JPH02153570A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPH02153570A
JPH02153570A JP30689888A JP30689888A JPH02153570A JP H02153570 A JPH02153570 A JP H02153570A JP 30689888 A JP30689888 A JP 30689888A JP 30689888 A JP30689888 A JP 30689888A JP H02153570 A JPH02153570 A JP H02153570A
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JP
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emitter layer
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JP30689888A
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Yoshihiro Minami
良博 南
Takashi Shinohe
孝 四戸
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体素子に係わり、特に有効動作領域の増大
をはかったプレーナ型の半導体素子に関する。
(従来の技術) 半導体素子の電極から配線を引き出すためには、素子表
面に大きな面積をも配線引き出し用電極部が必要である
プレーナ型の素子で高耐圧を得ようとすると接合終端領
域の幅が大きくなってしまう0以上の2点から特に高耐
圧プレーナ型素子では素子として動作する領域が小さく
なってしまうため素子の電流駆動能力が低下してしまう
という問題点がある。
以下、高耐圧プレーナ型素子の一例として、導電変調型
MO5FETと絶縁ゲート付ターンオフサイリスタの例
を挙げて説明する。第4図(a)は導電変調型MO5F
ETの素子構造を示す平面図であり、第4図(b)、第
4図(C)、第4図(d)はそれぞれ第4図(a)の矢
視A−A’断面、B−B’断面、c−c’断面を示す0
図において、2はp型ドレイン層、3はn十型ベース層
、4はn−型ベース層、5はp型ベース層、6はp十型
層、7はn型ソース層である。
n型ソース層7とp十型層6には共通にソース電極11
が、p型ドレイン層2にはドレイン電極1がそれぞれオ
ーミックに取り付けられている。16は絶縁膜である。
また、n型ソース層7とn−型ベース層4との間に挟ま
れたp型ベース層5の表面には、ゲート絶縁膜18を介
して多結晶シリコンゲート17が形成され、導電変調型
MOSFETの素子部を構成している。
この導電変調型MOSFETは基本的にサイリスタ構造
であるため、高耐圧素子でありながらも電流駆動能力を
大きくすることができる。この例では高耐圧を得るため
の接合終端構造として高抵抗フィールドプレート構造を
採用している。8はP十型層、9はp−型層、10はn
十型層である。n÷型層10には電極12が取り付けら
れている。 13.15は絶縁膜、14は高抵抗膜であ
り、これらによって接合終端領域を構成している。
第4図(a)のゲート電極配線引き出し用電極部19は
、多結晶シリコンゲート17にオーミック接続され、ま
たソース電極配線引き出し用電極部35はソース電極1
1と一体になって素子外部へ配線引き出しを可能にして
いる。しかし同図(a)かられかるように配線引き出し
用電極部と接合終端領域の面積が大きいため、素子とし
て動作する面積は小さくなってしまう、 1800V耐
圧導電変調型MO5FETを例に挙げるとゲート電極配
線引き出し用電極部は1.5+5mX0.5+am、接
合終端領域幅は400tIIAを必要とする。素子全体
の大きさを6m+*X6mmとしたとき素子内の全面積
の73%、接合終端領域を除く面積ではその97%を有
効利用しているに過ぎない。
次に第5図(a)は絶縁ゲートはターンオフサイリスタ
の素子平面図であり、同図(b)、 (c)、 (d)
はそれぞれ第5図(a)の矢視A−A’断面、B−B’
断面、c−c’断面を示す、同図(b)において、21
はp型エミッタ層、22はn+型バッファ層、23はn
型ベース層、29はp型ベース層、28はP十型層、3
6はn十エミッタ層である。n十型エミッタ層36には
カソード電極24が、p十型層28には制御電極25が
p型エミッタ層21にはアノード電極20がそれぞれオ
ーミックに取付けられている。15.30は絶#C箇で
ある。
またn型ベース層23とn+型エミッタ層36との間に
挟まれたp型ベース層29の表面にはゲート絶縁膜18
を介して多結晶シリコンゲート17が形成され、絶縁ゲ
ート付ターンオフサイリスタの素子部を構成している。
接合終端構造は導電変調型MOSFETと同じく高抵抗
フィールドプレート構造である。
5.27はp型ベース層、6.26はp十型層、9はp
−型層、10はn十型層である。p十型層26にはカソ
