JPH0779164B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0779164B2
JPH0779164B2 JP61020631A JP2063186A JPH0779164B2 JP H0779164 B2 JPH0779164 B2 JP H0779164B2 JP 61020631 A JP61020631 A JP 61020631A JP 2063186 A JP2063186 A JP 2063186A JP H0779164 B2 JPH0779164 B2 JP H0779164B2
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drain
region
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drift layer
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ゴーラブ マジユームダール
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置に関し、特に大電力高速高周波
スイッチング素子をモノリシックで実現した半導体装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a high power, high speed and high frequency switching element is realized monolithically.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から用いられている低オン抵抗の大電力高速高周波
スイッチング素子として例えば第3図に示すようなもの
があった。
As a conventional high power, high frequency, high frequency switching element having a low on-state resistance, there is one as shown in FIG. 3, for example.

第3図は従来のモノリシックに構成された伝導度変調金
属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(以下CAT素子と
称す)の構造を示す断面図である。この図において、CA
T素子の構成は、従来の二重拡散で作られる金属酸化膜
半導体電界効果トランジスタ(以下MOSFETと称す)のn+
形ドレイン領域となる半導体基板をドレイン/コレクタ
領域となるn+形半導体基板7で置き換えたものである。
さらに詳細に説明すると、p+形半導体基板7の上部に、
例えばn形エピタキシャル層からなるドレインドリフト
層6が形成されている。そして、ドレインドリフト層6
の上面に複数個のp形ベース領域5が互いに間隔を隔て
て形成されており、これらのp形ベース領域5内の上面
には2個のn+形ソース/エミッタ領域4が互いに間隔を
隔てて形成されている。そしてp形ベース領域5間のド
レインドリフト層6の表面とドレインドリフト層6に接
するp形ベース領域5からn+形ソース/エミッタ領域4
の周辺部にかけての表面に、例えば二酸化シリコンから
なるゲート酸化膜3が形成されている。ゲート酸化膜3
の内部には、金属からなるゲート電極2が形成されてお
り、このゲート電極2はn+形ソース/エミッタ領域4上
までのびている。またゲート酸化膜3に覆われていない
p形ベース領域5の中央部表面,n+形ソース/エミッタ
領域4の表面およびゲート酸化膜3の表面にはソース/
エミッタ電極1が形成されている。ここで、n+形ソース
/エミッタ領域4とp形ベース領域5とドレインドリア
ト層6は、MOSFETに寄生するnpnトランジスタを構成
し、p形ベース領域5とドレインドリフト層6とp+形半
導体基板7は、CAT素子に寄生するpnpトランジスタを構
成している。またp+形半導体基板7の下部にはドレイン
/コレクタ電極8が形成されている。Gはゲート電極端
子、S/Eはソース/エミッタ電極端子、D/Cはドレイン/
コレクタ電極端子、D1はダイオード、D2はpinダイオー
ド、Rsは寄生抵抗を示す。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional monolithically constructed conductivity modulation metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as CAT element). In this figure, CA
The structure of the T element is n + of the conventional metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as MOSFET) made by double diffusion.
The semiconductor substrate to be the drain region is replaced with the n + semiconductor substrate 7 to be the drain / collector region.
More specifically, on the upper part of the p + type semiconductor substrate 7,
For example, the drain drift layer 6 made of an n-type epitaxial layer is formed. Then, the drain drift layer 6
A plurality of p-type base regions 5 are formed on the upper surface of the n-type source regions 5 with a space therebetween, and two n + -type source / emitter regions 4 are spaced from each other on the upper surface of the p-type base region 5. Is formed. The surface of the drain drift layer 6 between the p-type base regions 5 and the p-type base region 5 in contact with the drain drift layer 6 to the n + -type source / emitter region 4
A gate oxide film 3 made of, for example, silicon dioxide is formed on the surface extending to the peripheral portion. Gate oxide film 3
A gate electrode 2 made of a metal is formed in the interior of the gate electrode 2, and the gate electrode 2 extends up to the n + type source / emitter region 4. Further, the surface of the central portion of the p-type base region 5 not covered with the gate oxide film 3, the surface of the n + -type source / emitter region 4 and the surface of the gate oxide film 3 are source / source
The emitter electrode 1 is formed. Here, the n + type source / emitter region 4, the p type base region 5, and the drain drift layer 6 form an npn transistor parasitic on the MOSFET, and the p type base region 5, the drain drift layer 6, and the p + type semiconductor are formed. The substrate 7 constitutes a pnp transistor parasitic on the CAT element. A drain / collector electrode 8 is formed below the p + type semiconductor substrate 7. G is the gate electrode terminal, S / E is the source / emitter electrode terminal, D / C is the drain /
Collector electrode terminal, D 1 is a diode, D 2 is a pin diode, and R s is a parasitic resistance.

