JPH1126780A - Semiconductor device including p-n junction - Google Patents

Semiconductor device including p-n junction

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JPH1126780A
JPH1126780A JP18904297A JP18904297A JPH1126780A JP H1126780 A JPH1126780 A JP H1126780A JP 18904297 A JP18904297 A JP 18904297A JP 18904297 A JP18904297 A JP 18904297A JP H1126780 A JPH1126780 A JP H1126780A
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年生 村田
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隆司 鈴木
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勉 上杉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device including p-n junction which has a high withstand voltage and suited for fine structures. SOLUTION: A semiconductor device comprises a p-n junction composed of a p-type semiconductor region 50 and an n-type semiconductor region 60. At least either of the regions 50, 60 has an insulation region formed so that at least a part thereof exists in a depletion layer 70 defined by the p-n junction when a reverse bias is applied. This semiconductor device allows the depletion layer at the p-n junction to be wider than that of a structure including no insulation region, thus obtaining a high withstand voltage.

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、半導体装置、特に
pn接合を含み、高耐圧な半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a pn junction and having a high breakdown voltage.

【0002】[0002]

【背景技術】従来より、高耐圧ダイオードは、例えば半
導体装置を電圧源から保護する保護ダイオードとして半
導体装置を含む周辺回路に数多く利用されており、今
後、電源電圧の高圧化が進むにつれて、半導体装置と同
様にダイオードもさらに高耐圧化が要求される。
2. Description of the Related Art Hitherto, high-voltage diodes have been widely used in peripheral circuits including semiconductor devices, for example, as protection diodes for protecting the semiconductor device from a voltage source. Similarly, the diode is required to have a higher breakdown voltage.

【0003】図10に、pn接合ダイオードの従来例の
ひとつとして、エピタキシャル型整流ダイオードを示
す。このpn接合ダイオード1は、n型シリコン基板6
6上に、n-型エピタキャル領域68を形成し、このエ
ピタキシャル領域68内にp型不純物を拡散させてp型
領域50を形成して構成されている。そして、シリコン
基板66の裏面側には、例えば金を拡散させたn+型拡
散領域64が形成されている。このように、シリコン基
板66、拡散領域64およびエピタキシャル領域68に
よってn型領域60が構成されている。前記p型領域5
0の表面にはアノード電極52が形成され、拡散領域6
4の表面にはカソード電極62が形成されている。
FIG. 10 shows an epitaxial rectifier diode as one of conventional examples of a pn junction diode. This pn junction diode 1 has an n-type silicon substrate 6
An n -type epitaxy region 68 is formed on 6, and a p-type impurity is diffused into the epitaxial region 68 to form a p-type region 50. On the back surface of the silicon substrate 66, an n + -type diffusion region 64 in which, for example, gold is diffused is formed. Thus, the n-type region 60 is constituted by the silicon substrate 66, the diffusion region 64 and the epitaxial region 68. The p-type region 5
The anode electrode 52 is formed on the surface of the diffusion region 6.
The cathode electrode 62 is formed on the surface of the fourth electrode 4.

【0004】このようなpn接合ダイオードが逆バイア
ス状態、すなわちアノード電極52がフローティングの
状態もしくは該電極52に負電圧が加えられている状態
で、かつカソード電極62に正電圧が加えられている状
態では、アノード電極52およびカソード電極62間に
電流は流れず、オフ状態となる。一方、このpn接合ダ
イオードが正バイアス状態、すなわちアノード電極52
に正電圧を加え、カソード電極62に負電圧を加えた状
態においては、アノード電極52およびカソード電極6
2間に電流が流れ、オン状態となる。
Such a pn junction diode is in a reverse bias state, that is, a state in which the anode electrode 52 is in a floating state or a state in which a negative voltage is applied to the electrode 52, and a state in which a positive voltage is applied to the cathode electrode 62. In this case, no current flows between the anode electrode 52 and the cathode electrode 62, and the transistor is turned off. On the other hand, this pn junction diode is in a positive bias state,
When a positive voltage is applied to the cathode electrode 62 and a negative voltage is applied to the cathode electrode 62, the anode electrode 52 and the cathode electrode 6
A current flows between the two, and the device is turned on.

【0005】このようなpn接合ダイオードのオン・オ
フ制御は、以下のようにして成される。
The on / off control of such a pn junction diode is performed as follows.

【0006】すなわち、まず、オフ状態、すなわち逆バ
イアス状態についてみると、アノード電極52に負の電
圧を加えることによって、p型領域50内の多数キャリ
アであるホールは、アノード電極52に引き寄せられ
る。同じく、カソード電極62に正の電圧を加えること
によって、n型領域60内の多数キャリアであるエレク
トロンは、カソード電極62に引き寄せられる。すなわ
ち、逆バイアス状態では、空乏層2の幅は、pn接合付
近の多数キャリアが各電極52,62にそれぞれ引き寄
せられるため、電圧を印加していない状態で形成される
空乏層の幅に比べて広くなり、しかも、各電極52,6
2に加えられる電圧に比例して広くなる。
That is, first, in the off state, that is, in the reverse bias state, by applying a negative voltage to the anode electrode 52, holes serving as majority carriers in the p-type region 50 are attracted to the anode electrode 52. Similarly, when a positive voltage is applied to the cathode electrode 62, electrons that are majority carriers in the n-type region 60 are attracted to the cathode electrode 62. That is, in the reverse bias state, the width of the depletion layer 2 is larger than the width of the depletion layer formed when no voltage is applied because majority carriers near the pn junction are attracted to the electrodes 52 and 62, respectively. The electrodes 52, 6
2 increases in proportion to the voltage applied to 2.

【0007】この状態では、多数キャリアは各電極に引
き寄せられ、空乏層2を通過するキャリアがほとんどな
いため、電流がほとんど流れない状態となる。わずかに
流れる電流は、p型領域およびn型領域の内部に存在す
る少数キャリアによるものである。この少数キャリアに
よる電流は、各電極52および62に加えられる電圧の
増加によって少しずつ増加し、ある電圧以上では降伏電
流が流れる。この降伏電流が流れ始める直前の電圧は、
pn接合ダイオードを形成してるpn各領域の不純物濃
度および不純物拡散深さなどによって物理的に決定され
るものである。
In this state, the majority carriers are attracted to each electrode, and almost no carriers pass through the depletion layer 2, so that almost no current flows. The slightly flowing current is due to minority carriers present inside the p-type and n-type regions. The current caused by the minority carriers gradually increases with an increase in the voltage applied to each of the electrodes 52 and 62. At a certain voltage or higher, a breakdown current flows. The voltage immediately before this breakdown current starts to flow is
It is physically determined by the impurity concentration and the impurity diffusion depth of each pn region forming the pn junction diode.

