JPH07335863A - Mos-controlled semiconductor device - Google Patents

Mos-controlled semiconductor device

Info

Publication number
JPH07335863A
JPH07335863A JP13226794A JP13226794A JPH07335863A JP H07335863 A JPH07335863 A JP H07335863A JP 13226794 A JP13226794 A JP 13226794A JP 13226794 A JP13226794 A JP 13226794A JP H07335863 A JPH07335863 A JP H07335863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
semiconductor
layer
impurity concentration
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13226794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Katayama
敏也 片山
Hideo Kobayashi
秀男 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13226794A priority Critical patent/JPH07335863A/en
Publication of JPH07335863A publication Critical patent/JPH07335863A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To lower the ON voltage of a semiconductor device which is ON/OFF controlled with an insulated gate electrode, and reduce the resistance loss. CONSTITUTION:A first thyristor region and a second thyristor region are arranged in the same semiconductor substrate, so as to isolate the P base layers 162, 152 of each of the thyristors. The N emitter 161 of the first thyristor is connected with the cathode electrode via only the one out of channels of an MOSFET M1. Thereby the N emitters of the first thyristor and the second thyristor are connected together by an electrode 5 isolated from the cathode electrode. Since the first thyristor is connected with the cathode electrode via only one MOSFET, the amount of carrier in a semiconductor device can be increased, and the ON voltage can be lowered.

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、MOS制御型半導体装
置に係り、特に、オン電圧が小さく、損失の少ないMO
S制御型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS control type semiconductor device, and more particularly, to an MO with a low on-voltage and a low loss.
The present invention relates to an S control type semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS制御型半導体装置に関する従来技
術として、例えば、絶縁ゲート電極を有する電圧駆動型
のスイッチング素子であるIGBT(Insulated Gate B
ipolarTransistor)等が知られている。このIGBT
は、導通時の電圧降下がGTOサイリスタなどより大き
いという問題点を有している。
2. Description of the Related Art As a conventional technique relating to a MOS control type semiconductor device, for example, an IGBT (Insulated Gate B) which is a voltage driving type switching element having an insulated gate electrode is used.
ipolarTransistor) etc. are known. This IGBT
Has a problem that the voltage drop during conduction is larger than that of a GTO thyristor.

【0003】このため、導通時の電圧降下を小さくする
ことのできる半導体装置として、絶縁ゲート電極を有す
る電圧駆動型の半導体装置であり、IGBTより導通時
の電圧降下(オン電圧)を小さくすることができる、絶
縁ゲートによりサイリスタを制御する半導体装置が、例
えば、アイ・エス・ピー・エス・ディー(1992年)
第256〜第260頁(Proceedings of 1992 Inter na
tional Synposium onPower semiconductor Device & I
Cs,Tokyo,pp256〜260)等に記載されて提案され
ている。
Therefore, as a semiconductor device capable of reducing the voltage drop when conducting, it is a voltage drive type semiconductor device having an insulated gate electrode, and the voltage drop (ON voltage) when conducting is smaller than that of the IGBT. A semiconductor device that controls a thyristor with an insulated gate is possible, for example, by I.S.P.S.D. (1992).
256-260 (Proceedings of 1992 Inter na
tional Synposium onPower semiconductor Device & I
Cs, Tokyo, pp. 256-260) and the like.

【0004】図8は前述した従来技術による半導体装置
の構成を説明する断面図、図9は従来技術による半導体
装置の等価回路を説明する図である。
FIG. 8 is a sectional view for explaining the structure of the above-mentioned conventional semiconductor device, and FIG. 9 is a view for explaining an equivalent circuit of the conventional semiconductor device.

【0005】図示半導体装置は、半導体基体の主表面5
11に隣接するn-層500、n-層500に隣接しそれ
より高不純物濃度を有するn層501、n層501及び
主表面512に隣接しn層501より高不純物濃度を有
するp1+層502、主表面511からn-層500内に
延びn-層500より高不純物濃度を有するp2+層50
7、p2+層507に隣接し主表面511からn-層50
0内に延びn-層500とp2+層507との間の不純物
濃度を有するp- 層508、主表面511からp2+層5
07及びp- 層508内に延びp2+層507より高不純
物濃度を有するn1+層505、n1+層505から離れた
個所において主表面511からp- 層508内に延びp
- 層508より高不純物濃度を有するn2+層506、n
1+層505及びp2+層507に接触するカソード電極5
09、p1+層502に接触するアノード電極510、n
1+層505とn2+層506との間に露出するp- 層50
8の露出面上に絶縁膜503を介して形成された電極5
04による第1の絶縁ゲートG1、n-層500とn2+
層506との間に露出するp-層508の露出面上に絶
縁膜503を介して形成された電極504による第2の
絶縁ゲートG2から構成されている。
The illustrated semiconductor device has a main surface 5 of a semiconductor substrate.
11 adjacent to the n − layer 500, an n layer 501 adjacent to the n − layer 500 and having a higher impurity concentration than that, a p 1 + layer 502 adjacent to the n layer 501 and the main surface 512 and having a higher impurity concentration than the n layer 501, P2 + layer 50 extending from main surface 511 into n- layer 500 and having a higher impurity concentration than n- layer 500
7. Adjacent to the p2 + layer 507 from the main surface 511 to the n- layer 50
P − layer 508 extending into 0 and having an impurity concentration between n − layer 500 and p 2 + layer 507, from main surface 511 to p 2 + layer 5
07 and p− layer 508, which has a higher impurity concentration than the p2 + layer 507, and extends from the main surface 511 into the p− layer 508 at a location remote from the n1 + layer 505 and the n1 + layer 505.
-N2 + layers 506, n having a higher impurity concentration than the layer 508
Cathode electrode 5 in contact with 1+ layer 505 and p2 + layer 507
09, the anode electrode 510 in contact with the p1 + layer 502, n
The p- layer 50 exposed between the 1+ layer 505 and the n2 + layer 506
Electrode 5 formed on the exposed surface of No. 8 via an insulating film 503
First insulated gate G1, n-layer 500 and n2 +
The second insulated gate G2 is composed of the electrode 504 formed on the exposed surface of the p − layer 508 exposed between the layer 506 and the insulating film 503.

【0006】そして、この半導体装置は、図9の等価回
路に示すように、p1+層502、n-層500、p-層5
08からなるpnpトランジスタQ1と、n-層50
0、p-層508、 n2+層506からなるnpnトラン
ジスタQ2とにより構成されるサイリスタが、第1及び
第2の絶縁ゲート電極G1、G2間の下層部に内蔵され
て構成される。また、この半導体装置は、第1の絶縁ゲ
ートG1、n1+層505、p-層508、n2+層506
からなるnチャネルMISFET M1と、第2の絶縁
ゲートG2、n2+層506、p-層508、n-層500
からなるnチャネルMISFET M2とを、第1及び
第2の絶縁ゲート電極G1、G2を含む下層部に備えて
いる。さらに、この半導体装置は、寄生素子として、n
1+層505、p2+層507、n-層500によるトラン
ジスタQ4と、p2+層507、n-層500、p1+層5
0によるトランジスタQ3sからなる寄生サイリスタ
を、カソード電極509の下層部に含んでいる。
This semiconductor device has a p1 + layer 502, an n- layer 500, and a p- layer 5 as shown in the equivalent circuit of FIG.
08 pnp transistor Q1 and n-layer 50
A thyristor composed of an npn transistor Q2 including 0, p − layer 508 and n 2+ layer 506 is built in a lower layer portion between the first and second insulated gate electrodes G1 and G2. In addition, this semiconductor device has the first insulated gate G1, the n1 + layer 505, the p− layer 508, and the n2 + layer 506.
N-channel MISFET M1 composed of the second insulated gate G2, n2 + layer 506, p- layer 508, and n- layer 500
And an n-channel MISFET M2 composed of the above are provided in a lower layer portion including the first and second insulated gate electrodes G1 and G2. Further, this semiconductor device uses n as a parasitic element.
The transistor Q4 including the 1+ layer 505, the p2 + layer 507, and the n− layer 500, and the p2 + layer 507, the n− layer 500, and the p1 + layer 5
A parasitic thyristor including a transistor Q3s of 0 is included in the lower layer portion of the cathode electrode 509.

