JPH06334187A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH06334187A
JPH06334187A JP5178430A JP17843093A JPH06334187A JP H06334187 A JPH06334187 A JP H06334187A JP 5178430 A JP5178430 A JP 5178430A JP 17843093 A JP17843093 A JP 17843093A JP H06334187 A JPH06334187 A JP H06334187A
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semiconductor
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Masato Otsuki
正人 大月
Katsunori Ueno
勝典 上野
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Abstract

PURPOSE:To speed up turn-off operation and reduce power loss during the operation by restoring dramatically a potential barrier caused by a pn junction between a P type base region and an n type cathode region when turning off in MCT structure and then setting control MISFET in an off state. CONSTITUTION:This semiconductor device comprises an MCT part 30 and an IGBT part 40 where the MCT part provides a first MOSFET 21 and a second MOSFET 22, which share a gate electrode 19 while the IGBT provides a third MOSFET 23 which can be controlled independently. When turning off, the third FET 23 remains in an ON state while the first FET 21 is turned off and the second FET 22 is turned on. As a result, mainly, hole current flows by way of the second FET 22 while electronic current flows by way of the third FET 23 and separated into an electric current passage per carrier, which forces the electronic current flowing by way of a pn junction to disappear. As a result, a potential barrier produced by this pn junction is dramatically restored. Immediately after the barrier is restored, the second and the third MOSFETs 22 and 23 are turned off.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パワーデバイスなどに
用いられるpnpn構造を有する半導体装置の構成に関
し、特に、2つのゲート電極を有するダブルゲート型半
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 structure of a semiconductor device having a pnpn structure used for a power device or the like, and more particularly to a double gate type semiconductor device having two gate electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】パワーエレクトロニクスにおける高性
能,小型化および低コスト化などの課題を解決するため
の最も重要なキーテクノロジーの1つとして、パワーデ
バイスの低損失化が挙げられ、オン電圧が低く、また、
ターンオフ時間が短いデバイスの開発が各方面で活発に
行なわれている。たとえば、バイポーラトランジスタに
ついては、高性能,高耐圧および大電流化が図られ、ま
た、種々の保護機能を内蔵したインテリジェントモジュ
ールも登場している。また、IGBT(伝導度変調型ト
ランジスタ)においては、高速応答を可能としたものも
登場している。これらのパワーデバイスは、バッテリー
により駆動され持ち運びが簡単なように小型化された電
気製品、インバータ装置、また、環境保護の面から採用
が検討されている電気自動車などに適用され、省電力化
の一役を担っている。そして、近年益々増大する電力需
要に対応するために、これらのパワー半導体デバイスに
対してもさらに省電力低損失化が要求されている。
2. Description of the Related Art One of the most important key technologies for solving the problems of high performance, miniaturization, and cost reduction in power electronics is to reduce the loss of power devices and to reduce the on-voltage. Also,
Devices with short turn-off times are being actively developed in various fields. For example, with regard to bipolar transistors, high performance, high breakdown voltage and high current have been achieved, and intelligent modules incorporating various protection functions have also appeared. In addition, as IGBTs (conductivity modulation type transistors), those capable of high-speed response have also appeared. These power devices are applied to battery-driven miniaturized electric products that are easy to carry, inverter devices, and electric vehicles that are being considered for environmental protection. Play a role. In order to meet the increasing demand for electric power in recent years, further power saving and low loss are required for these power semiconductor devices.

【0003】例えば、サイリスタ構造によるオン電圧の
低減、およびMOSゲートデバイスによる高速,低駆動
電力化を目的としたMCT(MOSゲート・コントロー
ル・サイリスタ)が開発されている。このMCTは、図
10,図11に示すような構造及び等価回路を有するデ
バイスであり、V.A.K.Templeの発表したペーパー(”MO
S controlled thyristors" IEEE International Electr
on Device Meeting Digest 1984 )などに詳しい。この
MCTの構造は、アノード電極1が形成されたp+ 型の
半導体基板のアノード層2と、この上に形成されたn+
型のバッファ層3と、この上に形成されたn- 型のベー
ス層4と、このn- 型のベース層4の主面側に形成され
たウェル状のp型のベース領域5と、このp型のベース
領域5の主面側に形成されたウェル状のn型のカソード
領域6と、このn型のカソード領域6の主面側に形成さ
れたp+ 型のドレイン領域7と、このカソード領域6の
周縁部及びp型のベース領域5をバックゲート(チャネ
ル領域)としドレイン領域7からn- 型のベース層4に
亘ってゲート絶縁膜8を介して形成された単一のゲート
電極9と、n型のカソード領域6及びp+ 型のドレイン
領域7の双方に導電接触するカソード電極10とを有し
ている。ゲート電極9はオン用MOSFET12とオフ
用MOSFET14を併有しており、オン用MOSFE
T12は、p型のベース領域5をバックゲート(チャネ
ル領域)とし、カソード領域6をソース領域とすると共
にn- 型のベース層4をドレイン領域とするnチャネル
型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、オフ用
MOSFET14は、ドレイン領域7を有し、カソード
領域6をバックゲート(チャネル領域)とすると共にp
型のベース領域5をソース領域とするpチャネル型の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタである。また、p+
のアノード層2,n+ 型のバッファ層3,n- 型のベー
ス層4及びp型のベース領域5はpnp型バイポーラト
ランジスタQpnpを構成しており、n- 型のベース層
4,p型のベース領域5及びn型のカソード領域6はn
pn型バイポーラトランジスタQnpn を構成している。
For example, an MCT (MOS gate control thyristor) has been developed for the purpose of reducing the on-voltage by a thyristor structure and high speed and low driving power by a MOS gate device. This MCT is a device having a structure and an equivalent circuit as shown in FIGS. 10 and 11, and is a paper published by VAK Temple ("MO
S controlled thyristors "IEEE International Electr
on Device Meeting Digest 1984). The structure of this MCT is such that the anode layer 2 of the p + type semiconductor substrate on which the anode electrode 1 is formed and the n + layer formed on the anode layer 2 are formed.
Type buffer layer 3, an n type base layer 4 formed thereon, a well-shaped p type base region 5 formed on the main surface side of the n type base layer 4, A well-shaped n-type cathode region 6 formed on the main surface side of the p-type base region 5, ap + -type drain region 7 formed on the main surface side of the n-type cathode region 6, and A single gate electrode formed using the peripheral portion of the cathode region 6 and the p-type base region 5 as a back gate (channel region) and extending from the drain region 7 to the n -type base layer 4 via the gate insulating film 8. 9 and a cathode electrode 10 in conductive contact with both the n-type cathode region 6 and the p + -type drain region 7. The gate electrode 9 has an ON MOSFET 12 and an OFF MOSFET 14 together, and has an ON MOSFET.
T12 is an n-channel insulated gate field effect transistor having the p-type base region 5 as a back gate (channel region), the cathode region 6 as a source region, and the n -type base layer 4 as a drain region. The off MOSFET 14 has a drain region 7, uses the cathode region 6 as a back gate (channel region) and p
Is a p-channel type insulated gate field effect transistor whose source region is the base region 5 of the mold. Further, the p + -type anode layer 2, the n + -type buffer layer 3, the n -type base layer 4 and the p-type base region 5 form a pnp-type bipolar transistor Q pnp , and the n -type base layer is formed. The layer 4, the p-type base region 5 and the n-type cathode region 6 are n
It constitutes a pn-type bipolar transistor Q npn .

【0004】先ず、ゲート電極9に高電位を印加する
と、オン用MOSFET12が導通し、オフ用MOSF
ET14は遮断状態のままである。このオン用MOSF
ET12の導通によって、カソード電極10,カソード
領域6,オン用MOSFET12のチャネル部を介して
- 型のベース層4へその多数キャリア(電子)が注入
されるので、それに呼応してアノード電極1,アノード
領域2及びバッファ層3を介してn- 型のベース層4へ
少数キャリア(正孔)が流入し、n- 型のベース層4の
伝導度が変調される。これによりトランジスタQpnp
オンするので、トランジスタQnpn もオンし、サイリス
タpnpnがターンオンする。このサイリスタのオン状
態では、図12(a)に示すように、オン用MOSFE
T12を介した電子電流(図示実線矢印)が流れている
と共に、n型カソード領域6とp型ベース領域5の接合
を介した正孔電流(図示破線矢印)及び電子電流が流れ
ており、n型カソード領域6とp型ベース領域5のpn
接合は順バイアスされている。
First, when a high potential is applied to the gate electrode 9, the on-MOSFET 12 becomes conductive and the off-MOSF is turned on.
ET14 remains blocked. This on MOSF
Due to conduction of the ET 12, the majority carriers (electrons) are injected into the n -type base layer 4 through the cathode electrode 10, the cathode region 6, and the channel portion of the MOSFET 12 for ON, and accordingly, the anode electrode 1, through the anode region 2 and the buffer layer 3 n - -type minority carriers (holes) flow into the base layer 4, n - conductivity type base layer 4 is modulated. This turns on the transistor Q pnp , turning on the transistor Q npn and turning on the thyristor pnpn. In the ON state of this thyristor, as shown in FIG.
An electron current (indicated by a solid arrow in the figure) is flowing through T12, and a hole current (indicated by a dashed arrow in the figure) and an electron current are flowing through a junction between the n-type cathode region 6 and the p-type base region 5, and n Of the p-type cathode region 6 and the p-type base region 5
The junction is forward biased.

