專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及高耐壓功率用半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
圖49是整體用700標(biāo)示、傳統(tǒng)的橫向n溝道IGBT(絕緣柵雙極 型晶體管)的頂視圖；此外，圖50是從X-X方向看圖49的截面圖。
如圖50所示，IGBT 700包含p型襯底l。 n層2設(shè)置在p型村 底l中，此外在n—層2內(nèi)形成n型緩沖層3。此外，在n型緩沖層3 中形成p型集電極層4。
另一方面，在n-層2中，與p型集電極層4相隔規(guī)定的距離，形 成p型基極層5。在p型基極層5內(nèi)，n型發(fā)射極層(n+)6在p型基極 層5周圍部分的內(nèi)側(cè)形成，比p型基極層5淺。此外，在p型基極層 5內(nèi)，還形成p型發(fā)射極層(p+)7。
在夾在n型緩沖層3和p型基極層5之間的n-層2的表面上，形 成場氧化膜8。此外，在發(fā)射極層6和n-層2之間的p型基極層5中 形成的溝道區(qū)域15上，隔著柵極氧化膜9設(shè)置柵極布線10。此外， 設(shè)置保護(hù)膜11 ，覆蓋場氧化膜8等。
設(shè)置柵極電極12,在電氣上連接到柵極布線10。此外，形成發(fā) 射極電極13，在電氣上連接到n型發(fā)射極層6和p型發(fā)射極層7兩者。此外，形成集電極電極14,在電氣上連接到p型集電極層4。發(fā)
射極電極13及集電極電極14和柵極電極12在電氣上相互分離。
如圖49所示，IGBT 700在中央有p型集電極層4，具有由n型 緩沖層3、 n-層2、 p型基極層5、 n型發(fā)射極層6、 p型發(fā)射極層7 依次包圍其周圍的結(jié)構(gòu)，直線部分連結(jié)兩個(gè)半圓部分成無端狀。另外， 為了在圖49上易于理解，省略了場氧化膜8、柵極氧化膜9、柵極布 線10、柵極電極12、保護(hù)膜11、發(fā)射極電極13以及集電極電極14。 專利文獻(xiàn)1:專利第3647802號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
圖51表示在IGBT 700中施加一定的柵極.發(fā)射極之間電壓(VcE) 的狀態(tài)下，施加集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)時(shí)的集電極'發(fā)射極電流電 流(Ice)的特性。橫軸表示集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)，縱軸表示集電 極.發(fā)射極電流(IcE)。測定的溫度是室溫。
正如從圖51可以看出的，VcE逐漸增大時(shí)，Vce接近6V時(shí)ICE
約變?yōu)?.2A，從這附近起趨向于飽和。因此，有即使VcE增大，ICE 也無法顯著增大的問題。
此外，即使在Vce從OV到6V之間，IcE也呈現(xiàn)出平緩的斜率， 還有導(dǎo)通電阻(Vce/Ice)高的問題。
圖52表示IGBT700的關(guān)斷波形。橫軸表示關(guān)斷時(shí)間，縱軸表示 集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)或集電極'發(fā)射極電流(IcE)。在圖35中，(Av) 表示VcE值的改變，(AO表示IcE值的改變。
正如從圖52看出的，下降時(shí)間(IcE從最大值的90%變?yōu)?0%所 需要的時(shí)間)是超過l(xs的大值。這樣，在p型襯底1上的n-層2上 形成IGBT的結(jié)分離(JI)橫向IGBT700，有開關(guān)速度慢，開關(guān)損失大 的問題。
此外，在橫向IGBT 700上，在反相器電路上短路時(shí)等，還有p 型集電極層4/n型緩沖層3/n—層2/p型基極層5/n型發(fā)射極層6上形
6成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件閉鎖，IGBT 700電流密度增大，容易破壞 的問題。
本發(fā)明旨在解決這樣的問題，目的是提供提高集電極'發(fā)射極電 流特性、縮短下降時(shí)間、此外提高寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件閉鎖耐受性的 半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它是由多個(gè)單元半導(dǎo)體 元件組成的橫向半導(dǎo)體裝置，各單元半導(dǎo)體元件由IGBT組成，包含 第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體村底、在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo) 體區(qū)、在半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置的第1導(dǎo)電型的集電極層、在半導(dǎo)體區(qū)中設(shè) 置得與集電極層隔開的包圍集電極層的環(huán)形第1導(dǎo)電型的基極層、在 基極層中設(shè)置的環(huán)形配置的第2導(dǎo)電型的第l發(fā)射極層，第l發(fā)射極 和集電極層之間的載流子移動(dòng)用在基極層內(nèi)形成的溝道區(qū)域控制，單 元半導(dǎo)體元件相鄰設(shè)置。
正如從以上說明可以看出的，用本發(fā)明可以得到集電極'發(fā)射才及 電流特性良好，下降時(shí)間短，而且寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性 高的半導(dǎo)體裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的頂視圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的截面圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的另 一種IGBT的頂視圖4是包含于本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT中的單元IGBT的個(gè)數(shù)和
總的溝道寬度的關(guān)系；
圖5表示把傳統(tǒng)構(gòu)造的IGBT溝道區(qū)重疊在本發(fā)明實(shí)施例的
IGBT上；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT和傳統(tǒng)構(gòu)造的IGBT表面積的比 較曲線圖7是本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT和傳統(tǒng)構(gòu)造的IGBT表面積比較的曲線圖8表示本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的集電極.發(fā)射極電壓(VcE)和
集電極，發(fā)射極電流(Ice)的關(guān)系；
圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的頂一見圖10是本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的截面圖11是本發(fā)明實(shí)施例2的另一種IGBT的頂-見圖12表示本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的關(guān)斷波形；
圖13表示本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的電
位分布、電流分布以及耗盡區(qū)邊界線；
圖14表示本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的空
穴分布；
圖15表示本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的空 穴分布、電子分布以及在平衡狀態(tài)下的濃度分布；
圖16表示本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的電 位分布、電流分布以及津毛盡區(qū)邊界線；
圖17表示本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的空 穴分布；
圖18表示本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的空 穴分布、電子分布以及在平衡狀態(tài)下的濃度分布；
圖19是本發(fā)明實(shí)施例3的IGBT的截面圖20是本發(fā)明實(shí)施例3的另 一種IGBT的截面圖21表示本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的電 場分布、電流分布以及耗盡區(qū)邊界線；
圖22表示本發(fā)明實(shí)施例3的IGBT的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)的電 場分布、電流分布以及耗盡區(qū)邊界線；
圖23是表示本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT —部分的頂:枧圖24是本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT的截面圖25是本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT的截面8圖26是表示本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT —部分的頂視圖； 圖27是表示本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT的p型發(fā)射極層配置的頂 視圖28是表示本發(fā)明實(shí)施例5的IGBT —部分的頂視圖； 圖29是本發(fā)明實(shí)施例5的IGBT的截面圖； 圖30是本發(fā)明實(shí)施例6的IGBT的頂視圖； 圖31是本發(fā)明實(shí)施例6的另 一種IGBT的頂視圖； 圖32是本發(fā)明實(shí)施例6的IGBT的截面圖； 圖33是本發(fā)明實(shí)施例7的IGBT的截面圖； 圖34是本發(fā)明實(shí)施例7的另 一種IGBT的截面圖； 圖35是表示本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的頂視圖； 圖36是本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的截面圖； 圖37是本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的截面圖； 圖38是表示本發(fā)明實(shí)施例9的IGBT的p型發(fā)射極層配置的頂 視圖39是本發(fā)明實(shí)施例9的IGBT的截面圖40是本發(fā)明實(shí)施例10的IGBT的頂^L圖41是本發(fā)明實(shí)施例10的IGBT的放大圖42是本發(fā)明實(shí)施例10的IGBT的放大圖。
圖43是本發(fā)明實(shí)施例10的IGBT的;^丈大圖。
圖44是本發(fā)明實(shí)施例10的另 一種IGBT的頂一見圖45是本發(fā)明實(shí)施例10的另 一種IGBT的放大圖。
圖46是本發(fā)明實(shí)施例10的另 一種IGBT的放大圖。
圖47是本發(fā)明實(shí)施例10的另 一種IGBT的》丈大圖。
圖48是本發(fā)明實(shí)施例10的IGBT的截面圖49是傳統(tǒng)IGBT的頂視圖50是傳統(tǒng)IGBT的截面圖51表示傳統(tǒng)IGBT的集電極'發(fā)射極電壓(VCE)和集電極'發(fā)射極電流(ICE)的關(guān)系；
圖52表示傳統(tǒng)IGBT的關(guān)斷波形;
符號說明
I p型襯底 2 n—層 3緩沖層 4 p型集電極層 5 p型基極層6 n發(fā)射極層 7 p型發(fā)射極層
8 場氧化膜 9 柵極氧化膜 10 柵極電極
II 保護(hù)膜 12 柵極電極 13 發(fā)射極電極 14 集電極電極 15 溝道區(qū) 100 半導(dǎo)體裝置
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
圖1是整體用100標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例1的橫向n溝道 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的頂視圖。此外，圖2是在A-A方向看 圖l的截面圖。
如圖2所示，IGBT 100包含硅等的p型襯底1。在p型村底1 中設(shè)置if層2。在n-層2內(nèi)選擇性地形成n型緩沖層3。此外，在n 型緩沖層3中，選擇性地形成p型集電極層4。另外，也可以不設(shè)置 緩沖層3(在以下的實(shí)施例中也一樣)。
另一方面，在n'層2中，與p型集電極層4相隔規(guī)定的距離，選 擇性地形成p型基極層5。在p型基極層5內(nèi)，在p型基極層5的周 圍部分的內(nèi)側(cè)，比p型基極層5淺地選擇性地形成n型發(fā)射極層(n+)6。 此外，在p型基極層5內(nèi)，形成p型發(fā)射極層(p+)7。
在夾在n型緩沖層3和p型基極層5之間的n層2的表面上，例 如，形成硅氧化膜等場氧化膜8。此外，發(fā)射極層6和n—層2之間的 在p型基極層5內(nèi)形成的溝道區(qū)15上，隔著硅氧化膜等柵極氧化膜 9設(shè)置柵極布線10。 4冊極布線10由例如鋁組成。此外，例如，設(shè)置 硅的氮化膜等保護(hù)膜ll,覆蓋場氧化膜8。設(shè)置柵才及電極12，電氣上連接到柵極布線10。柵極電極12由例 如鋁組成。
此外，形成發(fā)射極電極13，在電氣上連接n型發(fā)射極層6和p 型發(fā)射極層7兩者。此外，形成集電極電極14,在電氣上連接到p 型集電極層4。發(fā)射極電極13、集電極電極14例如由鋁組成。發(fā)射 極電極13、集電極電極14、柵極電極12在電氣上相互分離。
此外，如圖1所示，本實(shí)施例1的IGBT 100，采取在中央有p 型集電極層4，其周圍被n型緩沖層3、 t^層2、 p型基極層5、 n型 發(fā)射極層6、 p型發(fā)射極層7依次包圍所形成的環(huán)形單元IGBT，平 行排列成多個(gè)相鄰的結(jié)構(gòu)。這里，單元IGBT呈圓形，但是呈接近圓 形的橢圓形、接近圓形的多角形亦可。
