JPH098301A - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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Publication number
JPH098301A
JPH098301A JP8057641A JP5764196A JPH098301A JP H098301 A JPH098301 A JP H098301A JP 8057641 A JP8057641 A JP 8057641A JP 5764196 A JP5764196 A JP 5764196A JP H098301 A JPH098301 A JP H098301A
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JP
Japan
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base layer
layer
type base
semiconductor device
trench
Prior art date
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Pending
Application number
JP8057641A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoki Inoue
智樹 井上
Ichiro Omura
一郎 大村
Akio Nakagawa
明夫 中川
Hiromichi Ohashi
弘通 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH098301A publication Critical patent/JPH098301A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】導通損失の少ない埋め込み絶縁ゲート構造を有
する電力用半導体素子を提供する。 【解決手段】高抵抗のn型ベース層1の裏面に低抵抗の
p型エミッタ層2が形成される。n型ベース層1の表面
内にはp型ベース層3が形成される。p型ベース層3及
びn型ベース層1内には、p型ベース層3を貫通し、n
型ベース層1の途中まで達する深さの複数のトレンチ1
7が形成される。トレンチ17の間に、半導体からなる
トレンチ間領域10が規定される。p型ベース層3の表
面内にはトレンチ17の上部に接する低抵抗のn型エミ
ッタ層4が形成される。トレンチ17内にはゲート絶縁
膜6を介してゲート電極5が埋め込み形成される。ゲー
ト電極5に対面するトレンチ間領域10の側面は{10
0}面からなる。
(57) Abstract: A power semiconductor device having a buried insulated gate structure with less conduction loss is provided. A low resistance p-type emitter layer is formed on the back surface of a high resistance n-type base layer. A p-type base layer 3 is formed in the surface of the n-type base layer 1. In the p-type base layer 3 and the n-type base layer 1, penetrating the p-type base layer 3 and n
A plurality of trenches 1 having a depth reaching the middle of the mold base layer 1
7 is formed. An inter-trench region 10 made of a semiconductor is defined between the trenches 17. In the surface of the p-type base layer 3, a low-resistance n-type emitter layer 4 contacting the upper portion of the trench 17 is formed. The gate electrode 5 is formed in the trench 17 via the gate insulating film 6. The side surface of the inter-trench region 10 facing the gate electrode 5 is {10
0} plane.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は大電力を制御するた
めの電力用半導体装置に関し、特に埋め込み絶縁ゲート
構造を有する電力用半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device for controlling high power, and more particularly to a power semiconductor device having a buried insulated gate structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力制御用の半導体装置として、埋め込
み絶縁ゲート構造を有する装置、例えば、IGBT(In
sulated Gate Bipolar Transistor )が知られている。
図24は埋め込み絶縁ゲート構造を有する従来の半導体
装置(IGBT)を示す断面図である。図25は図24
図示の半導体装置の製造に用いる半導体基板92を示す
平面図である。半導体基板92は、{100}面からな
る主面と、<110>方向に沿って形成されたオリエン
テーションフラット93とを有する。
2. Description of the Related Art As a semiconductor device for power control, a device having a buried insulated gate structure, for example, an IGBT (In
sulated Gate Bipolar Transistor) is known.
FIG. 24 is a sectional view showing a conventional semiconductor device (IGBT) having a buried insulated gate structure. FIG. 25 shows FIG.
It is a top view which shows the semiconductor substrate 92 used for manufacture of the illustrated semiconductor device. The semiconductor substrate 92 has a main surface composed of a {100} plane and an orientation flat 93 formed along the <110> direction.

【0003】図24において、高抵抗のn型ベース層8
1の表面内にはp型ベース層83が形成される。p型ベ
ース層83及びn型ベース層81内には、p型ベース層
83を貫通し、n型ベース層81の途中の深さまで達す
るトレンチ97が形成される。トレンチ97の支配的な
側壁面は{110}面からなる。何故なら、半導体基板
92に形成されるトレンチのパターンは、オリエンテー
ションフラット93に対して平行または垂直に形成され
るからである。
In FIG. 24, a high resistance n-type base layer 8 is formed.
A p-type base layer 83 is formed in the surface of 1. In the p-type base layer 83 and the n-type base layer 81, a trench 97 is formed that penetrates the p-type base layer 83 and reaches a depth in the middle of the n-type base layer 81. The dominant sidewall surface of the trench 97 is the {110} plane. This is because the trench pattern formed in the semiconductor substrate 92 is formed parallel or perpendicular to the orientation flat 93.

【0004】トレンチ97内にはゲート絶縁膜86を介
してゲート電極85が埋め込み形成される。p型ベース
層83の表面内にはトレンチ97の上部に接するように
低抵抗のn型エミッタ層84が形成される。
A gate electrode 85 is buried in the trench 97 via a gate insulating film 86. A low resistance n-type emitter layer 84 is formed in the surface of the p-type base layer 83 so as to contact the upper portion of the trench 97.

【0005】p型ベース層83及びn型エミッタ層84
の両方にコンタクトするようにカソード電極87が配設
される。カソード電極87はゲート電極85から絶縁さ
れる。一方、n型ベース層81の裏面上には低抵抗のp
型エミッタ層82が形成される。p型エミッタ層82上
にはアノード電極88が配設される。
A p-type base layer 83 and an n-type emitter layer 84
Cathode electrode 87 is arranged so as to contact both of them. The cathode electrode 87 is insulated from the gate electrode 85. On the other hand, on the back surface of the n-type base layer 81, p having a low resistance
The type emitter layer 82 is formed. An anode electrode 88 is provided on the p-type emitter layer 82.

【0006】このように構成された半導体装置の動作
は、以下の通りである。即ち、ターンオン時には、ゲー
ト電極85にカソードに対して正の電圧(正バイアス電
圧)を印加する。この正バイアス電圧により、トレンチ
97の周囲のp型ベース層83にn型チャネルが形成さ
れ、n型エミッタ層84とn型ベース層81とが短絡す
る。また、この正バイアス電圧により、n型ベース層8
1内では、トレンチ97の周囲に電子が蓄積された蓄積
層(図示せず)が形成される。
The operation of the semiconductor device configured as described above is as follows. That is, at turn-on, a positive voltage (positive bias voltage) is applied to the gate electrode 85 with respect to the cathode. Due to this positive bias voltage, an n-type channel is formed in the p-type base layer 83 around the trench 97, and the n-type emitter layer 84 and the n-type base layer 81 are short-circuited. Further, this positive bias voltage causes the n-type base layer 8
Within 1, a storage layer (not shown) in which electrons are stored is formed around the trench 97.

【0007】これにより、上記n型チャネルを介して電
子電流Je がn型ベース層81に流れ、この電子電流J
e に応じた量の正孔がp型エミッタ層82からn型ベー
ス層81に注入される。この結果、n型ベース層81に
キャリアが蓄積され、n型ベース層81は導電変調を起
し、n型ベース層81の抵抗が低下する。このようにし
て、アノード・カソード間に電流が流れる。
As a result, an electron current Je flows through the n-type channel into the n-type base layer 81, and this electron current J
A number of holes corresponding to e are injected from the p-type emitter layer 82 into the n-type base layer 81. As a result, carriers are accumulated in the n-type base layer 81, conductivity modulation occurs in the n-type base layer 81, and the resistance of the n-type base layer 81 decreases. In this way, a current flows between the anode and the cathode.

【0008】一方、ターンオフ時には、ゲート電極85
にカソードに対してゼロまたは負の電圧(負バイアス電
圧)を印加する。これにより、上記n型チャネルが消滅
し、n型エミッタ層84からn型ベース層81へ電子が
注入されなくなる。この結果、n型ベース層81は導電
変調を起こさなくなり、やがて半導体装置は非導通状態
になる。
On the other hand, when turned off, the gate electrode 85
A zero voltage or a negative voltage (negative bias voltage) is applied to the cathode. As a result, the n-type channel disappears, and no electrons are injected from the n-type emitter layer 84 to the n-type base layer 81. As a result, the n-type base layer 81 does not cause conductivity modulation, and the semiconductor device eventually becomes non-conductive.