このようなCAT素子の等価回路は、理想的な電流の流れ
からいえばMOSFETとpinダイオードD2とを直列に接続し
たものになるべきであるが、実際には第4図に示すよう
にMOSFETと、これに寄生するnpnトランジスタとpnpトン
ラジスタから構成されるサイリスタとを組み合わせたも
のになる。
An equivalent circuit of such a CAT element should be a MOSFET and a pin diode D 2 connected in series in terms of an ideal current flow. However, in practice, as shown in FIG. And a thyristor composed of an npn transistor and a pnp transistor that are parasitic on this.

次にこのCAT素子の動作について説明する。Next, the operation of this CAT element will be described.

ゲート電極端子Gとソース/エミッタ電極端子S/Eとを
短絡してドレイン/コレクタ電極端子D/Cとソース/エ
ミッタ電極端子S/E間にドレイン/コレクタ電極端子D/C
から見て逆バイアスとなる電圧を印加すると、pinダイ
オードD2が逆バイアスになり逆バイアス阻止特性が現わ
れる。またドレイン/コレクタ電極端子D/Cとソース/
エミッタ電極端子S/E間にドレイン/コレクタ電極端子D
/Cから見て順バイアスとなる電圧を印加すると、ダイオ
ードD1が逆バイアスになり逆バイアス阻止特性が現われ
る。この状態で、ゲート電極端子Gとソース/エミッタ
電極端子S/E間にMOSFETのしきい値電圧以上の電圧を印
加すると、p形ベース領域5にチャンネルが形成されて
MOSFETが動作する状態になると同時に、pinダイオードD
2を介してp+形半導体基板7からドレインドリフト層6
へホールが注入されてこのドレインドリフト層6の伝導
度が増大し、CAT素子が低オン抵抗でターンオフする。
The gate electrode terminal G and the source / emitter electrode terminal S / E are short-circuited to connect the drain / collector electrode terminal D / C and the source / emitter electrode terminal S / E to the drain / collector electrode terminal D / C.
When a voltage having a reverse bias is applied, the pin diode D 2 is reverse biased and the reverse bias blocking characteristic appears. Drain / collector electrode terminal D / C and source /
Drain / collector electrode terminal D between emitter electrode terminal S / E
When a voltage that is forward-biased when viewed from / C is applied, the diode D 1 is reverse-biased and the reverse-bias blocking characteristic appears. In this state, when a voltage higher than the threshold voltage of the MOSFET is applied between the gate electrode terminal G and the source / emitter electrode terminal S / E, a channel is formed in the p-type base region 5.
At the same time that the MOSFET is ready to operate, pin diode D
2 through the p + type semiconductor substrate 7 to the drain drift layer 6
The holes are injected to increase the conductivity of the drain drift layer 6, and the CAT element is turned off with a low on-resistance.

