JPS62150780A - たて形mosfet - Google Patents

たて形mosfet

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JPS62150780A
JPS62150780A JP29514585A JP29514585A JPS62150780A JP S62150780 A JPS62150780 A JP S62150780A JP 29514585 A JP29514585 A JP 29514585A JP 29514585 A JP29514585 A JP 29514585A JP S62150780 A JPS62150780 A JP S62150780A
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JP
Japan
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region
regions
low resistance
mosfet
current
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Application number
JP29514585A
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English (en)
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Naoki Kumagai
直樹 熊谷
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は電力制御等に使用される半導体素子、¥jにた
て形MO8FKTに関する。
〔従来技術とその問題点〕
たて形MO3FF、Tの一種である絶縁ゲート形バイポ
ーラトランジスタあるいは工GT% C0MFET等と
呼ばれている半導体素子は、電力用MO8FEiTの高
速性、制御の容易性等の性質と、サイリスタ等のバイポ
ーラ素子の低ON抵抗性等の性質を合せ持つ素子として
注目されている。
第4図a、  bは従来の絶縁ゲート形バイポーラトラ
ンジスタの構造例を示すもので、第4図aは素子の平面
図の一部、第4図すは第4図aのA −A′線に沿う断
面図であり、第4図aでは電極およびゲート酸化膜は省
略しである。図において1は正孔を注入するためのp+
アノード領域、3はn−ドレイン領域、5はp基体領域
、6はn+ソース領噴、7はゲート酸化膜、9はゲート
電極で、ドレイン領域3、基体領域5、ソース領域6、
ゲート酸化膜7、ゲート電極9で構成されるたて形MO
8FETICp+アノード領域1を付加した構造になっ
ている。4はラッチアップ防止用の低抵抗p+領領域2
は薄いn+バッファ領域でOFF時のパンチスルーを防
止するために設けられている。領域4とソース領域6と
はカソード電極8で短絡されており、アノード領域1、
ドレイン領域3、領域4、基体領域5、ソース領域6に
よりエミッタ短絡形サイリスタと同様の構造を持ってお
り、このサイリスタがラッチアップすることにより素子
の最大電流が制限される。なお第4図では4個のセルが
示されているが、実際の素子ではこのセルが多数並列に
接続されている。
上述の素子の動作を説明すると次のとおりである。すな
わち、順方向阻止時はMOSFETが導通していないた
め低抵抗p+領領域、p基体領域5およびn−ドレイン
領域3のpn接合が逆方向バイアスされ電流は流れない
。このときゲート電極9にゲートしきい値以上の正電圧
を印加すると、p基体領域5の表面にn形反転層が形成
されてMOSFETが導通し、n−ドレイン領域3に電
子が注入される。このためn−ドレイン領域6にn+バ
ッファ領域2全通してp+アノード領域1から正孔が注
入され、n−ドレイン領域ろの電子および正孔密度は熱
平衡より非常に高くなるいわゆる伝導度変調が生じON
抵抗は非常に低い値となる。
次にゲート電極9の正電圧を取り去るとn−ドレイン領
域3への電子の注入が停止し、n−ドレイン領域3の電
子密度は減少すると共にp+アノード領域1からの正孔
の注入も減少し、素子は再度OFFする。
第5図は第4図の低抵抗p+領領域を設ける理由を説明
するためこの低抵抗p+領領域がない場合を示し、第4
図と同等部分には同符号が付しである。11はn+ンー
ス領域6からp基体領域5の表面の反転層を通りn−ド
レイン領域3へ流れる電子の流れ、12は電子による引
力のため電子の流れにできるだけ近いパスを通って流れ
る正孔の流れを示す。正孔はMOSFETのチャネル部
ではゲート電極9の正の電位のために電子の流れのすぐ
下を流れ、n+ソース領域6の存在する部分ではn+ソ
ース領域6とp基体領域5との間のビルトインポテンシ
ャルのためn+ソース領域6に流入できず、p基体領域
5のn+ソース領域6に接している部分付近を流れ、カ
ソード電極8に流入する。13はこの正孔が流れる領域
の抵抗で、電流が増加するとこの抵抗によりMO8F]