【0009】しかしながら、この種の半導体装置には以
下のような問題がある。即ち、電子電流Je の一部であ
る電子電流Jacc は上記蓄積層を通るものの、その大部
分Jb は蓄積層から離れて流れる。この場合、蓄積層か
ら離れた電子は、n型ベース層81から供給される正孔
と、トレンチ間領域90内で再結合し、消滅する。この
ように、電子がトレンチ97直下の領域89に至る前
に、電子と正孔との再結合により消滅すると、領域89
中に蓄積されるキャリアの量は少ないものとなり、導通
損失が大きくなる。
However, this type of semiconductor device has the following problems. That is, although the electron current Jacc, which is a part of the electron current Je, passes through the storage layer, most of the electron current Jb flows away from the storage layer. In this case, the electrons separated from the storage layer are recombined with the holes supplied from the n-type base layer 81 in the inter-trench region 90 and disappear. Thus, when the electrons disappear by recombination of electrons and holes before reaching the region 89 directly below the trench 97, the region 89
The amount of carriers accumulated inside is small and conduction loss is large.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の埋
め込み絶縁ゲート構造を有する電力用半導体装置にあっ
ては、トレンチ直下のn型ベース層中に蓄積されるキャ
リアの量が少なく、導通損失が大きくなる。従って、本
発明は、従来よりも導通損失が小さい、埋め込み絶縁ゲ
ート構造を有する電力用半導体装置を提供することを目
的とする。
As described above, in the conventional power semiconductor device having the buried insulated gate structure, the amount of carriers accumulated in the n-type base layer immediately below the trench is small and the conduction loss is low. Grows larger. Therefore, it is an object of the present invention to provide a power semiconductor device having a buried insulated gate structure, which has a smaller conduction loss than conventional ones.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点は、
電力用半導体装置において、第1導電型エミッタ層と、
前記第1導電型エミッタ層上に形成され、装置のオン状
態において導電変調を起こす第2導電型ベース層と、前
記第2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電型
ベース層と、前記第1導電型ベース層を貫通し且つ前記
第2導電型ベース層の途中の深さまで到達し、複数の電
流通路を規定するように形成された複数のトレンチと、
各電流通路に対面するようにトレンチ内にゲート絶縁膜
を介して埋め込み形成されたゲート電極と、各電流通路
内で且つ前記第1導電型ベース層の表面内に形成された
第2導電型エミッタ層と、前記第2導電型エミッタ層及
び前記第1導電型ベース層に接続された第1主電極と、
前記第1導電型エミッタ層に接続された第2主電極と、
を具備し、前記ゲート電極に対面する前記電流通路の側
面が実質的に{100}面からなり、装置のオン状態に
おいて、前記電流通路の前記側面内で且つ前記第2導電
型ベース層内に第2導電型キャリアの蓄積層が形成さ
れ、前記蓄積層を通して、前記トレンチより下の前記第
2導電型ベース層内の領域へ前記第2導電型キャリアが
注入されることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is as follows.
In a power semiconductor device, a first conductivity type emitter layer,
A second conductivity type base layer formed on the first conductivity type emitter layer and causing conductivity modulation in an ON state of the device; and a first conductivity type base layer formed in a surface of the second conductivity type base layer. A plurality of trenches penetrating the first conductivity type base layer and reaching a depth in the middle of the second conductivity type base layer, the trenches being formed so as to define a plurality of current paths,
A gate electrode buried in a trench via a gate insulating film so as to face each current path, and a second conductivity type emitter formed in each current path and on the surface of the first conductivity type base layer. A layer, and a first main electrode connected to the second conductivity type emitter layer and the first conductivity type base layer,
A second main electrode connected to the first conductivity type emitter layer;
And a side surface of the current path facing the gate electrode is substantially a {100} plane, and in the ON state of the device, in the side surface of the current path and in the second conductivity type base layer. An accumulation layer of second conductivity type carriers is formed, and the second conductivity type carriers are injected through the accumulation layer into a region in the second conductivity type base layer below the trench.

【0012】本発明の第2の視点は、第1の視点の電力
用半導体装置において、前記第2導電型ベース層内にお
ける前記トレンチの深さをD、前記電流通路の幅を2W
s 、隣り合う前記電流通路の間の距離を2Wt とした
時、X=(Wt +D)/Ws なる式で定義されるXがX
≧5を満足することを特徴とする。
A second aspect of the present invention is the power semiconductor device according to the first aspect, in which the depth of the trench in the second conductive type base layer is D and the width of the current path is 2 W.
s, when the distance between the adjacent current paths is 2 Wt, X defined by the formula X = (Wt + D) / Ws is X
It is characterized by satisfying ≧ 5.

【0013】本発明の第3の視点は、電力用半導体装置
において、第1導電型エミッタ層と、前記第1導電型エ
ミッタ層上に形成され、装置のオン状態において導電変
調を起こす第2導電型ベース層と、前記第2導電型ベー
ス層の表面内に形成された第2導電型エミッタ層と、前
記第2導電型エミッタ層を貫通し且つ前記第2導電型ベ
ース層の途中の深さまで到達し、複数の電流通路を規定
するように形成された複数のトレンチと、各電流通路に
対面するようにトレンチ内にゲート絶縁膜を介して埋め
込み形成されたゲート電極と、前記第2導電型エミッタ
層に接続された第1主電極と、前記第1導電型エミッタ
層に接続された第2主電極と、を具備し、前記ゲート電
極に対面する前記電流通路の側面が実質的に{100}
面からなり、装置のオン状態において、前記電流通路の
前記側面内で且つ前記第2導電型ベース層内に第2導電
型キャリアの蓄積層が形成され、前記蓄積層を通して、
前記トレンチより下の前記第2導電型ベース層内の領域
へ前記第2導電型キャリアが注入されることを特徴とす
る。
A third aspect of the present invention is, in a power semiconductor device, a first conductivity type emitter layer and a second conductivity type which is formed on the first conductivity type emitter layer and causes conductivity modulation in an ON state of the device. -Type base layer, a second-conductivity-type emitter layer formed in the surface of the second-conductivity-type base layer, and a depth that penetrates the second-conductivity-type emitter layer and is in the middle of the second-conductivity-type base layer. A plurality of trenches formed to reach a plurality of current paths, a gate electrode buried in the trench via a gate insulating film so as to face each current path, and the second conductivity type A first main electrode connected to the emitter layer and a second main electrode connected to the first conductivity type emitter layer, and a side surface of the current path facing the gate electrode is substantially {100. }
And a storage layer of a second conductivity type carrier is formed in the side surface of the current path and in the second conductivity type base layer in the ON state of the device, and through the storage layer.
The second conductivity type carriers are injected into a region in the second conductivity type base layer below the trench.

【0014】本発明の第4の視点は、第1乃至第3のい
ずれかの視点の電力用半導体装置において、前記第2導
電型ベース層の不純物濃度が2×1014cm-3以下であ
ることを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the impurity concentration of the second conductivity type base layer is 2 × 10 14 cm −3 or less. It is characterized by

【0015】本発明の第5の視点は、第1乃至第4のい
ずれかの視点の電力用半導体装置において、前記第1導
電型エミッタ層と前記第2導電型ベース層との間に配設
された第2導電型バッファ層を更に具備することを特徴
とする。
A fifth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the power semiconductor device is provided between the first conductive type emitter layer and the second conductive type base layer. The second conductivity type buffer layer is further provided.

【0016】本発明の第6の視点は、第1乃至第5のい
ずれかの視点の電力用半導体装置において、前記第2導
電型ベース層内に形成された低キャリアライフタイム層
を更に具備することを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a low carrier lifetime layer formed in the second conductivity type base layer. It is characterized by

【0017】本発明の第7の視点は、第1乃至第6のい
ずれかの視点の電力用半導体装置において、各トレンチ
が、複数のトレンチ部分と、前記トレンチ部分間に位置
し且つ表面を絶縁膜により被覆されたダミートレンチ間
領域とからなることを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is the power semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, in which each trench is located between a plurality of trench portions and between the trench portions, and the surface is insulated. And a region between dummy trenches covered with a film.

【0018】本発明の第8の視点は、第1乃至第7のい
ずれかの視点の電力用半導体装置において、前記トレン
チ及び電流通路を包囲し、且つ前記トレンチと実質的に
同じ深さを有するように前記第2導電型ベース層の表面
内に形成された第1導電型リング層を更に具備すること
を特徴とする。
An eighth aspect of the present invention is the power semiconductor device according to any one of the first to seventh aspects, which surrounds the trench and the current path and has substantially the same depth as the trench. The present invention further comprises a first conductivity type ring layer formed in the surface of the second conductivity type base layer.

【0019】本発明の第9の視点は、第8の視点の電力
用半導体装置において、前記ゲート電極に接続され且つ
前記第1導電型リング層上に絶縁膜を介して配設された
ゲート引出し電極と、前記引出し電極上に配設された金
属薄膜からなる低抵抗化電極と、を更に具備することを
特徴とする。
A ninth aspect of the present invention is, in the power semiconductor device according to the eighth aspect, a gate leader connected to the gate electrode and disposed on the first conductivity type ring layer via an insulating film. It is characterized by further comprising an electrode and a low resistance electrode formed of a metal thin film provided on the extraction electrode.

【0020】本発明者等の研究によれば、図24図示の
従来の埋め込み絶縁ゲート構造を有する電力用半導体素
子において、電子電流の大部分が蓄積層から離れて流れ
る原因はトレンチにあることが分かった。
According to the study by the present inventors, in the conventional power semiconductor device having the buried insulated gate structure shown in FIG. 24, the cause of most of the electron current flowing away from the storage layer is the trench. Do you get it.