またCAT素子をターンオフするためには、ゲート電極端
子Gとソース/エミッタ電極端子S/Eとを短絡してこれ
らの端子間に印加されている電圧をMOSFETのしきい値電
圧以下にし、ゲート電極2の下部のp形ベース領域5の
表面の反転領域を元に戻してドレインドリフト層6への
電子の供給を止める。ターンオフの開始時には、ドレイ
ンドリフト層6にそれまでの間に注入された電子が大量
に集中しているが、これらの電子はp+形半導体基板7に
注入され、それに見合ったホールによる電流がp形ベー
ス領域5に流れる。このような状態が続くとドレインド
リフト層6の電子の集中度は低下し、その後残されたホ
ールと電子が再結合によって打ち消し合うことにより、
CAT素子がターンオフする。
In order to turn off the CAT element, the gate electrode terminal G and the source / emitter electrode terminal S / E are short-circuited so that the voltage applied between these terminals is equal to or lower than the threshold voltage of the MOSFET, and the gate electrode The inversion region on the surface of the p-type base region 5 below 2 is restored to stop the supply of electrons to the drain drift layer 6. At the start of turn-off, a large amount of electrons injected until then are concentrated in the drain drift layer 6, but these electrons are injected into the p + -type semiconductor substrate 7, and a current due to holes corresponding to that is p. Flow into the shaped base region 5. If such a state continues, the degree of concentration of electrons in the drain drift layer 6 decreases, and the remaining holes and electrons cancel each other by recombination.
The CAT element turns off.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のような従来のCAT素子においては、トランジスタ
およびpnpトランジスタのそれぞれの直流電流増幅率hFE
の合計が1より大となり、かつホール電流によるnpnト
ランジスタのp形ベース領域5の抵抗Rsでの電圧降下Vs
が300゜Kで0.4〜0.8V以上になる場合、ターンオン時に高
電流密度でサイリスタ領域のnpnトランジスタとpnpトラ
ンジシタが相互にフィードバック作用をするため、サイ
リスタ領域がラッチングし、CAT素子のゲート制御能力
がなくなってこれをターンオフするのが困難になる。し
たがって、CAT素子を正常に動作させるにはこれをラッ
チングする電流レベル以下で使用する必要があるが、サ
イリスタ領域がラッチングする電流レベルが低いため、
そのゲート制御範囲が狭いという問題点があった。
In the conventional CAT element as described above, the direct current amplification factor h FE of each of the transistor and the pnp transistor is
Is larger than 1 and the voltage drop V s at the resistance R s of the p-type base region 5 of the npn transistor due to the Hall current is V s.
When the voltage is more than 0.4-0.8V at 300 ° K, the npn transistor and the pnp transistor in the thyristor region feedback each other at high current density at turn-on, so the thyristor region latches and the gate control capability of the CAT element increases. It's gone and it's hard to turn it off. Therefore, in order to operate the CAT element normally, it is necessary to use it below the current level at which it latches, but since the current level at which the thyristor region latches is low,
There is a problem that the gate control range is narrow.

この問題点を解決するために、第5図に示す構造のCAT
素子が発表されている。第5図においては、p形ベース
領域5の中央部に不純物濃度の高いp+形ベース中央領域
50が形成されており、ドレインドリフト層6とp+形半導
体基板7間にn+形バッファ層9が挿入されている。この
CAT素子の等価回路は第4図に示す回路と同じである。
In order to solve this problem, the CAT with the structure shown in FIG.
The element has been announced. In FIG. 5, a p + type base central region having a high impurity concentration is provided in the central part of the p type base region 5.
50 is formed, and the n + type buffer layer 9 is inserted between the drain drift layer 6 and the p + type semiconductor substrate 7. this
The equivalent circuit of the CAT element is the same as the circuit shown in FIG.

このCAT素子ではp+形ベース中央領域50により寄生npnト
ランジスタの直流電流増幅率hFEを下げ、かつn+形バッ
ファ層9によりp+形半導体基板7からドレインドリフト
層6へのホールの注入を抑えて寄生pnpトランジスタの
直流電流増幅率hFEを下げることによって、CAT素子がタ
ーンオン時にラッチングしにくいようにしている。すな
わち、第3図のCAT素子に比べてラッチングする電流を
レベルを上げているが、そのゲート制御範囲を十分広く
とることはできなかった。
In this CAT element, the direct current amplification factor h FE of the parasitic npn transistor is lowered by the p + type base central region 50, and holes are injected from the p + type semiconductor substrate 7 to the drain drift layer 6 by the n + type buffer layer 9. By suppressing and reducing the DC current gain h FE of the parasitic pnp transistor, the CAT element is less likely to latch at turn-on. That is, although the level of the latching current was raised as compared with the CAT element of FIG. 3, the gate control range could not be made sufficiently wide.