【0007】以下、図8及び図9を参照して、その動作
原理を説明する。
The operation principle will be described below with reference to FIGS. 8 and 9.

【0008】前述した半導体装置をターンオンさせるた
めには、まず、カソード電極K509に負の電位、アノ
ード電極A510に正の電位を印加し、第1及び第2の
絶縁ゲート電極G1、G2にカソード電極K509の電
位よりも正側に大きい電位を印加する。これにより、第
1及び第2の絶縁ゲート電極G1、G2の下のp-層5
08の表面に反転層が形成され、n1+層505、n2+層
506間及びn2+層506、n-層500間が短絡さ
れ、nチャネルMISFET M1及びnチャネルMI
SFET M2がオンとなる。
In order to turn on the semiconductor device described above, first, a negative potential is applied to the cathode electrode K509 and a positive potential is applied to the anode electrode A510, and the cathode electrodes are applied to the first and second insulated gate electrodes G1 and G2. A potential larger than the potential of K509 is applied to the positive side. As a result, the p − layer 5 under the first and second insulated gate electrodes G1 and G2 is formed.
An inversion layer is formed on the surface of 08, and the n1 + layer 505 and the n2 + layer 506 and the n2 + layer 506 and the n− layer 500 are short-circuited, and the n channel MISFET M1 and the n channel MI are formed.
SFET M2 turns on.

【0009】この結果、カソード電極K509からnチ
ャネルMISFET M1及びnチャネルMISFET
M2を通して注入された電子(MIS電流)が、n-
層500を通過しp1+層502に流れ込み、これによ
り、p1+層502よりホールがn層501を経てn-層
500に注入される。このホール電流が、p-層508
に達して、第1の絶縁ゲート電極G1の下部を経てカソ
ード電極K509に流れると、p-層508の横方向抵
抗r2によってp-層508内で電位差が生じる。
As a result, from the cathode electrode K509 to the n-channel MISFET M1 and the n-channel MISFET.
The electrons (MIS current) injected through M2 are n-
After passing through the layer 500 and flowing into the p1 + layer 502, holes are injected from the p1 + layer 502 into the n− layer 500 through the n layer 501. This hole current is the p − layer 508.
And reaches the cathode electrode K509 through the lower part of the first insulated gate electrode G1, a lateral resistance r2 of the p − layer 508 causes a potential difference in the p − layer 508.

【0010】この電位差がp-層508とn2+層506
との拡散電位(シリコンでは約0.7V)を超えると、
n2+層506から電子が直接n-層に注入されるように
なり、トランジスタQ1、Q2からなるサイリスタが点
弧し、半導体装置がオン状態となる。なお、抵抗r1
は、p2+層507が高不純物濃度であるために充分に小
さな抵抗値であり、このため、トランジスタQ3、Q4
からなる寄生サイリスタはオンしずらい。
This potential difference is due to the p − layer 508 and the n 2+ layer 506.
When it exceeds the diffusion potential of (about 0.7 V for silicon),
Electrons are directly injected from the n2 + layer 506 into the n- layer, the thyristor including the transistors Q1 and Q2 is fired, and the semiconductor device is turned on. Note that the resistance r1
Has a sufficiently small resistance value because the p2 + layer 507 has a high impurity concentration. Therefore, the transistors Q3 and Q4 have
The parasitic thyristor consisting of is hard to turn on.

【0011】一方、前記半導体装置をターンオフするた
めには、第1及び第2の絶縁ゲート電極G1、G2の電
位を、カソード電極K509の電位と同電位にするか、
あるいは、カソード電極K509の電位よりも負の電位
にする。これにより、第1及び第2の絶縁ゲート電極G
1及びG2の下のp-層508の表面の反転層が消滅
し、n2+層506からの電子の注入が遮断される結果、
p1+層502からのホールの注入もなくなり、半導体装
置はオフ状態となる。
On the other hand, in order to turn off the semiconductor device, the potentials of the first and second insulated gate electrodes G1 and G2 are made equal to the potential of the cathode electrode K509, or
Alternatively, the potential is set to be more negative than the potential of the cathode electrode K509. As a result, the first and second insulated gate electrodes G
1 and G2, the inversion layer on the surface of the p − layer 508 disappears, and the injection of electrons from the n 2+ layer 506 is blocked.
The injection of holes from the p1 + layer 502 is also eliminated, and the semiconductor device is turned off.

【0012】前述したような従来技術による半導体装置
は、サイリスタ動作を用いることにより、カソード電極
K509からnチャネルMISFET M1を通して供
給される電子が、n2+層506の横方向に広がって流れ
るため、導通時の電圧降下(抵抗損失)を従来のIGB
Tより小さくすることができる。また、この半導体装置
は、絶縁ゲート電極への電位の印加、除去により、その
オン、オフを制御することができ、従来のIGBTと同
様にゲート回路を極めて簡略化することができるという
特徴を有している。
In the semiconductor device according to the prior art as described above, by using the thyristor operation, electrons supplied from the cathode electrode K509 through the n-channel MISFET M1 spread in the lateral direction of the n2 + layer 506, so that they are in conduction. Voltage drop (resistance loss) of conventional IGB
It can be smaller than T. In addition, this semiconductor device has a feature that ON / OFF can be controlled by applying and removing a potential to the insulated gate electrode, and the gate circuit can be extremely simplified as in the conventional IGBT. is doing.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
技術による半導体装置は、サイリスタ動作を用いている
にもかかわらず、オン電圧を充分に小さくすることがで
きないという問題点を有している。
However, the above-described semiconductor device according to the prior art has a problem that the on-voltage cannot be sufficiently reduced although the thyristor operation is used.

【0014】すなわち、従来技術による半導体装置は、
p-層508が p2+層507と接続されており、また、
p2+層507が高不純物濃度であるため、p2+層507
内の前述した横方向抵抗r1の抵抗値が低い値となって
いる。このため、従来技術による半導体装置は、p-層
508のp2+層507が接続されている付近において、
ホール電流が流れたときのp-層508の横方向抵抗r
2による電位差がn2+層506との拡散電位(シリコン
では約0.7V)まで持ち上がらず、サイリスタとして
点弧することができず、p2+層から離れた部分でしかサ
イリスタ動作を行うことができない。
That is, the conventional semiconductor device is
p- layer 508 is connected to p2 + layer 507, and
Since the p2 + layer 507 has a high impurity concentration, the p2 + layer 507
The above-mentioned lateral resistance r1 has a low resistance value. Therefore, in the semiconductor device according to the conventional technique, in the vicinity of the p − layer 508 where the p 2+ layer 507 is connected,
Lateral resistance r of p − layer 508 when a hole current flows
The potential difference due to 2 does not rise to the diffusion potential (about 0.7 V in silicon) with the n2 + layer 506, so that it cannot be fired as a thyristor, and the thyristor operation can be performed only in the portion distant from the p2 + layer.

【0015】従って、前述した従来技術による半導体装
置は、p-層508のp2+層507が接続されている付
近のサイリスタ領域が無駄になってしまっており、全体
を有効に使用することができず、このため、オン電圧を
充分に小さくすることができないという問題点を有して
いる。
Therefore, in the above-described semiconductor device according to the prior art, the thyristor region in the vicinity of the p − layer 508 to which the p 2+ layer 507 is connected is wasted, and the entire semiconductor device cannot be used effectively. Therefore, there is a problem that the on-voltage cannot be made sufficiently small.