【0021】即ち、従来のトレンチの側壁面は{11
0}面からなり、この場合には蓄積層の抵抗が高くな
る。この結果、電子は高抵抗の蓄積層ではなく、トレン
チ間領域内の低抵抗の他の部分を移動し、電子と正孔と
の再結合により消滅する。このため、トレンチ直下のn
型ベース層中に蓄積されるキャリアの量が少なくなり、
導通損失が大きくなる。
That is, the sidewall surface of the conventional trench is {11
0} plane, in which case the resistance of the storage layer is high. As a result, the electrons move not in the high-resistance storage layer but in other portions of the low-resistance region in the inter-trench region, and disappear due to recombination of electrons and holes. Therefore, n just below the trench
The amount of carriers accumulated in the mold base layer is reduced,
The conduction loss increases.

【0022】これに対して、トレンチの側壁面が{10
0}面からなる場合は、蓄積層の抵抗は十分に低くな
り、ほとんどの電子は蓄積層を移動する。即ち、この知
見に基づいた本発明によれば、トレンチの側壁面に沿っ
て形成される蓄積層の抵抗は十分に低くなる。このた
め、第1主電極側(カソード側)のトレンチ直下の第2
導電型ベース層中に蓄積されるキャリアの量が増大し、
従来よりも導通損失が低減される。
On the other hand, the sidewall surface of the trench is {10
In the case of the 0 plane, the resistance of the storage layer is sufficiently low and most of the electrons move in the storage layer. That is, according to the present invention based on this knowledge, the resistance of the storage layer formed along the sidewall surface of the trench is sufficiently low. Therefore, the second main electrode side (cathode side) immediately below the second trench
The amount of carriers accumulated in the conductivity type base layer increases,
The conduction loss is reduced as compared with the conventional case.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では
第1導電型をp型、第2導電型をn型とする。図1は本
発明の実施の形態に係る電力用半導体装置の要部を示す
断面図である。また、図2は図1図示の電力用半導体装
置の製造に用いる半導体基板14を示す平面図である。
半導体基板14は、{100}面からなる主面と、<1
00>方向に沿って形成されたオリエンテーションフラ
ット15とを有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view showing a semiconductor substrate 14 used for manufacturing the power semiconductor device shown in FIG.
The semiconductor substrate 14 has a main surface composed of {100} planes and <1
Orientation flat 15 formed along the 00> direction.

【0024】図1において、高抵抗のn型ベース層1の
裏面に低抵抗のp型エミッタ層2が形成される。n型ベ
ース層1の表面内にはp型ベース層3が形成される。n
型ベース層1の不純物濃度は、2×1014cm-3以下で
あることが好ましい。
In FIG. 1, a low resistance p-type emitter layer 2 is formed on the back surface of a high resistance n-type base layer 1. A p-type base layer 3 is formed in the surface of the n-type base layer 1. n
The impurity concentration of the mold base layer 1 is preferably 2 × 10 14 cm −3 or less.

【0025】p型ベース層3及びn型ベース層1内に
は、p型ベース層3を貫通し、n型ベース層1の途中ま
で達する深さの複数のトレンチ17が形成される。従っ
て、トレンチ17の間に、半導体からなるトレンチ間領
域10、即ち電流通路が規定される。トレンチ17内に
はゲート絶縁膜6を介してゲート電極5が埋め込み形成
される。
In the p-type base layer 3 and the n-type base layer 1, a plurality of trenches 17 are formed which penetrate the p-type base layer 3 and reach the middle of the n-type base layer 1. Therefore, the inter-trench region 10 made of semiconductor, that is, the current path is defined between the trenches 17. The gate electrode 5 is formed in the trench 17 via the gate insulating film 6.

【0026】トレンチ17の表面形状(平面形状)は長
方形で、その短辺は長辺に対して十分に小さい。同長辺
はオリエンテーションフラット15に対して平行または
直角となるように形成される。従って、同長辺に対応す
るトレンチ17及びトレンチ間領域10の界面は{10
0}面に沿って広がる。なお、トレンチ17の表面形状
(平面形状)は長方形に限定されるものではない。要は
ゲート電極5に対面するトレンチ間領域10の側面にお
いて、{100}面が占める割合が十分に高くなるよう
にすればよい。
The surface shape (planar shape) of the trench 17 is rectangular, and its short side is sufficiently smaller than its long side. The same long side is formed so as to be parallel or perpendicular to the orientation flat 15. Therefore, the interface between the trench 17 and the inter-trench region 10 corresponding to the same long side is {10
Spread along the 0} plane. The surface shape (planar shape) of the trench 17 is not limited to the rectangular shape. The point is that the ratio of the {100} plane to the side surface of the inter-trench region 10 facing the gate electrode 5 should be sufficiently high.

【0027】p型ベース層3の表面内にはトレンチ17
の上部に接する低抵抗のn型エミッタ層4が形成され
る。p型ベース層3及びn型エミッタ層4の両方にコン
タクトするようにカソード電極7が配設される。カソー
ド電極7はゲート電極5から絶縁される。一方、p型エ
ミッタ層2にコンタクトするようにアノード電極8が配
設される。
A trench 17 is formed in the surface of the p-type base layer 3.
A low resistance n-type emitter layer 4 is formed in contact with the upper part of the. A cathode electrode 7 is arranged so as to contact both the p-type base layer 3 and the n-type emitter layer 4. The cathode electrode 7 is insulated from the gate electrode 5. On the other hand, the anode electrode 8 is arranged so as to contact the p-type emitter layer 2.

【0028】このように構成された電力用半導体装置の
動作は、以下の通りである。即ち、ターンオン時には、
アノードが正となるように、アノード・カソード間に電
圧(順バイアス電圧)を印加した状態で、ゲート電極5
にカソードに対して正の電圧(正バイアス電圧)を印加
する。この正バイアス電圧により、トレンチ17の周囲
のp型ベース層3にn型チャネル21が形成され、n型
エミッタ層4とn型ベース層1とが短絡する。また、こ
の正バイアス電圧により、n型ベース層1内では、トレ
ンチ17の周囲に電子が蓄積された蓄積層22が形成さ
れる。
The operation of the power semiconductor device having the above structure is as follows. That is, at turn-on,
With the voltage (forward bias voltage) applied between the anode and the cathode so that the anode becomes positive, the gate electrode 5
A positive voltage (positive bias voltage) is applied to the cathode. Due to this positive bias voltage, the n-type channel 21 is formed in the p-type base layer 3 around the trench 17, and the n-type emitter layer 4 and the n-type base layer 1 are short-circuited. Further, due to this positive bias voltage, in the n-type base layer 1, the accumulation layer 22 in which electrons are accumulated is formed around the trench 17.

【0029】これにより、n型チャネル21を介して電
子電流Je がn型ベース層1に流れ、この電子電流Je
に応じた量の正孔がp型エミッタ層2からn型ベース層
1に注入される。この結果、n型ベース層1にキャリア
が蓄積され、n型ベース層1は導電変調を起し、n型ベ
ース層1の抵抗が低下する。このようにして、アノード
・カソード間に電流が流れる。
As a result, an electron current Je flows through the n-type channel 21 into the n-type base layer 1, and this electron current Je
The amount of positive holes is injected from the p-type emitter layer 2 into the n-type base layer 1. As a result, carriers are accumulated in the n-type base layer 1, conductivity modulation occurs in the n-type base layer 1, and the resistance of the n-type base layer 1 decreases. In this way, a current flows between the anode and the cathode.

【0030】ここで、図1図示の半導体装置において
は、ゲート電極5に対面するトレンチ間領域10の側面
において{100}面が支配的であるため、トレンチ間
領域90の側面において{110}面が支配的な従来の
装置に比べて、蓄積層22の抵抗が十分に小さくなり、
具体的には約3分の2に低減される。このため、蓄積層
22から離れて流れる電子電流Jb が十分に低減され
る。
In the semiconductor device shown in FIG. 1, since the {100} plane is dominant on the side surface of the inter-trench region 10 facing the gate electrode 5, the {110} plane is present on the side surface of the inter-trench region 90. , The resistance of the storage layer 22 is sufficiently small,
Specifically, it is reduced to about two thirds. Therefore, the electron current Jb flowing away from the storage layer 22 is sufficiently reduced.

【0031】即ち、図1図示の半導体装置においては、
蓄積層22内を移動する電子の割合が、従来の装置に比
べて増加するため、電子は、正孔との再結合により消滅
することなく、効率的にトレンチ17直下の領域9に到
達する。このため、領域9中に蓄積されるキャリアの量
は従来の装置に比べて大きなものとなり、導通損失が小
さくなる。
That is, in the semiconductor device shown in FIG.
Since the ratio of the electrons moving in the storage layer 22 is increased as compared with the conventional device, the electrons efficiently reach the region 9 directly below the trench 17 without disappearing due to recombination with holes. Therefore, the amount of carriers accumulated in the region 9 is larger than that in the conventional device, and the conduction loss is small.

