JPH08340103A - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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JPH08340103A
JPH08340103A JP8049033A JP4903396A JPH08340103A JP H08340103 A JPH08340103 A JP H08340103A JP 8049033 A JP8049033 A JP 8049033A JP 4903396 A JP4903396 A JP 4903396A JP H08340103 A JPH08340103 A JP H08340103A
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conductive type
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Kazuya Nakayama
和也 中山
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Toshiba Corp
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT

Abstract

PURPOSE: To improve the on-voltage, the safe-operating region and ratch-up strength of a power semiconductor device with IGBT. CONSTITUTION: A plurality of IGBT are provided on a power semiconductor device, and a gate electrode 6 and a source electrode 8 are arranged alternately. On the two adjacently located IGBT 101 and 102, the gate electrode 6 is located between the sources 8 and 8, and the sources 8 are located between the gate electrodes 6 and 6 in the two adjacently located IGBTs 102 and 103. When the width of the gate electrodes 6 is set at LC, the depth of a P-type base layer 3 is set at DB, the width of the N-type base layer 1 on the part where it is pitched by the P-type base layer 3 and the P-type emitter layer 1 is set at WB and the distance between the adjacent gate electrodes 6 is set at LS, and the condition of 60μm<=LG, 5<=LG/LS and 1<=LG<2> /(DB.WB)<=9 are satisfied.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は大電力を制御するた
めの電力用半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device for controlling high power.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力制御用の半導体回路素子としてIG
BT(Insulated Gate Bipolar Transistor )がある。
IGBTは、パワーMOSFETの高速スイッチング特
性とバイポーラトランジスタの高出力特性とを兼ね備え
た新しい高耐圧回路素子であり、近年、インバータやス
イッチング電源等のパワーエレクトロニクスの分野で多
く利用されている。
IG as a semiconductor circuit element for power control
There is BT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
The IGBT is a new high breakdown voltage circuit element having both the high-speed switching characteristic of a power MOSFET and the high output characteristic of a bipolar transistor, and has been widely used in the field of power electronics such as an inverter and a switching power supply in recent years.

【0003】図18は、従来のIGBTを示す断面図で
ある。図18において、高抵抗のN型ベース層81の表
面内にP型ベース層83が選択的に形成される。P型ベ
ース層83の表面内には、低抵抗のN型ソース層84が
選択的に形成される。N型ソース層84とN型ベース層
81とで挟まれたP型ベース層83上には、ゲート絶縁
膜85を介して、ゲート電極86が配設される。ゲート
電極86は隣接する2つのIGBTのゲート電極が一体
化されたものである。また、N型ソース層84及びP型
ベース層83の両方にコンタクトするようにソース電極
88が配設される。一方、N型ベース層81の裏面には
P型エミッタ層82が形成される。P型エミッタ層82
上にはドレイン電極87が配設される。
FIG. 18 is a sectional view showing a conventional IGBT. In FIG. 18, the P-type base layer 83 is selectively formed in the surface of the high-resistance N-type base layer 81. A low-resistance N-type source layer 84 is selectively formed in the surface of the P-type base layer 83. A gate electrode 86 is provided on the P-type base layer 83 sandwiched between the N-type source layer 84 and the N-type base layer 81 with the gate insulating film 85 interposed therebetween. The gate electrode 86 is a combination of the gate electrodes of two adjacent IGBTs. Further, the source electrode 88 is provided so as to contact both the N-type source layer 84 and the P-type base layer 83. On the other hand, a P-type emitter layer 82 is formed on the back surface of the N-type base layer 81. P-type emitter layer 82
A drain electrode 87 is provided on the top.

【0004】このように構成されたIGBTの動作は、
以下の通りである。即ち、ターンオン時には、ゲート電
極86にソース電極88に対して正の電圧(正バイアス
電圧)を印加する。ゲート電極86に正バイアス電圧が
印加されると、ゲート電極86の下部のP型ベース層8
3の表面内にN型チャネルが形成される。これにより、
N型ソース層84とN型ベース層81とが短絡する。
The operation of the IGBT thus constructed is as follows.
It is as follows. That is, at turn-on, a positive voltage (positive bias voltage) is applied to the gate electrode 86 with respect to the source electrode 88. When a positive bias voltage is applied to the gate electrode 86, the P-type base layer 8 below the gate electrode 86
N-type channels are formed in the surface of 3. This allows
The N-type source layer 84 and the N-type base layer 81 are short-circuited.

【0005】この結果、N型ソース層84からN型ベー
ス層81に電子が注入され、電子電流が流れるようにな
り、電子電流に応じた量の正孔がP型エミッタ層82か
らN型ベース層81に注入される。これにより、N型ベ
ース層81は導電変調を起こして低抵抗になり、ソース
・ドレイン間に主電流が流れるようになる。
As a result, electrons are injected from the N-type source layer 84 into the N-type base layer 81, and an electron current flows, so that holes corresponding to the electron current flow from the P-type emitter layer 82 to the N-type base layer. Implanted in layer 81. As a result, the N-type base layer 81 undergoes conductivity modulation to have a low resistance, and a main current flows between the source and drain.

【0006】一方、ターンオフ時には、ゲート電極85
にソース電極88に対してゼロまたは負の電圧(負バイ
アス電圧)を印加する。これにより、上記N型チャネル
が消滅し、N型エミッタ層84からN型ベース層81に
電子が注入されなくなる。この結果、N型ベース層81
は導電変調を起こさなくなり、やがてIGBTは非導通
状態になる。
On the other hand, when turned off, the gate electrode 85
A zero or negative voltage (negative bias voltage) is applied to the source electrode 88. As a result, the N-type channel disappears, and electrons are no longer injected from the N-type emitter layer 84 into the N-type base layer 81. As a result, the N-type base layer 81
Does not cause conduction modulation, and eventually the IGBT becomes non-conductive.

【0007】ところで、この種のIGBTには以下のよ
うな問題がある。即ち、IGBTはサイリスタなどと比
較すると、カソード(ソース)側からのキャリア(電
子)の注入が少ないため、オン電圧が高くなる。耐圧が
高いものほど基板は厚くなるのでオン電圧は高くなる。
そして、ある程度以上の厚さになると極端にオン電圧が
高くなり、電力損失が大きくなる。このため、従来のI
GBTの耐圧は高々2kV程度である。更に、ゲート電
極間の距離はゲート電極幅と同程度であり、飽和電流が
大きいため、IGBTがラッチアップして制御不能にな
りやすいという問題がある。
By the way, this kind of IGBT has the following problems. That is, compared to a thyristor or the like, the IGBT has a smaller amount of carriers (electrons) injected from the cathode (source) side, and therefore has a higher on-voltage. The higher the breakdown voltage is, the thicker the substrate is, and the higher the on-voltage is.
When the thickness exceeds a certain level, the on-voltage becomes extremely high and the power loss becomes large. Therefore, the conventional I
The breakdown voltage of GBT is about 2 kV at most. Further, the distance between the gate electrodes is about the same as the width of the gate electrodes, and the saturation current is large, so that there is a problem that the IGBT is likely to latch up and become out of control.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のI
GBTにあっては、ソース側からのキャリアの注入が少
ないため、オン電圧が高い。また、ゲート電極間の距離
がゲート電極幅と同程度であるため、ラッチアップ耐量
(ラッチアップが開始する電流)が低下する。
As described above, the conventional I
In the GBT, since the injection of carriers from the source side is small, the on-voltage is high. Further, since the distance between the gate electrodes is about the same as the gate electrode width, the latch-up withstand capability (current at which latch-up starts) decreases.