【0008】また、オン状態、すなわち順バイアス状態
においては、pn接合ダイオード1のアノード電極52
に正電圧を、カソード電極62に負電圧を加えることに
より、p型領域50にあるホールはカソード電極62
へ、n型領域60内にあるエレクトロンはアノード電極
52へと流れ、空乏層2にキャリアが通過して電流が流
れることになる。
In the on state, that is, in the forward bias state, the anode electrode 52 of the pn junction diode 1
By applying a positive voltage to the cathode electrode 62 and a negative voltage to the cathode electrode 62, holes in the p-type region 50 are
Then, the electrons in the n-type region 60 flow to the anode electrode 52, and the carriers pass through the depletion layer 2 so that the current flows.

【0009】このように、pn接合ダイオードは、電極
52および62に加える電圧によって、オン・オフ状態
を制御することができる。
As described above, the ON / OFF state of the pn junction diode can be controlled by the voltage applied to the electrodes 52 and 62.

【0010】ところで、pn接合ダイオードを例えばク
ランプ回路などに用いる場合、オフ状態(逆バイアス状
態)でのアノード−カソード電極間の耐圧(以下、これ
を「オフ耐圧」という)が極めて重要な因子となる。こ
のため、一般的なpn接合ダイオードでは、高いオフ耐
圧を確保するために、深い不純物拡散層を用いてpn接
合ダイオードを形成するか、もしくは厚いエピタキシャ
ル層からなる耐圧保持領域を形成する方法などが使われ
ている。しかし、これらの方法は、pn接合ダイオード
と他のデバイスとを同じウエハ上に作り込む場合には、
同一プロセスを用いることが困難であるというだけでな
く、深い不純物拡散領域の作製や、厚いエピタキシャル
層の形成には、長い処理時間が必要となり、コストも高
くなってしまう、などの問題がある。
When a pn junction diode is used in, for example, a clamp circuit, the withstand voltage between the anode and cathode electrodes in the off state (reverse bias state) (hereinafter referred to as "off withstand voltage") is an extremely important factor. Become. For this reason, in a general pn junction diode, in order to secure a high off-state breakdown voltage, a method of forming a pn junction diode using a deep impurity diffusion layer, or a method of forming a breakdown voltage holding region formed of a thick epitaxial layer, or the like is known. It is used. However, these methods can be used when the pn junction diode and other devices are formed on the same wafer.
Not only is it difficult to use the same process, but also there is a problem that a long processing time is required for forming a deep impurity diffusion region and forming a thick epitaxial layer, and the cost is increased.

【0011】このような問題を解決する方法として、図
11に示すベベル構造を採用することもある。このベベ
ル構造では、電界が一番強くなる接合面付近の断面積が
p型領域50の中性領域56に比べて大きく形成されて
いる。具体的には、ベベル構造では、pn接合ダイオー
ドの基板をp型領域50からn型領域60に向けて断面
積が大きくなるように、側面が斜めに形成されている。
このような構造では、pn接合付近で、p型領域がn型
領域より相対的に断面積が小さくなるため、電荷中性の
条件を満たそうとして、p型領域中の空乏層3の端部は
中性層56側に広がると共に、空乏層のエッジ部分の角
度が緩やかになることから電界集中を緩和することがで
き、その結果、オフ耐圧が向上する。
As a method for solving such a problem, a bevel structure shown in FIG. 11 may be employed. In this bevel structure, the cross-sectional area near the junction surface where the electric field is strongest is formed larger than the neutral region 56 of the p-type region 50. Specifically, in the bevel structure, the side surface is formed obliquely so that the cross-sectional area of the substrate of the pn junction diode increases from the p-type region 50 to the n-type region 60.
In such a structure, the p-type region has a relatively smaller cross-sectional area near the pn junction than the n-type region, so that the end of the depletion layer 3 in the p-type region is tried to satisfy the charge neutrality condition. Is spread to the neutral layer 56 side, and the angle of the edge portion of the depletion layer becomes gentle, so that the electric field concentration can be reduced, and as a result, the off breakdown voltage is improved.

【0012】しかし、このようなベベル構造では、pn
接合を作製した後に、素子を斜めに研磨する工程が必要
となること、ワイヤーボンディングなどの組立に必要な
素子面積を確保するために研磨加工前の素子は予め大き
な面積で作製する必要があることなど、いくつかの問題
がある。
However, in such a bevel structure, pn
After forming the junction, a step of obliquely polishing the element is required, and the element before polishing must be manufactured with a large area in advance to secure the element area required for assembly such as wire bonding There are several issues, such as:

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐圧
が高く、かつ微細化に適したpn接合構造を有する半導
体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high breakdown voltage and a pn junction structure suitable for miniaturization.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、p型の半導体からなるp型領域と、n型半導体から
なるn型領域とが接合したpn接合を含む半導体装置に
おいて、前記p型領域および前記n型領域の少なくとも
一方に、絶縁領域が形成され、この絶縁領域は、その少
なくとも一部が、逆バイアスのときにpn接合によって
形成される空乏層の内部に存在する状態で形成されたこ
とを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device including a pn junction in which a p-type region made of a p-type semiconductor and an n-type region made of an n-type semiconductor are joined. An insulating region is formed in at least one of the mold region and the n-type region, and the insulating region is formed in a state where at least a part thereof exists inside a depletion layer formed by a pn junction when reverse bias is applied. It is characterized by having been done.

【0015】この半導体装置によれば、pn接合におけ
る空乏層の幅を絶縁領域を含まない構造に比べて広く形
成することができ、高い耐圧を得ることができる。この
ような効果が得られる理由としては、以下のことが考え
られる。
According to this semiconductor device, the width of the depletion layer at the pn junction can be formed wider than that of the structure not including the insulating region, and a high breakdown voltage can be obtained. The following are conceivable reasons for obtaining such an effect.

【0016】pn接合領域に形成される空乏層の幅は、
そのpn各領域の不純物濃度、不純物拡散深さ等により
決定される。本発明の半導体装置においては、p型領域
およびn型領域の少なくとも一方に、絶縁領域が形成さ
れ、しかもこの絶縁領域は少なくともその一部が、逆バ
イアスのときに形成される空乏層の内部に存在する状態
で形成されることにより、空乏層が形成され得る領域に
おいてキャリアが物理的に取り除かれることになる。そ
のため、電荷中性の条件を満たすめに、絶縁領域が形成
された領域内における空乏層の幅は、絶縁領域が形成さ
れない場合に比べて拡大する。このことは、トータルの
空乏層幅が広がることを意味し、この広がりによって素
子の耐圧が向上することになる。
The width of the depletion layer formed in the pn junction region is
It is determined by the impurity concentration of each pn region, the impurity diffusion depth, and the like. In the semiconductor device of the present invention, an insulating region is formed in at least one of the p-type region and the n-type region, and at least a part of the insulating region is formed inside a depletion layer formed when a reverse bias is applied. By being formed in an existing state, carriers are physically removed in a region where a depletion layer can be formed. Therefore, in order to satisfy the charge neutrality condition, the width of the depletion layer in the region where the insulating region is formed is larger than that in a case where the insulating region is not formed. This means that the total width of the depletion layer increases, and this expansion improves the breakdown voltage of the element.