【0032】実験の結果、図1図示の半導体装置の導通
状態におけるアノード・カソード間の電圧は、トレンチ
間領域の側面において{110}面が支配的な従来の装
置に比べて、約10%低くなることを確認した。また、
電子線を照射してターンオフ時間を調整した場合、図1
図示の半導体装置のアノード・カソード間の電圧は、同
従来の装置に比べて、約15%低くなることを確認し
た。
As a result of the experiment, the voltage between the anode and the cathode in the conducting state of the semiconductor device shown in FIG. 1 is about 10% lower than that of the conventional device in which the {110} plane is dominant on the side surface of the inter-trench region. I confirmed. Also,
When the turn-off time is adjusted by irradiating the electron beam,
It was confirmed that the voltage between the anode and the cathode of the semiconductor device shown in the figure was about 15% lower than that of the conventional device.

【0033】図1図示の半導体装置のターンオフ時に
は、ゲート電極5にカソードに対してゼロまたは負の電
圧(負バイアス電圧)を印加する。これにより、上記n
型チャネルが消滅し、n型エミッタ層4からn型ベース
層1へ電子が注入されなくなる。この結果、n型ベース
層1は導電変調を起こさなくなり、やがて半導体装置は
非導通状態になる。
When the semiconductor device shown in FIG. 1 is turned off, zero or a negative voltage (negative bias voltage) is applied to the gate electrode 5 with respect to the cathode. As a result, the above n
The type channel disappears, and electrons are no longer injected from the n-type emitter layer 4 to the n-type base layer 1. As a result, the n-type base layer 1 does not undergo conductivity modulation, and the semiconductor device eventually becomes non-conductive.

【0034】なお、図1図示の半導体装置はIGBTモ
ードで動作するが、構造上のパラメータを下記の通りに
設定することにより、同じ構造でIEGT(Injection-
Enhanced Gate Transistor)モードで動作させることも
できる。
Although the semiconductor device shown in FIG. 1 operates in the IGBT mode, the IEGT (Injection-Injection-
It can also be operated in Enhanced Gate Transistor mode.

【0035】即ち、トレンチ17のn型ベース層1中の
部分の深さをDとし、隣り合うトレンチ17の間の距離
(電流通路の幅)を2Ws とし、隣り合うp型ベース層
3の間の距離(隣り合う電流通路の間の距離)を2Wt
とした場合に、X=(Wt +D)/Ws なる式で定義さ
れるXがX≧5を満足するように設定する。
That is, the depth of the portion of the trench 17 in the n-type base layer 1 is D, the distance between adjacent trenches 17 (width of the current passage) is 2 Ws, and the distance between the adjacent p-type base layers 3 is 3. 2Wt (distance between adjacent current paths)
Then, X defined by the equation X = (Wt + D) / Ws is set so as to satisfy X ≧ 5.

【0036】図3は本発明の別の実施の形態に係る電力
用半導体装置の要部を示す断面図である。なお、以下の
図において、図1と同一部分には同一符号を付して詳細
な説明を省略する。
FIG. 3 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In the following drawings, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0037】この実施の形態の半導体装置が図1図示の
半導体装置と異なる点は、n型ベース層1の一部が低抵
抗のn型アノードショート層16を介してアノード電極
8に接続していることにある。即ち、この実施の形態の
半導体装置はアノードショート構造を採用している。
The semiconductor device of this embodiment differs from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a part of the n-type base layer 1 is connected to the anode electrode 8 through an n-type anode short layer 16 having a low resistance. To be there. That is, the semiconductor device of this embodiment employs the anode short structure.

【0038】図3図示の半導体装置によれば、n型ベー
ス層1中のアノード側の電子がn型アノードショート層
16を介してアノード電極8に排出される。このため、
n型ベース層1中のアノード側のキャリアの蓄積量が減
り、ターンオフ時間が短縮される。
According to the semiconductor device shown in FIG. 3, electrons on the anode side in the n-type base layer 1 are discharged to the anode electrode 8 through the n-type anode short layer 16. For this reason,
The amount of accumulated carriers on the anode side in the n-type base layer 1 is reduced, and the turn-off time is shortened.

【0039】なお、図4に示すように、低抵抗のn型ア
ノードショート層16をp型エミッタ層2を越えてn型
ベース層1内まで存在するようにしてもよい。p型エミ
ッタ層2とn型ベース層1との間にn型アノードショー
ト層16を形成することにより、n型アノードショート
層16内で電子と正孔とが再結合し、電子・正孔対が消
滅する割合が増加する。このため、p型エミッタ層2か
らn型ベース層1への正孔の注入を抑え、n型ベース層
1中のアノード側のキャリアの蓄積量をより低減するこ
とができる。
As shown in FIG. 4, the low-resistance n-type anode short layer 16 may be present beyond the p-type emitter layer 2 and into the n-type base layer 1. By forming the n-type anode short layer 16 between the p-type emitter layer 2 and the n-type base layer 1, electrons and holes are recombined in the n-type anode short layer 16 and an electron-hole pair is formed. The rate of disappearance increases. Therefore, injection of holes from the p-type emitter layer 2 to the n-type base layer 1 can be suppressed, and the amount of carriers accumulated on the anode side in the n-type base layer 1 can be further reduced.

【0040】図4の構造は、例えば、n型ベース層1の
裏面内にn型アノードショート層16を拡散形成した
後、n型アノードショート層16の表面内に選択的にp
型エミッタ層2を拡散形成することにより得られる。
In the structure shown in FIG. 4, for example, after the n-type anode short layer 16 is diffused and formed in the back surface of the n-type base layer 1, p is selectively formed in the front surface of the n-type anode short layer 16.
It is obtained by diffusing the mold emitter layer 2.

【0041】図5は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部を示す断面図である。この実施
の形態の半導体装置が図1図示の半導体装置と異なる点
は、n型ベース層1のアノード側に低キャリアライフタ
イム層11を挿設したことにある。
FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The semiconductor device of this embodiment is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a low carrier lifetime layer 11 is inserted on the anode side of the n-type base layer 1.

【0042】図5図示の半導体装置によれば、低キャリ
アライフタイム層11により、n型ベース層1中のアノ
ード側のキャリアの蓄積量が減り、図3及び図4図示の
半導体装置と同様、ターンオフ時間が短縮される。
According to the semiconductor device shown in FIG. 5, the low carrier lifetime layer 11 reduces the amount of carriers accumulated on the anode side in the n-type base layer 1, and like the semiconductor devices shown in FIGS. Turn-off time is reduced.

【0043】低キャリアライフタイム層11は、例え
ば、図6に示すように、アノード側からプロトンH+
正イオンを照射することにより得られる。また、図6で
は装置構造が完成した後、プロトンH+ を照射している
が、装置構造が完成する前にプロトンH+ を照射して低
キャリアライフタイム層11を形成してもよい。
The low carrier lifetime layer 11 is obtained, for example, by irradiating positive ions of proton H + from the anode side as shown in FIG. Further, in FIG. 6, although the proton H + is irradiated after the device structure is completed, the low carrier lifetime layer 11 may be formed by irradiating the proton H + before the device structure is completed.

【0044】図7は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部を示す断面図である。この実施
の形態の電力用半導体装置が図1図示の半導体装置と異
なる点は、カソード電極7が全てのトレンチ間領域10
にコンタクトせず、一部のトレンチ間領域10に周期的
にコンタクトすることにある。より具体的には、カソー
ド電極7とコンタクトし、電流通路として機能するトレ
ンチ間領域10aと、絶縁層25で覆われ、電流通路と
して機能しないダミートレンチ間領域10bとが交互に
配設される。トレンチ間領域10a、10b内には選択
的にn型エミッタ層4が形成される。従って、カソード
電極7はp型ベース層3及びn型エミッタ層4の両方に
コンタクトする。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The power semiconductor device of this embodiment is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that the cathode electrode 7 includes all the inter-trench regions 10.
To contact some of the inter-trench regions 10 periodically. More specifically, the inter-trench region 10a that contacts the cathode electrode 7 and functions as a current path and the dummy inter-trench region 10b that is covered with the insulating layer 25 and does not function as a current path are alternately arranged. The n-type emitter layer 4 is selectively formed in the inter-trench regions 10a and 10b. Therefore, the cathode electrode 7 contacts both the p-type base layer 3 and the n-type emitter layer 4.