【0016】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、導通時のオン抵抗を小さくして、導通時の
抵抗損失を小さくすることのできるMOS制御型半導体
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a MOS control type semiconductor device capable of reducing the on-resistance during conduction and the resistance loss during conduction. It is in.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、同一半導体基板内にIGBTとサイリスタとを、I
GBTのpべース層とサイリスタのpベース層とを分離
するように配置し、サイリスタのnエミッタを1つのM
OSFETのチャネルを介してカソード電極と接続する
構成とすることにより達成される。
According to the present invention, the object is to provide an IGBT and a thyristor in the same semiconductor substrate.
The p-base layer of the GBT and the p-base layer of the thyristor are arranged so as to be separated from each other, and the n-emitter of the thyristor is separated by one M.
This is achieved by adopting a structure in which the cathode electrode is connected through the channel of the OSFET.

【0018】[0018]

【作用】本発明は、サイリスタのpベース層がIGBT
のpベース層と分離して構成されているので、アノード
電極からのホールがサイリスタのpベース層からカソー
ド電極に流れることがなく、サイリスタ領域のpベース
層の電位を均等に持ち上げることが可能となり、サイリ
スタ領域の全体をサイリスタ動作させることができる。
また、本発明は、サイリスタのnエミッタがカソード電
極とIGBTのMOSFET1つだけを介してカソード
電極と接続されるように構成されているので、サイリス
タのnエミッタに注入される電子電流が、サイリスタを
オン、オフするIGBTのMOSFET1つだけしか通
らない。
In the present invention, the p-base layer of the thyristor is the IGBT.
Since it is configured separately from the p base layer of, the holes from the anode electrode do not flow from the p base layer of the thyristor to the cathode electrode, and it is possible to raise the potential of the p base layer in the thyristor region evenly. The entire thyristor area can be operated as a thyristor.
Further, according to the present invention, the n-emitter of the thyristor is configured to be connected to the cathode electrode via only the cathode electrode and one MOSFET of the IGBT, so that the electron current injected into the n-emitter of the thyristor is generated by the thyristor. Only one MOSFET MOSFET that turns on and off passes.

【0019】本発明は、前述により、オン電圧が低い、
すなわち、導通時のオン抵抗が小さく、抵抗損失の小さ
いMOS制御型半導体装置を実現することができる。
According to the present invention, as described above, the on-voltage is low,
That is, it is possible to realize a MOS control type semiconductor device having a small on-resistance when conducting and a small resistance loss.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明によるMOS制御型半導体装置
の実施例を図面により詳細に説明する。なお、以下に説
明する本発明の各実施例は、第1導電型半導体をp型、
第2導電型半導体をn型とした例であり、説明中におい
は、符号等を付与して、単に、p層、n層という。
Embodiments of a MOS control type semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In each embodiment of the present invention described below, the first conductivity type semiconductor is p-type,
This is an example in which the second conductivity type semiconductor is an n-type, and in the description, reference numerals and the like are given and simply referred to as a p-layer and an n-layer.

【0021】図1は本発明の第1の実施例による半導体
装置の構成を示す断面図、図2は本発明の第1の実施例
による半導体装置の等価回路を説明する図、図3は本発
明の第1の実施例による半導体装置の構成を示す平面図
である。図1において、1はn型半導体基体でありn-
層171として機能する。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining an equivalent circuit of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a semiconductor device according to a first example of the invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an n-type semiconductor substrate, n-
It functions as the layer 171.

【0022】本発明の第1の実施例による半導体装置
は、図1に示すように、n-層171に隣接しそれより
高不純物濃度を有するn層172、n層172及び半導
体基体1の主表面12に隣接しn層172より高不純物
濃度を有するp1+層18、半導体基体1の主表面11か
らn-層171内に延びn-層171より高不純物濃度を
有するp層131、主表面11からp層131内に延び
p層131より高不純物濃度を有するp2+層132、主
表面11からp層131及びp2+層132内に延びp層
131より高不純物濃度を有するn1+層14、p層13
1に隣接し主表面11からn-層1内に延びn-層171
とp層131との間の不純物濃度を有するp1-層15
2、n1+層14から離れた個所において主表面11から
p1-層152内に延びp1-層152より高不純物濃度を
有するn2+層151、p層131及びp1-層152から
離れた個所からn-層171内に延びn-層171とp層
131との間の不純物濃度を有するp2-層162、主表
面11からp2-層162内に延びp2-層162より高不
純物濃度を有するn3+層161が、半導体基体1内に形
成されて構成されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes an n layer 172 adjacent to the n − layer 171, having a higher impurity concentration than the n − layer 172, an n layer 172, and a semiconductor substrate 1. A p1 + layer 18 adjacent to the surface 12 and having a higher impurity concentration than the n layer 172, a p layer 131 extending from the main surface 11 of the semiconductor substrate 1 into the n- layer 171, and having a higher impurity concentration than the n- layer 171, the main surface 11 From the main surface 11 to the p layer 131 and the p 2+ layer 132 and having a higher impurity concentration than the p layer 131, and the p layer 13.
1 extending from the main surface 11 into the n-layer 1 adjacent to the n-layer 171
P1-layer 15 having an impurity concentration between the p-layer 131 and the p-layer 131
2. n − from a point distant from the main surface 11 into the p 1 − layer 152 at a position distant from the n 1 + layer 14 and having a higher impurity concentration than the p 1 − layer 152, the p layer 131 and a point distant from the p 1 − layer 152. P2-layer 162 extending into layer 171 and having an impurity concentration between n-layer 171 and p-layer 131, n3 + layer 161 extending from main surface 11 into p2-layer 162 and having a higher impurity concentration than p2-layer 162 Are formed and configured in the semiconductor substrate 1.

【0023】そして、n1+層14及びp2+層132に接
触するようにカソード電極K2が設けられ、p1+層18
に接触してアノード電極A3が設けられる。また、n1+
層14とn2+層151との間に露出するp層131の露
出面上に絶縁膜を介して設けられる電極41により第1
の絶縁ゲート電極G1が形成され、n2+層151とn3+
層161との間に露出するp1-層152、n-層171
及びp2-層162の露出面上に絶縁膜を介して設けられ
る電極42により第2の絶縁ゲート電極G2が形成され
る。これらの第1、第2の絶縁ゲート電極G1、G2
は、図示しない配線により接続されてゲート電極G4と
される。さらに、5はn2+層151とn3+層161と
は、カソード電極2とは接続されていない電極5により
それらの相互間が短絡されている。
The cathode electrode K2 is provided so as to contact the n1 + layer 14 and the p2 + layer 132, and the p1 + layer 18 is formed.
And an anode electrode A3 is provided. Also, n1 +
The electrode 41 provided on the exposed surface of the p-layer 131 exposed between the layer 14 and the n2 + layer 151 with an insulating film between the first
An insulated gate electrode G1 is formed, and n2 + layers 151 and n3 + are formed.
P1-layer 152 and n-layer 171 exposed between the layers 161
A second insulated gate electrode G2 is formed by the electrode 42 provided on the exposed surface of the p2-layer 162 with an insulating film interposed therebetween. These first and second insulated gate electrodes G1 and G2
Are connected by wiring not shown to form a gate electrode G4. Further, 5 is an n <2+> layer 151 and an n <3+> layer 161 which are short-circuited to each other by an electrode 5 which is not connected to the cathode electrode 2.

【0024】なお、6は絶縁膜であり、前述のように構
成される半導体装置は、図1に示す構造を単位セルとし
て、図の右または左の端部を中心にして線対称に配置さ
れ、多数が並列に接続されて使用される。
Reference numeral 6 denotes an insulating film, and the semiconductor device having the above-described structure has the structure shown in FIG. 1 as a unit cell and is arranged in line symmetry around the right or left end of the drawing as a center. , Many are connected in parallel and used.

