JPH0362027B2 - - Google Patents

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JPH0362027B2
JPH0362027B2 JP58119472A JP11947283A JPH0362027B2 JP H0362027 B2 JPH0362027 B2 JP H0362027B2 JP 58119472 A JP58119472 A JP 58119472A JP 11947283 A JP11947283 A JP 11947283A JP H0362027 B2 JPH0362027 B2 JP H0362027B2
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semiconductor device
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JP58119472A
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JPS5921070A (ja
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Shutoratsuku Hemuuto
Teiihanii Ieene
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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Publication date
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Publication of JPS5921070A publication Critical patent/JPS5921070A/ja
Publication of JPH0362027B2 publication Critical patent/JPH0362027B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/393Body regions of DMOS transistors or IGBTs 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/411Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/101Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
    • H10D84/141VDMOS having built-in components

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は第一の導電形の基板、基板の第一の表
面に平面状に内設された少なくとも一つの逆導電
形のチヤネル領域およびチヤネル領域に平面状に
内設された第一の導電形のソース領域、第一の表
面に隣接するドレイン領域、他の基板表面に接続
されたドレイン領域、第一の表面に配置された絶
縁層の上に存在する少なくとも一つのゲート電
極、第一の表面に内設され、接触体を介して電圧
を印加可能の少なくとも一つの逆導電形の注入領
域を備えたIGFETを含む半導体装置に関する。
〔従来技術〕
このようなIGFETは、西ドイツ国特許出願番
号P3103444.6号によつて既に提案されている。高
い逆電圧が加えられる上述の種類の電力用
IGFETは比較的高いオン抵抗を持つ。オン抵抗
は基板に内設され、外部電源に接続された注入領
域によつて低減される。この注入領域はゲート電
圧の上昇と共に増加するキヤリアをドレイン領域
の電流路を形成する部分に注入する。これはあた
かもドレイン領域のドーピングが増加したように
作用し、それによつてオン抵抗Ronが低減され
る。
〔発明の目的〕
本発明はオン抵抗をさらに低減することを目的
とする。
〔発明の要点〕
本発明は、注入領域の中に注入領域より高いド
ーピングを持つ第一の導電形のエミツタ領域が内
設され、注入領域の第一の表面に露出する部分と
ドレイン領域のチヤネル領域と注入領域の間で第
一の表面に露出する部分とがゲート電極によつて
覆われ、注入領域は少なくともその表面で、
IGFETを導通するように制御する電圧において
その中にドレイン領域およびエミツタ領域を接続
するチヤネルが形成されるようにドーピングされ
ていることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
本発明を第1図ないし第3図に関連し二つの実
施例を引用して詳細に説明する。
第1図に示すIGFETは基板1上に構成され、
その基板は低ドーピングの領域2と比較的高ドー
ピングの領域3を有する。領域2はIGFETに対
するドレイン領域として役立つ。、第一の表面4
の中に逆導電形pのチヤネル領域が平面状に内設
されている。チヤネル領域6の中には比較的高ド
ーピングの第一の導電形(n+)のソース領域7
が平面状に内設されている。ソース領域7および
チヤネル領域6はドレイン領域2と共にIGFET
Aを形成する。
IGFET Aから横に間隔を置いて基板と逆導電
形pの注入領域11が第一の表面4に配されてい
る。注入領域11の中に第一の導電形のエミツタ
領域12が平面状に内設されている。それは高く
ドーピングされている(n+)ことが望ましい。
さらに第一の表面4の中に比較的高ドーピングの
逆導電形のコンタクト領域13が内設されてい
る。これは注入領域11から横方向に間隔を置い
ているが、しかしそれとじかに並んでいてもよ
い。
ソース領域7およびチヤネル領域6は両領域に
共通の電極8により接触されている。基板1の表
面4は絶縁層9によつて覆われ、その上にゲート
電極10が配置されている。ゲート電極10は一
方の側でチヤネル領域6の表面4に露出する部分
を、他方の側で注入領域11の表面4に露出する
