, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0045】この第2の実施例と第1の実施例との構成
の違いは、第1の実施例が横行ゲート電極12−3を一
個所に1つづつ設置しているのに対し、第2の実施例が
横行ゲート電極12−3を一個所に2つづつ設置してい
る点、第1の実施例が、半導体基体1の長手方向に沿っ
て、n1+層8及びn2+層9の未配置個所を各横行ゲート
電極12−3の設置個所に略一致した位置に選んでいる
のに対し、第2の実施例が、半導体基体1の長手方向に
沿って、n1+層8及びn2+層9の未配置個所を2つの横
行ゲート電極12−3の設置個所に跨るような位置に選
んでいる点、それに、第1の実施例が、n1+層8及びn
2+層9の未配置個所にそれぞれp2+層6及びp- 層7を
置換配置させているのに対し、第2の実施例が、n1+層
8の未配置個所にp2+層6を置換配置させるとともに、
n2+層9の未配置個所の内、横行ゲート電極12−3の
下側部分にp層5を置換配置させ、2つの横行ゲート電
極12−3に囲まれた部分に中央部分を短冊状に開口さ
せたn1+層8を置換配置させ、かつ、この開口部分にp
2+層6を置換配置させている点であって、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 between the structures of the second embodiment and the first embodiment is that the first embodiment has one transverse gate electrode 12-3 and one transverse gate electrode 12-3. In the second embodiment, two transverse gate electrodes 12-3 are installed in one place, and in the first embodiment, the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are not formed along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1. While the location is selected at a position substantially corresponding to the location of each transverse gate electrode 12-3, in the second embodiment, the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are arranged along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1. The non-arranged portion is located at the position where the two transverse gate electrodes 12-3 are installed, and in the first embodiment, the n1 + layers 8 and n are formed.
In the second embodiment, the p2 + layer 6 and the p− layer 7 are replaced and arranged in the unplaced portions of the 2+ layer 9, respectively, whereas the p2 + layer 6 is replaced and arranged in the unplaced portions of the n1 + layer 8. With
Among the unplaced parts of the n2 + layer 9, the p layer 5 is replaced and arranged in the lower part of the transverse gate electrode 12-3, and the central portion is opened in a strip shape in the portion surrounded by the two transverse gate electrodes 12-3. The n1 + layer 8 thus formed is replaced and arranged, and p is formed in this opening.
There is no difference in structure between the second embodiment and the first embodiment except that the 2+ layer 6 is replaced.

【0046】さらに、図5(a)は、図4(b)に図示
の平面図のC−C’ラインの断面図、図5(b)は、同
平面図のD−D’ラインの断面図である。なお、図示さ
れていないが、同平面図のA−A’ラインの断面図は、
図2(a)に図示された断面図と同じものである。
Further, FIG. 5A is a sectional view taken along the line CC 'of the plan view shown in FIG. 4B, and FIG. 5B is a sectional view taken along the line DD' of the plan view. It is a figure. Although not shown, the cross-sectional view taken along the line AA ′ of the plan view is
It is the same as the cross-sectional view shown in FIG.

【0047】図5(a)、(b)において、図1
(a)、(b)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 FIGS. 5A and 5B, FIG.
The same components as those shown in (a) and (b) are designated by the same reference numerals.

【0048】図5(a)に示されるように、n1+層8及
びn2+層9の配置部分は、半導体基体1内に隣接配置さ
れたサイリスタ領域とIGBT領域とを備え、サイリス
タ領域は、アノード電極10、p1+層4、nバッファ層
3、n- 層2、p- 層7、n2+層9からなる4層pnp
n接合部で構成され、IGBT領域は、アノード電極1
0、p1+層4、nバッファ層3、n- 層2、p層5、p
2+層6、n1+層8からなる4層pnpn接合部及び第1
ゲート電極12−1、絶縁膜13からなる部分で構成さ
れる。一方、図5(b)に示されるように、n1+層8及
びn2+層9の未配置部分は、n1+層8及びn2+層9がな
いので、前記4層pnpn接合部が構成されず、サイリ
スタ領域及びIGBT領域も構成されない。
As shown in FIG. 5A, the portion where the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are arranged has a thyristor region and an IGBT region which are arranged adjacent to each other in the semiconductor substrate 1, and the thyristor region is the anode electrode. 4, a p1 + layer 4, an n buffer layer 3, an n− layer 2, a p− layer 7, and an n2 + layer 9, which are four layers pnp
The n-junction portion is formed, and the IGBT region is formed by the anode electrode 1.
0, p1 + layer 4, n buffer layer 3, n- layer 2, p layer 5, p
A four-layer pnpn junction composed of a 2+ layer 6 and an n1 + layer 8 and a first
The gate electrode 12-1 and the insulating film 13 are formed. On the other hand, as shown in FIG. 5B, since the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are not arranged, the four-layer pnpn junction is not formed because the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are not formed. Also, the IGBT region is not configured.

【0049】この第2の実施例の複合半導体装置におい
て、その内部等価回路については図3に図示された第1
の実施例の内部等価回路と同じであり、また、動作につ
いても第1の実施例の動作と殆んど同じであるので、第
2の実施例についての詳しい動作説明は省略する。
In the composite semiconductor device of the second embodiment, the internal equivalent circuit thereof is the first one shown in FIG.
Since it is the same as the internal equivalent circuit of the second embodiment and the operation is almost the same as that of the first embodiment, the detailed description of the operation of the second embodiment will be omitted.

【0050】そして、第2の実施例によれば、図5
(b)に示されるように、横行ゲート電極12−3の下
側部分はn1+層8及びn2+層9の未配置個所であり、そ
れらの未配置個所にそれぞれp層5及びp2+層6が置換
配置されているので、n1+層8及びn2+層9の未配置個
所に対応したp層5及びp2+層6の横方向抵抗は小さく
なっている。そして、特に、複合半導体装置がターンオ
フするときは、横行ゲート電極12−3、p2+層6、p
層5からなるノーマリーオン形pチャネルMISFET
(M4)、及び、横行ゲート電極12−3、p層5、n
- 層2、p層5、p2+層6からなるノーマリーオフ形p
チャネルMISFET(M4)がそれぞれオンするの
で、n2+層9の下側部分のp- 層7に流れ込んだホール
(ホール電流)は、横行ゲート電極12−3の下側部分
のp層5を集中して流れ、n1+層8の下側部分を通らず
に両側のカソード電極11に到達する。このため、第1
の実施例と同様に、第2pnpトランジスタ(Q3)及
び第2npnトランジスタ(Q4)からなるIGBT領
域の寄生サイリスタがラッチアップすることがなく、既
知のこの種の複合半導体装置に比べて、ターンオフ時の
破壊耐量とオン時の負荷短絡耐量をそれぞれ大きくする
ことができる。
Then, according to the second embodiment, as shown in FIG.
As shown in (b), the lower part of the transverse gate electrode 12-3 is the non-arranged portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9, and the p-layer 5 and the p2 + layer 6 are replaced at these non-arranged portions, respectively. Since they are arranged, the lateral resistances of the p layer 5 and the p2 + layer 6 corresponding to the non-arranged portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are small. Then, especially when the composite semiconductor device is turned off, the transverse gate electrode 12-3, the p2 + layer 6, p
Normally-on p-channel MISFET comprising layer 5
(M4), the transverse gate electrode 12-3, the p layer 5, n
-Normally-off type p consisting of layer 2, p layer 5 and p 2+ layer 6
Since the channel MISFETs (M4) are turned on, holes (hole current) flowing into the p- layer 7 under the n2 + layer 9 concentrate in the p layer 5 under the traverse gate electrode 12-3. Flow to reach the cathode electrodes 11 on both sides without passing through the lower part of the n1 + layer 8. Therefore, the first
In the same manner as in the embodiment of the above, the parasitic thyristor in the IGBT region formed by the second pnp transistor (Q3) and the second npn transistor (Q4) does not latch up, and compared with the known composite semiconductor device of this type, It is possible to increase the breakdown resistance and the load short-circuit resistance when turned on.

