JPH0974197A - High withstand voltage semiconductor element - Google Patents

High withstand voltage semiconductor element

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JPH0974197A
JPH0974197A JP25720295A JP25720295A JPH0974197A JP H0974197 A JPH0974197 A JP H0974197A JP 25720295 A JP25720295 A JP 25720295A JP 25720295 A JP25720295 A JP 25720295A JP H0974197 A JPH0974197 A JP H0974197A
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breakdown voltage
voltage semiconductor
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Tomoko Matsushiro
知子 末代
Mitsuhiko Kitagawa
光彦 北川
Akio Nakagawa
明夫 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase channel density and obtain high withstnd property excel lent in on-characteristics, by forming two or more channel regions, in MOS structure constituted of a gate insulating film, a gate electrode, a source region, a base region and an active region. SOLUTION: An insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1. An active region 3 is formed on the film 2, A drain region 5 and a base region 9 are formed on the surface of the active region 3. Source regions 8a-8c are formed on the surface of the base region 9. Trenches 10a, 10b are formed penetrating the base region 9. Gate insulating films 11a, 11b and gate electrodes 12a, 12b are formed in the trenches 10a, 10b. In the MOS structure constituted of the gate insulating film 11a 11b, the gate electrodes 12a, 12b, the source region 8, the base region 9 and the active region 3, two or more channel regions are formed. Thereby the channel density is increased, the resistance of the whale channel region is reduced, and excellent on-resistance can be obtained.

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、横型IGBTや横
型パワーMOSFET等のMOS構造を有する高耐圧半
導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high breakdown voltage semiconductor device having a MOS structure such as a lateral IGBT and a lateral power MOSFET.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS構造を有する高耐圧半導素子の一
つとして、IGBT(Insulated GateBipolar Transist
or )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半導体素子であり、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。
2. Description of the Related Art An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is known as one of high breakdown voltage semiconductor devices having a MOS structure.
or) The IGBT is a new high breakdown voltage semiconductor 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1は、従来の横型IGBTの素子構造を
示す断面図である。図1において、81はシリコン基板
を示しており、このシリコン基板81上には、シリコン
酸化膜82を介して、低不純物濃度(高抵抗)のn型シ
リコン活性層83が設けられている。これらシリコン基
板81、シリコン酸化膜82、n型シリコン活性層83
はSOI基板を構成している。また、n型シリコン活性
層83の底部には高不純物濃度(低抵抗)のn型シリコ
ン層90が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing the element structure of a conventional lateral IGBT. In FIG. 1, reference numeral 81 denotes a silicon substrate, and an n-type silicon active layer 83 having a low impurity concentration (high resistance) is provided on the silicon substrate 81 via a silicon oxide film 82. These silicon substrate 81, silicon oxide film 82, n-type silicon active layer 83
Constitutes an SOI substrate. An n-type silicon layer 90 having a high impurity concentration (low resistance) is formed on the bottom of the n-type silicon active layer 83.

【0004】n型シリコン活性層83の表面には、p型
ベース層89が選択的に形成されており、このp型ベー
ス層89の表面には、高不純物濃度のn型ソース層88
が選択的に形成されている。
A p-type base layer 89 is selectively formed on the surface of the n-type silicon active layer 83, and a high impurity concentration n-type source layer 88 is formed on the surface of the p-type base layer 89.
Are selectively formed.

【0005】このn型ソース層88とn型シリコン活性
層83とで挟まれたp型ベース層89の部分上には、厚
さ60nm程度のゲート絶縁膜(不図示)が形成され、
このゲート絶縁膜上にゲート電極91が配設されてい
る。また、ソース電極87が、n型ソース層88および
p型ベース層89にコンタクトするように配設されてい
る。
A gate insulating film (not shown) having a thickness of about 60 nm is formed on the p-type base layer 89 sandwiched between the n-type source layer 88 and the n-type silicon active layer 83.
A gate electrode 91 is provided on this gate insulating film. The source electrode 87 is arranged so as to contact the n-type source layer 88 and the p-type base layer 89.

【0006】p型ベース層89から所定距離離れたn型
シリコン活性層83の表面には、n型バッファ層84が
選択的に形成されており、このn型バッファ層84の表
面には、ドレイン電極86が設けられた高不純物濃度の
p型ドレイン層85が選択的に形成されている。
An n-type buffer layer 84 is selectively formed on the surface of the n-type silicon active layer 83 separated from the p-type base layer 89 by a predetermined distance, and the drain is formed on the surface of the n-type buffer layer 84. A high impurity concentration p-type drain layer 85 provided with an electrode 86 is selectively formed.

【0007】このように構成された横型IGBTの動作
は、以下の通りである。
The operation of the lateral IGBT constructed as described above is as follows.

【0008】ターンオン時には、ソース電極87に対し
て正の電圧をゲート電極91に印加する。ゲート電極9
1に正の電圧が印加されると、ゲート電極91の下方の
p型ベース層89の表面のチャネル領域が導通状態とな
り、n型ソース層88からn型シリコン活性層83に電
子が注入されるとともに、p型ドレイン層85から正孔
がn型シリコン活性層83に注入される。この結果、n
型シリコン活性層83は導電変調を起こして低抵抗にな
り、ドレイン・ソース間に主電流が流れるようになる。
At the time of turn-on, a positive voltage with respect to the source electrode 87 is applied to the gate electrode 91. Gate electrode 9
When a positive voltage is applied to 1, the channel region on the surface of the p-type base layer 89 below the gate electrode 91 becomes conductive, and electrons are injected from the n-type source layer 88 to the n-type silicon active layer 83. At the same time, holes are injected from the p-type drain layer 85 into the n-type silicon active layer 83. As a result, n
The type silicon active layer 83 has conductivity and has a low resistance, and a main current flows between the drain and the source.

【0009】一方、ターンオフ時には、ソース電極87
に対して負の電圧をゲート電極91に印加する。ゲート
電極91に負の電圧が印加されると、ゲート電極91の
下部のp型ベース層89の表面のチャネル領域が非導通
状態となり、n型ソース層88からn型シリコン活性層
83に電子が注入されなくなる。この結果、n型シリコ
ン活性層83は導電変調を起こさなくなり、やがてドレ
イン・ソース間に主電流が流れなくなる。
On the other hand, at the time of turn-off, the source electrode 87
A negative voltage is applied to the gate electrode 91. When a negative voltage is applied to the gate electrode 91, the channel region on the surface of the p-type base layer 89 below the gate electrode 91 becomes non-conductive, and electrons are transferred from the n-type source layer 88 to the n-type silicon active layer 83. Not injected. As a result, the n-type silicon active layer 83 does not cause conduction modulation, and eventually the main current does not flow between the drain and the source.

【0010】ところで、この種の横型IGBTには以下
のような問題があった。すなわち、ターンオン時には、
ゲート電極91に正の電圧を印加して、p型ベース層8
9の表面のチャネル領域を導通状態にするが、このチャ
ネル領域で生じる電圧降下が大きく、オン電圧が高くな
ってしまう。
By the way, this type of lateral IGBT has the following problems. That is, at turn-on,
By applying a positive voltage to the gate electrode 91, the p-type base layer 8
Although the channel region on the surface of 9 is made conductive, the voltage drop occurring in this channel region is large and the on-voltage becomes high.

【0011】また、図2は、従来の他の横型IGBTの
素子構造を示す断面図である。この横型IGBTが図1
に示すものと異なる第1の点は、トレンチゲート構造を
採用していることにある。すなわち、シリコン酸化膜8
2に達するトレンチ溝内に、ゲート絶縁膜93を介し
て、ゲート電極97が埋込み形成されている。
FIG. 2 is a sectional view showing the element structure of another conventional lateral IGBT. This lateral IGBT is shown in Fig. 1.
The first difference from what is shown in FIG. 3 is that a trench gate structure is adopted. That is, the silicon oxide film 8
A gate electrode 97 is embedded in the trench groove reaching 2 via a gate insulating film 93.

【0012】また、第2の異なる点は、n型ソース層8
8よりもp型ドレイン層85側のp型ベース層89の表
面に、高不純物濃度のp型拡散層94が選択的に形成さ
れていることにある。
The second difference is that the n-type source layer 8
8, a p-type diffusion layer 94 having a high impurity concentration is selectively formed on the surface of the p-type base layer 89 closer to the p-type drain layer 85.

【0013】この横型IGBTによれば、素子内の正孔
がp型拡散層94を介してソース電極87に流れ込むの
で、図1の横型IGBTよりもラッチアップ耐量が高く
なるという利点がある。
According to this lateral IGBT, the holes in the device flow into the source electrode 87 through the p-type diffusion layer 94, so that there is an advantage that the latch-up withstand capability is higher than that of the lateral IGBT of FIG.

【0014】しかしながら、トレンチゲート構造であっ
ても、チャネル領域の面積(チャネル密度)は図1に示
す横型IGBTのそれと変わらないので、オン電圧が高
くなるという問題は解決されていなかった。
However, even in the trench gate structure, the area of the channel region (channel density) is the same as that of the lateral IGBT shown in FIG. 1, so that the problem of high ON voltage has not been solved.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の横
型IGBTでは、チャネル領域での電圧降下により、オ
ン電圧が高くなるという問題があった。
As described above, the conventional lateral IGBT has a problem that the ON voltage becomes high due to the voltage drop in the channel region.

【0016】本発明の目的は、オン特性の優れた高耐圧
半導体素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high breakdown voltage semiconductor device having excellent on-characteristics.

【0017】本発明の他の目的は、オン電圧が低く、ラ
ッチアップ耐量の高い高耐圧半導体素子を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a high withstand voltage semiconductor device having a low on-voltage and a high latch-up withstand voltage.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明(請求項1)は、半導体基板と、この半導体
基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された第
1導電型活性領域と、この活性領域の表面に形成された
ドレイン領域と、前記活性領域の表面の前記ドレイン領
域と離間して形成された第2導電型ベース領域と、この
ベース領域の表面に形成された第1導電型ソース領域
と、このソース領域に接するように前記ベース領域を貫
通し、前記活性領域に達する第1の溝の内面に形成され
た第1のゲート絶縁膜と、内面に前記第1のゲート絶縁
膜が形成された前記第1の溝の中に埋め込み形成された
第1のゲート電極と、前記第1の溝と離間した位置にお
いて、前記ソース領域に接するように前記ベース領域を
貫通し、前記活性領域に達する第2の溝の内面に形成さ
れた第2のゲート絶縁膜と、内面に前記第2のゲート絶
縁膜が形成された前記第2の溝の中に埋め込み形成され
た第2のゲート電極と、前記ソース領域および前記ベー
ス領域に電気的にコンタクトするソース電極と、前記ド
レイン領域に電気的にコンタクトするドレイン電極とを
具備してなり、前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極、前
記ソース領域、前記ベース領域および前記活性領域によ
り構成されるMOS構造において二つ以上のチャネル領
域が形成されることを特徴とする高耐圧半導体素子を提
供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention (claim 1) provides a semiconductor substrate, an insulating film formed on the semiconductor substrate, and a first film formed on the insulating film. A conductive type active region, a drain region formed on the surface of the active region, a second conductive type base region formed on the surface of the active region and separated from the drain region, and formed on the surface of the base region. The first conductive type source region, the first gate insulating film formed on the inner surface of the first trench penetrating the base region so as to be in contact with the source region and reaching the active region, and the inner surface of the first gate insulating film. A first gate electrode embedded in the first trench in which a first gate insulating film is formed, and the base region in contact with the source region at a position separated from the first trench. Through the active area A second gate insulating film formed on the inner surface of the reaching second groove, and a second gate electrode embedded in the second groove having the second gate insulating film formed on the inner surface. A source electrode electrically contacting the source region and the base region, and a drain electrode electrically contacting the drain region, the gate insulating film, the gate electrode, the source region, the Provided is a high breakdown voltage semiconductor device having two or more channel regions formed in a MOS structure composed of a base region and the active region.

【0019】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項2)は、前記第1及び第2の溝は、前記ドレイ
ン領域とほぼ平行に延在していることを特徴とする高耐
圧半導体素子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 2) is characterized in that the first and second grooves extend substantially parallel to the drain region. I will provide a.

【0020】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項3)は、前記第1及び第2の溝が、接続されて
格子状をなすことを特徴とする高耐圧半導体素子を提供
する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 3) provides a high breakdown voltage semiconductor element characterized in that the first and second grooves are connected to each other to form a lattice shape.

【0021】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項4)は、前記第1及び第2の溝の少なくとも1
方は、ジグザグ状をなすことを特徴とする高耐圧半導体
素子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 4) provides at least one of the first and second grooves.
One provides a high breakdown voltage semiconductor element characterized by having a zigzag shape.

【0022】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項5)は、前記第1及び第2の溝は、それぞれ、
前記ドレイン領域の延在方向に対して斜めに配置された
複数の短い溝からなることを特徴とする高耐圧半導体素
子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, according to the present invention (claim 5), the first and second grooves are respectively formed.
There is provided a high breakdown voltage semiconductor element comprising a plurality of short grooves arranged obliquely with respect to the extending direction of the drain region.

【0023】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項6)は、前記第1の溝は前記ドレイン領域側に
配置され、前記第1の溝の前記ドレイン領域側には前記
ソ−ス領域は存在しないことを特徴とする高耐圧半導体
素子を提供する。
In the high withstand voltage semiconductor element according to the present invention (claim 6), the first groove is arranged on the drain region side, and the source region is on the drain region side of the first groove. A high withstand voltage semiconductor element is provided.

【0024】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項7)は、前記第1及び第2の溝の側壁面の面方
位がほぼ{100}であることを特徴とする高耐圧半導
体素子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 7) provides a high breakdown voltage semiconductor element characterized in that the side walls of the first and second grooves have a plane orientation of approximately {100}. provide.

【0025】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項8)は、前記第1の溝は前記ドレイン領域側に
配置され、前記第1の溝の前記ドレイン領域とは反対側
の前記ベ−ス領域に1つのチャネル領域が形成され、前
記第2の溝の周囲の前記ベ−ス領域に2つのチャネル領
域が形成されることを特徴とする高耐圧半導体素子を提
供する。
In the high breakdown voltage semiconductor device according to the present invention (claim 8), the first groove is arranged on the drain region side, and the base on the opposite side of the first groove from the drain region is provided. A high breakdown voltage semiconductor device is provided, in which one channel region is formed in the base region and two channel regions are formed in the base region around the second groove.

【0026】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項9)は、前記ドレイン領域は第2導電型である
ことを特徴とする高耐圧半導体素子を提供する。
In the high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 9) provides the high breakdown voltage semiconductor element, wherein the drain region is of the second conductivity type.

【0027】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項10)は、前記ドレイン領域は第1導電型であ
ることを特徴とする高耐圧半導体素子を提供する。
In the high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 10) provides the high breakdown voltage semiconductor element, wherein the drain region is of the first conductivity type.