【0009】従って、本発明は、従来よりもオン電圧の
低い電力用半導体装置を提供することを目的する。本発
明はまた、従来よりもオン電圧、安全動作領域及びラッ
チアップ耐量が改善された電力用半導体装置を提供する
ことを目的とする。本発明はまた、高耐圧、特に3kV
以上の耐圧仕様で利用可能な電力用半導体装置を提供す
ることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a power semiconductor device having a lower on-voltage than ever before. Another object of the present invention is to provide a power semiconductor device having improved on-voltage, safe operation area and latch-up withstanding capability as compared with the prior art. The invention also has a high breakdown voltage, especially 3 kV.
It is an object of the present invention to provide a power semiconductor device that can be used with the above withstand voltage specifications.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点は、
並設された複数の回路素子を有する電力用半導体装置で
あって、前記回路素子の夫々が、第1導電型エミッタ層
と、前記第1導電型エミッタ層上に配設された第2導電
型ベース層と、前記第2導電型ベース層の表面内に形成
された第1導電型ベース層と、前記第1導電型ベース層
の表面内に形成された第2導電型ソース層と、前記第2
導電型ソース層と前記第2導電型ベース層とで挟まれた
前記第1導電型ベース層上にゲート絶縁膜を介して配設
されたゲート電極部分と、前記第2導電型ソース層及び
前記第1導電型ベース層にコンタクトするソース電極部
分と、前記第1導電型エミッタ層にコンタクトするドレ
イン電極部分と、を具備し、前記ゲート電極部分は、前
記回路素子の2つの回路素子ごとに一体化されてゲート
電極を構成し、前記ゲート電極の幅をLG 、前記第1導
電型ベース層の深さをDB 、前記第1導電型ベース層と
前記第1導電型エミッタ層とで挟まれた部分の前記第2
導電型ベース層の厚さをWB 、前記ゲート電極間の距離
をLS とした時、60μm≦LG 、5≦LG /LS 、及
び1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9の条件を満たすこと
を特徴とする。
The first aspect of the present invention is as follows.
A power semiconductor device having a plurality of circuit elements arranged in parallel, wherein each of the circuit elements has a first conductivity type emitter layer and a second conductivity type provided on the first conductivity type emitter layer. A base layer; a first conductivity type base layer formed in the surface of the second conductivity type base layer; a second conductivity type source layer formed in the surface of the first conductivity type base layer; Two
A gate electrode portion disposed on the first conductive type base layer sandwiched between the conductive type source layer and the second conductive type base layer with a gate insulating film interposed therebetween, the second conductive type source layer, and the A source electrode portion contacting the first conductivity type base layer; and a drain electrode portion contacting the first conductivity type emitter layer, wherein the gate electrode portion is integrated for every two circuit elements of the circuit element. To form a gate electrode, the width of the gate electrode is L G , the depth of the first conductivity type base layer is D B , and the gate electrode is sandwiched between the first conductivity type base layer and the first conductivity type emitter layer. The second part of the broken part
When the thickness of the conductive type base layer is W B and the distance between the gate electrodes is L S , 60 μm ≦ L G , 5 ≦ L G / L S , and 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦ 9 is satisfied.

【0011】本発明の第2の視点は、第1の視点に係る
電力用半導体装置において、前記第2導電型ベース層の
表面内で且つ前記ゲート電極の下に形成された低抵抗の
第2導電型半導体層を更に具備することを特徴とする。
A second aspect of the present invention is, in the power semiconductor device according to the first aspect, a second low resistance formed in the surface of the second conductivity type base layer and under the gate electrode. It is characterized by further comprising a conductive type semiconductor layer.

【0012】本発明の第3の視点は、並設された複数の
回路素子を有する電力用半導体装置であって、前記回路
素子の夫々が、第1導電型エミッタ層と、前記第1導電
型エミッタ層上に配設された第2導電型ベース層と、前
記第2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電型
ベース層と、前記第1導電型ベース層の表面内に形成さ
れた第2導電型ソース層と、前記第2導電型ソース層と
前記第2導電型ベース層とで挟まれた前記第1導電型ベ
ース層上にゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極
部分と、前記第2導電型ソース層及び前記第1導電型ベ
ース層にコンタクトするソース電極部分と、前記第1導
電型エミッタ層にコンタクトするドレイン電極部分と、
前記第2導電型ベース層と前記第2導電型ソース層とで
挟まれた前記第1導電型ベース層の表面内に形成された
高移動度半導体層と、を具備することを特徴とする。
A third aspect of the present invention is a power semiconductor device having a plurality of circuit elements arranged in parallel, wherein each of the circuit elements has a first conductivity type emitter layer and the first conductivity type. A second conductivity type base layer disposed on the emitter layer, a first conductivity type base layer formed in the surface of the second conductivity type base layer, and a surface formed of the first conductivity type base layer. A second conductive type source layer, and a gate disposed on the first conductive type base layer sandwiched between the second conductive type source layer and the second conductive type base layer via a gate insulating film. An electrode portion, a source electrode portion contacting the second conductive type source layer and the first conductive type base layer, and a drain electrode portion contacting the first conductive type emitter layer,
A high mobility semiconductor layer formed in the surface of the first conductivity type base layer sandwiched between the second conductivity type base layer and the second conductivity type source layer.

【0013】本発明の第4の視点は、第3の視点に係る
電力用半導体装置において、前記ゲート電極部分は、前
記回路素子の2つの回路素子ごとに一体化されてゲート
電極を構成し、前記ゲート電極の幅をLG 、前記ゲート
電極間の距離をLS とした時、60μm≦LG 、及び5
≦LG /LS の条件を満たすことを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to the third aspect, wherein the gate electrode portion is integrated with every two circuit elements of the circuit element to form a gate electrode, When the width of the gate electrode is L G and the distance between the gate electrodes is L S , 60 μm ≦ L G , and 5
It is characterized in that the condition of ≦ L G / L S is satisfied.

【0014】本発明の第5の視点は、第4の視点に係る
電力用半導体装置において、前記第1導電型ベース層の
深さをDB 、前記第1導電型ベース層と前記第1導電型
エミッタ層とで挟まれた部分の前記第2導電型ベース層
の厚さをWB とした時、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦
9の条件を満たすことを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to the fourth aspect, wherein the depth of the first conductive type base layer is D B , the first conductive type base layer and the first conductive type base layer. When the thickness of the second conductivity type base layer sandwiched by the type emitter layer is W B , 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦
It is characterized in that the condition 9 is satisfied.

【0015】前記低抵抗の第2導電型半導体層の不純物
濃度のピーク値は、3×1014cm-3以上であればよい
が、1×1015cm-3以上であることがより好ましい。
また、前記低抵抗の第2導電型半導体層の深さ(厚さ)
は、前記第1導電型ベース層の深さ(厚さ)の1/2以
上であればよいが、前記第1導電型ベース層の深さ(厚
さ)と同じであることがより好ましい。
The peak value of the impurity concentration of the low-resistance second conductivity type semiconductor layer may be 3 × 10 14 cm −3 or more, and more preferably 1 × 10 15 cm −3 or more.
In addition, the depth (thickness) of the low resistance second conductivity type semiconductor layer
May be 1/2 or more of the depth (thickness) of the first conductivity type base layer, but is preferably the same as the depth (thickness) of the first conductivity type base layer.

【0016】本発明者の研究によれば、60μm≦L
G 、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9に設定することに
より、オン電圧の低下を図れることが判明した。また、
近年の微細加工技術を用いることにより、LG に対して
S を十分に小さくでき(5≦LG /LS )、これによ
り、オン電圧の上昇を招くことなく、飽和電流をラッチ
アップ電流以下に抑えることができ、安全動作領域の拡
大を図れることが判明した。従って、上記知見に基づい
た本発明の第1及び第2の視点によれば、従来よりも、
オン電圧は下がり、安全動作領域は拡大する。
According to the research conducted by the present inventor, 60 μm ≦ L
G, by setting 1 ≦ L G 2 / (D B · W B) ≦ 9, it was found that attained a decrease in the ON voltage. Also,
By using the recent fine processing technology, L G can be sufficiently reduced L S against (5 ≦ L G / L S ), thereby, without increasing the on-voltage, a latch-up current saturation current It has been found that the following can be suppressed and the safe operation area can be expanded. Therefore, according to the first and second aspects of the present invention based on the above findings,
The on-voltage decreases and the safe operating area expands.