【0005】次に、ゲート電極9に零又は負電位を印加
すると、オン用MOSFET12が遮断し、今度はオフ
用MOSFET14が導通する。このオフ用MOSFE
T14の導通によってp型のベース領域5の正孔(多数
キャリア)がそのチャネル,ドレイン領域7及びカソー
ド電極10を介して引き抜かれるので、トランジスタQ
npn がオフ状態となるため、トランジスタQpnp もオフ
し、サイリスタpnpnがターンオフする。このよう
に、MCTは、MOSFET12のオンによりデバイス
をオンとするため、応答速度が速く、また、サイリスタ
をオン状態とするため、オン電圧も1V程度と非常に低
い。なお、n+ 型のバッファ層3はアノード層2からn
- 型のベース層4への正孔(少数キャリア)の注入効率
を抑制してターンオフ時間を短縮するために形成されて
いる。
Next, when zero or a negative potential is applied to the gate electrode 9, the on MOSFET 12 is cut off and the off MOSFET 14 is turned on this time. This off MOSFET
Due to the conduction of T14, holes (majority carriers) in the p-type base region 5 are extracted through the channel, drain region 7 and cathode electrode 10, so that the transistor Q
Since npn is turned off, the transistor Q pnp is also turned off and the thyristor pnpn is turned off. As described above, the MCT turns on the device by turning on the MOSFET 12, and therefore has a high response speed. Further, since the thyristor is turned on, the on-voltage is very low, about 1V. The n + -type buffer layer 3 is formed from the anode layer 2 to the n-type buffer layer 3.
- is formed in order to reduce the turn-off time by suppressing the injection efficiency of holes (minority carriers) type to the base layer 4.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、n+
のバッファ層3の形成によって、ターンオフ時にn-
のベース層4への正孔注入を抑制したとしても、これは
アノード電極1からの新たな正孔注入を抑制するもので
あり、デバイス内に蓄積されたキャリアの流れを直接抑
制するものではない。すなわち、サイリスタ動作時にお
いては、n- 型のベース層4からp型ベース領域5を介
してn型カソード領域6へ正孔が流れ込み、またn型カ
ソード領域6からp型ベース領域5を介してn- 型のベ
ース層4へ電子が流れ込んでおり、p型ベース領域5と
n型カソード領域6のpn接合が順バイアス状態でpn
接合の電位障壁が無くなっているため、図12(b)に
示すように、ターンオフの初期においてはオフ用MOS
FET14の導通によってp型のベース領域5中の正孔
の吐き出しが開始されても、依然としてp型ベース領域
5とn型カソード領域6のpn接合は正孔電流の電圧降
下で順バイアス状態にあり、その電位障壁がなかなか回
復せず、しばらくその接合を介して電子電流が流れ続け
る。このため、MCTにおいてはターンオフ時間が長く
なり、電力損失を招くという問題点があった。
However, even if the formation of the n + -type buffer layer 3 suppresses the hole injection into the n -type base layer 4 at the time of turn-off, this is a new phenomenon from the anode electrode 1. It suppresses the hole injection, and does not directly suppress the flow of carriers accumulated in the device. That is, during thyristor operation, holes flow from the n -type base layer 4 to the n-type cathode region 6 through the p-type base region 5, and from the n-type cathode region 6 through the p-type base region 5. Electrons are flowing into the n -type base layer 4, and the pn junction between the p-type base region 5 and the n-type cathode region 6 is forward biased to pn.
Since the potential barrier of the junction has disappeared, as shown in FIG.
Even if the discharge of holes in the p-type base region 5 is started by the conduction of the FET 14, the pn junction between the p-type base region 5 and the n-type cathode region 6 is still in the forward bias state due to the voltage drop of the hole current. , The potential barrier does not recover easily, and electron current continues to flow through the junction for a while. Therefore, in the MCT, there is a problem that the turn-off time becomes long and power loss occurs.

【0007】そこで、本発明の課題は、上記問題点に鑑
み、ターンオフ時においてp型のベース領域とn型のカ
ソード領域とのpn接合による電位障壁の回復を急速に
行なわせた後にMISFETをオフ状態とさせることに
より、ターンオフ動作の高速化を図り、ターンオフ時の
電力損失を低減可能の半導体装置を実現することにあ
る。
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to turn off the MISFET after rapidly recovering the potential barrier by the pn junction between the p-type base region and the n-type cathode region at turn-off. The purpose of this is to realize a semiconductor device in which the turn-off operation can be speeded up and the power loss at the time of turn-off can be reduced by setting the state.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明はMCTの構造とIGBTの構造を併有する
ハイブリット構造を採用するものであり、ターンオフ時
の電流経路を変化させるため独立開閉可能の第3のMI
SFETを設けたものである。即ち、本発明は、第1導
電型の第1半導体領域,第2導電型の第2半導体領域,
第1導電型の第3半導体領域及び第2導電型の第4半導
体領域とからなるサイリスタ構造と、第2導電型の第4
半導体領域の主面側に形成された第1導電型の第5半導
体領域と、第1導電型の第3半導体領域をバックゲート
(チャネル領域)とし第2導電型の第4半導体領域から
第2導電型の第2半導体領域に対しその多数キャリアを
注入可能の第1のMISFETと、第2導電型の第4半
導体領域をバックゲート(チャネル領域)とし第1導電
型の第3半導体領域から第1導電型の第5半導体領域に
対しその多数キャリアを引き抜き可能で第1のMISF
ETのゲート電極を共用する第2のMISFETとを備
えた所謂MCT構造の半導体装置において、第1導電型
の第3半導体領域の主面側においてそれを残して前記第
2導電型の第4半導体領域とは隔離した部位に形成され
た第2導電型の第6半導体領域と、第1導電型の第3半
導体領域をバックゲート(チャネル領域)とし第2導電
型の第6半導体領域から第2導電型の第2半導体領域に
対しその多数キャリアを注入可能で前記第1のMISF
ETとは独立に開閉可能の第3のMISFETとを設け
たことを特徴とする。かかる構造においては、第1導電
型の第3半導体領域,第2導電型の第4半導体領域,第
1導電型の第5半導体領域及び第2導電型の第6半導体
領域の主面すべてに導電接触する電極部を設けても良い
し、また第2導電型の第4半導体領域,第1導電型の第
5半導体領域及び第2導電型の第6半導体領域の主面に
のみ導電接触する電極部を設けても良い。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention adopts a hybrid structure having both an MCT structure and an IGBT structure, and has an independent switching for changing a current path at turn-off. Possible third MI
The SFET is provided. That is, the present invention provides a first conductivity type first semiconductor region, a second conductivity type second semiconductor region,
A thyristor structure including a third semiconductor region of the first conductivity type and a fourth semiconductor region of the second conductivity type; and a fourth semiconductor of the second conductivity type
A fifth semiconductor region of the first conductivity type formed on the main surface side of the semiconductor region and a third semiconductor region of the first conductivity type are used as a back gate (channel region) and a fourth semiconductor region of the second conductivity type to a second semiconductor region. A first MISFET capable of injecting majority carriers into the conductive second semiconductor region, and a second conductive fourth semiconductor region serving as a back gate (channel region) from a first conductive third semiconductor region It is possible to extract the majority carriers of the fifth semiconductor region of one conductivity type from the first MISF.
In a semiconductor device having a so-called MCT structure including a second MISFET sharing the gate electrode of ET, the fourth semiconductor of the second conductivity type is left on the main surface side of the third semiconductor region of the first conductivity type. The second conductive type sixth semiconductor region formed in a region separated from the region and the first conductive type third semiconductor region serving as a back gate (channel region) are formed from the second conductive type sixth semiconductor region to the second region. The majority carriers can be injected into the conductive second semiconductor region, and the first MISF can be injected.
It is characterized in that a third MISFET that can be opened and closed independently of ET is provided. In such a structure, the conductivity is applied to all the main surfaces of the third semiconductor region of the first conductivity type, the fourth semiconductor region of the second conductivity type, the fifth semiconductor region of the first conductivity type, and the sixth semiconductor region of the second conductivity type. An electrode portion which comes into contact may be provided, or an electrode which comes into conductive contact only with the main surfaces of the second conductive type fourth semiconductor region, the first conductive type fifth semiconductor region and the second conductive type sixth semiconductor region. Parts may be provided.

【0009】第3,第4,第5及び第6半導体領域の主
面に導電接触する電極部を設けた場合においては、第3
半導体領域内で、少なくとも当該領域と第6半導体領域
との接合面近傍に第1導電型の高濃度半導体領域を形成
することが望ましい。この高濃度半導体領域は、第4半
導体領域の主面側境界にまで拡がり、第3半導体領域の
深さと同程度又はそれ以上の深さのウェル領域であって
も良いし、また第4半導体領域の主面側境界にまで拡が
り、第3半導体領域よりも浅いウェル領域であっても良
い。
In the case where an electrode portion which is in conductive contact is provided on the main surfaces of the third, fourth, fifth and sixth semiconductor regions, the third portion is formed.
It is desirable to form a high-concentration semiconductor region of the first conductivity type in the semiconductor region at least in the vicinity of the junction surface between the region and the sixth semiconductor region. This high-concentration semiconductor region may extend to the boundary of the fourth semiconductor region on the main surface side and may be a well region having a depth equal to or greater than the depth of the third semiconductor region, or the fourth semiconductor region. It may be a well region that extends to the boundary on the main surface side and is shallower than the third semiconductor region.

【0010】他方、第4,第5及び第6半導体領域の主
面にのみ導電接触する電極部を設けた場合においては、
第3半導体領域内に第1導電型の高濃度埋め込み領域を
形成した構造を採用できる。また第3半導体領域内で、
少なくとも当該領域と第6半導体領域との接合面近傍に
第1導電型の高濃度半導体領域を形成しても良い。この
高濃度半導体領域は、第4半導体領域の主面側境界にま
で拡がり、第3半導体領域の深さと同程度又はそれ以上
の深さのウェル領域であっても良いし、また第4半導体
領域の主面側境界にまで拡がり、第3半導体領域よりも
浅いウェル領域であっても良い。
On the other hand, in the case where the electrode portions which are in conductive contact are provided only on the main surfaces of the fourth, fifth and sixth semiconductor regions,
A structure in which a high-concentration buried region of the first conductivity type is formed in the third semiconductor region can be adopted. In the third semiconductor region,
A first conductivity type high-concentration semiconductor region may be formed at least near the junction surface between the region and the sixth semiconductor region. This high-concentration semiconductor region may extend to the boundary of the fourth semiconductor region on the main surface side and may be a well region having a depth equal to or greater than the depth of the third semiconductor region, or the fourth semiconductor region. It may be a well region that extends to the boundary on the main surface side and is shallower than the third semiconductor region.