【0051】また、第2の実施例の複合半導体装置は、
図5(a)に示されるように、横行ゲート電極12−
3、n1+層8、p層5及びn2+層8からなる第3nチャ
ネルMISFET(M3)が電子流(サイリスタ電流)
の電流通路として付加されるので、第1の実施例に比べ
てオン電圧を低減できるという利点がある。この点は、
第3nチャネルMISFET(M3)のチャネル幅が大
きくなったものと等価であり、カソード電極11からサ
イリスタ領域のn2+層9への電子の流入が4つの方向か
ら行われるので、電子流(サイリスタ電流)を大幅に増
加させることができるだけでなく、n2+層9の下側部分
のp- 層7に流れ込んだホール(ホール電流)も、同様
に4つの方向に引き抜かれるようになる。このため、第
2の実施例は、第1の実施例に比べて、IGBT領域の
寄生サイリスタがよりラッチアップし難いという利点を
有している。
The composite semiconductor device of the second embodiment is
As shown in FIG. 5A, the transverse gate electrode 12-
3, the third n-channel MISFET (M3) composed of the n1 + layer 8, the p layer 5 and the n2 + layer 8 has an electron flow (thyristor current).
Since it is added as a current path of, there is an advantage that the ON voltage can be reduced as compared with the first embodiment. This point is
This is equivalent to the channel width of the third n-channel MISFET (M3) increased, and electrons flow from the cathode electrode 11 to the n2 + layer 9 in the thyristor region from four directions, so that an electron flow (thyristor current) Not only can be significantly increased, but also holes (hole current) flowing into the p- layer 7 in the lower portion of the n2 + layer 9 can be similarly extracted in four directions. Therefore, the second embodiment has an advantage that the parasitic thyristor in the IGBT region is less likely to latch up as compared with the first embodiment.

【0052】続く、図6は本発明に係わる複合半導体装
置の第3の実施例の構成図であって、(a)は一部の構
成要素を部分的に除去した斜視図を示し、(b)は同じ
く一部の構成要素を部分的に除去した平面図を示す。
Next, FIG. 6 is a constitutional view of a third embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention, in which (a) is a perspective view in which some of the constituent elements are partially removed, and (b) is shown. ) Also shows a plan view with some components partially removed.

【0053】図6(a)、(b)において、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 FIGS. 6A and 6B, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0054】この第3の実施例と第2の実施例との構成
の違いは、第2の実施例が第1及び第2のゲート電極1
2−1、12−2の幅を異ならせているのに対し、第3
の実施例が第1及び第2のゲート電極12−1、12−
2の幅を同じにしている点、及び、第2の実施例がp-
層7を一方のp層5に隣接配置しているのに対し、第3
の実施例がp- 層7を双方のp層5から離間配置してい
る点であって、その他に、第3の実施例と第2の実施例
との間に構成上の違いはない。
The difference in structure between the third embodiment and the second embodiment is that the second embodiment has the first and second gate electrodes 1 and 2.
2-1 and 12-2 have different widths, whereas the third
Of the first and second gate electrodes 12-1, 12-
2 has the same width, and the second embodiment is p-
The layer 7 is arranged adjacent to one of the p layers 5, while the third layer
In this embodiment, the p @-layer 7 is arranged apart from both p layers 5, and there is no difference in structure between the third embodiment and the second embodiment.

【0055】さらに、図7(a)は、図6(b)に図示
の平面図のE−E’ラインの断面図、図7(b)は、同
平面図のF−F’ラインの断面図である。なお、図示さ
れていないが、同平面図のC−C’ラインの断面図は、
図5(a)に図示された断面図と同じものである。
Further, FIG. 7A is a sectional view taken along the line EE 'in the plan view shown in FIG. 6B, and FIG. 7B is a sectional view taken along the line FF' in the plan view. It is a figure. Although not shown, the sectional view taken along the line CC ′ of the same plan view
It is the same as the cross-sectional view shown in FIG.

【0056】図7(a)、(b)において、図1
(a)、(b)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 FIGS. 7A and 7B, as shown in FIG.
The same components as those shown in (a) and (b) are designated by the same reference numerals.

【0057】図7(a)に示されるように、n1+層8及
びn2+層9の配置部分は、半導体基体1内に隣接配置さ
れたサイリスタ領域とIGBT領域とを備え、サイリス
タ領域は、アノード電極10、p1+層4、nバッファ層
3、n- 層2、p- 層7、n2+層9からなる4層pnp
n接合部で構成され、IGBT領域は、アノード電極1
0、p1+層4、nバッファ層3、n- 層2、p層5、p
2+層6、n1+層8からなる4層pnpn接合部及び第1
ゲート電極12−1、絶縁膜13からなる部分で構成さ
れる。一方、図7(b)に示されるように、n1+層8及
びn2+層9の未配置部分は、n1+層8及びn2+層9がな
いので、前記4層pnpn接合部が構成されず、サイリ
スタ領域及びIGBT領域も構成されない。
As shown in FIG. 7A, the portion where the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are arranged has a thyristor region and an IGBT region which are arranged adjacent to each other in the semiconductor substrate 1, and the thyristor region is the anode electrode. 4, a p1 + layer 4, an n buffer layer 3, an n− layer 2, a p− layer 7, and an n2 + layer 9, which are four layers pnp
The n-junction portion is formed, and the IGBT region is formed by the anode electrode 1.
0, p1 + layer 4, n buffer layer 3, n- layer 2, p layer 5, p
A four-layer pnpn junction composed of a 2+ layer 6 and an n1 + layer 8 and a first
The gate electrode 12-1 and the insulating film 13 are formed. On the other hand, as shown in FIG. 7B, since the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are not arranged, the four-layer pnpn junction portion is not formed and the thyristor region is not formed. Also, the IGBT region is not configured.