【0028】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項11)は、前記第1または第2の溝の底部から
前記活性層の底部までの距離をl、前記溝間の距離を
w、前記溝のうち前記活性層に接している部分の深さを
dとすると、(l・d/w)>3.45×10-6cmな
る条件を満たすことを特徴とする高耐圧半導体素子を提
供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, according to the present invention (claim 11), the distance from the bottom of the first or second groove to the bottom of the active layer is 1, the distance between the grooves is w, Provided is a high breakdown voltage semiconductor device characterized by satisfying a condition of (l · d / w)> 3.45 × 10 −6 cm, where d is a depth of a portion of the groove in contact with the active layer. To do.

【0029】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項12)は、前記第1又は第2の溝よりも前記ド
レイン領域側に、絶縁膜で埋め込まれたダミ−の溝が形
成されていることを特徴とする高耐圧半導体素子を提供
する。
In the high breakdown voltage semiconductor element, according to the present invention (claim 12), a dummy groove filled with an insulating film is formed closer to the drain region than the first or second groove. A high withstand voltage semiconductor element is provided.

【0030】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項13)は、前記第1及び第2の溝のそれぞれ
は、それらに接続され、それぞれ不連続な複数に区分さ
れたサブ溝を有し、それらの内面にはサブゲート絶縁膜
が形成され、かつサブゲート電極が埋め込まれているこ
とを特徴とする高耐圧半導体素子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor device, according to the present invention (claim 13), each of the first and second trenches has a sub-trench connected to them and divided into a plurality of discontinuous trenches. Provided is a high breakdown voltage semiconductor element characterized in that a sub-gate insulating film is formed on the inner surface thereof and a sub-gate electrode is embedded therein.

【0031】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項14)は、前記ベ−ス領域の拡散深さは、3μ
m以下であることを特徴とする高耐圧半導体素子を提供
する。
In the above high breakdown voltage semiconductor device, according to the present invention (claim 14), the diffusion depth of the base region is 3 μm.
Provided is a high breakdown voltage semiconductor element having a thickness of m or less.

【0032】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項15)は、前記ベ−ス領域の表面に溝が形成さ
れ、この溝に前記ソ−ス電極により埋め込まれているこ
とを特徴とする高耐圧半導体素子を提供する。
In the above high breakdown voltage semiconductor element, the present invention (claim 15) is characterized in that a groove is formed on the surface of the base region and the groove is filled with the source electrode. A high breakdown voltage semiconductor device is provided.

【0033】上記高耐圧半導体素子において、本発明
(請求項16)は、前記ベ−ス領域と前記ドレイン領域
との間の前記活性領域に、絶縁体又は半導体で埋め込ま
れた溝が形成され、この溝の下方に、第1導電型のバイ
パス領域が形成されていることを特徴とする高耐圧半導
体素子を提供する。
In the high withstand voltage semiconductor device according to the present invention (claim 16), a groove embedded with an insulator or a semiconductor is formed in the active region between the base region and the drain region. Provided is a high breakdown voltage semiconductor device characterized in that a first conductivity type bypass region is formed below the groove.

【0034】本発明(請求項1)の高耐圧半導体素子で
は、ソース領域に接するようにベース領域を貫通し、活
性領域に達する複数の溝が形成され、これら溝の内面に
ゲート絶縁膜が形成されるとともに、溝内はゲート電極
で埋め込まれ、複数のMOS構造が形成される。これら
MOS構造により一つの素子内に二つ以上のチャネル領
域が形成される。したがって、チャネル密度は高くな
り、チャネル領域全体の抵抗が小さくなる。
In the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention (claim 1), a plurality of trenches penetrating the base region so as to contact the source region and reaching the active region are formed, and the gate insulating film is formed on the inner surfaces of these trenches. At the same time, the inside of the groove is filled with a gate electrode to form a plurality of MOS structures. With these MOS structures, two or more channel regions are formed in one device. Therefore, the channel density is increased and the resistance of the entire channel region is decreased.

【0035】このMOS構造を構成する溝は、第2導電
型ベース層を貫通して第1導電型活性層に達しているの
で、この溝底部近傍の活性層の領域ではキャリアの流れ
が阻害される。
Since the groove forming the MOS structure penetrates the second conductivity type base layer and reaches the first conductivity type active layer, carrier flow is hindered in the area of the active layer near the bottom of the groove. It

【0036】このため、ターンオン時、オン状態時に、
パワーMOSFETの場合には第1導電型ソース層の多
数キャリアと同極性のキャリアが、IGBTの場合には
同極性および逆極性のキャリアが、溝底部近傍の活性層
の領域に効果的に蓄積される。
Therefore, at the time of turn-on and in the on-state,
In the case of the power MOSFET, carriers having the same polarity as the majority carriers of the first conductivity type source layer, and in the case of the IGBT, carriers having the same polarity and opposite polarities are effectively accumulated in the region of the active layer near the groove bottom. It

【0037】これにより、活性層の抵抗が小さくなり、
ソース層およびその近傍に十分な量のキャリアが供給さ
れ、容易にチャネルを形成できるようになる。
This reduces the resistance of the active layer,
A sufficient amount of carriers are supplied to the source layer and its vicinity, so that a channel can be easily formed.

【0038】これらの総合的な効果により、従来に比べ
て、優れたオン特性(例えばオン電圧)が得られるよう
になる。
As a result of these comprehensive effects, superior ON characteristics (for example, ON voltage) can be obtained as compared with the conventional case.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の種々の実施例について説明する。 (第1の実施例)図3は、本発明の第1の実施例に係る
横型IGBTの平面図である。また、図4は、図3の横
型IGBTのI−I断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 3 is a plan view of a lateral IGBT according to a first embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of the lateral IGBT of FIG. 3 taken along the line I-I.

【0040】図中、1はシリコン基板を示しており、こ
のシリコン基板1上には、シリコン酸化膜2を介して、
低不純物濃度のn型シリコン活性層3が設けられてい
る。これらシリコン基板1、シリコン酸化膜2およびn
型シリコン活性層3は、SOI基板を構成している。ま
た、図中、参照数字13は、素子分離絶縁膜を示してい
る。
In the figure, reference numeral 1 denotes a silicon substrate, and on this silicon substrate 1, a silicon oxide film 2 is provided,
An n-type silicon active layer 3 having a low impurity concentration is provided. These silicon substrate 1, silicon oxide film 2 and n
The type silicon active layer 3 constitutes an SOI substrate. Further, in the figure, reference numeral 13 indicates an element isolation insulating film.

【0041】なお、本発明におけるSOI基板は、半導
体層/絶縁層積層構造の基板を意味し、シリコン層/絶
縁層積層構造の基板を含む広い意味のSOI基板であ
る。
The SOI substrate in the present invention means a substrate having a semiconductor layer / insulating layer laminated structure, and is an SOI substrate in a broad sense including a substrate having a silicon layer / insulating layer laminated structure.

【0042】ここで、シリコン酸化膜2の膜厚は1〜5
μm程度が好ましい。1μmより薄いと耐圧が低くなっ
てしまい、5μmより厚いとウェハが反ったり、酸化膜
の形成に時間がかかってしまう。また、n型シリコン活
性層3の膜厚は20μm以下が好ましく、素子分離を容
易にすることを考えると、より好ましくは10μm以下
である。さらに、n型シリコン活性層3の不純物総量
は、耐圧を高くすることを考えると1.0×1010
3.0×1012cm-2が好ましく、より好ましくは0.
5〜1.8×1012cm-2である。
Here, the thickness of the silicon oxide film 2 is 1 to 5
About μm is preferable. If it is thinner than 1 μm, the withstand voltage will be low, and if it is thicker than 5 μm, the wafer will warp and it will take time to form an oxide film. Further, the film thickness of the n-type silicon active layer 3 is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less in consideration of facilitating element isolation. In addition, the total amount of impurities in the n-type silicon active layer 3 is 1.0 × 10 10 to be considered to increase the breakdown voltage.
It is preferably 3.0 × 10 12 cm −2 , more preferably 0.
It is 5 to 1.8 × 10 12 cm -2 .

【0043】n型シリコン活性層3の表面には、n型バ
ッファ層4が選択的に形成されており、このn型バッフ
ァ層4の表面には、高不純物濃度のp型ドレイン層5が
選択的に形成され、このp型ドレイン層5上にドレイン
電極6が設けられている。
An n-type buffer layer 4 is selectively formed on the surface of the n-type silicon active layer 3, and a high-impurity-concentration p-type drain layer 5 is selected on the surface of the n-type buffer layer 4. And the drain electrode 6 is provided on the p-type drain layer 5.

【0044】このp型ドレイン層5から所定距離離れた
n型シリコン活性層3の表面には、p型ベース層9が選
択的に形成されており、このp型ベース層9の領域に
は、p型ベース層9を貫通し、n型シリコン活性層3に
達する2本のトレンチ溝10a,10bが形成されてい
る。これらトレンチ溝10a,10bの内面には、厚さ
20〜100nm程度のゲート酸化膜11a,11bが
形成され、かつトレンチ溝10a,10b内には、例え
ばポリシリコンからなるトレンチゲート電極12a,1
2bが埋込み形成されている。
A p-type base layer 9 is selectively formed on the surface of the n-type silicon active layer 3 which is apart from the p-type drain layer 5 by a predetermined distance. Two trench grooves 10a and 10b penetrating the p-type base layer 9 and reaching the n-type silicon active layer 3 are formed. Gate oxide films 11a and 11b having a thickness of about 20 to 100 nm are formed on the inner surfaces of the trench grooves 10a and 10b, and trench gate electrodes 12a and 1 made of, for example, polysilicon are formed in the trench grooves 10a and 10b.
2b is embedded and formed.

【0045】トレンチ溝10a,10bの上部側壁に
は、高不純物濃度のn型ソース層8a,8b,8cが選
択的に形成されている。また、n型ソース層8およびこ
のn型ソース層8が形成されている領域中のp型ベース
層9上には、ソース電極7が設けられている。このソー
ス電極7は、絶縁膜50を介してp型ベース層9が形成
されていないn型シリコン活性層3の領域まで延びてお
り、これによりソース電極7にフィールドプレートの機
能を持たせることができ、耐圧を改善できる。また、ソ
ース電極7とp型ベース層9のコンタクトする部分には
選択的に高不純物濃度のp型コンタクト層51a,51
bが形成されている。
N type source layers 8a, 8b and 8c having a high impurity concentration are selectively formed on the upper sidewalls of the trench grooves 10a and 10b. A source electrode 7 is provided on the n-type source layer 8 and the p-type base layer 9 in the region where the n-type source layer 8 is formed. The source electrode 7 extends to the region of the n-type silicon active layer 3 where the p-type base layer 9 is not formed via the insulating film 50, and thus the source electrode 7 can have a function of a field plate. It is possible to improve the breakdown voltage. In addition, p-type contact layers 51a, 51 having a high impurity concentration are selectively formed in a contact portion between the source electrode 7 and the p-type base layer 9.
b is formed.

【0046】これらn型ソース層8a,8b,8c、p
型ベース層9、n型シリコン活性層3、ゲート酸化膜1
1およびトレンチゲート電極12a,12bによって、
n型MOSトランジスタが構成されている。
These n-type source layers 8a, 8b, 8c, p
Type base layer 9, n type silicon active layer 3, gate oxide film 1
1 and the trench gate electrodes 12a and 12b,
An n-type MOS transistor is formed.

【0047】ここで、ドレイン側に近い方のトレンチ溝
10aについては、ドレイン側と反対側の上部側壁のみ
にn型ソース層8aが形成され、一方、ドレイン側に遠
い方のトレンチ溝10bについては、両方の上部側壁に
n型ソース層8b,8cが形成されている。
Here, for the trench groove 10a closer to the drain side, the n-type source layer 8a is formed only on the upper side wall opposite to the drain side, while for the trench groove 10b farther to the drain side. , N-type source layers 8b and 8c are formed on both upper side walls.

【0048】また、トレンチ溝10a,10bの平面パ
ターンは、図3に示すように、p型ドレイン層5の長手
方向にほぼ平行なストライプパターンとなっている。つ
まり、トレンチ溝10a,10bの長手方向は、p型ド
レイン層5のそれとほぼ平行である。換言すれば、トレ
ンチ溝10a,10bは、p型ドレイン層5に沿って形
成されている。さらに換言すれば、p型ドレイン層5に
対向するp型ベース層9の面に対してほぼ平行にトレン
チ溝10a,10bが形成されている。
As shown in FIG. 3, the plane patterns of the trench grooves 10a and 10b are stripe patterns substantially parallel to the longitudinal direction of the p-type drain layer 5. That is, the longitudinal direction of the trench grooves 10a and 10b is substantially parallel to that of the p-type drain layer 5. In other words, the trench grooves 10a and 10b are formed along the p-type drain layer 5. In other words, trench grooves 10a and 10b are formed substantially parallel to the surface of the p-type base layer 9 facing the p-type drain layer 5.

【0049】上記の如きに構成された横型IGBTにお
いて、トレンチゲート電極12a,12bにソース電圧
に対して正の電圧を印加すると、トレンチ溝10a,1
0bの周囲のチャネル領域(p型ベース層9)が導通状
態になる。
In the lateral IGBT constructed as described above, when a positive voltage with respect to the source voltage is applied to the trench gate electrodes 12a, 12b, the trench grooves 10a, 1 are formed.
The channel region (p-type base layer 9) around 0b becomes conductive.

【0050】この結果、n型ソース層8a,8b,8c
からn型シリコン活性層3に電子が注入され、そして、
p型ドレイン層5からn型シリコン活性層3に正孔が注
入されるので、n型シリコン活性層3が導電変調を起こ
し、素子はIGBT動作によってターンオンする。
As a result, the n-type source layers 8a, 8b, 8c
Electrons are injected into the n-type silicon active layer 3 from
Since holes are injected from the p-type drain layer 5 into the n-type silicon active layer 3, the n-type silicon active layer 3 causes conduction modulation, and the element is turned on by the IGBT operation.

【0051】このとき、本実施例では三つのnチャネル
型MOSトランジスタが形成され、これにより、ターン
オン時、導通状態時に、一つの素子内に三つの並列のチ
ャネル領域を形成でき(従来は一つ)、従来よりもチャ
ネル密度が高くなり、オン電圧が低くなる(第1の
点)。
At this time, in this embodiment, three n-channel type MOS transistors are formed, which makes it possible to form three parallel channel regions in one element at the time of turn-on and conduction (compared with the conventional one). ), The channel density is higher and the on-voltage is lower than in the past (first point).