【0011】[0011]

【作用】かかる半導体装置においては、ターンオン時は
従来のMCTと同様に動作する。即ち、第1のMISF
ETをオンさせると共に、第3のMISFETをオンさ
せると、第2導電型の第2半導体領域にその多数キャリ
アが注入されるので、第1導電型の第1半導体領域,第
2導電型の第2半導体領域及び第1導電型の第3半導体
領域で形成される第2導電型のバイポーラトランジスタ
がオン状態になるので、これにより第2導電型の第2半
導体領域,第1導電型の第3半導体領域及び第2導電型
の第4半導体領域で形成される第1導電型のバイポーラ
トランジスタがオン状態となり、pnpn構造のサイリ
スタがターンオンする。かかるオン状態においては、第
1及び第2のMISFETを介した多数キャリアが流れ
ている。また第1導電型の第3半導体領域と第2導電型
の第4半導体領域とのpn接合を介して電流(多数キャ
リアと少数キャリアの電流)が流れており、その接合の
電位障壁は消滅している。
When the semiconductor device is turned on, it operates in the same manner as the conventional MCT. That is, the first MISF
When ET is turned on and the third MISFET is turned on, the majority carriers are injected into the second conductivity type second semiconductor region, so that the first conductivity type first semiconductor region and the second conductivity type first semiconductor region are injected. Since the second conductivity type bipolar transistor formed of the second semiconductor region and the first conductivity type third semiconductor region is turned on, the second conductivity type second semiconductor region and the first conductivity type third transistor are thereby turned on. The first conductivity type bipolar transistor formed of the semiconductor region and the second conductivity type fourth semiconductor region is turned on, and the thyristor having the pnpn structure is turned on. In such an ON state, majority carriers are flowing through the first and second MISFETs. Further, a current (current of majority carrier and minority carrier) flows through the pn junction between the third semiconductor region of the first conductivity type and the fourth semiconductor region of the second conductivity type, and the potential barrier of the junction disappears. ing.

【0012】次に、ターンオフの動作においては、先ず
第3のMISFETをオン状態に維持したまま、第1の
MISFETをオフさせると共に、第2のMISFET
をオンさせると、第2のMISFETを介して第1導電
型の第3半導体領域から多数キャリア(第2導電型の第
2半導体領域の少数キャリア)が引き抜かれる。この多
数引き抜き動作時においては第3のMISFETを介し
て第2導電型の第2半導体領域の多数キャリアが流れた
ままであるので、キャリアごとの電流経路が分離される
ことになる。このため、第1導電型の第3半導体領域と
第2導電型の第4半導体領域とのpn接合を介して流れ
ようとする電流が消滅し、その電位障壁が急速に回復す
る。この直後の第2及び第3のMISFETをオフ状態
にすると、既に第1導電型の第3半導体領域と第2導電
型の第4半導体領域とのpn接合に電位障壁が回復して
いるので、それを介した電流は生じない。このため、タ
ーンオフ時間を短縮することができ、電力損失を低減で
きる。
Next, in the turn-off operation, the first MISFET is turned off and the second MISFET is turned on while the third MISFET is kept on.
Is turned on, the majority carriers (minority carriers in the second conductivity type second semiconductor region) are extracted from the first conductivity type third semiconductor region through the second MISFET. During this majority extraction operation, the majority carriers in the second conductivity type second semiconductor region are still flowing through the third MISFET, so that the current path for each carrier is separated. Therefore, the current that tends to flow via the pn junction between the first-conductivity-type third semiconductor region and the second-conductivity-type fourth semiconductor region disappears, and the potential barrier thereof is rapidly recovered. Immediately after this, when the second and third MISFETs are turned off, the potential barrier has already been restored in the pn junction between the third semiconductor region of the first conductivity type and the fourth semiconductor region of the second conductivity type. No current flows through it. Therefore, the turn-off time can be shortened and the power loss can be reduced.

【0013】ここで、第1導電型の第3半導体領域,第
2導電型の第4半導体領域,第1導電型の第5半導体領
域及び第2導電型の第6半導体領域の主面にすべて導電
接触する電極部を設けた場合には、第1導電型の第3半
導体領域内に電極部に接続する寄生抵抗(拡散抵抗)が
存在することになるが、ターンオフ時にはこの拡散抵抗
を介しても電流が流れるので、上記pn接合に流れよう
とする電流を更に抑制することができる。従って、その
電位障壁の回復も更に急速であるので、ターンオフ時間
のなお一層の短縮化を達成できる。
Here, all of the main surfaces of the third semiconductor region of the first conductivity type, the fourth semiconductor region of the second conductivity type, the fifth semiconductor region of the first conductivity type, and the sixth semiconductor region of the second conductivity type are all provided. In the case where the electrode portion in conductive contact is provided, a parasitic resistance (diffusion resistance) connected to the electrode portion exists in the third semiconductor region of the first conductivity type. Since a current also flows, it is possible to further suppress the current that tends to flow to the pn junction. Therefore, the recovery of the potential barrier is more rapid, and the turn-off time can be further shortened.

【0014】第2導電型の第4半導体領域,第1導電型
の第5半導体領域及び第2導電型の第6半導体領域の主
面にのみ導電接触する電極部を設けた場合には、第2,
第3及び第4半導体領域で構成されるバイポーラトラン
ジスタがオンし易いので、オン電圧を低くできる。
In the case where an electrode portion which is conductively contacted only with the main surface of the fourth semiconductor region of the second conductivity type, the fifth semiconductor region of the first conductivity type and the sixth semiconductor region of the second conductivity type is provided, Two
Since the bipolar transistor composed of the third and fourth semiconductor regions is easily turned on, the on voltage can be lowered.

【0015】ここで、第3,第4,第5及び第6半導体
領域の主面に導電接触する電極部を設けた場合において
は、第3半導体領域内で、少なくとも当該領域と第6半
導体領域との接合面近傍に第1導電型の高濃度半導体領
域を形成することが望ましい。これは、第1導電型の高
濃度半導体領域が存在すると、電極に短絡する第6半導
体領域の接合面近傍の寄生抵抗が低抵抗化されているた
め、ターンオフ時においてその接合が順バイアスされ
ず、寄生トランジスタがオンし難くなる。従って、ラッ
チアップを抑制できるので、可制御ターンオフ電流の大
容量化を図ることができる。この高濃度半導体領域は、
第4半導体領域の主面側境界にまで拡がり、第3半導体
領域の深さと同程度又はそれ以上の深さのウェル領域で
あっても良いし、また第4半導体領域の主面側境界にま
で拡がり、第3半導体領域よりも浅いウェル領域であっ
ても良い。
Here, in the case where an electrode portion which is in conductive contact is provided on the main surfaces of the third, fourth, fifth and sixth semiconductor regions, at least the region and the sixth semiconductor region are provided in the third semiconductor region. It is desirable to form a high-concentration semiconductor region of the first conductivity type in the vicinity of the bonding surface with. This is because the presence of the first-conductivity-type high-concentration semiconductor region reduces the parasitic resistance near the junction surface of the sixth semiconductor region short-circuited to the electrode, so that the junction is not forward-biased at turn-off. , It becomes difficult to turn on the parasitic transistor. Therefore, since latch-up can be suppressed, the controllable turn-off current can be increased in capacity. This high-concentration semiconductor region is
The well region may extend to the boundary of the fourth semiconductor region on the main surface side and have a depth that is substantially equal to or greater than the depth of the third semiconductor region, or may extend to the boundary of the fourth semiconductor region on the main surface side. The well region may be wider and shallower than the third semiconductor region.

【0016】他方、第4,第5及び第6半導体領域の主
面にのみ導電接触する電極部を設けた場合において、第
3半導体領域内に第1導電型の高濃度埋め込み領域を形
成したときには、第2MISFETによるキャリア引き
抜き時の第3半導体領域の電流経路の経路抵抗(拡散抵
抗)が低抵抗であるため、第6半導体領域の接合が順バ
イアスされず、寄生トランジスタがオンし難くなる。従
って、ラッチアップを抑制できるので、可制御ターンオ
フ電流の大容量化を図ることができる。また第3半導体
領域内で、少なくとも当該領域と第6半導体領域との接
合面近傍に第1導電型の高濃度半導体領域を形成しても
良い。かかる場合も、同様に、キャリア引き抜き時の第
3半導体領域の電流経路の経路抵抗(拡散抵抗)は低抵
抗である。この高濃度半導体領域は、第4半導体領域の
主面側境界にまで拡がり、第3半導体領域の深さと同程
度又はそれ以上の深さのウェル領域であっても良いし、
また第4半導体領域の主面側境界にまで拡がり、第3半
導体領域よりも浅いウェル領域であっても良い。
On the other hand, in the case where the electrode portions which are in conductive contact are provided only on the main surfaces of the fourth, fifth and sixth semiconductor regions, when the high-concentration buried region of the first conductivity type is formed in the third semiconductor region. Since the path resistance (diffusion resistance) of the current path of the third semiconductor region at the time of extracting carriers by the second MISFET is low, the junction of the sixth semiconductor region is not forward biased and the parasitic transistor is hard to turn on. Therefore, since latch-up can be suppressed, the controllable turn-off current can be increased in capacity. Further, in the third semiconductor region, a high-concentration semiconductor region of the first conductivity type may be formed at least in the vicinity of the junction surface between the region and the sixth semiconductor region. In such a case as well, the path resistance (diffusion resistance) of the current path in the third semiconductor region at the time of carrier extraction is low similarly. The high-concentration semiconductor region may be a well region that extends to the boundary of the fourth semiconductor region on the main surface side and has a depth equal to or greater than the depth of the third semiconductor region.
Further, it may be a well region that extends to the boundary of the main surface side of the fourth semiconductor region and is shallower than the third semiconductor region.