【0058】この第3の実施例の複合半導体装置におい
ても、その内部等価回路については図3に図示された第
1の実施例の内部等価回路と同じであり、また、動作に
ついても第1の実施例の動作と殆んど同じであるので、
この第3の実施例についての詳しい動作説明も省略す
る。
Also in the composite semiconductor device of the third embodiment, the internal equivalent circuit is the same as the internal equivalent circuit of the first embodiment shown in FIG. 3, and the operation is also the first. Since the operation is almost the same as that of the embodiment,
A detailed explanation of the operation of the third embodiment is also omitted.

【0059】そして、第3の実施例によれば、図7
(b)に示されるように、横行ゲート電極12−3の下
側部分はn1+層8及びn2+層9の未配置個所であり、そ
れらの未配置個所にそれぞれp層5及びp2+層6が置換
配置されているので、n1+層8及びn2+層9の未配置個
所に対応したp層5及びp2+層6の横方向抵抗は小さく
なっている。そして、特に、この複合半導体装置がター
ンオフするときは、横行ゲート電極12−3、p2+層
6、p層5からなるノーマリーオン形pチャネルMIS
FET(M4)、及び、横行ゲート電極12−3、p層
5、n- 層2、p層5、p2+層6からなるノーマリーオ
フ形pチャネルMISFET(M4)がそれぞれオンす
るので、n2+層9の下側部分のp- 層7に流れ込んだホ
ール(ホール電流)は、横行ゲート電極12−3の下側
部分のp層5を集中して流れ、n1+層8の下側部分を通
らずに両側のカソード電極11に到達する。このため、
第1の実施例や第2の実施例と同様に、第2pnpトラ
ンジスタ(Q3)及び第2npnトランジスタ(Q4)
からなるIGBT領域の寄生サイリスタがラッチアップ
することがなく、既知のこの種の複合半導体装置に比べ
て、ターンオフ時の破壊耐量とオン時の負荷短絡耐量を
それぞれ大きくすることができる。
Then, according to the third embodiment, as shown in FIG.
As shown in (b), the lower part of the transverse gate electrode 12-3 is the non-arranged portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9, and the p-layer 5 and the p2 + layer 6 are replaced at these non-arranged portions, respectively. Since they are arranged, the lateral resistances of the p layer 5 and the p2 + layer 6 corresponding to the non-arranged portions of the n1 + layer 8 and the n2 + layer 9 are small. Especially, when this composite semiconductor device is turned off, a normally-on type p-channel MIS composed of the transverse gate electrode 12-3, the p 2+ layer 6 and the p layer 5 is formed.
Since the FET (M4) and the normally-off p-channel MISFET (M4) including the transverse gate electrode 12-3, the p layer 5, the n- layer 2, the p layer 5, and the p2 + layer 6 are turned on, the n2 + layer is formed. The holes (hole current) flowing into the p- layer 7 in the lower portion of 9 flow concentratedly in the p layer 5 in the lower portion of the transverse gate electrode 12-3 and do not pass through the lower portion of the n1 + layer 8. To reach the cathode electrodes 11 on both sides. For this reason,
Similar to the first and second embodiments, the second pnp transistor (Q3) and the second npn transistor (Q4).
The parasitic thyristor in the IGBT region made of does not latch up, and the breakdown withstand capability at turn-off and the load short-circuit withstand capability at on can be increased respectively, as compared with the known composite semiconductor device of this type.

【0060】また、この第3の実施例の複合半導体装置
は、図7(a)に示されるように、第1及び第2ゲート
電極12−1、12−2の幅を略等しくするとともに、
p-層7を双方のp層5から分離配置させるようにして
いるので、ターンオン時に、n- 層2からp- 層7に流
れ込んだホール(ホール電流)が両側のカソード電極1
1に直接流れることがなくなる。このため、p- 層7の
電位がカソード電極11の電位の影響を受けることが少
なくなり、容易に電位上昇するようになるので、第2の
実施例に比べて、サイリスタ領域が動作し易くなり、オ
ン電圧を低減できるという利点がある。
Further, in the composite semiconductor device of the third embodiment, as shown in FIG. 7A, the widths of the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2 are made substantially equal, and
Since the p − layer 7 is arranged separately from both p layers 5, at the time of turn-on, holes (hole current) flowing from the n − layer 2 to the p − layer 7 are present on both sides of the cathode electrode 1.
There is no direct flow to 1. Therefore, the potential of the p- layer 7 is less affected by the potential of the cathode electrode 11, and the potential easily rises, so that the thyristor region operates more easily than in the second embodiment. The advantage is that the on-voltage can be reduced.

【0061】次いで、図8は本発明に係わる複合半導体
装置の第4の実施例の構成図であって、(a)は一部の
構成要素を部分的に除去した斜視図を示し、(b)は同
じく一部の構成要素を部分的に除去した平面図を示す。
Next, FIG. 8 is a constitutional view of a fourth embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention, wherein (a) is a perspective view in which some of the constituent elements are partially removed, and (b) is shown. ) Also shows a plan view with some components partially removed.

【0062】図8(a)、(b)において、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 FIGS. 8A and 8B, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0063】この第4の実施例と第2実施例との構成の
違いは、第2実施例が、2つのp2+層6の表面に半導体
基体1の長手方向に沿って規則的に短冊形のn1+層8を
選択配置しているのに対し、第4の実施例が、1方のp
2+層6の表面に半導体基体1の長手方向に沿って規則的
に短冊形のn1+層8を選択配置しているものの、他方の
p2+層6の表面にn1+層8を何等配置していない点だけ
であって、その他に、第4の実施例と第2実施例との間
に構成上の違いはない。
The difference between the fourth embodiment and the second embodiment is that the second embodiment has a regular strip shape on the surface of the two p 2+ layers 6 along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1. While the n1 + layer 8 is selectively arranged, in the fourth embodiment, one p
The strip-shaped n1 + layers 8 are regularly arranged on the surface of the 2+ layer 6 along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1, but no n1 + layer 8 is arranged on the surface of the other p2 + layer 6. However, there is no difference in structure between the fourth embodiment and the second embodiment.

【0064】この第4の実施例の複合半導体装置におい
ても、その内部等価回路については図3に図示された第
1の実施例の内部等価回路と同じであり、また、動作に
ついても第1の実施例の動作と殆んど同じであるので、
この第4の実施例についての詳しい動作説明も省略す
る。
Also in the composite semiconductor device of the fourth embodiment, the internal equivalent circuit is the same as the internal equivalent circuit of the first embodiment shown in FIG. 3, and the operation is also the first. Since the operation is almost the same as that of the embodiment,
A detailed explanation of the operation of the fourth embodiment is also omitted.