【0025】この半導体装置は、n1+層14、p2+層1
32、p層131、第1の絶縁ゲート電極41、n層1
7、p1+層18からなり、第1の絶縁ゲートG1の下部
とこれに隣接する寄生サイリスタ領域一部に形成される
IGBT領域と、n3+層161、p2-層162、n層1
7、p1+層18からなる第1のサイリスタ領域と、n2+
層151、p1-層152、n層17、p1+層18からな
る第2のサイリスタ領域とを備えて構成されることにな
る。そして、第1、第2のサイリスタ領域は、第2絶縁
ゲート電極42の下部に入り込んでいるn-層171が
存在することにより、相互に分離されている。また、第
1のゲート電極41を含んでその下層部にMOSFET
M1が、第2のゲート電極42を含む下層部のp1-層
152、p2-層162を含む部分のそれぞれにMOSF
ET M2、M3が形成されている。これを等価回路で
示たものが図2に示す回路図である。
This semiconductor device has an n1 + layer 14 and a p2 + layer 1
32, p layer 131, first insulated gate electrode 41, n layer 1
7, the p1 + layer 18, an IGBT region formed in the lower part of the first insulated gate G1 and a part of the parasitic thyristor region adjacent to the first insulated gate G1, the n3 + layer 161, the p2− layer 162, the n layer 1
7, a first thyristor region consisting of p1 + layer 18, and n2 +
The second thyristor region including the layer 151, the p1− layer 152, the n layer 17, and the p1 + layer 18 is provided. The first and second thyristor regions are separated from each other by the presence of the n − layer 171 that has entered the lower portion of the second insulated gate electrode 42. In addition, the MOSFET including the first gate electrode 41 in the lower layer portion thereof
M1 is provided in each of the parts including the p1-layer 152 and the p2-layer 162 of the lower layer including the second gate electrode 42 with MOSF.
ET M2 and M3 are formed. An equivalent circuit of this is the circuit diagram shown in FIG.

【0026】図3に示す平面図は、見やすいようにカソ
ード電極のアルミの一部を取り除いた状態として示して
おり、図3のA−A’の断面が図1に示した断面図であ
る。
The plan view shown in FIG. 3 is shown with a part of the aluminum of the cathode electrode removed for the sake of clarity, and the cross section taken along the line AA 'in FIG. 3 is the cross sectional view shown in FIG.

【0027】本発明の第1の実施例による半導体装置
は、図3に示すように、第1のサイリスタ領域と第2の
サイリスタ領域とを接続する電極5が、n2+層151及
びn3+層161上に設けられたコンタクト領域によって
半導体基体1に接続されて構成されている。そして、電
極5は、カソード電極の面積を極力大きくするように、
かつ、カソード電極2と接続されないように形成されて
いる。また、電極5は、アルミによらなくてもよく、ア
ルミと同等の機能を有する他の材料により代用すること
もできる。
In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the electrode 5 connecting the first thyristor region and the second thyristor region is formed on the n2 + layer 151 and the n3 + layer 161. It is configured to be connected to the semiconductor substrate 1 by the contact region provided in the. Then, the electrode 5 is designed to maximize the area of the cathode electrode.
Moreover, it is formed so as not to be connected to the cathode electrode 2. Further, the electrode 5 does not have to be made of aluminum, and can be replaced by another material having a function equivalent to that of aluminum.

【0028】次に、図1、図2を参照して、前述のよう
に構成される本発明の第1の実施例による半導体装置の
動作原理を説明する。
Next, the operating principle of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0029】図1、図2に示す本発明の第1の実施例に
よる半導体装置をターンオンさせる場合、アノード電極
3に正の電位、カソード電極2に負の電位、絶縁ゲート
電極4に正の電位を印加する。これにより、絶縁ゲート
電極41の下のp層131、絶縁ゲート電極42の下の
p1-層152及びp2-層162の表面に反転層が形成さ
れ、nチャネルMOSFET M1、M2、M3がオン
となる。
When the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is turned on, the anode electrode 3 has a positive potential, the cathode electrode 2 has a negative potential, and the insulated gate electrode 4 has a positive potential. Is applied. As a result, an inversion layer is formed on the surfaces of the p layer 131 below the insulated gate electrode 41 and the p1 layer 152 and the p2 layer 162 below the insulated gate electrode 42, and the n-channel MOSFETs M1, M2, and M3 are turned on. Become.

【0030】この結果、カソード電極2からの電子電流
が、n1+層14、n2+層151及び前記反転層を介
してn-層171に流れ込み、p2-層162、n層1
7、p1+層18からなるpnpトランジスタQ1及びp
1-層152、n層17、p1+層18からなるpnpトラ
ンジスタQ3がオンとなり、アノード電極A3からのホ
ール電流がp1-層152及びp2-層162の電位を上
げ、n3+層161、p2-層162、n層17からなるn
pnトランジスタQ2及びn2+層151、p1-層15
2、n層17からなるnpnトランジスタQ4をオンと
なる。図示半導体装置は、これにより、Q1及びQ2か
らなる第1のサイリスタ領域、Q3及びQ4からなる第
2のサイリスタ領域が点弧してオン状態になる。
As a result, the electron current from the cathode electrode 2 flows into the n-layer 171 through the n1 + layer 14, the n2 + layer 151 and the inversion layer, and the p2-layer 162 and the n-layer 1 are formed.
7, pnp transistors Q1 and p consisting of p1 + layer 18
The pnp transistor Q3 including the 1-layer 152, the n-layer 17, and the p1 + layer 18 is turned on, the hole current from the anode electrode A3 raises the potentials of the p1-layer 152 and the p2-layer 162, and the n3 + layer 161, p2-layer. 162, n composed of the n layer 17
pn transistor Q2 and n2 + layer 151, p1-layer 15
2, the npn transistor Q4 including the n layer 17 is turned on. In the illustrated semiconductor device, the first thyristor region made up of Q1 and Q2 and the second thyristor region made up of Q3 and Q4 are thereby ignited and turned on.

【0031】前述したオン状態において、第1のサイリ
スタ領域は、IGBT領域とn-層171を介して分離
されているので、その全域でサイリスタ動作を行うこと
ができる。第2のサイリスタ領域は、IGBT領域と接
続されている付近ではサイリスタ動作を行わず、IGB
T領域から離れた部分でのみサイリスタ動作を行ってい
る。このため、第2のサイリスタ領域は、極力微細に形
成する。
In the above-mentioned ON state, the first thyristor region is separated from the IGBT region via the n − layer 171, so that the thyristor operation can be performed in the entire region. The second thyristor region does not perform the thyristor operation in the vicinity where it is connected to the IGBT region,
The thyristor operation is performed only in the part away from the T region. Therefore, the second thyristor region is formed as fine as possible.

【0032】また、第1のサイリスタ領域のn3+層16
1に注入される電子電流は、n3+層161が、電極5を
介してIGBT領域のMOSFETM1と第1のサイリ
スタ領域のn+エミッタとが直接接続されているので、
nチャネルMOSFETM2及びM3のチャネルを通る
ことなく、カソード電極2からIGBT領域のMOSF
ETM1だけを通って流れることができる。このため、
図示半導体装置の第1のサイリスタ領域は、IGBT領
域と分離されているにもかかわらず、半導体装置のカソ
ード電極2とはIGBT領域のMOSFETM1だけを
介して接続されていることになる。
In addition, the n3 + layer 16 in the first thyristor region
Since the n3 + layer 161 is directly connected to the MOSFET M1 in the IGBT region and the n + emitter in the first thyristor region via the electrode 5,
MOSF in the IGBT region from the cathode electrode 2 without passing through the channels of the n-channel MOSFETs M2 and M3.
Can only flow through ETM1. For this reason,
Although the first thyristor region of the illustrated semiconductor device is separated from the IGBT region, it is connected to the cathode electrode 2 of the semiconductor device only via the MOSFET M1 of the IGBT region.

【0033】従って、本発明の第1の実施例による半導
体装置は、第2のサイリスタ領域を可能な限り微細にし
て第1のサイリスタ領域を大きくすることにより、IG
BT領域のMOSFETの1つだけを介して接続され、
IGBT領域と分離されているフローティングな第1の
サイリスタ領域を低オン電圧とすることができ、これに
より、半導体装置全体の低オン電圧化を図ることができ
る。
Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, by making the second thyristor region as fine as possible and enlarging the first thyristor region, the IG
Connected via only one of the MOSFETs in the BT region,
The floating first thyristor region separated from the IGBT region can be made to have a low on-voltage, whereby the whole semiconductor device can be made to have a low on-voltage.