【0017】[0017]

【実施例】以下に図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】〔実施例1〕図1は本発明の実施例1に係
る半導体装置の構造を示す断面図である。この半導体装
置の構造は、アノード電極1が導電接触するp+ 型の半
導体基板のアノード層2と、この上に形成されたn+
のバッファ層3と、この上に形成された伝導度変調層と
してのn- 型のベース層4と、このn- 型のベース層4
の主面側に形成されたウェル状のp型のベース領域5
と、このp型のベース領域5の主面側において一方に偏
倚させて形成されたウェル状のn型のカソード領域16
と、p型のベース領域5の主面側において他方に偏倚し
ておりカソード領域16とは隔離した部位に形成された
+ 型のソース領域18と、n型のカソード領域16の
主面側に形成されたp+ 型のドレイン領域17と、p型
のベース領域5の周縁部の一方側においてn型のカソー
ド領域16及びそのp型のベース領域5をバックゲート
(チャネル領域)としドレイン領域17からn- 型のベ
ース層4に亘ってゲート絶縁膜8を介して形成された共
用ゲート型の第1のゲート電極19と、p型のベース領
域5の周縁部の他方側においてそのp型のベース領域5
をバックゲート(チャネル領域)としソース領域18か
らn- 型のベース層4に亘ってゲート絶縁膜8を介して
形成された第2のゲート電極20と、p+ 型のドレイン
領域17,n型のカソード領域16,p型のベース領域
5及びn+ 型のソース領域18のそれぞれに導電接触す
るカソード電極15とを有している。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. This semiconductor device has a structure in which an anode layer 2 of a p + type semiconductor substrate with which an anode electrode 1 is in conductive contact, an n + type buffer layer 3 formed on the anode layer 2, and a conductivity modulation layer formed on the anode layer 2. N type base layer 4 as a layer and this n type base layer 4
Well-shaped p-type base region 5 formed on the main surface side of the
And a well-shaped n-type cathode region 16 formed so as to be biased to one side on the main surface side of the p-type base region 5.
And an n + -type source region 18 formed in a portion separated from the cathode region 16 on the main surface side of the p-type base region 5 and the main surface side of the n-type cathode region 16. And the p + -type drain region 17 formed on the first side, and the n-type cathode region 16 and the p-type base region 5 on one side of the peripheral edge of the p-type base region 5 as a back gate (channel region) 17 to the n -type base layer 4 and the common gate-type first gate electrode 19 formed via the gate insulating film 8 and the p-type on the other side of the peripheral portion of the p-type base region 5. Base area 5
As a back gate (channel region), the second gate electrode 20 formed through the gate insulating film 8 from the source region 18 to the n type base layer 4, the p + type drain region 17, the n type Of the cathode region 16, the p-type base region 5 and the n + -type source region 18 respectively.

【0019】第1のゲート電極19は多数キャリア注入
用の第1のMOSFET21と多数キャリア引き抜き用
の第2のMOSFET22とを併有しており、その第1
のMOSFET21は、p型のベース領域5をバックゲ
ート(チャネル領域)とし、カソード領域16をソース
領域とすると共にn- 型のベース層4をドレイン領域と
するnチャネル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
であり、第2のMOSFET22は、ドレイン領域17
を有し、カソード領域16をバックゲート(チャネル領
域)とすると共にp型のベース領域5をソース領域とす
るpチャネル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタで
ある。他方、第2のゲート電極20は第1のゲート電極
19とは独立にゲート電圧の制御が可能で、多数キャリ
ア注入用の第3のMOSFET23を構成している。こ
の第3のMOSFET23はソース領域18を有し、p
型のベース領域5をバックゲート(チャネル領域)とす
ると共にn- 型のベース層4をドレイン領域とするnチ
ャネル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。
The first gate electrode 19 has both a first MOSFET 21 for injecting majority carriers and a second MOSFET 22 for extracting majority carriers.
Of MOSFET 21 is an n-channel insulated gate field effect transistor having a p-type base region 5 as a back gate (channel region), a cathode region 16 as a source region, and an n -type base layer 4 as a drain region. And the second MOSFET 22 has a drain region 17
And is a p-channel insulated gate field effect transistor having the cathode region 16 as a back gate (channel region) and the p-type base region 5 as a source region. On the other hand, the second gate electrode 20 can control the gate voltage independently of the first gate electrode 19, and constitutes a third MOSFET 23 for injecting majority carriers. The third MOSFET 23 has a source region 18 and p
This is an n-channel insulated gate field effect transistor in which the n - type base layer 4 is used as the back gate (channel region) and the n -type base layer 4 is used as the drain region.

【0020】この半導体装置の等価回路は、図2に示す
ように、図11に示す従来のMCTの等価回路とIGB
T(伝導度変調型MOSFET)の等価回路を合わせた
回路構成を有している。即ち、この半導体装置は、p+
型のアノード層2,n+ 型のバッファ層3,n- 型のベ
ース層4及びp型のベース領域5で形成されるpnp型
バイポーラトランジスタQpnp と、n- 型のベース層
4,p型のベース領域5及びn型のカソード領域16で
構成されるnpn型バイポーラトランジスタQnp n とか
らなるpnpn構造(サイリスタ構造)を有し、このp
npn構造を共用するMCT部30とIGBT部40を
併有している。MCT部30は、トランジスタQpnp
npn と、トランジスタQpnp のn- 型のベース層4と
n型のカソード領域16とを導通・遮断するnチャネル
型の第1のMOSFET21と、トランジスタQnpn
p型のベース領域5とp+ 型のドレイン領域17とを導
通・遮断するp型の第2のMOSFET22とから構成
され、またIGBT部40は、トランジスタQpnp ,Q
npn と、トランジスタQpnp のn- 型のベース層4とn
+ 型のソース領域18を導通・遮断するn型の第3のM
OSFET23とから構成されている。なお、本例にお
いては、カソード電極15がn型のカソード領域16と
+ 型のソース領域18との間のp型のベース領域5の
一部にも導電接触された構造であるので、p型のベース
領域5内の拡散抵抗Rがカソード電極15に接続されて
いる。
The equivalent circuit of this semiconductor device is, as shown in FIG. 2, an equivalent circuit of the conventional MCT shown in FIG.
It has a circuit configuration in which an equivalent circuit of T (conductivity modulation type MOSFET) is combined. That is, this semiconductor device has p +
-Type anode layer 2, n + -type buffer layer 3, n -type base layer 4 and p-type base region 5 and a pnp-type bipolar transistor Q pnp , and n -type base layer 4 and p-type Has a pnpn structure (thyristor structure) composed of an npn-type bipolar transistor Q np n composed of the base region 5 and the n-type cathode region 16.
Both the MCT section 30 and the IGBT section 40 sharing the npn structure are included. The MCT unit 30 includes a transistor Q pnp ,
Q npn , the first n-channel MOSFET 21 for electrically connecting and disconnecting the n -type base layer 4 and the n-type cathode region 16 of the transistor Q pnp , and the p-type base region 5 and p of the transistor Q npn. The p-type second MOSFET 22 for connecting / disconnecting the + -type drain region 17 is provided, and the IGBT section 40 includes the transistors Q pnp , Q.
npn and the n -type base layer 4 and n of the transistor Q pnp
The n-type third M that conducts / blocks the + type source region 18
It is composed of the OSFET 23. In this example, since the cathode electrode 15 is also in conductive contact with part of the p-type base region 5 between the n-type cathode region 16 and the n + -type source region 18, p The diffused resistance R in the base region 5 of the mold is connected to the cathode electrode 15.

【0021】ゲート電極19とゲート電極20に高電位
を印加すると、その直下のp型のベース領域5の主面側
に反転層が形成され、第1のMOSFET21と第3の
MOSFET23が共にオンし、n型のカソード領域1
6からn- 型のベース層4の一方へ多数キャリア(電
子)が注入されると共に、n+ 型のソース領域18から
- 型のベース層4の他方へ多数キャリア(電子)が注
入される。これによりn- 型のベース層4の伝導度が変
調され、アノード層2,バッファ層3,n- 型のベース
層4及びp型のベース領域5で形成されるトランジスタ
pnp がオンすると共に、n- 型のベース層4,p型の
ベース領域5及びn型のカソード領域16で形成される
トランジスタQnpn もオンし、pnpn構造のサイリス
タがターンオンする。このターンオン時の電流経路は、
図3(a)に示すように、第1のMOSFET21及び
第3のMOSFET23を介した電子電流(実線矢印)
と、p型のベース領域5とn型のカソード領域16の接
合を介した電子電流及び正孔電流(破線矢印)と、カソ
ード領域16の拡散抵抗(短絡抵抗)を介した電子電流
及び正孔電流が存在する。
When a high potential is applied to the gate electrode 19 and the gate electrode 20, an inversion layer is formed on the main surface side of the p-type base region 5 immediately thereunder, and the first MOSFET 21 and the third MOSFET 23 are both turned on. , N-type cathode region 1
The majority carriers (electrons) are injected from 6 to one of the n type base layers 4, and the majority carriers (electrons) are injected from the n + type source region 18 to the other of the n type base layer 4. . Thereby, the conductivity of the n type base layer 4 is modulated, the transistor Q pnp formed by the anode layer 2, the buffer layer 3, the n type base layer 4 and the p type base region 5 is turned on, and The transistor Q npn formed by the n type base layer 4, the p type base region 5, and the n type cathode region 16 is also turned on, and the thyristor of the pnpn structure is turned on. The current path at turn-on is
As shown in FIG. 3A, an electron current (solid arrow) through the first MOSFET 21 and the third MOSFET 23.
, Electron current and hole current (broken line arrow) through the junction of the p-type base region 5 and n-type cathode region 16, and electron current and hole through the diffusion resistance (short-circuit resistance) of the cathode region 16. There is an electric current.