【0017】また、本発明の第3乃至第5の視点によれ
ば、ソース側のキャリアは前記高移動度半導体層を介し
て前記第1導電型ベース層に注入されるので、キャリア
は従来よりも高速に前記第1導電型ベース層に注入され
る。このため、単位時間当たりに前記第1導電型ベース
層に注入されるキャリアの量が多くなり、キャリアの注
入効率が高くなるので、従来よりもオン電圧を下げるこ
とができる。
Further, according to the third to fifth aspects of the present invention, the carrier on the source side is injected into the first conductivity type base layer through the high mobility semiconductor layer, so that the carrier is conventionally formed. Is rapidly injected into the first conductive type base layer. Therefore, the amount of carriers injected into the first conductive type base layer per unit time increases, and the carrier injection efficiency increases, so that the on-voltage can be lowered as compared with the conventional case.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態で
は、第1導電型をP型、第2導電型をN型とする。図1
は本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置の要部
(IGBT部)を示す断面図である。本実施の形態の電
力用半導体装置は横並び配列された複数のIGBT(回
路素子)を具備する。これらのIGBTのゲート電極6
及びソース電極8は交互に配設される。図1図示の如
く、ある1つのIGBT102に注目すると、そのゲー
ト電極部分6bは一方側に隣接する別のIGBT101
のゲート電極部分6aと一体となってゲート電極6を構
成し、またソース電極部分8bは他方側に隣接する別の
IGBTの103のソース電極部分8cと一体となって
ソース電極8を構成する。従って、隣り合う2つのIG
BT101、102においては、ゲート電極6がIGB
T101、102のソース電極8、8間に位置し、次に
隣り合う2つのIGBT102、103においては、ソ
ース電極8がIGBT102、103のゲート電極6、
6間に位置することとなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the first conductivity type is P type and the second conductivity type is N type. FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The power semiconductor device of this embodiment includes a plurality of IGBTs (circuit elements) arranged side by side. Gate electrodes 6 of these IGBTs
The source electrodes 8 are alternately arranged. As shown in FIG. 1, when attention is paid to one IGBT 102, its gate electrode portion 6b is adjacent to another IGBT 101 on one side.
The gate electrode 6 is formed integrally with the gate electrode portion 6a of the above, and the source electrode portion 8b is formed integrally with the source electrode portion 8c of another IGBT 103 adjacent to the other side to form the source electrode 8. Therefore, two adjacent IGs
In the BTs 101 and 102, the gate electrode 6 is the IGB.
In two adjacent IGBTs 102, 103 located between the source electrodes 8, 8 of T101, 102, the source electrode 8 is the gate electrode 6, of the IGBTs 102, 103,
It will be located between 6.

【0019】図1において、高抵抗のN型ベース層1の
裏面内にP型エミッタ層2が選択的に形成される。N型
ベース層1の表面内には、低抵抗のN型拡散層9が形成
される。N型拡散層9の表面内には、P型ベース層3が
選択的に形成される。換言すれば、隣接するP型ベース
層3の間のゲート電極6の直下のN型ベース層1の表面
内には、低抵抗のN型拡散層9が形成される。
In FIG. 1, a P-type emitter layer 2 is selectively formed in the back surface of a high-resistance N-type base layer 1. A low resistance N-type diffusion layer 9 is formed in the surface of the N-type base layer 1. The P-type base layer 3 is selectively formed in the surface of the N-type diffusion layer 9. In other words, the low resistance N-type diffusion layer 9 is formed in the surface of the N-type base layer 1 immediately below the gate electrode 6 between the adjacent P-type base layers 3.

【0020】低抵抗のN型拡散層9の深さは、図1図示
の如く、P型ベース層3のそれと同じであることが適切
である。しかし、これは、少なくともP型ベース層3の
深さの1/2より深ければよい。
It is appropriate that the depth of the low resistance N type diffusion layer 9 is the same as that of the P type base layer 3 as shown in FIG. However, this may be at least deeper than half the depth of the P-type base layer 3.

【0021】P型ベース層3の表面内には、低抵抗のN
型ソース層4が選択的に形成される。N型ソース層4と
N型ベース層1(N型拡散層9)とで挟まれたP型ベー
ス層3上には、ゲート絶縁膜5を介して、ゲート電極6
が配設される。また、N型ソース層4及びP型ベース層
3の両方にコンタクトするようにソース電極8が配設さ
れる。
Within the surface of the P-type base layer 3, N of low resistance is
The mold source layer 4 is selectively formed. On the P-type base layer 3 sandwiched between the N-type source layer 4 and the N-type base layer 1 (N-type diffusion layer 9), the gate electrode 6 is provided via the gate insulating film 5.
Is arranged. Further, the source electrode 8 is arranged so as to contact both the N-type source layer 4 and the P-type base layer 3.

【0022】ここで、図1の中央に示される1つのゲー
ト電極6は、隣り合う2つのIGBT101、102の
ゲート電極として機能する。即ち、IGBT101、1
02のゲート電極6a、6bはP型ベース層3からN型
ベース層1(N型拡散層9)にまで延在して一体化され
る。
Here, one gate electrode 6 shown in the center of FIG. 1 functions as a gate electrode of two adjacent IGBTs 101 and 102. That is, the IGBTs 101, 1
The gate electrodes 6a and 6b of 02 extend from the P-type base layer 3 to the N-type base layer 1 (N-type diffusion layer 9) and are integrated.

【0023】一方、P型エミッタ層2にコンタクトする
ようにドレイン電極7が配設される。このように構成さ
れた電力用半導体装置によれば、N型拡散層9が電子の
注入を促進するので、オン電圧を下げることができる。
On the other hand, the drain electrode 7 is arranged so as to contact the P-type emitter layer 2. According to the power semiconductor device having such a configuration, the N-type diffusion layer 9 promotes injection of electrons, so that the on-voltage can be lowered.

【0024】ここで、N型拡散層9の不純物濃度のピー
ク値は3×1014cm-3以上が望ましい。特に、本実施
の形態のようにN型チャネルのIGBTの場合には、1
×1015cm-3以上が望ましい。また、上記不純物濃度
はN型ソース層4直下のP型ベース層3の不純物濃度の
ピーク値を越えてはいけない。
Here, the peak value of the impurity concentration of the N-type diffusion layer 9 is preferably 3 × 10 14 cm -3 or more. In particular, in the case of an N-type channel IGBT as in this embodiment, 1
× 10 15 cm -3 or more is desirable. Further, the impurity concentration should not exceed the peak value of the impurity concentration of the P-type base layer 3 immediately below the N-type source layer 4.

【0025】上記値(1×1015cm-3)は次式より得
られる。N型ベース層1内部の正孔密度nh は次式で表
せれる。 nh =Np ・exp(WB /(Dh ・τ)1/2 ) ここで、Np はP型エミッタ層2の不純物濃度のピーク
値、WB はP型ベース層3とP型エミッタ層2とで挟ま
れた部分のN型ベース層1の厚さ、Dh は正孔の拡散係
数、τは高注入状態でのキャリアライフタイムを示す。
The above value (1 × 10 15 cm -3 ) is obtained from the following equation. The hole density n h inside the N-type base layer 1 can be expressed by the following equation. n h = N p · exp (W B / (D h · τ) 1/2 ), where N p is the peak value of the impurity concentration of the P-type emitter layer 2, and W B is the P-type base layer 3 and P-type The thickness of the N-type base layer 1 in the portion sandwiched by the emitter layer 2, D h is the diffusion coefficient of holes, and τ is the carrier lifetime in the high injection state.

【0026】正孔密度nh よりもN型拡散層9の不純物
濃度のピーク値が高くないと、N型拡散層9は正孔に埋
め尽くされてしまう。従って、N型拡散層9の不純物濃
度のピーク値が正孔密度nh よりも小さい場合には、キ
ャリアの注入を十分に行なえず、IGBTの導通特性を
改善できなくなる。
If the peak value of the impurity concentration of the N-type diffusion layer 9 is not higher than the hole density n h , the N-type diffusion layer 9 will be filled with holes. Therefore, when the peak value of the impurity concentration of the N-type diffusion layer 9 is smaller than the hole density n h , carriers cannot be sufficiently injected, and the conduction characteristics of the IGBT cannot be improved.

【0027】これに対して、N型拡散層9の不純物濃度
のピーク値が正孔密度nh よりも高い場合には、N型拡
散層9は正孔に対してエミッタとして働き、電子注入効
率が増大する。各パラメータは装置構造や利用条件によ
りほぼ一意的に決まるが、その値は約1×1015cm-3
になり、上記値が得られる。
On the other hand, when the peak value of the impurity concentration of the N-type diffusion layer 9 is higher than the hole density n h , the N-type diffusion layer 9 acts as an emitter for holes and the electron injection efficiency. Will increase. Each parameter is almost uniquely determined by the device structure and usage conditions, but its value is about 1 × 10 15 cm -3.
And the above value is obtained.

【0028】なお、P型チャネルのIGBTの場合に
は、低抵抗のN型拡散層9は低抵抗のP型拡散層とな
り、その不純物濃度のピーク値は3×1014cm-3以上
が望ましい。
In the case of a P-type channel IGBT, the low-resistance N-type diffusion layer 9 becomes a low-resistance P-type diffusion layer, and the peak value of the impurity concentration is preferably 3 × 10 14 cm -3 or more. .