【0017】図1に、本発明が適用された半導体装置、
たとえばpn接合ダイオードにおける、絶縁領域の態様
を模式的に示す。
FIG. 1 shows a semiconductor device to which the present invention is applied.
For example, a mode of an insulating region in a pn junction diode is schematically illustrated.

【0018】図1(A)に示すpn接合ダイオード10
0においては、p型領域50とn型領域60とが接合さ
れ、絶縁領域40aはp型領域50に形成されている。
そして、p型領域50にはアノード電極52が、n型領
域60にはカソード電極62がそれぞれ形成されてい
る。前記絶縁領域40aは、少なくともその一部が、特
定の条件を満たす空乏層、すなわち、絶縁領域が形成さ
れないと仮定したときであって、かつ逆バイアス状態に
おいて形成される空乏層内に存在する状態で形成され
る。
A pn junction diode 10 shown in FIG.
At 0, the p-type region 50 and the n-type region 60 are joined, and the insulating region 40a is formed in the p-type region 50.
An anode 52 is formed in the p-type region 50, and a cathode 62 is formed in the n-type region 60. At least a part of the insulating region 40a is in a depletion layer that satisfies a specific condition, that is, when it is assumed that an insulating region is not formed, and in a depletion layer formed in a reverse bias state. Is formed.

【0019】絶縁領域40aは、例えば、p型領域50
にトレンチを形成し、その内部に絶縁層を埋め込むこと
により形成することができる。このようなトレンチ構造
を採用する場合には、いわゆるトレンチ アイソレーシ
ョンの技術を用いることができる。
The insulating region 40a is, for example, a p-type region 50
The trench can be formed by embedding an insulating layer in the trench. When such a trench structure is adopted, a so-called trench isolation technique can be used.

【0020】図1(A)に示すpn接合ダイオード10
0においては、p型領域50内に前記絶縁領域40aを
設けることにより、逆バイアス状態においてp型領域5
0内で空乏層が形成されうる領域のキャリア(ホール)
が物理的に取り除かれた状態となる。そのため、電荷中
性の条件を満すために、p型領域50内の空乏層が外側
に、すなわち、図中において鎖線で示す状態(絶縁領域
40aが形成されない場合の空乏層の端部72)から実
線で示す状態(絶縁領域40aが形成された場合の空乏
層の端部74)まで拡大することになる。従って、空乏
層70の幅は、絶縁領域がない場合に比較して広がり、
素子のオフ耐圧が向上することとなる。
The pn junction diode 10 shown in FIG.
0, by providing the insulating region 40a in the p-type region 50, the p-type region 5
Carrier (hole) in a region where a depletion layer can be formed in 0
Is physically removed. Therefore, in order to satisfy the charge neutrality condition, the depletion layer in the p-type region 50 is outward, that is, the state shown by a chain line in the figure (the end 72 of the depletion layer when the insulating region 40a is not formed). To the state shown by the solid line (the end 74 of the depletion layer when the insulating region 40a is formed). Therefore, the width of the depletion layer 70 is wider than that without the insulating region, and
The off breakdown voltage of the element is improved.

【0021】図1(B)は、絶縁領域40bがn型領域
60内に形成されたpn接合ダイオード200の例を示
す。このpn接合ダイオード200においては、n型領
域60内に前記絶縁領域40bを設けることにより、逆
バイアス状態においてn型領域60内で空乏層が形成さ
れうる領域のキャリア(エレクトロン)が物理的に取り
除かれた状態となる。そのため、電荷中性の条件を満す
ために、n型領域60内の空乏層が外側に、すなわち、
図中において鎖線で示す状態から実線で示す状態まで拡
大することになる。従って、空乏層70の幅は、絶縁領
域がない場合に比較して広がり、素子のオフ耐圧が向上
することとなる。
FIG. 1B shows an example of a pn junction diode 200 in which an insulating region 40 b is formed in an n-type region 60. In the pn junction diode 200, by providing the insulating region 40b in the n-type region 60, carriers (electrons) in a region where a depletion layer can be formed in the n-type region 60 in a reverse bias state are physically removed. It will be in a state where it was lost. Therefore, in order to satisfy the charge neutrality condition, the depletion layer in the n-type region 60 is directed outward, that is,
In the figure, the state is enlarged from the state shown by the chain line to the state shown by the solid line. Therefore, the width of the depletion layer 70 is increased as compared with the case where there is no insulating region, and the off breakdown voltage of the element is improved.

【0022】図1(C)は、絶縁領域40aおよび絶縁
領域40bが、それぞれp型領域50およびn型領域6
0に形成されたpn接合ダイオード300の例を示して
いる。このpn接合ダイオード300においても、図1
(A)および(B)に示すpn接合ダイオード100,
200と同様の理由により空乏層70の幅を拡大するこ
とができ、オフ耐圧が向上する。
FIG. 1C shows that the insulating region 40a and the insulating region 40b are formed by the p-type region 50 and the n-type region 6 respectively.
5 shows an example of a pn junction diode 300 formed at zero. Also in this pn junction diode 300, FIG.
The pn junction diode 100 shown in (A) and (B),
For the same reason as 200, the width of the depletion layer 70 can be increased, and the off breakdown voltage is improved.

【0023】さらに、本発明に係る半導体装置において
は、図1(A)〜(C)に示すようなトレンチ構造を採
用した場合に、トレンチの底部のコーナに電界が集中す
ることを防ぐために、トレンチ内部を絶縁体で埋め込む
構造とした。これにより、素子に電圧を加えた状態にお
いても、半導体内部と同様にトレンチ内部の絶縁体にも
均一に電界が加えられることになる。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, when a trench structure as shown in FIGS. 1A to 1C is employed, in order to prevent an electric field from being concentrated on a corner at the bottom of the trench, The inside of the trench was buried with an insulator. Thus, even when a voltage is applied to the element, an electric field is uniformly applied to the insulator inside the trench as well as inside the semiconductor.

【0024】本発明の半導体装置において形成される絶
縁領域は、単数に限定されず、複数形成されていてもよ
い。また、絶縁領域を構成する絶縁体としては、酸化シ
リコンなどの酸化物に限定されず、窒化物等の種々の絶
縁体を適用することが可能である。さらに、前記絶縁領
域は半導体中に埋め込まれた構造を有していてもよい。
この場合には、例えば、半導体基板表面からトレンチを
形成し、このトレンチを絶縁層で埋め込んだ後に、さら
にこの絶縁層を覆う状態で上から半導体層を成膜して、
絶縁領域を埋め込む方法を採用することができる。
The number of insulating regions formed in the semiconductor device of the present invention is not limited to one, but may be plural. Further, the insulator that forms the insulating region is not limited to an oxide such as silicon oxide, and various insulators such as a nitride can be used. Further, the insulating region may have a structure embedded in a semiconductor.
In this case, for example, after forming a trench from the surface of the semiconductor substrate, filling the trench with an insulating layer, further forming a semiconductor layer from above in a state of covering the insulating layer,
A method of burying the insulating region can be adopted.