【0052】また、トレンチ溝10a,10bの長手方
向は、上述したように、p型ドレイン層5のそれとほぼ
平行なので、nチャネル型MOSトランジスタの三つの
並列のチャネル領域のチャネル幅は従来のそれよりも長
くなる。
Since the longitudinal directions of the trench grooves 10a and 10b are substantially parallel to that of the p-type drain layer 5 as described above, the channel widths of the three parallel channel regions of the n-channel type MOS transistor are the same as those of the conventional one. Will be longer than.

【0053】さらに、トレンチ溝10a,10bによ
り、トレンチ溝10a,10bの下部のn型シリコン活
性層3ではキャリアの流れは阻害されるので、ターンオ
ン時、導通状態時には、n型ソース層8a,8b,8c
からp型ベース層9に注入された電子およびドレイン側
からソース側に流れ込む正孔(ドレイン電流)がトレン
チ溝10a,10bの下部の低濃度のn型ベース層3に
効果的に蓄積される。
Further, since the trench grooves 10a and 10b block the flow of carriers in the n-type silicon active layer 3 below the trench grooves 10a and 10b, the n-type source layers 8a and 8b are turned on and turned on. , 8c
Electrons injected into the p-type base layer 9 from and holes (drain current) flowing from the drain side to the source side are effectively accumulated in the low-concentration n-type base layer 3 below the trench grooves 10a and 10b.

【0054】この結果、n型シリコン活性層3の抵抗が
小さくなり、三つのnチャネル型MOSトランジスタの
ソース領域およびその近傍に十分な量のキャリアが供給
され、三つの並列のチャネル領域を容易に同時に働かす
ことができるようになる(第2の点)。
As a result, the resistance of the n-type silicon active layer 3 becomes small, a sufficient amount of carriers are supplied to the source regions of the three n-channel type MOS transistors and their vicinity, and the three parallel channel regions can be easily formed. You will be able to work at the same time (second point).

【0055】なお、後述するようにトレンチ溝10a,
10bの寸法(幾何学的形状)を最適化することによ
り、より大きな電流を流せるようになる。
As will be described later, the trench groove 10a,
By optimizing the size (geometrical shape) of 10b, a larger current can be passed.

【0056】さらにまた、トレンチ溝10a,10b
は、その4つの側面の面方位が図5(a)に示すように
およそ{100}になるように形成されている。すなわ
ち、トレンチ溝10は図5(b)に示す三つの{10
0}面のいずれかにほぼ平行となる。面方位を{10
0}に選ぶと、シリコン結晶格子のラフネスが少なくな
り、さらに電子の有効質量も小さくなるため、チャネル
領域での移動度が高くなって、電流密度が増加し、オン
抵抗が低減される(第3の点)。
Furthermore, the trench grooves 10a, 10b
Are formed so that the plane orientations of the four side surfaces thereof are approximately {100} as shown in FIG. That is, the trench groove 10 has three {10
It is almost parallel to any of the 0 planes. Set the plane orientation to {10
If 0} is selected, the roughness of the silicon crystal lattice is reduced and the effective mass of electrons is also reduced, so that the mobility in the channel region is increased, the current density is increased, and the on-resistance is reduced ( Point 3).

【0057】図6は、本実施例の横型IGBTのターン
オン時における電流の流れを示す図である。三つのチャ
ネル領域を通る電子の割合は、ドレイン領域から離れる
ほど少なくなっているが、全てのチャネル領域が働いて
いる(導通状態になっている)。これから、n型ソース
層8a,8b,8c下部にキャリアの蓄積が効果的に生
じ、これによりチャネル領域の全てが導通状態になるこ
とが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing a current flow when the lateral IGBT of this embodiment is turned on. The proportion of electrons passing through the three channel regions decreases as the distance from the drain region increases, but all the channel regions work (become conductive). From this, it can be seen that carriers are effectively accumulated below the n-type source layers 8a, 8b, and 8c, so that the entire channel region becomes conductive.

【0058】図7(a)〜(c)は、オン状態における
本実施例および従来の素子内のキャリアの濃度プロファ
イルを示す図である。図7(a)は図7(c)のII−II
方向のキャリアの濃度プロファイル、図7(b)は図7
(c)のIII −III 方向(深さ方向)におけるキャリア
の濃度プロファイルを模式的に示している。図7(a)
〜(c)から三つのn型MOSトランジスタのソース領
域の近傍に図1の従来のIGBTよりも効果的にキャリ
アが蓄積されていることが分かる。なお、図7(c)の
断面図ではp型コンタクト層を省略してある。
FIGS. 7A to 7C are diagrams showing carrier concentration profiles in the present example and the conventional element in the ON state. Fig.7 (a) is II-II of Fig.7 (c).
Direction carrier concentration profile, FIG.
The carrier concentration profile in the III-III direction (depth direction) in (c) is schematically shown. FIG. 7 (a)
From (c), it can be seen that carriers are more effectively accumulated in the vicinity of the source regions of the three n-type MOS transistors than in the conventional IGBT of FIG. The p-type contact layer is omitted in the sectional view of FIG.

【0059】図7(a)及び(b)において、実線a
(本発明)は素子パラメータ(例えば、各拡散層の濃度
プロファイル、トレンチ溝10の深さ、トレンチ溝10
の幅)寸法を適当に設定した場合を示し、実線b(本発
明)は素子パラメータが最適化された場合を示してい
る。図7(b)から、素子パラメータを最適化すること
により、ソース側に向かって過剰キャリアが単調に減少
することなく、ソース領域の近傍に効果的にキャリアが
蓄積することが分かる。
In FIGS. 7A and 7B, the solid line a
(Invention) is a device parameter (for example, concentration profile of each diffusion layer, depth of trench groove 10, trench groove 10).
The width) of the device is set appropriately, and the solid line b (invention) shows the case where the device parameters are optimized. From FIG. 7B, it can be seen that by optimizing the device parameters, the excess carriers do not monotonically decrease toward the source side and the carriers are effectively accumulated in the vicinity of the source region.

【0060】さらに、図7(a)の実測図を図8に示
す。図8は図7(a)とは左右が逆転しており、また素
子パラメータが最適化された場合は省略してある。
Further, FIG. 8 shows a measured view of FIG. 7 (a). The left and right sides of FIG. 8 are reversed from those of FIG. 7A, and are omitted when the element parameters are optimized.

【0061】図8より素子パラメータを適当に設定した
場合でも、ソース側における過剰キャリアは1016cm
-3以上となることが分かる。これに対して従来の場合
は、ソース側で過剰キャリアが1015cm-3以下に減っ
てしまう。
From FIG. 8, even when the device parameters are appropriately set, the excess carriers on the source side are 10 16 cm.
-It turns out that it will be -3 or more. On the other hand, in the conventional case, excess carriers are reduced to 10 15 cm −3 or less on the source side.

【0062】そして、ターンオン電圧は、従来に比べて
十分に低いものとなり、また、ターンオン後は従来より
も低いオン電圧でチャネル領域の導通状態が維持され
る。
The turn-on voltage is sufficiently lower than that of the prior art, and after turn-on, the conduction state of the channel region is maintained at a lower on-voltage than before.

【0063】以上に述べたように本実施例によれば、従
来よりも大幅にオン抵抗を低くできるようになる。
As described above, according to this embodiment, the on-resistance can be significantly reduced as compared with the conventional case.

【0064】トレンチ溝10a,10bの好ましい寸法
(幾何学的形状)は以下の通りである。
The preferred dimensions (geometrical shape) of the trench grooves 10a and 10b are as follows.

【0065】図9に示すように、トレンチ溝10a,1
0bの底部(先端)からn型シリコン活性層3の底部ま
での距離をl、トレンチ溝間の距離をw、p型ベース層
9から突き抜けている部分のトレンチ溝10a,10b
の深さをdとする。トレンチゲート領域を流れる正孔電
流Jp は、素子の奥行き方向を単位長さ(1cm)とす
ると、 Jp =2・μ・k・T(n/l)w となる。ただし、nはキャリア濃度(cm-3)、μは移
動度、kはボルツマン係数、Tは温度である。
As shown in FIG. 9, the trench grooves 10a, 1
The distance from the bottom (tip) of 0b to the bottom of the n-type silicon active layer 3 is l, the distance between trench grooves is w, and the trench grooves 10a and 10b penetrating from the p-type base layer 9 are formed.
Let the depth of d be d. The hole current J p flowing through the trench gate region is J p = 2 · μ · k · T (n / l) w, where the unit length (1 cm) is the depth direction of the device. However, n is carrier concentration (cm −3 ), μ is mobility, k is Boltzmann coefficient, and T is temperature.

【0066】正孔電流Jp の値は、全電流Jの30%に
相当し、Jp =0.3Jとなる。
The value of the hole current J p corresponds to 30% of the total current J, and J p = 0.3 J.

【0067】トレンチゲート下の横方向抵抗率はd・n
に比例し、 d・n=(0.3J・l・d)/(2μ・k・T・w) (1) となる。
The lateral resistivity under the trench gate is d · n
In proportion to, d · n = (0.3J · l · d) / (2μ · k · T · w) (1)

【0068】ここで、(1)式にμ=500、k・T=
4.14×1021を代入すると、 d・n=1.45×1017(l・d/w) (2) となる。
Here, in equation (1), μ = 500, kT =
Substituting 4.14 × 10 21 results in d · n = 1.45 × 10 17 (l · d / w) (2).

【0069】(2)式は、n型シリコン活性層3の厚さ
が10μm程度の場合、d>5[μm]、n>1×10
15[cm-3]であることが好ましい。したがって、この
値を(2)式に代入すると、 d・n=1.45×1017(l・d/w)>(5×10
-4[cm])(1×1015[cm-3])となり、 (l・d/w)>3.45×10-6[cm]なる条件式
が得られる。この条件式を満たす場合、常に従来の横型
IGBTよりも大きな電流が得られる。
Equation (2) shows that when the thickness of the n-type silicon active layer 3 is about 10 μm, d> 5 [μm] and n> 1 × 10.
It is preferably 15 [cm −3 ]. Therefore, substituting this value into the equation (2), d · n = 1.45 × 10 17 (l · d / w)> (5 × 10
−4 [cm]) (1 × 10 15 [cm −3 ]), and the conditional expression (l · d / w)> 3.45 × 10 −6 [cm] is obtained. When this conditional expression is satisfied, a current larger than that of the conventional lateral IGBT can always be obtained.

【0070】より好ましくは、d=5μm、n=1×1
16[cm-3]であり、この値を(2)式に代入する
と、 (l・d/w)>3.45×10-5[cm]なる条件式
が得られる。この条件式を満たす場合、さらに大きな電
流が得られる。
More preferably, d = 5 μm, n = 1 × 1
0 16 [cm −3 ], and by substituting this value into the equation (2), a conditional expression of (l · d / w)> 3.45 × 10 −5 [cm] is obtained. If this conditional expression is satisfied, a larger current can be obtained.

【0071】以上の結果をまとめると、(l・d/w)
>3.45×10-6[cm]、好ましくは(l・d/
w)>3.45×10-5[cm]の範囲にパラメータ
l,d,wを設定することにより、常に従来の横型IG
BTよりも大きな電流が得られるようになる。
Summarizing the above results, (l · d / w)
> 3.45 × 10 −6 [cm], preferably (l · d /
w)> By setting the parameters l, d, and w in the range of> 3.45 × 10 −5 [cm], the conventional horizontal IG
A larger current than BT can be obtained.

【0072】図10は、本実施例の横型IGBTおよび
図1の従来の横型IGBTのターンオフ波形を示す図で
ある。これは本実施例、従来のいずれも同じドレイン電
圧、同じゲート電圧からターンオフを開始した場合を示
している。本実施例のほうがドレイン電流が大きい分だ
け、ターンオフ開始時のドレイン電流値を100%とし
て、ドレイン電流値が90%から10%に落ちる時間で
あるフォールタイムが長くなるが、ほとんど従来と同じ
フォールタイムが得られる。
FIG. 10 is a diagram showing turn-off waveforms of the lateral IGBT of this embodiment and the conventional lateral IGBT of FIG. This shows the case where the turn-off is started from the same drain voltage and the same gate voltage in both the present embodiment and the conventional case. In this embodiment, the drain current value at the start of turn-off is set to 100% and the fall time, which is the time required for the drain current value to fall from 90% to 10%, becomes longer due to the larger drain current. You get time.

【0073】図11は、図10の波形を、ターンオフ開
始時のドレイン電流値を1として書き直した波形図であ
り、図12は、ターンオフロスを示すグラフである。図
11及び12から、本発明のほうがフォールタイムの部
分の面積が小さく、したがってターンオフロスが小さい
ことが分かる。よって、本実施例に係るIGBTによれ
ば、従来のIGBTとほぼ同じ程度に高速で、ターンオ
フロスの小さいスイッチング動作が可能となる。 (第2の実施例)図13は、本発明の第2の実施例に係
る横型IGBTの素子構造を示す断面図である。なお、
以下の図において、前出した図と同一符号(添字が異な
るものを含む)は同一部分または相当部分を示し、詳細
な説明は省略する。また、以下の図中では、絶縁膜50
およびp型コンタクト層51は特に図示しないこととす
る。
FIG. 11 is a waveform diagram in which the waveform of FIG. 10 is rewritten with the drain current value at the start of turn-off being 1, and FIG. 12 is a graph showing the turn-off loss. It can be seen from FIGS. 11 and 12 that the present invention has a smaller area in the fall time portion and therefore a smaller turn-off loss. Therefore, according to the IGBT according to the present embodiment, it is possible to perform the switching operation at a speed substantially equal to that of the conventional IGBT and with a small turn-off loss. (Second Embodiment) FIG. 13 is a sectional view showing an element structure of a lateral IGBT according to a second embodiment of the present invention. In addition,
In the following figures, the same reference numerals (including those with different subscripts) as in the above figures indicate the same or corresponding parts, and detailed description thereof will be omitted. In addition, in the following figures, the insulating film 50
Also, the p-type contact layer 51 is not particularly shown.

【0074】本実施例の横型IGBTが第1の実施例の
それと異なる点は、トレンチ溝を10a,10b,10
cの3本に増やしたことにある。本実施例によれば、チ
ャネル領域が5カ所に増えるので、素子面積当たりのチ
ャネル密度がより高くなり、さらにオン電圧を下げるこ
とができる。なお、トレンチ溝4本以上でもよい。 (第3の実施例)図14は、本発明の第3の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
The lateral IGBT of this embodiment differs from that of the first embodiment in that the trench grooves 10a, 10b, 10 are formed.
It has been increased to 3 of c. According to the present embodiment, since the channel region is increased to 5 places, the channel density per element area becomes higher and the ON voltage can be further lowered. The number of trench grooves may be four or more. (Third Embodiment) FIG. 14 is a main part of the element structure of a lateral IGBT according to a third embodiment of the present invention (source-side element structure).
FIG.

