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JP3111725B2 - Dual gate semiconductor device - Google Patents

Dual gate semiconductor device

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Publication number
JP3111725B2
JP3111725B2 JP05017128A JP1712893A JP3111725B2 JP 3111725 B2 JP3111725 B2 JP 3111725B2 JP 05017128 A JP05017128 A JP 05017128A JP 1712893 A JP1712893 A JP 1712893A JP 3111725 B2 JP3111725 B2 JP 3111725B2
Authority
JP
Japan
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layer
gate
semiconductor region
main
sub
Prior art date
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JP05017128A
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Japanese (ja)
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Inventor
直樹 熊谷
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH06232392A publication Critical patent/JPH06232392A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタ,MOS制御サイリスタ等に適しデュアルゲ
ート (二重ないし複数ゲート) 構造をもつ半導体装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a dual gate (double or multiple gate) structure suitable for an insulated gate bipolar transistor, a MOS controlled thyristor, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力変換や電力制御回路に用いる主にス
イッチング動作を行なう電力用半導体装置には高耐圧が
要求されるほか、電力損失を極力減少させるためにオン
時電圧降下が少ないことが要求されるので、伝導度変調
効果を備えるサイリスタや絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ (以下IGBTという) が適しているが、さらにサイ
リスタでは自力でターンオフが可能なことが, IGBTでは
ターンオフ損失が少ないことが要望される。図7にかか
る用途に適する半導体装置の従来例としてIGBTを集積回
路の出力側に組み込むに適した横形構造について示す。
2. Description of the Related Art A power semiconductor device which mainly performs switching operation and is used for power conversion and power control circuits is required to have a high withstand voltage and a small on-time voltage drop in order to minimize power loss. Therefore, thyristors and insulated gate bipolar transistors (IGBTs) with a conductivity modulation effect are suitable. . FIG. 7 shows a horizontal structure suitable for incorporating an IGBT into an output side of an integrated circuit as a conventional example of a semiconductor device suitable for the use according to the application.

【0003】図7に断面で示された集積回路のチップ10
ないしウエハは例えばp形の半導体基板1の上にIGBTを
含むその回路要素を作り込むべきn形の半導体領域2と
してエピタキシャル層を所定の厚みに成長させてなる。
IGBTはこの半導体領域2内にふつうその単位構造を複数
回繰り返して作り込んだ上で並列接続してなる。図はこ
れを半単位構造Uhで示すものであり、実際のIGBTではか
かる構造Uhが図の左右方向に交互に対称的に繰り返され
る。
An integrated circuit chip 10 shown in cross section in FIG.
The wafer is formed, for example, by growing an epitaxial layer to a predetermined thickness as an n-type semiconductor region 2 on which a circuit element including an IGBT is to be formed on a p-type semiconductor substrate 1.
The IGBT is usually formed by repeating its unit structure a plurality of times in the semiconductor region 2 and then connecting them in parallel. The figure shows this by a half-unit structure Uh. In an actual IGBT, the structure Uh is alternately and symmetrically repeated in the left-right direction of the figure.

【0004】図の左側部分にはn形の半導体領域2の表
面からp形のベース層21とそのp形の接続層22とn形の
ソース層23とが図のように拡散され、ソース層23と半導
体領域2の相互間のベース層21の表面上に薄いゲート酸
化膜25aを介しゲート25が配設され、接続層22およびソ
ース層23に接続された電極膜41から主端子T1, ゲート25
からゲート端子Gがそれぞれ導出される。図の右側部分
には半導体領域2の表面からn形のバッファ層32とp形
のドレイン層33が図のように拡散され、ドレイン層33と
接続された電極膜42から別の主端子T2が導出される。p
形のベース層21とn形の半導体領域2とp形のドレイン
層33は1個の pnpトランジスタを構成しており、このバ
イポーラトランジスタをそのベースである半導体領域2
に注入するベース電流をゲート25に与える電位により制
御してオンオフ動作させる。
In the left part of the figure, a p-type base layer 21, its p-type connection layer 22 and an n-type source layer 23 are diffused from the surface of the n-type semiconductor region 2 as shown in FIG. A gate 25 is provided on the surface of the base layer 21 between the semiconductor layer 2 and the semiconductor layer 2 via a thin gate oxide film 25a. twenty five
From the gate terminals G. On the right side of the figure, an n-type buffer layer 32 and a p-type drain layer 33 are diffused from the surface of the semiconductor region 2 as shown in the figure, and another main terminal T2 is formed from an electrode film 42 connected to the drain layer 33. Derived. p
The n-type base layer 21, the n-type semiconductor region 2 and the p-type drain layer 33 constitute one pnp transistor.
Is controlled by the potential applied to the gate 25 to perform an on / off operation.

【0005】すなわち、ゲート端子Gから正の電圧をゲ
ート25に掛けるとその下側のn形のチャネルを介してソ
ース層23からこの例では電子である多数キャリアeが半
導体領域2に流入するので、このベース電流により上述
のバイポーラトランジスタがオンし、従ってこのIGBTの
主端子T1とT2間が導通する。さらに、かかる導通後に半
導体領域2にドレイン層33からホールである少数キャリ
アhがバッファ層32を介して注入されるので、それによ
る伝導度変調作用により主端子T1とT2間のオン電圧が通
常のMOSFETの場合よりも一層低められる。もちろ
ん、このIGBTをオフさせるにはゲート25の電圧を消失さ
せて多数キャリアeの半導体領域2への流入を止めるこ
とでよい。オフ動作後には半導体領域2内に空乏層が広
がって高耐圧状態になる。
That is, when a positive voltage is applied to the gate 25 from the gate terminal G, majority carriers e, which are electrons in this example, flow into the semiconductor region 2 from the source layer 23 through the n-type channel below the gate terminal G. The bipolar transistor is turned on by the base current, so that conduction between the main terminals T1 and T2 of the IGBT is conducted. Further, after such conduction, minority carriers h, which are holes, are injected into the semiconductor region 2 from the drain layer 33 through the buffer layer 32, so that the on-voltage between the main terminals T1 and T2 is reduced due to the conductivity modulation effect. It is much lower than in the case of MOSFET. Of course, in order to turn off the IGBT, the voltage of the gate 25 may be stopped to stop the majority carrier e from flowing into the semiconductor region 2. After the OFF operation, the depletion layer spreads in the semiconductor region 2 and a high breakdown voltage state is set.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにIGBTでは
高入力インピーダンスの絶縁ゲート25によりオンオフを
容易に制御でき、かつオン状態では半導体領域2内の伝
導度変調効果を利用して出力インピーダンスないしはオ
ン電圧を低めうる利点があるが、その反面ターンオフ時
にそれまで伝導度変調に貢献していた多数の少数キャリ
アを半導体領域2から掃き出して空乏層を広げる必要が
あるので、このためのキャリアの消滅に時間が掛ってタ
ーンオフタイムがかなり長くなり、かつそれに伴ってタ
ーンオフ損失が増加しやすくなる問題がある。
As described above, in the IGBT, on / off of the IGBT can be easily controlled by the insulated gate 25 having a high input impedance. Although there is an advantage that the on-voltage can be reduced, on the other hand, at the time of turn-off, it is necessary to sweep out a large number of minority carriers that have contributed to the conductivity modulation from the semiconductor region 2 to expand the depletion layer. And the turn-off time becomes considerably long, and the turn-off loss tends to increase accordingly.