【0022】次に、本デバイスのターンオフ動作時にお
いては、先ずゲート電極20の電位を高電位のまま維持
し、ゲート電極19に零又は負電位を印加すると、ゲー
ト電極19の直下のp型のベース領域5の反転層は消滅
するが、n型のカソード領域16の表面に反転層が形成
されるため、第3のMOSFET23はオン状態のまま
で、第1のMOSFET21がオフ状態となると共に第
2のMOSFET22がオン状態となる。これにより、
図3(b)に示すように、p型のベース領域5内の多数
キャリア(正孔)は第2のMOSFET22により引き
抜かれる。この多数キャリア引き抜き動作は従来と同様
であるが、第2のMOSFET22による引き抜き動作
時には第3のMOSFET23もオン状態であり、これ
により電子電流がn- 型のベース層4からソース領域1
8へ流れており、IGBT動作が行なわれている。そし
て、主たる正孔電流の経路はp型のベース領域5の一方
側で、主たる電子電流の経路はp型のベース領域5の他
方側であり、p型のベース領域5とn型のカソード領域
16の接合を介した電流密度が非常に希薄になるため、
急速に順バイアス状態が解消され、n型のカソード領域
16の正孔引き抜き後、直ちにそのpn接合の電位障壁
が回復する。この後直ちに第2のMOSFET22及び
第3のMOSFET23をオフ状態にしても、既に回復
した電位障壁の回復によって、その接合を介して電子電
流は流れないので、ターンオフ時間を短縮することがで
き、電力損失を低減可能である。換言すると、ターンオ
フ時の初期においては第3のMOSFET23を介して
電子電流を流しておき、第2のMOSFET22を介し
て正孔電流を引き抜くことにより、p型のベース領域5
とn型のカソード領域16の接合を介する電子電流を希
薄化して抑制し、その電位障壁を急速に回復させた後、
第2及び第3のMOSFET22,23をオフ状態とす
るものである。ここで、本例においては、カソード領域
16とソース領域18との間は非形成領域としてp型の
ベース領域5が残されており、これにカソード電極15
が導電接触されている。このため、p型のベース領域5
内にカソード電極15に接続する拡散抵抗(短絡抵抗)
Rが存在している。従って、第2のMOSFET22の
オンによる正孔引き抜き動作時においては、電流の一部
がp型のベース領域5とn型のカソード領域16の接合
を迂回してこの拡散抵抗Rを介して流れるので、その接
合の電位障壁の回復を更に速めている。従って、ターン
オフ速度の高速化に寄与している。ただ、この拡散抵抗
(短絡抵抗)Rが存在すると、ターンオン時におけるト
ランジスタQnpn がオンし難く、オン電圧が若干高くな
る。
Next, during the turn-off operation of this device, first, the potential of the gate electrode 20 is maintained at a high potential, and zero or a negative potential is applied to the gate electrode 19, so that the p-type transistor immediately below the gate electrode 19 is formed. Although the inversion layer in the base region 5 disappears, the inversion layer is formed on the surface of the n-type cathode region 16, so that the third MOSFET 23 remains in the on state and the first MOSFET 21 turns off and the first MOSFET 21 turns off. The second MOSFET 22 is turned on. This allows
As shown in FIG. 3B, the majority carriers (holes) in the p-type base region 5 are extracted by the second MOSFET 22. Although this majority carrier extraction operation is the same as the conventional one, the third MOSFET 23 is also in the ON state during the extraction operation by the second MOSFET 22, so that the electron current flows from the n type base layer 4 to the source region 1.
8 and the IGBT operation is being performed. The main hole current path is on one side of the p-type base region 5 and the main electron current path is on the other side of the p-type base region 5, and the p-type base region 5 and the n-type cathode region 5 are connected. Since the current density through the 16 junctions is very dilute,
The forward bias state is rapidly eliminated, and the potential barrier of the pn junction is immediately restored after the holes are extracted from the n-type cathode region 16. Immediately after this, even if the second MOSFET 22 and the third MOSFET 23 are turned off, since the electric current does not flow through the junction due to the restoration of the potential barrier that has already been restored, the turn-off time can be shortened and the power consumption can be reduced. Loss can be reduced. In other words, in the initial stage of turn-off, an electron current is allowed to flow through the third MOSFET 23, and a hole current is drawn out through the second MOSFET 22, so that the p-type base region 5 is formed.
After diluting and suppressing the electron current through the junction between the n-type cathode region 16 and the n-type cathode region 16 and rapidly restoring the potential barrier,
The second and third MOSFETs 22 and 23 are turned off. Here, in this example, the p-type base region 5 is left as a non-formed region between the cathode region 16 and the source region 18, and the cathode electrode 15 is formed in this region.
Are in conductive contact. Therefore, the p-type base region 5
Diffusion resistance (short-circuit resistance) connected to the cathode electrode 15 inside
R is present. Therefore, during the hole extraction operation by turning on the second MOSFET 22, a part of the current bypasses the junction between the p-type base region 5 and the n-type cathode region 16 and flows through the diffusion resistance R. , The recovery of the potential barrier of the junction is further accelerated. Therefore, it contributes to a higher turn-off speed. However, if the diffused resistance (short-circuit resistance) R exists, the transistor Q npn is difficult to turn on at the time of turn-on, and the on-voltage becomes slightly higher.

【0023】〔実施例2〕ところで、ベース領域5の拡
散抵抗(短絡抵抗)Rを介して流れる電流が大きすぎる
か、又は拡散抵抗R自体が大きすぎると、IGBT部4
0がラッチアップしてしまう。即ち、n- 型のベース層
4,p型のベース領域5及びn型のカソード領域16は
サイリスタ構造のnpn型トランジスタQnpn を構成し
ているが、図2の等価回路に示すように、ベース領域5
とソース領域18のpn接合はn-型のベース層4,p
型のベース領域5及びn+ 型のソース領域18で構成さ
れる寄生npn型トランジスタQ′npn のベース・エミ
ッタ接合であり、寄生npn型トランジスタQ′npn
トランジスタQnpn に並列接続している。このため、拡
散抵抗Rの電圧降下量が大きいと、ベース領域5とソー
ス領域18のpn接合が順バイアスされ、寄生トランジ
スタQ′npn がオン状態となり、IGBT部40がラッ
チアップするおそれがある。このラッチアップが起これ
ば、第3MOSFET23をオフしてもサイリスタがタ
ーンオフしないことになる。このようにMCT部30と
IGBT部40の併存する構造においては、今度はIG
BT部40の寄生トランジスタQ′npn が軽視できず、
ターンオフ時にラッチアップしてしまう新たな問題が生
じ、可制御ターンオフ電流(電流容量)を大きくするこ
とができなくなる。
[Embodiment 2] By the way, if the current flowing through the diffusion resistance (short circuit resistance) R of the base region 5 is too large, or the diffusion resistance R itself is too large, the IGBT section 4 will be described.
0 will latch up. That is, the n -type base layer 4, the p-type base region 5 and the n-type cathode region 16 form an npn-type transistor Q npn having a thyristor structure, but as shown in the equivalent circuit of FIG. Area 5
And the pn junction between the source region 18 and the n type base layer 4, p
'Is a npn of the base-emitter junction, a parasitic npn-type transistors Q' parasitic npn-type transistors Q consists of type base region 5 and n + -type source region 18 npn is connected in parallel to the transistor Q npn. Therefore, if the voltage drop amount of the diffusion resistance R is large, the pn junction between the base region 5 and the source region 18 is forward biased, the parasitic transistor Q ′ npn is turned on, and the IGBT unit 40 may latch up. If this latch-up occurs, the thyristor will not turn off even if the third MOSFET 23 is turned off. Thus, in the structure in which the MCT section 30 and the IGBT section 40 coexist, the IG
The parasitic transistor Q ′ npn of the BT unit 40 cannot be neglected,
A new problem of latch-up at turn-off occurs, and the controllable turn-off current (current capacity) cannot be increased.

【0024】図4は本発明の実施例2に係る半導体装置
の構造を示す断面図である。この実施例2に係る半導体
構造は上記の新たな問題点を解決するものであり、p型
のベース領域5内においてはこれとn+ 型のソース領域
18の接合面近傍部位を含んだ領域にp+ 型のウェル2
5が形成されている。この高濃度のウェル25は深く形
成されている。ここで、例えばp型のベース領域5の濃
度は1×1016〜5×1017cm-3,深さは2〜20μm
で、p+ 型のウェル25は1×1017〜5×1019cm
-3, 深さは2〜20μmに設定される。勿論、ウェル2
5の深さはベース領域5の深さと同程度であっても良い
し、またそれ以上の深さでも良い。この高濃度のウェル
25における表面側の拡がり部分は、第3のMOSFE
T23のチャネル部にかからないよう接合面をカバース
するように形成する。これは接合面の周囲に分布する拡
散抵抗RB を低減するためである。また本例においては
カソード電極15直下のカソード領域16とソース領域
18に挟まれた部位も高濃度化されており、全体として
拡散抵抗Rの値を小さく設定してある。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor structure according to the second embodiment solves the above-mentioned new problem. In the p-type base region 5, the semiconductor structure is formed in a region including a portion near the junction surface between the p-type base region 5 and the n + -type source region 18. p + type well 2
5 is formed. The well 25 of high concentration is deeply formed. Here, for example, the p-type base region 5 has a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 17 cm −3 and a depth of 2 to 20 μm.
And the p + type well 25 has a size of 1 × 10 17 to 5 × 10 19 cm.
-3, the depth is set to 2 to 20 μm. Of course, well 2
The depth of 5 may be the same as the depth of the base region 5, or may be more than that. The expanded portion of the high-concentration well 25 on the surface side is the third MOSFE.
It is formed so as to cover the joint surface so as not to cover the channel portion of T23. This is to reduce the diffusion resistance R B distributed around the joint surface. Further, in this example, the region sandwiched between the cathode region 16 and the source region 18 immediately below the cathode electrode 15 is also highly concentrated, and the value of the diffusion resistance R is set small as a whole.

【0025】このような深いp+ 型のウェル25を設け
た構造は、いわばバイポーラトランジスタのグラフトベ
ース(graft base) 構造と同様な構造を発揮する。即
ち、図4に示す拡散抵抗RB を含めた抵抗Rが低抵抗化
する。従って、サイリスタのターンオフ時においてp型
のベース領域5とn+ 型のソース領域18の接合面近傍
部位に瞬間的に増加する電流が流れても、電圧降下量が
大きくならず、その接合が順バイアスされずに済み、寄
生トランジスタQ′npn が作動しない。これによってラ
ッチアップを防止することができ、可制御ターンオフ電
流を大きくすることが可能となる。
The structure provided with such a deep p + type well 25 exhibits, so to speak, a structure similar to the graft base structure of a bipolar transistor. That is, the resistance R including the diffusion resistance R B shown in FIG. 4 is lowered. Therefore, even when an instantaneously increasing current flows in the vicinity of the junction surface between the p-type base region 5 and the n + -type source region 18 when the thyristor is turned off, the amount of voltage drop does not increase, and the junction is normally formed. It does not have to be biased and the parasitic transistor Q'npn does not work. This makes it possible to prevent latch-up and increase the controllable turn-off current.

