JPH0382162A - pチャネル絶縁ゲートバイポーラトランジスタ - Google Patents

pチャネル絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

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JPH0382162A
JPH0382162A JP1219286A JP21928689A JPH0382162A JP H0382162 A JPH0382162 A JP H0382162A JP 1219286 A JP1219286 A JP 1219286A JP 21928689 A JP21928689 A JP 21928689A JP H0382162 A JPH0382162 A JP H0382162A
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JP
Japan
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JP1219286A
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Katsunori Ueno
勝典 上野
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • 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]
    • H10D12/441Vertical IGBTs

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  • Bipolar Transistors (AREA)

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】 〔産業上の利用分軒〕 本発明は、npnバイポーラトランジスタのベス電流を
pチャネルMO3FETによって供給rるpチャネル絶
縁ゲートバイポーラトランジスタに関する。。
〔従来の技術〕
電力用スイッチング素子としてnチャネル絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ (IGBT)が−般に使われ始
めている。これは、nチャネル縦型MO3FETのドレ
イン領域のドレイン電極側に91層を付加したものと言
うことができる。しかし近年、pチャネルI GBTが
9III1111回路の簡略化が可能及びインテリジェ
ント化が容易ということで開発がさかんに行われている
。pチャネル!GBTはnチャネルI GBTの導電型
をすべて逆にしたものである。
すなわち、第1図に示すようにn″基板lにバッファ層
としての低抵抗の9層2を、その上に高抵抗層p−層3
を、このp−層3の表面部に選択的にnベース領域4を
、さらにこのベース領域4の表面部に選択的にp°ソー
ス領域5をそれぞれ形成し、nベース領域4のp−層3
とp゛ソース領域5で挟まれた領域をチャネル領域とし
て、この上にゲート接続膜6を介してゲート端子Gに接
続される多結晶シリコンゲート7を形成する。そして、
nベース領域4とp゛ソース領域5にエミッタ電極Eに
接続されたエミッタ電極8を、またコレクタ層となるn
0基板1の表面にコレクタ端子Cに接続されるコレクタ
電極9を接触させる。
エミッタ電極8とゲート7の間には層間絶縁膜10が介
在している。
この素子は、エミッタ電極8を接地し、ゲート7とコレ
クタ電極9に負の電圧を与えると、MOSFETがオン
してp−N3に正孔が流れ込む。
これに対応してn′″基板lからp−層3に電子の注入
が起こり、p−層3では伝導度aimが生じることによ
り、この領域の抵抗が低くなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
I GBTにおいては、ソース領域、チャネル領域、p
−層からなる寄生バイポーラトランジスタが存在し、n
ベース領域、p−層、コレクタ層からなるバイポーラト
ランジスタと寄生サイリスタを形成するため、ソース領
域の下側のベース領域を流れる電流による電圧降下が大
きくなってこの寄生サイリスクが点弧するとラフチアツ
ブがおこることはよく知られている。しかし、pチャネ
ルI GBTにおいては、ベース領域の抵抗はれチャネ
ルI GBTのベース領域の抵抗の2分の1ないし3分
の1となる。従って、同じ寸法ならばpチャネルIC;
BTはnチャネルI GBTと比較して2〜3倍の電流
までランチアンプしないことになる。ところが、実際に
は、pチャネルI GBTはnチャネルI GBTにく
らべて破壊しやすい事がわかっている。これは、空乏層
の強電界中を走行するキャリアがpチャネルI GBT
では電子であり、電子のアバランシェ増倍が正孔のそれ
と比較して非常に大きいことが原因である。素子破壊が
問題となるのは、いわゆる短絡時であって、このとき、
素子はオン状態でありながら電源が負荷を介せず直接印
加される。従ってエミッタ。コレクタに電lII電圧が
直接印加され、素子の制御する電流が流れる。pチャネ
ルI GBTでは、このときに先に述べたアバランシェ
増倍が急激に発生して素子破壊に至る。
本発明の目的は、上述の問題を解決して破壊の起こりに
くいpチャネルIGBTを提供することにある。
〔!I題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明は、n型のコレク
タ層の上にp型層が積層され、p型層の表面部に選択的
に複数のn型のベース領域が、さらにそのベース領域の
表面部に選択的にp型のソースw4域がそれぞれ形成さ
れ、p型層とソース領域にはさまれたベース領域の上に
絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、ソース領域およ
びベース領域の双方にオーム接触するエミッタ電極と、
コレクタ層にオーム接触するコレクタ電極とを備えたp
チャネルm縁グート型バイポーラトランジスタにおいて
、p型層とベース領域の間のpn接合のブレークダウン