另外，為了在圖2中易于理解，省略了場氧化膜8、柵極氧化膜 9、柵極布線10、柵極電極12、保護(hù)膜ll、發(fā)射極電極13以及集電 極電極14。此外，單元IGBT的發(fā)射極電極13、集電極電極14、柵 極電極12分別在電氣上連接。
圖3是整體用150標(biāo)示的本實(shí)施例1的另 一種IGBT的頂視圖。 除了相鄰的圓形的單元IGBT的p型發(fā)射極層7部分重疊，其它與 IGBT 100結(jié)構(gòu)相同。
圖4表示IGBT由傳統(tǒng)那樣細(xì)長的一個(gè)無端的IGBT 700形成時(shí) 和由本實(shí)施例1的IGBT 150那樣多個(gè)圓形單元IGBT形成時(shí)，單元 IGBT的個(gè)數(shù)和總溝道寬度的關(guān)系。在圖4中，橫軸是單元IGBT的 個(gè)數(shù)，縱軸是總的溝道寬度。
與細(xì)長的一個(gè)IGBT相比，多個(gè)圓形單元IGBT平行排列的情況 的總溝道寬度長，10個(gè)單元IGBT平行排列時(shí)，總的溝道寬度是一 個(gè)IGBT溝道寬度的約2倍。
圖5是在由3個(gè)單元IGBT組成的IGBT 150上，重疊了傳統(tǒng)結(jié) 構(gòu)的IGBT700的溝道區(qū)域?？梢钥闯?，采用本實(shí)施例1的IGBT 150， 可增大溝道寬度。圖6是圖5中比較的本實(shí)施例1的IGBT 150和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700的表面積(占有表面)的比較圖。橫軸表示單元IGBT的個(gè)數(shù)，縱 軸表示IGBT的表面積。可以看出，單元IGBT的個(gè)數(shù)越多的結(jié)構(gòu)， 與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，表面積可越小。
例如，如圖7所示，在由3個(gè)單元IGBT形成IGBT 150的情況 下，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700比較，可以縮小IGBT的表面積，少了 斜線表示的部分的面積。
這樣，在面積有限的區(qū)域形成橫向IGBT的情況下，采用本實(shí)施 例1的IGBT100、 150,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT700相比，表面積(占有 面積)小且可以加長總的溝道寬度。
圖8表示在實(shí)施例1的IGBT 15Q施加一定的柵極發(fā)射極間電壓
(Vge)的狀悉下，施加集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)時(shí)，集電極'發(fā)射極的 電流(IcE)特性。橫軸表示集電極.發(fā)射極間電壓(VcE),縱軸表示集電 極.發(fā)射極電流(IcE)。測定的溫度是室溫。
正如從圖8看出的，在VcE逐漸增大的情況下，VcE接近6V時(shí) IcE約變?yōu)?.4A，從這附近開始呈現(xiàn)飽和趨向，但是此時(shí)的IcE與傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT(參見圖51)比較，數(shù)值約大了2倍左右。此外，可以 看出，即使在Vce從0V到6V為止，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT比較，導(dǎo)
通電阻(VcE/IcE)低。
它們的IcE特性的提高是由于與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700相比，總的 溝道寬度變長了。
另外，在圖4 8中，采用IGBT 150進(jìn)行說明，但是用IGBT 100 結(jié)果也大體相同。
實(shí)施例2
圖9是整體用200標(biāo)示、本發(fā)明實(shí)施例2的橫向n溝道IGBT的 頂視圖。此外，圖IO是從B-B方向看圖9的截面圖。在圖9， 10 中，與圖1、 2相同的符號表示相同的或相當(dāng)?shù)牟课弧?br> 如圖10所示，IGBT 200采取在p型襯底1和n層2之間，例如，形成由硅氧化膜組成的掩埋氧化膜20的SOI結(jié)構(gòu)。其他結(jié)構(gòu)與IGBT 100相同。圖9頂視圖所示的IGBT200的結(jié)構(gòu)與圖2的IGBT 100的 結(jié)構(gòu)相同。在這樣的結(jié)構(gòu)中，可以與n-層2的導(dǎo)電型無關(guān)地選擇襯底 1的導(dǎo)電型。
圖ll是整體用250標(biāo)示的本實(shí)施例2的另一種IGBT的頂視圖。 除相鄰的圓形單元IGBT的p型發(fā)射極層7部分重疊外，與IGBT 200 結(jié)構(gòu)相同。
另外，實(shí)施例1的IGBT 100、 150稱為結(jié)分離型，本實(shí)施例2 的IGBT 200， 250可以稱為絕緣體分離。
圖12表示IGBT200的關(guān)斷波形。橫軸表示關(guān)斷時(shí)間，縱軸表示
集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)或集電極.發(fā)射極電流(IcE)。在圖12中，
(lv)(lc)表示實(shí)施例1的IGBT 100的Vce但、IcE值的變化，(2v)、 (2c) 表示實(shí)施例2的IGBT 200的VcE值、Ice植的變化。
在圖35所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700中，下降時(shí)間(tf:IcE從最大 值的90%變?yōu)?0%所需要的時(shí)間)數(shù)值大，超過ljis,但是，實(shí)施例2 的IGBT((參見(2c))約變?yōu)?.5[is。這樣，在實(shí)施例2的IGBT中，與 傳統(tǒng)的IGBT(圖52)相比，開關(guān)速度加快，開關(guān)損失減小。另外，在 進(jìn)行電阻負(fù)載切換時(shí)的關(guān)斷波形中，在Vce上升的情況下，Ice以與 VCE上升率與絕對值大致同樣程度的下降率減小。
圖13表示上述實(shí)施例1的結(jié)分離橫向IGBT100的電阻負(fù)載切換 關(guān)斷時(shí)(10.6jis)的電流分布(實(shí)線)、電壓分布(虛線)以及耗盡區(qū)的 邊界線(點(diǎn)劃線)，對應(yīng)于圖l的截面圖。
在結(jié)分離橫向IGBT 100的情況下，從發(fā)射極側(cè)擴(kuò)大的耗盡層， 不僅在集電極側(cè)，而且還擴(kuò)大到p型襯底側(cè)，電位分布和電流分布也
分布在p型襯底側(cè)。因此，抑制了向集電極側(cè)耗盡化，VcE的上升變 得比較平穩(wěn)。其結(jié)果是，與此相應(yīng)的IcE的減小也變得比較平穩(wěn)。