【0034】本発明の第1の実施例による半導体装置
を、前述のようなオン状態からターンオフする場合、絶
縁ゲート電極4の電位をカソード電極2の電位と同電位
あるいはカソード電極2の電位より負の電位にする。こ
れにより、絶縁ゲート電極41の下のp層131、絶縁
ゲート電極42の下のp1-層152及びp2-層162の
表面に形成されていた反転層が消滅し、nチャネルMO
SFETM1、M2、M3がオフとなり、n1+層14か
らn2+層151及びn3+層161への電子の注入がなく
なる。従って、p1+層18からのホール注入もなくな
り、本発明の第1の実施例による半導体装置はオフされ
ることになる。
When the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is turned off from the ON state as described above, the potential of the insulated gate electrode 4 is the same as the potential of the cathode electrode 2 or more negative than the potential of the cathode electrode 2. To the potential. As a result, the inversion layers formed on the surfaces of the p-layer 131 below the insulated gate electrode 41 and the p1-layer 152 and p2-layer 162 below the insulated gate electrode 42 disappear, and the n-channel MO
The SFETs M1, M2, M3 are turned off, and the injection of electrons from the n1 + layer 14 into the n2 + layer 151 and the n3 + layer 161 is stopped. Therefore, hole injection from the p1 + layer 18 is also eliminated, and the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is turned off.

【0035】図4は本発明の第2の実施例による半導体
装置の構成を示す断面図である。この第2の実施例によ
る半導体装置は、図4を単位セルとして左または右の端
部を中心にして線対称に配置され、多数並列に接続され
る。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the second embodiment is arranged in line symmetry around the left or right end as a unit cell of FIG. 4 and is connected in parallel.

【0036】図示半導体装置の特徴は、図1により説明
した本発明の第1の半導体装置において、p1-層152
を廃止して、代わりに、n2+層151がp層131内に
延びるようにし、n2+層151と隣接しp層131内に
延びる、p層131より高不純物濃度のp形半導体層で
あるp3+層19を配置した点である。すなわち、本発明
の第2の実施例は、図1の半導体装置の第2のサイリス
タ領域を廃止し、この部分をn2+層151、p3+層1
9、p層131、絶縁ゲート電極42、n層17、p1+
層18からなるIGBT領域とした点にあり、ターンオ
ン及びターンオフの動作原理は、前述した本発明の第1
の実施例の場合と同様である。
The feature of the illustrated semiconductor device is that in the first semiconductor device of the present invention described with reference to FIG.
, And instead, the n2 + layer 151 extends into the p layer 131, and the p3 + layer, which is a p-type semiconductor layer having a higher impurity concentration than the p layer 131, is adjacent to the n2 + layer 151 and extends into the p layer 131. This is the point where 19 is arranged. That is, the second embodiment of the present invention eliminates the second thyristor region of the semiconductor device of FIG. 1 and replaces this portion with the n2 + layer 151 and the p3 + layer 1
9, p layer 131, insulated gate electrode 42, n layer 17, p1 +
The IGBT region is formed of the layer 18, and the operation principle of turn-on and turn-off is the same as that of the first embodiment of the present invention described above.
This is the same as the case of the embodiment.

【0037】このような構造を有する本発明の第2の実
施例は、n2+層の下層が第1の実施例におけるp1-層1
52より高不純物濃度であるp3+層19とされ、この部
分が低抵抗になり、n2+層151、p3+層19、p層1
31、n層17、p1+層18からなる寄生サイリスタが
オンしずらくなるので、図1の半導体装置より、ターン
オフ時にホール電流によってラッチアップしずらくな
り、ターンオフ時の破壊耐量が大きなものとなる。
In the second embodiment of the present invention having such a structure, the lower layer of the n2 + layer is the p1-layer 1 in the first embodiment.
The p3 + layer 19 has an impurity concentration higher than that of 52, and this portion has a low resistance. The n2 + layer 151, the p3 + layer 19, and the p layer 1
Since the parasitic thyristor composed of 31, the n layer 17, and the p1 + layer 18 is hard to turn on, the semiconductor device of FIG. 1 is less likely to be latched up by the hole current at turn-off and the breakdown resistance at turn-off is large. .

【0038】図5は本発明の第3の実施例による半導体
装置の構成を示す断面図、図6は本発明の第3の実施例
の構成を示す平面図であり、図1に示す断面図は図3の
A−A’、B−B’の断面図である。この第2の実施例
による半導体装置は、図5を単位セルとして左または右
の端部を中心にして線対称に配置され、多数並列に接続
される。また、図6は見やすいようにカソード電極のア
ルミを一部取り除いて示している。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing the structure of the third embodiment of the present invention, and the sectional view shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA ′ and BB ′ of FIG. 3. The semiconductor device according to the second embodiment is arranged in line symmetry around the left or right end as a unit cell of FIG. 5 and is connected in parallel. Further, in FIG. 6, a part of the aluminum of the cathode electrode is removed for clarity.

【0039】この本発明の第3の実施例の特徴は、図4
により説明した半導体装置とMOSFETのチャネルと
が1直列であるIGBTを平面的に複合して配置した点
であり、ターンオン及びターンオフの動作原理は、前述
した本発明の第1の実施例の場合と同様である。そし
て、この半導体装置の利点は、図1及び図4により説明
した半導体装置よりターンオンしやすいところにある。
The feature of this third embodiment of the present invention is that FIG.
The semiconductor device described in 1 above and the IGBT in which the channels of the MOSFETs are in series are arranged in a plane, and the turn-on and turn-off operation principles are the same as those of the first embodiment of the present invention. It is the same. The advantage of this semiconductor device is that it is easier to turn on than the semiconductor device described with reference to FIGS.

【0040】すなわち、図1及び図4により説明した本
発明の実施例による半導体装置は、ターンオンするとき
に、カソード電極2から注入される電子がMOSFET
M1及びM2、M3のチャネルを2つ通らなければなら
ないが、本発明の第3の実施例による半導体装置は、タ
ーンオンするときに、カソード電極2から注入される電
子がMOSFETM1のチャネルを1つだけ通ればよ
い。このため、本発明の第3の実施例は、ターンオン時
のチャネル抵抗が小さくなり、ターンオン時の電子電流
が大きくなって、アノード側からのホール電流も大きく
することができ、ターンオンしやいものとなる。また、
本発明の第3の実施例は、ゲート電極41と42とが短
絡されているので、半導体装置のゲート抵抗が小さくな
りゲート4の時定数を小さくすることがではるので、よ
りターンオンしやすくなる。
That is, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 4, when turned on, electrons injected from the cathode electrode 2 are MOSFETs.
Although the two channels of M1 and M2, M3 must be passed, the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is such that, when turned on, electrons injected from the cathode electrode 2 have only one channel of the MOSFET M1. Just pass. Therefore, in the third embodiment of the present invention, the channel resistance at the time of turn-on becomes small, the electron current at the time of turn-on becomes large, and the hole current from the anode side can also become large. Becomes Also,
In the third embodiment of the present invention, since the gate electrodes 41 and 42 are short-circuited, the gate resistance of the semiconductor device is reduced and the time constant of the gate 4 can be reduced, so that it is easier to turn on. .

【0041】従って、前述した本発明の第3の実施例に
よれば、IGBT領域のpベース層とサイリスタのpベ
ースとを分離することによりオン電圧を低くすることが
でき、さらに、MOSFETが1直列のIGBTにより
ターンオンしやすくなる。
Therefore, according to the third embodiment of the present invention described above, the on-voltage can be lowered by separating the p base layer of the IGBT region and the p base of the thyristor, and the MOSFET can be The IGBT in series makes it easier to turn on.