また十分なターンオン主電流を流すためには、ゲート電
極端子Gとソース/エミッタ電極端子S/E間に印加する
電圧は、10〜15V程度(この値は従来の設計基準で形成
されたゲート酸化膜の厚みによって決まる)の高い値で
なければならず、制御回路(μ−computer,TTL,CMOS)
用の5V電源系だけでは使用不可能で10〜15Vの別電源が
必要となり、回路が複雑になるという問題点があった。
In order to pass a sufficient turn-on main current, the voltage applied between the gate electrode terminal G and the source / emitter electrode terminal S / E is about 10 to 15 V (this value is the gate oxidation formed by the conventional design standard). Control circuit (μ-computer, TTL, CMOS)
There is a problem that the circuit becomes complicated because it is not possible to use only the 5V power supply system for the power supply and a separate power supply of 10 to 15V is required.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、MOSFETに寄生するサイリスタ領域のラッチングす
る電流レベルを上げてゲート制御範囲を拡げることがで
き、かつ低電圧(5V)でドライブできる半導体装置を
得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is a semiconductor capable of increasing the latching current level of the thyristor region parasitic in the MOSFET to extend the gate control range and driving at a low voltage (5V). The purpose is to obtain the device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る半導体装置は、CAT素子のドレイン/コ
レクタ領域となる第1の導電形で高不純物濃度の半導体
基板内のソース/エミッタ領域の下部に対応する領域を
第2の導電形で高不純物濃度のドレイン/コレクタ層と
したものである。
In the semiconductor device according to the present invention, a region corresponding to the lower portion of the source / emitter region in the semiconductor substrate of the first conductivity type and the high impurity concentration, which is the drain / collector region of the CAT element, has the second conductivity type and the high impurity concentration. It is a drain / collector layer of high concentration.

〔作用〕[Action]

この発明においては、ドレイン/コレクタ領域となる第
1の導電形で高不純物濃度の半導体基板からドレインド
リフト層へのホールの注入が部分的に行われ、ターンオ
フ時には注入されたホールが第2の導電形で高不純物濃
度のドレイン/コレクタ層へと抜ける。
In the present invention, holes are partially injected into the drain drift layer from the semiconductor substrate of the first conductivity type which is the drain / collector region and has a high impurity concentration, and the holes injected are second conductivity when turned off. Form to drain to the high impurity concentration drain / collector layer.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はモノリシックに構成されたこの発明の半導体装
置の一実施例であるCAT素子の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a CAT element which is an embodiment of a semiconductor device of the present invention which is monolithically structured.

第1図において、第5図と同一符号は同一部分を示し、
20は電極で、p形ベース領域5との間隔がドレインドリ
フト層6との間隔よりも小さくなる形状としてある。30
は前記電極20を覆うゲート酸化膜で、電極20とp形ベー
ス領域5間の厚さが薄くなっている。70はドレイン/コ
レクタ領域となるp+形半導体基板で、n+形ソース/エミ
ッタ領域4の下部に対応する領域にはn+形のドレイン/
コレクタ層10が形成されている。
In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 5 indicate the same parts,
Reference numeral 20 denotes an electrode, which has a shape such that the distance from the p-type base region 5 is smaller than the distance from the drain drift layer 6. 30
Is a gate oxide film covering the electrode 20, and the thickness between the electrode 20 and the p-type base region 5 is thin. 70 drain / collector region to become p + type semiconductor substrate, the region corresponding to the lower portion of the n + -type source / emitter region 4 of the n + -type drain /
A collector layer 10 is formed.

第1図において、n+形ソース/エミッタ領域4とp形ベ
ース領域5,p+形ベース中央領域50とドレインドリフト層
6,n+形ドレイン/コレクタ層10はMOSFETに寄生するnpn
トランジスタを構成し、p形ベース領域5,p+形ベース中
央領域50とドレインドリフト層6,n+形ドレイン/コレク
タ層10aとp+形半導体基板70はCAT素子に寄生するpnpト
ランジスタを構成し、これら両トランジスタは寄生サイ
リスタ領域を構成している。
In FIG. 1, n + type source / emitter region 4, p type base region 5, p + type base central region 50 and drain drift layer
6, n + type drain / collector layer 10 is npn parasitic on MOSFET
A p-type base region 5, p + -type base central region 50, drain drift layer 6, n + -type drain / collector layer 10a and p + -type semiconductor substrate 70 form a pnp transistor parasitic on the CAT element. , These two transistors form a parasitic thyristor region.