【0029】また、ゲート電極6の幅LG はIGBTの
導通特性を決める上で重要なパラメータである。ゲート
電極6の幅LG が長すぎると、IGBTのチャネル密度
が低下して導通特性が悪化するばかりか、ゲート容量の
増加、コストの上昇、制御性の劣化等の問題も発生する
可能性がある。
The width L G of the gate electrode 6 is an important parameter for determining the conduction characteristics of the IGBT. If the width L G of the gate electrode 6 is too long, not only the channel density of the IGBT is lowered and the conduction characteristics are deteriorated, but also problems such as an increase in gate capacitance, an increase in cost, and deterioration of controllability may occur. is there.

【0030】一方、ゲート電極6の幅LG が短すぎる
と、P型ドレイン層2から注入された正孔がP型ベース
層3にバイパスされ、高抵抗のN型ベース層1に蓄積さ
れず、導通特性が悪化する。
On the other hand, if the width L G of the gate electrode 6 is too short, the holes injected from the P-type drain layer 2 are bypassed to the P-type base layer 3 and are not accumulated in the high-resistance N-type base layer 1. , The conduction characteristics deteriorate.

【0031】本発明者の研究によれば、チャネル密度及
びキャリア蓄積を改善し、オン電圧を下げるためには、
N型拡散層9の有無に関係なく、ゲート電極6の幅LG
を下記の不等式を満たすように設計すればよいことが判
明した。
According to the research conducted by the present inventor, in order to improve the channel density and carrier accumulation and lower the ON voltage,
Regardless of the presence or absence of the N-type diffusion layer 9, the width L G of the gate electrode 6
It has been found that it suffices to design so as to satisfy the following inequalities.

【0032】1≦LG 2 /(DB ・WB ) ここで、DB はP型ベース層3の深さを示している。こ
の不等式は以下のようにして得られる。
1 ≦ L G 2 / (D B · W B ), where D B represents the depth of the P-type base layer 3. This inequality is obtained as follows.

【0033】導電変調が起こった状態におけるIGBT
の電流密度iは、 i=q・n・VF ・(μe +μh )/WB …(1) で表される。
IGBT in the state where conductivity modulation occurs
The density of the current i is expressed by i = q · n · V F · (μ e + μ h) / W B ... (1).

【0034】ここで、qは素電荷量、nは電子及び正孔
のキャリア密度、VF はオン電圧、μe は電子の移動
度、μh は正孔の移動度を示している。また、導通時の
実効的なP型ベース層3のシート抵抗Rは、 R=1/(q・μh ・n・DB ) …(2) で表される。
Here, q is the elementary charge amount, n is the carrier density of electrons and holes, V F is the on-voltage, μ e is the electron mobility, and μ h is the hole mobility. The sheet resistance R of the effective P-type base layer 3 at the time of conduction is expressed by R = 1 / (q · μ h · n · D B) ... (2).

【0035】シート抵抗Rによる正孔電流の電圧降下が
接合電圧Vj 以上であればよいから、 i・R・LG 2 /32≧Vj …(3) となる。
[0035] Since the voltage drop of the positive hole current due to the sheet resistance R may be equal to or higher than the junction voltage V j, i · R · L G 2/32 ≧ V j ... (3) become.

【0036】式(1)〜(3)を用いれば、 LG 2 /(DB ・WB )≧32Vj ・μh /(VF ・(μe +μh )) と表される。 …(4) ここで、装置材料としてシリコンを用いた場合には、μ
h /(μe +μh )が約0.25、Vj が約0.6Vで
あり、また、電力用半導体装置が通常利用される範囲で
はVF が約4Vであることを考慮すると、式(4)は、 1≦LG 2 /(DB ・WB ) となる。
By using the equations (1) to (3), it is expressed as L G 2 / (D B · W B ) ≧ 32 V j · μ h / (V F · (μ e + μ h )). (4) If silicon is used as the device material, μ
Considering that h / (μ e + μ h ) is about 0.25, V j is about 0.6 V, and V F is about 4 V in the range where a power semiconductor device is normally used, (4) is 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ).

【0037】また、LG 2 /(DB ・WB )の値が大き
すぎると、図10図示の如く、チャネルが減少し、やは
り導通特性が劣化する。図10による現在得られる知見
によると、チャネルの減少を防止するには、LG 2
(DB ・WB )の値が9を超えないように設定するとよ
い。従って、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9に設定す
ることが好ましい。
On the other hand, if the value of L G 2 / (D B · W B ) is too large, the number of channels decreases and the conduction characteristic also deteriorates, as shown in FIG. According to the presently obtained knowledge according to FIG. 10, it is necessary to prevent L G 2 /
The value of (D B · W B ) should be set so as not to exceed 9. Therefore, it is preferable to set 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦ 9.

【0038】また、LG があまり短いと、正孔がバイパ
スされやすくなり、キャリアの蓄積が起こりにくい。特
に、耐圧が3kVを越えるような装置の場合、通電特性
にとってこのことは致命的な欠点となる。本発明者の実
験によれば、LG がおよそ60μm以上の長さであれ
ば、上記条件と相俟ってキャリアの蓄積が起こることが
判明した。更に、本発明者の実験によれば、2≦LG
S 、望ましくは5≦LG /LS に設定すると、ラッチ
アップが生じにくいことが判明した。ここで、LS は隣
接するゲート電極6間の距離を表す。このことは、当該
半導体装置が破壊に強くなり、安全動作領域が拡大でき
るため、保護回路が簡略化できることを意味する。
If L G is too short, holes are easily bypassed and carriers are less likely to accumulate. In particular, in the case of a device having a withstand voltage exceeding 3 kV, this is a fatal defect in terms of energization characteristics. According to the experiments conducted by the present inventor, it has been found that carrier accumulation occurs in combination with the above conditions when L G has a length of about 60 μm or more. Furthermore, according to the experiments of the present inventor, 2 ≦ L G /
It has been found that latch-up is unlikely to occur when L S , preferably 5 ≦ L G / L S is set. Here, L S represents the distance between adjacent gate electrodes 6. This means that the semiconductor device is resistant to breakage and the safe operation area can be expanded, so that the protection circuit can be simplified.

【0039】本実施の形態では、従来の場合とは異な
り、LG がLS よりかなり大きいため、飽和電流をラッ
チアップ電流よりも容易に低く抑えることができる。こ
れは従来より多用されるIGBT等の素子のプロセス技
術では無理であるが、近年開発の著しいステップ装置等
を用いた微細加工技術により、このような設計が可能と
なる。
In the present embodiment, unlike the conventional case, since L G is considerably larger than L S , the saturation current can be easily suppressed to be lower than the latch-up current. Although this is not possible with the process technology of the element such as IGBT which has been frequently used conventionally, such a design is possible by the fine processing technology using the step device which has been remarkably developed in recent years.

【0040】また、本実施の形態では、パラメータの最
適化により、オン電圧や安全動作領域の改善を図ってい
るので、新たな構造を導入する必要はない。従って、工
程数の増加やプロセスの複雑化は起こらず、製造コスト
の上昇は生じない。
Further, in this embodiment, since the ON voltage and the safe operation area are improved by optimizing the parameters, it is not necessary to introduce a new structure. Therefore, the number of steps does not increase, the process does not become complicated, and the manufacturing cost does not increase.

【0041】図2は本発明の別の実施の形態に係る電力
用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図であ
る。なお、以下の図において、図1と同一符号は同一部
分を示し、詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In the following drawings, the same symbols as those in FIG. 1 indicate the same parts, and detailed description thereof will be omitted.

【0042】本実施の形態の特徴は、ゲート絶縁膜5の
中央部10の膜厚が他の部分よりも厚くなっていること
にある。これにより、ゲート容量を低減でき、ゲート駆
動回路の簡略化及び高速動作化を図れるようになる。
The feature of this embodiment is that the thickness of the central portion 10 of the gate insulating film 5 is thicker than the other portions. As a result, the gate capacitance can be reduced, and the gate drive circuit can be simplified and operated at high speed.

