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η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ρ型襯底1。η層2設(shè)置在ρ型襯底1中，此外在η_層 2內(nèi)形成η型緩沖層3。此外，在η型緩沖層3中形成ρ型集電極層4。另一方面，在η—層2中，與ρ型集電極層4相隔規(guī)定的距離，形成ρ型基極層5。 在P型基極層5內(nèi)，η型發(fā)射極層(η+)6在ρ型基極層5周圍部分的內(nèi)側(cè)形成，比ρ型基極 層5淺。此外，在ρ型基極層5內(nèi)，還形成ρ型發(fā)射極層(ρ+) 7。在夾在η型緩沖層3和ρ型基極層5之間的η—層2的表面上，形成場(chǎng)氧化膜8。此 外，在發(fā)射極層6和η—層2之間的ρ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(chǎng)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η型發(fā)射極層6和ρ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ρ型集電極層4，具有由η型緩沖層3、η_層2、ρ 型基極層5、η型發(fā)射極層6、ρ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(wú)端狀。另外，為了在圖49上易于理解，省略了場(chǎng)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(hào)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(VeE)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(Vra)，縱軸表示集電極·發(fā)射極電流(Ira)。測(cè)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(wú)法顯著增大的問(wèn)題。此夕卜，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(wèn)題。
圖52表示IGBT 700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，(A1)表示 Ice值的改變。正如從圖52看出的，下降時(shí)間(IeE從最大值的90%變?yōu)?0%所需要的時(shí)間)是 超過(guò)1 μ s的大值。這樣，在P型襯底1上的η_層2上形成IGBT的結(jié)分離(JI)橫向IGBT 700,有開(kāi)關(guān)速度慢，開(kāi)關(guān)損失大的問(wèn)題。此外，在橫向IGBT 700上，在反相器電路上短路時(shí)等，還有ρ型集電極層4/η型緩 沖層3/rT層2/ρ型基極層5/η型發(fā)射極層6上形成的寄生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件閉鎖，IGBT 700 電流密度增大，容易破壞的問(wèn)題。本發(fā)明旨在解決這樣的問(wèn)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(kāi)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)體襯底、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(kāi)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1發(fā)射極層，第1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(shuō)明可以看出的，用本發(fā)明可以得到集電極 發(fā)射極電流特性良好，下 降時(shí)間短，而且寄生半導(dǎo)體開(kāi)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；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的IGBT的截面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的另一種IGBT的頂視圖；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；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；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(V。E)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的頂視圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例2的IGBT的截面圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例2的另一種IGBT的頂視圖；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 以及耗盡區(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；圖20是本發(fā)明實(shí)施例3的另一種IGBT的截面圖；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(chǎng)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(chǎng)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 —部分的頂視圖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的截面圖26是表示本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT —部分的頂視圖27是表示本發(fā)明實(shí)施例4的IGBT的ρ型發(fā)射極層配置的頂視圖
圖28是表示本發(fā)明實(shí)施例5的IGBT —部分的頂視圖29是本發(fā)明實(shí)施例5的IGBT的截面圖30是本發(fā)明實(shí)施例6的IGBT的頂視圖31是本發(fā)明實(shí)施例6的另一種IGBT的頂視圖32是本發(fā)明實(shí)施例6的IGBT的截面圖33是本發(fā)明實(shí)施例7的IGBT的截面圖34是本發(fā)明實(shí)施例7的另一種IGBT的截面圖35是表示本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的頂視圖36是本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的截面圖37是本發(fā)明實(shí)施例8的IGBT的截面圖38是表示本發(fā)明實(shí)施例9的IGBT的ρ型發(fā)射極層配置的頂視圖
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的頂視圖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的放大圖。
圖44是本發(fā)明實(shí)施例10的另一種IGBT的頂視圖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的放大圖。
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；圖51表示傳統(tǒng)IGBT的集電極 發(fā)射極電壓(V。E)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(hào)說(shuō)明1 ρ型襯底5 ρ型基極層8場(chǎng)氧化膜11保護(hù)膜14集電極電極