【0045】図7図示の半導体装置によれば、カソード
電極7とコンタクトしないダミートレンチ間領域10b
には電流が流れないため、ダミートレンチ間領域10b
が実質的にトレンチの一部として機能する。この結果、
p型ベース層3の実効的な面積が小さくなり、n型ベー
ス1のカソード側に蓄積された正孔がカソード電極7に
排出される際の抵抗が大きくなる。これにより、n型ベ
ース層1のカソード側のキャリアの蓄積層が増加し、導
通損失が更に低減される。
According to the semiconductor device shown in FIG. 7, the dummy inter-trench region 10b which is not in contact with the cathode electrode 7 is formed.
Current does not flow into the dummy trench region 10b.
Substantially function as part of the trench. As a result,
The effective area of the p-type base layer 3 is reduced, and the resistance when the holes accumulated on the cathode side of the n-type base 1 are discharged to the cathode electrode 7 is increased. As a result, the carrier accumulation layer on the cathode side of the n-type base layer 1 is increased, and the conduction loss is further reduced.

【0046】また、IEGTモードで動作させるには、
トレンチ17のうちn型ベース層1中の部分の深さをD
とし、トレンチ間領域10aの{100}側面の間の距
離(電流通路の幅)を2Ws とし、隣り合うトレンチ間
領域10aの間の距離(隣り合う電流通路の間の距離)
を2Wt とした場合に、X=(Wt +D)/Ws なる式
で定義されるXがX≧5を満足するように設定する。
To operate in the IEGT mode,
The depth of the portion of the trench 17 in the n-type base layer 1 is D
And the distance between the {100} side surfaces of the inter-trench region 10a (width of the current passage) is 2 Ws, and the distance between adjacent inter-trench regions 10a (distance between adjacent current passages).
Is set to 2 Wt, X defined by the equation X = (Wt + D) / Ws is set so as to satisfy X ≧ 5.

【0047】なお、n型エミッタ層4は、p型ベース層
3内で隣り合うトレンチ17間を横断する複数の領域か
らなるものであってもよい。また、図8に示すように、
n型エミッタ層4を、ダミートレンチ間領域10bに形
成せず、トレンチ間領域10aにのみ形成しても同様の
効果が得られる。
It should be noted that the n-type emitter layer 4 may be composed of a plurality of regions crossing between the adjacent trenches 17 in the p-type base layer 3. Also, as shown in FIG.
Even if the n-type emitter layer 4 is not formed in the dummy inter-trench region 10b but is formed only in the inter-trench region 10a, the same effect can be obtained.

【0048】図9は本発明の更に別の実施の形態に係る
電力用半導体装置の要部を示す断面図である。この実施
の形態の電力用半導体装置が図1図示の半導体装置と異
なる点は、n型ベース層1とp型エミッタ層2との間に
低抵抗のn型バッファ層19を配設したことにある。
FIG. 9 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The power semiconductor device of this embodiment is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a low resistance n-type buffer layer 19 is provided between the n-type base layer 1 and the p-type emitter layer 2. is there.

【0049】図10は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部を示す断面図である。この実
施の形態の電力用半導体装置が図5図示の半導体装置と
異なる点は、低キャリアライフタイム層11とp型エミ
ッタ層2との間に低抵抗のn型バッファ層19を配設し
たことにある。
FIG. 10 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The power semiconductor device of this embodiment is different from the semiconductor device shown in FIG. 5 in that a low resistance n-type buffer layer 19 is provided between the low carrier lifetime layer 11 and the p-type emitter layer 2. It is in.

【0050】図11は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置(電力用ダイオード)の要部を示す
断面図である。図11において、高抵抗のn型ベース層
1の裏面には低抵抗のp型エミッタ層2が形成される。
n型ベース層1内にはその途中の深さまで達する複数の
トレンチ17が形成される。従って、トレンチ17の間
に、半導体からなるトレンチ間領域10、即ち電流通路
が規定される。n型ベース層1の不純物濃度は、2×1
14cm-3以下であることが好ましい。
FIG. 11 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device (power diode) according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 11, a low resistance p-type emitter layer 2 is formed on the back surface of the high resistance n-type base layer 1.
In the n-type base layer 1, a plurality of trenches 17 reaching a depth in the middle thereof are formed. Therefore, the inter-trench region 10 made of semiconductor, that is, the current path is defined between the trenches 17. The impurity concentration of the n-type base layer 1 is 2 × 1
It is preferably 0 14 cm -3 or less.

【0051】n型ベース層1の表内面には、トレンチ1
7に接して低抵抗のn型エミッタ層4が形成される。ト
レンチ17内にはゲート絶縁膜6を介してゲート電極5
が埋め込み形成される。n型エミッタ層4にコンタクト
し、且つゲート電極5と絶縁が保たれるようにカソード
電極7が配設される。p型エミッタ層2にコンタクトす
るようにアノード電極8が配設される。
The trench 1 is formed on the inner surface of the n-type base layer 1.
A low resistance n-type emitter layer 4 is formed in contact with 7. The gate electrode 5 is formed in the trench 17 via the gate insulating film 6.
Are embedded and formed. A cathode electrode 7 is provided so as to contact the n-type emitter layer 4 and be insulated from the gate electrode 5. An anode electrode 8 is arranged so as to contact the p-type emitter layer 2.

【0052】図11図示の電力用半導体装置も、図1乃
至図10図示の電力用半導体装置と同様に、図2図示の
半導体基板を使用して形成される。トレンチ17の表面
形状(平面形状)は長方形で、その短辺は長辺に対して
十分に小さい。同長辺はオリエンテーションフラット1
5に対して平行または直角となるように形成される。従
って、同長辺に対応するトレンチ17及びトレンチ間領
域10の界面は{100}面に沿って広がる。なお、ト
レンチ17の表面形状(平面形状)は長方形に限定され
るものではない。要はゲート電極5に対面するトレンチ
間領域10の側面において、{100}面が占める割合
が十分に高くなるようにすればよい。
The power semiconductor device shown in FIG. 11 is also formed by using the semiconductor substrate shown in FIG. 2 similarly to the power semiconductor device shown in FIGS. 1 to 10. The surface shape (planar shape) of the trench 17 is rectangular, and its short side is sufficiently smaller than its long side. Orientation flat 1 on the same long side
It is formed so as to be parallel to or perpendicular to 5. Therefore, the interface between the trench 17 and the inter-trench region 10 corresponding to the same long side extends along the {100} plane. The surface shape (planar shape) of the trench 17 is not limited to the rectangular shape. The point is that the ratio of the {100} plane to the side surface of the inter-trench region 10 facing the gate electrode 5 should be sufficiently high.

【0053】このように構成された電力用半導体装置の
動作は、以下の通りである。即ち、ターンオン時には、
アノードが正となるように、アノード・カソード間に電
圧(順バイアス電圧)を印加する。ここで、ゲート電極
5がカソードと等電位の時には、p型エミッタ層2及び
n型エミッタ層4から夫々正孔及び電子がn型ベース層
1に注入される。これにより、n型ベース層1内にキャ
リアが蓄積されてn型ベース層1の抵抗が低下し、半導
体装置は導通状態となる。
The operation of the power semiconductor device configured as described above is as follows. That is, at turn-on,
A voltage (forward bias voltage) is applied between the anode and the cathode so that the anode becomes positive. Here, when the gate electrode 5 has the same potential as the cathode, holes and electrons are injected into the n-type base layer 1 from the p-type emitter layer 2 and the n-type emitter layer 4, respectively. As a result, carriers are accumulated in the n-type base layer 1 and the resistance of the n-type base layer 1 is reduced, and the semiconductor device becomes conductive.

【0054】また、ゲート電極5に正バイアス電圧が印
加されると、トレンチ17の周囲に電子が蓄積された蓄
積層22が形成される。これにより、n型エミッタ層4
からn型ベース層1への電子注入は実質的に蓄積層22
を通じて行なわれるようになる。一方、n型ベース層1
内に蓄積された正孔は、トレンチ17間の狭い領域を通
じてカソードへ排出される。このため、正孔の排出抵抗
が大きくなり、n型ベース層1内のトレンチ17直下の
領域中にキャリアが蓄積される。従って、本半導体装置
の導通損失がより低くなる。
When a positive bias voltage is applied to the gate electrode 5, a storage layer 22 in which electrons are stored is formed around the trench 17. Thereby, the n-type emitter layer 4
Electron injection from the n-type base layer 1 into the storage layer 22
Will be conducted through. On the other hand, the n-type base layer 1
The holes accumulated therein are discharged to the cathode through the narrow region between the trenches 17. Therefore, the hole discharge resistance is increased, and carriers are accumulated in the region directly below the trench 17 in the n-type base layer 1. Therefore, the conduction loss of the present semiconductor device becomes lower.