【0007】このターンオフタイムの増加はIGBTを高速
のオンオフが必要な高周波回路用に適用する上での大き
な障害になり、ターンオフ損失の増加はオフ時に逆起電
力が発生する誘導性の負荷を駆動する場合にとくに顕著
になり、高周波用のIGBTではオン時損失が少ない折角の
利点を帳消しにしてしまう。かかるターンオフ特性を改
善するにはバッファ層32の不純物濃度を高めてオフ動作
中にドレイン層33から半導体領域2に注入される少数キ
ャリアを減少させればよいが、オン時の伝導度変調に対
しマイナス効果になるのでこれにも限界がある。また、
いわゆるライフタイムキラーとして白金等を半導体領域
2に導入してターンオフ時のキャリアの消滅を促進する
こともできるが、これにもオン電圧を増加させるマイナ
ス効果が必ず伴う。なお、IGBTについて以上に述べた問
題点はGTO等の自己ターンオフ能力をもつサイリスタ
の場合にもほぼ同様である。
The increase in the turn-off time is a major obstacle in applying the IGBT to a high-frequency circuit that requires high-speed on-off, and the increase in the turn-off loss drives an inductive load that generates a back electromotive force when the IGBT is off. This is particularly noticeable in the case where the IGBT for high frequency is used. To improve such turn-off characteristics, the impurity concentration of the buffer layer 32 may be increased to reduce the minority carriers injected from the drain layer 33 into the semiconductor region 2 during the OFF operation. This has its limitations as it has a negative effect. Also,
Platinum or the like can be introduced into the semiconductor region 2 as a so-called lifetime killer to promote the disappearance of carriers at the time of turn-off, but this also has a negative effect of increasing the on-voltage. The problems described above for IGBTs are substantially the same for thyristors having self-turn-off capability such as GTO.

【0008】本発明の目的はかかる問題点を解決して、
伝導度変調作用を利用してオン時の順方向特性を向上さ
せる効果を減殺することなく半導体装置のターンオフ特
性を向上させることにある。
An object of the present invention is to solve such a problem,
An object of the present invention is to improve the turn-off characteristics of a semiconductor device without diminishing the effect of improving the forward characteristics at the time of on using the conductivity modulation action.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的は本発明によ
れば、半導体装置を例えばn形の半導体領域と,その表
面から拡散したp形のベース層と、該サブストレート層
の表面層に選択的に拡散されたn形のソース層と,ソー
ス層と半導体領域の間のベース層の上側に配設した主ゲ
ートと,半導体領域の表面から隣接して拡散したp形の
ドレイン層および注入層と,それらの相互間の上側に配
設した副ゲートとを備えるデュアルゲート構造とし、ソ
ース層から第1主端子を, ドレイン層から第2主端子を
導出するとともに主および副ゲートからそれぞれ制御端
子を導出し、オン時には主副ゲートの下のチャネルをと
もに導通させた状態で半導体領域内にソース層から多数
キャリアを流入させ,かつ注入層から少数キャリアを注
入してそれに伝導度変調作用を起こさせ、オフ動作時に
はまず副ゲート下のチャネルを非導通状態にして半導体
領域への注入層からの少数キャリアの注入を断った上
で,主ゲート下のチャネルを非導通状態にして半導体装
置をターンオフさせることによって達成される。なお、
上記中のn形とp形はもちろん互いに入れ換えてもよ
く、場合により多数キャリアと少数キャリアとが互いに
入れ換わることもあり得る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising, for example, an n-type semiconductor region, a p-type base layer diffused from a surface thereof, and a substrate layer.
An n-type source layer selectively diffused into the surface layer of the semiconductor layer, a main gate disposed above the base layer between the source layer and the semiconductor region, and a p-type diffused adjacent from the surface of the semiconductor region. It has a dual gate structure including a drain layer and an injection layer, and a sub gate disposed above the drain layer and the injection layer. The first main terminal is derived from the source layer and the second main terminal is derived from the drain layer. The control terminals are led out from the gates, and when turned on, the majority of carriers flow from the source layer into the semiconductor region while the channels under the main and sub gates are both conductive, and the minority carriers are injected from the injection layer and conducted there. At the time of off-operation, the channel under the sub-gate is turned off to stop injection of minority carriers from the injection layer into the semiconductor region, and then the channel under the main gate is turned off. It is accomplished by turning off the semiconductor device to the panel in a non-conducting state. In addition,
Of course, the n-type and the p-type in the above may be interchanged, and in some cases, the majority carrier and the minority carrier may be interchanged.