具體實(shí)施例方式實(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η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1的截面圖。如圖2所示，IGBT 100包含硅等的ρ型襯底1。在ρ型襯底1中設(shè)置η_層2。在 η—層2內(nèi)選擇性地形成η型緩沖層3。此外，在η型緩沖層3中，選擇性地形成ρ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η—層2中，與ρ型集電極層4相隔規(guī)定的距離，選擇性地形成ρ型基 極層5。在ρ型基極層5內(nèi)，在ρ型基極層5的周圍部分的內(nèi)側(cè)，比ρ型基極層5淺地選擇 性地形成η型發(fā)射極層(η+) 6。此外，在ρ型基極層5內(nèi)，形成ρ型發(fā)射極層(ρ+) 7。在夾在η型緩沖層3和ρ型基極層5之間的η層2的表面上，例如，形成硅氧化膜 等場(chǎng)氧化膜8。此外，發(fā)射極層6和η—層2之間的在ρ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。柵極布線10由例如鋁組成。此外，例如， 設(shè)置硅的氮化膜等保護(hù)膜11，覆蓋場(chǎng)氧化膜8。設(shè)置柵極電極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η型發(fā)射極層6和ρ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ρ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ρ型集電極層4，其周圍 被η型緩沖層3、η—層2、ρ型基極層5、η型發(fā)射極層6、ρ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(chǎng)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。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ρ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(zhǎng)的一個(gè)無(wú)端的IGBT 700形成時(shí)和由本實(shí)施例1的
2 η_層 3緩沖 6 η發(fā)射極層 9柵極氧化膜 12柵極電極 15溝道區(qū)
g 4 ρ型集電極層 7 ρ型發(fā)射極層 10柵極電極 13發(fā)射極電極 100半導(dǎo)體裝置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(zhǎng)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(zhǎng)，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IGBT 700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IGBT 100、 150，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700相比，表面積(占有面積)小且可以加長(zhǎng)總的溝道寬度。圖8表示在實(shí)施例1的IGBT 150施加一定的柵極發(fā)射極間電壓(VeE)的狀態(tài)下，施 加集電極·發(fā)射極間電壓(Vra)時(shí)，集電極·發(fā)射極的電流(Ira)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(cè)定的溫度是室溫。正如從圖8看出的，在VeE逐漸增大的情況下，VeE接近6V時(shí)IeE約變?yōu)?. 4A，從這 附近開(kāi)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(jiàn)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OV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Ira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(zhǎng)了。另外，在圖4 8中，采用IGBT 150進(jìn)行說(shuō)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η溝道IGBT的頂視圖。此外，圖 10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(hào)表示相同的或相當(dāng)?shù)?部位。如圖10所示，IGBT 200采取在ρ型襯底1和η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IGBT 200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rT層2的導(dǎo)電型無(wú)關(guān) 地選擇襯底1的導(dǎo)電型。圖11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ρ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IGBT200，250可以
稱為絕緣體分離。圖12表示IGBT 200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，(Iv) (Ic)表示實(shí)施例1的IGBT 100 的Vce值、Ice值的變化，(2v)、(2c)表示實(shí)施例2的IGBT 200的Vce值、Ice值的變化。在圖35所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的IGBT 700中，下降時(shí)間(tf :IeE從最大值的90 %變 為10%所需要的時(shí)間)數(shù)值大，超過(guò)1 μ S，但是，實(shí)施例2的IGBT((參見(jiàn)(2c))約變?yōu)?. 5μ S。這樣，在實(shí)施例2的IGBT中，與傳統(tǒng)的IGBT(圖52)相比，開(kāi)關(guān)速度加快，開(kāi)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V。Ei升的情況下，I。E以與\^上升 率與絕對(duì)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IGBT 100的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí) (10. 6 μ s)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(duì)應(yīng)于 圖1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 μ S)的空穴分布(用實(shí)線表示)，對(duì)應(yīng)于圖1的截面圖。結(jié)分離橫向IGBT 100，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η—層內(nèi)和ρ型襯底內(nèi)分布大量空穴。若η—層內(nèi)和ρ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(zhǎng)。圖15表示在上述實(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 μ S)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η—層內(nèi)，分布著超過(guò)平衡狀態(tài)濃度的過(guò)剩空穴和過(guò)剩電子。過(guò)剩空穴 和過(guò)剩電子大量分布在η層內(nèi)，因此到過(guò)?？昭ê瓦^(guò)剩電子從η—層內(nèi)消失的時(shí)間變長(zhǎng)。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IGBT 200的電阻負(fù)載切換關(guān)斷 時(shí)(10. 6 μ S)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(duì)應(yīng)于10的截面圖。