【0025】本発明の半導体装置は、pn接合を有する
半導体素子であれば適用することができ、pn接合ダイ
オードのみならず、トランジスタへ応用することも可能
である。例えば、本構造をバイポーラトランジスタのベ
ース領域に形成すると、コレクタ領域に電圧を加えた場
合に生じるベース−コレクタ間の空乏層は、絶縁領域を
有さない構造より広く形成される。また、本発明の半導
体装置は、バイポーラモードで動作する素子、すなわち
IGBT、サイリスタ、SITデバイス、IEGTなど
のベース(チャネル、ゲート)領域、もしくはエピタキ
シャル層のコレクタ(ドレイン)領域に、あるいは、パ
ワーMOS、UMOSデバイス等のボディ領域もしくは
ドレイン領域に適用することにより、同様の効果が得ら
れる。さらに、本発明の半導体装置は縦型に電流を流す
デバイスのみならず、横型のデバイス、例えばSOI構
造等にも適用可能である。
The semiconductor device of the present invention can be applied to any semiconductor element having a pn junction, and can be applied not only to a pn junction diode but also to a transistor. For example, when this structure is formed in the base region of a bipolar transistor, a depletion layer between the base and the collector, which is generated when a voltage is applied to the collector region, is formed wider than a structure having no insulating region. In addition, the semiconductor device of the present invention can operate in a bipolar mode element, that is, in a base (channel, gate) region of an IGBT, thyristor, SIT device, IEGT, or the like, or a collector (drain) region of an epitaxial layer, or a power MOS. A similar effect can be obtained by applying the present invention to a body region or a drain region of a UMOS device or the like. Further, the semiconductor device of the present invention can be applied not only to a device that allows a current to flow vertically but also to a device of a horizontal type, such as an SOI structure.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)図2には、本発明にかかるpn接
合ダイオードの基本構造が模式的に示されている。この
実施の形態においては、pn接合ダイオード1000
は、例えば整流ダイオードとして用いられ、n型シリコ
ン基板内にp型領域が形成されている。具体的には、n
型領域60は、n型シリコン基板66と、このシリコン
基板66の一方の表面に形成されたn-型エピタキャル
領域68とからなり、前記シリコン基板66の他方の表
面には金などの導電物質を拡散して形成されたn+型拡
散領域64が形成されている。そして、p型領域50
は、前記エピタキシャル領域68にp型不純物を拡散し
て形成されている。そして、p型領域50内には、シリ
コン基板66の厚さ方向に延在する絶縁層40が形成さ
れている。この絶縁層40は、少なくとも、pn接合ダ
イオード1000に逆バイアス方向の電圧を印加したと
きに形成される空乏層70内にその一部(下端部)が存
在する状態で形成される。さらに、前記p型領域50の
表面にはアノード電極52が形成され、このアノード電
極52は酸化シリコンからなる絶縁層54によって分離
されている。また、前記n+型拡散領域64の表面には
カソード電極62が形成されている。
(First Embodiment) FIG. 2 schematically shows the basic structure of a pn junction diode according to the present invention. In this embodiment, a pn junction diode 1000 is used.
Is used, for example, as a rectifier diode, and a p-type region is formed in an n-type silicon substrate. Specifically, n
The mold region 60 includes an n-type silicon substrate 66 and an n -type epitaxy region 68 formed on one surface of the silicon substrate 66, and a conductive material such as gold is formed on the other surface of the silicon substrate 66. An n + type diffusion region 64 formed by diffusion is formed. Then, the p-type region 50
Is formed by diffusing a p-type impurity into the epitaxial region 68. In the p-type region 50, an insulating layer 40 extending in the thickness direction of the silicon substrate 66 is formed. This insulating layer 40 is formed in a state where at least a part (lower end) thereof exists in the depletion layer 70 formed when a reverse bias voltage is applied to the pn junction diode 1000. Further, an anode electrode 52 is formed on the surface of the p-type region 50, and the anode electrode 52 is separated by an insulating layer 54 made of silicon oxide. Further, a cathode electrode 62 is formed on the surface of the n + type diffusion region 64.

【0027】このpn接合ダイオード1000において
は、少なくともオフ状態(逆バイアス状態)では、前述
したように、絶縁層40部分のキャリア、すなわちホー
ルが取り除かれた状態となって、絶縁層が形成されてい
ない場合と比較して、pn各領域の不純物のトータル量
に違いが生じる。そのため、電荷中性の条件を満たすた
めに、p型領域50内の空乏層70aが広がり、その結
果、空乏層70の全体(p側空乏層70aおよびn側空
乏層70b)の幅が拡大することとなり、空乏層の幅が
広がった分だけ素子のオフ耐圧が向上することとなる。
In the pn junction diode 1000, at least in the off state (reverse bias state), as described above, the carrier in the insulating layer 40, that is, the holes are removed, and the insulating layer is formed. As compared with the case where there is no pn region, there is a difference in the total amount of impurities in each pn region. Therefore, in order to satisfy the charge neutrality condition, the depletion layer 70a in the p-type region 50 expands, and as a result, the entire width of the depletion layer 70 (p-side depletion layer 70a and n-side depletion layer 70b) increases. As a result, the off-breakdown voltage of the element is improved by the extent that the width of the depletion layer is increased.

【0028】次に、オフ耐圧が向上することを確認する
ために行った耐圧測定(シュミレーション)の結果につ
いて述べる。シュミレーションを行うに際しては、本発
明に係るpn接合ダイオードのサンプル条件を以下のよ
うに設定した。
Next, the results of a breakdown voltage measurement (simulation) performed to confirm that the off breakdown voltage is improved will be described. In performing the simulation, the sample conditions of the pn junction diode according to the present invention were set as follows.

【0029】n型シリコン基板66;厚さ20μm,不
純物濃度1×1016cm-3+型拡散領域64;厚さ15μm,不純物濃度1×1
18cm-3-型エピタキャル領域68;厚さ8μm,不純物濃度
1×1015cm-3 p型領域50;厚さ2.5μm,不純物の表面濃度1×
1017cm-3 絶縁層;幅1μm,深さ2μm 同様に、図10に示す、絶縁層を有さない以外は上記サ
ンプルと同様の構成を有する従来構造のpn接合ダイオ
ードについても、耐圧の測定を行った。これらの結果を
合わせて図3に示す。図3において、符号aで示す曲線
が本実施の形態にかかる素子の測定結果であり、符号b
で示す曲線が図10に示す従来構造の素子の測定結果で
ある。
N-type silicon substrate 66; thickness 20 μm, impurity concentration 1 × 10 16 cm −3 n + type diffusion region 64; thickness 15 μm, impurity concentration 1 × 1
0 18 cm −3 n - type epitaxy region 68; thickness 8 μm, impurity concentration 1 × 10 15 cm −3 p-type region 50; thickness 2.5 μm, impurity surface concentration 1 ×
10 17 cm -3 insulating layer; width 1 μm, depth 2 μm Similarly, measurement of the withstand voltage of a pn junction diode having a conventional structure shown in FIG. Was done. FIG. 3 shows the results together. In FIG. 3, a curve indicated by a symbol a is a measurement result of the device according to the present embodiment, and a curve b
The curve shown by is the measurement result of the device having the conventional structure shown in FIG.