【0010】半導体装置が横形の場合は上述の主ゲート
と副ゲートを半導体領域のもちろん同じ表面上に配設
し、この場合には注入層をドレイン層よりも主ゲート側
に配置するのがよい。半導体装置を縦形とする場合は半
導体領域の一方の表面側にベース層とソース層と主ゲー
トとを,他方の表面側にドレイン層と注入層と副ゲート
とをそれぞれ配設する。いずれの場合も副ゲートないし
第2主端子側にドレイン層とは逆導電形の接続層をドレ
イン層を注入層側端部を除いて外側から覆うように設
け、ドレイン層と接続層から第2主端子を導出するのが
ターンオフタイムの短縮に有利であり、またドレイン層
から第2主端子を導出する電極膜をドレイン層に接する
半導体領域の表面とショットキー接合を形成させるのが
耐圧向上に有利である。さらに、横形構造の場合にはバ
ッファ層を半導体領域と同じ導電形で注入層やドレイン
層,とくに前者を外側ないし下側から覆うように拡散す
るのが耐圧向上に有利である。
When the semiconductor device is of a horizontal type, the above-mentioned main gate and sub-gate are preferably provided on the same surface as the semiconductor region, and in this case, the injection layer is preferably provided on the main gate side with respect to the drain layer. . When the semiconductor device is of a vertical type, a base layer, a source layer, and a main gate are provided on one surface side of the semiconductor region, and a drain layer, an injection layer, and a sub-gate are provided on the other surface side. In any case, a connection layer of a conductivity type opposite to that of the drain layer is provided on the sub-gate or the second main terminal side so as to cover the drain layer from the outside except for the end portion on the side of the injection layer, and the second connection layer is formed from the drain layer and the connection layer. Deriving the main terminal is advantageous for shortening the turn-off time, and forming a Schottky junction between the electrode film for deriving the second main terminal from the drain layer and the surface of the semiconductor region in contact with the drain layer improves the withstand voltage. It is advantageous. Further, in the case of a horizontal structure, it is advantageous to improve the breakdown voltage by diffusing the buffer layer to have the same conductivity type as the semiconductor region and to cover the injection layer and the drain layer, particularly the former, from the outside or below.

【0011】本発明はIGBTのほかサイリスタに適用で
き、MOS制御サイリスタに適用する場合はソース層の
表面部分にそれと逆導電形で別のソース層を拡散し、こ
の別のソース層と半導体領域の間のソース層とベース層
を上側から覆うように主ゲートを配設するのがよい。ま
た、本発明を静電誘導形サイリスタに適用する場合は、
主ゲート側の半導体領域表面から同じ導電形の第1主端
子層を拡散するとともに,それを両側から挟み込むよう
に半導体領域と逆導電形の主ゲート層を第1主端子層よ
り深く拡散し、オン時に副ゲートの下側のチャネルを導
通させた状態で半導体領域に第1主端子層から多数キャ
リアを流入させるとともに注入層から少数キャリアを注
入し、ターンオフ時には副ゲート下のチャネルを非導通
にした上で主ゲート層に電圧を掛けて第1主端子層の下
側の半導体領域に両側から空乏層を広げて電流をピンチ
オフさせるようにする。
The present invention can be applied not only to IGBTs but also to thyristors. In the case of application to MOS control thyristors, another source layer is diffused into the surface portion of the source layer in a conductivity type opposite to that of the source layer. The main gate is preferably disposed so as to cover the source layer and the base layer between them from above. When the present invention is applied to an electrostatic induction thyristor,
The first main terminal layer of the same conductivity type is diffused from the surface of the semiconductor region on the main gate side, and the main gate layer of the opposite conductivity type to the semiconductor region is diffused deeper than the first main terminal layer so as to sandwich it from both sides; When the channel under the sub-gate is turned on during conduction, majority carriers flow into the semiconductor region from the first main terminal layer and minority carriers are injected from the injection layer. At turn-off, the channel under the sub-gate is turned off. Then, a voltage is applied to the main gate layer to spread a depletion layer from both sides to the semiconductor region below the first main terminal layer so as to pinch off the current.

【0012】[0012]

【作用】本発明は従来ターンオフが長引く原因が半導体
領域へのドレイン層からの少数キャリアの注入がオフ動
作開始後に止まらない点にあることに着目したもので、
注入層を副ゲートによりドレイン層と接続分離可能に設
け、オン時にはドレイン層と接続された注入層から少数
キャリアを注入するが、ターンオフ開始前に注入層をド
レイン層から切り離して少数キャリアの注入を止めるも
のである。
The present invention focuses on the fact that the cause of the prolonged turn-off is that the injection of minority carriers from the drain layer into the semiconductor region does not stop after the start of the off operation.
The injection layer is provided so as to be able to be separated from the drain layer by the sub-gate, and minority carriers are injected from the injection layer connected to the drain layer when on, but before the turn-off starts, the injection layer is separated from the drain layer and minority carrier injection is performed. Stop it.

【0013】すなわち、前項中の構成にいう主ゲートで
ある従来のゲート側に半導体領域の表面から拡散したべ
ース層およびソース層と,ベース層の上に配設した主ゲ
ートを設けるのは従来と同じであるが、本発明では従来
のドレインに隣接して注入層を同じ導電形で拡散してそ
れら相互間上に副ゲートを配設し、オン時には副ゲート
の下のチャネルを導通させた状態で半導体領域に注入層
から少数キャリアを注入して伝導度変調作用を起こさ
せ、ターンオフ時に主ゲートの下のチャネルを遮断する
のに先立ち副ゲートの下のチャネルを非導通状態にして
少数キャリアの注入を断っておくことにより半導体領域
内に空乏層を広げるに際して掃き出すべきキャリアを減
少させる。この本発明のデュアルゲート構造の半導体装
置では、そのオフ動作を促進してターンオフタイムを半
減しターンオフ損失を従来の数分の1に減少させること
ができる。
That is, the base gate and the source layer diffused from the surface of the semiconductor region and the main gate disposed on the base layer are provided on the side of the conventional gate, which is the main gate referred to in the structure of the preceding paragraph. Same as the conventional case, but in the present invention, the injection layer is diffused with the same conductivity type adjacent to the conventional drain, a sub-gate is provided between them, and the channel below the sub-gate is made conductive when on. Injects minority carriers from the injection layer into the semiconductor region in a state where the conductivity modulation occurs, and shuts off the channel below the main gate at turn-off
Prior to this, the channel under the sub-gate is rendered non-conductive to cut off the injection of minority carriers, thereby reducing the number of carriers to be swept out when expanding the depletion layer in the semiconductor region. In the semiconductor device having the dual gate structure of the present invention, the off operation is promoted, the turn-off time can be reduced to half, and the turn-off loss can be reduced to a fraction of the conventional value.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図1〜図6に示された本発明の実施例
を説明する。図1〜図4は本発明をIGBT,図5はMOS
制御サイリスタ (以下MCTという) , 図6は静電誘導
形サイリスタにそれぞれ適用した実施例を一部の断面図
で示し、いずれの場合にも半導体装置は単位構造を複数
回繰り返して構成されるのがふつうであり、図ではその
単位構造がU, 半単位構造がUhでそれぞれ示されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 will be described below. 1 to 4 show an IGBT according to the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an embodiment applied to a control thyristor (hereinafter referred to as MCT). Each of the semiconductor devices is constructed by repeating a unit structure a plurality of times. In the figure, the unit structure is indicated by U, and the half-unit structure is indicated by Uh.