圖14表示上述實(shí)施例1的結(jié)分離橫向IGBT 100的電阻負(fù)載切換 關(guān)斷時(shí)(10.6(as)的空穴分布(用實(shí)線表示)，對應(yīng)于圖l的截面圖。結(jié)分離橫向IGBT100,如圖13所示，為了抑制從發(fā)射極側(cè)向集 電極側(cè)的耗盡化，在n-層內(nèi)和p型襯底內(nèi)分布大量空穴。若n—層內(nèi)和 p型襯底內(nèi)分布大量空穴，則由于到空穴消失需要時(shí)間，下降時(shí)間(tf) 變得比較長。圖15表示在上述實(shí)施例1的結(jié)分離橫向IGBT IOO的電阻負(fù)載切 換關(guān)斷時(shí)(10.6ps)的(a)空穴分布、(b)電子分布以及(c)平衡狀態(tài)下的濃 度分布、n—層內(nèi) 一定深度的從集電極側(cè)到發(fā)射極側(cè)的分布。如圖13所示，在結(jié)分離橫向IGBT 100中，由于抑制了從發(fā)射極 側(cè)向集電極側(cè)的耗盡，在耗盡層不擴(kuò)大的if層內(nèi)，分布著超過平衡狀 態(tài)濃度的過?？昭ê瓦^剩電子。過?？昭ê瓦^剩電子大量分布在n 層內(nèi)，因此到過?？昭ê瓦^剩電子從n-層內(nèi)消失的時(shí)間變長。因此， 與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT700相比，下降時(shí)間(tf)加速有限。另一方面，圖16表示實(shí)施例2的絕緣體分離橫向IGBT200的電 阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)(10.6ias)的電位分布(實(shí)線)、(b)電流分布(虛線)以及 耗盡區(qū)邊界線(點(diǎn)劃線)，對應(yīng)于10的截面圖。在絕緣體分離橫向IGBT 200的情況下，由于if層和p型襯底之 間存在掩埋氧化膜，從發(fā)射極側(cè)擴(kuò)大的耗盡層不向p型襯底擴(kuò)大，而 在n-層內(nèi)向集電才及側(cè)擴(kuò)大。因而，在p型襯底內(nèi)，不存在電流分布和 電位分布。因此，向集電極側(cè)耗盡加劇，Vce上升。其結(jié)果是，對應(yīng) 的Ice也上升，下降時(shí)間(tf)加速。圖17表示實(shí)施例2的絕緣體分離橫向IGBT 200的電阻負(fù)載切換 關(guān)斷時(shí)(10.6(is)的空穴分布(用實(shí)線表示)，對應(yīng)于圖IO的截面圖。絕緣體分離橫向IGBT200，如圖16所示，由于從發(fā)射極側(cè)向集 電極側(cè)耗盡加劇，在n-層內(nèi)分布的空穴少。因此，分布于n層內(nèi)的空 穴到消失的時(shí)間縮短，下降時(shí)間(tf)縮短。圖18表示絕緣體分離橫向IGBT 200的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí)(l 0.6ps)的(a)空穴分布、(b)電子分布以及(c)在平衡狀態(tài)下的濃度分布， 在n-層內(nèi) 一定的深度下從集電極側(cè)到發(fā)射極側(cè)的分布。在絕緣體分離橫向IGBT 200中，如上所述，由于從發(fā)射極側(cè)向 集電極側(cè)的耗盡加劇，在n-層中，耗盡層不擴(kuò)大的區(qū)域少。因此，在 n-層中，平衡狀態(tài)下的濃度以上的空穴和電子(過剩空穴，過剩電子) 少。若n-層內(nèi)的過?？昭ê瓦^剩電子少，則過剩空穴和過剩電子到消 失的時(shí)間縮短，結(jié)果下降時(shí)間加速(tf)。因而，在實(shí)施例2的IGBT200中，除了可以用實(shí)施例1的IGBT100實(shí)現(xiàn)的發(fā)射極電流(IcE)特性的提高以外，還可以縮短下降時(shí)間(tf)。在圖16 18中，就IGBT200進(jìn)行了說明，但是在IGBT 250上 也可以獲得大致相同的效果。另外，在p型襯底1和n-層2之間設(shè)置絕緣膜20的結(jié)構(gòu)也可以 適宜傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT。實(shí)施例3圖19是整體用300標(biāo)示的本發(fā)明實(shí)施例3的橫向n溝道IGBT 的截面圖，表示從與圖1的A-A方向相同的方向看的情況。在圖19 中，與圖2相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课?。在圖19所示的IGBT 300中，在發(fā)射極側(cè)，設(shè)置比p型基極層5 寬度窄、比p型基極層5深但未達(dá)到p型襯底1的深度的p-層30， 連接到p型基極層5的底面。其他結(jié)構(gòu)與圖2的IGBT 100相同。圖20是整體用350標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例3的另一種橫向n溝 道IGBT的截面圖，表示從與圖9的B-B方向相同的方向看的情況。 圖20中，與圖IO相同的符號表示同一或相當(dāng)?shù)牟课?。在圖20所示的IGBT 350中，在發(fā)射極側(cè)，設(shè)置比p型基極層5 的寬度(圖20中的左右方向的長度)窄、而且未達(dá)到比p型基極層5 還深的掩埋絕緣膜20的深度的p-層30，連接到p型基極層5的底面。 其他結(jié)構(gòu)與圖10的IGBT 200相同。圖21是上述實(shí)施例2的絕緣體分離橫向IGBT 200的電阻負(fù)載切 換關(guān)斷時(shí)(10.6(is)的電流分布(實(shí)線)、電場分布(虛線)以及耗盡區(qū)邊界15線(點(diǎn)劃線)，對應(yīng)于圖10的截面圖。此外，圖22是本實(shí)施例3的絕緣體分離橫向IGBT350的電阻負(fù) 栽切換關(guān)斷時(shí)(10.6ps)的電流分布(實(shí)線)、電場分布(虛線)以及耗盡區(qū) 邊界線(點(diǎn)劃線)，對應(yīng)于圖20的截面圖。參見圖21,可以看出，在設(shè)有掩埋絕緣膜的絕緣體分離結(jié)構(gòu)的 情況下，電流流過掩埋氧化膜正上方的n-層。因此，在p型基極層下部設(shè)置p-層，從而使達(dá)到發(fā)射極側(cè)的n-層的空穴電流，變得容易流入f層底部的高電場部分。參見表示IGBT 350的圖22,流過n型發(fā)射極層正下面的空穴電 流，與IGBT250(圖21)相比變少了。其結(jié)果是，在IGBT350中，與 IGBT 250相比，使寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件難以動(dòng)作，提高了閉鎖耐受 性。此外，在IGBT 350中，p-層的寬度比p型基極層的寬度窄。因 此，達(dá)到發(fā)射極側(cè)的n—層的空穴電流，大致向上通過f層內(nèi)流向發(fā)射 極電極，與沒有p—層的IGBT 250相比，可以進(jìn)一步縮短下降時(shí)間(tf)。這樣，在本實(shí)施例的IGBT300， 350中，通過在p型下部i殳置p 層，可以在防止寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖的同時(shí)，縮短下降時(shí)間 (tf)。特別是，在設(shè)置掩埋絕緣膜的IGBT 350中，可以得到顯著的效 果。另外，在p型基極層的下部設(shè)置p-層的結(jié)構(gòu)，也可以適用于傳統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的IGBT,獲得相同的效果。 