在絕緣體分離橫向IGBT 200的情況下，由于rT層和ρ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rT層內(nèi)向集電極側(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，ν。Ε上升。其結(jié)果是， 對(duì)應(yīng)的、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 μ s)的空穴分布(用實(shí)線表示)，對(duì)應(yīng)于圖10的截面圖。絕緣體分離橫向IGBT 200，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rT層內(nèi)分布的空穴少。因此，分布于η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)(10. 6 μ s)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rT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rT層中，耗盡層不擴(kuò)大的區(qū)域少。因此，在rT層中，平衡狀態(tài)下的濃度以上的空穴和 電子(過(guò)剩空穴，過(guò)剩電子)少。若η—層內(nèi)的過(guò)?？昭ê瓦^(guò)剩電子少，則過(guò)?？昭ê瓦^(guò)剩
8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IGBT 200中，除了可以用實(shí)施例1的IGBT 100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IGBT 200進(jìn)行了說(shuō)明，但是在IGBT 250上也可以獲得大致相 同的效果。另外，在ρ型襯底1和η—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η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(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)?部位。在圖19所示的IGBT 300中，在發(fā)射極側(cè)，設(shè)置比ρ型基極層5寬度窄、比ρ型基 極層5深但未達(dá)到ρ型襯底1的深度的ρ—層30，連接到ρ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η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10相同的符號(hào)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ρ型基極層5的寬度(圖20中 的左右方向的長(zhǎng)度)窄、而且未達(dá)到比ρ型基極層5還深的掩埋絕緣膜20的深度的p—層 30，連接到ρ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 μ s)的電流分布(實(shí)線)、電場(chǎng)分布(虛線)以及耗盡區(qū)邊界線(點(diǎn)劃線)，對(duì)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IGBT 350的電阻負(fù)載切換關(guān)斷時(shí) (10. 6 μ s)的電流分布(實(shí)線)、電場(chǎng)分布(虛線)以及耗盡區(qū)邊界線(點(diǎn)劃線)，對(duì)應(yīng)于圖 20的截面圖。參見(jiàn)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(guò)掩 埋氧化膜正上方的η—層。因此，在ρ型基極層下部設(shè)置P—層，從而使達(dá)到發(fā)射極側(cè)的η—層的空穴電流，變得 容易流入P.層底部的高電場(chǎng)部分。參見(jiàn)表示IGBT 350的圖22，流過(guò)η型發(fā)射極層正下面的空穴電流，與IGBT 250(圖21)相比變少了。其結(jié)果是，在IGBT 350中，與IGBT 250相比，使寄生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) 元件難以動(dòng)作，提高了閉鎖耐受性。此外，在IGBT 350中，ρ_層的寬度比ρ型基極層的寬度窄。因此，達(dá)到發(fā)射極側(cè)的 η_層的空穴電流，大致向上通過(guò)ρ—層內(nèi)流向發(fā)射極電極，與沒(méi)有ρ—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IGBT 300，350中，通過(guò)在ρ型下部設(shè)置ρ層，可以在防止寄 生半導(dǎo)體開(kāi)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ρ型基極層的下部設(shè)置ρ—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η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η型發(fā)射極(η+)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IGBT 400中，η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(duì)相鄰的突出部分16的間隔(Wl)具有Wl > W2的關(guān)系。其他結(jié)構(gòu)與IGBT 100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)接通時(shí)的空穴流。這里，在圖24中記載的截面圖中的η型發(fā)射極層的寬度，與圖1所示的IGBT 100 的η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η型發(fā)射極層的 寬度，比圖1所示的IGBT 100的η型發(fā)射極層6的寬度窄。在圖25中，η型發(fā)射極(η+)層的寬度變窄，所以rT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η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ηρη雙極型晶體管的動(dòng)作，可以防止ρ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(kāi)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(kāi)關(guān)元件的閉鎖耐受性。此外，在IGBT 400中，突出部分16是η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IGBT 100溝道寬度減小。因此，在施加一定的柵極 發(fā) 射極間電壓(Vce)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，η型發(fā)射極層具有突出部分，而且其尺寸變?yōu)閃l > W2 (參 見(jiàn)圖23)。就是說(shuō)，如圖26所示，柵極電極引出布線配置得通過(guò)兩個(gè)突出部分之間，沒(méi)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η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(VeE)的狀態(tài)下，施加集電極·發(fā)射極間 電壓(Vra)時(shí)，集電極·發(fā)射極電流(Ira)特性變好。另外，這樣的結(jié)構(gòu)的η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(duì)于圖23中所示的橫向η溝道IGBT的η型發(fā)射極層的ρ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，ρ型發(fā)射極層也可以呈包圍η發(fā)射極層的帶狀。此外，如圖27(b)、(c)所示，ρ型發(fā)射極層也可以沿著η型發(fā)射極層呈環(huán)形。這里， (b)是在ρ型發(fā)射極層和η型發(fā)射極層之間設(shè)置規(guī)定的間隔的形狀，(C)是連接ρ型發(fā)射極 層和η型發(fā)射極層的形狀。此外，如圖27(d)所示，ρ型發(fā)射極層也可以沿著η型發(fā)射極層呈不繼續(xù)并排的形 狀。