【0043】N型拡散層9は図1図示の実施の形態のよ
うにゲート電極6の下全体に一様に設けることが望まし
い。しかし、プロセスなどの制約によりこれが困難な場
合には、図2図示の実施の形態のように変更することが
できる。ここで、N型拡散層9は、N型チャネル領域か
ら離れた、ゲート電極6の中央の下には形成せず、N型
チャネル領域の近傍にだけに形成される。これでもオン
電圧を下げる効果は得られる。
It is desirable that the N-type diffusion layer 9 is uniformly provided under the gate electrode 6 as in the embodiment shown in FIG. However, if this is difficult due to process restrictions, it can be changed as in the embodiment shown in FIG. Here, the N-type diffusion layer 9 is not formed below the center of the gate electrode 6 apart from the N-type channel region, but is formed only near the N-type channel region. Even with this, the effect of lowering the on-voltage can be obtained.

【0044】図3は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図2図示の実施の形態と異なる点
は、N型拡散層9をゲート電極6の下全体に形成したこ
とにある。但し、N型拡散層9は図1図示の実施の形態
の場合とは異なり一様には配設されていない。即ち、N
型拡散層9の中央部の厚さは他の部分よりも薄い。
FIG. 3 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 2 in that the N-type diffusion layer 9 is formed under the entire gate electrode 6. However, the N-type diffusion layer 9 is not arranged uniformly unlike the case of the embodiment shown in FIG. That is, N
The thickness of the central portion of the mold diffusion layer 9 is thinner than the other portions.

【0045】このような構造は例えば以下のようにして
得られる。即ち、ゲート絶縁膜5の中央部10の幅を狭
くし、ゲート絶縁膜5をマスクにしてN型不純物をイオ
ン注入し、次に、熱処理(アニール処理)を行う。この
様にすれば、ゲート絶縁膜5の中央部10の下にまで上
記N型不純物が拡散するので、ゲート電極6の下全体に
N型拡散層9を形成できる。
Such a structure is obtained as follows, for example. That is, the width of the central portion 10 of the gate insulating film 5 is narrowed, N-type impurities are ion-implanted using the gate insulating film 5 as a mask, and then heat treatment (annealing treatment) is performed. By doing so, the N-type impurity is diffused even under the central portion 10 of the gate insulating film 5, so that the N-type diffusion layer 9 can be formed under the entire gate electrode 6.

【0046】図3図示の実施の形態の場合、図2図示の
実施の形態に比べて、ゲート絶縁膜5の中央部10の幅
が狭い分だけゲート容量が若干増加する。しかし、本発
明者の研究によれば、この場合でも、ゲート電極6の下
全体にN型拡散層9が配設されていれば、導通特性は改
善されることが判明した。
In the embodiment shown in FIG. 3, compared with the embodiment shown in FIG. 2, the gate capacitance is slightly increased as the width of the central portion 10 of the gate insulating film 5 is narrower. However, according to the research conducted by the present inventor, even in this case, it has been found that if the N-type diffusion layer 9 is provided under the entire gate electrode 6, the conduction characteristic is improved.

【0047】図4は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。高耐圧、例えば、2kV以上の耐圧を確保する場
合には、ゲート電極6の幅LG は30μm以上に、3k
V以上の耐圧を確保する場合には、ゲート電極6の幅L
G は60μm以上に設定される。この様に、ゲート電極
6の面積が大きくなると、図4図示の如く、ゲート電極
6上にAl電極等の金属電極12を形成することが容易
になる。
FIG. 4 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. In order to secure a high breakdown voltage, for example, a breakdown voltage of 2 kV or more, the width L G of the gate electrode 6 is 30 μm or more and 3 k or more.
To secure a withstand voltage of V or more, the width L of the gate electrode 6
G is set to 60 μm or more. When the area of the gate electrode 6 is increased in this way, it becomes easy to form the metal electrode 12 such as an Al electrode on the gate electrode 6 as shown in FIG.

【0048】従って、通常、ゲート電極6はポリシリコ
ンのみで形成されるが、ゲート電極6上に金属電極12
を設けることにより、ゲート抵抗が低減され、高速動作
が可能となる。また、ゲート駆動回路の簡略化も図れ
る。
Therefore, the gate electrode 6 is usually formed only of polysilicon, but the metal electrode 12 is formed on the gate electrode 6.
By providing, the gate resistance is reduced and high speed operation becomes possible. Also, the gate drive circuit can be simplified.

【0049】図5は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図1図示の実施の形態と異なる点
は、N型ベース層1の一部をドレイン電極7に選択的に
接続したことにある。即ち、本実施の形態では、アノー
ドショート構造を採用している。
FIG. 5 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a part of the N-type base layer 1 is selectively connected to the drain electrode 7. That is, in the present embodiment, the anode short structure is adopted.

【0050】本実施の形態によれば、アノードショート
構造により、ドレイン側からの正孔の注入を抑制できる
ので、特に、ターンオフ時のテール電流を小さくでき、
ターンオフ損失の低減を図れる。これにより、スイッチ
ング周波数を高くしても電力損失を小さく保つことがで
き、インバータ等の装置を効率良く動作させることがで
きるようになる。また、スイッチング周波数が高くなる
ことにより、騒音の低減も図れる。
According to the present embodiment, the injection of holes from the drain side can be suppressed by the anode short structure, so that the tail current at turn-off can be particularly reduced,
The turn-off loss can be reduced. As a result, the power loss can be kept small even if the switching frequency is increased, and the device such as the inverter can be efficiently operated. Moreover, noise can be reduced by increasing the switching frequency.

【0051】なお、アノードショート構造によりドレイ
ン側からのキャリアの注入効率が低くなっても、パラメ
ータの最適化やN型拡散層9によりソース側からのキャ
リアの注入効率が従来よりも高くなっているので、オン
電圧は低く保たれる。
Even if the efficiency of carrier injection from the drain side is lowered due to the anode short structure, the efficiency of carrier injection from the source side is higher than before due to the parameter optimization and the N-type diffusion layer 9. Therefore, the on-voltage is kept low.

【0052】図6は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図1図示の実施の形態と異なる点
は、ライフタイム低減層13を形成したことにある。ラ
イフタイム低減層13は、例えば、Au、Pt等の重金
属の拡散や、H、He等の放射線照射により形成でき
る。また、電子線照射を用いたライフタイム低減をこれ
と組み合わせて用いてもよい。図6図示の如く、特にP
型エミッタ層2とN型ベース層1との境界近傍で、N型
ベース層1内にライフタイム低減層13に形成すれば、
ドレイン側からの正孔の注入を効果的に抑制でき、アノ
ードショート構造を採用した図5図示の実施の形態と同
様な効果が得られる。
FIG. 6 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that the lifetime reduction layer 13 is formed. The lifetime reduction layer 13 can be formed by, for example, diffusing a heavy metal such as Au or Pt or irradiating with radiation such as H or He. Also, lifetime reduction using electron beam irradiation may be used in combination therewith. As shown in FIG. 6, especially P
If the lifetime reduction layer 13 is formed in the N-type base layer 1 in the vicinity of the boundary between the N-type base layer 1 and the N-type emitter layer 2,
Injection of holes from the drain side can be effectively suppressed, and the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 5 that employs the anode short structure can be obtained.

【0053】図7は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図6図示の実施の形態と異なる点
は、P型エミッタ層2と高抵抗N型ベース層1との間に
低抵抗N型バッファ層14を配設したことにある。N型
バッファ層14を配設することにより、N型ベース層1
を薄くすることができる。これにより、スイッチング時
のキャリアの排出を速めることができ、高速にスイッチ
ングすることができる。N型バッファ層14の不純物総
量は1×1014cm-2以下であることが望ましい。これ
以上の不純物量があると、ドレインからの正孔の注入が
著しく押さえられ、通電特性が悪化する。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 6 in that a low resistance N type buffer layer 14 is provided between the P type emitter layer 2 and the high resistance N type base layer 1. By disposing the N-type buffer layer 14, the N-type base layer 1
Can be thinned. Thereby, discharge of carriers at the time of switching can be accelerated, and switching can be performed at high speed. It is desirable that the total amount of impurities in the N-type buffer layer 14 is 1 × 10 14 cm −2 or less. If the amount of impurities is larger than this, injection of holes from the drain is significantly suppressed, and the current-carrying characteristics are deteriorated.