ード電極24が、n十型層10には電極12が取り付け
られている。 13.15.30は絶縁膜、14は高抵
抗膜であり、これらによって接合終端領域を構成してい
る。
第5図(a)のゲート電極配線引き出し用電極部19は
多結晶シリコンゲート17にオーミック接続され、制御
電極25は制御電極配線引き出し部33に、カソード電
極24はカソード電極配線引き出し部32に接続され素
子外部への配線引き出しを可能にしている。ところがこ
の場合は配線引き出し用電極部が3箇所あるために、導
電変調型MOSFETの場合よりも更に(効利用面積が
小さくなっている。
2500 V耐圧絶縁ゲート付ターンオフサイリスタと
例に挙げると、ゲート電極、制御電極、カソード電極の
配線引き出し用電極部はそれぞれ1.5mmX0.5m
m、接合終端領域幅は600−を必要とする。素子全体
の大きさを6+a+mX6mmとしたとき、素子内の全
面積に対する利用率は58%、接合終端領域を除いた面
積に対する利用率は90%にまで低下してしまう。
(発明が解決しようとする課題) このようにプレーナ型素子では、接合終端領域と配線引
き出し用電極部の存在によって、素子の有効利用面積が
小さくなるため、電流駆動能力も小さくなってしまう。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので。
その目的とするところは、素子の外側領域に設置可能な
電極は可能な限り接合終端領域上に設置し、素子として
動作する有効面積を可能な限り広くした半導体素子を提
供することにある。
〔発明の構成〕
(gA題を解決するための手段) 本発明の骨子は素子の有効利用面積を増加するために、
素子周辺部の接合終端領域の高抵抗フィールドプレート
上に絶縁膜を介して配線引き出し用電極部の一部、もし
くは全部を形成することにある。
(作  用) 本発明によれば、高抵抗フィールドプレート上に絶縁膜
を介して配線引き出し用電極部が形成されるので、配線
引き出し用電極部の電位は高抵抗フィールドプレートに
よりシールドされ、接合終端領域の電界に影響を及ぼさ
ない。従って、素子の耐圧を低下させることなく配線引
き出し用電極部を接合終端領域上に形成することができ
る。その結果、素子の有効利用面積を大きくできるので
電流駆動能力を大きくすることができる。
(実 施 例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
なおこの実施例では第1導電型としてp型、第2導電型
としてn型を用いている。
第1図(a)は本発明の第1の実施例である導電変調型
MOSFETの素子構造を示す平面図であり、同図(b
)、 (C)、 (d)はそれぞの第1図(a)の矢視
A−A′断面、B−B’断面、c−c’断面を示す。3
0は絶縁膜である。なお、従来例として示した第4図と
対応する部分は同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。
前記第4図に示す素子構造で素子中央部に敷設されてい
たゲート電極配線引き出し用電極部19はこの実施例で
は、ソース電極11及びソース電極配線引き出し用電極
部35の形成後に絶縁膜30と絶縁l115を介して接
合終端領域の高抵抗II!1114上に形成されており
、配線引き出し用電極部の電位は、高抵抗膜14により
シールドされ、接合終端領域の電界に影響を及ぼさない
また、この素子構造において、ソース電極11は接合終
端部のメタルフィールドプレートとしても使われている
ため耐圧低下を避けるためには一部といえどもこのメタ
ルフィールドプレート部を欠くことはできない、従って
メタルフィールドプレート部とゲート電極の接合終端領
域への引き出し部の交差箇所は第1図(c)に示すよう
に、ソース電極11の上に絶縁[30を介してゲート電
極31が形成された構造になっている・ 尚1本実施例では第1図(d)にソース電極配線引き出
し用電極部32を接合終端領域上に拡張した場合も併せ
て示している。
このような構成であれば、耐圧を低下させることなく素
子の有効利用面積を大きくとることができる。
このようにして第1図(a)に示すように、配線引き出
し用電極部を全て接合終端領域上に敷設し、従来例と同
じ1800 V耐圧導電変調型MOSFETを例に挙げ
ると、接合終端領域幅は400.、素子全体の大きさは
6mmX6mmであり、素子内の全面積に対する有効利
用率は75%、接合終端領域を除いた面積に対しては、
有効利用率はほぼ100%となる。
かくして本実施例によれば、小型でありながら。
大きな電流駆動能力を持つ導電変調型MOSFETを実
現することができる。
尚、第1の実施例の変形として第2図に本発明の第2の
実施例である導電変調型MO5FETの素子平面図を示
す。
第1図の実施例で素子中央部にあったゲート電極31取
出し用幅広部分は第2の実施例では除去され、多結晶シ
リコンゲート17へのゲート電極31の接続はストライ
ブ状の多結晶シリコンゲート17の端部で行われている
。このような構成であれば。
第1の実施例よりもさらに大きな面積の有効利用率が得