【0075】本実施例の横型IGBTが第1の実施例の
それと異なる点は、トレンチ溝10a,10bで分離さ
れたp型ベース層9のうち、最もドレイン側のp型ベー
ス層9であるフローティング状態のp型ベース層を無く
したことにある。
The lateral IGBT of this embodiment differs from that of the first embodiment in that the p-type base layer 9 closest to the drain side is floating among the p-type base layers 9 separated by the trench grooves 10a and 10b. There is no p-type base layer in the state.

【0076】このような素子構造でも、第1の実施例の
場合と同じチャネル密度が得られるので、第1の実施例
と同様な効果が得られる。 (第4の実施例)図15は、本発明の第4の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
Even with such an element structure, the same channel density as that of the first embodiment can be obtained, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained. (Fourth Embodiment) FIG. 15 is a principal part of a lateral IGBT device structure according to a fourth embodiment of the present invention (source-side device structure).
FIG.

【0077】本実施例の横型IGBTが第1の実施例の
それと異なる点は、各トレンチ溝10a,10bの上部
側壁にそれぞれ二つずつのn型ソース層8a,8b,8
c,8dを形成したことにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the first embodiment in that two n-type source layers 8a, 8b, 8 are provided on the upper side walls of each trench groove 10a, 10b.
c and 8d are formed.

【0078】本実施例によれば、ターンオン時、オン状
態時に、四つのチャネル領域が形成されるので、第1の
実施例よりもチャネル密度が高くなり、さらに、ターン
オン電圧を下げることができるようになる。
According to this embodiment, since four channel regions are formed during turn-on and turn-on, the channel density is higher than in the first embodiment, and the turn-on voltage can be lowered. become.

【0079】また、最もドレイン側のp型ベース層9に
ソース電極7がコンタクトしていることにより、ラッチ
アップ耐量が増加し、ターンオフスピードを改善するこ
とが可能となる。 (第5の実施例)図16は、本発明の第5の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
Further, since the source electrode 7 is in contact with the p-type base layer 9 on the most drain side, the latch-up withstand capability is increased and the turn-off speed can be improved. (Fifth Embodiment) FIG. 16 is a principal part of a lateral IGBT device structure according to a fifth embodiment of the present invention (source-side device structure).
FIG.

【0080】本実施例の横型IGBTが第4の実施例の
それと異なる点は、最もドレイン側のp型ベース層9と
n型ソース層8a,8bとに、ソース電極7がコンタク
トしていないことにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the fourth embodiment in that the source electrode 7 is not in contact with the p-type base layer 9 and the n-type source layers 8a and 8b closest to the drain side. It is in.

【0081】本実施例によれば、p型ベース層9にソー
ス電極7がコンタクトしていないので、ターンオンの際
に最もドレイン側のp型ソース層9から正孔が抜けてい
くのを防ぐことができるので、ターンオン特性が改善さ
れる。 (第6の実施例)図17は、本発明の第6の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
According to the present embodiment, since the source electrode 7 is not in contact with the p-type base layer 9, it is possible to prevent holes from escaping from the p-type source layer 9 on the most drain side at the time of turn-on. Therefore, the turn-on characteristic is improved. (Sixth Embodiment) FIG. 17 is a principal part of a lateral IGBT device structure according to a sixth embodiment of the present invention (source-side device structure).
FIG.

【0082】本実施例の横型IGBTが第4の実施例の
それと異なる点は、n型MOSトランジスタのゲート部
を形成するトレンチ溝10a,10b(トレンチゲート
溝)とは別の酸化膜15が埋め込まれたトレンチ溝20
(ダミートレンチ溝)を付加したことにある。このダミ
ートレンチ溝20はトレンチゲート溝10a,10bよ
りもドレイン側に形成されている。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the fourth embodiment in that an oxide film 15 different from the trench grooves 10a and 10b (trench gate groove) forming the gate portion of the n-type MOS transistor is buried. Trench groove 20
(Dummy trench groove) is added. The dummy trench groove 20 is formed on the drain side of the trench gate grooves 10a and 10b.

【0083】本実施例によれば、ダミートレンチ溝20
により、ターンオフの際に最もドレイン側のp型ベース
層9とソース電極7とのコンタクト部から正孔が抜けて
いくのを防ぐことができるので、第4の実施例よりもキ
ャリア(電子)の蓄積が促進され、さらにオン特性が改
善される。
According to this embodiment, the dummy trench groove 20 is formed.
With this, it is possible to prevent holes from escaping from the contact portion between the p-type base layer 9 on the most drain side and the source electrode 7 at the time of turn-off. Accumulation is promoted and the on-characteristics are further improved.

【0084】なお、上述したl・d/W>3.45×1
-6[cm]の範囲はダミートレンチ溝とトレンチゲー
ト溝との間にも適用される。 (第7の実施例)図18は、本発明の第7の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
The above-mentioned l · d / W> 3.45 × 1
The range of 0 −6 [cm] is also applied between the dummy trench groove and the trench gate groove. (Seventh Embodiment) FIG. 18 is a main part (source-side device structure) of a lateral IGBT device structure according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG.

【0085】本実施例の横型IGBTが第6の実施例の
それと異なる点は、ダミートレンチ溝20の構造をトレ
ンチゲート溝10a,10bのそれと同じにし、かつダ
ミートレンチ溝20内のトレンチゲート電極12をフロ
ーティング状態にしたことにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the sixth embodiment in that the structure of the dummy trench groove 20 is the same as that of the trench gate grooves 10a and 10b, and the trench gate electrode 12 in the dummy trench groove 20 is the same. Is in a floating state.

【0086】本実施例によれば、ダミートレンチ溝20
とトレンチゲート溝10a,10bとを同一工程で形成
できるので、第6の実施例に比べて、プロセスが簡略化
される。 (第8の実施例)図19は、本発明の第8の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面図である。
According to this embodiment, the dummy trench groove 20 is formed.
Since the trench gate grooves 10a and 10b can be formed in the same step, the process is simplified as compared with the sixth embodiment. (Eighth Embodiment) FIG. 19 is a principal part of the element structure of a lateral IGBT according to an eighth embodiment of the present invention (source-side element structure).
FIG.

【0087】本実施例の横型IGBTが第6の実施例の
それと異なる点は、ダミートレンチ溝20をp型ベース
層9の端の部分に形成したことにある。本実施例でも、
第6の実施例と同様な効果が得られる。 (第9の実施例)図20は、本発明の第9の実施例に係
る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構造)
を示す断面斜視図である。また、図21は、図20の横
型IGBTのI−I断面図である。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the sixth embodiment in that the dummy trench groove 20 is formed in the end portion of the p-type base layer 9. Also in this embodiment,
The same effect as the sixth embodiment can be obtained. (Ninth Embodiment) FIG. 20 shows the essential part of the element structure of a lateral IGBT according to a ninth embodiment of the present invention (source-side element structure).
It is a cross-sectional perspective view showing. 21 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT shown in FIG.

【0088】本実施例は、第8の実施例において、ダミ
ートレンチ溝20を図20に示すような平面パターンに
なるように形成したものである。
In this embodiment, the dummy trench groove 20 in the eighth embodiment is formed to have a plane pattern as shown in FIG.

【0089】本実施例によれば、ダミートレンチ溝20
をトレンチゲート溝10との距離を狭くして、最もドレ
イン側のp型ベース層9をフローティング状態にするこ
とできるようになる。
According to this embodiment, the dummy trench groove 20 is formed.
By narrowing the distance from the trench gate groove 10, the p-type base layer 9 on the most drain side can be brought into a floating state.

【0090】図22〜図24は、本実施例と同じ効果が
得られるダミートレンチ溝の平面パターンを示す図であ
る。
22 to 24 are views showing a plane pattern of the dummy trench groove which can obtain the same effect as that of the present embodiment.

【0091】図22はダミートレンチ溝20aの平面パ
ターンが一つの長方形、図23はダミートレンチ溝20
bの平面パターンが複数の長方形、図24はダミートレ
ンチ溝20cの平面パターンが櫛型のものを示してい
る。 (第10の実施例)図25は、第1の実施例のトレンチ
溝間のパターンを変えた例を示す平面図(第10の実施
例)である。また、図26は図25の横型IGBTのI
−I断面図、図27は図25の横型IGBTのII−II断
面図である。
FIG. 22 shows a rectangle having a plane pattern of the dummy trench groove 20a, and FIG. 23 shows a dummy trench groove 20a.
The plane pattern of b is a plurality of rectangles, and FIG. 24 shows the dummy trench groove 20c having a comb-shaped plane pattern. (Tenth Embodiment) FIG. 25 is a plan view (tenth embodiment) showing an example in which the pattern between the trench grooves of the first embodiment is changed. Further, FIG. 26 shows I of the lateral IGBT of FIG.
-I sectional view, and FIG. 27 is a II-II sectional view of the lateral IGBT of FIG.

【0092】本実施例では、トレンチゲート溝10a,
10b間にn型ソース層8が形成され、そして、n型ソ
ース層8は複数のp型ベース層9を囲むように形成され
ている。
In this embodiment, the trench gate groove 10a,
The n-type source layer 8 is formed between 10b, and the n-type source layer 8 is formed so as to surround the plurality of p-type base layers 9.

【0093】本実施例でも、素子内に複数のチャネル領
域が形成されるので、第1の実施例と同様の効果が得ら
れる。
Also in this embodiment, since a plurality of channel regions are formed in the element, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0094】また、トレンチゲート溝10a,10bの
本数が増えると、この平面パターンがくり返される。
When the number of trench gate grooves 10a and 10b increases, this plane pattern is repeated.

【0095】なお、図25〜図27は、トレンチ溝によ
り挟まれた領域についてのみ示したものであって、2本
のトレンチゲートで2箇所のチャネルを形成した実施例
ではない。 (第11の実施例)図28は本発明の第11の実施例に
係る横型IGBTの平面図である。また、図29は図2
8の横型IGBTのI−I断面図、図30は図28の横
型IGBTのII−II断面図である。
25 to 27 show only the region sandwiched by the trench grooves, and not the embodiment in which two trench gates form two channels. (Eleventh Embodiment) FIG. 28 is a plan view of a lateral IGBT according to an eleventh embodiment of the present invention. Also, FIG. 29 is shown in FIG.
8 is a sectional view taken along line I-I of the lateral IGBT shown in FIG. 8, and FIG. 30 is a sectional view taken along line II-II of the lateral IGBT shown in FIG. 28.

【0096】本実施例では、トレンチゲート溝10に対
してそれぞれほぼ直角になるようにp型ベース層9とn
型ソース層8とを交互に形成している。
In this embodiment, the p-type base layer 9 and the n-type base layer 9 are formed so as to be substantially perpendicular to the trench gate groove 10.
The mold source layers 8 are formed alternately.

【0097】本実施例の場合、トレンチゲート溝10の
側壁にn型ソース層8が無い部分には図25とは異なっ
てチャネルを形成できないが、その代わりに、トレンチ
ゲート溝間の距離を縮めることができるので、チャネル
密度を高くでき、先の実施例と同様な効果が得られる。 (第12の実施例)図31は、本発明の第12の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
In the case of this embodiment, a channel cannot be formed in the portion where the n-type source layer 8 is not formed on the side wall of the trench gate groove 10 unlike in FIG. 25, but instead, the distance between the trench gate grooves is shortened. Therefore, the channel density can be increased, and the same effect as that of the previous embodiment can be obtained. (Twelfth Embodiment) FIG. 31 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twelfth embodiment of the present invention.

【0098】本実施例の横型IGBTが第6の実施例の
それと異なる点は、ダミートレンチ溝20が,トレンチ
ゲート溝10a,10bよりも深く形成されていること
にある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the sixth embodiment in that the dummy trench groove 20 is formed deeper than the trench gate grooves 10a and 10b.

【0099】本実施例によれば、最もドレイン側のp型
ベース層9とソース電極7とのコンタクト部分から正孔
が抜けていくのをより効果的に防ぐことができ、さらに
オン特性が改善される。 (第13の実施例)図32は、本発明の第13の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
According to the present embodiment, it is possible to more effectively prevent holes from escaping from the contact portion between the p-type base layer 9 on the most drain side and the source electrode 7, and further improve the ON characteristics. To be done. (Thirteenth Embodiment) FIG. 32 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【0100】本実施例では、ドレインから最も離れたト
レンチゲート溝10cをn型シリコン活性層2の底部に
達するように形成している。すなわち、他のトレンチゲ
ート溝10a,10bよりも深く形成している。 (第14の実施例)図33は、本発明の第14の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)の平面図である。また、図34は図33の横型IG
BTのI−I断面図、図35は図33の横型IGBTの
II−II断面図、図36は図33の横型IGBTのIII −
III 断面図である。
In this embodiment, the trench gate groove 10c farthest from the drain is formed so as to reach the bottom of the n-type silicon active layer 2. That is, it is formed deeper than the other trench gate grooves 10a and 10b. (Fourteenth Embodiment) FIG. 33 is a plan view of an essential part (source-side element structure) of the element structure of the lateral IGBT according to the fourteenth embodiment of the present invention. Further, FIG. 34 shows the horizontal IG of FIG.
FIG. 35 is a cross-sectional view of the BT taken along the line I-I of FIG.
II-II sectional view, FIG. 36 shows III-III of the lateral IGBT of FIG.
It is a III sectional view.

【0101】本実施例の特徴は、トレンチゲート溝10
を格子状に形成したことにある。
The feature of this embodiment is that the trench gate groove 10 is formed.
Is formed in a lattice shape.

【0102】本実施例によれば、p型ベース層9がn型
ソース層8により囲まれるので、トレンチゲート溝10
の側壁の全てにチャネル領域を形成でき、チャネル密度
をさらに高めることができる。 (第15の実施例)図37は、本発明の第15の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)の平面図である。また、図38は図37の横型IG
BTのI−I断面図、図39は図37の横型IGBTの
II−II断面図である。
According to this embodiment, since the p-type base layer 9 is surrounded by the n-type source layer 8, the trench gate trench 10 is formed.
The channel region can be formed on all of the side walls of, and the channel density can be further increased. (Fifteenth Embodiment) FIG. 37 is a plan view of the main part (source-side element structure) of the element structure of the lateral IGBT according to the fifteenth embodiment of the present invention. Further, FIG. 38 is a horizontal IG of FIG.
FIG. 39 is a cross-sectional view of the BT taken along the line I-I of FIG.
It is a II-II sectional view.

【0103】本実施例の横型IGBTが第14の実施例
のそれと異なる点は、p型ベース層9の一部(p型ドレ
イン層の長手方向に平行な二つの面)がn型ソース層8
により囲まれていることにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the fourteenth embodiment in that a part of the p-type base layer 9 (two surfaces parallel to the longitudinal direction of the p-type drain layer) is n-type source layer 8.
It is surrounded by.