【0054】更に、N型バッファ層14とN型ベース層
1との境界近傍で、N型ベース層1内にライフタイム低
減層13が形成される。これにより、ドレイン側からの
正孔の注入を抑制し、通電特性をさほど悪化させること
なくスイッチング損失を減らし、高速にスイッチングす
ることができるようになる。
Further, the lifetime reduction layer 13 is formed in the N-type base layer 1 in the vicinity of the boundary between the N-type buffer layer 14 and the N-type base layer 1. This makes it possible to suppress injection of holes from the drain side, reduce switching loss without deteriorating energization characteristics, and perform high-speed switching.

【0055】図8は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図1図示の実施の形態と異なる点
は、ゲート電極6の下に低抵抗N型拡散層9が形成され
ていないことにある。N型拡散層9がない場合も、前述
の、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9並びに、2≦LG
/LS 、望ましくは5≦LG /LS の条件を満たすよう
に設計することにより、当該装置のオン電圧、安全動作
領域及びラッチアップ耐量を改善することができる。
FIG. 8 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the low resistance N-type diffusion layer 9 is not formed under the gate electrode 6. Even when the N-type diffusion layer 9 is not provided, the above-mentioned 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦ 9 and 2 ≦ L G
By designing to satisfy the condition of / L S , preferably 5 ≦ L G / L S , the on-voltage, safe operation area and latch-up withstand capability of the device can be improved.

【0056】図9は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す断面図で
ある。本実施の形態が図1乃至図8図示の実施の形態と
異なる点は、パラメータの最適化や低抵抗N型拡散層9
の代わりに高移動度半導体層11を用いて、ソース側の
電子の注入を増大させ、オン電圧を下げていることにあ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiments shown in FIGS. 1 to 8 in that the parameters are optimized and the low resistance N-type diffusion layer 9 is used.
Instead, the high mobility semiconductor layer 11 is used to increase the injection of electrons on the source side and lower the on-voltage.

【0057】高移動度半導体層11は、P型ベース層
3、N型ソース層4などの層の形成する前に、エピタキ
シャル成長法などの成膜法により、N型ベース層1の表
面内にあらかじめ形成しておく。
The high-mobility semiconductor layer 11 is formed in advance on the surface of the N-type base layer 1 by a film-forming method such as an epitaxial growth method before forming layers such as the P-type base layer 3 and the N-type source layer 4. Form.

【0058】高移動度半導体層11の材料としては、例
えば、N型ベース層1の材料にSiを用いた場合には、
SiGe、アモルファスSi、SiCなどがある。本実
施の形態によれば、N型チャネル領域に高移動度半導体
層11が存在することになるので、ソース側の電子は高
移動度半導体層11を介してN型ベース層1に注入され
る。
As the material of the high mobility semiconductor layer 11, for example, when Si is used as the material of the N-type base layer 1,
Examples include SiGe, amorphous Si, and SiC. According to the present embodiment, since the high mobility semiconductor layer 11 exists in the N type channel region, the electrons on the source side are injected into the N type base layer 1 through the high mobility semiconductor layer 11. .

【0059】従って、電子は従来よりも高速にN型ベー
ス層1に注入され、単位時間当たりにN型ベース層1に
注入される電子の量が多くなるので、電子の注入効率が
高くなり、オン電圧は下がる。
Therefore, electrons are injected into the N-type base layer 1 faster than in the conventional case, and the amount of electrons injected into the N-type base layer 1 per unit time increases, so that the electron injection efficiency increases, The on-voltage drops.

【0060】なお、本実施の形態では、N型ベース層1
の表面内の全体に高移動度半導体層11を形成したがそ
の必要はなく、高移動度半導体層11は、少なくともN
型ソース層4とN型ベース層1とで挟まれたP型ベース
層3の表面内、つまり、N型チャネル領域に存在すれば
よい。また、このときの高移動度半導体層11の不純物
濃度はチャネル形成のために1×1018cm-3よりも小
さいことが好ましい。更に、高移動度半導体層11の膜
厚は、格子不整合等の問題を考慮すると、0.05μm
以下であることが好ましい。
In this embodiment, the N-type base layer 1
The high-mobility semiconductor layer 11 is formed on the entire surface of the substrate, but this is not necessary.
It only needs to exist within the surface of the P-type base layer 3 sandwiched between the type source layer 4 and the N-type base layer 1, that is, in the N-type channel region. Further, the impurity concentration of the high mobility semiconductor layer 11 at this time is preferably lower than 1 × 10 18 cm −3 for channel formation. Furthermore, the film thickness of the high-mobility semiconductor layer 11 is 0.05 μm in consideration of problems such as lattice mismatch.
The following is preferred.

【0061】なお、高移動度半導体層11を用いた上
で、前述の、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9並びに、
2≦LG /LS 、望ましくは5≦LG /LS の条件を満
たすように設計することにより、よりオン電圧を低くで
き、また、IGBTがラッチアップせず、安全動作領域
を広げることができる。
In addition, after using the high-mobility semiconductor layer 11, the above-mentioned 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦ 9 and
By designing to satisfy the condition of 2 ≦ L G / L S , preferably 5 ≦ L G / L S , the ON voltage can be further lowered, and the safe operation area can be widened because the IGBT does not latch up. You can

【0062】次に、図11乃至図16を参照して本発明
に係る電力用半導体装置の平面のレイアウトについての
説明する。図11乃至図16図示のレイアウトは、図1
乃至図9図示の断面のいずれとも組合わせることができ
る。従って、図8及び図9図示の実施の形態のように、
低抵抗N型拡散層9が存在しない場合は、図11乃至図
16中の符号9で示す部分は、高抵抗N型ベース層1と
して理解すべきである。
Next, the planar layout of the power semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The layout shown in FIGS. 11 to 16 is similar to that shown in FIG.
9 to any of the cross sections shown in FIG. Therefore, as in the embodiment shown in FIGS. 8 and 9,
When the low resistance N type diffusion layer 9 does not exist, the portion indicated by reference numeral 9 in FIGS. 11 to 16 should be understood as the high resistance N type base layer 1.

【0063】図11は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す平面図
である。本実施の形態の特徴は、N型ソース層4を櫛状
に形成したことにある。N型ソース層4のうち櫛の歯に
相当する細い部分はソース電極8にコンタクトし、櫛の
背に相当する部分はゲート電極6と伴にMOSFET領
域を形成する。
FIG. 11 is a plan view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the N-type source layer 4 is formed in a comb shape. The thin portion of the N-type source layer 4 corresponding to the teeth of the comb contacts the source electrode 8, and the portion corresponding to the back of the comb forms the MOSFET region together with the gate electrode 6.

【0064】本実施の形態によれば、N型ソース層4の
うち櫛の歯に相当する部分が抵抗として働くので、ソー
ス電極8とMOSFETとの間に抵抗が配設されている
ことになり、MOSFETの動作が安定する。
According to the present embodiment, the portion of the N-type source layer 4 corresponding to the teeth of the comb acts as a resistor, so that the resistor is provided between the source electrode 8 and the MOSFET. , The operation of the MOSFET becomes stable.

【0065】更に、N型ソース層4のパターンとして櫛
状を用いたことにより、通常サイズのストライプ状のパ
ターンを用いた場合に比べて、N型ソース層4の面積を
小さくでき、ラッチアップ耐量を高くできる。
Further, by using the comb shape as the pattern of the N-type source layer 4, the area of the N-type source layer 4 can be made smaller than that in the case of using the stripe-shaped pattern of the normal size, and the latch-up resistance can be improved. Can be raised.

【0066】図12は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す平面図
である。本実施の形態が図11図示の実施の形態と異な
る点は、N型ソース層4を梯子状に形成したことにあ
る。このようにN型ソース層4のパターンを梯子状にし
ても、図11図示の実施の形態と同様にラッチアップ耐
量を高くできる。また、N型ソース層4はソース電極8
を横切るので、図11図示の実施の形態に比べて、N型
ソース層4とソース電極8とのコンタクトが確実なもの
となる。
FIG. 12 is a plan view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 11 in that the N-type source layer 4 is formed in a ladder shape. Even if the pattern of the N-type source layer 4 is formed in a ladder shape in this way, the latch-up withstand capability can be increased as in the embodiment shown in FIG. In addition, the N-type source layer 4 is the source electrode 8
As a result, the contact between the N-type source layer 4 and the source electrode 8 becomes more reliable than in the embodiment shown in FIG.

