特許
J-GLOBAL ID：200903056644245935
改善された安全動作領域を有するトレンチ絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ
発明者：
出願人/特許権者：
代理人 (1件)：
社本 一夫 (外5名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願2001-552429
公開番号（公開出願番号）：特表2003-520430
出願日： 2000年12月21日
公開日（公表日）： 2003年07月02日
要約：
【要約】改善された安全動作領域(SOA)を有するトレンチ絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)は、ドリフト層(254)においてバイポーラ・トランジスタ(BJT)構造(252)と相互に組み合わされた多数のトレンチIGBT構造(250)を含み、トレンチ・ゲート(258)がこれらの構造を分離している。浅いP領域(264)がそれぞれのトレンチ・ゲートの底部コーナーをスパンし、デバイスが逆バイアスされたときに生じる高ピーク電場からトレンチ酸化物を保護する。ゲート電圧に応答してBJTメサにおいて反転チャネルが形成されることがないので、ベース駆動が、従って、デバイスの飽和電流レベルが減少し、その短絡SOAが改善される。BJT構造に対するIGBT構造の比率は所望の飽和電流レベルと短絡SOAとを得る必要に応じて調整される。BJT構造を導入することに起因して生じるより大きな順方向の電圧降下は、トレンチ・ゲートの深さを増加させ、デバイスの注入効率を向上させ順方向の電圧降下を縮小させるより長い累積チャネルがゲートの側壁に沿って形成させることによって、抑制される。浅いP領域の上下に伸長するN型層(230、232、242)が、IGBT及びBJTのメサの中への浸食によって生じるオン抵抗の増加を抑制する。
請求項（抜粋）：
改善された安全動作領域(SOA)を有するトレンチ絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)デバイスであって、 IGBT構造であって、 P層(102)と、 前記P層に接触しこのデバイスにコレクタ接続を提供する第1の電極(104)と、 前記P層上の前記コレクタとは反対側に位置するN-ドリフト層(100)と、 前記N-ドリフト層の上の第1のPベース領域(106)と、 前記第1のPベース領域の上のN+領域(108)と、 前記第1のPベース領域と前記N+領域との両方に接触する第2の電極(110)と、 を備えたIGBT構造と、 前記IGBT構造に隣接するバイポーラ・トランジスタ(BJT)構造であって、 前記P層と、 前記N-ドリフト層と、 前記N-ドリフト層の上の第2のPベース領域(114)と、 前記第2のPベース領域に接触している第3の電極であって、前記第2の電極とこの第3の電極とは相互に接続されこのデバイスにエミッタ接続を提供する、第3の電極(118)と、 を備えたバイポーラ・トランジスタ構造と、 前記IGBT構造のN+及びPベース領域と前記BJT構造のPベース領域との間の前記N-ドリフト層の中に凹部を有するトレンチ構造として構成された絶縁ゲートであって、 前記N+領域、前記第1のPベース領域、前記N-ドリフト層及び前記第2のPベース領域と接触する酸化物層であって、前記トレンチ・ゲートの側壁と底部とを形成する酸化物層(120、122)と、 前記トレンチの中にあり、前記トレンチの頂部に加えられた電圧を前記酸化物層に接続する導電材料(124)と、 前記N-ドリフト層の中にあり、前記導電材料とは反対側で前記トレンチ・ゲートの底部と直接的に隣接する浅いP領域であって、前記側壁と前記底部との接合部に形成されたコーナーをスパンして、このデバイスが逆バイアスされるときに前記コーナーを高ピーク電場から保護する、浅いP領域(130)と、 前記導電材料と接触し、このデバイスにゲート接続を提供する第4の電極(126)と、 を備えた絶縁ゲートと、 を備えており、前記ゲート接続に加えられる正の電圧が、前記第1のPベース領域を横断する反転チャネル(150)と前記ゲート側壁に沿い前記第1のPベース領域の下にある累積チャネルとを形成し、前記N+領域と前記N-ドリフト層との間にあって前記N+領域から前記N-ドリフト層の中へ電子が注入されることを可能にする導電経路が提供され、前記電子の注入は、前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧が十分に高いときには前記IGBT構造と前記BJT構造とがオンになることを可能にし、それによって、前記コレクタ及び前記エミッタ接続の間をIGBT及びBJT構造の両方を介して電流が流れることが可能になり、ゼロ又は負のゲート電圧が、前記反転チャネルを除去しこのデバイスを通る導通を終了させ、前記絶縁ゲートは、前記N+領域から前記N-ドリフト層への前記電子の注入を前記累積チャネルが強化するのに十分な深さまで前記N-ドリフト層の中に凹部を有し、それによって、絶縁ゲートの深さは実質的により浅いがそれ以外は同一であるデバイスと比較すると、このIGBTデバイスの前記コレクタと前記エミッタとの間の順方向の電圧降下が縮小されることを特徴とするトレンチ絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)デバイス。
IPC (2件)：
H01L 29/78 655
, H01L 29/78 653
H01L 29/78 655 A
, H01L 29/78 653 A
, H01L 29/78 655 G