【0065】そして、第4の実施例の複合半導体装置
は、ターンオフ時に、第2ゲート電極12−2の下側部
分に形成されるノーマリーオン型pチャネルMISFE
T(M4)及びノーマリーオフ型pチャネルMISFE
T(M4)がオンになると、n- 層2からn2+層9の下
側部分のp- 層7内に流れ込んだホール(ホール電流)
は半導体基体1の長手方向の側縁部全域を通してカソー
ド電極11に掃き出されるようになるので、第2の実施
例に比べて、ターンオフ時の破壊耐量を大きくできると
いう利点がある。
In the composite semiconductor device of the fourth embodiment, the normally-on type p-channel MISFE formed in the lower part of the second gate electrode 12-2 at the time of turn-off.
T (M4) and normally-off p-channel MISFE
When T (M4) is turned on, holes (hole current) flowed from the n− layer 2 into the p− layer 7 under the n2 + layer 9.
Is to be swept out to the cathode electrode 11 through the entire side edge portion in the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1, so that there is an advantage that the breakdown resistance at turn-off can be increased as compared with the second embodiment.

【0066】ところで、第4の実施例のように、他方の
p2+層6の表面にn1+層8を何等配置しないと、その部
分のn1+層8からn2+層9に電子が流れ込まないことに
なるが、前記部分のn1+層8からn2+層9に流れ込む電
子は、第1MISFET(M1)と第2MISFET
(M2)の2つのnチャネル部分を通らなけばならない
もので、電流量としては比較的少ないので、前記部分の
n1+層8を配置しないことによる複合半導体装置の内部
抵抗の上昇(オン電圧の上昇)は僅かで済む。また、複
合半導体装置のターンオン時に、サイリスタ領域を点弧
させるためのMIS電流(電子)は、第1及び第2ゲー
ト電極12−1、12−2及び一対の横行ゲート電極1
2−3に囲まれた領域内のn1+層8から供給されるの
で、サイリスタが点弧しないという事態になることはな
い。
By the way, if no n1 + layer 8 is arranged on the surface of the other p2 + layer 6 as in the fourth embodiment, electrons will not flow from the n1 + layer 8 to the n2 + layer 9 at that portion. , The electrons flowing from the n1 + layer 8 to the n2 + layer 9 in the portion are the first MISFET (M1) and the second MISFET.
Since it has to pass through the two n-channel portions of (M2), and the amount of current is relatively small, the internal resistance of the composite semiconductor device is increased (the on-voltage is increased by not arranging the n1 + layer 8 of the portion). ) Is small. Further, when the composite semiconductor device is turned on, the MIS current (electrons) for firing the thyristor region is generated by the first and second gate electrodes 12-1 and 12-2 and the pair of transverse gate electrodes 1.
Since it is supplied from the n1 + layer 8 in the area surrounded by 2-3, the thyristor does not ignite.

【0067】次いで、図9は本発明に係わる複合半導体
装置の第5の実施例の構成図であって、(a)は一部の
構成要素を部分的に除去した斜視図を示し、(b)は同
じく一部の構成要素を部分的に除去した平面図を示す。
Next, FIG. 9 is a constitutional view of a fifth embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention, in which (a) is a perspective view in which some of the components are partially removed, and (b) is shown. ) Also shows a plan view with some components partially removed.

【0068】図9(a)、(b)において、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 FIGS. 9A and 9B, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0069】この第5の実施例と第4実施例との構成の
違いは、第4実施例が、一方のp2+層6の表面だけに
半導体基体1の長手方向に沿って規則的に短冊形のn1
+層8を選択配置しているのに対し、第5の実施例が、
1方のp2+層6の表面にもn1+層8を何等配置していな
い点だけであって、その他に、第5の実施例と第4実施
例との間に構成上の違いはない。
The difference between the structures of the fifth embodiment and the fourth embodiment is that the fourth embodiment has a regular strip shape along the longitudinal direction of the semiconductor substrate 1 only on the surface of one p2 + layer 6. N1
While the + layer 8 is selectively arranged, in the fifth embodiment,
The only difference is that no n1 + layer 8 is arranged on the surface of one p2 + layer 6, and other than that, there is no structural difference between the fifth embodiment and the fourth embodiment.

【0070】この第5の実施例の複合半導体装置におい
ても、その内部等価回路については図3に図示された第
1の実施例の内部等価回路と殆んど同じであり、また、
動作についても第1の実施例の動作と殆んど同じである
ので、この第4の実施例についての詳しい動作説明も省
略する。
Also in the composite semiconductor device of the fifth embodiment, the internal equivalent circuit is almost the same as the internal equivalent circuit of the first embodiment shown in FIG. 3, and
Since the operation is almost the same as that of the first embodiment, detailed explanation of the operation of the fourth embodiment will be omitted.

【0071】そして、第5の実施例の複合半導体装置
は、ターンオフ時に、第1及び第2ゲート電極12−2
の下側部分に形成されるノーマリーオン型pチャネルM
ISFET(M4)及びノーマリーオフ型pチャネルM
ISFET(M4)がオンになると、n- 層2からn2+
層9の下側部分のp- 層7内に流れ込んだホール(ホー
ル電流)は半導体基体1の長手方向の両側縁部全域を通
してカソード電極11に掃き出されるようになるので、
第4の実施例に比べて、ターンオフ時の破壊耐量を格段
に大きくできるという利点がある。
Then, the composite semiconductor device of the fifth embodiment has the first and second gate electrodes 12-2 at the time of turn-off.
Normally-on p-channel M formed in the lower part of the
ISFET (M4) and normally-off type p-channel M
When the ISFET (M4) is turned on, n- layer 2 to n2 +
The holes (hole currents) flowing into the p − layer 7 in the lower portion of the layer 9 are swept out to the cathode electrode 11 through the entire side edges of the semiconductor substrate 1 in the longitudinal direction.
Compared with the fourth embodiment, there is an advantage that the breakdown resistance at turn-off can be significantly increased.

【0072】この第5の実施例のように、2つのp2+層
6の表面にそれぞれn1+層8を何等配置しないと、n1+
層8からn2+層9に電子が流れ込まないことになるが、
n1+層8からn2+層9に流れ込む電子は、第1MISF
ET(M1)と第2MISFET(M2)の2つのnチ
ャネル部分を通らなけばならないもので、電流量として
は比較的少ないものであるので、2つのn1+層8を配置
しないことによる複合半導体装置の内部抵抗の上昇(オ
ン電圧の上昇)は小さくて済む。また、複合半導体装置
のターンオン時に、サイリスタ領域を点弧させるための
MIS電流(電子)は、第1及び第2ゲート電極12−
1、12−2及び一対の横行ゲート電極12−3に囲ま
れた領域内のn1+層8から供給されるので、サイリスタ
が点弧しないという事態に至ることはない。
If no n1 + layers 8 are arranged on the surfaces of the two p2 + layers 6 as in the fifth embodiment, n1 + is formed.
Electrons do not flow from layer 8 to n2 + layer 9,
The electrons flowing from the n1 + layer 8 to the n2 + layer 9 are the first MISF.
Since the two n-channel portions of the ET (M1) and the second MISFET (M2) have to be passed through, and the amount of current is relatively small, the composite semiconductor device is not provided by disposing the two n1 + layers 8. The increase in internal resistance (increase in ON voltage) is small. Also, when the composite semiconductor device is turned on, the MIS current (electrons) for igniting the thyristor region is generated by the first and second gate electrodes 12-.
Since it is supplied from the n1 + layer 8 in the region surrounded by 1, 12-2 and the pair of transverse gate electrodes 12-3, the thyristor does not ignite.