實(shí)施例4圖23是整體用400標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例4的橫向n溝道IGBT 的一部分的頂視圖，表示了在p型基極層5內(nèi)形成的n型發(fā)射極(n+) 層6(與發(fā)射極電極連接的區(qū)域(發(fā)射極接觸區(qū)))。如圖23所示，在IGBT400中，n型發(fā)射極層6包含向外的多個(gè) 突出部分(凸出區(qū))16。如圖23所示，突出部分16的寬度(W2)，對相 鄰的突出部分16的間隔(W1)具有W1>W2的關(guān)系。其他結(jié)構(gòu)與IGBT100相同。此外，圖24是在C-C方向看圖23的截面圖，圖25是在D-D方 向看圖23的截面圖。在圖24、 25中，同時(shí)記錄IGBT關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài) 4妾通時(shí)的空穴流。這里，在圖24中記載的截面圖中的n型發(fā)射極層的寬度，與圖 1所示的IGBT 100的n型發(fā)射極層6的寬度大致相等。另一方面， 在圖25中記載的截面圖上n型發(fā)射極層的寬度，比圖1所示的IGBT 100的n型發(fā)射極層6的寬度窄。在圖25中，n型發(fā)射極(n+)層的寬度變窄，所以n-層/p型基極層 /n型發(fā)射極層中形成的寄生npn雙極型晶體管的n型發(fā)射極層正下面 的p型基極層的寬度變窄，p型基極區(qū)的基極電阻減小。其結(jié)果是， 抑制寄生叩n雙極型晶體管的動(dòng)作，可以防止p型集電極層/n型緩沖 層/n+層/P型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉 鎖。這樣，在本實(shí)施例4的IGBT 400中，提高了 IGBT關(guān)斷時(shí)和穩(wěn) 態(tài)接通時(shí)的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。此外，在IGBT 400中，突出部分16是n型發(fā)射極層6的一部分， 由于兩者在電氣上連接，即使采用這樣的結(jié)構(gòu)，也不比IGBT100溝道寬度減小。因此，在施加一定的柵極'發(fā)射極間電壓(VGE)的狀態(tài)下， 施加集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)時(shí)，集電極.發(fā)射極電流(Ice)特性與 IGBT 100同樣地變得良好。此外，在IGBT 400中，n型發(fā)射極層具有突出部分，而且其尺 寸變?yōu)閃1〉W2(參見圖23)。就是說，如圖26所示，柵極電極引出 布線配置得通過兩個(gè)突出部分之間，沒有必要像傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)那樣，切 斷與柵極電極引出布線相交的n型發(fā)射極層。從而，不減小溝道寬度， 配置柵極電極引出布線變得可能。因而，在施加一定的柵極.發(fā)射極間電壓(VGE)的狀態(tài)下，施加集 電極.發(fā)射極間電壓(VcE)時(shí)，集電極.發(fā)射極電流(IcE)特性變好。另外，這樣的結(jié)構(gòu)的n型發(fā)射極層也可以適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 IGBT。圖27是相對于圖23中所示的橫向n溝道IGBT的n型發(fā)射極層 的p型發(fā)射極層(在圖24、 25中記載為「P+」)的配置的頂視圖。如圖27(a)所示，p型發(fā)射極層也可以呈包圍n發(fā)射極層的帶狀。此外，如圖27(b)、 (c)所示，p型發(fā)射極層也可以沿著n型發(fā)射 極層呈環(huán)形。這里，(b)是在p型發(fā)射極層和n型發(fā)射極層之間設(shè)置 規(guī)定的間隔的形狀，(c)是連接p型發(fā)射極層和n型發(fā)射極層的形狀。此外，如圖27(d)所示，p型發(fā)射極層也可以沿著n型發(fā)射極層 呈不繼續(xù)并排的形狀。另夕卜，這樣的p型發(fā)射極層的形態(tài)也可以適用于其他實(shí)施例所示 的p型發(fā)射極層。實(shí)施例5圖28是整體用500標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例5的橫向n溝道IGBT 的一部分的頂視圖，表示n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極的連接區(qū)(發(fā)射 極接觸區(qū))。此外，圖29是在E-E方向看圖28的IGBT500的截面圖。在本實(shí)施例5的IGBT 500中，在IGBT 400(圖25)上，如圖28 所示，n型發(fā)射極層的突出部分具有前端部分，呈T字形，從而增大 n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸面積。其他結(jié)構(gòu)與IGBT 400 相同。在IGBT 500中新設(shè)置的n型發(fā)射極層，如圖29所示，形成得使 寬度(圖29的橫向長度)變窄。因此，在n-層/p型基極區(qū)/n發(fā)射極層 中形成的寄生npn雙極型晶體管中，n型發(fā)射極層正下面的p型基極 區(qū)的基極電阻降低。從而，抑制寄生npn雙極型晶體管的動(dòng)作，還可 以防止由p型集電極層/n型緩沖層/n—層/p型基極層/n發(fā)射極層中形 成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向n溝道IGBT 500 中，提高IGBT500關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí)寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖 耐受性。18此外，在IGBT 500中，由于n型發(fā)射才及層和電極布線的接觸面 積增加，n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸電阻減小。這樣，在本實(shí)施例5的橫向n溝道IGBT 500中，對于實(shí)施例4 的IGBT,使n型發(fā)射極層的突出部分呈T字形，從而增加n型發(fā)射 極層和發(fā)射極電極布線的接觸面積，降低n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸電阻。其結(jié)果是，在施加一定的柵極.發(fā)射極間電壓(VGE) 的狀態(tài)下，施加集電極.發(fā)射極間電壓(VcE)時(shí)，可以使集電極.發(fā)射極電流(IcE)特性4是高。另外，這樣的結(jié)構(gòu)的n型發(fā)射極層也可以適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 IGBT。實(shí)施例6圖30是實(shí)施例1的IGBT 150的雙組合、整體用600標(biāo)示的IGBT 的頂一見圖。此外，圖31是IGBT 700的雙組合、整體用650標(biāo)示的 IGBT的頂視圖。此外，圖32是在F-F方向看圖30的IGBT 600的 截面圖。