JPH03148873A - 横型伝導度変調mosfet - Google Patents

横型伝導度変調mosfet

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JPH03148873A
JPH03148873A JP1288101A JP28810189A JPH03148873A JP H03148873 A JPH03148873 A JP H03148873A JP 1288101 A JP1288101 A JP 1288101A JP 28810189 A JP28810189 A JP 28810189A JP H03148873 A JPH03148873 A JP H03148873A
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igbt
switching element
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JP1288101A
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Katsunori Ueno
勝典 上野
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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】
〔I!巣上の利用分野〕 本発明は、半導体基板の一面上に両主電極が設けられる
横型伝導度変調MOSFETおよびその制御方法に関す
る。 (従来の技術) 伝導度変11MosFErはw1s!ゲート型バ4ボー
ラトランジスタ(lasulated Gate Bi
polar Translstor)とも呼ばれるので
以下I GBTと記す。 1 GBTは、電圧駆動型のバイポーラ素子として知ら
れ、当初はたて型の素子として開発が進められ、最近に
なり横型のI GBTが開発されるようになった。これ
は、たて型の[GBTは半導体基板の表面と裏面との間
に電流が流れるのに対し、横型のI GBTは、両生電
極およびゲートが半導体基板の一面側のみを使って形成
されるので、基板への組込みが簡単で、素子のインテリ
ジェント化のために同一基板に組込まれる演算回路との
接続が容易であることによる。横型のIGBTは、以下
、Lataral−I G B Tを略してし−I G
BTと記す。 第2図は従来のnチャネルL−I GBTを示し、n−
ベース1の一面に設けられたpウェル2の表面部にはn
oソース層3が設けられ、その両層にエミッタ端子Eに
接続されるソース電極4が接触している。ソース層3と
n−ベース領域1lの間の上には、ゲート酸化膜5を介
して多結晶シリコンゲート電極6が設けられ、ゲート端
子Gに接続されている。pウェル層2と間隔を置いてp
層7が配置されており、p層7にはコレクタ端子Cに接
続されるコレクタ電極8が接触している。n−ベース領
域1は耐圧を得るため、高抵抗であり、逆導電型のアノ
ード層7のない、いわゆる電力用MOSFETでは、そ
の抵抗がオン抵抗の大きな部分を占める。7ノード層7
を付加すると、第3図の等価回路に示すように、MOS
FET21にダイオード22を直列に接続した構造とな
り、高抵抗のn−ベース領域1は、導電状態では伝導度
変調のため、抵抗値が著しく減少する。こうして、高耐
圧でありながらオン電圧の低い素子を作ることができる
。 〔発明が解決しようとする課題〕 1 GBTの特長は、上述のように高耐圧でも低いオン
電圧が実現できることであるが、その一方でベース領域
にオン時に共に多く充満している少数、多数キャリアを
、オン状態に移行するためには除いてしまわなければな
らず、そのため、電力用MOSFETに比較すると、ど
うしてもスイッチング速度が遅いという問題がある。 これを解決するための一般的手段として、第4図に示す
ようにコレクタ電極8をアノード層7ばかりでなく、低
抵抗のn層9を介してベース領域lにも直接接続する方
法がある。これは、nベース領域1中の多数キャリアで
ある電子をアノード層7以外の部分からコレクタ端子C
へ流してしまい、コレクタ層7からn−ベース領域1へ
の少数キャリアの正孔の再注入、および多数キャリアの
ベース領域1へのとじこめを防止するものである。 第5図はその等価回路を示し、MOSFET21のドレ
インがダイオード22を介しないで抵抗23によリコレ
クタ端子Cと短絡している。この抵抗23は、第4図の
n層9の抵抗およびそれとコレクタ電極8との接触抵抗
からなる。 このような7ノードシッート構造は、第3図の等価回路
をもつI GBTとベース領域の伝導度変調を伴わない
電力用MOSFETの中間のような素子である。オンか
らオフへのスイッチング時には、上述のように、アノー
ドシッート部分によりキャリアの除去が円滑に行われる
ため、スイッチング速度が著しく改善される。しかしな
がら、オン状態でもアノードシッートはされているので
、アノード層7からの少数キャリアの注入が制限されて
いる。このためアノードシッートがない状態よりも伝導
度変調の度合が制限され、従ってオン電圧が上がってし
まう、すなわち、スイッチングを速くすることとオン電
圧を低くすることの間にトレードオフ関係が生ずる。こ
のような問題は、各層の導電型が逆でカソードシラー卜
されたpチャネルのIGBTにおいても同様に存在する
。 本発明の目的は、このようなトレードオフ関係を解消し