【0015】図1の実施例において、集積回路のチップ
10ないしウエハのこの例ではp形の半導体基板1の上に
n形の半導体領域2を例えば1015原子/cm3 の不純物濃
度でエピタキシャル成長させる。図の左半分の構造は前
の図7の従来の構造と同じであり、半導体領域2の表面
からp形のサブストレート層21を1017原子/cm3 程度の
不純物濃度で2〜5μmの深さに拡散し、かつ図示の例
ではその内側にp形の接続層22を1019原子/cm3 程度の
高不純物濃度で例えば1μmの深さに拡散した後に、ベ
ース層21と接続層22とに跨がるようにn形のソース層23
を1019原子/cm 3 以上の高不純物濃度で例えば 0.3〜0.
5 μmの深さに浅く拡散する。主ゲート25をソース層23
と半導体領域2の間のベース層21の表面を覆うように薄
いゲート酸化膜25aを介して配設し、かつソース層23と
接続層22に接続するアルミの電極膜41を設けて第1主端
子T1とする。なお、容易にわかるようにこの左側部分か
らは接続層22を省略してもよい。
In the embodiment of FIG.
In this example of 10 or wafer, on a p-type semiconductor substrate 1
The n-type semiconductor region 2 is, for example, 1015Atom / cmThreeImpurity concentration
Epitaxial growth. The structure in the left half of the figure is the front
7 is the same as the conventional structure of FIG.
From p-type substrate layer 2117Atom / cmThreeOf degree
The impurity concentration is diffused to a depth of 2 to 5 μm, and the example shown in FIG.
Then, a p-type connection layer 22 is19Atom / cmThreeOf degree
After diffusion to a depth of, for example, 1 μm with a high impurity concentration,
N-type source layer 23 so as to straddle source layer 21 and connection layer 22.
To 1019Atom / cm ThreeWith the above high impurity concentration, for example, 0.3-0.
Diffuses shallowly to a depth of 5 μm. Main gate 25 to source layer 23
To cover the surface of the base layer 21 between the semiconductor region 2 and
Disposed via the gate oxide film 25a and the source layer 23.
An aluminum electrode film 41 connected to the connection layer 22 is provided to form a first main end.
Let it be a child T1. Note that this left part is
May omit the connection layer 22.

【0016】図の右半分では半導体領域2の表面からこ
の実施例ではまずn形の接続層32を1018〜1019原子/cm
3 の不純物濃度で2〜3μmの深さに拡散した後に、本
発明ではp形のドレイン層33と注入層34を隣接させて拡
散する。両層33と34は上述の接続層22と同時にかつそれ
と同じ不純物濃度および深さで拡散することでよく、注
入層34はこの実施例の横形構造ではドレイン層33に対し
主ゲート25寄りに配設する。さらに、副ゲート35をドレ
イン層33と注入層34の相互間の半導体領域2の表面上に
ゲート酸化膜35aを介して配設するとともに、接続層32
ドレイン層33に接続する電極膜42を設けて第2主端子
T2とする。なお、この第2主端子T2側では接続層32は必
ずしも必要ではないが、図のようにドレイン層33をその
注入層34側端部を除いて下側から覆うように設けるのが
望ましい。
In the right half of the figure, the n-type connection layer 32 is first formed from 10 18 to 10 19 atoms / cm 2 from the surface of the semiconductor region 2 in this embodiment.
After it diffused to a depth of 2~3μm an impurity concentration of 3, the present invention diffuses by adjacent implanted layer 34 and the drain layer 33 of p-type. Both layers 33 and 34 may be diffused simultaneously with the above-mentioned connection layer 22 and with the same impurity concentration and depth. The injection layer 34 is disposed closer to the main gate 25 than the drain layer 33 in the horizontal structure of this embodiment. Set up. Further, a sub-gate 35 is provided on the surface of the semiconductor region 2 between the drain layer 33 and the injection layer 34 via a gate oxide film 35a, and the connection layer 32 is formed.
And an electrode film 42 connected to the drain layer 33 and the second main terminal
T2. Although the connection layer 32 is not always necessary on the second main terminal T2 side, it is desirable to provide the drain layer 33 so as to cover the drain layer 33 from below except for the end portion on the injection layer 34 side as shown in the figure.

【0017】以上のように構成される本発明による半導
体装置は制御端子G1とG2によりそれぞれ制御される主ゲ
ート25と副ゲート35を備えるデュアルゲート構造であっ
て、そのオン時には制御端子G1に正電位を掛けて主ゲー
ト25の下のn形のチャネルを導通させ、かつ制御端子G2
に負電位を掛けて副ゲート35の下のp形のチャネルを導
通させる。これにより第1主端子T1と接続されたソース
層23から主ゲート25の下のチャネルを介し多数キャリア
eないし電子が半導体領域2に流入するので、これをベ
ース電流としてベース層21と半導体領域2と注入層34か
らなるバイポーラトランジスタがまず導通し、さらにド
レイン層33と副ゲート35の下のチャネルとを介して第2
主端子T2と接続された注入層34から半導体領域2に少数
キャリアhないしホールが注入されるので、これらによ
る伝導度変調作用により主端子T1とT2間が低いオン電圧
で導通する。
The semiconductor device according to the present invention configured as described above has a dual-gate structure including a main gate 25 and a sub-gate 35 controlled by control terminals G1 and G2, respectively. The potential is applied to make the n-type channel below the main gate 25 conductive, and the control terminal G2
Is applied with a negative potential to make the p-type channel below the sub-gate 35 conductive. As a result, majority carriers e or electrons flow from the source layer 23 connected to the first main terminal T1 to the semiconductor region 2 through the channel below the main gate 25, and this is used as a base current to make the base layer 21 and the semiconductor region 2 And a bipolar transistor comprising an injection layer 34 conducts first, and further a second transistor through the drain layer 33 and the channel below the sub-gate 35.
Since minority carriers h or holes are injected into the semiconductor region 2 from the injection layer 34 connected to the main terminal T2, conduction between the main terminals T1 and T2 is conducted at a low on-voltage by the conductivity modulation action.