圖30、 31中，與圖2、 3相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课弧Ｏ駡D30、 31中用斜線表示的那樣，在本實(shí)施例6的IGBT 600,650 中，在相鄰的兩個(gè)單元IGBT的共同的切線與兩個(gè)IGBT夾著的區(qū)域 和相鄰的3個(gè)單元IGBT夾著的區(qū)域上，設(shè)置p型發(fā)射極層17，增 大p型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸面積。在這樣的結(jié)構(gòu)中，與n型發(fā)射極層6相比，p發(fā)射極層發(fā)射極層 7, 17相對變寬。其結(jié)果是，可以減小p型發(fā)射極層7、 17和發(fā)射極 布線的接觸電阻，如圖32所示，空穴不停留在n型發(fā)射極層的正下 面，平滑地流向p型發(fā)射極(p+)層和發(fā)射極布線(發(fā)射極電極)的接觸 區(qū)域。這間接地是因?yàn)閚型發(fā)射極層正下面的p型基極區(qū)的基極電阻 減少。從而，抑制n層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生npn雙極 型晶體管的動(dòng)作，可以防止p型集電極層/n型緩沖層/n-層/p型基極 層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向n溝道IGBT 600中，提高了 IGBT 600關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí)寄 生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。
實(shí)施例7
圖33是整體用1100標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例7的橫向n溝道IGBT 的截面圖，表示在與圖1的A-A方向相同的方向看的情況。圖33中， 與圖19相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课弧?br> 本實(shí)施例7的IGBT IIOO(參見圖33)，與實(shí)施例3的IGBT 300(參 見圖19)比較，形成為不設(shè)置p型發(fā)射極層7的結(jié)構(gòu)，除此以外，與 IGBT 300結(jié)構(gòu)相同。在IGBT1100中，形成不設(shè)置p型發(fā)射極而由 p型基極層5兼作p型發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。
此外，圖34是整體用1150標(biāo)示的本發(fā)明的實(shí)施例7的另一個(gè)橫 向n溝道IGBT的截面圖，表示在與圖1的A-A方向相同的方向看的 情況。圖34中，與圖20相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课弧BT1150 的結(jié)構(gòu)形成為在IGBT 1100的結(jié)構(gòu)上加上掩埋絕緣膜20的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例7的IGBT 1150(參見圖34)，與實(shí)施例3的IGBT 350(參 照圖20)比較，除不設(shè)置p型發(fā)射極層7外，與IGBT 350結(jié)構(gòu)相同。 在IGBT 1150中，也是不設(shè)置p型發(fā)射極而由p型基極層5兼作p 型發(fā)射極。
這樣，在本實(shí)施例7的IGBT 1100、 1150中，在p型基極層下部 設(shè)置p-層，從而防止寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖，同時(shí)可以縮短下降 時(shí)間(tf)。特別是，在設(shè)置掩埋絕緣膜的IGBT 1150中可以獲得顯著 的效果。
此外，p型基極層5兼作p型發(fā)射極，從而可以筒化結(jié)構(gòu)，省略 制造工序。 實(shí)施例8
圖35是整體用1200標(biāo)示的表示本發(fā)明的實(shí)施例8的橫向n溝道 IGBT —部分的頂視圖，表示p型基極層5中形成的n型發(fā)射極(n+) 層6(與發(fā)射極電極連接的區(qū)域(發(fā)射極接觸區(qū)))。與圖23所示的IGBT 400相同，在IGBT 1200中，n型發(fā)射極層 6包含多個(gè)向外突出的部分(凸出區(qū))16，突出部分16的寬度(W2)，對 于相鄰的突出部分16的間隔(W1),具有W1>W2的關(guān)系。
圖36是在C-C方向看圖35的截面圖，圖37是在D-D方向看圖 35的截面圖。
本實(shí)施例8的IGBT 1200(參見圖36，37)，與實(shí)施例4的IGBT 400(參見圖24、 25)比較，成為不設(shè)置p型發(fā)射極層的結(jié)構(gòu)，除此以 外，與IGBT400結(jié)構(gòu)相同。在IGBT 1200中，形成為不設(shè)置p型發(fā) 射極而由p型基極層5兼作p型發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。
通過設(shè)置這樣的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例8的IGBT 1200中，可以收到 與上述的IGBT 400大體相同的效果。而且，p型基極層5兼作p型 發(fā)射極，從而可以簡化結(jié)構(gòu)，減少制造工序。
就是說，在圖37中，使n型發(fā)射極(n+)層的寬度變窄，所以n— 層/P型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生npn雙極型晶體管的n型 發(fā)射極層正下面的p型基極層的寬度變窄，P型基極區(qū)的基極電阻減 小。其結(jié)果是，可以抑制寄生npn雙極型晶體管的動(dòng)作，防止p型集 電極層/n型緩沖層/n—層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo) 體開關(guān)元件的閉鎖。
這樣，在本實(shí)施例8的IGBT 1200中，與IGBT 400相同，提高 了 IGBT關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí)寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。
實(shí)施例9
圖38是整體用1300標(biāo)示的表示本發(fā)明的實(shí)施例9的橫向n溝道 IGBT的一部分的頂視圖，表示n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極的連接區(qū) (發(fā)射極接觸區(qū))。此外，圖39是在E-E方向看圖38的IGBT 1300的
截面圖。
本實(shí)施例9的IGBT 1300(參見圖38,39),與實(shí)施例5的IGBT 500(參見圖28,29)比較，是不設(shè)置p型發(fā)射極層的結(jié)構(gòu)，除此以外， 與IGBT 500結(jié)構(gòu)相同。在IGBT 1300中，是不設(shè)置p型發(fā)射極而由