【0073】続いて、図10は、本発明に係わる複合半
導体装置を用いて構成した3相インバータ回路の一例を
示す電気回路図である。
Next, FIG. 10 is an electric circuit diagram showing an example of a three-phase inverter circuit configured by using the composite semiconductor device according to the present invention.

【0074】図10において、T1 、T2 は直流電源端
子、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32
は本発明の複合半導体装置、D11、D12、D21、D22
31、D32はフライホイールダイオード、SB11、SB
12、SB21、SB22、SB31、SB32はスナバー回路、
Mは3相交流電動機である。
In FIG. 10, T 1 and T 2 are DC power supply terminals, SW 11 , SW 12 , SW 21 , SW 22 , SW 31 , and SW 32.
Is a composite semiconductor device of the present invention, D 11 , D 12 , D 21 , D 22 ,
D 31 and D 32 are flywheel diodes, SB 11 and SB
12 , SB 21 , SB 22 , SB 31 , SB 32 are snubber circuits,
M is a three-phase AC motor.

【0075】そして、複合半導体装置SW11、SW12
直流電源端子T1 、T2 間に直列接続され、複合半導体
装置SW11にフライホイールダイオードD11とスナバー
回路SB11が並列接続され、複合半導体装置SW12にフ
ライホイールダイオードD12とスナバー回路SB12が並
列接続される。また、複合半導体装置SW21、SW22
直流電源端子T1 、T2 間に直列接続され、複合半導体
装置SW21にフライホイールダイオードD21とスナバー
回路SB21が並列接続され、複合半導体装置SW22にフ
ライホイールダイオードD22とスナバー回路SB22が並
列接続される。さらに、複合半導体装置SW31、SW32
も直流電源端子T1 、T2 間に直列接続され、複合半導
体装置SW31にフライホイールダイオードD31とスナバ
ー回路SB31が並列接続され、複合半導体装置SW32
フライホイールダイオードD32とスナバー回路SB32
並列接続される。複合半導体装置SW11、SW12の接続
点、複合半導体装置SW21、SW22の接続点、複合半導
体装置SW31、SW32の接続点は、それぞれ3相交流電
動機の入力に接続され、全体として、3相インバータ回
路を構成している。
[0075] Then, the composite semiconductor device SW 11, SW 12 are connected in series between the DC power supply terminals T 1, T 2, the flywheel diode D 11 and the snubber circuit SB 11 is connected in parallel to the composite semiconductor device SW 11, the composite The flywheel diode D 12 and the snubber circuit SB 12 are connected in parallel to the semiconductor device SW 12 . The composite semiconductor device SW 21, SW 22 is also connected in series between the DC power supply terminals T 1, T 2, the flywheel diode D 21 and the snubber circuit SB 21 is connected in parallel to the composite semiconductor device SW 21, the composite semiconductor device SW A flywheel diode D 22 and a snubber circuit SB 22 are connected in parallel to 22 . Furthermore, the composite semiconductor devices SW 31 , SW 32
1 also DC power terminal T, connected in series between T 2, the flywheel diode D 31 and the snubber circuit SB 31 is connected in parallel to the composite semiconductor device SW 31, a flywheel diode D 32 and a snubber circuit to the composite semiconductor device SW 32 SB 32 is connected in parallel. The connection points of the composite semiconductor devices SW 11 and SW 12 , the connection points of the composite semiconductor devices SW 21 and SW 22 , and the connection points of the composite semiconductor devices SW 31 and SW 32 are respectively connected to the inputs of the three-phase AC motors, and as a whole. It constitutes a three-phase inverter circuit.

【0076】本発明による複合半導体装置SW11、SW
12、SW21、SW22、SW31、SW32は、第1及び第2
ゲート電極12−1、12−2への制御電圧の印加・除
去によって容易にオン・オフすることができるもので、
例えば、既知のGTOサイリスタのように、ゲート電極
に多量の電流を流し込む必要がなく、しかも、ゲート電
極かた多量の電流を引き出す必要がないので、ゲート駆
動回路の構成が極めて簡略化される。
Composite semiconductor devices SW 11 , SW according to the present invention
12 , SW 21 , SW 22 , SW 31 , SW 32 are the first and second
It can be easily turned on / off by applying / removing a control voltage to / from the gate electrodes 12-1 and 12-2.
For example, unlike the known GTO thyristor, it is not necessary to apply a large amount of current to the gate electrode and it is not necessary to draw a large amount of current from the gate electrode, so that the configuration of the gate drive circuit is extremely simplified.

【0077】また、本発明による複合半導体装置S
11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32は、内
蔵のMISFETの飽和特性を利用しているので、サイ
リスタ動作であるにも係らず、限流作用を持たせること
ができるので、かかる特性を持つ複合半導体装置S
11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32を3相
インバータ回路に用いれば、大きな電流を低いオン電圧
により、装置を破壊することなく高速度で制御可能な3
相インバータ回路が得られるという利点がある。
Further, the composite semiconductor device S according to the present invention
Since W 11 , SW 12 , SW 21 , SW 22 , SW 31 , and SW 32 utilize the saturation characteristics of the built-in MISFET, they can have a current limiting action despite the thyristor operation. Therefore, the composite semiconductor device S having such characteristics
If W 11 , SW 12 , SW 21 , SW 22 , SW 31 , and SW 32 are used in a three-phase inverter circuit, a large current can be controlled at a high speed without destroying the device due to a low ON voltage.
There is an advantage that a phase inverter circuit can be obtained.