られる。
次に、第3図(a)は本発明の第3の実施例である絶縁
ゲート付ターンオフサイリスタの素子構造を示す平面図
であり、同図(b)、 (c)、 (d)はそれぞれ(
a)の矢視A−A’断面、B−B’断面、C−C′断面
を示す、34は絶縁膜である。なお、従来例として示し
た第5図と対応する部分は同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。この実施例では制御電極25を形成
した後、絶縁膜30を介して、カソード電極24とのそ
の配線引き出し用電極部32とを形成しさらに、絶縁膜
34を介してゲート電極配線引き出し用電極部19と制
御電極配線引き出し用電極部33とを形成している。
カソード、ゲート、制御電極のそれぞれの配線引き出し
用電極部は接合終端領域の高抵抗膜14上に絶縁膜を介
して形成されており、高抵抗膜14のシールド効果によ
って接合終端領域の電界に影響を及ぼすことはない。
またこの素子構造においてカソード電極24は接合終端
部のメタルフィールドプレートとしても使われているた
め耐圧低下を避けるためには一部といえどもこのメタル
フィールドプレート部を欠くことはできない。
従って、メタルフィールドプレート部とゲート、制御電
極の接合終端領域への引き出し部の交差箇所は第3図(
b)、(c)に示すようにカソード電極24の上に絶縁
膜34を介して、それぞれ制御電極25゜ゲート電極3
1が形成された構造になっている。
このような構成であれば、耐圧を低下させることなく、
素子の有効利用面積を大きくとることができる。第3図
(a)に示すように各電極の配線引き出し用電極部を全
て接合終端領域上に敷設し、従来例と同じ2500 V
耐圧絶縁ゲート付ターンオフサイリスタを例にあげると
接合終端領域幅は60〇−1素子全体の大きさは6mm
X6mmであり、素子内の全面積に対する有効利用率は
64%、接合終端領域を除いた面積に対しては、有効利
用率はほぼ100%となる。
かくして本実施例によれば、小型でありながら。
大きな電流駆動能力を持つ絶縁ゲート付ターンオフサイ
リスタを実現することができる。
なお1本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で1種々変形して実施す
ることができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、接合終端領域の高
抵抗フィールドプレート上に絶縁膜を介して配線引き出
し用電極部が形成されるので、配線引き出し用電極部の
電位は高抵抗フィールドプレートのシールド効果により
、接合終端領域の電界に影響を及ぼさない、従って素子
の耐圧を低下させることなく配線引き出し用電極部を接
合終端領域上に形成することができる。その結果、素子
の有効利用面積を大きくできるので、電流駆動能力を大
きくすることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1の実施例に係わる導電変調型MO
5FETの概略構成を示す説明図、第2図は第2の実施
例に係わる導電変調型MOSFETの概略構成を示す平
面図、第3図は第3の実施例に係わる絶縁ゲート付ター
ンオフサイリスタの概略構成を示す説明図、第4図は従
来例として示した導電変調型MO5FETの概略構成を
示す説明図、第5図は同じ〈従来例として示した絶縁ゲ
ート付ターンオフサイリスタの概略構成を示す説明図で
ある。 1・・・ドレイン電極   2・・・p型ドレイン層3
・・・n十型ベース層   4・・・n−型ベース層5
・・・p型ベース層   6・・・P中型層7・・・n
型ソース層   8・・・P生型層9・・・p−型層 
     10・・・n生型層11・・・ソース電極 
   12・・・電極13・・・絶縁膜      1
4・・・高抵抗膜15・・・絶縁膜      16・
・・絶縁膜17・・・多結晶シリコンゲート 18・・・ゲート絶縁膜 19・・・ゲート電極配線引き出し用電極部20・・・
アノード電極   21・・・p型エミッタ層22・・
・n生型バッファ層  23・・・n型ベース層24・
・・カソード電極   25・・・制御電極26・・・
p生型層      27・・・p型ベース層28・・
・P生型層      29・・・P型ベース層30・
・・絶縁膜      31・・・ゲート電極32・・
・カソード電極配線引き出し用電極部33・・・制御電
極配線引き出し用電極部34・・・絶縁膜 35・・・ソース電極配線引き出し用電極部36・・・
n十型エミッタ層 (C) (d) 第1図 (b) (b) (a) (b) 第 図 (C) <d) 第 図 (C) (cl) 第 図 (Q) 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プレーナ型の素子であって、素子周辺部の接合終
    端領域の高抵抗フィールドプレート上に絶縁膜を介して
    配線引き出し用電極部の一部、もしくは全部を形成した
    ことを特徴とする半導体素子。
  2. (2)前記プレーナ型の素子は第1導電型エミッタ層に