【0030】図3から、p型領域50に絶縁層40を形
成することにより、従来構造の素子に比べて、オフ耐圧
を少なくとも1割程度高くすることが可能であることが
確認された。
From FIG. 3, it has been confirmed that the formation of the insulating layer 40 in the p-type region 50 makes it possible to increase the off-breakdown voltage by at least about 10% as compared with the element having the conventional structure.

【0031】以上のように、本実施の形態によれば、従
来構造の素子に比べて、オフ耐圧を高めるためのn-
エピタキャル領域68の膜厚を増加させることなく、か
つ素子面積を増加させることなく、オフ耐圧を高めるこ
とができる。また、前記絶縁層40は、一般的に用いら
れるトレンチ アイソレーション技術によって形成する
ことができるため、同一ウエハ中に他のデバイスと同時
に形成することができ、プロセス的にも従来のベベル構
造に比較して有利である。
As described above, according to the present embodiment, the element area can be increased without increasing the film thickness of n -type epitaxy region 68 for increasing the off-breakdown voltage as compared with the element having the conventional structure. Without this, the off breakdown voltage can be increased. Further, since the insulating layer 40 can be formed by a commonly used trench isolation technique, it can be formed simultaneously with other devices on the same wafer, and the process can be compared with the conventional bevel structure. It is advantageous.

【0032】図2に示すpn接合ダイオード1000に
おいては、p型領域50に絶縁層40を設けた例につい
て説明したが、これに限定されず、絶縁層40をn型領
域60に形成してもよく、またp型領域50およびn型
領域60の両者に設けてもよい。
In the pn junction diode 1000 shown in FIG. 2, an example in which the insulating layer 40 is provided in the p-type region 50 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the insulating layer 40 may be formed in the n-type region 60. Alternatively, it may be provided in both the p-type region 50 and the n-type region 60.

【0033】さらに、本発明は、上記実施の形態に係る
pn接合ダイオードに限定されず、あらゆるpn接合ダ
イオードに適用でき、もちろんオフ耐圧を高めるための
エピタキシャル領域を有さない素子にも適用できる。
Further, the present invention is not limited to the pn junction diode according to the above embodiment, but can be applied to any pn junction diode, and of course, to an element having no epitaxial region for increasing off-breakdown voltage.

【0034】(第2の実施の形態)図4には、本発明に
かかる静電誘導型トランジスタ(SIT)の要部の基本
的な構造が模式的に示されている。本実施の形態にかか
るSIT2000Aは、n+型シリコン基板80の表面
に、n-型エピタキャル領域82が形成されている。そ
して、n-型エピタキャル領域82には、p型不純物を
拡散して形成されるp-型チャネル領域84が形成さ
れ、このチャネル領域84に連続してp+型ゲート領域
86が形成されている。さらに、チャネル領域84に
は、n型不純物を拡散して形成されたn+型ソース領域
88が形成されている。そして、前記チャネル領域84
には、前記ソース領域88と離間した位置に、絶縁層4
0が形成されている。前記絶縁層40は、少なくとも、
逆バイアスのときに、p-型チャネル領域84とn-型エ
ピタキシャル領域82との接合領域で形成される空乏層
(図示せず)に含まれた状態で形成されている。
(Second Embodiment) FIG. 4 schematically shows a basic structure of a main part of an electrostatic induction transistor (SIT) according to the present invention. In the SIT 2000A according to the present embodiment, an n -type epitaxy region 82 is formed on the surface of an n + -type silicon substrate 80. In the n -type epitaxy region 82, a p -type channel region 84 formed by diffusing a p-type impurity is formed, and a p + -type gate region 86 is formed continuously from the channel region 84. . Further, an n + -type source region 88 formed by diffusing an n-type impurity is formed in the channel region 84. Then, the channel region 84
The insulating layer 4 is located at a position separated from the source region 88.
0 is formed. The insulating layer 40 includes at least
At the time of reverse bias, it is formed so as to be included in a depletion layer (not shown) formed at a junction region between p type channel region 84 and n type epitaxial region 82.

【0035】このSIT2000Aにおいては、少なく
とも逆バイアス状態では、前述したように、絶縁層40
部分のキャリア、すなわちホールが取り除かれた状態と
なって、絶縁層が形成されていない場合と比較して、p
n各領域の不純物のトータル量に違いが生じる。そのた
め、電荷中性の条件を満たすために、p-型チャネル領
域84における空乏層の幅が拡大することになり、その
結果、ソース領域−ドレイン領域間の耐圧が向上する。
In the SIT2000A, at least in the reverse bias state, as described above, the insulating layer 40
The carrier of the portion, that is, the hole is removed, and the p carrier is compared with the case where the insulating layer is not formed.
A difference occurs in the total amount of impurities in each of the n regions. Therefore, in order to satisfy the charge neutrality condition, the width of the depletion layer in the p type channel region 84 is increased, and as a result, the breakdown voltage between the source region and the drain region is improved.

【0036】また、上述したチャネル領域だけではな
く、エピタキシャル領域、ゲート領域、ソース領域など
のpn接合領域の空乏層が形成される部分に本発明の構
造を用いることにより、そのpn接合領域の空乏層の幅
を広くすることができ、これら空乏層の幅で決定される
耐圧を向上させることができる。
Further, by using the structure of the present invention not only in the above-described channel region but also in a portion where a depletion layer of a pn junction region such as an epitaxial region, a gate region, and a source region is formed, the depletion of the pn junction region is achieved. The width of the layer can be widened, and the breakdown voltage determined by the width of these depletion layers can be improved.

【0037】(第3の実施の形態)図5には、本発明に
係る他のSITの要部の構造が模式的に示されている。
本実施の形態に係るSIT2000Bは、前述した第2
の実施の形態に係るSIT2000Aと基本的に同じ構
造を有するが、絶縁層40がチャネル領域84ではなく
+型シリコン基板80およびn-型エピタキシャル領域
82に形成されている点で、第2の実施の形態と異なっ
ている。
(Third Embodiment) FIG. 5 schematically shows the structure of the main part of another SIT according to the present invention.
The SIT2000B according to the present embodiment is the same as the second
Having the same structure as the SIT2000A according to the second embodiment, except that the insulating layer 40 is formed not in the channel region 84 but in the n + -type silicon substrate 80 and the n -type epitaxial region 82. This is different from the embodiment.