【0078】このため、例えば、既知のGTOサイリス
タを用いた3相インバータ回路に比べ、高周波化や易制
御性による回路の小型化、軽量化、低損失化及び低雑音
化等が達成でき、例えば、既知のIGBTを用いた3相
インバータ回路に比べ、低オン電圧化による回路の大容
量化、低損失化等を達成することができる。
Therefore, for example, as compared with a three-phase inverter circuit using a known GTO thyristor, the circuit can be made smaller, lighter in weight, lower in loss and lower in noise due to higher frequency and easier control. In comparison with a known three-phase inverter circuit using an IGBT, it is possible to achieve a large circuit capacity and a low loss due to a low on-voltage.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複合半導体装置におけるIGBT領域のn1+層(第2エ
ミッタ層)8の少なくとも一部分をp2+層(第2ベース
層)6に置換させるとともに、サイリスタ領域のn2+層
(第2エミッタ層)9の一部分をp- 層(第2ベース
層)7に置換させ、これらの置換部分を通してサイリス
タ領域のp- 層(第2ベース層)7からIGBT領域の
p2+層(第2ベース層)6を経てカソード電極11に至
る荷電粒子(ホール)結合通路を設けているので、ホー
ルがp1+層(第1エミッタ層)4からn- 層(第1ベー
ス層)2を経てサイリスタ領域のp- 層(第2ベース
層)7に注入された場合、ホール電流の大部分は、ホー
ル結合通路を通して流れ、IGBT領域のn1+層(第2
エミッタ層)8の下側部分のp2+層(第2ベース層)6
に殆んど流れないので、ターンオフ時に生じる過電流、
または、動作時の負荷の短絡等によって生じる過電流が
複合半導体装置内を流れても、その過電流に基づくIG
BT領域のp2+層(第2ベース層)6内の電圧降下は僅
かであり、IGBT領域の寄生サイリスタがラッチアッ
プすることはない。
As described above, according to the present invention,
At least a part of the n1 + layer (second emitter layer) 8 in the IGBT region of the composite semiconductor device is replaced with a p2 + layer (second base layer) 6, and a part of the n2 + layer (second emitter layer) 9 in the thyristor region is replaced with p. -Layer (second base layer) 7 is substituted, and the p- layer (second base layer) 7 in the thyristor region is passed through these substituted portions to the cathode electrode 11 via the p2 + layer (second base layer) 6 in the IGBT region. Since a charged particle (hole) coupling path to reach the hole is provided, holes pass from the p1 + layer (first emitter layer) 4 to the n− layer (first base layer) 2 to the p− layer (second base layer) in the thyristor region. When injected in 7, most of the hole current flows through the hole coupling passage, and the n1 + layer (second
P2 + layer (second base layer) 6 below the emitter layer 8
Since almost no current flows into the
Alternatively, even if an overcurrent caused by a short circuit of a load during operation flows in the composite semiconductor device, the IG based on the overcurrent is generated.
The voltage drop in the p2 + layer (second base layer) 6 in the BT region is small, and the parasitic thyristor in the IGBT region does not latch up.

【0080】このように、本発明によれば、複合半導体
装置内に過電流が流れても、IGBT領域の寄生サイリ
スタがラッチアップしないので、遮断時の破壊耐量と動
作時の負荷短絡耐量がそれぞれ大きい複合半導体装置を
得ることができるという効果がある。さらに、本発明に
よれば、IGBT領域の寄生サイリスタのラッチアップ
の発生を軽減できることによって、主サイリスタ電流が
流れるサイリスタ領域の占有面識を拡大させることが可
能になり、オン時の抵抗損失(オン電圧)の小さい複合
半導体装置を得ることができるという効果もある。
As described above, according to the present invention, even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, the parasitic thyristor in the IGBT region does not latch up, so that the breakdown withstand capability during interruption and the load short circuit withstand capability during operation are different. There is an effect that a large composite semiconductor device can be obtained. Furthermore, according to the present invention, the occurrence of latch-up of the parasitic thyristor in the IGBT region can be reduced, so that it becomes possible to increase the area of knowledge of the thyristor region in which the main thyristor current flows, and the resistance loss at the time of ON (ON voltage It is also possible to obtain a composite semiconductor device having a small).

【0081】また、本発明によれば、複合半導体装置に
おける第6半導体層(n1+層)8の少なくとも一部分を
第4半導体層(p2+層)6に置換させた第1置換部分
と、第7半導体層(n2+層)9の一部分を第5半導体層
(p- 層)7に置換させた第2置換部分を設け、第1置
換部分を通って、第5半導体層(p- 層)7から第3半
導体層(p層)5、第4半導体層(p2+層)6をそれぞ
れ経て第2主電極(K)11に至る第1荷電粒子(ホー
ル)結合通路を設け、かつ、第2置換部分を通って、第
5半導体層(p2+層)6から第1半導体層(n- 層)
2、第3半導体層(p- 層)5、第4半導体層(p2+
層)6をそれぞれ経て第2主電極(K)11に至る第2
荷電粒子(ホール)結合通路を設けたので、ホールが第
2半導体層(p1+層)4から第1半導体層(n- 層)2
を経て第5半導体層(p- 層)7に注入された場合、ホ
ール電流の大部分は、第1及び第2ホール結合通路を通
して流れ、第6半導体層(n1+層)8の下側部分の第4
半導体層(p2+層)6に流れなくなるので、過電流が複
合半導体装置内を流れても、その過電流に基づく第4半
導体層(p2+層)6内の電圧降下は僅かであって、複合
半導体装置がラッチアップすることはない。
Further, according to the present invention, in the composite semiconductor device, at least a part of the sixth semiconductor layer (n1 + layer) 8 is replaced by the fourth semiconductor layer (p2 + layer) 6, and the seventh replacement portion and the seventh semiconductor portion. A second replacement portion obtained by replacing a part of the layer (n2 + layer) 9 with the fifth semiconductor layer (p- layer) 7 is provided, and passes through the first replacement portion from the fifth semiconductor layer (p- layer) 7 to the fifth semiconductor layer (p- layer) 7. A first charged particle (hole) coupling path reaching the second main electrode (K) 11 through each of the third semiconductor layer (p layer) 5 and the fourth semiconductor layer (p2 + layer) 6 is provided, and the second replacement portion is formed. Through the fifth semiconductor layer (p2 + layer) 6 to the first semiconductor layer (n- layer)
2, third semiconductor layer (p- layer) 5, fourth semiconductor layer (p2 +
The second main electrode (K) 11 through the respective layers 6)
Since the charged particle (hole) coupling passage is provided, holes are formed from the second semiconductor layer (p1 + layer) 4 to the first semiconductor layer (n- layer) 2
When injected into the fifth semiconductor layer (p- layer) 7 via the above, most of the hole current flows through the first and second hole coupling passages, and the lower part of the sixth semiconductor layer (n1 + layer) 8 Fourth
Since the current does not flow to the semiconductor layer (p2 + layer) 6, even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, the voltage drop in the fourth semiconductor layer (p2 + layer) 6 due to the overcurrent is slight, and the composite semiconductor The device does not latch up.

【0082】このように、本発明によれば、複合半導体
装置内に過電流が流れても、ラッチアップすることがな
いので、遮断時の破壊耐量と動作時の負荷短絡耐量がそ
れぞれ大きい複合半導体装置を得ることができるという
効果があり、同時に、ラッチアップの発生の軽減によっ
て、主電流通流領域(n2+層)9の占有面識を拡大さ
せ、オン時の抵抗損失(オン電圧)の小さい複合半導体
装置を得ることができるという効果もある。
As described above, according to the present invention, even if an overcurrent flows in the composite semiconductor device, latch-up does not occur, so that the composite semiconductor has a large breakdown withstand capability during interruption and a large load short circuit withstand capability during operation. It is possible to obtain a device, and at the same time, by reducing the occurrence of latch-up, the area occupied by the main current flowing region (n2 + layer) 9 is expanded, and the resistance loss (ON voltage) at the time of ON is small. There is also an effect that a semiconductor device can be obtained.

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

【図1】本発明に係わる複合半導体装置の第1の実施例
の斜視図及び平面図である。
FIG. 1 is a perspective view and a plan view of a first embodiment of a composite semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1に図示の平面図におけるA−A’ライン及
びB−B’ラインの断面図である。
2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'and the line BB' in the plan view shown in FIG.