【0067】更に、本実施の形態では、ソース電極8の
幅を狭くし、ゲート電極間の距離LS を短くしているの
で、素子領域を有効に利用できる。図13は本発明の更
に別の実施の形態に係る電力用半導体装置の要部(IG
BT部)を示す平面図である。
Further, in the present embodiment, the width of the source electrode 8 is narrowed and the distance L S between the gate electrodes is shortened, so that the element region can be effectively utilized. FIG. 13 shows a main part (IG) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.
It is a top view which shows the (BT part).

【0068】本実施の形態が図12図示の実施の形態と
異なる点は、独立した島として形成したN型ソース層4
を複数個、梯子の各ステップに対応するように配置した
ことにある。このようにN型ソース層4を形成しても、
図12図示の実施の形態と同様にラッチアップ耐量を高
くできる。また、隣接するゲート電極6間の距離LS
小さくすることができるため、素子領域を有効に利用で
きる。
The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 12 in that the N-type source layer 4 formed as an independent island is used.
It is because there are a plurality of ladders corresponding to each step of the ladder. Even if the N-type source layer 4 is formed in this way,
As with the embodiment shown in FIG. 12, the latch-up withstand capability can be increased. Moreover, since the distance L S between the adjacent gate electrodes 6 can be reduced, the element region can be effectively used.

【0069】図14は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す平面図
である。本実施の形態が図11図示の実施の形態と異な
る点は、最近の微細加工技術(微細ドライエッチング技
術)を用いて、N型ソース層4を幅が極めて狭いストラ
イプ状に形成したことにある。本実施の形態によれば、
N型ソース層4の幅は狭いので、ストライプ状であって
も、高いラッチアップ耐量を実現できる。
FIG. 14 is a plan view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 11 in that the N-type source layer 4 is formed in a stripe shape having an extremely narrow width by using a recent fine processing technique (fine dry etching technique). . According to this embodiment,
Since the width of the N-type source layer 4 is narrow, a high latch-up resistance can be realized even in the stripe shape.

【0070】図15は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す平面図
である。本実施の形態の特徴は、独立した矩形の島とし
て形成したP型ベース層3を複数個、周期的に且つマト
リックス状に配列したことにある。N型ソース層4はラ
ッチアップを容易に起こさないように十字状に形成さ
れ、その中央部には開口部が配設され、この開口部を介
してソース電極8はP型ベース層3にコンタクトしてい
る。このようなレイアウトにより、装置を高集積化する
ことができ、通電特性を改善することができる。
FIG. 15 is a plan view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. A feature of this embodiment is that a plurality of P-type base layers 3 formed as independent rectangular islands are arranged periodically and in a matrix. The N-type source layer 4 is formed in a cross shape so as not to easily cause latch-up, and an opening is provided in the center thereof, and the source electrode 8 contacts the P-type base layer 3 through this opening. are doing. With such a layout, the device can be highly integrated and the conduction characteristics can be improved.

【0071】図16は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部(IGBT部)を示す平面図
である。本実施の形態の特徴は、独立した6角形の島と
して形成したP型ベース層3を複数個、周期的に且つマ
トリックス状に配列したことにある。N型ソース層4は
ラッチアップを容易に起こさないように星状に形成さ
れ、その中央部には開口部が配設され、この開口部を介
してソース電極8はP型ベース層3にコンタクトしてい
る。このようなレイアウトにより、装置を高集積化する
ことができ、通電特性を改善することができる。
FIG. 16 is a plan view showing a main part (IGBT part) of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. A feature of this embodiment is that a plurality of P-type base layers 3 formed as independent hexagonal islands are arranged periodically and in a matrix. The N-type source layer 4 is formed in a star shape so as not to easily cause latch-up, and an opening is provided in the center thereof, and the source electrode 8 contacts the P-type base layer 3 through this opening. are doing. With such a layout, the device can be highly integrated and the conduction characteristics can be improved.

【0072】図17は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部を示す平面図である。本実施
の形態は、本発明に係るIGBT105と、これに隣接
して配設されたフリーホイールダイオード106及び接
合終端部107を有する。スイッチング素子105とダ
イオード106を同じ基板に同時に形成することによ
り、配線によるインダクタンスやキャパシタンスを低減
し、スイッチングを高速且つ安定的に行うことができ
る。
FIG. 17 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The present embodiment has an IGBT 105 according to the present invention, and a freewheel diode 106 and a junction terminating portion 107 arranged adjacent to the IGBT 105. By forming the switching element 105 and the diode 106 on the same substrate at the same time, inductance and capacitance due to wiring can be reduced, and switching can be performed at high speed and stably.

【0073】ダイオード106はIGBT105のソー
ス電極8及びドレイン電極7に夫々接続されたP型アノ
ード層16及びN型カソード層18を有する。P型アノ
ード層16及びN型カソード層18は、高抵抗のN型層
1及び低抵抗のN型バッファ層14を介して接続され
る。
The diode 106 has a P-type anode layer 16 and an N-type cathode layer 18 connected to the source electrode 8 and the drain electrode 7 of the IGBT 105, respectively. The P-type anode layer 16 and the N-type cathode layer 18 are connected via the high-resistance N-type layer 1 and the low-resistance N-type buffer layer 14.

【0074】接合終端部107の端部において、N型層
1の表面内にN型ストッパ層19が拡散形成される。P
型アノード層16からN型ストッパ層19に亘って接合
終端部107の表面には絶縁膜20が形成される。
At the end of the junction termination portion 107, the N-type stopper layer 19 is diffused and formed in the surface of the N-type layer 1. P
An insulating film 20 is formed on the surface of the junction terminating portion 107 from the type anode layer 16 to the N type stopper layer 19.

【0075】IGBT105とダイオード106とは十
分な距離(キャリアの拡散長以上の長さ)をとる必要が
ある。このため、IGBT105とダイオード106と
の間の領域の表面には電界が集中し、耐圧が劣化する可
能性がある。この問題に対応するため、IGBT105
のP型ベース層3とダイオード106のP型アノード層
16との間に高抵抗のP型拡散層17が配設される。P
型拡散層17は接合終端部107のP型拡散層17と同
時に形成可能で、従って、余分な形成工程を追加する必
要がない。
It is necessary that the IGBT 105 and the diode 106 have a sufficient distance (length longer than the diffusion length of carriers). Therefore, the electric field may be concentrated on the surface of the region between the IGBT 105 and the diode 106, and the breakdown voltage may deteriorate. To address this issue, the IGBT 105
A high resistance P-type diffusion layer 17 is disposed between the P-type base layer 3 and the P-type anode layer 16 of the diode 106. P
The type diffusion layer 17 can be formed at the same time as the P-type diffusion layer 17 of the junction terminating portion 107, and therefore, it is not necessary to add an extra forming step.

【0076】P型拡散層17の不純物総量は1×1014
cm-2以下であることが望ましい。これにより接合終端
部107における耐圧を良好に維持すると共に、IGB
T105とダイオード106との分離を十分に行うこと
ができる。
The total amount of impurities in the P type diffusion layer 17 is 1 × 10 14.
It is preferably cm −2 or less. As a result, the breakdown voltage in the junction termination portion 107 is maintained good and the IGB
The T105 and the diode 106 can be sufficiently separated.

【0077】上述の如く、本発明においては、構造、濃
度の最適設計により優れた通電特性を有する電力用半導
体装置を提供することができる。特に、現在GTO(Ga
te Turn-off Thyristor )が利用されている耐圧3kV
以上において、MOS駆動により制御可能な装置を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide the power semiconductor device having the excellent current-carrying characteristics by the optimum design of the structure and the concentration. In particular, currently GTO (Ga
te Turn-off Thyristor) is used withstand voltage 3kV
In the above, a device that can be controlled by MOS driving can be provided.

【0078】本装置は寄生サイリスタ構造を有するが、
ラッチアップすることはなく、破壊に強いため、GTO
と比較して保護回路を簡略化することができる。ゲート
回路及び保護回路がGTOと比較して簡略化できるた
め、システムサイズも小さくなり、例えば、インバータ
装置を作成したときには従来の半分の大きさにすること
が可能となる。更に、装置構造がプレーナ(平面)型で
あるため、電流の取出し部の形成が容易となり、様々な
パッケージに組込むことができる。
This device has a parasitic thyristor structure,
Since it does not latch up and is strong against destruction, GTO
The protection circuit can be simplified as compared with. Since the gate circuit and the protection circuit can be simplified as compared with the GTO, the system size can be reduced, and for example, when an inverter device is created, the size can be half that of the conventional one. Further, since the device structure is a planar (planar) type, it is easy to form a current take-out portion, and the device can be incorporated into various packages.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明によれば、60μm≦LG 、5≦
G /LS 、及び1≦LG 2 /(DB・WB )≦9の条
件を満たすように設計することにより、装置のオン電圧
の低減、安全動作領域の拡大及びラッチアップ耐量の増
大を図ることができる。
According to the present invention, 60 μm ≦ L G , 5 ≦
By designing to satisfy the conditions of L G / L S and 1 ≦ L G 2 / (D B · W B ) ≦ 9, the on-voltage of the device is reduced, the safe operation area is expanded, and the latch-up withstand capability is increased. It is possible to increase.