次にこのCAT素子の動作について説明する。Next, the operation of this CAT element will be described.

まず、ドレイン/コレクタ電極端子D/Cとソース/エミ
ッタ電極端子S/E間にドレイン/コレクタ電極端子D/Cか
ら見て順バイアスとなる電圧を印加した状態で、ゲート
電極端子Gとソース/エミッタ電極端子S/E間にゲート
しきい値電圧以上の電圧を印加すればCAT素子がターン
オンする。ここでは、チャンネルが誘起されるp形ベー
ス領域5上のゲート酸化膜30の厚みが薄く、かつドレイ
ンドリフト層6上の厚みを厚くしてあるため、ゲートし
きい値電圧は、例えば4〜5Vと低くなっている。
First, in the state in which a forward bias voltage when viewed from the drain / collector electrode terminal D / C is applied between the drain / collector electrode terminal D / C and the source / emitter electrode terminal S / E, the gate electrode terminal G and the source / source electrode are connected. If a voltage higher than the gate threshold voltage is applied between the emitter electrode terminals S / E, the CAT element turns on. Here, since the gate oxide film 30 on the p-type base region 5 where the channel is induced is thin and the drain drift layer 6 is thick, the gate threshold voltage is, for example, 4 to 5V. Is low.

またn+形ドレイン/コレクタ層10が各n+形ソース/エミ
ッタ領域4の下部のp+形半導体基板70内に部分的に形成
されているため、p+形半導体基板70(pnpトランジスタ
のp+エミッタ)からドレインドリフト層6へホールが部
分的に注入され、さらにn+形バッファ層9により抑えら
れる。このため、寄生pnpトランジスタのベース領域の
輸送効率が低下してその直流電流増幅率hFEが従来のCAT
素子に比べて大幅に下がる。一方、p+形半導体基板70か
ら注入されたホールはドレインドリフト層6内を絞られ
た状態で上方に向かってまっすぐに流れ、ホールの大部
分はp+形ベース中央領域50に達し、残りのホールはp形
ベース領域5に達してソース/エミッタ電極端子S/Eに
抜ける。このため、ホール電流によるp形ベース領域5
およびp形ベース中央領域50の抵抗Rsでの電圧降下Vs
従来のCAT素子に比べて小さくなる。
Further, since the n + -type drain / collector layer 10 is partially formed in the p + -type semiconductor substrate 70 below each n + -type source / emitter region 4, the p + -type semiconductor substrate 70 (p of the pnp transistor is Holes are partially injected into the drain drift layer 6 from the ( + emitter) and are suppressed by the n + type buffer layer 9. For this reason, the transport efficiency of the base region of the parasitic pnp transistor is reduced, and its DC current amplification factor h FE is
Significantly lower than the device. On the other hand, the holes injected from the p + -type semiconductor substrate 70 flow upward straight in a narrowed state in the drain drift layer 6, and most of the holes reach the p + -type base central region 50, and the remaining The holes reach the p-type base region 5 and escape to the source / emitter electrode terminal S / E. Therefore, the p-type base region 5 due to the hole current
Also, the voltage drop V s at the resistance R s of the p-type base central region 50 is smaller than that of the conventional CAT element.