【0018】このデュアルゲート形のIGBTをオフさせる
には、その直前に制御端子G2を第2主端子T2に対し同電
位ないし正電位に置いて副ゲート35の下のチャネルを非
導通状態にした上で、制御端子G1を第1主端子T1と同電
位に置いて主ゲート25の下のチャネルを遮断状態に移行
させる。このターンオフ動作中には半導体領域2内に空
乏層を広がらせるためにキャリアを掃き出す必要がある
が、その前に注入層34からの少数キャリアhの注入が断
たれて伝導度変調作用が弱められているので、本発明で
はこの際に掃き出すべきキャリア数を従来よりずっと減
少させてターンオフ動作を促進することができる。
In order to turn off the dual gate type IGBT, immediately before that, the control terminal G2 is set to the same potential or the positive potential with respect to the second main terminal T2, and the channel below the sub-gate 35 is turned off. Above, the control terminal G1 is set at the same potential as the first main terminal T1, and the channel below the main gate 25 is turned off. During this turn-off operation, it is necessary to sweep out the carriers in order to spread the depletion layer in the semiconductor region 2, but before that, the injection of the minority carriers h from the injection layer 34 is cut off, and the conductivity modulation action is weakened. Therefore, in the present invention, the number of carriers to be swept out at this time can be reduced much more than in the prior art, and the turn-off operation can be promoted.

【0019】この図1の実施例のデュアルゲート半導体
装置は横形構造であり、そのターンオフタイムの実測結
果では電流容量により異なるが従来の 0.1〜1μSに対
して20〜100 ns程度と短く、本発明により少なくとも半
減しふつうは数〜10分の1に短縮され、誘導性負荷の場
合のターンオフ損失は数分の1以下に減少する。この効
果を得るためターンオフに先立って副ゲート35の下のチ
ャネルを非導通状態にするタイミングは電流容量により
異なるが0.1 〜数μS, ふつう1μS程度に設定するの
がよい。なお、注入層34をドレイン層33から切り離した
後に後者から半導体領域2内に少数キャリアhが注入さ
れるおそれはあるが、その程度は従来より格段に少な
い。さらに、この実施例のようにp形のドレイン層33を
下側から高不純物濃度のn形の接続層32で覆うことによ
り、この少数キャリアhの注入のおそれをほぼ皆無にす
ることができる。
The dual-gate semiconductor device of the embodiment shown in FIG. 1 has a lateral structure, and the measured turn-off time varies depending on the current capacity, but it is as short as about 20 to 100 ns compared to the conventional 0.1 to 1 μS. Reduces the turn-off loss for inductive loads by a factor of or less. To obtain this effect, the timing at which the channel below the sub-gate 35 is turned off prior to turn-off depends on the current capacity, but is preferably set to 0.1 to several μS , usually about 1 μS . After the injection layer 34 is separated from the drain layer 33, minority carriers h may be injected into the semiconductor region 2 from the latter, but the degree is much smaller than in the past. Furthermore, by covering the p-type drain layer 33 from below with the n-type connection layer 32 having a high impurity concentration as in this embodiment, the possibility of injection of the minority carrier h can be substantially eliminated.

【0020】図2に示す実施例ではチップ10のn形の半
導体基板を半導体領域2としてその一方の表面側に主ゲ
ート25側,他方の表面側に副ゲート35側をそれぞれ配設
することにより縦形構造のデュアルゲート半導体装置と
する。図の上側の方の構造は主ゲート25を隣合うベース
層21の表面と相互間を覆うように広幅に形成した点を除
いて図1と同じである。図の下側の副ゲート35側は図1
と同じ構造とすることでもちろんよいが、図2の実施例
では図1の接続層32を設けることなく1対のドレイン層
33とそれら相互間の半導体領域2の表面に接続する電極
膜42の接触面側をモリブデン等のショットキーバリア膜
42aとして電極膜42をショットキー接合を介して半導体
領域2と接続する。ドレイン層33と注入層34の相互間の
上に副ゲート35を配設するのは同じである。
In the embodiment shown in FIG. 2, the n-type semiconductor substrate of the chip 10 is used as the semiconductor region 2 and the main gate 25 is provided on one surface and the sub-gate 35 is provided on the other surface. The dual gate semiconductor device has a vertical structure. The structure on the upper side of the figure is the same as that of FIG. 1 except that the main gate 25 is formed wide so as to cover the surface of the adjacent base layer 21 and each other. The lower side of the sub-gate 35 is shown in FIG.
Of course, the same structure as that of FIG. 1 may be used. However, in the embodiment of FIG.
33 and a contact surface side of an electrode film 42 connected to the surface of the semiconductor region 2 between them is made of a Schottky barrier film such as molybdenum.
The electrode film 42 is connected to the semiconductor region 2 via a Schottky junction as 42a. Arranging the sub-gate 35 on the space between the drain layer 33 and the injection layer 34 is the same.

【0021】この図2の実施例でもオン時には注入層34
から少数キャリアを半導体領域2に注入して伝導度変調
作用により主端子T1とT2間のオン電圧を低減し、ターン
オフ直前に副ゲート35の下のチャネルを非導通状態にし
てターンオフ動作を促進する点は図1の実施例と同じで
ある。この実施例は集積回路にはあまり適しないが、縦
形の個別素子に適用して単位構造Uを横形構造より縮小
できる利点を有する。なお、この実施例のショットキー
接合はオフ時の逆漏れ電流の問題があるので、1対のド
レイン層33の相互間隔を狭く設定し、接合付近の半導体
領域2にターンオフ後に空乏層を広げてピンチオフ状態
にするのがよい。
In the embodiment shown in FIG.
, The minority carriers are injected into the semiconductor region 2 to reduce the on-voltage between the main terminals T1 and T2 by the conductivity modulation, and the channel below the sub-gate 35 is turned off immediately before the turn-off to promote the turn-off operation. The points are the same as the embodiment of FIG. Although this embodiment is not very suitable for an integrated circuit, it has the advantage that the unit structure U can be made smaller than the horizontal structure when applied to vertical individual elements. Since the Schottky junction of this embodiment has a problem of reverse leakage current at the time of off, the mutual interval between the pair of drain layers 33 is set to be narrow, and after the semiconductor region 2 near the junction is turned off, the depletion layer is expanded. It is better to put it in a pinch-off state.