【0104】本実施例によれば、ラインI−Iと平行に
伸びているトレンチゲート溝間の距離を狭くすることが
でき、チャネル密度を高くできる。 (第16の実施例)図40は、本発明の第16の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)の平面図である。また、図41は図40の横型IG
BTのI−I断面図、図42は図40の横型IGBTの
II−II断面図、図43は図40の横型IGBTの III−
III 断面図である。
According to this embodiment, the distance between the trench gate grooves extending parallel to the line I-I can be narrowed and the channel density can be increased. (Sixteenth Embodiment) FIG. 40 is a plan view of the main part (source-side element structure) of the element structure of the lateral IGBT according to the sixteenth embodiment of the present invention. Further, FIG. 41 shows the horizontal IG of FIG.
42 is a sectional view taken along the line I-I of the BT, and FIG.
II-II sectional view, FIG. 43 is a lateral IGBT III- of FIG.
It is a III sectional view.

【0105】本実施例の横型IGBTが第14の実施例
のそれと異なる点は、p型ベース層9の一部(p型ドレ
イン層の長手方向に垂直な二つの面)がn型ソース層8
により囲まれていることにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the fourteenth embodiment in that a part of the p-type base layer 9 (two surfaces perpendicular to the longitudinal direction of the p-type drain layer) is the n-type source layer 8.
It is surrounded by.

【0106】本実施例によれば、ラインI−Iと垂直に
伸びているトレンチゲート溝間の距離を狭くすることが
でき、チャネル密度を高くできる。 (第17の実施例)図44は、本発明の第17の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
According to this embodiment, the distance between the trench gate grooves extending perpendicularly to the line I-I can be reduced and the channel density can be increased. (Seventeenth Embodiment) FIG. 44 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【0107】本実施例の横型IGBTが第6の実施例の
それと異なる点は、ダミートレンチ溝20とその隣のト
レンチゲート溝10との間にはn型ソース層8を形成せ
ず、チャネル領域が形成されない領域を設けたことにあ
る。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the sixth embodiment in that the n-type source layer 8 is not formed between the dummy trench groove 20 and the trench gate groove 10 adjacent thereto, and the channel region is not formed. The reason for this is that a region in which is not formed is provided.

【0108】本実施例によれば、上記領域がターンオフ
の際の正孔のバイパスとなり、オフ特性が改善される。
また、ダミートレンチ溝20により、ターンオンの際に
正孔が最もドレイン側のp型ベース層9から流れ出てし
まうことがなく、良好なオン特性を維持できる。 (第18の実施例)図45は、本発明の第18の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
According to the present embodiment, holes are bypassed when the above region is turned off, and the off characteristic is improved.
Further, due to the dummy trench groove 20, at the time of turn-on, holes do not flow out from the p-type base layer 9 closest to the drain side, and good ON characteristics can be maintained. (Eighteenth Embodiment) FIG. 45 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【0109】本実施例の横型IGBTが第1の実施例の
それと異なる主な点は、最もドレイン側のp型ベース層
9に電極102を介してダイオード21を設けたことに
ある。
The main difference between the lateral IGBT of this embodiment and that of the first embodiment is that the diode 21 is provided on the p-type base layer 9 on the most drain side through the electrode 102.

【0110】ターンオフ時にはp型ベース層9の下に空
乏層30が形成される。このとき、トレンチゲート溝1
0の存在によって、空乏層30、p型ベース層9、ソー
ス電極7という正孔の排出経路p1は抑制され、ターン
オフが遅れる。
At turn-off, the depletion layer 30 is formed under the p-type base layer 9. At this time, trench gate groove 1
Due to the presence of 0, the depletion layer 30, the p-type base layer 9, and the source electrode 7 are suppressed in the hole discharge path p1 and the turn-off is delayed.

【0111】しかし、ダイオード21の電圧降下は空乏
層30のそれよりも小さいので、p型ベース層9、ダイ
オード21という正孔の排出経路p2により、素子内の
正孔が効果的に排出されるので、ターンオフ特性は優れ
たものとなる。
However, since the voltage drop of the diode 21 is smaller than that of the depletion layer 30, the holes in the device are effectively discharged by the hole discharging path p2 of the p-type base layer 9 and the diode 21. Therefore, the turn-off characteristic is excellent.

【0112】一方、導通状態時は、ダイオード21が設
けられた(最もドレイン側の)p型ベース層9の電位は
他のp型ベース層9に対して0.7V程高くなるので
(シリコンの場合)、上記p型ベース層9から正孔が排
出されるのを防止でき、オン特性は良好なものとなる。
On the other hand, in the conductive state, the potential of the p-type base layer 9 provided with the diode 21 (on the most drain side) becomes higher than that of the other p-type base layers 9 by about 0.7V (silicon). In this case), holes can be prevented from being discharged from the p-type base layer 9, and the on-characteristic becomes good.

【0113】なお、ダイオード21の代わりに、最もド
レイン側のp型ベース層9の電極102をショットキー
電極としてもよい。 (第19の実施例)図46は、本発明の第19の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
Instead of the diode 21, the electrode 102 of the p-type base layer 9 on the most drain side may be used as the Schottky electrode. (Nineteenth Embodiment) FIG. 46 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【0114】本実施例の特徴は、p型ベース層9の下部
のn型シリコン活性層3の底部に高不純物濃度のn型半
導体層32を設けたことにある。
The feature of this embodiment is that an n-type semiconductor layer 32 having a high impurity concentration is provided at the bottom of the n-type silicon active layer 3 below the p-type base layer 9.

【0115】本実施例によれば、n型ソース層8からチ
ャネル領域を介してn型シリコン活性層3に注入された
電子は、n型半導体層32を介して素子内を流れるの
で、電子電流の抵抗を低減できる。
According to this embodiment, the electrons injected from the n-type source layer 8 into the n-type silicon active layer 3 through the channel region flow in the device through the n-type semiconductor layer 32. Resistance can be reduced.

【0116】従って、トレンチゲート溝10a,10
b,10cを多数並列に形成しても、n型MOSトラン
ジスタが有効に電子の注入に寄与するので、トレンチゲ
ート溝10a,10b,10cの数に対応したオン電圧
の低下が期待できる。
Therefore, the trench gate trenches 10a, 10
Even if a large number of b and 10c are formed in parallel, the n-type MOS transistor effectively contributes to the injection of electrons, so that it is possible to expect a decrease in the on-voltage corresponding to the number of trench gate grooves 10a, 10b and 10c.

【0117】また、p型ソース層9の直下に発生する空
乏層30により、n型半導体層32がフローティング状
態になって電位上昇が防止されるので、耐圧が低下する
心配はない。 (第20の実施例)図47は、本発明の第20の実施例
に係る横型IGBTの素子構造を示す平面図である。な
お、図中、上側のソース電極7内の構造は下側のソース
電極7内のそれと同じであり省略してある。また、図
中、16はソース電極7と下地とのコンタクトホールを
示している。
Further, since the depletion layer 30 generated just below the p-type source layer 9 prevents the n-type semiconductor layer 32 from being in a floating state and a potential increase, there is no fear of lowering the breakdown voltage. (Twentieth Embodiment) FIG. 47 is a plan view showing an element structure of a lateral IGBT according to a twentieth embodiment of the present invention. In the figure, the structure inside the upper source electrode 7 is the same as that inside the lower source electrode 7 and is omitted. Further, in the figure, 16 indicates a contact hole between the source electrode 7 and the base.

【0118】本実施例の横型IGBTは、各層が同心円
的に形成されたタイプのものであり、領域14の部分に
対してはソース電極7とのコンタクトを直接とらないで
おくことにより、領域14に直接正孔が流れ込まず、ト
レンチゲート溝10a,10b下に電子の蓄積が起こ
り、複数個並べた奥のトレンチゲートからも電子の注入
を起こさせることができる。 (第21の実施例)図48は、本発明の第21の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
The lateral IGBT of the present embodiment is of a type in which each layer is formed concentrically, and the region 14 is not directly contacted with the source electrode 7 so that the region 14 is formed. Holes do not flow directly into the trench gates, electrons are accumulated under the trench gate trenches 10a and 10b, and electrons can be injected also from a plurality of trench gates in the back. (Twenty-first Embodiment) FIG. 48 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【0119】本実施例の特徴は、ドレイン側に最も近い
n型ソース層8aとn型シリコン活性層3との間のp型
ベース層9上に、ゲート絶縁膜(不図示)を介して、ゲ
ート電極40を配設したことにある。
The feature of this embodiment is that, on the p-type base layer 9 between the n-type source layer 8a closest to the drain side and the n-type silicon active layer 3, a gate insulating film (not shown) is provided. The gate electrode 40 is provided.

【0120】すなわち、トレンチゲートのMOSトラン
ジスタと表面ゲートのMOSトランジスタとを組み合わ
せたことにある。
That is, the trench gate MOS transistor and the surface gate MOS transistor are combined.

【0121】本実施例でも、トレンチゲートのMOSト
ランジスタが存在するので、従来の表面ゲートのMOS
トランジスタだけの横型IGBTに比べて、オン特性が
改善される。 (第22の実施例)図49は、本発明の第22の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
Also in this embodiment, since there is a trench gate MOS transistor, a conventional surface gate MOS transistor is used.
The on-characteristics are improved as compared with a lateral IGBT having only a transistor. (Twenty-second Embodiment) FIG. 49 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-second embodiment of the present invention.

【0122】本実施例の特徴は、ドレイン側に最も近い
トレンチゲート溝10内のゲート酸化膜11aの膜厚を
一番厚くしてあることである。
The feature of this embodiment is that the gate oxide film 11a in the trench gate groove 10 closest to the drain side is thickest.

【0123】これにより最もドレイン側のトレンチゲー
ト側面にチャネルが形成されるのを効果的に防ぐことが
できる。 (第23の実施例)図50は、本発明の第23の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
As a result, it is possible to effectively prevent a channel from being formed on the side surface of the trench gate closest to the drain. (Twenty-third Embodiment) FIG. 50 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-third embodiment of the present invention.

【0124】本実施例の特徴は、ドレイン側に最も遠い
トレンチゲート溝10cが形成されたp型ベース層9の
領域のうち、n型ソース層が形成されていない領域のp
型ベース層9に、ソース電極7がコンタクトしていない
ことにある。
The feature of this embodiment is that, in the region of the p-type base layer 9 in which the trench gate groove 10c farthest on the drain side is formed, the p-type region in which the n-type source layer is not formed is formed.
The source electrode 7 is not in contact with the mold base layer 9.

【0125】本実施例によれば、n型ソース層8a,8
b,8c,8dが形成された領域のp型ベース層9から
正孔がソース電極7に排出するのを防止できる。 (第24の実施例)図51は、本発明の第24の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す断面図である。
According to this embodiment, the n-type source layers 8a, 8
It is possible to prevent holes from being discharged from the p-type base layer 9 in the region where b, 8c, and 8d are formed to the source electrode 7. (Twenty-fourth Embodiment) FIG. 51 is a sectional view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-fourth embodiment of the present invention.

【0126】本実施例の特徴は、ドレイン側に最も遠い
トレンチゲート溝10bのソース側にダミートレンチ溝
20を形成したことにある。
The feature of this embodiment is that the dummy trench groove 20 is formed on the source side of the trench gate groove 10b farthest to the drain side.

【0127】本実施例によれば、ダミートレンチ溝20
により、トレンチゲート溝10a,10bの形成されて
いる領域に効果的にキャリア(電子)を蓄積できるの
で、優れたオン特性が得られる。 (第25の実施例)図52は、本発明の第25の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す平面図である。また、図53は、図52の横
型IGBTのI−I断面図である。
According to this embodiment, the dummy trench groove 20 is formed.
As a result, carriers (electrons) can be effectively accumulated in the regions where the trench gate grooves 10a and 10b are formed, so that excellent ON characteristics can be obtained. (Twenty-fifth Embodiment) FIG. 52 is a plan view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-fifth embodiment of the present invention. Further, FIG. 53 is a cross-sectional view of the lateral IGBT of FIG. 52 taken along the line I-I.

【0128】本実施例の特徴は、平面パターンが鋸状の
トレンチゲート溝10を用いたことにある。トレンチゲ
ート溝10a,10bの全ての側壁面の面方位は{10
0}であることが好ましい。この場合、鋸刃のなす角θ
は90°となる。
The feature of this embodiment is that the trench gate groove 10 having a sawtooth pattern is used. The plane directions of all the side wall surfaces of the trench gate grooves 10a and 10b are {10
0} is preferable. In this case, the angle θ formed by the saw blade
Is 90 °.

【0129】本実施例によれば、ストライプ状のトレン
チゲート溝を用いた場合よりも、トレンチゲート溝10
a,10bの側壁の面積が大きくなり、チャネル面積が
大きくなるので、オン抵抗をさらに低くできる。 (第26の実施例)図54は、本発明の第26の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す平面図である。
According to the present embodiment, the trench gate groove 10 is formed as compared with the case where the stripe-shaped trench gate groove is used.
Since the side wall areas of a and 10b are large and the channel area is large, the on-resistance can be further reduced. (Twenty-sixth Embodiment) FIG. 54 is a plan view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.

【0130】本実施例の横型IGBTが第25の実施例
のそれと異なる点は、最もドレイン側のトレンチゲート
溝10aのみを鋸状としたことにある。他のトレンチゲ
ート溝10bはストライプ状になっている。トレンチゲ
ート溝による効果はドレインから離れるほど小さくなる
ので、オン抵抗を効果的に下げるには、最もドレイン側
のトレンチゲート溝10aにより形成されるチャネル面
積を大きくすることが重要である。本実施例でも、スト
ライプ状のトレンチゲート溝のみを用いた場合よりも、
トレンチゲート溝の側壁の面積が大きくなり、チャネル
面積が大きくなるので、オン抵抗をさらに低くできる。 (第27の実施例)図55は、本発明の第27の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す平面図である。また、図56は、図55の横
型IGBTのI−I断面図である。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the twenty-fifth embodiment in that only the drain-side trench gate groove 10a has a saw-like shape. The other trench gate grooves 10b are stripe-shaped. Since the effect of the trench gate groove becomes smaller as the distance from the drain increases, it is important to increase the channel area formed by the trench gate groove 10a closest to the drain in order to effectively reduce the on-resistance. Also in this embodiment, as compared with the case where only the stripe-shaped trench gate groove is used,
Since the side wall area of the trench gate groove is increased and the channel area is increased, the on-resistance can be further reduced. (Twenty-seventh Embodiment) FIG. 55 is a plan view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-seventh embodiment of the present invention. Further, FIG. 56 is a cross-sectional view of the lateral IGBT of FIG. 55 taken along the line I-I.

【0131】本実施例の特徴は、ドレインに沿って短い
トレンチゲート溝10sを斜めに配列形成することによ
り、チャネル面積を増やしていることにある。
The feature of this embodiment is that the short trench gate grooves 10s are obliquely arranged along the drain to increase the channel area.