【0026】〔実施例3〕図5は本発明の実施例3に係
る半導体装置の構造を示す断面図である。この実施例3
に係る半導体構造も上記の新たな問題を解決するもので
ある。実施例2の構造と異なり、p型のベース領域5よ
りも浅い高濃度のp+ 型のウェル26が形成されてい
る。p+ 型のウェル26は、p型のベース領域5内にお
いて、これとn+ 型のソース領域18の接合面近傍部位
を含んでいる。ここで、例えばp型のベース領域5の濃
度は1×1016〜5×1017cm-3,深さは2〜20μm
で、p+ 型のウェル26は1×1018〜1×1020cm
-3, 深さは0.5〜2μmに設定される。実施例2にお
けるウェル25は深い拡散により形成されるので、高濃
度化が不十分な場合もあり、またウェル25とベース5
の境界が傾斜濃度となってしまうので、境界を第3のM
OSFET23のチャネル部までギリギリに近接させる
ことは難しい。しかし、本例の浅いp+ 型のウェル26
では、フォトプロセスにより段階濃度の境界を第3のM
OSFET23のチャネル部及びカソード領域16の主
面側境界までギリギリに接近させることが可能で、且つ
高濃度化が容易である。即ち、実施例2の構造に比べ
て、拡散抵抗RB を含めた抵抗Rの低抵抗化が確実であ
る。本例もまたターンオフ時のラッチアップの抑制を確
実に実現でき、可制御ターンオフ電流を大容量化でき
る。なお、本例の浅いp+ 型のウェル26と実施例2の
深いウェル25とが併存する構造を採用しても良い。
[Third Embodiment] FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. This Example 3
The semiconductor structure according to the present invention also solves the above new problem. Unlike the structure of the second embodiment, a high concentration p + -type well 26 shallower than the p-type base region 5 is formed. The p + type well 26 includes, in the p type base region 5, a portion in the vicinity of a junction surface between the p + type well region 5 and the n + type source region 18. Here, for example, the p-type base region 5 has a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 17 cm −3 and a depth of 2 to 20 μm.
And the p + type well 26 has a size of 1 × 10 18 to 1 × 10 20 cm.
-3, the depth is set to 0.5-2 μm. Since the well 25 in the second embodiment is formed by deep diffusion, the high concentration may be insufficient in some cases, and the well 25 and the base 5 may be formed.
Since the boundary of M becomes the gradient density, the boundary of the third M
It is difficult to bring the channel portion of the OSFET 23 close to the end. However, the shallow p + type well 26 of this example is
Then, the boundary of the step density is set to the third M by the photo process.
The channel portion of the OSFET 23 and the boundary of the main surface side of the cathode region 16 can be brought close to each other, and the concentration can be easily increased. That is, the resistance of the resistance R including the diffusion resistance R B can be surely lowered as compared with the structure of the second embodiment. Also in this example, it is possible to surely suppress the latch-up at turn-off and increase the controllable turn-off current. A structure in which the shallow p + type well 26 of this example and the deep well 25 of Example 2 coexist may be adopted.

【0027】〔実施例4〕図6は本発明の実施例4に係
る半導体装置の構造を示す断面図であり、図7は実施例
4の等価回路図を示す。図6及び図7において、実施例
1に係る図1及び図2に示す部分と同一部分には同一参
照符号を付し、その説明は省略する。
[Embodiment 4] FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of Embodiment 4. 6 and 7, the same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0028】この半導体装置の実施例1のものと異なる
点は、カソード電極15a,15bの構造にある。即
ち、カソード領域16とソース領域18との間は非形成
領域としてp型のベース領域5が残されているが、これ
にはカソード電極が導電接触していない。カソード電極
は、電極部15aを以てドレイン領域17及びカソード
領域16に導電接触し、また電極部15bを以てソース
領域15bに導電接触している。従って、p型のベース
領域5内には実施例1のようなカソード電極15に接続
する拡散抵抗Rは存在しない。このため、ターンオフ時
にp型のベース領域5内のキャリアが直接カソード電極
に対して流れることはないので、ベース領域5とカソー
ド領域16との接合による電位障壁の回復速度は実施例
1に比して若干遅くなるものの、ターンオン時にはトラ
ジスタQnpn がオンし易いので、オン電圧を低くでき
る。勿論、本例においてもターンオフ時の初期に第3の
MOSFET23を介して電子電流を流しておき、第2
のMOSFET22で正孔を引く抜くことにより、p型
のベース領域5とn型のカソード領域16の接合を介す
る電子電流を希薄化して抑制し、その電位障壁を急速に
回復させてから、第2及び第3のMOSFET22,2
3をオフ状態とするものであるので、従来のMCTに比
してターンオフ時間の短縮化が図れている。
The difference from the semiconductor device according to the first embodiment is the structure of the cathode electrodes 15a and 15b. That is, the p-type base region 5 is left as a non-formed region between the cathode region 16 and the source region 18, but the cathode electrode is not in conductive contact therewith. The cathode electrode is in conductive contact with the drain region 17 and the cathode region 16 through the electrode portion 15a, and is in conductive contact with the source region 15b through the electrode portion 15b. Therefore, in the p-type base region 5, there is no diffusion resistance R connected to the cathode electrode 15 as in the first embodiment. For this reason, carriers in the p-type base region 5 do not flow directly to the cathode electrode at the time of turn-off, so that the recovery rate of the potential barrier due to the junction between the base region 5 and the cathode region 16 is higher than that in the first embodiment. However, since the transistor Q npn is easily turned on at the time of turn-on, the on-voltage can be lowered. Of course, also in this example, an electron current is made to flow through the third MOSFET 23 at the initial stage of turn-off, and
By pulling out holes with the MOSFET 22 of, the electric current flowing through the junction between the p-type base region 5 and the n-type cathode region 16 is diluted and suppressed, and the potential barrier is rapidly restored, and then the second And the third MOSFETs 22, 2
Since 3 is turned off, the turn-off time can be shortened as compared with the conventional MCT.

【0029】〔実施例5〕ところで、実施例4の構造に
おいても、図7の等価回路に示すように、ベース領域5
とソース領域18のpn接合はn- 型のベース層4,p
型のベース領域5及びn+ 型のソース領域18で構成さ
れる寄生npn型トランジスタQ′npn のベース・エミ
ッタ接合であり、寄生npn型トランジスタQ′npn
トランジスタQnpn に並列接続している。ベース領域5
はカソード電極15a,15bと直接導電接触していな
いため、実施例1〜3の構造におけるような電極に短絡
する拡散抵抗Rは存在せず、ターンオフ時にはベース領
域5内の正孔は専ら第2のMOSFET22を介して引
き抜かれるが、その正孔電流が大きすぎる場合や、その
引き抜き経路の寄生ベース抵抗(拡散抵抗)R′B が大
きすぎると、その電圧降下量が大きくなり、ベース領域
5とソース領域18のpn接合が順バイアスされ、寄生
トランジスタQ′npn がオン状態となり、IGBT部4
0がラッチアップするおそれがある。このラッチアップ
が起これば、第3MOSFET23をオフしてもサイリ
スタがターンオフしないことになる。実施例4において
も、IGBT部40の寄生トランジスタQ′npn が軽視
できず、ターンオフ時にラッチアップしてしまう新たな
問題が生じ、可制御ターンオフ電流(電流容量)を大き
くすることができなくなる。
[Embodiment 5] By the way, also in the structure of Embodiment 4, as shown in the equivalent circuit of FIG.
And the pn junction between the source region 18 and the n type base layer 4, p
'Is a npn of the base-emitter junction, a parasitic npn-type transistors Q' parasitic npn-type transistors Q consists of type base region 5 and n + -type source region 18 npn is connected in parallel to the transistor Q npn. Base area 5
Is not in direct conductive contact with the cathode electrodes 15a and 15b, there is no diffusion resistance R that short-circuits the electrodes as in the structures of Examples 1 to 3, and at the time of turn-off, holes in the base region 5 are exclusively second. However, if the hole current is too large, or if the parasitic base resistance (diffusion resistance) R ′ B of the extraction path is too large, the voltage drop amount becomes large, and The pn junction of the source region 18 is forward-biased, the parasitic transistor Q ′ npn is turned on, and the IGBT part 4 is turned on.
0 may latch up. If this latch-up occurs, the thyristor will not turn off even if the third MOSFET 23 is turned off. Also in the fourth embodiment, the parasitic transistor Q ′ npn of the IGBT section 40 cannot be neglected, and a new problem arises in that the parasitic transistor Q ′ npn latches up at turn-off, and the controllable turn-off current (current capacity) cannot be increased.

【0030】図8は本発明の実施例5に係る半導体装置
の構造を示す断面図である。この実施例5に係る半導体
構造は上記の新たな問題点を解決するものであり、p型
のベース領域5内においてはこれとn+ 型のソース領域
18の接合面近傍部位の直下も含みp+ 型の埋め込み領
域27が形成されている。この高濃度の埋め込み領域2
7はソース領域18のうち第3のMOSFET23のチ
ャネル部の直下から第2のMOSFET22のチャネル
部の直下にわたり形成することが望ましい。引き抜かれ
る正孔の長い経路をすべて高濃度化し、低抵抗化するた
めである。従って、サイリスタのターンオフ時において
引き抜かれる正孔電流が多くても、寄生ベース抵抗(拡
散抵抗)R′B による電圧降下量が大きくならず、p型
のベース領域5とn+ 型のソース領域18の接合が順バ
イアスされずに済み、寄生トランジスタQ′npn が作動
しない。これによってラッチアップを防止することがで
き、可制御ターンオフ電流を大きくすることが可能とな
る。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The semiconductor structure according to the fifth embodiment solves the above-mentioned new problem. In the p-type base region 5, the p-type base region 5 and the n + -type source region 18 are also included immediately below the junction plane. A + type embedded region 27 is formed. This high-concentration embedded region 2
It is desirable that 7 is formed in the source region 18 immediately below the channel portion of the third MOSFET 23 to immediately below the channel portion of the second MOSFET 22. This is to increase the concentration of all the long paths of the extracted holes and reduce the resistance. Therefore, even if a large amount of hole current is extracted when the thyristor is turned off, the amount of voltage drop due to the parasitic base resistance (diffusion resistance) R ′ B does not increase, and the p-type base region 5 and the n + -type source region 18 are formed. Is not forward biased and the parasitic transistor Q'npn does not work. This makes it possible to prevent latch-up and increase the controllable turn-off current.