【0055】図11図示の半導体装置のターンオフ時に
は、アノード・カソード間にゼロまたは逆バイアス電圧
を印加する。これにより、p型エミッタ層2及びn型エ
ミッタ層4からn型ベース層1へ夫々正孔及び電子が注
入されなくなる。この結果、n型ベース層1は導電変調
を起こさなくなり、やがて半導体装置は非導通状態にな
る。
When the semiconductor device shown in FIG. 11 is turned off, zero or reverse bias voltage is applied between the anode and the cathode. This prevents holes and electrons from being injected into the n-type base layer 1 from the p-type emitter layer 2 and the n-type emitter layer 4, respectively. As a result, the n-type base layer 1 does not undergo conductivity modulation, and the semiconductor device eventually becomes non-conductive.

【0056】また、アノード・カソード間に順バイアス
電圧を印加したままでも、ゲート電極5にカソードに対
して負の電圧(負バイアス電圧)を印加することによ
り、本半導体装置をターンオフすることができる。この
場合、トレンチ17の側壁面からn型ベース層1へ伸び
る空乏層が互いに接触して、n型エミッタ層4からの電
子の注入をピンチオフすることにより、本半導体装置が
非導通状態になる。
Even when the forward bias voltage is applied between the anode and the cathode, the present semiconductor device can be turned off by applying a negative voltage (negative bias voltage) to the gate electrode 5 with respect to the cathode. . In this case, the depletion layers extending from the sidewall surface of the trench 17 to the n-type base layer 1 are in contact with each other, and the injection of electrons from the n-type emitter layer 4 is pinched off, whereby the semiconductor device becomes non-conductive.

【0057】なお、図11図示の半導体装置の変更例と
して、埋め込み構造のゲート電極5をカソード側ではな
く、アノード側に配設することができる。また、カソー
ド側及びアノード側の両方にゲート電極5を設けてもよ
い。この場合、アノード電極8に対してゲート電極5に
負バイアス電圧を印加することによって、同様な効果が
得られる。
As a modification of the semiconductor device shown in FIG. 11, the gate electrode 5 having a buried structure can be arranged not on the cathode side but on the anode side. Further, the gate electrode 5 may be provided on both the cathode side and the anode side. In this case, the same effect can be obtained by applying a negative bias voltage to the gate electrode 5 with respect to the anode electrode 8.

【0058】また、図12に示すように、n型エミッタ
層4内にカソード電極7及びn型ベース層1に接するよ
うに、低抵抗のp型ショート層18を形成してもよい。
なお、p型ショート層18は、n型エミッタ層4内で隣
り合うトレンチ17間を横断する複数の領域からなるも
のであってもよい。
Further, as shown in FIG. 12, a low resistance p-type short layer 18 may be formed in the n-type emitter layer 4 so as to be in contact with the cathode electrode 7 and the n-type base layer 1.
The p-type short layer 18 may be composed of a plurality of regions that cross between the adjacent trenches 17 in the n-type emitter layer 4.

【0059】また、n型ベース層1とp型エミッタ層2
との間に低抵抗のn型バッファ層19(図9参照)を配
設してもよい。図13は本発明の更に別の実施の形態に
係る電力用半導体装置の要部を示す平面図である。図1
4、図15、図16及び図17は、図13中の夫々XIV
−XIV線、XV−XV線、XVI −XVI 線及びXVII−XVII線に
沿った断面図である。
Further, the n-type base layer 1 and the p-type emitter layer 2
A low-resistance n-type buffer layer 19 (see FIG. 9) may be disposed between and. FIG. 13 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. FIG.
4, FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 are respectively XIV in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line -XIV, XV-XV line, XVI-XVI line and XVII-XVII line.

【0060】高抵抗のn型ベース層31の裏面に低抵抗
のn型バッファ層32を介して低抵抗のp型エミッタ層
33が形成される。n型ベース層31の表面内にはp型
ベース層34が拡散形成される。n型ベース層31の不
純物濃度は、2×1014cm-3以下であることが好まし
い。
A low resistance p-type emitter layer 33 is formed on the back surface of the high resistance n-type base layer 31 with a low resistance n-type buffer layer 32 interposed therebetween. A p-type base layer 34 is diffused and formed in the surface of the n-type base layer 31. The impurity concentration of the n-type base layer 31 is preferably 2 × 10 14 cm −3 or less.

【0061】p型ベース層34及びn型ベース層31内
には、p型ベース層34を貫通し、n型ベース層31の
途中まで達する深さの複数のトレンチ35が形成され
る。トレンチ35はストライプ状で微小な間隔をおいて
平行に配置される。従って、トレンチ35の間に、半導
体からなるトレンチ間領域45、即ち電流通路が規定さ
れる。トレンチ35内にはゲート絶縁膜36を介してゲ
ート電極37が埋め込み形成される。
In the p-type base layer 34 and the n-type base layer 31, a plurality of trenches 35 are formed which penetrate the p-type base layer 34 and reach the middle of the n-type base layer 31. The trenches 35 are stripe-shaped and are arranged in parallel with each other at a minute interval. Therefore, an inter-trench region 45 made of a semiconductor, that is, a current path is defined between the trenches 35. A gate electrode 37 is embedded in the trench 35 via a gate insulating film 36.

【0062】トレンチ35の表面形状(平面形状)は長
方形で、その短辺は長辺に対して十分に小さい。同長辺
はオリエンテーションフラット15(図2参照)に対し
て平行または直角となるように形成される。従って、同
長辺に対応するトレンチ35及びトレンチ間領域45の
界面は{100}面に沿って広がる。なお、トレンチ3
5の表面形状(平面形状)は長方形に限定されるもので
はない。要はゲート電極37に対面するトレンチ間領域
45の側面において、{100}面が占める割合が十分
に高くなるようにすればよい。
The surface shape (planar shape) of the trench 35 is rectangular, and its short side is sufficiently smaller than its long side. The same long side is formed so as to be parallel or perpendicular to the orientation flat 15 (see FIG. 2). Therefore, the interface between the trench 35 and the inter-trench region 45 corresponding to the same long side extends along the {100} plane. In addition, trench 3
The surface shape (planar shape) of 5 is not limited to a rectangle. The point is that the ratio of the {100} plane to the side surface of the inter-trench region 45 facing the gate electrode 37 should be sufficiently high.

【0063】p型ベース層34の表面内には低抵抗のn
型エミッタ層38が拡散形成される。また、n型ベース
層31内には、トレンチ35と同じ深さに低抵抗のp型
リング層39が、1グループ(例えば500〜2000
本の)のトレンチ35を包囲するように形成される。p
型リング層39の、トレンチ35の長辺に対して直角な
領域上には、厚い絶縁膜40を介してゲート引出し電極
41が配設される。ゲート引出し電極41は、トレンチ
35の端部でゲート電極37とコンタクトする。
The surface of the p-type base layer 34 has a low resistance n.
The type emitter layer 38 is formed by diffusion. In the n-type base layer 31, a group of low-resistance p-type ring layers 39 having the same depth as the trench 35 (e.g., 500 to 2000) is formed.
It is formed so as to surround the (book) trench 35. p
A gate lead electrode 41 is provided on a region of the mold ring layer 39 that is perpendicular to the long side of the trench 35 with a thick insulating film 40 interposed therebetween. The gate extraction electrode 41 contacts the gate electrode 37 at the end of the trench 35.

【0064】p型ベース層34及びn型エミッタ層38
の両方にコンタクトするようにカソード電極42が配設
される。ゲート電極37とカソード電極42とは厚い絶
縁膜46により絶縁される。また、ゲート引出し電極4
1にコンタクトするように、電極41上に低抵抗化電極
43が配設される。低抵抗化電極43は、Al等の金属
の薄膜からなる。カソード電極42と低抵抗化電極43
とは、異なる領域に配置され、互いに絶縁される。ま
た、p型エミッタ層33にコンタクトするようにアノー
ド電極44が配設される。
P-type base layer 34 and n-type emitter layer 38
Cathode electrode 42 is arranged so as to contact both of them. The gate electrode 37 and the cathode electrode 42 are insulated by the thick insulating film 46. In addition, the gate extraction electrode 4
A low resistance electrode 43 is disposed on the electrode 41 so as to contact the electrode 1. The low resistance electrode 43 is made of a thin film of a metal such as Al. Cathode electrode 42 and low resistance electrode 43
And are arranged in different regions and insulated from each other. An anode electrode 44 is arranged so as to contact the p-type emitter layer 33.

【0065】p型リング層39は、本半導体装置がオフ
状態において、アノード・カソード間に印加される電圧
により空乏化しないように、十分高いキャリア濃度を有
する。具体的には、p型リング層39は、1×1017
-3以上の平均キャリア濃度を有することが望ましい。
The p-type ring layer 39 has a sufficiently high carrier concentration so as not to be depleted by the voltage applied between the anode and the cathode when the present semiconductor device is in the off state. Specifically, the p-type ring layer 39 is 1 × 10 17 c
It is desirable to have an average carrier concentration of m -3 or more.