このように、このCAT素子においては、寄生pnpトランジ
スタの直流電流増幅率hFEが下がり、かつ寄生npnトラン
ジスタのp形ベース領域5,p+形ベース中央領域50での電
圧降下Vsが小さくなるため、従来のCAT素子に比べてラ
ッチングする電流レベルが上がる。したがって、CAT素
子のターンオフが容易になって高速高周波スイッチング
特性が向上し、第2図の等価回路図に示すような理想的
なCAT素子として動作する。
As described above, in this CAT element, the DC current amplification factor h FE of the parasitic pnp transistor is lowered, and the voltage drop V s in the p-type base region 5 and the p + -type base central region 50 of the parasitic npn transistor is reduced. Therefore, the latching current level is higher than that of the conventional CAT element. Therefore, turn-off of the CAT element is facilitated, high-speed high-frequency switching characteristics are improved, and the CAT element operates as an ideal CAT element as shown in the equivalent circuit diagram of FIG.

またこのCAT素子では、上述のようにラッチングする電
流レベルが上がるため、従来のCAT素子に比べてゲート
制御範囲が広くなり、その分CAT素子の高電流密度化が
可能となり、チップサイズを小さくしてCAT素子の小形
化,低コスト化を図ることができる。
Also, with this CAT element, the current level for latching rises as described above, so the gate control range is wider than with the conventional CAT element, and it is possible to increase the current density of the CAT element accordingly, and reduce the chip size. It is possible to reduce the size and cost of CAT elements.

ドレインドリフト層6の伝導度変調については、p+形ベ
ース中央領域50およびゲート酸化膜30の中央部の直下の
部分で行うのが効果的であり、従来のCAT素子と同等の
伝導度変調効果を得ることができ、オン電圧を低くする
こができる。
Regarding the conductivity modulation of the drain drift layer 6, it is effective to carry out the conductivity modulation effect just under the center of the p + type base central region 50 and the gate oxide film 30, and the conductivity modulation effect equivalent to that of the conventional CAT element is obtained. Can be obtained, and the on-voltage can be lowered.

さらに、従来のCAT素子においてはp+形ドレイン/コレ
クタ層7(第3図)がドレインドリフト層6の全域にわ
たって形成されているため、ターンオフ時において、タ
ーンオン時にドレインドリフト層6に蓄積されたホール
がp+形ドレイン/コレクタ層7でブロックされて抜けに
くかったが、このCAT素子においはホールがp+形半導体
基板70の底部の狭い範囲でしかブロックされず、そのま
わりのn+形ドレイン/コレクタ層10に容易に抜けること
ができ、これによってもCAT素子のターンオフ動作が容
易となって高速高周波スイッチング特性が向上する。
Further, in the conventional CAT element, the p + -type drain / collector layer 7 (FIG. 3) is formed over the entire drain drift layer 6, so that at the time of turn-off, holes accumulated in the drain drift layer 6 at the time of turn-on. Was blocked by the p + -type drain / collector layer 7 and hard to escape, but in this CAT element, holes were blocked only in a narrow area at the bottom of the p + -type semiconductor substrate 70, and the n + -type drain / It can easily escape to the collector layer 10, and this also facilitates the turn-off operation of the CAT element and improves the high-speed and high-frequency switching characteristics.

なお、この発明は、各層,各領域の導電形を反対にした
p形のCAT素子についても適用できるが、p+形半導体基
板70にn+形ドレイン/コレクタ領域を拡散する方法が比
較的容易である。
Although the present invention can be applied to a p-type CAT element in which the conductivity types of the layers and regions are opposite, the method of diffusing the n + -type drain / collector region in the p + -type semiconductor substrate 70 is relatively easy. Is.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明したとおり、CAT素子のドレイン/
コレクタ領域となる第1の導電形で高不純物濃度の半導
体基板内のソース/エミッタ領域の下部に対応する領域
を第2の導電形で高不純物濃度のドレイン/コレクタ層
としたので、寄生npnトランジスタとpnpトランジスタと
から構成されるサイリスタのラッチングする電流レベル
が上がり、ゲート制御範囲を拡げることができるという
効果がある。
As described above, the present invention provides a drain / catalyst element.
Since the region corresponding to the lower part of the source / emitter region in the semiconductor substrate of the first conductivity type and the high impurity concentration which becomes the collector region is the drain / collector layer of the second conductivity type and the high impurity concentration, the parasitic npn transistor There is an effect that the current level for latching of the thyristor composed of the pnp transistor and the pnp transistor is increased, and the gate control range can be expanded.