【0031】〔実施例6〕図9は本発明の実施例6に係
る半導体装置の構造を示す断面図である。この実施例6
に係る半導体構造も上記の新たな問題を解決するもので
ある。実施例5の構造と異なり、p型のベース領域5内
においてはこれとn+ 型のソース領域18の接合面近傍
部位を含んだ領域にp+ 型のウェル28が形成されてい
る。この高濃度のウェル28は深く形成されている。こ
こで、例えばp型のベース領域5の濃度は1×1016
5×1017cm-3,深さは2〜20μmで、p+ 型のウェ
ル25は1×1017〜5×1019cm-3, 深さは2〜20
μmに設定される。勿論、ウェル28の深さはベース領
域5の深さと同程度であっても良いし、またそれ以上の
深さでも良い。また浅い別のp+ 型のウェルと併存した
構造でも良い。この高濃度のウェル28における表面側
の拡がり部分は、第3のMOSFET23のチャネル部
にかからないよう接合面をカバーするように形成する。
これは接合面の周囲に分布する拡散抵抗R′B を低減す
るためである。サイリスタのターンオフ時において引き
抜かれる正孔電流が多くても、寄生ベース抵抗(拡散抵
抗)R′B が低抵抗化されているため、その電圧降下量
が大きくならず、p型のベース領域5とn+ 型のソース
領域18の接合が順バイアスされずに済み、寄生トラン
ジスタQ′npn が作動しない。これによってラッチアッ
プを防止することができ、可制御ターンオフ電流を大き
くすることが可能となる。なお、本例の高濃度のウェル
と実施例5における高濃度の埋め込み領域とが併存した
構造であっても良い。
[Sixth Embodiment] FIG. 9 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. This Example 6
The semiconductor structure according to the present invention also solves the above new problem. Unlike the structure of the fifth embodiment, in the p-type base region 5, a p + -type well 28 is formed in a region including the vicinity of the junction surface between this and the n + -type source region 18. The high-concentration well 28 is deeply formed. Here, for example, the concentration of the p-type base region 5 is 1 × 10 16 to
5 × 10 17 cm -3, the depth is 2 to 20 [mu] m, p + -type well 25 is 1 × 10 17 ~5 × 10 19 cm -3, the depth 2-20
It is set to μm. Of course, the depth of the well 28 may be about the same as the depth of the base region 5, or may be more than that. Further, it may have a structure coexisting with another shallow p + type well. The expanded portion of the high-concentration well 28 on the surface side is formed so as to cover the junction surface so as not to cover the channel portion of the third MOSFET 23.
This is to reduce the diffusion resistance R ′ B distributed around the joint surface. Even if a large amount of hole current is extracted when the thyristor is turned off, the parasitic base resistance (diffusion resistance) R ′ B is lowered, so that the voltage drop does not increase, and the p-type base region 5 and The junction of the n + type source region 18 is not forward biased, and the parasitic transistor Q ′ npn does not operate. This makes it possible to prevent latch-up and increase the controllable turn-off current. The high-concentration well of this example and the high-concentration buried region of the fifth embodiment may coexist.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、従来の
第1及び第2のMISFETを備えたMCT構造におい
て、いわばカソード領域を第4半導体領域と第6半導体
領域とに独立に分離し、第6半導体領域を用いて独立制
御可能の第3のMISFETを設けてIGBT部を形成
した点に特徴を有するものである。従って、次の効果を
奏する。
As described above, according to the present invention, in the conventional MCT structure including the first and second MISFETs, the cathode region is independently divided into the fourth semiconductor region and the sixth semiconductor region. , The sixth semiconductor region is used to provide an independently controllable third MISFET to form an IGBT part. Therefore, the following effects are obtained.

【0033】 ターンオフの動作においては、先ず第
3のMISFETをオン状態に維持したまま、第1のM
ISFETをオフさせると共に、第2のMISFETを
オンさせると、第2のMISFETを介して第1導電型
の第3半導体領域から多数キャリア(第2導電型の第2
半導体領域の少数キャリア)が引き抜かれる。この多数
引き抜き動作時においては第3のMISFETを介して
第2導電型の第2半導体領域の多数キャリアが流れたま
まであるので、キャリアごとの電流経路が分離される。
このため、第1導電型の第3半導体領域と第2導電型の
第4半導体領域とのpn接合を介して流れようとする電
流が消滅し、その電位障壁が急速に回復する。この直後
の第2及び第3のMISFETをオフ状態にすると、既
に第1導電型の第3半導体領域と第2導電型の第4半導
体領域とのpn接合に電位障壁が回復しているので、そ
れを介した電流は生じない。このため、ターンオフ時間
を短縮することができ、電力損失を低減できる。
In the turn-off operation, first the first M-FET is kept on while the first M-FET is kept on.
When the ISFET is turned off and the second MISFET is turned on, the majority carriers (the second conductivity type second semiconductor layer) are transferred from the third semiconductor region of the first conductivity type through the second MISFET.
Minority carriers in the semiconductor region) are extracted. During this majority extraction operation, the majority carriers in the second conductivity type second semiconductor region still flow through the third MISFET, so that the current path for each carrier is separated.
Therefore, the current that tends to flow via the pn junction between the first-conductivity-type third semiconductor region and the second-conductivity-type fourth semiconductor region disappears, and the potential barrier thereof is rapidly recovered. Immediately after this, when the second and third MISFETs are turned off, the potential barrier has already been restored in the pn junction between the third semiconductor region of the first conductivity type and the fourth semiconductor region of the second conductivity type. No current flows through it. Therefore, the turn-off time can be shortened and the power loss can be reduced.

【0034】 第1導電型の第3半導体領域,第2導
電型の第4半導体領域,第1導電型の第5半導体領域及
び第2導電型の第6半導体領域の主面にすべて導電接触
する電極部を設けた場合には、第1導電型の第3半導体
領域内に電極部に接続する寄生抵抗(拡散抵抗)が存在
することになるが、ターンオフ時にはこの拡散抵抗を介
しても電流が流れるので、上記pn接合に流れようとす
る電流を抑制することができる。従って、その電位障壁
の回復も更に急速であるので、ターンオフ時間のなお一
層の短縮化を達成できる。
All of the main surfaces of the third semiconductor region of the first conductivity type, the fourth semiconductor region of the second conductivity type, the fifth semiconductor region of the first conductivity type, and the sixth semiconductor region of the second conductivity type are in conductive contact. When the electrode portion is provided, there is a parasitic resistance (diffusion resistance) connected to the electrode portion in the third semiconductor region of the first conductivity type. However, at the time of turn-off, current does not flow through this diffusion resistance. Since it flows, the current that tends to flow to the pn junction can be suppressed. Therefore, the recovery of the potential barrier is more rapid, and the turn-off time can be further shortened.

【0035】 第4,第5及び第6半導体領域の主面
にのみ導電接触する電極部を設けた場合には、第2,第
3及び第4半導体領域で構成されるバイポーラトランジ
スタがオンし易いので、オン電圧を低くできる。
When the electrode portions that are in conductive contact are provided only on the main surfaces of the fourth, fifth and sixth semiconductor regions, the bipolar transistor composed of the second, third and fourth semiconductor regions is easily turned on. Therefore, the on-voltage can be lowered.

【0036】 第3,第4,第5及び第6半導体領域
の主面に導電接触する電極部を設けた場合において、第
3半導体領域内で、少なくとも当該領域と第6半導体領
域との接合面近傍に第1導電型の高濃度半導体領域が形
成されているときには、電極に短絡する第6半導体領域
の接合面近傍の寄生抵抗が低抵抗化されているため、タ
ーンオフ時におけてその接合が順バイアスされず、寄生
トランジスタがオンし難くなる。従って、ラッチアップ
を抑制できるので、可制御ターンオフ電流の大容量化を
図ることができる。
In the case where an electrode portion which is conductively contacted is provided on the main surfaces of the third, fourth, fifth and sixth semiconductor regions, at least the junction surface between the region and the sixth semiconductor region in the third semiconductor region. When the first-conductivity-type high-concentration semiconductor region is formed in the vicinity, the parasitic resistance in the vicinity of the junction surface of the sixth semiconductor region short-circuited to the electrode is reduced. It is not biased and the parasitic transistor is hard to turn on. Therefore, since latch-up can be suppressed, the controllable turn-off current can be increased in capacity.

【0037】 他方、第4,第5及び第6半導体領域
の主面にのみ導電接触する電極部を設けた場合におい
て、第3半導体領域内に第1導電型の高濃度埋め込み領
域が形成されているときには、第2MISFETによる
キャリア引く抜き時の第3半導体領域の電流経路の経路
抵抗(拡散抵抗)が低抵抗であるため、第6半導体領域
の接合が順バイアスされず、寄生トランジスタがオンし
難くなる。従って、ラッチアップを抑制できるので、可
制御ターンオフ電流の大容量化を図ることができる。ま
た第3半導体領域内で、少なくとも当該領域と第6半導
体領域との接合面近傍に第1導電型の高濃度半導体領域
が形成されているときにも、同様の効果が発揮される。
On the other hand, in the case where the electrode portions that are in conductive contact are provided only on the main surfaces of the fourth, fifth and sixth semiconductor regions, the first conductivity type high concentration buried region is formed in the third semiconductor region. When it is present, since the path resistance (diffusion resistance) of the current path of the third semiconductor region at the time of extracting carriers by the second MISFET is low, the junction of the sixth semiconductor region is not forward biased, and the parasitic transistor is hard to turn on. Become. Therefore, since latch-up can be suppressed, the controllable turn-off current can be increased in capacity. The same effect is also exhibited when the first-conductivity-type high-concentration semiconductor region is formed in the third semiconductor region at least in the vicinity of the junction surface between the region and the sixth semiconductor region.