、オン電圧が低く、しかも速くスイッチングできるL−
I GBTを提供することにある。
【!1題を解決するための手段】 上述の目的を達成するために、本発明は、低不純物濃度
の第一導電型の第一領域の表面部に選択的に形成された
第二導電型の第二および第三領域が所定の間隔を介して
位置し、第二領域の表面部に選択的に第一導電型の第v
!1Mjlliが形成された半導体素体を備え、第四領
域と第一領域の間の第二領域の表面には絶縁膜を介して
ゲート電極が設けられるL−T GBTにおいて、第一
領域の表面部に選択的に高不純物濃度の第一導電型の第
五領域が形成され、第三領域および第五領域がそれぞれ
スイッチング素子を介して共通端子に接続されたものと
する。 また本発明は、上記のL−I GBTにおいて、第一領
域の表面部に選択的に高不純物濃度の第一導電型の第五
領域が形成され、第三領域は直接、第五sN域はスイッ
チング素子を介して共通の端子に接続されたものとする
。 〔作用〕 第三領域が共通端子と接読されていて、第五領域と共通
端子の間に介在させたスイッチング素子を、L−I G
BTのオン状態の時にオフし、逆にオフ状態の時にオン
すれば、素子がオンしている時は、7ノードシッートあ
るいはカッ−ドジ四−トされておらず、十分な伝導度変
−が起きてオン電圧は低い、そしてオフする時は、アノ
ードシッートあるいはカソードシッートがきくのでスイ
ッチング速度を上げることができる。また第三領域と共
通端子の間にも介在させたスイッチング素子を、L−I
 GBTのオン状態の時にオンし、逆にオフ状態の時に
オンすれば、オフ状態における第五領域からのキャリア
の再注入がなくなり、さらにスイッチング速度が速くな
る。 〔実施例〕 第1図は本発明の一実施例を示し、第2図、第4図と共
通の部分には同一の符号が付されている。 このL−IGBTでは、第4図に示したアノードシッー
ト構造と同様に、n−ベース領域1に低抵抗の接触層と
してのn層9が設けられているが、このn層9には、コ
レクタ電極8は接触せず、別個に短絡電極10が接触し
ている。そして短絡電極1Gとコレクタ端子Cの間にゲ
ート端子Glを有する第一のスイッチング素子31が、
コレクタ電極8とコレクタ端子Cの間にゲート端子G、
を有する第二のスイッチング素子32がそれぞれ接続さ
れている。これらの素子31.32は、別個の素子を用
いてこのL−I GBTの半導体基板の外部に付けても
よく、Sot技術を用いてし−I GBTの半導体基板
上に作成してもよく、あるいはL−IGBTの半導体基
板に分離して集積してもよい。 第6図はこの実施例の等価回路を示し、第3図。 第5W!Jと共通の部分には同一の符号が付されている
。この等価回路において、スイッチング素子31をオフ
にしスイッチング素子32をオンすれば、第3図の7ノ
ードシッートされない場合に対応し、伝導度変調を増大
させることができる。スイッチング素子31をオンすれ
ば、第5図の回路に対応するアノードシッート伏態にな
り、スイッチング速度が改善されるが、さらに、その際
スイッチング素子をオフすることにより、アノード層7
からのキャリアの再注入をなくすることができ、スイッ
チング速度を−層速くすることができる。ただし、この
実施例ては、オン状態の時、主電流はスイッチング素子
32を介して流れるため、この素子での電圧降下はオン
電圧を上昇させる原因となる。第7図に示す実施例は、
スイッチング素子32を除いたもので、第8図はその等
価回路であり、オフ時にスイッチング素子31をオンす
ることにより、第4図、第5図とr4様なγノードシッ
ート状態となるとスイッチング速度が速まり、オン時に
はスイッチング素子31をオフすることにより、第2図
。 第3図に示したL−I GBTと同様の低いオン電圧と
なる。 それぞれ第1図と共通の部分に同一の符号を付した第9
図、第1O図に示す実施例では、短絡電極lOの接触す
る低抵抗のn層9がpアノード層7をとり囲んでいる。 このようなL−I GBTに高電圧が印加され、n−ベ
ースリiR1中に空乏層が広がった場合、n層9が空乏
層がアノード層7に達しないよう、空乏層のストッパの
役目を行うものである。第9図に示す実施例では、スイ
ッチング素子31.32が備えられ、等価回路は第6回
と同じである。第10図に示す別の実施例では、スイッ
チング素子32は除かれ、等価回路は第8図に等しい。 なお、以上の実施例は、導電型を逆にすればpチャネル
L−I GBTにおける実施例となる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ベース領域の表面部に設けられた異な
る導電型のアノードあるいはカソード領域に接続される
主端子を、ベース領域とスイ、チング素子を介して接続
することにより、オフ状態の時のみスイッチング素子を
オンにして7ノードショートあるいはカッ−ドジコート
させることができ、オン電圧の上昇を招くことなくスイ
ッチング速度を上げることができる。さらに、前記のア
ノードあるいはカソード領域と主端子の間にもスイッチ
ング素子を介在させて、オフ状態の時のみそのスイッチ
ング素子をオフすれば、スイッチング速度をさらに速く
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のL−I GBTの要部断面
図、第2図は従来のL−r GBTの要部断面図、第3
図はその等価回路図、第4図は別の従来のL−I GB
Tの要部断面図、第5図はその等価回路図、第6図は第