IGTのチャネル側のn+ソース領域6とp基体領域5
の −境界15におけるp基体領域側の電位が上昇する
一方n+ソース領域6は電子の流れ11によって境界1
5における電位が上昇するが、n+ ソース領域乙の抵
抗が低いためその値は小さい。この電位の差がn+ソー
ス領域6とp基体領域5との間のビルトインポテンシャ
ルに近付くと、n+ソース領域6からp基体領域5に電
子が注入され、p+アノード領戟5、n−ドレイン領域
3、p基体領域5、n+ソース領域6で構成されるサイ
リスタがラッチアップする。このため電流はもはやMO
Sゲートでは制御不能となる。第4図におけ込p+領@
4はp基体領域5の抵抗13を低下させ、ラッチアップ
が発生する電流値を増加させることにより大きな電流ま
でMOSゲート電圧で−j御可能とするためのものであ
る。第6図は第4図すのMOSゲート付近の拡大図で、
p+領域4はMO6FF:Tのチャネル部にできるだけ
近い位置16まで達している。これは高抵抗のp基体領
域5ρ長さをできるだけ短くすることにより境界15に
おけるp基体領域5の電位の上昇を少なくするためであ
る。
もし高濃度のp+領域4が破線で示す位tlt16まで
広がりMOSFETのチャネル部まで達すると、MOS
FETのゲートしきい値が増大し、電流を制御するため
にゲート電極9に非常に高い電圧を印加する必要が生じ
る。しかも現実にはゲート電圧はゲート酸化膜の耐圧で
制限されるため、MOSチャネル部をONすることが不
可能になる場合も考えられる。したがってp+領戟4は
MOSFETのチャネル部にできるだけ近くしかもチャ
ネル部までとどかない位置まで達することが望ましい。
・しかしながら、第4図に示す従来の構造では、第7図
に示すように、l領域4の拡散のばらつき(aの場合〕
や、マスクのずれ(bの場合)等があると、正孔密度の
高いp+領領域直列に接続されるため低しきい値のチャ
ネル部が大幅に減少する。このためp+領域4は十分余
裕をもって設計する必要があり、現実にはp+領域4と
MO8FKTチャネル部との距離をあまり小さくするこ
と力;できない。したがってラッチアップをおこさず制
御可能な電流値をあまり増大させることができない。
なお第4図において、p++域4は直接n−ドレイン領
域3に接しているが、この部分での電子による電流は小
さく、したがって正孔密度も低いため、n−ドレイン領
域3からp++域4に直接流れ込む正孔の量は非常に少
なく、あまりラッチアンプする電流を増加させる役割を
果さない。
〔発明の目的〕
本発明は、寄生サイリスタのラッチアップを防止して大
電流をゲートにより面制御可能とし、低抵抗領域と他の
部分とのマスクのずれ、拡散のばらつき等が生じた場合
にも低しきい値のチャネル部を持つゲート長が大幅に減
少することのない素子を提供すること?目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、ソース領域、基体領域、ドレイン領域、ドレ
イン領域と直列に接続されドレイン領域と逆の導電形を
有する領域、およびドレイン領域の電流密度の大きな領
域と接するように形成した低抵抗の領域とを備えること
により、ソース領域、基体領域、ドレイン領域、および
ドレイン領域に接続された領域によって構成される寄生
サイリスタのラッチアップを防止するとともに、低抵抗
の領域の位置ずれが生じた場合でも低しきい値のチャネ
ル部が大幅に減少しないようにしたものである。
〔発明の実施例〕
次に本発明の実施例を図面について説明する。
第1図aは本発明の実施列の平面図、第1図すは第1図
aのA−A″線に沿う断面図、第1図Cは第1図aのB
−B″線に沿う断面図で、第4図と同等部分には同符号
が付しである。なお第1図aにおいてゲート酸化膜およ
び電極は省略されている。
第4図の従来のものと異なる点は、低抵抗p+領−4が
n+ソース領域6の下および中心部になく、第1図aで
わかるように4つのn+ソース領12Il!乙に囲まれ
た部分でp基体領域5にオーバラップした場所に位置し
ていることである。この低抵抗p+領戟4はカソード電
極8によってn+ソース領域6と接続されており、等価
回路的にはエミッタ短絡形サイリスタとMOSFETと
を組み合せた構造で、第4図の例と同等である。しかし
ながら第1図の本発明実施例では低抵抗p+領領域がn
−ドレイン3と接している位置が第4図の従来例と比較
してMOSFETのチャネルに近く電子の電流密度の高
い、したがって正孔密度の高い部分にあるため、多くの
正孔がこのp+領峨4に流入する。このためMOSFE
Tのチャネル部の下を流れる正孔電流は減少し、p基体
領域5とn+ソース領域6におけるp基体項域5・−の
電位上昇は減少する。したがってサイリスタがラッチア
ップする’Itm値が増加し、MOSゲートによって制
御可能な電流の最大値が増加する。また本実施例の、浦
浩ではD” 領域4と他の部分のマスクのずれ、拡散の
ばらつき等でp+碩職域3位置が第2図の破線で示すよ
うにずれた場合でも、MOSFETのチャネル長を減少
させる割合が少なく、素子の電流密度をあまり低下させ