【図3】図1に図示の複合半導体装置の内部等価回路を
示す回路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an internal equivalent circuit of the composite semiconductor device shown in FIG.

【図4】本発明に係わる複合半導体装置の第2の実施例
の斜視図及び平面図である。
FIG. 4 is a perspective view and a plan view of a second embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention.

【図5】図4に図示の平面図におけるC−C’ライン及
びD−D’ラインの断面図である。
5 is a cross-sectional view taken along line CC 'and line DD' in the plan view shown in FIG.

【図6】本発明に係わる複合半導体装置の第3の実施例
の斜視図及び平面図である。
6A and 6B are a perspective view and a plan view of a third embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention.

【図7】図6に図示の平面図におけるE−E’ライン及
びF−F’ラインの断面図である。
7 is a cross-sectional view taken along line EE 'and line FF' in the plan view shown in FIG.

【図8】本発明に係わる複合半導体装置の第4の実施例
の斜視図及び平面図である。
8A and 8B are a perspective view and a plan view of a fourth embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention.

【図9】本発明に係わる複合半導体装置の第5の実施例
の斜視図及び平面図である。
9A and 9B are a perspective view and a plan view of a fifth embodiment of the composite semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明に係わる複合半導体装置を用いて構成
した3相インバータ回路の一例を示す電気回路図であ
る。
FIG. 10 is an electric circuit diagram showing an example of a three-phase inverter circuit configured by using the composite semiconductor device according to the present invention.

【図11】既知のMISゲート型サイリスタ装置の構成
の一例を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of the configuration of a known MIS gate type thyristor device.