【0042】図7は前述までに説明した本発明の実施例
による半導体装置を用いて構成した電動機駆動用インバ
ータ装置の構成例を示す電気回路図である。図7におい
て、T1、T2は直流電源に接続される一対の直流端子、
3、T4、T5は三相誘導電動機に接続された交流側の
相数と同数の交流端子、SW11、SW12、SW21、SW
22、SW31、SW32は2個ずつ直列接続されて一対の直
流端子T1、T2間に3相分並列接続された本発明の実施
例による半導体装置である。そして、2個の複合半導体
装置の直列接続点はそれぞれ交流端子T3、T4、T5
接続されている、D11、D12、D21、D22、D31、D32
は各複合半導体装置に逆並列接続されたフライホイール
ダイオード、SB11、SB12、SB21、SB22、S
31、SB32はダイオードと抵抗との並列回路にコンデ
ンサを直列接続して構成されたスナバ回路であり、各半
導体装置に並列に接続されている。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a configuration example of an inverter device for driving a motor, which is constructed by using the semiconductor device according to the embodiment of the present invention described above. In FIG. 7, T 1 and T 2 are a pair of DC terminals connected to a DC power source,
T 3 , T 4 , and T 5 are the same number of AC terminals as the number of phases on the AC side connected to the three-phase induction motor, SW 11 , SW 12 , SW 21 , and SW.
22 , SW 31 , and SW 32 are semiconductor devices according to the embodiment of the present invention, in which two pieces are connected in series and three pieces are connected in parallel between a pair of DC terminals T 1 and T 2 . The series connection points of the two composite semiconductor devices are respectively connected to AC terminals T 3 , T 4 , T 5 , D 11 , D 12 , D 21 , D 22 , D 31 , D 32.
Are flywheel diodes SB 11 , SB 12 , SB 21 , SB 22 , S 22 connected in antiparallel to the respective composite semiconductor devices.
B 31 and SB 32 are snubber circuits configured by connecting a capacitor in series to a parallel circuit of a diode and a resistor, and connected in parallel to each semiconductor device.

【0043】図7に示すインバータ装置において、スイ
ッチング素子として使用される本発明の実施例による半
導体装置は、絶縁ゲート電極への電位の印加、除去によ
って容易にオン、オフすることができ、従来の例えばG
TOサイリスタのようにゲート電極によって多量の電流
を流し込んだり、引き出す必要がなく、インバータ制御
のためのゲート回路を極めて簡略に構成することができ
る。さらに、本発明の実施例による半導体装置は、内臓
されたMOSFET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かかわらず限流作用を持たせる
ことができ、大きな電流を低いオン電圧で素子を破壊さ
せることなく高速で制御することができる。
The semiconductor device according to the embodiment of the present invention used as a switching element in the inverter device shown in FIG. 7 can be easily turned on and off by applying and removing a potential from the insulated gate electrode. For example G
Unlike the TO thyristor, it is not necessary to flow or draw a large amount of current by the gate electrode, and the gate circuit for controlling the inverter can be configured extremely simply. Further, since the semiconductor device according to the embodiment of the present invention utilizes the saturation characteristic of the built-in MOSFET, it is possible to give a current limiting action even though it is a thyristor operation, and to make a large current a low on-voltage. Therefore, it is possible to control at high speed without destroying the element.

【0044】従って、図7に示すインバータ装置は、例
えば、GTOサイリスタを用いた場合に比べ、高周波化
が容易でありまた、容易に制御可能であることにより、
装置の小型化、軽量化、低損失化及び低雑音化等を達成
することができ、また、例えば、IGBTを用いた場合
に比べ、低オン電圧化によるインバータ装置の大容量
化、低損失化等を達成することができる。
Therefore, in the inverter device shown in FIG. 7, for example, as compared with the case where a GTO thyristor is used, it is easy to increase the frequency and it is possible to control easily.
It is possible to achieve size reduction, weight reduction, loss reduction, noise reduction, etc. of the device, and, for example, increase the capacity and loss of the inverter device due to the low on-voltage compared to the case of using an IGBT. Etc. can be achieved.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
イリスタ領域である第2半導体領域の全域をサイリスタ
動作させることができ、かつ、サイリスタのnエミッタ
が、カソード電極である第1電極と、サイリスタをオン
・オフするIGBTである第1半導体領域のMOSFE
T1つだけを介して接続されているので、半導体装置の
中のキャリア量を増加させることができ、オン電圧の低
い半導体装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the entire region of the second semiconductor region, which is the thyristor region, can be operated as a thyristor, and the n-emitter of the thyristor is the first electrode that is the cathode electrode. , MOSFET of the first semiconductor region which is an IGBT for turning on / off the thyristor
Since only one T1 is connected, the amount of carriers in the semiconductor device can be increased and a semiconductor device with a low on-voltage can be provided.

【0046】また、本発明による半導体装置を使用する
ことにより、小型化、軽量化、低損失化及び低雑音化等
を図ったインバータ装置を提供することができる。
Further, by using the semiconductor device according to the present invention, it is possible to provide an inverter device which is compact, lightweight, low loss and low noise.

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

【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置の構成
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置の等価
回路を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the semiconductor device according to the first exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置の構成
を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the first example of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例による半導体装置の構成
を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例による半導体装置の構成
を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.

【図7】本発明による半導体装置を用いて構成したイン
バータ装置の構成例を示す電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a configuration example of an inverter device configured using the semiconductor device according to the present invention.

【図8】前述した従来技術による半導体装置の構成を説
明する断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the above-described conventional semiconductor device.