21P型基極層兼作p型發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。
通過"^殳置這樣的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例9的IGBT 1300中，可以收到 與上述的IGBT 500大體相同的效果。而且，p型基極層5兼作p型 發(fā)射極，從而可以簡化結(jié)構(gòu)，減少制造工序。
就是說，在IGBT 1300中，對于實(shí)施例4的IGBT，把n型發(fā)射 極層的突出部分設(shè)置為T字形，從而增加n型發(fā)射極層和發(fā)射極電 極布線的接觸面積，降低n型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸電
阻。其結(jié)果是，在施加一定的柵極.發(fā)射極間電壓(VcE)的狀態(tài)下，可
以使施加集電極.發(fā)射極間電壓(VCE)時(shí)集電極.發(fā)射極電流(Ice)特性 提高。
實(shí)施例10
圖40是整體用1400標(biāo)示的本實(shí)施例10的橫向n溝道IGBT的 頂視圖，與圖30相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课?。此外，圖41~ 4 3是放大圖40符號A的部分的放大圖。
在本實(shí)施例10的IGBT 1400中，在相鄰的兩個(gè)單元IGBT的共 同切線與兩個(gè)IGBT夾著的區(qū)域中，設(shè)置p型發(fā)射極層17,增大p 型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸區(qū)域(發(fā)射極接觸區(qū))的面積(表 示圖41-43中的發(fā)射極接觸區(qū))。從而，可以收到與上述實(shí)施例6 的IGBT 650(參見圖31)同樣的效果。
就是說，可以抑制n-層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生 npn雙極型晶體管的動(dòng)作，防止p型集電極層/n型緩沖層/n—層/p型基 極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是， 在橫向n溝道IGBT 1400中，提高了 IGBT 1400關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通 時(shí)寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。
如圖40,41所示，在IGBT 1400中，n型發(fā)射極層6也可以沿著 p型基極層5不連續(xù)配置。此外，盡管圖中沒有示出，但也可以進(jìn)行 無端的連續(xù)配置。
此外，如圖42所示，在IGBT 1400中，n型發(fā)射極層6也可以做成設(shè)有多個(gè)向外突出的部分(凸出區(qū))的無端結(jié)構(gòu)。
此外，如圖43所示，對于圖42的結(jié)構(gòu)，也可以做成不設(shè)置p型 發(fā)射極層7的結(jié)構(gòu)。
這樣，設(shè)置在本實(shí)施例的IGBT 1400的p型發(fā)射極層17，無論n 型發(fā)射極層6的形狀和p型發(fā)射極層7的有無，都可以形成，從而在 IGBT 1400中，可以提高關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí)寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的 閉鎖耐受性。
圖44是整體用1500標(biāo)示、本實(shí)施例10的另 一種橫向n溝道IGBT 的頂視圖，與圖30相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟课弧４送?，圖45~ 47是放大圖44的符號B的部分的放大圖。
在IGBT 1500中，在相鄰的兩個(gè)單元IGBT共同的切線和兩個(gè) IGBT夾著的區(qū)域，和相鄰的3個(gè)單元IGBT夾著的區(qū)域上，設(shè)置p 型發(fā)射極層17，增大p型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線接觸的區(qū)域(發(fā) 射極接觸區(qū))的面積(表示圖45-47中的接觸區(qū))。從而，可以收到與 上述實(shí)施例6的IGBT600(參見圖30)同樣的效果。
就是說，可以抑制n—層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生 npn雙極型晶體管的動(dòng)作，防止由p型集電極層/n型緩沖層/n層/p型 基極層/n型發(fā)射極層形成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是， 在橫向n溝道IGBT 1500中，提高IGBT 1500關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí) 寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。
如圖44、 45所示，在IGBT 1500中，n發(fā)射極層也6可以沿著p 型基極層5不連續(xù)配置。此外，盡管圖中沒有示出，但也可以采^F又無 端連續(xù)配置。
此外，如圖46所示，在IGBT 1500中，n型發(fā)射極層6也可以 采取設(shè)有多個(gè)向外突出部分(凸出區(qū))的無端結(jié)構(gòu)。
此外，如圖47所示，對于圖46的結(jié)構(gòu)，也可以采取不設(shè)置p型 發(fā)射極層7的結(jié)構(gòu)。
采取這樣的結(jié)構(gòu)，與n型發(fā)射極層6相比，p型發(fā)射極層7、 17相對變寬。其結(jié)果是，可以減少p型發(fā)射極層7、 17和發(fā)射極布線的接觸電阻，如圖48(在H-H方向看圖46的截面圖)所示，空穴不停留在n型發(fā)射極層的正下方，平滑地流向p型發(fā)射極(p+)層和發(fā)射極布線(發(fā)射極電極)的接觸區(qū)。這間接地是由于n型發(fā)射極層正下面的p型基極區(qū)的基極電阻減少。
從而，可以抑制if層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生叩ri雙極型晶體管的動(dòng)作，防止p型集電極層/n型緩沖層/n—層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向n溝道IGBT 1500中，提高了 IGBT 1500關(guān)斷時(shí)和穩(wěn)態(tài)接通時(shí)寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件的閉鎖耐受性。
另外，在實(shí)施例1 10中，就橫向n溝道IGBT作了說明，但是本發(fā)明也可以適用于橫向p溝道IGBT。在這種情況下，上述實(shí)施例
1 ~ 10的說明中的p型和n型互換。此外，
極結(jié)構(gòu)的橫向器件，
2權(quán)利要求