【0066】なお、図13乃至図17図示の半導体装置
において、n型エミッタ層38は、トレンチ間領域45
内において、p型ベース層34の表面内全体に形成され
るが、図1図示の半導体装置のように、トレンチ35の
長辺に沿って且つこれに接するように部分的に形成して
もよい。この場合、p型ベース層34は、n型エミッタ
層38間でカソード電極42とコンタクトする。
In the semiconductor device shown in FIGS. 13 to 17, the n-type emitter layer 38 is formed in the inter-trench region 45.
In the inside, it is formed in the entire surface of the p-type base layer 34, but as in the semiconductor device shown in FIG. 1, it may be partially formed along the long side of the trench 35 so as to be in contact therewith. . In this case, the p-type base layer 34 contacts the cathode electrode 42 between the n-type emitter layers 38.

【0067】図13乃至図17図示の半導体装置のオフ
状態、即ちカソード電極42が接地され、ゲート電極3
7にしきい値電圧以下の電圧が印加された状態におい
て、アノード電極44に所定の正電圧が印加されると、
n型ベース層31内のトレンチ35近傍の電位分布は図
14中に破線で示すようになる。図14図示の如く、p
型リング層39を形成することにより、トレンチ35の
底部のコーナーにおいても、等電位線は直線的となり、
電界集中が緩和される。これにより本半導体装置の耐圧
の劣化を防ぐことができる。
The semiconductor device shown in FIGS. 13 to 17 is in the off state, that is, the cathode electrode 42 is grounded and the gate electrode 3
When a predetermined positive voltage is applied to the anode electrode 44 in a state where a voltage equal to or lower than the threshold voltage is applied to 7,
The potential distribution near the trench 35 in the n-type base layer 31 is as shown by the broken line in FIG. As shown in FIG. 14, p
By forming the mold ring layer 39, the equipotential lines become linear even at the corners of the bottom of the trench 35,
Electric field concentration is relieved. This makes it possible to prevent the breakdown voltage of the semiconductor device from deteriorating.

【0068】図18は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部を示す平面図である。図19
及び図20は、図18中の夫々XIX −XIX 線及びXX−XX
線に沿った断面図である。また、図18中のXV−XV線及
びXVI −XVI 線に沿った断面は、夫々図15及び図16
図示の断面と実質的に同一となる。なお、以下の図にお
いて、図13乃至図17と同一部分には同一符号を付し
て詳細な説明を省略する。
FIG. 18 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. FIG.
20 and 20 are XIX-XIX line and XX-XX in FIG. 18, respectively.
It is sectional drawing along the line. In addition, cross sections taken along the line XV-XV and the line XVI-XVI in FIG. 18 are shown in FIGS. 15 and 16, respectively.
It is substantially the same as the cross section shown. In the following drawings, the same parts as those in FIGS. 13 to 17 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0069】この実施の形態の電力用半導体装置が図1
3乃至図17図示の半導体装置と異なる点は、カソード
電極42が全てのトレンチ間領域45にコンタクトせ
ず、一部のトレンチ間領域45に周期的にコンタクトす
ることにある。より具体的には、カソード電極42にコ
ンタクトし、電流通路として機能するトレンチ間領域4
5aと、絶縁層46で覆われ、電流通路として機能しな
いダミートレンチ間領域45bとが交互に配設される。
The power semiconductor device of this embodiment is shown in FIG.
3 to 17 is different from the semiconductor device shown in FIGS. 3 to 17 in that the cathode electrode 42 does not contact all the inter-trench regions 45 but periodically contacts a part of the inter-trench regions 45. More specifically, the inter-trench region 4 that contacts the cathode electrode 42 and functions as a current path.
5a and regions 45b between dummy trenches which are covered with the insulating layer 46 and do not function as current paths are alternately arranged.

【0070】図18乃至図20図示の半導体装置によれ
ば、カソード電極42とコンタクトしないダミートレン
チ間領域45bには電流が流れないため、ダミートレン
チ間領域45bが実質的にトレンチの一部として機能す
る。この結果、p型ベース層43の実効的な面積が小さ
くなり、n型ベース31のカソード側に蓄積された正孔
がカソード電極42に排出される際の抵抗が大きくな
る。これにより、n型ベース層31のカソード側のキャ
リアの蓄積層が増加し、導通損失が更に低減される。
According to the semiconductor device shown in FIGS. 18 to 20, since no current flows in the dummy inter-trench region 45b which is not in contact with the cathode electrode 42, the dummy inter-trench region 45b substantially functions as a part of the trench. To do. As a result, the effective area of the p-type base layer 43 is reduced, and the resistance when the holes accumulated on the cathode side of the n-type base 31 are discharged to the cathode electrode 42 is increased. As a result, the carrier accumulation layer on the cathode side of the n-type base layer 31 increases, and the conduction loss is further reduced.

【0071】図21は本発明の更に別の実施の形態に係
る電力用半導体装置の要部を示す平面図である。図22
は、図21中のXXII−XXII線に沿った断面図である。こ
の実施の形態の電力用半導体装置が図13乃至図17図
示の半導体装置と異なる点は、p型リング層39を拡散
形成した後にトレンチ35を形成したことにある。この
ため、p型不純物が横方向に拡散し、トレンチ35を形
成する領域までp型リング層39が広がる。
FIG. 21 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 22 is a sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. 21. The power semiconductor device of this embodiment is different from the semiconductor devices shown in FIGS. 13 to 17 in that the trench 35 is formed after the p-type ring layer 39 is diffused and formed. Therefore, the p-type impurity diffuses laterally, and the p-type ring layer 39 spreads to the region where the trench 35 is formed.

【0072】このような構造の場合、ラッチアップ耐量
(ラッチアップ開始電流)を上げるため、p型リング層
39のパターンエッジから横方向拡散距離よりも長い距
離L1だけ離れていないトレンチ間領域45内には、n
型エミッタ層38を形成しないようにする。
In the case of such a structure, in order to increase the latch-up tolerance (latch-up start current), the inside of the inter-trench region 45 not separated from the pattern edge of the p-type ring layer 39 by the distance L1 longer than the lateral diffusion distance. Has n
The type emitter layer 38 is not formed.

【0073】また、p型不純物の横方向拡散を予め考慮
し、図23図示の如く、p型リング層39のパターンエ
ッジを、トレンチ35の幅よりも小さい距離L2だけト
レンチ35の側面より外側に配置してもよい。
In consideration of the lateral diffusion of p-type impurities, the pattern edge of the p-type ring layer 39 is located outside the side surface of the trench 35 by a distance L2 smaller than the width of the trench 35, as shown in FIG. You may arrange.

【0074】図22及び23図示の半導体装置のオフ状
態において、アノード電極44に所定の正電圧が印加さ
れた際の、n型ベース層31内のトレンチ35近傍の電
位分布は夫々図22及び図23中に破線で示すようにな
る。
22 and 23 show potential distributions in the vicinity of the trench 35 in the n-type base layer 31 when a predetermined positive voltage is applied to the anode electrode 44 in the off state of the semiconductor device shown in FIGS. 22 and 23, respectively. 23 is indicated by a broken line.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明に係る電力用半導体装置によれ
ば、トレンチ内に配設されたゲート電極に対面する電流
通路の側面の支配的な面方位を{100}面とすること
により、オン状態におけるトレンチ直下のベース層中に
蓄積されるキャリアの量を増大させ、従来よりも導通損
失を低減させることができる。
According to the power semiconductor device of the present invention, the dominant side surface orientation of the side surface of the current path facing the gate electrode disposed in the trench is the {100} plane. In this state, the amount of carriers accumulated in the base layer directly below the trench can be increased, and the conduction loss can be reduced as compared with the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置の
要部を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1図示の電力用半導体装置の製造に用いる半
導体基板を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor substrate used for manufacturing the power semiconductor device shown in FIG.

【図3】本発明の別の実施の形態に係る電力用半導体装
置の要部を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図6】図5図示の電力用半導体装置の低キャリアライ
フタイム層の形成方法を説明するための図。
6 is a diagram for explaining a method of forming a low carrier lifetime layer of the power semiconductor device shown in FIG.

【図7】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半導
体装置の要部を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す断面図。図5の電力用半導体装置
の変形例を示す断面図
FIG. 12 is a sectional view showing an essential part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. Sectional drawing which shows the modification of the power semiconductor device of FIG.

【図13】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 13 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図14】図13中のXIV −XIV 線に沿った断面図。14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.

【図15】図13中のXV−XV線に沿った断面図。FIG. 15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG.

【図16】図13中のXVI −XVI 線に沿った断面図。16 is a sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.

【図17】図13中のXVII−XVII線に沿った断面図。FIG. 17 is a sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.

【図18】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 18 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図19】図18中のXIX −XIX 線に沿った断面図。FIG. 19 is a sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.

【図20】図18中のXX−XX線に沿った断面図。20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG.