【0132】また、トレンチゲート溝10sよりもドレ
イン側のドリフト領域には酸化膜17が埋め込まれたス
トライプ状のダミートレンチ溝10dが形成されてい
る。これにより、ソース電極7(特に最もドレイン側の
トレンチゲート溝のp型ベース層9およびn型ソース層
8にコンタクトしている部分)から排出されるホール電
流を低減でき、不連続に配列形成されたトレンチゲート
溝10sの下部のn型シリコン活性層3中に効果的にキ
ャリアを蓄積でき、優れたオン特性が得られるようにな
る。
A stripe-shaped dummy trench groove 10d in which an oxide film 17 is embedded is formed in the drift region on the drain side of the trench gate groove 10s. As a result, the hole current discharged from the source electrode 7 (particularly the portion of the trench gate groove on the most drain side which is in contact with the p-type base layer 9 and the n-type source layer 8) can be reduced, and the holes are discontinuously formed. Further, carriers can be effectively accumulated in the n-type silicon active layer 3 below the trench gate groove 10s, and excellent ON characteristics can be obtained.

【0133】また、本実施例では、二つのトレンチゲー
ト溝10sにそれぞれ二つづつのn型ソース層8a,8
b,8c,8dを設けているので、二つのトレンチゲー
ト溝10sに四つのチャネルが形成される。
Further, in this embodiment, two n-type source layers 8a, 8 are provided in each of the two trench gate grooves 10s.
Since b, 8c and 8d are provided, four channels are formed in the two trench gate grooves 10s.

【0134】このため、図3の場合に比べてチャネル密
度が高くなるので、ターンオフ特性が改善されるように
ホール電流の排出量を多少大きくしても、オン特性が劣
化することはない。したがって、本実施例によれば、オ
ン特性およびターンオフ特性の両方を容易に改善でき
る。 (第28の実施例)図57は、本発明の第28の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す平面図である。また、図58、図59、図6
0はそれぞれ図57の横型IGBTのI−I断面図、II
−II断面図、III −III 断面図である。
Therefore, since the channel density is higher than that in the case of FIG. 3, even if the discharge amount of the hole current is slightly increased so that the turn-off characteristic is improved, the ON characteristic is not deteriorated. Therefore, according to the present embodiment, both the on characteristic and the turn off characteristic can be easily improved. (Twenty-eighth Embodiment) FIG. 57 is a plan view showing an essential part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-eighth embodiment of the present invention. Also, FIG. 58, FIG. 59, and FIG.
0 is a sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT in FIG. 57, and II, respectively.
-II sectional view and III-III sectional view.

【0135】本実施例の横型IGBTが第27の実施例
のそれと異なる点は、ダミートレンチ溝を用いずにホー
ル電流の排出を抑制していることにある。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the twenty-seventh embodiment in that the hole current is suppressed without using the dummy trench groove.

【0136】すなわち、本実施例では、図58に示すよ
うに、最もドレイン側のトレンチゲート溝10aのp型
ベース層9およびn型ソース層8にコンタクトしないよ
うにソース電極7を形成することにより、この部分のソ
ース電極7からホール電流が排出されないようにしてい
ることにある。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 58, the source electrode 7 is formed so as not to contact the p-type base layer 9 and the n-type source layer 8 of the trench gate groove 10a on the most drain side. That is, the hole current is prevented from being discharged from the source electrode 7 in this portion.

【0137】この領域のp型ベース層9およびn型ソー
ス層8は、図59、図60に示すように、最もドレイン
側のトレンチゲート溝10aが形成されていない領域で
ソース電極7にコンタクトしている。
As shown in FIGS. 59 and 60, the p-type base layer 9 and the n-type source layer 8 in this region contact the source electrode 7 in the region on the drain side where the trench gate groove 10a is not formed. ing.

【0138】本実施例でも、ホール電流の排出を防止で
き、チャネル密度が高くなるので、第27の実施例と同
様にオン特性の改善を図れる。 (第29の実施例)図61は、本発明の第29の実施例
に係る横型IGBTの素子構造の要部(ソース側素子構
造)を示す平面図である。また、図62は、図61の横
型IGBTのI−I断面図である。
Also in this embodiment, the discharge of the hole current can be prevented and the channel density becomes high, so that the ON characteristics can be improved as in the 27th embodiment. (Twenty-ninth Embodiment) FIG. 61 is a plan view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of a lateral IGBT according to a twenty-ninth embodiment of the present invention. 62 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG.

【0139】本実施例の横型IGBTが第28の実施例
のそれと異なる点は、ダミートレンチ溝20が付加され
ていることにある。したがって、本実施例によれば、第
28の実施例よりもホール電流が排出され難くなるの
で、さらにオン特性を改善できるようになる。 (第30の実施例)図63は、本発明の第30の実施例
に係る横型パワーMOSFETの素子構造を示す平面図
である。また、図62は、図61の横型パワーMOSF
ETのI−I断面図である。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the 28th embodiment in that a dummy trench groove 20 is added. Therefore, according to the present embodiment, the hole current is less likely to be discharged than in the 28th embodiment, so that the ON characteristics can be further improved. (30th Embodiment) FIG. 63 is a plan view showing an element structure of a lateral power MOSFET according to a 30th embodiment of the present invention. Further, FIG. 62 shows a lateral power MOSF of FIG.
It is an II sectional view of ET.

【0140】本実施例の横型パワーMOSFETの素子
構造は、図3の横型IGBTにおいて、高不純物濃度の
p型ドレイン層5を高不純物濃度のn型ドレイン層5n
に置き換えたものとなっている。
The device structure of the lateral power MOSFET of this embodiment is similar to that of the lateral IGBT shown in FIG. 3 except that the high impurity concentration p-type drain layer 5 is replaced by the high impurity concentration n-type drain layer 5n.
Has been replaced.

【0141】本実施例でも、第1の実施例と同様な作用
効果により、オン特性およびターンオフ特性が改善され
る。したがって、本実施例によれば、従来よりもオン特
性およびターンオフ特性が優れた横型パワーMOSFE
Tを実現できる。
Also in this embodiment, the ON characteristic and the turn-off characteristic are improved by the same effect as that of the first embodiment. Therefore, according to the present embodiment, the lateral power MOSFE which is superior in on-characteristics and turn-off characteristics to the conventional ones.
T can be realized.

【0142】同様に、他の実施例の横型IGBTのp型
ドレイン層5を高濃度のn型ドレイン層5nに置き換え
ても従来よりも特性が優れた横型パワーMOSFETが
得られる。
Similarly, even if the p-type drain layer 5 of the lateral IGBT according to the other embodiment is replaced with the high-concentration n-type drain layer 5n, a lateral power MOSFET having better characteristics than the conventional one can be obtained.

【0143】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、溝として、
断面形状が長方形のトレンチゲート溝(ダミートレンチ
溝)の場合について説明したが、図65(a)に示すよ
うに、断面形状が三角形、図65(b)に示すように、
断面形状が順テーパー、図65(c)に示すように、断
面形状が逆テーパー、または図65(d)に示すよう
に、断面形状が平行四辺形であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, as the groove,
The case of the trench gate groove (dummy trench groove) having a rectangular cross-sectional shape has been described. However, as shown in FIG. 65 (a), the cross-sectional shape is triangular, and as shown in FIG. 65 (b),
The cross-sectional shape may be a forward taper, the cross-sectional shape may be an inverse taper as shown in FIG. 65 (c), or the cross-sectional shape may be a parallelogram as shown in FIG. 65 (d).

【0144】また、上記実施例では、溝として、平面パ
ターンが主としてp型ドレイン層4の長手方向に平行な
トレンチゲート溝(ダミートレンチ溝)の場合について
説明したが、図66(a)に示すように、平面パターン
がp型ドレイン層4の長手方向に対して傾いたもの、図
66(b),66(c)に示すように、平面パターンが
全体としてはp型ドレイン層4にほぼ沿ったものでもよ
い。
Further, in the above embodiment, the case where the trench is a trench gate trench (dummy trench trench) whose plane pattern is mainly parallel to the longitudinal direction of the p-type drain layer 4 is described as the trench, but it is shown in FIG. 66 (a). Thus, the plane pattern is inclined with respect to the longitudinal direction of the p-type drain layer 4, and as shown in FIGS. 66 (b) and 66 (c), the plane pattern is substantially along the p-type drain layer 4 as a whole. It may be a thing.

【0145】なお、図66(b)のパターンについては
第25の実施例で説明した。また、図66(c)の場合
には図55の場合と同様にダミートレンチ溝を設けるこ
とが好ましい。
The pattern of FIG. 66 (b) has been described in the twenty-fifth embodiment. Further, in the case of FIG. 66C, it is preferable to provide the dummy trench groove as in the case of FIG.

【0146】また、溝全体としての形状は、図65の断
面形状および上記実施例の断面形状のものと、図66の
平面パターンおよび上記実施例の平面パターンのものと
を適宜組み合わせたものが考えられる。また、溝の数は
上記実施例に示した数に限定されるものではない。
The shape of the entire groove may be a combination of the sectional shape of FIG. 65 and the sectional shape of the above-described embodiment, and the planar pattern of FIG. 66 and the planar pattern of the above-described embodiment as appropriate. To be The number of grooves is not limited to the number shown in the above embodiment.

【0147】また、チャネルを形成するトレンチゲート
溝とダミートレンチ溝をそれぞれ別に設計しても良い
し、同じに設計して良い。 (第31の実施例)図67は、本発明の第31の実施例
に係る横型IGBTの平面図である。また、図68は、
図67の横型IGBTのI−I断面図、図69は、図6
7の横型IGBTのII−II断面図、図70は、図67の
横型IGBTのIII −III 断面図である。
The trench gate groove forming the channel and the dummy trench groove may be designed separately or may be designed the same. (31st Embodiment) FIG. 67 is a plan view of a lateral IGBT according to a 31st embodiment of the present invention. Also, FIG. 68 shows
67 is a sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 67, and FIG.
7 is a sectional view taken along line II-II of the lateral IGBT, and FIG. 70 is a sectional view taken along line III-III of the lateral IGBT shown in FIG.

【0148】本実施例の横型IGBTが第1の実施例の
それと異なる点は、主トレンチ溝10a,10bから派
生した副トレンチ溝10a´,10b´を設けたことに
ある。副トレンチ溝10a´,10b´は、主トレンチ
溝10a,10bに平行に延び、かつ主トレンチ溝10
a,10bに接続されているが、それぞれ不連続な複数
の部分からなる。主トレンチ溝10a,10bと、副ト
レンチ溝10a´,10b´との間の間隔は、好ましく
は4μm以下であり、、より好ましくは2μm以下であ
る。
The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the first embodiment in that sub-trench grooves 10a 'and 10b' derived from the main trench grooves 10a and 10b are provided. The sub trench grooves 10a 'and 10b' extend in parallel to the main trench grooves 10a and 10b, and
It is connected to a and 10b, but is composed of a plurality of discontinuous portions. The distance between the main trench grooves 10a and 10b and the sub-trench grooves 10a ′ and 10b ′ is preferably 4 μm or less, and more preferably 2 μm or less.

【0149】図69に示すように、主トレンチ溝10
a,10bと、副トレンチ溝10a´,10b´との間
に囲まれたn型領域の部分8d,8eは、副トレンチ溝
10a´,10b´が不連続となっている部分でソ−ス
領域8a,8cと電気的に接続されており、ソ−ス領域
8a,8cと同一の電位を有することがわかる。即ち、
主トレンチ溝10a,10bと、副トレンチ溝10a
´,10b´との間に囲まれたn型領域8d,8eにも
チャンネルが形成されることがわかる。
As shown in FIG. 69, the main trench groove 10 is formed.
The portions 8d and 8e of the n-type region surrounded by a and 10b and the sub-trench grooves 10a 'and 10b' are the portions where the sub-trench grooves 10a 'and 10b' are discontinuous. It can be seen that it is electrically connected to the regions 8a and 8c and has the same potential as the source regions 8a and 8c. That is,
Main trench grooves 10a and 10b and sub-trench groove 10a
It can be seen that channels are also formed in the n-type regions 8d and 8e surrounded by 'and 10b'.

【0150】また、これらn型領域8d,8eは、ソ−
ス電極7とのコンタクトを持たないので、その分、トレ
ンチ溝同士の間隔を狭くすることが可能である。トレン
チ溝がドレイン領域から近いほど電流密度を上げるのに
寄与する割合が増えるので、主トレンチ溝10a,10
bのみが設けられている場合よりも、副トレンチ溝10
a´,10b´と併せもった場合のほうが、良好なオン
電圧特性を得ることが出来る。 (第32の実施例)図71は、本発明の第32の実施例
に係る横型IGBTの平面図である。また、図72は、
図71の横型IGBTのI−I断面図、図73は、図7
1の横型IGBTのII−II断面図、図74は、図71の
横型IGBTのIII −III 断面図である。
Further, these n-type regions 8d and 8e are not
Since it does not have a contact with the electrode 7, it is possible to narrow the interval between the trench grooves accordingly. The closer the trench groove is to the drain region, the greater the proportion that contributes to increasing the current density. Therefore, the main trench grooves 10a, 10
The sub-trench groove 10 is provided more than when only b is provided.
When combined with a'and 10b ', better on-voltage characteristics can be obtained. (32nd Embodiment) FIG. 71 is a plan view of a lateral IGBT according to a 32nd embodiment of the present invention. In addition, FIG.
71 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 71, and FIG.
II-II sectional view of the lateral IGBT of FIG. 1, and FIG. 74 is a III-III sectional view of the lateral IGBT of FIG.

【0151】この実施例は、第31の実施例の変形例に
係る実施例である。この実施例の横型IGBTが第31
の実施例のそれと異なる点は、副トレンチ溝10a´,
10b´が不連続となっている部分に、p+ コンタクト
領域101a,101bが入り込んでいることである。
そのため、チャンネル領域とソ−ス電極とのコンタクト
が離れたところがないようにされている。これによっ
て、ラッチアップ耐量を上げることが可能である。 (第33の実施例)図75は、本発明の第33の実施例
に係る横型IGBTの平面図である。この実施例は、第
31の実施例の変形例に係る実施例である。この実施例
の横型IGBTが第31の実施例のそれと異なる点は、
主トレンチ溝10a,10bから派生した副トレンチ溝
を2つ設けたことである。即ち、副トレンチ溝10a
´,10a”,10b´,10b”が、主トレンチ溝1
0a,10bに平行に、かつ主トレンチ溝10a,10
bに接続されて設けられている。
This embodiment is a modification of the 31st embodiment. The lateral IGBT of this embodiment is the 31st
The difference from that of the embodiment is that the sub-trench groove 10a ′,
That is, the p + contact regions 101a and 101b enter the discontinuous portion 10b '.
For this reason, the contact between the channel region and the source electrode is not separated. As a result, it is possible to increase the latch-up tolerance. (Thirty-third Embodiment) FIG. 75 is a plan view of a lateral IGBT according to a thirty-third embodiment of the present invention. This embodiment is an embodiment related to a modification of the 31st embodiment. The difference between the lateral IGBT of this embodiment and that of the thirty-first embodiment is that
That is, two sub-trench grooves derived from the main trench grooves 10a and 10b are provided. That is, the sub trench groove 10a
′, 10a ″, 10b ′, 10b ″ are main trench grooves 1
0a, 10b parallel to the main trench grooves 10a, 10
It is provided by being connected to b.