【図9】従来技術による半導体装置の等価回路を説明す
る図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基体 11、12 主表面 13 p層 14 n1+層 151 n2+層 152 p1-層 161 n3+層 162 p2-層 17 n層 18 p1+層 2 カソード電極 3 アノード電極 4 絶縁ゲート電極 5 導電材 6 絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor substrate 11, 12 main surface 13 p layer 14 n1 + layer 151 n2 + layer 152 p1-layer 161 n3 + layer 162 p2- layer 17 n layer 18 p1 + layer 2 cathode electrode 3 anode electrode 4 insulated gate electrode 5 conductive material 6 insulating film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁ゲートを有しこれにより制御されるM
OS制御型半導体装置において、 一対の電極を有する第1導電型の半導体基体、この半導
体基体の第1表面に隣接し、半導体基体より高不純物濃
度を有する第2導電型の第1半導体層、半導体基体の第
2表面から半導体基体内に延び、半導体基体より高不純
物濃度を有する第2導電型の第2半導体層、半導体基体
の第2表面から第2半導体層内に延び、これより高不純
物濃度を有する第1導電型の第3半導体層、第2表面に
露出する第2半導体層の第3半導体層に隣接する露出面
上に形成され、第2半導体層の表面にチャネルを生成し
て、第3半導体層と第2半導体層に隣接する半導体層と
を接続する絶縁ゲートを具備する第1半導体領域と、 第1半導体層、半導体基体の第2表面から半導体基体内
に延び、半導体基体と第2半導体層の中間の高不純物濃
度を有する第2導電型の第4半導体層、半導体基体の第
2表面から第4半導体層内に延び、これより高不純物濃
度を有する第1導電型の第5半導体層を具備する第2半
導体領域と、 第2半導体層及び第3半導体層に接触する第1電極、第
1半導体層に接触する第2電極とを備え、 第2半導体層と第4半導体層とが半導体基体の半導体層
により分離され、第5半導体層が前記絶縁ゲート下の第
2半導体層を介して前記第1電極と接続されていること
を特徴とするMOS制御型半導体装置。
1. An M having an insulated gate and controlled thereby.
In an OS control type semiconductor device, a first conductivity type semiconductor base having a pair of electrodes, a second conductivity type first semiconductor layer adjacent to a first surface of the semiconductor base and having a higher impurity concentration than the semiconductor base, a semiconductor A second conductive type second semiconductor layer extending from the second surface of the base body into the semiconductor body and having a higher impurity concentration than the semiconductor base body, and extending from the second surface of the semiconductor base body into the second semiconductor layer and having a higher impurity concentration Forming a channel on the surface of the second semiconductor layer, which is formed on the exposed surface of the second semiconductor layer adjacent to the third semiconductor layer of the first conductive type third semiconductor layer, which is exposed on the second surface, A first semiconductor region having an insulated gate connecting a third semiconductor layer and a semiconductor layer adjacent to the second semiconductor layer, a first semiconductor layer, a second surface of the semiconductor substrate extending into the semiconductor substrate, and a semiconductor substrate. In the second semiconductor layer A second conductivity type fourth semiconductor layer having a high impurity concentration, and a first conductivity type fifth semiconductor layer extending from the second surface of the semiconductor substrate into the fourth semiconductor layer and having a higher impurity concentration. A second semiconductor region, a first electrode in contact with the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, and a second electrode in contact with the first semiconductor layer, wherein the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are semiconductor substrates. A MOS control type semiconductor device, characterized in that it is separated by a semiconductor layer, and a fifth semiconductor layer is connected to the first electrode via a second semiconductor layer below the insulated gate.
【請求項2】半導体基体の第2表面から第2半導体層内
に延び、第2半導体層より高不純物濃度を有し、第3半
導体層に隣接する第2導電型の半導体層をさらに備える
ことを特徴とする請求項1記載のMOS制御型半導体装
置。
2. A semiconductor layer of the second conductivity type, which extends from the second surface of the semiconductor substrate into the second semiconductor layer, has a higher impurity concentration than the second semiconductor layer, and is adjacent to the third semiconductor layer. The MOS control type semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項3】第2半導体領域と同様の半導体層構成を有
し、第2半導体領域と離れた個所で第1半導体領域に隣
接する第3半導体領域と、第3半導体領域の第5半導体
層と第2半導体領域の第5半導体層とを接続する電極と
をさらに備えることを特徴とする請求項2記載のMOS
制御型半導体装置。
3. A third semiconductor region, which has a semiconductor layer structure similar to that of the second semiconductor region, is adjacent to the first semiconductor region at a position apart from the second semiconductor region, and a fifth semiconductor layer of the third semiconductor region. 3. The MOS according to claim 2, further comprising an electrode connecting the fifth semiconductor layer in the second semiconductor region with the electrode.
Controlled semiconductor device.
【請求項4】第1半導体領域と同様の半導体層構成を有
し、第2半導体領域と離れた個所で第1半導体領域に隣
接する第4半導体領域と、第4半導体領域の第3半導体
層と第2半導体領域の第5半導体層とを接続する電極と
をさらに備えることを特徴とする請求項2記載のMOS
制御型半導体装置。
4. A fourth semiconductor region having a semiconductor layer structure similar to that of the first semiconductor region and being adjacent to the first semiconductor region at a position apart from the second semiconductor region, and a third semiconductor layer of the fourth semiconductor region. 3. The MOS according to claim 2, further comprising an electrode connecting the fifth semiconductor layer in the second semiconductor region with the electrode.
Controlled semiconductor device.
【請求項5】第1電極が第1半導体領域の絶縁ゲート下
のチャネルを介して半導体基体と接続されることを特徴
とする請求項1ないし4のうち1記載のMOS制御型半
導体装置。
5. The MOS control type semiconductor device according to claim 1, wherein the first electrode is connected to the semiconductor substrate through a channel below the insulated gate of the first semiconductor region.
【請求項6】絶縁ゲートを有しこれにより制御されるM
OS制御型半導体装置において、 一対の電極を有する第1導電型の半導体基体(1)の内
部に、半導体基体(1)に隣接し、これより高不純物濃
度を有する第1導電型の第1半導体層(172)、第1
半導体層(172)及び半導体基体(1)の第1表面
(12)に隣接し第1半導体層(172)より高不純物
濃度を有する第2導電型の第2半導体層(18)、半導
体基体(1)の第2表面(11)から半導体基体(1)
内に延び、これより高不純物濃度を有する第2導電型の
第3半導体層(131)、第2表面(11)から第3半
導体層(131)内に延び、これより高不純物濃度を有
する第2導電型の第4半導体層(132)、第2表面
(11)から第3半導体層(131)及び第4半導体層
(132)内に延び、第3半導体層(131)より高不
純物濃度を有する第1導電型の第5半導体層(14)、
第3半導体層(131)に隣接し第2表面(11)から
半導体基体(1)内に延び、半導体基体(1)と第3半
導体層(131)との間の不純物濃度を有する第2導電
型の第6半導体層(152)、第5半導体層(14)か
ら離れた個所において第2表面(11)から第6半導体
層(152)内に延び、これより高不純物濃度を有する
第1導電型の第7半導体層(151)、第3半導体層
(131)及び第6半導体層(152)から離れた個所
から半導体基体(1)内に延び、半導体基体(1)と第
3半導体層(131)との間の不純物濃度を有する第2
導電型の第8半導体層(162)、第2表面(11)か
ら第8半導体層(162)内に延び、第8半導体層(1
62)より高不純物濃度を有する第1導電型の第9半導
体層(161)を備え、かつ、 第5半導体層(14)及び第4半導体層(132)に接
触する第1電極(2)、第2半導体層(18)に接触す
る第2電極(3)、第5半導体層(14)と第7半導体
層(151)との間に露出する第3半導体層(131)
の露出面上に絶縁膜を介して形成された第1絶縁ゲート
電極(41)、第7半導体層(151)と第9半導体層
(161)との間に露出する第6半導体層(152)及
び半導体基体(1)及び第8半導体層(162)の露出
面上に絶縁膜を介して形成された第2絶縁ゲート電極
(42)、第7半導体層(151)と第9半導体層(1
61)を短絡し第1電極(2)とは接続されてはいない
第3電極(5)を備えることを特徴とするMOS制御型
半導体装置。
6. An M having an insulated gate and controlled thereby.
In an OS control type semiconductor device, a first conductivity type first semiconductor having a higher impurity concentration than a semiconductor base (1) inside a first conductivity type semiconductor base (1) having a pair of electrodes. Layer (172), first
A second conductive type second semiconductor layer (18) adjacent to the semiconductor layer (172) and the first surface (12) of the semiconductor substrate (1) and having a higher impurity concentration than the first semiconductor layer (172), and a semiconductor substrate ( From the second surface (11) of 1) to the semiconductor substrate (1)
A third semiconductor layer (131) of the second conductivity type extending inwardly and having a higher impurity concentration than that, extending from the second surface (11) into the third semiconductor layer (131), and having a higher impurity concentration. The second conductivity type fourth semiconductor layer (132) extends from the second surface (11) into the third semiconductor layer (131) and the fourth semiconductor layer (132), and has a higher impurity concentration than the third semiconductor layer (131). A first conductivity type fifth semiconductor layer (14),
A second conductive material that is adjacent to the third semiconductor layer (131), extends from the second surface (11) into the semiconductor substrate (1), and has an impurity concentration between the semiconductor substrate (1) and the third semiconductor layer (131). Of the second conductivity type extending from the second surface (11) into the sixth semiconductor layer (152) at a position away from the sixth semiconductor layer (152) and the fifth semiconductor layer (14) and having a higher impurity concentration. The seventh semiconductor layer (151), the third semiconductor layer (131), and the sixth semiconductor layer (152) of the mold extending into the semiconductor substrate (1), and the semiconductor substrate (1) and the third semiconductor layer ( 131) second with an impurity concentration between
A conductive type eighth semiconductor layer (162), extending from the second surface (11) into the eighth semiconductor layer (162),
62) A first electrode (2) having a ninth semiconductor layer (161) of the first conductivity type having a higher impurity concentration and contacting the fifth semiconductor layer (14) and the fourth semiconductor layer (132), The second electrode (3) in contact with the second semiconductor layer (18) and the third semiconductor layer (131) exposed between the fifth semiconductor layer (14) and the seventh semiconductor layer (151).
A first insulated gate electrode (41) formed on the exposed surface of the substrate via an insulating film, and a sixth semiconductor layer (152) exposed between the seventh semiconductor layer (151) and the ninth semiconductor layer (161). And a second insulated gate electrode (42), a seventh semiconductor layer (151) and a ninth semiconductor layer (1) formed on the exposed surfaces of the semiconductor substrate (1) and the eighth semiconductor layer (162) via an insulating film.
61) A MOS control type semiconductor device comprising a third electrode (5) which is short-circuited and which is not connected to the first electrode (2).
【請求項7】絶縁ゲートを有しこれにより制御されるM
OS制御型半導体装置において、 一対の電極を有する第1導電型の半導体基体(1)の内
部に、半導体基体(1)に隣接し、これより高不純物濃
度を有する第1導電型の第1半導体層(172)、第1
半導体層(172)及び半導体基体(1)の第1表面
(12)に隣接し第1半導体層(172)より高不純物
濃度を有する第2導電型の第2半導体層(18)、半導
体基体(1)の第2表面(11)から半導体基体(1)
内に延び、これより高不純物濃度を有する第2導電型の
第3半導体層(131)、第2表面(11)から第3半
導体層(131)内に延び、これより高不純物濃度を有
する第2導電型の第4半導体層(132)、第4半導体
層(132)から離れた個所において第2表面(11)
から第3半導体層(131)内に延び、これより高不純
物濃度を有する第2導電型の第5半導体層(19)、第
2表面(11)から第3半導体層(131)及び第4半
導体層(132)内に延び、第3半導体層(131)よ
り高不純物濃度を有する第1導電型の第6半導体層(1
4)、第6半導体層(14)から離れた個所において第
2表面(11)から第3半導体層(131)及び第5半
導体層(19)内に延び、これより高不純物濃度を有す
る第1導電型の第7半導体層(151)、第3半導体層
(131)から離れた個所から半導体基体(1)内に延
び、半導体基体(1)と第3半導体層(131)との間
の不純物濃度を有する第2導電型の第8半導体層(16
2)、第2表面(11)から第8半導体層(162)内
に延び、これより高不純物濃度を有する第1導電型の第
9半導体層(161)を備え、かつ、 第6半導体層(14)及び第4半導体層(132)に接
触する第1電極(2)、第2半導体層(18)に接触す
る第2電極(3)、第6半導体層(14)と第7半導体
層(151)との間に露出する第3半導体層(131)
の露出面上に絶縁膜を介して形成された第1絶縁ゲート
電極(41)、第7半導体層(151)と第9半導体層
(161)との間に露出する第3半導体層(131)及
び半導体基体(1)及び第8半導体層(162)の露出
面上に絶縁膜を介して形成された第2絶縁ゲート電極
(42)、第7半導体層(151)と第9半導体層(1
61)を短絡し第1電極(2)とは接続されてはいない
第3電極(5)を備えることを特徴とするMOS制御型
半導体装置。
7. An M having an insulated gate and controlled by the same.
In an OS control type semiconductor device, a first conductivity type first semiconductor having a higher impurity concentration than a semiconductor base (1) inside a first conductivity type semiconductor base (1) having a pair of electrodes. Layer (172), first
A second conductive type second semiconductor layer (18) adjacent to the semiconductor layer (172) and the first surface (12) of the semiconductor substrate (1) and having a higher impurity concentration than the first semiconductor layer (172), and a semiconductor substrate ( From the second surface (11) of 1) to the semiconductor substrate (1)
A third semiconductor layer (131) of the second conductivity type extending inwardly and having a higher impurity concentration than that, extending from the second surface (11) into the third semiconductor layer (131), and having a higher impurity concentration. Second conductivity type fourth semiconductor layer (132), second surface (11) at a location distant from the fourth semiconductor layer (132)
From the second conductivity type to the third semiconductor layer (131) and having a higher impurity concentration than the fifth semiconductor layer (19), the second surface (11) to the third semiconductor layer (131) and the fourth semiconductor. A sixth semiconductor layer (1) of the first conductivity type that extends into the layer (132) and has a higher impurity concentration than the third semiconductor layer (131).
4), a first semiconductor layer extending from the second surface (11) into the third semiconductor layer (131) and the fifth semiconductor layer (19) at a position apart from the sixth semiconductor layer (14) and having a higher impurity concentration. Impurities between the semiconductor base (1) and the third semiconductor layer (131) extending from the conductive type seventh semiconductor layer (151) and the third semiconductor layer (131) into the semiconductor base (1). An eighth semiconductor layer of the second conductivity type having a concentration (16
2) comprises a ninth semiconductor layer (161) of the first conductivity type, which extends from the second surface (11) into the eighth semiconductor layer (162) and has a higher impurity concentration than the sixth semiconductor layer (). 14) and the first electrode (2) in contact with the fourth semiconductor layer (132), the second electrode (3) in contact with the second semiconductor layer (18), the sixth semiconductor layer (14) and the seventh semiconductor layer ( 151) exposed to the third semiconductor layer (131)
A first insulated gate electrode (41) formed on the exposed surface of the substrate via an insulating film, and a third semiconductor layer (131) exposed between the seventh semiconductor layer (151) and the ninth semiconductor layer (161) And a second insulated gate electrode (42), a seventh semiconductor layer (151) and a ninth semiconductor layer (1) formed on the exposed surfaces of the semiconductor substrate (1) and the eighth semiconductor layer (162) via an insulating film.
61) A MOS control type semiconductor device comprising a third electrode (5) which is short-circuited and which is not connected to the first electrode (2).
【請求項8】一対の直流端子と、交流の相数と同数の交
流端子と、一対の直流端子間に2個直列接続されたスイ
ッチング素子による交流の相数と同数アームとを備え、
2個直列接続されたスイッチング素子の接続点が交流端
子に接続されて構成される電力変換装置において、前記
スイッチング素子が請求項1ないし7のうち1記載のM
OS制御型半導体装置であることを特徴とする電力変換
装置。
8. A pair of direct current terminals, an alternating current terminal having the same number as the number of alternating current phases, and an arm having the same number as the number of alternating current phases by two switching elements connected in series between the pair of direct current terminals,
8. The power conversion device configured by connecting a connection point of two switching elements connected in series to an alternating current terminal, wherein the switching element is M according to claim 1.
A power conversion device, which is an OS-controlled semiconductor device.
JP13226794A 1994-06-14 1994-06-14 Mos-controlled semiconductor device Pending JPH07335863A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13226794A JPH07335863A (en) 1994-06-14 1994-06-14 Mos-controlled semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13226794A JPH07335863A (en) 1994-06-14 1994-06-14 Mos-controlled semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07335863A true JPH07335863A (en) 1995-12-22