另外，這樣的ρ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η溝道IGBT的一部分的頂視 圖，表示η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IGBT 500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，η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η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η型發(fā)射極層，如圖29所示，形成得使寬度(圖29的橫 向長(zhǎng)度)變窄。因此，在η_層/p型基極區(qū)/n發(fā)射極層中形成的寄生ηρη雙極型晶體管中， η型發(fā)射極層正下面的ρ型基極區(qū)的基極電阻降低。從而，抑制寄生ηρη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AT層/p型基極層/n發(fā)射極層中形成的寄生 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向η溝道IGBT 500中，提高IGBT 500關(guān)斷時(shí)和穩(wěn) 態(tài)接通時(shí)寄生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的閉鎖耐受性。此外，在IGBT 500中，由于η型發(fā)射極層和電極布線的接觸面積增加，η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η溝道IGBT 500中，對(duì)于實(shí)施例4的IGBT，使η型發(fā) 射極層的突出部分呈T字形，從而增加η型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸面積，降低η 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 性提高。另外，這樣的結(jié)構(gòu)的η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的頂視圖。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(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟课?。像圖30、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ρ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η型發(fā)射極層6相比，ρ發(fā)射極層發(fā)射極層7，17相對(duì)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η型發(fā)射極層的正下面，平滑地流向ρ型發(fā)射極(ρ+)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)棣切桶l(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η層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生ηρη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AT層/P型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半 導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向η溝道IGBT600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(kāi)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 明的實(shí)施例7的橫向η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(hào)表示相同或相當(dāng) 的部位。本實(shí)施例7的IGBT 1100 (參見(jiàn)圖33)，與實(shí)施例3的IGBT 300 (參見(jiàn)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IGBT 1100中， 形成不設(shè)置P型發(fā)射極而由P型基極層5兼作ρ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η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(hào)表示 相同或相當(dāng)?shù)牟课?。GBTl 150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(jiàn)圖34)，與實(shí)施例3的IGBT 350 (參照?qǐng)D20)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ρ型發(fā) 射極而由P型基極層5兼作ρ型發(fā)射極。這樣，在本實(shí)施例7的IGBT 1100、1150中，在ρ型基極層下部設(shè)置ρ_層，從而防 止寄生半導(dǎo)體開(kāi)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，ρ型基極層5兼作ρ型發(fā)射極，從而可以簡(jiǎn)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η溝道IGBT —部分的 頂視圖，表示P型基極層5中形成的η型發(fā)射極(η+)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，η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(duì)于相鄰的突出部分16的間隔(Wl)，具 有Wl > 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(jiàn)圖36，37)，與實(shí)施例4的IGBT 400 (參見(jiàn)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ρ型發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。通過(guò)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ρ型發(fā)射極，從而可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少制造工序。就是說(shuō)，在圖37中，使η型發(fā)射極(η+)層的寬度變窄，所以rT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η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ηρη雙極型晶體管的動(dòng)作，防止 P型集電極層/n型緩沖層/rT層/p型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半導(dǎo)體開(kāi)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(kāi)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η溝道IGBT的一部分 的頂視圖，表示η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(jiàn)圖38，39)，與實(shí)施例5的IGBT 500 (參見(jiàn)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P型基極層兼作P型發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。