【図面の簡単な説明】 第1図はモノリシックに構成されたこの発明の半導体装
置の一実施例であるCAT素子の構造を示す断面図、第2
図は第1図に示したCAT素子の等価回路図、第3図はモ
ノリシックに構成された従来のCAT素子の構造を示す断
面図、第4図は従来のCAT素子の等価回路図、第5図は
モノリシックに構成された従来の他のCAT素子の構造を
示す断面図である。図において、1はソース/エミッタ
電極、4はn+形ソース/エミッタ領域、5はp形ベース
領域、6はドレインドリフト層、8はドレイン/コレク
タ電極、9はn+形バッファ層、10はn+形ドレイン/コレ
クタ層、20はゲート電極、30はゲート酸化膜、50はp+
ベース中央領域、70はp+形半導体基板である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a CAT element which is an embodiment of a semiconductor device of the present invention, which is monolithically constructed, and FIG.
1 is an equivalent circuit diagram of the CAT element shown in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional CAT element monolithically configured, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the conventional CAT element. The figure is a cross-sectional view showing the structure of another conventional CAT element configured monolithically. In the figure, 1 is a source / emitter electrode, 4 is an n + type source / emitter region, 5 is a p type base region, 6 is a drain drift layer, 8 is a drain / collector electrode, 9 is an n + type buffer layer, and 10 is An n + -type drain / collector layer, 20 is a gate electrode, 30 is a gate oxide film, 50 is a p + -type base central region, and 70 is a p + -type semiconductor substrate. The same reference numerals in each drawing indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドレイン/コレクタ領域となる第1導電形
で高不純物濃度の半導体基板と、この半導体基板上に形
成された第2導電形で高不純物濃度のドレインバッファ
層と、このドレインバッファ層上に形成された第2導電
形のドレインドリフト層と、このドレインドリフト層の
上面に間隔を隔てて形成された複数の第1導電形で中央
部のみが高不純物濃度のベース領域と、このベース領域
内の上面に間隔を隔てて形成された第2導電形で高不純
物濃度のソース/エミッタ領域と、前記ベース領域間の
ドレインドリフト層の表面とこのドレインドリフト層に
接する前記ベース領域からソース/エミッタ領域の周辺
部にかけての表面に形成され、その内部にゲート電極を
有するゲート酸化膜と、このゲート酸化膜に覆われてい
ない前記ベース領域上,ソース/エミッタ領域上および
ゲート酸化膜上に形成されたソース/エミッタ電極と、
前記半導体基板の下部に形成されたドレイン/コレクタ
電極とからなる伝導度変調金属酸化膜半導体電界効果ト
ランジスタにおいて、前記半導体基板内のソース/エミ
ッタ領域の下部に対応する領域を第2導電形で高不純物
濃度のドレイン/コレクタ層としたことを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type having a high impurity concentration, which serves as a drain / collector region, a drain buffer layer of a second conductivity type having a high impurity concentration, which is formed on the semiconductor substrate, and this drain buffer layer. A second conductivity type drain drift layer formed on the upper surface of the drain drift layer; a plurality of first conductivity type base areas formed on the upper surface of the drain drift layer at intervals; A source / emitter region of the second conductivity type and a high impurity concentration, which is formed on the upper surface of the region at a distance, a surface of a drain drift layer between the base regions, and a source / source region from the base region in contact with the drain drift layer. A gate oxide film formed on the surface extending to the peripheral portion of the emitter region and having a gate electrode therein, and the base region not covered with the gate oxide film. Furthermore, the source / emitter electrode formed on the source / emitter regions and on the gate oxide film,
In a conductivity modulation metal oxide semiconductor field effect transistor comprising a drain / collector electrode formed under the semiconductor substrate, a region corresponding to a lower portion of the source / emitter region in the semiconductor substrate is of a second conductivity type. A semiconductor device having a drain / collector layer having an impurity concentration.
【請求項2】ゲート電極とベース領域間の間隔をゲート
電極とドレインドリフト層間の間隔に対して小さくした
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導
体装置。
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein the distance between the gate electrode and the base region is made smaller than the distance between the gate electrode and the drain drift layer.
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