【0152】このように、ソ−ス電極7とコンタクトを
持たない副トレンチ溝の数を増やすことにより、チャネ
ルの密度を上げることが可能となり、オン抵抗を更に下
げることが可能となる。 (第34の実施例)図76は、本発明の第34の実施例
に係る横型IGBTの平面図である。また、図77は、
図76の横型IGBTの断面図である。本実施例の横型
IGBTが第1の実施例のそれと異なる点は、p型ベ−
ス層9の形成の拡散時間を短くすることにより、p型ベ
−ス層9の拡散長を短くしていることである。
As described above, by increasing the number of sub-trench grooves that do not have contact with the source electrode 7, it is possible to increase the channel density and further reduce the on-resistance. (34th Embodiment) FIG. 76 is a plan view of a lateral IGBT according to a 34th embodiment of the present invention. In addition, FIG.
FIG. 77 is a cross-sectional view of the lateral IGBT in FIG. 76. The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the first embodiment in that it is a p-type base.
By shortening the diffusion time for forming the base layer 9, the diffusion length of the p-type base layer 9 is shortened.

【0153】このようにp型ベ−ス層9の拡散長を短く
することにより、p型ベ−ス層9とn+ 型ソ−ス層とに
より形成されるチャンネル長が短くされる。その結果、
チャンネル部分での電圧降下を少なくすることが出来、
素子全体のオン抵抗を下げること、即ち、電流密度を増
加させることが可能である。
By shortening the diffusion length of the p-type base layer 9 in this way, the channel length formed by the p-type base layer 9 and the n + -type source layer is shortened. as a result,
It is possible to reduce the voltage drop in the channel part,
It is possible to reduce the on-resistance of the entire device, that is, increase the current density.

【0154】図78は、ゲ−ト電圧12Vのときの種々
のチャンネル長のIGBTにおける電流電圧特性を示す
グラフである。図78のグラフにおいて、曲線aはチャ
ネル長0.5μmの本発明に係るIGBT、曲線bはチ
ャネル長1.0μmの本発明に係るIGBT、曲線cは
チャネル長3.0μmの本発明に係るIGBT、曲線d
はチャネル長3.0μmの図1に示す従来のIGBTに
ついての特性を示す。なお、本発明に係るIGBTは、
いずれも図3又は図76に示す構造のものである。
FIG. 78 is a graph showing current-voltage characteristics in IGBTs of various channel lengths when the gate voltage is 12V. In the graph of FIG. 78, a curve a is an IGBT according to the present invention having a channel length of 0.5 μm, a curve b is an IGBT according to the present invention having a channel length of 1.0 μm, and a curve c is an IGBT according to the present invention having a channel length of 3.0 μm. , Curve d
Shows the characteristics of the conventional IGBT shown in FIG. 1 having a channel length of 3.0 μm. The IGBT according to the present invention is
Both have the structure shown in FIG. 3 or FIG.

【0155】図78のグラフから、チャネル長が短くな
るに従って、より大きなドレイン電流が流れ、高い電流
密度が得られることがわかる。また、同一のチャネル長
であっても、本発明に係るIGBTは、従来のIGBT
に比べ、優れた特性を示すことがわかる。
From the graph of FIG. 78, it can be seen that a larger drain current flows and a higher current density can be obtained as the channel length becomes shorter. Further, even if the channel length is the same, the IGBT according to the present invention is
It can be seen that, as compared with,

【0156】図79(a)〜(c)は、p型ベ−ス層の
熱工程の流れを示す図である。通常のIGBTの製造工
程では、図79(a)に示すように、n型バッファ層の
形成と同時にp型ベ−ス層形成のためのイオン注入を行
い、次いで、ベ−ス拡散を行う。これに対し、本実施例
では、図79(b)に示すようにベ−ス拡散の途中でp
型ベ−ス層形成のためのイオン注入を行なうか、又は図
79(c)に示すようにベ−ス拡散が終わってからp型
ベ−ス層形成のためのイオン注入を行なう。
FIGS. 79 (a) to 79 (c) are diagrams showing the flow of the heating process of the p-type base layer. In a normal IGBT manufacturing process, as shown in FIG. 79 (a), ion implantation for forming a p-type base layer is performed simultaneously with formation of an n-type buffer layer, and then base diffusion is performed. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG.
Ion implantation for forming the p-type base layer is performed, or ion implantation for forming the p-type base layer is performed after the base diffusion is completed as shown in FIG. 79 (c).

【0157】p型ベ−ス層形成のためのイオン注入をこ
のような手順で行うことにより、熱工程を変化させるこ
となく、即ち他の拡散層に影響を与えることなく、p型
ベ−ス層の拡散長のみを短くすることが可能である。 (第35の実施例)図80は、本発明の第35の実施例
に係る横型IGBTの平面図である。また、図81は、
図80の横型IGBTの断面図である。本実施例の横型
IGBTが第1の実施例のそれと異なる点は、ソ−ス電
極7とp+ 層101a,101bとのコンタクトの部分
に溝を形成し、これにソ−ス電極7を埋め込んだことで
ある。
By performing the ion implantation for forming the p-type base layer by such a procedure, the p-type base layer can be obtained without changing the thermal process, that is, without affecting other diffusion layers. It is possible to reduce only the diffusion length of the layer. (35th Embodiment) FIG. 80 is a plan view of a lateral IGBT according to a 35th embodiment of the present invention. Also, FIG.
It is sectional drawing of the horizontal type IGBT of FIG. The lateral IGBT of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a groove is formed in the contact portion between the source electrode 7 and the p + layers 101a and 101b, and the source electrode 7 is embedded in the groove. That is.

【0158】このような構造とすることにより、電子の
経路であるチャンネル領域はそのまま変えることなく、
ソ−ス電極を深く形成出来るので、ラッチアップ耐量を
高めることが可能である。
By adopting such a structure, the channel region, which is the electron path, remains unchanged.
Since the source electrode can be formed deeply, the latch-up withstand capability can be increased.

【0159】図82は、図81に示す横型IGBTの変
形例であり、ソ−ス電極を埋め込む溝をLOCOSで形
成したものである。このような構造とすることにより、
良好なラッチアップ特性を維持したまま、より簡単なプ
ロセスで溝を形成することが可能である。
FIG. 82 shows a modification of the lateral IGBT shown in FIG. 81, in which the groove for embedding the source electrode is formed by LOCOS. By adopting such a structure,
It is possible to form the groove by a simpler process while maintaining good latch-up characteristics.

【0160】図83は、図81に示す横型IGBTの変
形例であり、ソ−ス電極7とp+ 層101a,101b
とのコンタクトの部分に溝を形成し、これにソ−ス電極
7を埋め込むとともに、更にp型ベ−ス層9の拡散長を
短くすることにより、チャンネル長を短くしたものであ
る。
FIG. 83 shows a modification of the lateral IGBT shown in FIG. 81, in which the source electrode 7 and the p + layers 101a and 101b are formed.
The channel length is shortened by forming a groove in the contact portion with the source electrode 7 and burying the groove in the groove, and further shortening the diffusion length of the p-type base layer 9.

【0161】このようにすることにより、図77に示す
IGBTと図81に示すIGBTの両方の利点を生かす
ことが出来、オン抵抗が低く、ラッチアップ耐量の高い
IGBTを得ることが出来る。
By doing so, the advantages of both the IGBT shown in FIG. 77 and the IGBT shown in FIG. 81 can be utilized, and an IGBT having a low on-resistance and a high latch-up resistance can be obtained.

【0162】なお、図84は、第1の実施例に係るIG
BTに対し、更に、第1導電型活性層3に、ポリシリコ
ン等が埋め込まれた溝107を形成し、この溝107の
下に第1導電型バイパス層112を形成した例を示す断
面図である。このような構成によると、第1の実施例に
係る効果とともに、更に次のような効果が発揮される。
即ち、第1導電型活性層に形成された溝107および溝
下の第1導電型バイパス層112により、全電流に占め
る第2導電型ドレイン層と逆極性の第2種のキャリア電
流が高くなり、ソース側の第2種のキャリア電流の蓄積
が増えるので、素子のオン電圧は低下する。
FIG. 84 is an IG according to the first embodiment.
A cross-sectional view showing an example in which a groove 107 in which polysilicon or the like is buried is further formed in the first conductivity type active layer 3 with respect to BT, and a first conductivity type bypass layer 112 is formed under the groove 107. is there. According to such a configuration, the following effects are exhibited in addition to the effects according to the first embodiment.
That is, the groove 107 formed in the active layer of the first conductivity type and the first conductivity type bypass layer 112 under the groove increase the carrier current of the second kind having the opposite polarity to the drain layer of the second conductivity type in the total current. Since the accumulation of the second type carrier current on the source side increases, the on-voltage of the element decreases.

【0163】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、これら実施例の各層の導電型を逆にしても同様
の効果が得られる。
Although various embodiments of the present invention have been described above, the same effect can be obtained by reversing the conductivity type of each layer in these embodiments.

【0164】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0165】[0165]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高耐圧半
導体素子では、ソース領域に接するようにベース領域を
貫通し、活性領域に達する複数の溝を形成し、複数のM
OS構造を形成することにより、一つの素子内に二つ以
上のチャネル領域が形成され、それによってチャネル密
度は高くなり、チャネル領域全体の抵抗が小さくなる。
As described above, in the high breakdown voltage semiconductor device of the present invention, a plurality of trenches are formed which penetrate the base region so as to be in contact with the source region and reach the active region.
By forming the OS structure, two or more channel regions are formed in one device, which increases the channel density and reduces the resistance of the entire channel region.

【0166】また、溝の底部近傍ではキャリアの流れが
阻害され、キャリアが蓄積されて、活性層の抵抗が小さ
くなるが、それによって容易にチャンネルが形成出来る
ようになる。
In addition, the flow of carriers is obstructed near the bottom of the groove, carriers are accumulated, and the resistance of the active layer is reduced, which facilitates the formation of channels.

【0167】その結果、これらの効果により、本発明に
よると、従来に比べて、優れたオン特性が得られるよう
になる。
As a result, due to these effects, according to the present invention, superior ON characteristics can be obtained as compared with the conventional case.

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

【図1】従来の横型IGBTの素子構造を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a device structure of a conventional lateral IGBT.

【図2】従来の他の横型IGBTの素子構造を示す断面
図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an element structure of another conventional lateral IGBT.

【図3】本発明の第1の実施例に係る横型IGBTの平
面図。
FIG. 3 is a plan view of a lateral IGBT according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図3横型IGBTのI−I断面図。FIG. 4 is a sectional view of the lateral IGBT taken along line I-I of FIG. 3;

【図5】トレンチ溝の面方位を説明するための断面図。FIG. 5 is a sectional view for explaining the plane orientation of the trench groove.

【図6】本実施例の横型IGBTのターンオン時におけ
る電流の流れを示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a current flow when the lateral IGBT according to the present embodiment is turned on.

【図7】本発明および従来の横型IGBT内のオン状態
におけるキャリアの濃度プロファイルの違いを説明する
ための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a difference in carrier concentration profile in the on state in the present invention and the conventional lateral IGBT.

【図8】図7(b)の実測図を示す図FIG. 8 is a diagram showing an actual measurement diagram of FIG.

【図9】トレンチ溝の好ましい幾何学的形状、寸法を説
明するための図。
FIG. 9 is a view for explaining preferable geometrical shapes and dimensions of trench grooves.

【図10】本発明および従来の横型IGBT内のターン
オフ波形を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing turn-off waveforms in the present invention and a conventional lateral IGBT.

【図11】図10の波形をターンオフ開始時のドレイン
電流値を1として書き直した波形図
FIG. 11 is a waveform diagram in which the waveform of FIG. 10 is rewritten with the drain current value at the start of turn-off as 1.

【図12】本発明および従来の横型IGBTのターンオ
フロスを示す図。
FIG. 12 is a diagram showing turn-off loss of the present invention and a conventional lateral IGBT.

【図13】本発明の第2の実施例に係る横型IGBTの
素子構造を示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing an element structure of a lateral IGBT according to a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 14 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a third example of the present invention.

【図15】本発明の第4の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 15 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a fourth example of the present invention.

【図16】本発明の第5の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 16 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a fifth example of the present invention.

【図17】本発明の第6の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 17 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a sixth example of the present invention.

【図18】本発明の第7の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 18 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a seventh example of the present invention.

【図19】本発明の第8の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 19 is a sectional view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to an eighth example of the present invention.

【図20】本発明の第9の実施例に係る横型IGBTの
素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面斜視
図。
FIG. 20 is a sectional perspective view showing a main part (source-side element structure) of an element structure of a lateral IGBT according to a ninth embodiment of the present invention.

【図21】図15の横型IGBTのI−I断面図。21 is a cross-sectional view taken along line I-I of the lateral IGBT shown in FIG.

【図22】非トレンチゲート溝の平面パターンを示す
図。
FIG. 22 is a view showing a plane pattern of a non-trench gate groove.

【図23】他の非トレンチゲート溝の平面パターンを示
す図。
FIG. 23 is a diagram showing a plane pattern of another non-trench gate groove.

【図24】さらに別の非トレンチゲート溝の平面パター
ンを示す図。
FIG. 24 is a view showing a plane pattern of still another non-trench gate groove.

【図25】本発明の第10の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 25 is a lateral IGBT according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG.

【図26】図20の横型IGBTのI−I断面図。26 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT shown in FIG. 20.

【図27】図20の横型IGBTのII−II断面図。27 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG.

【図28】本発明の第11の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 28 is a lateral IGBT according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG.

【図29】図20の横型IGBTのI−I断面図。29 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT shown in FIG. 20.

【図30】図20の横型IGBTのII−II断面図。30 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG.

【図31】本発明の第12の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 31 is a lateral IGBT according to a twelfth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図32】本発明の第13の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 32 is a lateral IGBT according to a thirteenth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図33】本発明の第14の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)の平面図。
FIG. 33 is a lateral IGBT according to the fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図34】図28の横型IGBTのI−I断面図。34 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT shown in FIG. 28.

【図35】図28の横型IGBTのII−II断面図。FIG. 35 is a sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG. 28.