【図21】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す平面図。
FIG. 21 is a plan view showing a main part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図22】図21中のXXII−XXII線に沿った断面図。22 is a sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. 21.

【図23】本発明の更に別の実施の形態に係る電力用半
導体装置の要部を示す断面図。
FIG. 23 is a sectional view showing an essential part of a power semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図24】従来の電力用半導体装置の要部を示す断面
図。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional power semiconductor device.

【図25】図24図示の電力用半導体装置の製造に用い
る半導体基板を示す平面図。
25 is a plan view showing a semiconductor substrate used for manufacturing the power semiconductor device shown in FIG. 24. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、31…n型ベース層(第2導電型ベース層) 2、33…p型エミッタ層(第1導電型エミッタ層) 3、34…p型ベース層(第1導電型ベース層) 4、38…n型エミッタ層(第2導電型エミッタ層) 5、37…ゲート電極 6、36…ゲート絶縁膜 7、42…カソード電極(第1の主電極) 8、44…アノード電極(第2の主電極) 10、45…トレンチ間領域 11…低キャリアライフタイム層 16…n型アノードショート層 17、35…トレンチ 1, 31 ... N-type base layer (second conductivity type base layer) 2, 33 ... P-type emitter layer (first conductivity type emitter layer) 3, 34 ... P-type base layer (first conductivity type base layer) 4, 38 ... N-type emitter layer (second conductivity type emitter layer) 5, 37 ... Gate electrode 6, 36 ... Gate insulating film 7, 42 ... Cathode electrode (first main electrode) 8, 44 ... Anode electrode (second electrode) Main electrode) 10, 45 ... Inter-trench region 11 ... Low carrier lifetime layer 16 ... N-type anode short layer 17, 35 ... Trench

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 弘通 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiromichi Ohashi No. 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型エミッタ層と、 前記第1導電型エミッタ層上に形成され、装置のオン状
態において導電変調を起こす第2導電型ベース層と、 前記第2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電
型ベース層と、 前記第1導電型ベース層を貫通し且つ前記第2導電型ベ
ース層の途中の深さまで到達し、複数の電流通路を規定
するように形成された複数のトレンチと、 各電流通路に対面するようにトレンチ内にゲート絶縁膜
を介して埋め込み形成されたゲート電極と、 各電流通路内で且つ前記第1導電型ベース層の表面内に
形成された第2導電型エミッタ層と、 前記第2導電型エミッタ層及び前記第1導電型ベース層
に接続された第1主電極と、 前記第1導電型エミッタ層に接続された第2主電極と、 を具備し、前記ゲート電極に対面する前記電流通路の側
面が実質的に{100}面からなり、装置のオン状態に
おいて、前記電流通路の前記側面内で且つ前記第2導電
型ベース層内に第2導電型キャリアの蓄積層が形成さ
れ、前記蓄積層を通して、前記トレンチより下の前記第
2導電型ベース層内の領域へ前記第2導電型キャリアが
注入されることを特徴とする電力用半導体装置。
1. A first-conductivity-type emitter layer, a second-conductivity-type base layer formed on the first-conductivity-type emitter layer, and causing conductivity modulation in an ON state of the device; A first conductive type base layer formed in the surface, and a first conductive type base layer that penetrates the first conductive type base layer and reaches a midway depth of the second conductive type base layer to define a plurality of current paths. A plurality of formed trenches, a gate electrode embedded in the trench via a gate insulating film so as to face each current path, and formed in each current path and on the surface of the first conductivity type base layer. Second conductive type emitter layer, a first main electrode connected to the second conductive type emitter layer and the first conductive type base layer, and a second main electrode connected to the first conductive type emitter layer And, the gate electrode The side surface of the facing current path is substantially a {100} surface, and a storage layer of a second conductivity type carrier in the side surface of the current path and in the second conductivity type base layer when the device is in an on state. Is formed, and the second conductivity type carriers are injected into the region in the second conductivity type base layer below the trench through the storage layer.
【請求項2】前記第2導電型ベース層内における前記ト
レンチの深さをD、前記電流通路の幅を2Ws 、隣り合
う前記電流通路の間の距離を2Wt とした時、 X=(Wt +D)/Ws なる式で定義されるXがX≧5
を満足することを特徴とする請求項1に記載の電力用半
導体装置。
2. When the depth of the trench in the second conductive type base layer is D, the width of the current passage is 2 Ws, and the distance between adjacent current passages is 2 Wt, X = (Wt + D ) / Ws X is X ≧ 5
The power semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項3】第1導電型エミッタ層と、 前記第1導電型エミッタ層上に形成され、装置のオン状
態において導電変調を起こす第2導電型ベース層と、 前記第2導電型ベース層の表面内に形成された第2導電
型エミッタ層と、 前記第2導電型エミッタ層を貫通し且つ前記第2導電型
ベース層の途中の深さ まで到達し、複数の電流通路を規定するように形成され
た複数のトレンチと、各電流通路に対面するようにトレ
ンチ内にゲート絶縁膜を介して埋め込み形成されたゲー
ト電極と、 前記第2導電型エミッタ層に接続された第1主電極と、 前記第1導電型エミッタ層に接続された第2主電極と、 を具備し、前記ゲート電極に対面する前記電流通路の側
面が実質的に{100}面からなり、装置のオン状態に
おいて、前記電流通路の前記側面内で且つ前記第2導電
型ベース層内に第2導電型キャリアの蓄積層が形成さ
れ、前記蓄積層を通して、前記トレンチより下の前記第
2導電型ベース層内の領域へ前記第2導電型キャリアが
注入されることを特徴とする電力用半導体装置。
3. A first-conductivity-type emitter layer, a second-conductivity-type base layer formed on the first-conductivity-type emitter layer, and causing conductivity modulation when the device is in an on-state, and the second-conductivity-type base layer. A second conductive type emitter layer formed in the surface, and penetrating the second conductive type emitter layer and reaching an intermediate depth of the second conductive type base layer to define a plurality of current paths. A plurality of formed trenches, a gate electrode buried in the trench via a gate insulating film so as to face each current path, a first main electrode connected to the second conductivity type emitter layer, A second main electrode connected to the first conductivity type emitter layer, and a side surface of the current path facing the gate electrode is substantially a {100} surface, and the side surface of the current path is in the ON state of the device. Within said side of the current path A storage layer of second conductivity type carriers is formed in the second conductivity type base layer, and the second conductivity type carriers are formed through the storage layer to a region in the second conductivity type base layer below the trench. A semiconductor device for electric power, characterized in that is injected.
【請求項4】前記第2導電型ベース層の不純物濃度が2
×1014cm-3以下であることを特徴とする請求項1乃
至3のいずれかに記載の電力用半導体装置。
4. The impurity concentration of the second conductivity type base layer is 2
4. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor device has a density of x10 14 cm -3 or less.
【請求項5】前記第1導電型エミッタ層と前記第2導電
型ベース層との間に配設された第2導電型バッファ層を
更に具備することを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の電力用半導体装置。
5. The buffer layer according to claim 1, further comprising a second conductivity type buffer layer disposed between the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer. The semiconductor device for electric power as described in 1.
【請求項6】前記第2導電型ベース層内に形成された低
キャリアライフタイム層を更に具備することを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれかに記載の電力用半導体装
置。
6. The power semiconductor device according to claim 1, further comprising a low carrier lifetime layer formed in the second conductivity type base layer.
【請求項7】各トレンチが、複数のトレンチ部分と、前
記トレンチ部分間に位置し且つ表面を絶縁膜により被覆
されたダミートレンチ間領域とからなることを特徴とす
る請求項1乃至6のいずれかに記載の電力用半導体装
置。
7. Each of the trenches comprises a plurality of trench portions and a dummy inter-trench region located between the trench portions and having a surface covered with an insulating film. The semiconductor device for electric power as described in 1.
【請求項8】前記トレンチ及び電流通路を包囲し、且つ
前記トレンチと実質的に同じ深さを有するように前記第
2導電型ベース層の表面内に形成された第1導電型リン
グ層を更に具備することを特徴とする請求項1乃至7の
いずれかに記載の電力用半導体装置。
8. A first conductivity type ring layer formed in the surface of the second conductivity type base layer so as to surround the trench and the current path and to have a depth substantially the same as the trench. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor device is provided.
【請求項9】前記ゲート電極に接続され且つ前記第1導
電型リング層上に絶縁膜を介して配設されたゲート引出
し電極と、前記引出し電極上に配設された金属薄膜から
なる低抵抗化電極と、を更に具備することを特徴とする
請求項8に記載の電力用半導体装置。
9. A low resistance comprising a gate lead electrode connected to the gate electrode and provided on the first conductivity type ring layer via an insulating film, and a metal thin film provided on the lead electrode. 9. The power semiconductor device according to claim 8, further comprising: a charge conversion electrode.
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