【0038】すなわち、SIT2000Bは、n+型シ
リコン基板80の表面に、n-型エピタキャル領域82
が形成され、n-型エピタキャル領域82にはp-型チャ
ネル領域84が形成され、このチャネル領域84に連続
してp+型ゲート領域86が形成され、さらに、チャネ
ル領域84にはn+型ソース領域88が形成されてい
る。そして、n+型シリコン基板80およびn-型エピタ
キシャル領域82には、絶縁層40が形成されている。
前記絶縁層40は、少なくとも、逆バイアスのときに、
-型チャネル領域84とn-型エピタキシャル領域82
との接合領域で形成される空乏層(図示せず)に含まれ
る状態で形成されている。
[0038] That is, SIT2000B is on the surface of the n + -type silicon substrate 80, n - -type Epitakyaru region 82
There is formed, n - type in Epitakyaru region 82 p - -type channel region 84 is formed, p + -type gate region 86 in succession in the channel region 84 is formed, further, the channel region 84 is n + -type A source region 88 is formed. The insulating layer 40 is formed on the n + type silicon substrate 80 and the n type epitaxial region 82.
The insulating layer 40 has at least a reverse bias.
p type channel region 84 and n type epitaxial region 82
Formed in a depletion layer (not shown) formed at the junction region with.

【0039】このSIT2000Bにおいては、n-
エピタキシャル領域82における空乏層の幅が拡大する
ことにより、ソース領域−ドレイン領域間の耐圧が向上
する。
In this SIT2000B, the breakdown voltage between the source region and the drain region is improved by increasing the width of the depletion layer in n type epitaxial region 82.

【0040】本発明は、上記SITなどの静電誘導型デ
バイスのみならず、図示はしないがバイポーラデバイス
にも同様に適用することができる。それによって、p型
チャネル領域(p型ベース領域)が、絶縁層を有さない
場合よりさらに空乏化され、その結果、n型ソース領域
(n型エミッタ領域)からの電子がドレイン領域(コレ
クタ領域)に流れやすくなり、従来構造のデバイスと同
等のドレイン電圧(コレクタ電圧)を印加したときに従
来より大きなドレイン電流(コレクタ電流)を得ること
ができる。
The present invention can be applied not only to the electrostatic induction type device such as the SIT, but also to a bipolar device (not shown). As a result, the p-type channel region (p-type base region) is further depleted than when the insulating layer is not provided, and as a result, electrons from the n-type source region (n-type emitter region) are drained (collector region). ), And a larger drain current (collector current) than before can be obtained when a drain voltage (collector voltage) equivalent to that of a device having a conventional structure is applied.

【0041】(第4の実施の形態)図6には、本発明に
係るパワーMOSトランジスタの要部の基本構造が模式
的に示されている。本実施の形態に係るMOSトランジ
スタ3000は、ドレイン領域を構成するn+型のシリ
コン基板14上にn-型のエピタキシャル領域15が形
成されて、シリコン基板10を構成している。そして、
エピタキシャル領域15の表面部にはp+型のボディ領
域18が形成され、このボディ領域18にはn+型のソ
ース領域12が形成されている。さらに、シリコン基板
10の表面には、前記ソース領域12に隣接する位置に
ゲート絶縁膜20が形成されている。このゲート絶縁膜
20の直下の部分は、チャネル領域16を構成してい
る。そして、前記ボディ領域18内には、シリコン基板
10の厚さ方向に延在する絶縁層40が形成されてい
る。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 schematically shows a basic structure of a main part of a power MOS transistor according to the present invention. In the MOS transistor 3000 according to the present embodiment, an n -type epitaxial region 15 is formed on an n + -type silicon substrate 14 forming a drain region, and the silicon substrate 10 is formed. And
A p + -type body region 18 is formed on the surface of the epitaxial region 15, and an n + -type source region 12 is formed in the body region 18. Further, a gate insulating film 20 is formed on the surface of the silicon substrate 10 at a position adjacent to the source region 12. The portion immediately below the gate insulating film 20 forms the channel region 16. Further, an insulating layer 40 extending in the thickness direction of the silicon substrate 10 is formed in the body region 18.

【0042】そして、前記絶縁層40は、少なくとも、
逆バイアスのときに、p+型のボディ領域18とn-型の
エピタキシャル領域15との接合領域で形成される空乏
層(図示せず)に含まれる状態で形成されている。
The insulating layer 40 has at least
At the time of reverse bias, it is formed so as to be included in a depletion layer (not shown) formed at a junction region between p + -type body region 18 and n -type epitaxial region 15.

【0043】さらにゲート絶縁膜20の上にはゲート電
極30が、ソース領域12およびドレイン領域14の表
面にはそれぞれソース電極32およびドレイン電極34
が形成されている。
A gate electrode 30 is formed on the gate insulating film 20, and a source electrode 32 and a drain electrode 34 are formed on the surfaces of the source region 12 and the drain region 14, respectively.
Are formed.

【0044】このMOSトランジスタ3000において
は、ゲート電極30に印加される電圧を制御することに
よって、チャネル領域16にnチャネルが形成され、ソ
ース領域12とドレイン領域14とが導通され、シリコ
ン基板10の厚さ方向(縦方向)にドレイン電流が流れ
る。そして、ドレイン電流はドレイン電極34に印加さ
れる電圧に比例して流れる。
In the MOS transistor 3000, by controlling the voltage applied to the gate electrode 30, an n-channel is formed in the channel region 16, the source region 12 and the drain region 14 are conducted, and the silicon substrate 10 A drain current flows in the thickness direction (vertical direction). The drain current flows in proportion to the voltage applied to the drain electrode 34.

【0045】本実施の形態においても、ボディ領域18
に絶縁層40を有することにより、絶縁層40を有さな
い構造に比べてp+型ボディ領域18−n-型エピタキシ
ャル領域15の接合領域で形成される空乏層の幅を拡げ
ることができ、したがって、この空乏層の幅で決定され
る耐圧が向上する。
Also in the present embodiment, body region 18
Having the insulating layer 40, the width of the depletion layer formed in the junction region of the p + -type body region 18-n -type epitaxial region 15 can be increased as compared with the structure without the insulating layer 40, Therefore, the breakdown voltage determined by the width of the depletion layer is improved.

【0046】また、絶縁層40は、前記ボディ領域18
だけでなく、エピタキシャル領域15またはソース領域
12のいずれかに、あるいは複数の箇所において形成す
ることができる。
The insulating layer 40 is formed on the body region 18.
In addition, it can be formed in either the epitaxial region 15 or the source region 12 or at a plurality of locations.