    接して第2導電型ベース層を有し、第2導電型ベース層
    の表面部に第1導電型ベース層及び第2導電型エミッタ
    層が拡散形成され、前記第2導電型エミッタ層と第2導
    電型ベース層とに挟まれた第1導電型ベース層の表面に
    絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、前記第1導電型
    エミッタ層に第1の主電極が、第2導電型エミッタ層と
    第1導電型ベース層に第2の主電極が共通に設けられた
    導電変調型MOSFETであって、 前記配線引き出し用電極部はゲート電極、第2の主電極
    のうちいずれか、もしくはこれら両方の配線引き出し用
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子。
  3. (3)前記ゲート電極の配線引き出し用電極部は、第2
    の主電極上に形成した絶縁膜を介して素子周辺部の接合
    終端領域上に引き出されたことを特徴とする請求項2記
    載の半導体素子。
  4. (4)前記プレーナ型の素子は、第1導電型エミッタ層
    に接して第2導電型ベース層を有し、第2導電型ベース
    層の表面部に第1導電型ベース層及び第2導電型エミッ
    タ層が拡散形成され、前記第2導電型エミッタ層と第2
    導電型ベース層とに挟まれた第1導電型ベース層の表面
    に絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、前記第1導電
    型エミッタ層に第1の主電極が、第2導電型エミッタ層
    に第2の主電極が、第1導電型ベース層に制御電極がそ
    れぞれ形成された絶縁ゲート付ターンオフサイリスタで
    あって、前記配線引き出し用電極部はゲート電極、制御
    電極、第2の主電極のうちいずれか、もしくはこれらの
    組み合せもしくはこれら全部の配線引き出し用であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体素子。
JP30689888A 1988-12-06 1988-12-06 半導体素子 Pending JPH02153570A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0685890A1 (en) * 1994-05-31 1995-12-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a MOS gate structure and a surface protective film and method of fabricating the same
USRE40705E1 (en) 1997-03-18 2009-05-05 Kabushiki Kaisha Toshiba High-breakdown-voltage semiconductor apparatus
WO2009075149A1 (ja) * 2007-12-10 2009-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 半導体装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0685890A1 (en) * 1994-05-31 1995-12-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a MOS gate structure and a surface protective film and method of fabricating the same
USRE41866E1 (en) 1994-05-31 2010-10-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of fabricating same
USRE40705E1 (en) 1997-03-18 2009-05-05 Kabushiki Kaisha Toshiba High-breakdown-voltage semiconductor apparatus
USRE40712E1 (en) 1997-03-18 2009-05-19 Kabushiki Kaisha Toshiba High-breakdown-voltage semiconductor apparatus
WO2009075149A1 (ja) * 2007-12-10 2009-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 半導体装置
JP2009141256A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Toyota Motor Corp 半導体装置

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