部分を覆う。コンタクト領域13は接触体14を
備え、それはゲート電源+VGSおよびゲート電極
10あるいは別の電源と接続されている。基板の
他の表面5はオーム接触電極15によつて接続さ
れている。注入領域11とコンタクト領域13の
間には、破線で示された導電接続16が内設され
ている。これは、例えば一つまたは複数の図面の
外にあり、コンタクト領域13および注入領域1
1と同導電形の径路によつて形成することができ
る。
動作状態の説明のためにIGFETが正のドレイ
ンソース間電圧+VDSに接続されたとする。正の
ゲート電圧の印加の際にはゲート電極10の下に
蓄積層22が、そしてチヤネル領域6の中に表面
4に接して反転層が形成される。それによつて負
のキヤリアがソース領域7からドレイン電極15
の方へ流れる。注入領域11は少なくとも表面4
の浅いところで、例えばチヤネル領域6と同様な
高さに充分ドーピングされているならば、注入領
域11の中の表面4にも反転層が形成される。そ
れによつてソース接触体8からエミツタ領域12
への導電接続が作成される。注入領域11に接続
16、コンタクト領域13および接触体14を介
して正の電位が印加されるから、エミツタ領域1
2、注入領域11およびドレイン領域2からなる
配列はバイポーラトランジスタBのようにふるま
い、その場合注入領域11がベース領域を形成す
る。トランジスタBは注入領域11中の正の制御
電流によつて制御されるから、ドレイン領域2に
正のキヤリアを放出する。注入作用はその場合ゲ
ート電圧の上昇と共にバイポーラトランジスタB
の電流増幅率のために急しゆんな経過をとる。注
入領域の角がその上正のキヤリアをドレイン領域
に注入し、それが負のキヤリアの対応する濃度増
加、すなわちドーピングの見かけの増大をもたら
す結果となる。それによつてオン抵抗は低下す
る。
第1図に示す装置においては、ゲート電源にバ
イポーラトランジスタBの制御電流が負荷とな
る。これは多くの目的に対して望ましくない。第
2図には、バイポーラトランジスタBに対する制
御電流がゲート電源ではなくてドレイン−ソース
間電圧源から引き出される装置が示されている。
第1図と同一または同じ機能の部分には同じ符号
が付されている。
第1図による装置において用いられた領域に付
加して第2図による装置には、チヤネル領域18
(pドーピング)およびソース領域19(n+ドー
ピング)を有する補助FET Cが集積されてい
る。ソース領域19およびチヤネル領域18は接
触体20によつて電気的に相互に接続されてい
る。この接触体は接続されておらず、従つて補助
FET Cの電位は電位+VDSと大地電位の間にド
リフトする。補助FET Cは表面に対して絶縁さ
れたゲート電極17を有し、それはチヤネル領域
18の表面に露出する部分を覆う。ゲート電極1
7はコンタクト領域13および注入領域11の表
面に露出する部分も覆う。しかしこれは不可欠で
はない。この装置はしかし、チヤネル領域6,1
8および注入領域11ならびにソース領域7,1
9およびエミツタ領域12が同一工程により例え
ばイオン注入によつて製作されるときに利点を持
つ。そのためにはゲート電極10および17はn
形の多結晶シリコンから作成され、上述の領域に
対する注入マスクを形成する。ゲート電極10お
よび17は電気的に互に接続されるかあるいは唯
一のゲート電極を形成することが有効である。
正のゲート−ソース間電圧を印加した場合、
IGFET Aはオフになり、負のキヤリアがドレイ
ン電極15に向けて流れる。同時に第1図に関し
て述べたようにエミツタ領域12がソース接触体
8と電気的に接続される。IGFET Aの導通の同
時に、蓄積層24とチヤネル領域18の範囲の表
面4の対応する反転層の形成のもとに捕助FET
Cも導通するように制御される。それは同様にド
レイン電極15に向けて負のキヤリアを放出す
る。それによつてドレイン電極15と補助FET
Cのソース領域9の間のオーム性の接続ができ上
がる。それと共に接触体20を介してチヤネル領
域18は正の電位にある。チヤネル領域18は、
破線で示されたオーム性接続21を介してコンタ
クト領域13と接続されている。オーム性接続2
1はオーム性接続16と同様に同じ導電形の図面
の外に存在する経路を通じて形成される。導電接
続16はそのときバイポーラトランジスタBも導
通状態に制御し、第1図に関して述べられたよう
に負のキヤリアを放出する。注入領域の角は同時
に正のキヤリアを電流路に注入する。それにより
IGFETのオン抵抗が著しく低減される。
コンタクト領域13はチヤネル領域18と注入
領域11の間のオーム性接続に対してそれ自身な
くてもすむ。しかしそれは、補助FET Cを
IGFET Aから電気的に減結合するのに役立つ。
なぜならコンタクト領域13がなければ表面4に
通り抜ける反転層が形成されるからである。それ
によつて補助FET CはIGFET Aと電気的に並
列接続されることになる。蓄積層22および24
の電気的な分離のためにコンタクト領域13をバ
イポーラトランジスタBと補助FET Cの間に配
置する。それはゲート電極17の下のその表面に
反転が起らないほど高くドーピングされていなけ
ればならない。コンタクト領域13の表面でのド
ーピングとしては、例えば1015〜1020原子/cm2
調整されるとよい。それに対しチヤネル領域およ
び注入領域は基板の表面で、例えば1016〜1017
子/cm2のドーピングを持つ。
より高い電流に対しては、第2図に示す素子の
多数を持つ集積装置を構成することがすすめられ
る。そのような装置が第3図に示されている。そ
れは複数の網目状に配置されたIGFET A、複数
のバイポーラトランジスタBおよび例えば補助
FET Cを有する。補助FETをIGFET素子Aか
ら電気的に分離するために、コンタクト領域13
が補助FET Cをすべての側で横方向の間隔を置
いて囲む。第2図に破線で示した電気的接続16
および21はこの場合は表面に内設された基板と
逆導電形の径路として図示されている。なおより
高い負荷に対しては、第3図に示された配列をよ
り大きな基板上にさらにいくつも網目状に配置す