【図12】既知のMISゲート型サイリスタ装置の内部
等価回路を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing an internal equivalent circuit of a known MIS gate type thyristor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基体 1a 一方の主表面 1b 他方の主表面 2 n型低不純物濃度の第1半導体層(第1ベース層、
n- 層) 3 n型バッファ層(第1ベース層、nバッファ層) 4 p型高不純物濃度の第2半導体層(第1エミッタ
層、p1+層) 5 p型第3半導体層(第2ベース層、p層) 6 p型高不純物濃度の第4半導体層(第2ベース層、
p2+層) 7 p型低不純物濃度の第5半導体層(第2ベース層、
p- 層) 8 n型高不純物濃度の第6半導体層(第2エミッタ
層、n1+層) 9 n型高不純物濃度の第7半導体層(第2エミッタ
層、n2+層) 10 アノード電極(第1主電極) 11 カソード電極(第2主電極) 12−1 第1ゲート電極(制御電極) 12−2 第2ゲート電極(制御電極) 12−3 横行ゲート電極(制御電極) 13、14 絶縁膜
1 semiconductor substrate 1a one main surface 1b the other main surface 2 n-type low impurity concentration first semiconductor layer (first base layer,
n− layer) 3 n-type buffer layer (first base layer, n-buffer layer) 4 p-type second semiconductor layer with high impurity concentration (first emitter layer, p1 + layer) 5 p-type third semiconductor layer (second base layer) Layer, p layer) 6 p-type high impurity concentration fourth semiconductor layer (second base layer,
p2 + layer) 7 p-type low impurity concentration fifth semiconductor layer (second base layer,
p- layer) 8 n-type high impurity concentration sixth semiconductor layer (second emitter layer, n1 + layer) 9 n-type high impurity concentration seventh semiconductor layer (second emitter layer, n2 + layer) 10 anode electrode (first Main electrode) 11 Cathode electrode (second main electrode) 12-1 First gate electrode (control electrode) 12-2 Second gate electrode (control electrode) 12-3 Traverse gate electrode (control electrode) 13, 14 Insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 21/336 H01L 29/78 321 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/78 21/336 H01L 29/78 321 Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1及び第2主表面を有する半導体基体
内に、それぞれ少なくとも第1、第2ベース層と第1、
第2エミッタ層を備えたIGBT領域とサイリスタ領域
が隣接配置され、前記第1主表面にアノード電極、前記
第2主表面にカソード電極及び絶縁ゲート電極がそれぞ
れ設けられ、前記IGBT領域内の前記第2の主表面側
にMISFETが形成され、前記IGBT領域及びサイ
リスタ領域の前記第1エミッタ層が前記アノード電極に
導電接続され、前記IGBT領域の前記第2エミッタ層
及び第2ベース層が前記カソード電極に導電接続され、
前記サイリスタ領域の前記第2エミッタ層が前記MIS
FETを介して前記IGBT領域の前記第2エミッタ層
に結合配置される複合半導体装置において、前記IGB
T領域における前記第2エミッタ層の少なくとも一部分
を前記第2ベース層に、また、前記サイリスタ領域にお
ける前記第2エミッタ層の一部分を前記第2ベース層に
それぞれ置換させ、前記置換部分を通して前記サイリス
タ領域の第2ベース層から前記IGBT領域の第2ベー
ス層を経て前記カソード電極に至る荷電粒子結合通路を
設けたことを特徴とする複合半導体装置。
1. A semiconductor substrate having first and second major surfaces, and at least a first and a second base layer and a first and a second base layer, respectively.
An IGBT region having a second emitter layer and a thyristor region are arranged adjacent to each other, an anode electrode is provided on the first main surface, a cathode electrode and an insulated gate electrode are provided on the second main surface, respectively, and the first region in the IGBT region is provided. 2, a MISFET is formed on the main surface side, the first emitter layer in the IGBT region and the thyristor region is conductively connected to the anode electrode, and the second emitter layer and the second base layer in the IGBT region are the cathode electrode. Conductively connected to
If the second emitter layer in the thyristor region is the MIS
In the composite semiconductor device, which is arranged to be coupled to the second emitter layer of the IGBT region via a FET, the IGBT
At least a part of the second emitter layer in the T region is replaced with the second base layer, and a part of the second emitter layer in the thyristor region is replaced with the second base layer, and the thyristor region is passed through the replacement part. 7. A composite semiconductor device, comprising: a charged particle coupling path extending from the second base layer to the cathode electrode through the second base layer in the IGBT region.
【請求項2】 前記荷電粒子結合通路は、前記サイリス
タ領域の前記第2ベース層から前記MISFETを介し
て前記IGBT領域の第2ベース層に至る第1の結合通
路と、前記サイリスタ領域の第2ベース層から直接それ
に隣接する前記IGBT領域の第2ベース層に至る第2
結合通路とからなっていることを特徴とする請求項1記
載の複合半導体装置。
2. The charged particle coupling path includes a first coupling path from the second base layer in the thyristor area to a second base layer in the IGBT area via the MISFET, and a second coupling path in the thyristor area. A second base layer from the base layer directly adjacent to the second base layer of the IGBT region
The composite semiconductor device according to claim 1, wherein the composite semiconductor device comprises a coupling passage.
【請求項3】 前記第1の結合通路はノーマリオン型の
pチャネルMISFETを構成し、前記第2の結合通路
はノーマリオフ型のpチャネルMISFETを構成して
いることを特徴とする請求項2記載の複合半導体装置。
3. The first coupling passage constitutes a normally-on type p-channel MISFET, and the second coupling passage constitutes a normally-off type p-channel MISFET. Composite semiconductor device.
【請求項4】 少なくとも第1導電型の第1半導体層、
前記第1半導体層の一面に隣接配置される第2導電型の
高不純物濃度の第2半導体層、前記第1半導体層の他面
の一部に選択形成された複数の第2導電型の第3半導体
層、前記第3半導体層のそれぞれの表面の一部に選択形
成された第2導電型の高不純物濃度の第4半導体層、前
記第1半導体層の他面の一部に前記第3半導体層の1つ
に隣接するように選択形成された第2導電型の低不純物
濃度の第5半導体層、前記第4半導体層のそれぞれの表
面の一部に選択形成された第1導電型の高不純物濃度の
第6半導体層、前記第5半導体層の表面の一部に選択形
成された第1導電型の高不純物濃度の第7半導体層をそ
れぞれ備える半導体基体と、前記第2半導体層の表面に
導電接続された第1主電極と、前記第4半導体層及び第
6半導体層に導電接続された第2主電極と、前記第6半
導体層及び第7半導体層の間の露出した前記第3半導体
層、前記第1半導体層、前記第5半導体層上に絶縁配置
されるとともに、前記第6半導体層及び第7半導体層の
間の露出した前記第3半導体層上に絶縁配置された制御
電極とからなる複合半導体装置において、前記第6半導
体層の少なくとも一部分を前記第4半導体層に置換させ
た第1の置換部分と前記第7半導体層の一部分を前記第
5半導体層に置換させた第2の置換部分をそれぞれ設
け、前記第1の置換部分を通して、前記第5半導体層か
ら前記第3半導体層、前記第4半導体層をそれぞれ経て
前記第2主電極に至る第1の荷電粒子結合通路を形成
し、前記第2の置換部分を通して、前記第5半導体層か
ら前記第1半導体層、前記第3半導体層、前記第4半導
体層をそれぞれ経て前記第2主電極に至る第2の荷電粒
子結合通路を形成したことを特徴とする複合半導体装
置。
4. A first semiconductor layer of at least a first conductivity type,
A second conductive type second semiconductor layer having a high impurity concentration, which is disposed adjacent to one surface of the first semiconductor layer, and a plurality of second conductive type second semiconductor layers selectively formed on a part of the other surface of the first semiconductor layer. A third semiconductor layer, a fourth semiconductor layer of the second conductivity type having a high impurity concentration selectively formed on a part of the surface of each of the third semiconductor layers, and a third part of the other surface of the first semiconductor layer. A second conductivity type fifth semiconductor layer having a low impurity concentration, which is selectively formed so as to be adjacent to one of the semiconductor layers, and a first conductivity type which is selectively formed on a part of each surface of the fourth semiconductor layer. A sixth semiconductor layer having a high impurity concentration, a semiconductor substrate having a seventh semiconductor layer having a high impurity concentration of the first conductivity type selectively formed on a part of the surface of the fifth semiconductor layer, and a second semiconductor layer. Conductive to the first main electrode conductively connected to the surface and to the fourth semiconductor layer and the sixth semiconductor layer The second main electrode is continuously connected to the third semiconductor layer, the first semiconductor layer, and the fifth semiconductor layer, which are exposed between the sixth semiconductor layer and the seventh semiconductor layer, and are insulated from each other. In a composite semiconductor device comprising a control electrode insulated between the sixth semiconductor layer and the seventh semiconductor layer and exposed on the exposed third semiconductor layer, at least a part of the sixth semiconductor layer is formed as the fourth semiconductor layer. The first replacement portion that has been replaced and the second replacement portion that replaces a portion of the seventh semiconductor layer with the fifth semiconductor layer are respectively provided, and through the first replacement portion, from the fifth semiconductor layer to the above A first charged particle coupling path is formed through the third semiconductor layer and the fourth semiconductor layer to reach the second main electrode, and the fifth semiconductor layer to the first semiconductor layer are passed through the second replacement portion. And the third semiconductor layer Composite semiconductor device characterized by the formation of the second charged particle binding passage leading to the second main electrode through each said fourth semiconductor layer.
【請求項5】 前記第1の置換部分及び前記第2の置換
部分は、前記半導体基体の長手方向に沿って規則的に、
かつ、略一致した位置に設けられることを特徴とする請
求項4に記載の複合半導体装置。
5. The first replacement portion and the second replacement portion are regularly arranged along a longitudinal direction of the semiconductor substrate,
The composite semiconductor device according to claim 4, wherein the composite semiconductor device is provided at substantially coincident positions.
【請求項6】 前記第1の置換部分及び前記第2の置換
部分は、前記半導体基体の長手方向に沿って規則的に設
けられ、かつ、前記第1の置換部分の形状は前記半導体
基体の長手方向を長辺方向とする長方形であり、前記第
2の置換部分の形状は前記半導体基体の長手方向を短辺
方向とする長方形であることを特徴とする請求項4に記
載の複合半導体装置。
6. The first replacement portion and the second replacement portion are regularly provided along the longitudinal direction of the semiconductor substrate, and the shape of the first replacement portion is the shape of the semiconductor substrate. 5. The composite semiconductor device according to claim 4, wherein the composite semiconductor device has a rectangular shape whose longitudinal direction is a long side direction, and the second replacement portion has a rectangular shape whose longitudinal direction is a short side direction. .
【請求項7】 前記第1の置換部分は前記半導体基体の
長手方向の全長にわたって設けられ、前記第2の置換部
分は前記半導体基体の長手方向に沿って規則的に設けら
れていることを特徴とする請求項4に複合半導体装置。
7. The first replacement portion is provided over the entire length in the longitudinal direction of the semiconductor substrate, and the second replacement portion is regularly provided along the longitudinal direction of the semiconductor substrate. The composite semiconductor device according to claim 4.
【請求項8】 少なくとも直列接続された一対の可制御
素子からなる3組の回路分岐と、直流電源と、3相誘導
電動機とからなり、前記3組の回路分岐を前記直流電源
の電源端子間に接続し、前記3組の回路分岐における一
対の可制御素子の接続点を前記3相誘導電動機に接続構
成した3相電力変換装置において、前記可制御素子が前
記請求項1乃至7のいずれかに記載の複合半導体装置で
あることを特徴とする3相電力変換装置。
8. A set of at least three circuit branches comprising a pair of controllable elements connected in series, a DC power supply and a three-phase induction motor, wherein the three sets of circuit branches are connected between the power supply terminals of the DC power supply. In the three-phase power conversion device, wherein the connection point of a pair of controllable elements in the three sets of circuit branches is connected to the three-phase induction motor, the controllable element is any one of claims 1 to 7. A three-phase power conversion device, which is the composite semiconductor device according to item 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054940A1 (en) * 1998-04-15 1999-10-28 Hitachi, Ltd. Composite semiconductor device
JP2012010582A (en) * 2010-05-26 2012-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric conversion device

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