【0047】(第5の実施の形態)図7には、本発明に
係るUMOSトランジスタの要部の基本構造が模式的に
示されている。この実施の形態に係るMOSトランジス
タ4000は、ドレイン電流が基板の上下方向に流れる
縦型である点で前記第4の実施の形態と基本的には同じ
であるが、ゲート電極がトレンチ構造を有する点で前記
第4の実施の形態と異なっている。
(Fifth Embodiment) FIG. 7 schematically shows a basic structure of a main part of a UMOS transistor according to the present invention. The MOS transistor 4000 according to this embodiment is basically the same as the fourth embodiment in that a drain current flows vertically in the substrate in the vertical direction, but the gate electrode has a trench structure. This is different from the fourth embodiment in the point.

【0048】具体的には、ドレイン領域を構成するn+
型シリコン基板14およびこの基板上に形成された高抵
抗層であるn-型のエピタキシャル領域15とからシリ
コン基板10が構成されている。そして、エピタキシャ
ル領域15の表面部にp-型のボディ領域18が形成さ
れ、このボディ領域18の表面にn+型のソース領域1
2が形成されている。そして、シリコン基板10には縦
方向にトレンチ状のゲート絶縁膜20(図7には一部の
みを示す)が形成され、その内部にゲート電極30が形
成されている。そして、前記ゲート絶縁膜20表面にチ
ャネル領域16が形成されている。また、絶縁層40は
-型のボディ領域18に形成されている。
More specifically, n +
A silicon substrate 10 is composed of a silicon substrate 14 and an n -type epitaxial region 15 which is a high resistance layer formed on the substrate. A p type body region 18 is formed on the surface of epitaxial region 15, and an n + type source region 1 is formed on the surface of body region 18.
2 are formed. A gate insulating film 20 (only a part is shown in FIG. 7) is formed in the silicon substrate 10 in the vertical direction, and a gate electrode 30 is formed therein. A channel region 16 is formed on the surface of the gate insulating film 20. The insulating layer 40 is formed in the p type body region 18.

【0049】そして、前記絶縁層40は、少なくとも、
逆バイアスのときに、前記p-型のボディ領域18とn-
型のエピタキシャル領域15との接合領域で形成される
空乏層(図示せず)に含まれる状態で形成されている。
The insulating layer 40 has at least
At the time of reverse bias, the p type body region 18 and n
It is formed so as to be included in a depletion layer (not shown) formed at a junction region with the type epitaxial region 15.

【0050】このMOSトランジスタ4000において
も、前記第4の実施の形態と同様に、ゲート電極30に
印加される電圧を制御することによって、チャネル領域
16にnチャネルが形成され、ソース領域12とドレイ
ン領域14とが導通され、シリコン基板10の厚さ方向
(縦方向)にドレイン電流が流れる。
In this MOS transistor 4000, similarly to the fourth embodiment, by controlling the voltage applied to the gate electrode 30, an n-channel is formed in the channel region 16, and the source region 12 and the drain The region 14 is electrically connected, and a drain current flows in the thickness direction (vertical direction) of the silicon substrate 10.

【0051】本実施の形態においても、ボディ領域18
に絶縁層40を有することにより、絶縁層40を有さな
い構造に比べてp-型ボディ領域18−n-型エピタキシ
ャル領域15の接合領域で形成される空乏層の幅を拡げ
ることができ、したがって、この空乏層の幅で決定され
る耐圧が向上する。
Also in the present embodiment, body region 18
Having the insulating layer 40, the width of the depletion layer formed in the junction region of the p -type body region 18-n -type epitaxial region 15 can be increased as compared with the structure without the insulating layer 40. Therefore, the breakdown voltage determined by the width of the depletion layer is improved.

【0052】また、絶縁層40は、前記ボディ領域18
だけでなく、エピタキシャル領域15またはソース領域
12のいずれかに、あるいは複数の箇所において形成す
ることができる。
The insulating layer 40 is formed on the body region 18.
In addition, it can be formed in either the epitaxial region 15 or the source region 12 or at a plurality of locations.

【0053】(第6の実施の形態)図8には、本発明に
係るpn接合が適用された縦型のMOS・バイポーラ複
合トランジスタ(IGBT;Insulated Ga
te Bipolar Transistor)の要部
の基本構造が模式的に示され、図9には、その等価回路
が示されている。このIGBT5000は、MOSトラ
ンジスタ(M1)とPNPトランジスタQ1とがインバ
ーテッドダーリンドン接続した複合トランジスタであ
る。なお、図9において、符号Q2は寄生pnpトラン
ジスタを示す。前述した第4の実施の形態に係るMOS
トランジスタ3000との断面構造上の相違は、デバイ
スの最下層にp+型のシリコン層17が設けられている
ことである。
(Sixth Embodiment) FIG. 8 shows a vertical MOS / bipolar composite transistor (IGBT; Insulated Ga) employing a pn junction according to the present invention.
FIG. 9 schematically shows a basic structure of a main part of te Bipolar Transistor, and FIG. 9 shows an equivalent circuit thereof. The IGBT 5000 is a composite transistor in which a MOS transistor (M1) and a PNP transistor Q1 are connected by inverted Darlingdon. In FIG. 9, reference numeral Q2 indicates a parasitic pnp transistor. MOS according to the fourth embodiment described above
The difference in the cross-sectional structure from the transistor 3000 is that a p + type silicon layer 17 is provided in the lowermost layer of the device.

【0054】すなわち、本実施の形態に係るIGBT5
000は、コレクタ領域を構成するp+型のシリコン層
17上に、n+型のシリコン層54(14)およびn-
のエピタキシャル領域15が形成されて、シリコン基板
10を構成している。そして、エピタキシャル領域15
にはp+型のボディ領域18が形成され、このボディ領
域18にはn+型のエミッタ領域52(12)が形成さ
れている。シリコン基板10の表面には、前記エミッタ
領域52に隣接する位置にゲート絶縁膜20が形成され
ている。このゲート絶縁膜20の直下の部分は、チャネ
ル領域16を構成している。そして、p+型のボディ領
域18内には絶縁層40が形成されている。
That is, the IGBT 5 according to the present embodiment
000 forms a silicon substrate 10 by forming an n + type silicon layer 54 (14) and an n type epitaxial region 15 on a p + type silicon layer 17 forming a collector region. Then, the epitaxial region 15
Is formed with ap + -type body region 18, and an n + -type emitter region 52 (12) is formed in the body region 18. On the surface of the silicon substrate 10, a gate insulating film 20 is formed at a position adjacent to the emitter region 52. The portion immediately below the gate insulating film 20 forms the channel region 16. An insulating layer 40 is formed in the p + type body region 18.

【0055】前記絶縁層40は、少なくとも、逆バイア
スのときに、前記p+型のボディ領域18とn-型のエピ
タキシャル領域15との接合領域で形成される空乏層
(図示せず)に含まれる状態で形成されている。
The insulating layer 40 is included at least in a depletion layer (not shown) formed at the junction between the p + -type body region 18 and the n -type epitaxial region 15 at the time of reverse bias. Formed.