ることが可能である。
〔発明の効果〕
高逆耐圧用の電力用MOSFETのオン抵抗Ron
は比較的高い。オン抵抗は外部電源に接続可能の
注入領域を基板中に配置することによつて低減で
きる。本発明はさらに注入領域中にそれと逆導電
形のエミツタ領域を形成し、エミツタ領域、注入
領域およびFETのドレイン領域からなるバイポ
ーラトランジスタがFETのゲート電極を介して
ゲート電圧の上昇によりオン状態となり、キヤリ
アを電流路に放出するようにしたものである。そ
れによつてあたかも基板のドーピングが増大した
ようになつてオン抵抗はさらに低下する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部断面図、第2
図は別の実施例の要部断面図、第3図は第2図に
示した実施例によるIGFETおよび注入領域を多
数網目状に配置した集積半導体装置の実施例の平
面図である。 1……半導体基板、2……ドレイン領域、4…
…基板の第一の表面、5……基板の第二の表面、
6,18,19……チヤネル領域、7……ソース
領域、10……ゲート電極、11……注入領域、
12……エミツタ領域、13……コンタクト領
域、16……電流径路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第一の導電形の基板、基板の第一の表面に平
    面状に内設された少なくとも一つの逆導電形のチ
    ヤネル領域およびチヤネル領域に平面状に内設さ
    れた第一の導電形のソース領域、第一の表面に隣
    接するドレイン領域、第一の表面に配置された絶
    縁層の上に存在する少なくとも一つのゲート電
    極、第一の表面に内設され、接触体を介して電圧
    を印加可能の少なくとも一つの逆導電形の注入領
    域を備えたIGFETを含むものにおいて、注入領
    域中に注入領域より高いドーピングを持つ第一の
    導電形のエミツタ領域が内設され、注入領域の第
    一の表面に露出する部分とドレイン領域のチヤネ
    ル領域と注入領域の間で第一の表面に露出する部
    分とがゲート電極によつて覆われ、注入領域は少
    なくともその表面で、IGFETを導通するように
    制御する電圧においてその中にドレイン電極およ
    びエミツタ領域を接続するチヤネルが形成される
    ようにドーピングされたことを特徴とする半導体
    装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
    注入領域が第一の表面に平面状に内設された逆導
    電形のコンタクト領域を介して電源に接続可能で
    あることを特徴とする半導体装置。 3 特許請求の範囲第2項記載の装置において、
    注入領域が第一の表面に内設され、注入領域と同
    一導電形を持つ径路によつて電気的に接続された
    ことを特徴とする半導体装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の装置において、
    コンタクト領域が基板に配置された補助FETの
    チヤネル領域と電気的に接続され、該補助FET
    のソースおよびチヤネル領域は接触体を通じて相
    互に接続されたことを特徴とする半導体装置。 5 特許請求の範囲第4項記載の装置において、
    コンタクト領域が補助FETのチヤネル領域と、
    第一の表面に内設され、コンタクト領域と同一導
    電形を持つ径路を通じて電気的に接続されたこと
    を特徴とする半導体装置。 6 特許請求の範囲第4項または第5項に記載の
    装置において、補助FETがIGFETと共通のゲー
    ト電極を有し、コンタクト領域はゲート電極の下
    に形成される蓄積層が注入領域と補助FETの間
    で完全に中断されるように補助FETと注入領域
    の間に配置され、かつそのように高くドーピング
    されたことを特徴とする半導体装置。 7 特許請求の範囲第4項ないし第6項のいずれ
    かに記載の装置において、IGFET、注入領域お
    よび補助FETが基板上に多数網目状に配置され、
    各補助FETは注入領域により横方向において囲
    まれたことを特徴とする半導体装置。
JP58119472A 1982-07-01 1983-06-30 半導体装置 Granted JPS5921070A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19823224642 DE3224642A1 (de) 1982-07-01 1982-07-01 Igfet mit injektorzone
DE3224642.0 1982-07-01

Publications (2)

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JPS5921070A JPS5921070A (ja) 1984-02-02
JPH0362027B2 true JPH0362027B2 (ja) 1991-09-24

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ID=6167372

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JP58119472A Granted JPS5921070A (ja) 1982-07-01 1983-06-30 半導体装置

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US (1) US4543596A (ja)
EP (1) EP0098496A1 (ja)
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DE (1) DE3224642A1 (ja)

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