【0022】図3に示す実施例では、図1と同様に横形
構造であるが副ゲート35側にn形のバッファ層31を設け
る。このバッファ層31は1016原子/cm3 程度の不純物濃
度で例えば5μm程度の深さに拡散され、その内側に接
続層32とドレイン層33と注入層34が図のように拡散され
る。この実施例では、高耐圧化のため半導体領域2の不
純物濃度を低め, または小形化のためベース層21と注入
層34の間隔を縮めた場合に、オフ時に半導体領域2の全
域に空乏層が広がってパンチスルーが発生するのをバッ
ファ層31により止めて耐圧を高めることができる。
The embodiment shown in FIG. 3 has a horizontal structure as in FIG. 1, but an n-type buffer layer 31 is provided on the sub-gate 35 side. This buffer layer 31 is diffused at an impurity concentration of about 10 16 atoms / cm 3 to a depth of about 5 μm, for example, and a connection layer 32, a drain layer 33 and an injection layer 34 are diffused inside as shown in the figure. In this embodiment, when the impurity concentration of the semiconductor region 2 is reduced to increase the breakdown voltage, or when the distance between the base layer 21 and the injection layer 34 is reduced to reduce the size, a depletion layer is formed in the entire region of the semiconductor region 2 when off. Spread through and occurrence of punch-through can be stopped by the buffer layer 31 to increase the breakdown voltage.

【0023】しかし、図3の実施例のバッファ層31はオ
ン時に注入層34から半導体領域2に少数キャリアを注入
する上では若干不利になり、主ゲート25の下のチャネル
からかなりの多数キャリアが流入しないと少数キャリア
の注入が起こりにくく伝導度変調の開始直後に負性抵抗
特性を示すことがある。このため、次の図4の実施例で
はバッファ層31が図示のようにドレイン層33用と注入層
34用とに分離して設けられる。この実施例の構造ではド
レイン層33と注入層34との間に高抵抗の半導体領域2が
存在するため、半導体領域2内の多数キャリアが第2主
端子T2に向けて流れる際に高抵抗範囲内に生じる電位降
下により注入層34からの少数キャリアの注入を促進で
き、少ない多数キャリアの流入で伝導度変調を起こして
オン電圧を下げ、望ましくない負性抵抗特性を防止でき
る。なお、この実施例ではドレイン層33側のバッファ層
31を適宜省略し、あるいは接続層32にその役目を代行さ
せることも可能である。
However, the buffer layer 31 in the embodiment of FIG. 3 is slightly disadvantageous in injecting minority carriers from the injection layer 34 into the semiconductor region 2 when turned on. If it does not flow, the injection of minority carriers is unlikely to occur, and negative resistance characteristics may be exhibited immediately after the start of conductivity modulation. For this reason, in the next embodiment of FIG. 4, the buffer layer 31 is used for the drain layer 33 and the injection layer as shown in FIG.
Separately for 34. In the structure of this embodiment, since the high-resistance semiconductor region 2 exists between the drain layer 33 and the injection layer 34, when the majority carriers in the semiconductor region 2 flow toward the second main terminal T2, the high-resistance range The injection of minority carriers from the injection layer 34 can be promoted by the potential drop generated therein, the conductivity modulation is caused by the influx of the minority carriers, the on-voltage is reduced, and undesirable negative resistance characteristics can be prevented. In this embodiment, the buffer layer on the drain layer 33 side is used.
It is also possible to omit 31 as appropriate, or to have the connection layer 32 act for it.

【0024】図5の実施例では本発明をMCTに適用す
る。よく知られているように、このサイリスタはMOS
ゲートを制御して自力でターンオフできるもので、この
ため主ゲート25側のp形のベース層21内のn形のソース
層23を図1の実施例より深く拡散し、さらにその内側に
p形の別のソース層24を高不純物濃度で浅く拡散した上
で、別のソース層24と半導体領域2の間のソース層23お
よびベース層21の表面を覆うよう主ゲート25を配設し、
第1主端子T1用の電極膜41を両ソース層23と24と接続す
る。副ゲート35側は例えば図4の実施例と同じとするこ
とでよいが、図5の例では2個に分離されたバッファ層
31を副ゲート35の下のチャネル形成部まで覆わないよう
図4の場合より小さいパターンで拡散し、かつ図4の接
続層32を省略した簡易な構造になっている。
In the embodiment shown in FIG. 5, the present invention is applied to an MCT. As is well known, this thyristor is a MOS
The gate can be controlled to be turned off by itself. Therefore, the n-type source layer 23 in the p-type base layer 21 on the side of the main gate 25 is more deeply diffused than in the embodiment of FIG. After another source layer 24 is diffused shallowly with a high impurity concentration, a main gate 25 is provided so as to cover the surface of the source layer 23 and the base layer 21 between the another source layer 24 and the semiconductor region 2.
The electrode film 41 for the first main terminal T1 is connected to both the source layers 23 and 24. The sub-gate 35 side may be, for example, the same as that of the embodiment of FIG. 4, but in the example of FIG.
In order to not cover the channel forming portion under the sub-gate 35, the pattern 31 is diffused in a smaller pattern than in the case of FIG. 4, and has a simple structure in which the connection layer 32 of FIG. 4 is omitted.

【0025】この図5のMCTをオンさせるには、主ゲ
ート25に正の電位を与えてその下のベース層21の表面の
チャネルを導通させソース層23から多数キャリアを半導
体領域2に流入させる。同時に副ゲート35の下のチャネ
ルを導通させ、少数キャリアを注入層34から注入して半
導体領域2内に伝導度変調を起こさせるのは今までと同
じである。ターンオフ時にはその直前に副ゲート35の下
のチャネルを非導通状態にした後、主ゲート25に負電位
を与えてベース層21の表面のチャネルを遮断して半導体
領域2に対する多数キャリアの供給を断つとともに、ソ
ース層23の表面のチャネルを導通させてベース層21内に
残存する余剰キャリアを別のソース層24を介して第1主
端子T1の方に引き抜くことによりこのMCTをオフ状態
に入れる。本発明によりターンオフタイムを短縮しター
ンオフ損失を減少させ得る点はこの実施例でも同じであ
る。
In order to turn on the MCT shown in FIG. 5, a positive potential is applied to the main gate 25 to make the channel on the surface of the base layer 21 therebelow conductive so that majority carriers flow from the source layer 23 into the semiconductor region 2. . At the same time, the channel under the sub-gate 35 is made conductive, and minority carriers are injected from the injection layer 34 to cause conductivity modulation in the semiconductor region 2 as before. At the time of turn-off, the channel below the sub-gate 35 is turned off immediately before that, and then a negative potential is applied to the main gate 25 to cut off the channel on the surface of the base layer 21 and cut off the supply of majority carriers to the semiconductor region 2. At the same time, the channel on the surface of the source layer 23 is made conductive, and the excess carriers remaining in the base layer 21 are pulled out to the first main terminal T1 via another source layer 24, thereby turning off the MCT. The point that the turn-off time can be reduced and the turn-off loss can be reduced by the present invention is the same in this embodiment.