【0080】また、本発明によれば、第2導電型ベース
層と第2導電型ソース層とで挟まれた第1導電型ベース
層の表面内に高移動度半導体層を形成することにより、
単位時間当たりに第1導電型ベース層に注入されるキャ
リアの量を多くしてキャリアの注入効率を高め、装置の
オン電圧の低減を図ることができる。
Further, according to the present invention, by forming the high mobility semiconductor layer in the surface of the first conductivity type base layer sandwiched between the second conductivity type base layer and the second conductivity type source layer,
It is possible to increase the carrier injection efficiency by increasing the amount of carriers injected into the first conductivity type base layer per unit time and reduce the on-voltage of the device.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置の
要部を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別の実施の形態に係る電力用半導体装
置の要部を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an essential part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing an essential part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図10】{LG 2 /(DB ・WB )}1/2 とオン電圧
F との関係を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between {L G 2 / (D B · W B )} 1/2 and ON voltage V F.

【図11】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 11 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 12 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図13】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 13 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 14 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図15】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 15 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 16 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図17】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す断面図。
FIG. 17 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図18】従来のIGBTを示す断面図。FIG. 18 is a sectional view showing a conventional IGBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…N型ベース層(第2導電型のベース層) 2…P型エミッタ層(第1導電型のエミッタ層) 3…P型ベース層(第1導電型のベース層) 4…N型ソース層(第2導電型のソース層) 5…ゲート絶縁膜 6…ゲート電極 7…ドレイン電極 8…ソース電極 9…N型拡散層(第2導電型の半導体層) 10…厚膜部分 11…高移動度半導体層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... N type base layer (2nd conductivity type base layer) 2 ... P type emitter layer (1st conductivity type emitter layer) 3 ... P type base layer (1st conductivity type base layer) 4 ... N type source Layer (second conductive type source layer) 5 ... Gate insulating film 6 ... Gate electrode 7 ... Drain electrode 8 ... Source electrode 9 ... N-type diffusion layer (second conductive type semiconductor layer) 10 ... Thick film portion 11 ... High Mobility semiconductor layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】並設された複数の回路素子を有する電力用
半導体装置であって、 前記回路素子の夫々が、 第1導電型エミッタ層と、 前記第1導電型エミッタ層上に配設された第2導電型ベ
ース層と、 前記第2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電
型ベース層と、 前記第1導電型ベース層の表面内に形成された第2導電
型ソース層と、 前記第2導電型ソース層と前記第2導電型ベース層とで
挟まれた前記第1導電型ベース層上にゲート絶縁膜を介
して配設されたゲート電極部分と、 前記第2導電型ソース層及び前記第1導電型ベース層に
コンタクトするソース電極部分と、 前記第1導電型エミッタ層にコンタクトするドレイン電
極部分と、を具備し、 前記ゲート電極部分は、前記回路素子の2つの回路素子
ごとに一体化されてゲート電極を構成し、前記ゲート電
極の幅をLG 、前記第1導電型ベース層の深さをDB
前記第1導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層と
で挟まれた部分の前記第2導電型ベース層の厚さをW
B 、前記ゲート電極間の距離をLS とした時、60μm
≦LG 、5≦LG /LS 、及び1≦LG 2 /(DB ・W
B )≦9の条件を満たすことを特徴とする電力用半導体
装置。
1. A power semiconductor device having a plurality of circuit elements arranged in parallel, wherein each of the circuit elements is disposed on a first conductivity type emitter layer and on the first conductivity type emitter layer. A second conductive type base layer, a first conductive type base layer formed in the surface of the second conductive type base layer, and a second conductive type source formed in the surface of the first conductive type base layer. A layer, a gate electrode portion disposed on the first conductivity type base layer sandwiched between the second conductivity type source layer and the second conductivity type base layer via a gate insulating film, and the second A source electrode portion in contact with the conductive type source layer and the first conductive type base layer; and a drain electrode portion in contact with the first conductive type emitter layer, wherein the gate electrode portion includes 2 of the circuit element. Integrated into each circuit element Constitutes an electrode, the width of the gate electrode L G, the depth of the first conductivity type base layer D B,
The thickness of the second conductive type base layer sandwiched between the first conductive type base layer and the first conductive type emitter layer is W.
B , 60 μm when the distance between the gate electrodes is L S
≤ L G , 5 ≤ L G / L S , and 1 ≤ L G 2 / (D B · W
B ) A power semiconductor device, which satisfies the condition of ≤9.
【請求項2】前記第2導電型ベース層の表面内で且つ前
記ゲート電極の下に形成された低抵抗の第2導電型半導
体層を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の
電力用半導体装置。
2. The low-resistance second-conductivity-type semiconductor layer formed in the surface of the second-conductivity-type base layer and below the gate electrode, according to claim 1. Power semiconductor devices.
【請求項3】並設された複数の回路素子を有する電力用
半導体装置であって、 前記回路素子の夫々が、 第1導電型エミッタ層と、 前記第1導電型エミッタ層上に配設された第2導電型ベ
ース層と、 前記第2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電
型ベース層と、 前記第1導電型ベース層の表面内に形成された第2導電
型ソース層と、 前記第2導電型ソース層と前記第2導電型ベース層とで
挟まれた前記第1導電型ベース層上にゲート絶縁膜を介
して配設されたゲート電極部分と、 前記第2導電型ソース層及び前記第1導電型ベース層に
コンタクトするソース電極部分と、 前記第1導電型エミッタ層にコンタクトするドレイン電
極部分と、 前記第2導電型ベース層と前記第2導電型ソース層とで
挟まれた前記第1導電型ベース層の表面内に形成された
高移動度半導体層と、を具備することを特徴とする電力
用半導体装置。
3. A power semiconductor device having a plurality of circuit elements arranged in parallel, wherein each of the circuit elements is arranged on a first conductivity type emitter layer and on the first conductivity type emitter layer. A second conductive type base layer, a first conductive type base layer formed in the surface of the second conductive type base layer, and a second conductive type source formed in the surface of the first conductive type base layer. A layer, a gate electrode portion disposed on the first conductivity type base layer sandwiched between the second conductivity type source layer and the second conductivity type base layer via a gate insulating film, and the second A source electrode portion contacting the conductive type source layer and the first conductive type base layer, a drain electrode portion contacting the first conductive type emitter layer, the second conductive type base layer and the second conductive type source layer. Of the first conductivity type base layer sandwiched between Power semiconductor device characterized by comprising a high mobility semiconductor layer formed in the plane, the.
【請求項4】前記ゲート電極部分は、前記回路素子の2
つの回路素子ごとに一体化されてゲート電極を構成し、
前記ゲート電極の幅をLG 、前記ゲート電極間の距離を
Sとした時、60μm≦LG 、及び5≦LG /LS
条件を満たすことを特徴とする請求項3に記載の電力用
半導体装置。
4. The gate electrode portion is formed of 2 of the circuit element.
Each circuit element is integrated to form a gate electrode,
4. The condition of 60 μm ≦ L G and 5 ≦ L G / L S are satisfied, where L G is the width of the gate electrode and L S is the distance between the gate electrodes. Power semiconductor devices.
【請求項5】前記第1導電型ベース層の深さをDB 、前
記第1導電型ベース層と前記第1導電型エミッタ層とで
挟まれた部分の前記第2導電型ベース層の厚さをWB
した時、1≦LG 2 /(DB ・WB )≦9の条件を満た
すことを特徴とする請求項4に記載の電力用半導体装
置。
5. The depth of the first-conductivity-type base layer is D B , and the thickness of the second-conductivity-type base layer sandwiched between the first-conductivity-type base layer and the first-conductivity-type emitter layer. is a when a W B, 1 ≦ L G 2 / (D B · W B) the power semiconductor device according to claim 4, wherein the condition is satisfied in ≦ 9.
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