【0056】さらに、ゲート絶縁膜20の上にはゲート
電極30が、エミッタ領域52およびコレクタ領域17
の表面にはそれぞれエミッタ電極62およびコレクタ電
極64が形成されている。
Further, a gate electrode 30 is formed on the gate insulating film 20 by the emitter region 52 and the collector region 17.
Are formed with an emitter electrode 62 and a collector electrode 64, respectively.

【0057】このIGBT5000においては、ゲート
電極30の電圧を制御することにより、チャネル領域1
6にnチャネルが形成され、エミッタ領域52からチャ
ネルを通して電子がコレクタ領域17に流れる。それに
対応してコレクタ領域17から正孔が注入されるので、
+型のシリコン層54に伝導度変調が起こり、オン抵
抗が低下する。したがって、IGBTはMOSトランジ
スタに比較して高耐圧に適したデバイスである。
In the IGBT 5000, by controlling the voltage of the gate electrode 30, the channel region 1
6, an n-channel is formed, and electrons flow from the emitter region 52 to the collector region 17 through the channel. Since holes are injected from the collector region 17 correspondingly,
Conductivity modulation occurs in the n + -type silicon layer 54, and the on-resistance decreases. Therefore, the IGBT is a device suitable for high breakdown voltage as compared with the MOS transistor.

【0058】また、絶縁層40は、前記ボディ領域18
だけでなく、エピタキシャル領域15またはエミッタ領
域52のいずれかに、あるいは複数の箇所において形成
することができる。
The insulating layer 40 is formed on the body region 18.
In addition, it can be formed in either the epitaxial region 15 or the emitter region 52 or at a plurality of locations.

【0059】なお、本発明は、図8に示したプレーナ構
造のIGBTに限定されず、トレンチゲートを用いたI
GBTにも適用できる。
The present invention is not limited to the IGBT having the planar structure shown in FIG.
It is also applicable to GBT.

【0060】以上、本発明の好適な実施の形態について
述べたが、本発明はこれに限定されず、種々の態様の素
子に適用できる。例えば、実施の形態4〜6にかかる例
では、本発明をnチャネルMOSトランジスタ適用した
場合について述べたが、同様にpチャネルMOSトラン
ジスタにも適用でき、同様の作用効果が得られる。ま
た、実施の形態1〜3においては、n型基板を用いた場
合について述べたが、同様にp型基板を用いた素子に適
用でき、同様の作用効果を得ることができる。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be applied to elements of various modes. For example, in the examples according to the fourth to sixth embodiments, the case where the present invention is applied to an n-channel MOS transistor has been described. Further, in Embodiments 1 to 3, the case where an n-type substrate is used has been described. However, the present invention can be similarly applied to an element using a p-type substrate, and the same operation and effect can be obtained.

【0061】[0061]

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

【図1】(A)〜(C)は、本発明をpn接合ダイオー
ドに適応した場合の構成例を模式的に示す断面図であ
る。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views schematically showing a configuration example when the present invention is applied to a pn junction diode.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係るpn接合型ダ
イオードの基本構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a basic structure of a pn junction diode according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2に示すpn接合ダイオードと比較例につい
て求めた、逆バイアス状態における電圧−電流曲線を表
す図である。
3 is a diagram showing a voltage-current curve in a reverse bias state obtained for a pn junction diode shown in FIG. 2 and a comparative example.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係るSITの基本
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a basic structure of an SIT according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態に係るSITの基本
構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a basic structure of an SIT according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態に係る縦型のパワー
MOSトランジスタの基本構造を模式的に示す断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a basic structure of a vertical power MOS transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施の形態に係るトレンチゲー
ト型のパワーMOSトランジスタの基本構造を模式的に
示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a basic structure of a trench gate type power MOS transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6の実施の形態に係るIGBTの基
本構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a basic structure of an IGBT according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】図8に示すIGBTの等価回路である。9 is an equivalent circuit of the IGBT shown in FIG.

【図10】従来の一般的なpn接合ダイオードの基本構
造を模式的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a basic structure of a conventional general pn junction diode.

【図11】ベベル構造のpn接合を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a pn junction having a bevel structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 12 ソース領域 14 ドレイン領域 16 チャネル領域 18 ボディ領域 20 ゲート絶縁膜 30 ゲート電極 32 ソース電極 34 ドレイン電極 40 絶縁層 50 p型領域 60 n型領域 70 空乏層 100,200,300 pn接合ダイオード REFERENCE SIGNS LIST 10 silicon substrate 12 source region 14 drain region 16 channel region 18 body region 20 gate insulating film 30 gate electrode 32 source electrode 34 drain electrode 40 insulating layer 50 p-type region 60 n-type region 70 depletion layer 100, 200, 300 pn junction diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/80 (72)発明者 鈴木 隆司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 上杉 勉 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 29/80 (72) Inventor Takashi Suzuki 41-cho, Yokomichi, Oji, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 1 Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Tsutomu Uesugi 41-41, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-gun

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p型の半導体からなるp型領域と、n型
半導体からなるn型領域とが接合したpn接合を含む半
導体装置において、 前記p型領域および前記n型領域の少なくとも一方に、
絶縁領域が形成され、 この絶縁領域は、その少なくとも一部が、逆バイアスの
ときにpn接合によって形成される空乏層の内部に存在
する状態で形成された、pn接合を含む半導体装置。
In a semiconductor device including a pn junction in which a p-type region made of a p-type semiconductor and an n-type region made of an n-type semiconductor are joined, at least one of the p-type region and the n-type region includes:
A semiconductor device including a pn junction, wherein an insulating region is formed, and at least a part of the insulating region is formed inside a depletion layer formed by the pn junction when reverse bias is applied.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1033756A2 (en) * 1999-03-02 2000-09-06 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having a lightly doped layer and power converter comprising the same
JP2006032582A (en) * 2004-07-15 2006-02-02 Sony Corp Protection diode, its manufacturing method and compound semiconductor device
JP2006093374A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor device
JP2012089822A (en) * 2010-09-21 2012-05-10 Toshiba Corp Semiconductor device
US8350289B2 (en) * 2008-10-17 2013-01-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US9035434B2 (en) 2009-06-04 2015-05-19 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device having first and second portions with opposite conductivity type which contact an electrode

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1033756A2 (en) * 1999-03-02 2000-09-06 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having a lightly doped layer and power converter comprising the same
EP1033756A3 (en) * 1999-03-02 2003-05-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having a lightly doped layer and power converter comprising the same
JP2006032582A (en) * 2004-07-15 2006-02-02 Sony Corp Protection diode, its manufacturing method and compound semiconductor device
JP2006093374A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor device
US8350289B2 (en) * 2008-10-17 2013-01-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US9035434B2 (en) 2009-06-04 2015-05-19 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device having first and second portions with opposite conductivity type which contact an electrode
US9786796B2 (en) 2009-06-04 2017-10-10 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device having first and second layers with opposite conductivity types
US10749043B2 (en) 2009-06-04 2020-08-18 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device including a trench structure
JP2012089822A (en) * 2010-09-21 2012-05-10 Toshiba Corp Semiconductor device

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