Family

ID=15077293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13226794A Pending JPH07335863A (en) 1994-06-14 1994-06-14 Mos-controlled semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07335863A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100533687B1 (en) * 2004-02-23 2005-12-05 재단법인서울대학교산학협력재단 Dual Gate Transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100533687B1 (en) * 2004-02-23 2005-12-05 재단법인서울대학교산학협력재단 Dual Gate Transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5714774A (en) Two-gate semiconductor power switching device
JP3163677B2 (en) Semiconductor device having MISFET controlled thyristor
JP2002314082A (en) Semiconductor device
JPH10200102A (en) Semiconductor device
JPH0883897A (en) Mos control type thyristor
JPH06350076A (en) Semiconductor device and driving method thereof
JP3201213B2 (en) Semiconductor device and control method thereof
US10217765B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US5856683A (en) MOS-controlled thyristor using a source cathode elecrode as the gate electrode of a MOSFET element
JPH0414263A (en) Insulated gate type bipolar transistor
JPH07335863A (en) Mos-controlled semiconductor device
JP3161092B2 (en) Dual gate MOS thyristor
JPH047592B2 (en)
EP0622854B1 (en) Semiconductor switch with IGBT and thyristor
US5315134A (en) Thyristor with insulated gate
JP3196575B2 (en) Composite semiconductor device and power conversion device using the same
JP2793925B2 (en) Thyristor with control gate
JP3200328B2 (en) Composite semiconductor device
JPH08293593A (en) Mos gate type thyristor and driving method therefor
JPH07302898A (en) Mos semiconductor device and its control
JPS63265465A (en) Semiconductor device
JPH0645592A (en) Composite type semiconductor device
JPH05235363A (en) Conductivity modulating misfet, its control circuit and semiconductor device
JP2797890B2 (en) Composite semiconductor device
JPH07335859A (en) Compound semiconductor device