電圧が600 V以上であってベース領域相互間の最小
間隔が18Irm以上であるものとする。
〔作用〕
第1図に示したpチャネルI GBTのnベース領域相
互間の間隔LGを小さくすると特性が悪化する。第2図
は、耐圧600■のI GBTでコレクタ電流50Aに
対するオン電圧のLG依存性を示したものである0図か
られかるように、L、を小さくするとオン電圧の上昇を
招く、これは大電力のMOS F ET等では以前から
れかっていることで、図の空乏層11が広がると正孔1
2の流れる径路がせばめられるからで、JFET (接
合FET)効果ど呼ばれている0本出願人の特許出願に
かかる特願平1−20364号明細書に記載されている
ように、ターンオフ時のアバランシェ破壊を起こしにく
いようにp−層3の比抵抗を大きくしていくと空乏層の
広がりが大きくなり、この効果が無視できなくなって第
2図に示すようなオン電圧の上昇を招く、もう一つの問
題は、L6を小さくする素子のセル密度ないしチャネル
密度が大きくなってしまうため、短絡時に流れるt流I
7が大きくなってしまうことである。第3図は、耐圧6
00V、を流容量50AのIGBTで、コレクタ電圧4
00 Vにおける短絡電流■、のL0依存性を示す、I
pが大きいと、上述の説明から予想されるようにアバラ
ンシェ増倍が発生しやすい、従って、!、を小さくする
方が望ましく、ブレークダウン電圧600 Vの素子で
はオン電圧を3.5v以下、短絡電流1pを200A以
下に抑えるために、L、は18u以上であることが有効
である。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図の構造をもつIGBTについて
説明する。このようなIGBTを製作するには、先ずn
0基板1の表面にエピタキシアル法でp゛バフフフ層2
p−層3を積層する。9層3の表面にゲート酸化膜6を
形tc1kに多結晶シリコンゲート7を形威し、次にこ
のゲートをマスクとしてnベース領域4形威のためのイ
オン注入を行う、nベース領域4の熱拡散を行ったのち
、同じくゲート7をマスクとしてp゛ソース領域5をイ
オン注入法と熱拡散法により形成する。このあと、PS
Gからなる絶縁膜10で1覆し、パターニングし、次い
でエミッタ[極8とコレクタ電極を形成することによっ
て素子は完成する0本発明によりnベース領域4相互間
の間隔り、を、18n以上、例えば2011Waにする
。L、についてよりわかりやすくするため、第4図、第
5図にエミッタ電極8.絶縁膜lOを除いた平面図を示
す、第4図に示す実施例ではnベース領域4.p゛ソー
ス領域5、ゲート7はいずれも帯状に形成されており、
ベース領域4の縁部間の間隔は一定であり、その間隔り
、を18−以上とする。第5図に示す実施例ではベース
領域4.ソース領域5は方形であり、ゲート7は方形の
開口部を除いて一面に覆っている。このときは、L6は
図示のようにnベース領域4相互間の間隔の最も狭いと
ころで定義される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、p層の表面部に形成されるnベース層
の間隔L6を大きくしてJFET効果を起こりに(くす
ることにより、オン抵抗を小さくし、また短絡電流]7
を小さくすることによりアバランシェ増倍を発生しにく
くすることができた。
これによりり、を小さくしたときに比して特性のすぐれ
たpチャネルI GBTを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施されるpチャネルIGBTの断面
図、第2図はpチャネルIGBTにおけるオン電圧とL
eとの関係線図、第3図はpチャネルI GBTにおけ
る短絡電流とり、との関係線図、第4図は本発明の一実
施例のpチャネルIGBTの平面図、第5図は本発明の
他の実施例のpチャネルr GBTの平面図である。 1:n1コレクタ層、3:p−層、4:nベース領域、
5:p°ソース領域、6:ゲート酸化膜、7:ゲート、
8:工ξツタ電極、9:コレクタ電し 第1噂 第2月 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)n型のコレクタ層の上にp型層が積層され、p型層
    の表面部に選択的に複数のn型のベース領域が、さらに
    そのベース領域の表面部に選択的にp型のソース領域が
    それぞれ形成され、p型層とソース領域にはさまれたベ
    ース領域の上に絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、
    ソース領域およびベース領域の双方にオーム接触するエ
    ミッタ電極と、コレクタ層にオーム接触するコレクタ電
    極とを備えたものにおいて、p型層とベース領域の間の
    pn接合のブレークダウン電圧が600V以上であって
    ベース領域相互間の最小間隔が18μm以上であること
    を特徴とするpチャネル絶縁ゲートバイポーラトランジ
    スタ。
JP1219286A 1989-08-25 1989-08-25 pチャネル絶縁ゲートバイポーラトランジスタ Expired - Lifetime JP2856257B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100351042B1 (ko) * 2000-04-04 2002-09-05 페어차일드코리아반도체 주식회사 역방향 차폐 모드에서도 높은 브레이크다운 전압을 갖는절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법
US11694995B2 (en) 2020-09-17 2023-07-04 Kioxia Corporation Semiconductor memory device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62283669A (ja) * 1986-06-02 1987-12-09 Toshiba Corp 導電変調型mosfet

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