ない。
第3図aは本発明の異なる実施例の平面図、第6図すは
第3図aのA−A’線に沿う断面図、第3図Cは第3図
aのB−B″線に沿う断面図で、第1図と同等部分には
同符号を付しである。この実施例が第1図のものと異な
っている点は、p+領械4をp基体領域5と接しない状
態ですべて連結したら・ヒである。この実施例では電子
電流密度が高く、したがって正孔密度がさらに高いMO
Sチャネル部に沿った位置にp+領戒が存在するため、
さらに多くの正孔がp+領峨4に流入する。このためさ
らに高い電mVで寄生サイリスタのラッチアップを発生
させることな(MOSゲートによって制御可能となるも
のである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、低抵抗の頭12j!金MO8FKTの
ドレイン領域の電流密度の高い領域に直接接する構造と
したため、寄生サイリスタがランチアップする電流が増
加し、大電流までゲート電圧で制御可能となり、また低
抵抗の領域の位置がずれた場合にも低しきい値を持つチ
ャネルのゲート長を大幅に減少させることがないから、
素子のばらつきが少なく歩留りを向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
面図、第2図は第1図aの低抵抗の領域の位置がずれた
状標の部分平面図、第3図aは本発明の異なる実施例の
平面図、第3図す、  cは第3図aのそれぞれA −
A’線% B−B’線に沿う断面図、第4図aは従来の
ものの平面図、第4図すは第4図aのA−A’線に沿う
断面図、第5図、第6図は従来のものの作用を説明する
ためのそれぞれ断面図、第7図a、  bは従来のもの
の低抵抗の領域の位置がずれた状態の異なる例の部分平
面図である。 1・・・p+アノード領或、 3・・n−ドレイン領域
、4・・・低抵抗p+領領域5・・・基体領域、6・・
・ソース領域。 5・−°L (6118)代理人プ「理士富村 −1・8立5、′P 第3区 党4図 (α) 鬼5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)ソース領域、基体領域、ドレイン領域、ドレイン領
    域と直列に接続されドレイン領域と逆の導電形を有する
    領域、およびドレイン領域の電流密度の大きな領域と接
    するように形成した低抵抗の領域とを備えたことを特徴
    とするたて形MOSFET。
JP29514585A 1985-12-24 1985-12-24 たて形mosfet Pending JPS62150780A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29514585A JPS62150780A (ja) 1985-12-24 1985-12-24 たて形mosfet

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JP29514585A JPS62150780A (ja) 1985-12-24 1985-12-24 たて形mosfet

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JPS62150780A true JPS62150780A (ja) 1987-07-04

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ID=17816853

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29514585A Pending JPS62150780A (ja) 1985-12-24 1985-12-24 たて形mosfet

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JP (1) JPS62150780A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0536668A2 (en) * 1991-10-07 1993-04-14 Nippondenso Co., Ltd. Vertical semiconductor device
US6603173B1 (en) 1991-07-26 2003-08-05 Denso Corporation Vertical type MOSFET

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6603173B1 (en) 1991-07-26 2003-08-05 Denso Corporation Vertical type MOSFET
EP0536668A2 (en) * 1991-10-07 1993-04-14 Nippondenso Co., Ltd. Vertical semiconductor device

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