1.一種橫向半導(dǎo)體裝置，包含第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上設(shè)置的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)；在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置的第1導(dǎo)電型的集電極層；在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置得與該集電極層隔開的第1導(dǎo)電型的基極層；和在該基極層中設(shè)置的第2導(dǎo)電型的第1發(fā)射極層，該第1發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)用在該基極層中形成的溝道區(qū)域控制，其特征在于，該第1發(fā)射極層由無端的主體區(qū)和從該主體區(qū)向外突出的凸出區(qū)組成，相鄰的兩個(gè)凸出區(qū)的間隔(W1)大于該凸出區(qū)的寬度(W2)(W1＞W(wǎng)2)，在該凸出區(qū)中與發(fā)射極電極連接。
2. —種橫向型半導(dǎo)體裝置，包含 半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體村底上設(shè)置的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)；在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置的第l導(dǎo)電型的集電極層；在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置得與該集電極層隔開并包圍該集電極層的無 端的第1導(dǎo)電型的基極層；和在該基極層中設(shè)置的無端的第2導(dǎo)電型的第1發(fā)射極層，該第1發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)，用在該基極層 中形成的溝道區(qū)域控制，其特征在于，還在該半導(dǎo)體襯底和該半導(dǎo)體區(qū)之間設(shè)置絕緣膜， 該第1發(fā)射極層由無端的主體區(qū)和,人該主體區(qū)向外突出的凸出區(qū) 組成，相鄰的兩個(gè)凸出區(qū)的間隔(Wl)大于該凸出區(qū)的寬度(W2)(W1〉W2)，在該凸出區(qū)中與發(fā)射極電極連接。
3. 權(quán)利要求1或2所述的橫向半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述凸出區(qū)的端部中包含沿上述主體區(qū)切線方向延伸的端部區(qū)域，該端部區(qū)域與上述發(fā)射極電極連接。
4. 權(quán)利要求1或2所述的橫向半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述基極層中設(shè)置第1導(dǎo)電型的第2發(fā)射極層，以包圍上述第1發(fā)射極層。
5. —種由多個(gè)單元半導(dǎo)體元件組成的橫向半導(dǎo)體裝置，各該單元 半導(dǎo)體元件包含第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底； 在該半導(dǎo)體襯底中設(shè)置的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)； 在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置的第l導(dǎo)電型的集電極層； 在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置得與該集電極層隔開的第1導(dǎo)電型的基極層；在該基極層中設(shè)置的第2導(dǎo)電型的第1發(fā)射極層和第1導(dǎo)電型的 第2發(fā)射極層，該第l發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)，用在該基極層 中形成的溝道區(qū)域控制， 其特征在于，射極層和該兩個(gè)第2發(fā)射極層共同的切線包圍的區(qū)域中，設(shè)置第1導(dǎo) 電型的區(qū)域。
6. —種由多個(gè)單元半導(dǎo)體元件組成的橫向半導(dǎo)體裝置，各該單元 半導(dǎo)體元件包含半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底中設(shè)置的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)； 在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置的第l導(dǎo)電型的集電極層； 在該半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)置得與該集電極層隔開的第1導(dǎo)電型的基極層；在該基極層中設(shè)置的第2導(dǎo)電型的第l發(fā)射極層和第l導(dǎo)電型的 第2發(fā)射極層，該第l發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)用在該基極層中 形成的溝道區(qū)域控制， 其特征在于，還在該半導(dǎo)體襯底和該半導(dǎo)體區(qū)之間設(shè)置絕緣膜，發(fā)射極層和該兩個(gè)第2發(fā)射極層共同的切線所包圍的區(qū)域中，設(shè)置第 1導(dǎo)電型的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高集電極-發(fā)射極電流特性、縮短下降時(shí)間、特別是提高寄生半導(dǎo)體開關(guān)元件閉鎖耐受性的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明是由多個(gè)單元半導(dǎo)體元件組成的橫向型半導(dǎo)體裝置，各單元半導(dǎo)體元件由IGBT組成，包含第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底；設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)；設(shè)置在該半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)的第1導(dǎo)電型的集電極層；在該半導(dǎo)體區(qū)中、與該集電極層隔開、設(shè)置得包圍該集電極層的環(huán)形第1導(dǎo)電型基極層；設(shè)置在該基極層中，呈環(huán)形配置的第2導(dǎo)電型的第1發(fā)射極層，該第1發(fā)射極層和該集電極層之間的載流子移動(dòng)用形成于該基極層內(nèi)的溝道區(qū)進(jìn)行控制，各個(gè)單元半導(dǎo)體元件設(shè)置得彼此相鄰。
文檔編號H01L29/739GK101515583SQ20091012872
公開日2009年8月26日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者幡手一成 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社