【0026】図6の実施例では本発明を静電誘導形のサ
イリスタに適用する。この実施例は縦形構造とするのが
よく、チップ10の半導体基板ないし半導体領域2の裏面
側に図の例では図1と同じ構造の副ゲート35側を配設す
る。半導体領域2の表面側が主ゲート側であって、その
表面から同じn形の第1主端子層26を1019原子/cm3
上の高不純物濃度で 0.5μm程度の深さに浅く拡散する
とともに、それを図のように両側から挟み込むようp形
の主ゲート層27を1018原子/cm3 程度の不純物濃度で数
〜10μmと深く拡散し、それらに接続された電極膜41と
43からそれぞれ第1主端子T1と制御端子G1を導出する。
また、裏面側では接続層32と図1のドレイン層に相当す
る第2主端子層33に接続する電極膜42と副ゲート35から
それぞれ第2主端子T2と制御端子G2を導出する。
In the embodiment shown in FIG. 6, the present invention is applied to a thyristor of an electrostatic induction type. This embodiment preferably has a vertical structure, and the sub-gate 35 having the same structure as that of FIG. 1 is disposed on the back side of the semiconductor substrate or the semiconductor region 2 of the chip 10 in the illustrated example. The surface side of the semiconductor region 2 is the main gate side, and the same n-type first main terminal layer 26 is diffused from the surface to a depth of about 0.5 μm with a high impurity concentration of 10 19 atoms / cm 3 or more and a depth of about 0.5 μm. As shown in the figure, the p-type main gate layer 27 is diffused as deep as several to 10 μm with an impurity concentration of about 10 18 atoms / cm 3 so as to sandwich it from both sides as shown in FIG.
A first main terminal T1 and a control terminal G1 are derived from 43, respectively.
On the back side, a second main terminal T2 and a control terminal G2 are respectively derived from an electrode film 42 and a sub-gate 35 connected to the connection layer 32 and the second main terminal layer 33 corresponding to the drain layer in FIG.

【0027】この静電誘導形サイリスタでは、オン時に
副ゲート35の下側のチャネルを導通させた状態で第1主
端子層26から多数キャリアを半導体領域2内に流入させ
かつ注入層34から少数キャリアを注入して伝導度変調に
よりオン電圧を下げ、ターンオフ時にはまず副ゲート35
下のチャネルを非導通状態にして注入層34からの少数キ
ャリアの注入を止めた上で、主ゲート層27を負電位に置
いて第1主端子層26の下側の半導体領域2に両側から空
乏層を広がらせて多数キャリアの流路をピンチオフさせ
る。このように本発明により少数キャリアの注入を止め
てターンオフを促進するのはこの図6の実施例でも同じ
である。
In this electrostatic induction type thyristor, majority carriers flow from the first main terminal layer 26 into the semiconductor region 2 and minority carriers from the injection layer 34 in a state where the channel below the sub-gate 35 is turned on when turned on. Carriers are injected to lower the on-voltage by conductivity modulation.
After the lower channel is turned off to stop the injection of minority carriers from the injection layer 34, the main gate layer 27 is placed at a negative potential and the semiconductor region 2 below the first main terminal layer 26 is placed from both sides. The depletion layer is spread to pinch off the majority carrier flow path. Thus, the stop of the injection of minority carriers and the promotion of the turn-off according to the present invention are the same in the embodiment of FIG.

【0028】以上の実施例からもわかるように、本発明
は伝導度変調作用を利用する半導体装置に種々の態様で
実施をすることができる。実施例はあくまで例示であっ
て、種々変形された態様や実施例の態様を組み合わせて
本発明を実施できる。なお、実施例では半導体領域2を
n形としたがもちろんp形でも実施でき、さらに多数キ
ャリアと少数キャリアとが入れ換わった場合にも本発明
を実施できる。
As can be seen from the above-described embodiments, the present invention can be applied to a semiconductor device utilizing conductivity modulation in various modes. The embodiment is merely an example, and the present invention can be implemented by combining various modified embodiments and embodiments. In the embodiment, the semiconductor region 2 is of the n-type, but may be of the p-type, and the present invention can be carried out even when the majority carrier and the minority carrier are exchanged.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明では半導体装置のターンオフ動作
に時間が掛かる原因が半導体領域へのドレイン層からの
少数キャリアの注入がオフ動作開始後にも止まらない点
にあることに着目して、半導体装置を主ゲートと副ゲー
トを備えるデュアルゲート形とし、かつ少数キャリア用
の注入層を設けて副ゲートによりドレイン層と接続分離
可能としておき、オン時にはドレイン層と接続された注
入層から少数キャリアを注入し、注入層をドレイン層か
ら切り離して少数キャリアの注入を止めた状態でターン
オフ動作を開始するようにしたので、オン状態では半導
体領域内の伝導度変調作用によりオン電圧を低減する利
点を保持しながら、ターンオフ時に半導体領域内に空乏
層を広げるために掃き出すべきキャリアを減少させて従
来と比べてターンオフタイムを半分以下に, ターンオフ
損失を数分の1以下にそれぞれ減少させることができ
る。
According to the present invention, attention is paid to the fact that it takes a long time for the turn-off operation of the semiconductor device because the injection of minority carriers from the drain layer into the semiconductor region does not stop even after the start of the off-operation. Is a dual gate type with a main gate and a sub gate, and an injection layer for minority carriers is provided so that the connection to the drain layer can be separated by the sub gate, and minority carriers are injected from the injection layer connected to the drain layer when on. Then, the injection layer is separated from the drain layer and the turn-off operation is started in a state in which the injection of minority carriers is stopped, so that in the on state, the advantage of reducing the on-voltage by the conductivity modulation action in the semiconductor region is maintained. However, at the time of turn-off, the number of carriers to be swept out to expand the depletion layer in the semiconductor region is reduced, and the Futaimu below half, thereby reducing the respective turn-off loss to a fraction less.