【図36】図28の横型IGBTのIII −III 断面図。36 is a sectional view taken along the line III-III of the lateral IGBT shown in FIG. 28.

【図37】本発明の第15の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)の平面図。
FIG. 37 is a lateral IGBT according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図38】図32の横型IGBTのI−I断面図。38 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT shown in FIG. 32.

【図39】図32の横型IGBTのII−II断面図。FIG. 39 is a sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG. 32.

【図40】本発明の第16の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)の平面図。
FIG. 40 is a lateral IGBT according to the sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図41】図35の横型IGBTのI−I断面図。41 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 35.

【図42】図36の横型IGBTのII−II断面図。42 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG.

【図43】図36の横型IGBTのIII −III 断面図。43 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the lateral IGBT of FIG. 36.

【図44】本発明の第17の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 44 is a lateral IGBT according to a seventeenth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図45】本発明の第18の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 45 is a lateral IGBT according to the eighteenth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図46】本発明の第19の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 46 is a lateral IGBT according to the nineteenth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図47】本発明の第20の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 47 is a lateral IGBT according to the twentieth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図48】本発明の第21の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 48 is a lateral IGBT according to the 21st embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図49】本発明の第22の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 49 is a lateral IGBT according to the 22nd embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図50】本発明の第23の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 50 is a lateral IGBT according to the 23rd embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図51】本発明の第24の実施例に係る横型IGBT
の素子構造の要部(ソース側素子構造)を示す断面図。
FIG. 51 is a lateral IGBT according to the twenty-fourth embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the main part (source-side element structure) of the element structure of FIG.

【図52】本発明の第25の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 52 is a lateral IGBT according to the 25th embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図53】図52の横型IGBTのI−I断面図。53 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 52.

【図54】本発明の第26の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 54 is a lateral IGBT according to the twenty sixth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図55】本発明の第27の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 55 is a lateral IGBT according to the 27th embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図56】図54の横型IGBTのI−I断面図。56 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 54.

【図57】本発明の第28の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 57 is a lateral IGBT according to the 28th embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図58】図57の横型IGBTのI−I断面図58 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 57.

【図59】図57のII−II断面図。59 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 57.

【図60】図57のIII −III 断面図。FIG. 60 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 57.

【図61】本発明の第29の実施例に係る横型IGBT
の素子構造を示す平面図。
FIG. 61 is a lateral IGBT according to the 29th embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the element structure of FIG.

【図62】図61の横型IGBTのI−I断面図。62 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral IGBT of FIG. 61.

【図63】本発明の第30の実施例に係る横型パワーM
OSFETの素子構造を示す平面図。
FIG. 63 is a horizontal power M according to the thirtieth embodiment of the present invention.
The top view which shows the element structure of OSFET.

【図64】図63の横型パワーMOSFETのI−I断
面図。
64 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the lateral power MOSFET of FIG. 63.

【図65】溝の断面形状を示す図。FIG. 65 is a view showing a sectional shape of a groove.

【図66】溝の平面パターンを示す図。FIG. 66 is a view showing a plane pattern of grooves.

【図67】本発明の第31の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 67 is a lateral IGBT according to the 31st embodiment of the present invention.
FIG.

【図68】図67の横型IGBTのI−I断面図。68 is an I-I cross-sectional view of the lateral IGBT of FIG. 67.

【図69】図67の横型IGBTのII−II断面図。69 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG. 67.

【図70】図67の横型IGBTのIII −III 断面図。70 is a sectional view taken along the line III-III of the lateral IGBT shown in FIG. 67.

【図71】本発明の第32の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 71 is a lateral IGBT according to the 32nd embodiment of the present invention.
FIG.

【図72】図71の横型IGBTのI−I断面図。72 is an I-I cross-sectional view of the lateral IGBT of FIG. 71.

【図73】図71の横型IGBTのII−II断面図。73 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the lateral IGBT shown in FIG. 71.

【図74】図71の横型IGBTのIII −III 断面図。74 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the lateral IGBT of FIG. 71.

【図75】本発明の第33の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 75 is a lateral IGBT according to the 33rd embodiment of the present invention.
FIG.

【図76】本発明の第34の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 76 is a lateral IGBT according to the 34th embodiment of the present invention.
FIG.

【図77】図76の横型IGBTの断面図。77 is a sectional view of the lateral IGBT of FIG. 76.

【図78】種々のチャンネル長のIGBTにおける電流
電圧特性を示す特性図。
FIG. 78 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of IGBTs having various channel lengths.

【図79】p型ベ−ス層の熱工程の流れを示す図。FIG. 79 is a view showing a flow of a heating step of the p-type base layer.

【図80】本発明の第35の実施例に係る横型IGBT
の平面図。
FIG. 80 is a lateral IGBT according to the thirty-fifth embodiment of the present invention.
FIG.

【図81】図80の横型IGBTの断面図。81 is a sectional view of the lateral IGBT shown in FIG. 80.

【図82】図81に示す横型IGBTの変形例を示す断
面図。
82 is a cross-sectional view showing a modified example of the lateral IGBT shown in FIG. 81.

【図83】図81に示す横型IGBTの変形例を示す断
面図。
83 is a cross-sectional view showing a modified example of the lateral IGBT shown in FIG. 81.

【図84】第1の実施例に係るIGBTに、第1導電型
活性層に形成された溝および溝下の第1導電型バイパス
層を組合わせた例を示す断面図。
FIG. 84 is a cross-sectional view showing an example in which the trench according to the first embodiment is combined with the trench formed in the first conductivity type active layer and the first conductivity type bypass layer below the trench.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…シリコン酸化膜 3…n型シリコン活性層(第1導電型活性層) 4…n型バッファ層 5…p型ドレイン層(一導電型ドレイン層) 5n…n型ドレイン層(一導電型ドレイン層) 6…ドレイン電極 7…ソース電極 8,8a,8b,8c,8d,8e…n型ソース層(第
1導電型ソース層) 9…p型ベース層(第2導電型ベース層) 10a,10b…トレンチ溝(トレンチゲート溝) 11a,11b,11c…ゲート酸化膜 12a,12b,12c…トレンチゲート電極 13…素子分離絶縁膜 15,17,50…酸化膜 20…ダミートレンチ溝 51,51a,51b…コンタクト層 107…溝 112…第1導電型バイパス層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Silicon oxide film 3 ... N-type silicon active layer (1st conductivity type active layer) 4 ... N-type buffer layer 5 ... P-type drain layer (one conductivity type drain layer) 5n ... N-type drain layer ( One conductivity type drain layer 6 ... Drain electrode 7 ... Source electrode 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e ... N type source layer (first conductivity type source layer) 9 ... P type base layer (second conductivity type base) Layers 10a, 10b ... Trench grooves (trench gate grooves) 11a, 11b, 11c ... Gate oxide films 12a, 12b, 12c ... Trench gate electrodes 13 ... Element isolation insulating films 15, 17, 50 ... Oxide film 20 ... Dummy trench grooves 51, 51a, 51b ... Contact layer 107 ... Groove 112 ... First conductivity type bypass layer.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板上に形成された絶縁膜と、 絶縁膜上に形成された第1導電型活性領域と、 この活性領域の表面に形成されたドレイン領域と、 前記活性領域の表面の前記ドレイン領域と離間して形成
された第2導電型ベース領域と、 このベース領域の表面に形成された第1導電型ソース領
域と、 このソース領域に接するように前記ベース領域を貫通
し、前記活性領域に達する第1の溝の内面に形成された
第1のゲート絶縁膜と、 内面に前記第1のゲート絶縁膜が形成された前記第1の
溝の中に埋め込み形成された第1のゲート電極と、 前記第1の溝と離間した位置において、前記ソース領域
に接するように前記ベース領域を貫通し、前記活性領域
に達する第2の溝の内面に形成された第2のゲート絶縁
膜と、 内面に前記第2のゲート絶縁膜が形成された前記第2の
溝の中に埋め込み形成された第2のゲート電極と、 前記ソース領域および前記ベース領域に電気的にコンタ
クトするソース電極と、 前記ドレイン領域に電気的にコンタクトするドレイン電
極とを具備してなり、 前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極、前記ソース領域、
前記ベース領域および前記活性領域により構成されるM
OS構造において二つ以上のチャネル領域が形成される
ことを特徴とする高耐圧半導体素子。
1. A semiconductor substrate, an insulating film formed on the semiconductor substrate, a first-conductivity-type active region formed on the insulating film, a drain region formed on the surface of the active region, A second conductivity type base region formed on the surface of the active region so as to be separated from the drain region, a first conductivity type source region formed on the surface of the base region, and the base region so as to be in contact with the source region. A first gate insulating film formed on the inner surface of the first groove reaching the active region, and embedded in the first groove having the first gate insulating film formed on the inner surface. And a first gate electrode formed on the inner surface of a second groove penetrating the base region so as to be in contact with the source region and reaching the active region at a position separated from the first groove. 2 gate insulating film, A second gate electrode buried in the second trench having an inner surface formed with the second gate insulating film; a source electrode electrically contacting the source region and the base region; A drain electrode electrically contacting the drain region, the gate insulating film, the gate electrode, the source region,
M composed of the base region and the active region
A high breakdown voltage semiconductor device having two or more channel regions formed in an OS structure.
【請求項2】 前記第1及び第2の溝は、前記ドレイン
領域とほぼ平行に延在している請求項1に記載の高耐圧
半導体素子。
2. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second trenches extend substantially parallel to the drain region.
【請求項3】 前記第1及び第2の溝は、接続されて格
子状をなす請求項1に記載の高耐圧半導体素子。
3. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second grooves are connected to each other to form a lattice shape.
【請求項4】 前記第1及び第2の溝の少なくとも1方
は、ジグザグ状をなす請求項1に記載の高耐圧半導体素
子。
4. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the first and second grooves has a zigzag shape.
【請求項5】 前記第1及び第2の溝は、それぞれ、前
記ドレイン領域の延在方向に対して斜めに配置された複
数の短い溝からなる請求項1に記載の高耐圧半導体素
子。
5. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second trenches each include a plurality of short trenches arranged obliquely with respect to the extending direction of the drain region.
【請求項6】 前記第1の溝は前記ドレイン領域側に配
置され、前記第1の溝の前記ドレイン領域側には前記ソ
−ス領域は存在しない請求項1に記載の高耐圧半導体素
子。
6. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the first groove is arranged on the drain region side, and the source region does not exist on the drain region side of the first groove.
【請求項7】 前記第1及び第2の溝の側壁面の面方位
がほぼ{100}であることを特徴とする請求項1に記
載の高耐圧半導体素子。
7. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the side walls of the first and second trenches have a plane orientation of approximately {100}.
【請求項8】 前記第1の溝は前記ドレイン領域側に配
置され、前記第1の溝の前記ドレイン領域とは反対側の
前記ベ−ス領域に1つのチャネル領域が形成され、前記
第2の溝の周囲の前記ベ−ス領域に2つのチャネル領域
が形成される請求項1に記載の高耐圧半導体素子。
8. The first groove is disposed on the drain region side, and one channel region is formed in the base region opposite to the drain region of the first groove, and the second region is formed. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein two channel regions are formed in the base region around the groove.
【請求項9】 前記ドレイン領域は第2導電型である請
求項1に記載の高耐圧半導体素子。
9. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the drain region is of a second conductivity type.
【請求項10】 前記ドレイン領域は第1導電型である
請求項1に記載の高耐圧半導体素子。
10. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein the drain region is of a first conductivity type.
【請求項11】 前記第1または第2の溝の底部から前
記活性層の底部までの距離をl、前記溝間の距離をw、
前記溝のうち前記活性層に接している部分の深さをdと
すると、 (l・d/w)>3.45×10-6cmなる条件を満た
すことを特徴とする請求項1に記載の高耐圧半導体素
子。
11. The distance from the bottom of the first or second groove to the bottom of the active layer is 1, the distance between the grooves is w,
2. The condition of (l · d / w)> 3.45 × 10 −6 cm is satisfied, where d is the depth of a portion of the groove in contact with the active layer. High voltage semiconductor device.
【請求項12】 前記第1又は第2の溝よりも前記ドレ
イン領域側に、絶縁膜で埋め込まれたダミ−の溝が形成
されている請求項1に記載の高耐圧半導体素子。
12. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein a dummy groove filled with an insulating film is formed closer to the drain region than the first or second groove.
【請求項13】 前記第1及び第2の溝のそれぞれは、
それらに接続され、それぞれ不連続な複数に区分された
サブ溝を有し、それらの内面にはサブゲート絶縁膜が形
成され、かつサブゲート電極が埋め込まれている請求項
1に記載の高耐圧半導体素子。
13. Each of the first and second grooves comprises:
The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, further comprising sub-grooves connected to them, each of which is divided into a plurality of discontinuous sections, a sub-gate insulating film is formed on an inner surface thereof, and a sub-gate electrode is embedded therein. .
【請求項14】 前記ベ−ス領域の拡散深さは、3μm
以下である請求項1に記載の高耐圧半導体素子。
14. The diffusion depth of the base region is 3 μm.
The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項15】 前記ベ−ス領域の表面に溝が形成さ
れ、この溝に前記ソ−ス電極が埋め込まれている請求項
1に記載の高耐圧半導体素子。
15. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, wherein a groove is formed in the surface of the base region, and the source electrode is embedded in the groove.
【請求項16】 前記ベ−ス領域と前記ドレイン領域と
の間の前記活性領域に、絶縁体又は半導体で埋め込まれ
た溝が形成され、この溝の下方に、第1導電型のバイパ
ス領域が形成されている請求項1に記載の高耐圧半導体
素子。
16. A groove embedded with an insulator or a semiconductor is formed in the active region between the base region and the drain region, and a first conductivity type bypass region is formed below the groove. The high breakdown voltage semiconductor device according to claim 1, which is formed.
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JP2008166775A (en) * 2006-12-27 2008-07-17 Dongbu Hitek Co Ltd Semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2008244466A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
US8188511B2 (en) 2007-06-07 2012-05-29 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing thereof
CN115274828A (en) * 2022-09-28 2022-11-01 深圳芯能半导体技术有限公司 RC-LIGBT device, preparation method thereof and chip
CN117374108A (en) * 2023-11-17 2024-01-09 湖南杰楚微半导体科技有限公司 SOI LIGBT device and preparation method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166775A (en) * 2006-12-27 2008-07-17 Dongbu Hitek Co Ltd Semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2008244466A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
US8188511B2 (en) 2007-06-07 2012-05-29 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing thereof
CN115274828A (en) * 2022-09-28 2022-11-01 深圳芯能半导体技术有限公司 RC-LIGBT device, preparation method thereof and chip
CN117374108A (en) * 2023-11-17 2024-01-09 湖南杰楚微半导体科技有限公司 SOI LIGBT device and preparation method thereof

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