通過(guò)設(shè)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(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少制造工序。就是說(shuō)，在IGBT 1300中，對(duì)于實(shí)施例4的IGBTjE η型發(fā)射極層的突出部分設(shè)置 為T(mén)字形，從而增加η型發(fā)射極層和發(fā)射極電極布線的接觸面積，降低η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(Vra)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η溝道IGBT的頂視圖，與圖30相 同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟课?。此外，圖41 43是放大圖40符號(hào)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(jiàn)圖31)同樣的效果。就是說(shuō)，可以抑制η—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AT層/P型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向η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(kāi)關(guān)元件的閉鎖耐受性。如圖40，41所示，在IGBT 1400中，η型發(fā)射極層6也可以沿著ρ型基極層5不連 續(xù)配置。此外，盡管圖中沒(méi)有示出，但也可以進(jìn)行無(wú)端的連續(xù)配置。此外，如圖42所示，在IGBT 1400中，η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(wú)端結(jié)構(gòu)。此外，如圖43所示，對(duì)于圖42的結(jié)構(gòu)，也可以做成不設(shè)置ρ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ρ型發(fā)射極層17，無(wú)論η型發(fā)射極層6的形 狀和P型發(fā)射極層7的有無(wú)，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(kāi)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η溝道IGBT的頂視圖，與圖 30相同的符號(hào)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(hào)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ρ型發(fā)射極層17，增大ρ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(jiàn)圖30)同樣的效果。就是說(shuō)，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(kāi)關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向η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(kāi)關(guān)元件的閉鎖耐受性。如圖44、45所示，在IGBT 1500中，η發(fā)射極層也6可以沿著ρ型基極層5不連續(xù) 配置。此外，盡管圖中沒(méi)有示出，但也可以采取無(wú)端連續(xù)配置。此外，如圖46所示，在IGBT 1500中，η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(wú)端結(jié)構(gòu)。此外，如圖47所示，對(duì)于圖46的結(jié)構(gòu)，也可以采取不設(shè)置ρ型發(fā)射極層7的結(jié)構(gòu)。采取這樣的結(jié)構(gòu)，與η型發(fā)射極層6相比，ρ型發(fā)射極層7、17相對(duì)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η型發(fā)射極層的正下方，平滑地流向ρ型發(fā)射極(ρ+)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η型發(fā)射極層正下面的ρ型基極區(qū)的 基極電阻減少。從而，可以抑制η_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AT層/P型基極層/n型發(fā)射極層中形成的寄生半 導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的閉鎖。其結(jié)果是，在橫向η溝道IGBT1500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(kāi)關(guān)元件的閉鎖耐受性。另外，在實(shí)施例1 10中，就橫向η溝道IGBT作了說(shuō)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(shuō)明中的P型和η型互換。此外，本發(fā)明也可以適用于橫向MOSFET和具有其他MOS柵極結(jié)構(gòu)的橫向器件。
1權(quán)利要求
一種由多個(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；設(shè)于該半導(dǎo)體襯底的第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)中與該集電極層隔開(kāi)間隔地設(shè)置的第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1發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)，用形成于該基極層的溝道區(qū)域控制，其特征在于，在由分別包含于相鄰的兩個(gè)上述單元半導(dǎo)體元件的上述第2發(fā)射極層和兩個(gè)該第2發(fā)射極層共同的切線包圍的區(qū)域，設(shè)置第1導(dǎo)電型的區(qū)域。
2.一種由多個(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；設(shè)于該半導(dǎo)體襯底的第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)中與該集電極層隔開(kāi)間隔地設(shè)置的第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1發(fā)射極層和該集電極層之間載流子的移動(dòng)用形成于該基極層的溝道區(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，在由分別包含于相鄰的的兩個(gè)上述單元半導(dǎo)體元件的上述第2發(fā)射極層和兩個(gè)該第2 發(fā)射極層共同的切線所包圍的區(qū)域，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(kāi)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(kāi)、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(hào)H01L27/082GK101882618SQ20101020858
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社