【0030】本発明は前述の絶縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタ, MOS制御サイリスタ,静電誘導形サイリス
タ等の伝導度変調作用を用いる半導体装置に広くかつ種
々な態様で適用でき、本発明をとくに高耐圧かつ大電流
容量の半導体装置に実施してスイッチング損失を低減し
て電力変換効率を高め、ターンオフタイムを短縮して適
用可能な周波数範囲の拡大に貢献することができる。
The present invention can be applied to semiconductor devices using conductivity modulation such as the above-mentioned insulated gate bipolar transistor, MOS control thyristor, electrostatic induction thyristor and the like in a wide variety of forms. The present invention can be applied to a semiconductor device having a current capacity to reduce switching loss, increase power conversion efficiency, shorten turn-off time, and contribute to expansion of an applicable frequency range.

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

【図1】本発明によるデュアルゲート半導体装置を横形
の絶縁ゲートバイポーラトランジスタに適用した実施例
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment in which a dual gate semiconductor device according to the present invention is applied to a horizontal insulated gate bipolar transistor.

【図2】本発明を縦形の絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタに適用した実施例の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a vertical insulated gate bipolar transistor.

【図3】本発明を横形の絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタに適用した異なる実施例の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of another embodiment in which the present invention is applied to a horizontal insulated gate bipolar transistor.

【図4】本発明を横形の絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタに適用したさらに異なる実施例の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of still another embodiment in which the present invention is applied to a horizontal insulated gate bipolar transistor.

【図5】本発明をMOS制御サイリスタに適用した実施
例の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a MOS control thyristor.

【図6】本発明を静電誘導形サイリスタに適用した実施
例の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to an electrostatic induction thyristor.

【図7】従来の横形の絶縁ゲートバイポーラトランジス
タの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional horizontal insulated gate bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 半導体領域 10 半導体装置のチップ 21 ベース層 23 ソース層 24 別のソース層 25 主ゲート 26 第1主端子層 27 主ゲート層 31 バッファ層 32 接続層 33 ドレイン層ないしは第2主端子層 34 注入層 35 副ゲート 42a ショットキーバリア膜 e 多数キャリアないしは電子 h 少数キャリアないしはホール G1 主ゲート用の制御端子 G2 副ゲート用の制御端子 T1 第1主端子 T2 第2主端子 U 半導体装置の単位構造 Uh 半導体装置の半単位構造 2 Semiconductor region 10 Semiconductor device chip 21 Base layer 23 Source layer 24 Another source layer 25 Main gate 26 First main terminal layer 27 Main gate layer 31 Buffer layer 32 Connection layer 33 Drain layer or second main terminal layer 34 Injection layer 35 Sub-gate 42a Schottky barrier film e majority carrier or electron h minority carrier or hole G1 control terminal for main gate G2 control terminal for sub-gate T1 first main terminal T2 second main terminal U Unit structure of semiconductor device Uh semiconductor Device half-unit structure

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 29/749 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 29/749

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一方の導電形の半導体領域と,その表面か
ら拡散された他方の導電形のサブストレート層と、該サ
ブストレート層の表面層に選択的に拡散された一方の導
電形のソース層と,ソース層と半導体領域の相互間のサ
ブストレート層の上側に配設された主ゲートと,半導体
領域の表面から互いに隣接して拡散された他方の導電形
のドレイン層および注入層と,ドレイン層と注入層との
相互間の上側に配設された副ゲートとを備え、ソース層
から第1主端子を, ドレイン層から第2主端子をそれぞ
れ導出するとともに,主ゲートと副ゲートからそれぞれ
制御端子を導出し、オン時に主副ゲートの下側のチャネ
ルを導通させた状態で半導体領域内にソース層から多数
キャリアを流入させるとともに,注入層から少数キャリ
アを注入し、副ゲートの下側のチャネルを非導通状態に
置いた上でオフ動作をさせるようにしたことを特徴とす
るデュアルゲート半導体装置。
1. A semiconductor region of one conductivity type, a substrate layer of the other conductivity type diffused from a surface of the semiconductor region ,
A source layer of one conductivity type selectively diffused into the surface layer of the substrate layer; a main gate disposed above the substrate layer between the source layer and the semiconductor region; A drain layer and an injection layer of the other conductivity type, which are diffused adjacent to each other, and a sub-gate disposed on the upper side between the drain layer and the injection layer; A second main terminal is led out from the drain layer, and a control terminal is led out from the main gate and the sub-gate, respectively. Dual gate, characterized in that carriers are injected, minority carriers are injected from the injection layer, the channel below the sub-gate is turned off, and the channel is turned off. Conductor device.
【請求項2】請求項1に記載の装置において、半導体領
域の一方の表面側にサブストレートとソース層と主ゲー
トを,他方の表面側にドレイン層と注入層と副ゲートを
それぞれ配設することを特徴とするデュアルゲート半導
体装置。
2. The device according to claim 1, wherein a substrate, a source layer, and a main gate are provided on one surface side of the semiconductor region, and a drain layer, an injection layer, and a sub gate are provided on the other surface side. A dual-gate semiconductor device, characterized in that:
【請求項3】請求項1に記載の装置において、ドレイン
層を注入層側端部を除いて外側から覆う一方の導電形の
接続層を設け、ドレイン層と接続層から第2主端子を導
出することを特徴とするデュアルゲート半導体装置。
3. The device according to claim 1, further comprising: a connection layer of one conductivity type covering the drain layer from the outside except for the injection layer side end, and leading the second main terminal from the drain layer and the connection layer. A dual-gate semiconductor device.
【請求項4】請求項1に記載の装置において、注入層を
外側から覆う一方の導電形のバッファ層を拡散すること
を特徴とするデュアルゲート半導体装置。
4. The dual gate semiconductor device according to claim 1, wherein one conductivity type buffer layer which covers the injection layer from the outside is diffused.
【請求項5】請求項1に記載の装置において、ドレイン
層から第2主端子を導出する電極膜を半導体領域の表面
とショットキー接合させるようにしたことを特徴とする
デュアルゲート半導体装置。
5. The dual gate semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode film for leading the second main terminal from the drain layer is Schottky-bonded to the surface of the semiconductor region.
【請求項6】請求項1に記載の装置において、ソース層
の表面部分に他方の導電形の別のソース層が拡散され、
別のソース層と半導体領域の相互間のソース層とサブス
トレート層の上側に主ゲートが配設されることを特徴と
するデュアルゲート半導体装置。
6. The device according to claim 1, wherein another source layer of the other conductivity type is diffused in a surface portion of the source layer,
A dual gate semiconductor device, wherein a main gate is disposed above a source layer and a substrate layer between another source layer and a semiconductor region.
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