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

【図1】本発明の実施例1に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.

【図2】同半導体装置の等価回路を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the same semiconductor device.

【図3】(a)は同半導体装置のサイリスタ状態におけ
る電流の流れを示す断面図、(b)は同半導体装置のト
ランジスタ状態における電流の流れを示す断面図であ
る。
3A is a sectional view showing a current flow in the thyristor state of the semiconductor device, and FIG. 3B is a sectional view showing a current flow in a transistor state of the semiconductor device.

【図4】本発明の実施例2に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.

【図5】本発明の実施例3に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the invention.

【図6】本発明の実施例4に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】同半導体装置の等価回路を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the same semiconductor device.

【図8】本発明の実施例5に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the invention.

【図9】本発明の実施例6に係る半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】従来のMCTの構造の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing an example of a structure of a conventional MCT.

【図11】図10に示すMCTの等価回路を示す回路図
である。
11 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the MCT shown in FIG.

【図12】(a)は図10に示すMCTのサイリスタ状
態における電流の流れを示す断面図、(b)は同半導体
装置のトランジスタ状態における電流の流れを示す断面
図である。
12A is a sectional view showing a current flow in a thyristor state of the MCT shown in FIG. 10, and FIG. 12B is a sectional view showing a current flow in a transistor state of the semiconductor device.

【符号の説明】 1・・・アノード電極 2・・・p+ 型のアノード層 3・・・n+ 型のバッファ層 4・・・n- 型のベース層 5・・・p型のベース領域 8・・・ゲート絶縁膜 15・・・カソード電極 15a,15b・・・電極部 16・・・n型のカソード領域 17・・・p+ 型のドレイン領域 18・・・n+ 型のソース領域 19・・・第1のゲート電極 20・・・第2のゲート電極 21・・・第1のMOSFET 22・・・第2のMOSFET 23・・・第3のMOSFET 25・・・p+ 型の深いウェル 26・・・p+ 型の浅いウェル 27・・・p+ 型の埋め込み領域 28・・・p+ 型の深いウェル Qpnp ・・・pnp型バイポーラトランジスタ Qnpn ・・・npn型バイポーラトランジスタ Q′npn ・・寄生npn型バイポーラトランジスタ 30・・・MCT部 40・・・IGBT部 R,RB,R′B ・・・拡散抵抗。[Description of Reference Signs] 1 ... Anode electrode 2 ... P + type anode layer 3 ... N + type buffer layer 4 ... N type base layer 5 ... P type base region 8 ... Gate insulating film 15 ... Cathode electrode 15a, 15b ... Electrode part 16 ... N type cathode region 17 ... P + type drain region 18 ... N + type source region 19 ... 1st gate electrode 20 ... 2nd gate electrode 21 ... 1st MOSFET 22 ... 2nd MOSFET 23 ... 3rd MOSFET 25 ... p + type Deep well 26 ... p + shallow well 27 ... p + buried region 28 ... p + deep well Q pnp ... pnp bipolar transistor Q npn ... npn bipolar transistor Q 'npn ·· parasitic npn type bipolar tiger Register 30 · · · MCT unit 40 · · · IGBT unit R, R B, R 'B ··· diffusion resistance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/56 C 9184−5J 17/732 9383−5J H03K 17/73 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H03K 17/56 C 9184-5J 17/732 9383-5J H03K 17/73 B

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の第1半導体領域,第2導電
型の第2半導体領域,第1導電型の第3半導体領域及び
第2導電型の第4半導体領域とからなるサイリスタ構造
と、第2導電型の第4半導体領域の主面側に形成された
第1導電型の第5半導体領域と、第1導電型の第3半導
体領域をバックゲートとし第2導電型の第4半導体領域
から第2導電型の第2半導体領域に対しその多数キャリ
アを注入可能の第1のMISFETと、第2導電型の第
4半導体領域をバックゲートとし第1導電型の第3半導
体領域から第1導電型の第5半導体領域に対しその多数
キャリアを引き抜き可能で第1のMISFETのゲート
電極を共用する第2のMISFETとを備えた半導体装
置であって、 第1導電型の第3半導体領域の主面側においてそれを残
して前記第2導電型の第4半導体領域とは隔離した部位
に形成された第2導電型の第6半導体領域と、第1導電
型の第3半導体領域をバックゲートとし第2導電型の第
6半導体領域から第2導電型の第2半導体領域に対しそ
の多数キャリアを注入可能で前記第1のMISFETと
は独立に開閉可能の第3のMISFETとを有すること
を特徴とする半導体装置。
1. A thyristor structure comprising a first semiconductor region of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type, a third semiconductor region of a first conductivity type and a fourth semiconductor region of a second conductivity type. A fifth semiconductor region of the first conductivity type formed on the main surface side of the fourth semiconductor region of the second conductivity type and a third semiconductor region of the first conductivity type as a back gate, and a fourth semiconductor of the second conductivity type. A first MISFET capable of injecting majority carriers from the region to the second conductivity type second semiconductor region, and a second conductivity type fourth semiconductor region serving as a back gate from the first conductivity type third semiconductor region What is claimed is: 1. A semiconductor device comprising: a first conductivity type fifth semiconductor region; a second MISFET capable of extracting majority carriers thereof and sharing a gate electrode of the first MISFET; and a first conductivity type third semiconductor region. Leaving it on the main surface side of The second conductive type sixth semiconductor region formed in a portion separated from the second conductive type fourth semiconductor region and the first conductive type third semiconductor region as a back gate are used as the second conductive type sixth semiconductor region. A semiconductor device comprising a third MISFET capable of injecting majority carriers from the semiconductor region to the second semiconductor region of the second conductivity type and capable of opening / closing independently of the first MISFET.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、
第1導電型の第3半導体領域,第2導電型の第4半導体
領域,第1導電型の第5半導体領域及び第2導電型の第
6半導体領域の主面にすべて導電接触する電極部を有す
ることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein
Electrode portions that are all in conductive contact with the main surfaces of the third semiconductor region of the first conductivity type, the fourth semiconductor region of the second conductivity type, the fifth semiconductor region of the first conductivity type, and the sixth semiconductor region of the second conductivity type. A semiconductor device having.
【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置において、
前記第1導電型の第3半導体領域内で、少なくとも当該
領域と前記第2導電型の第6半導体領域との接合面近傍
に形成された第1導電型の高濃度半導体領域を有するこ
とを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2,
In the third semiconductor region of the first conductivity type, at least a high-concentration semiconductor region of the first conductivity type is formed in the vicinity of a bonding surface between the region and the sixth semiconductor region of the second conductivity type. Semiconductor device.
【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1導電型の高濃度半導体領域は、前記第2導電型
の第4半導体領域の主面側境界にまで拡がり、前記第1
導電型の第3半導体領域の深さと同程度又はそれ以上の
深さのウェル領域であることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3,
The first-conductivity-type high-concentration semiconductor region extends to the boundary of the second-conductivity-type fourth semiconductor region on the main surface side,
A semiconductor device having a well region having a depth equal to or greater than the depth of a conductive third semiconductor region.
【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載の半導体装
置において、前記第1導電型の高濃度半導体領域は、前
記第2導電型の第4半導体領域の主面側境界にまで拡が
り、前記第1導電型の第3半導体領域よりも浅いウェル
領域であることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first-conductivity-type high-concentration semiconductor region spreads to a boundary of the second-conductivity-type fourth semiconductor region on the main surface side, A semiconductor device, wherein the well region is shallower than the third semiconductor region of the first conductivity type.
【請求項6】 請求項1に記載の半導体装置において、
第2導電型の第4半導体領域,第1導電型の第5半導体
領域及び第2導電型の第6半導体領域の主面にのみ導電
接触する電極部を有することを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device having an electrode portion which is conductively contacted only with the main surfaces of a second conductivity type fourth semiconductor region, a first conductivity type fifth semiconductor region, and a second conductivity type sixth semiconductor region.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置において、
前記第1導電型の第3半導体領域内に形成された第1導
電型の高濃度埋め込み領域を有することを特徴とする半
導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6,
A semiconductor device having a high-concentration buried region of a first conductivity type formed in the third semiconductor region of the first conductivity type.
【請求項8】 請求項6又は請求項7に記載の半導体装
置において、前記第1導電型の第3半導体領域内で、少
なくとも当該領域と前記第2導電型の第6半導体領域と
の接合面近傍に形成された第1導電型の高濃度半導体領
域を有することを特徴とする半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein a junction surface of at least the region and the sixth semiconductor region of the second conductivity type in the third semiconductor region of the first conductivity type. A semiconductor device having a first-conductivity-type high-concentration semiconductor region formed in the vicinity thereof.
【請求項9】 請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1導電型の高濃度半導体領域は、前記第2導電型
の第4半導体領域の主面側境界にまで拡がり、前記第1
導電型の第3半導体領域の深さと同程度又はそれ以上の
深さのウェル領域であることを特徴とする半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein
The first-conductivity-type high-concentration semiconductor region extends to the boundary of the second-conductivity-type fourth semiconductor region on the main surface side,
A semiconductor device having a well region having a depth equal to or greater than the depth of a conductive third semiconductor region.
【請求項10】 請求項8又は請求項9に記載の半導体
装置において、前記第1導電型の高濃度半導体領域は、
前記第2導電型の第4半導体領域の主面側境界にまで拡
がり、前記第1導電型の第3半導体領域よりも浅いウェ
ル領域であることを特徴とする半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 8, wherein the high-concentration semiconductor region of the first conductivity type is
A semiconductor device, which is a well region that extends to a boundary of a main surface side of a fourth semiconductor region of the second conductivity type and is shallower than a third semiconductor region of the first conductivity type.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0718893A3 (en) * 1994-11-25 1999-07-14 Fuji Electric Co., Ltd. MOS controlled thyristor having two gates
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DE102005038441A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Infineon Technologies Ag Field-effect semiconductor component, has bipolar transistor structure in transistor body with weakly and strongly doped zones

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