1図のL−I GBTの等価回路図、第7図は本発明の
別の実施例のL−IGBTの要部断面図、第8図はその
等価回路図、第9図、第10図はそれぞれ本発明のさら
に異なる実施例のL−I GBTの要部断面図である。 l:n−ベース領域、2apウェル、3:n0ソース層
、4:ソース電極、5:ゲート酸化膜、6:ゲート電極
、アニルアノード層、8:コレク夕電極、9:nベース
接触層、10:短絡電極、31.32ニスイツチング素
子。 イ 1316          IS1      
               「1第3図     
   0 第5図 7 ?   トー] G 第7111 1  か22  1  本、 第6図       第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)低不純物濃度の第一導電型の第一領域の表面部に選
    択的に形成された第二導電型の第二および第三領域が所
    定の間隔を介して位置し、第二領域の表面部に選択的に
    第一導電型の第四領域が形成された半導体素体を備え、
    第四領域と第一領域の間の第二領域の表面には絶縁膜を
    介してゲート電極が設けられるものにおいて、第一領域
    の表面部に選択的に高不純物濃度の第一導電型の第五領
    域が形成され、第三領域および第五領域がそれぞれスイ
    ッチング素子を介して共通端子に接続されたことを特徴
    とする横型伝導度変調MOSFET。 2)低不純物濃度の第一導電型の第一領域の表面部に選
    択的に形成された第二導電型の第二および第三領域が所
    定の間隔を介して位置し、第二領域の表面部に選択的に
    第一導電型の第四領域が形成された半導体素体を備え、
    第四領域と第一領域の間の第二領域の表面には絶縁膜を
    介してゲート電極が設けられるものにおいて、第一領域
    の表面部に選択的に高不純物濃度の第一導電型の第五領
    域が形成され、第三領域は直接、第五領域はスイッチン
    グ素子を介して共通の端子に接続されたことを特徴とす
    る横型伝導度変調MOSFET。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599221A1 (en) * 1992-11-20 1994-06-01 Hitachi, Ltd. IGBT with bipolar transistor
EP0649175A1 (de) * 1993-10-15 1995-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Laterales IGBT-Bauteil mit schaltbarer Anodenstruktur
DE102013009985A1 (de) 2013-06-14 2014-12-18 X-Fab Semiconductor Foundries Ag IGBT-Leistungstransistor für hohe Spannungen in grabenisolierter SOI-Technologie und Verfahren zu seiner Herstellung
CN117438451A (zh) * 2022-07-12 2024-01-23 无锡华润上华科技有限公司 横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599221A1 (en) * 1992-11-20 1994-06-01 Hitachi, Ltd. IGBT with bipolar transistor
US5572048A (en) * 1992-11-20 1996-11-05 Hitachi, Ltd. Voltage-driven type semiconductor device
EP0649175A1 (de) * 1993-10-15 1995-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Laterales IGBT-Bauteil mit schaltbarer Anodenstruktur
DE102013009985A1 (de) 2013-06-14 2014-12-18 X-Fab Semiconductor Foundries Ag IGBT-Leistungstransistor für hohe Spannungen in grabenisolierter SOI-Technologie und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102013009985B4 (de) 2013-06-14 2019-06-13 X-Fab Semiconductor Foundries Ag IGBT-Leistungstransistor, herstellbar in einer grabenisolierten SOI-Technologie und Verfahren zu seiner Herstellung
CN117438451A (zh) * 2022-07-12 2024-01-23 无锡华润上华科技有限公司 横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法

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