JPH04318936A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、ダンパダイオード素子が内蔵されるバイポーラトラ
ンジスタを有する半導体装置に適用して有効な技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンの水平偏向回路などに使用
されるパワートランジスタとして、ダンパダイオード素
子内蔵型バイポーラトランジスタを有する半導体装置が
使用される。ダンパダイオード素子は、バイポーラトラ
ンジスタの動作でコレクタ領域とエミッタ領域との間に
流れる電流に対して、逆方向の電流を短時間に流し、の
こぎり波を形成する機能を有する。

【０００３】前記バイポーラトランジスタは、半導体基
体の主面からその深さ方向に向ってエミッタ領域、ベー
ス領域、コレクタ領域の夫々の動作領域が順次配列され
、縦型構造のｎｐｎ型で構成される。半導体基体は単結
晶珪素からなる高い不純物濃度のｎ型半導体基板及びこ
のｎ型半導体基板の主面上に成長された低い不純物濃度
のｎ型エピタキシャル層で構成される。

【０００４】前記縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトラン
ジスタのコレクタ領域は前記ｎ型エピタキシャル層で形
成される真性コレクタ領域及びｎ型半導体領域で構成さ
れるグラフトコレクタ領域で構成される。ベース領域は
、前記真性コレクタ領域の主面部に構成され、ｐ型半導
体領域で構成される。エミッタ領域は、前記ベース領域
の主面部に構成され、ｎ型半導体領域で構成される。 エミッタ領域は、複数個行列状に配列されるベース領域
と配線との接続部（ベースコンタクト部）を除き、格子
状に配置され、所謂メッシュエミッタ構造で構成される
。

【０００５】前記ダンパダイオード素子は前記縦型構造
のｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタ領域に電
気的に接続されるアノード領域及びコレクタ領域に電気
的に接続されるカソード領域で構成される。このダンパ
ダイオード素子のカソード領域は、縦型構造のｎｐｎ型
バイポーラトランジスタのコレクタ領域つまりｎ型エピ
タキシャル層を主体に構成され、このコレクタ領域と一
体に構成される。同様に、アノード領域は、ベース領域
であるｐ型半導体領域と同一製造プロセスで形成される
ｐ型半導体領域で構成され、ベース領域と一体に構成さ
れる（電気的に接続される）。ダンパダイオード素子は
、縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタのベース
領域とコレクタ領域とのｐｎ接合部を利用して構成され
る。

【０００６】このように構成されるダンパダイオード素
子は、アノード領域、カソード領域のいずれもが縦型構
造のバイポーラトランジスタの動作領域と同一製造プロ
セスで構成でき、しかもアノード領域に接続される配線
（電極）もベース領域に接続される配線と同一製造プロ
セスで構成できる。つまり、ダンパダイオード素子は、
製造プロセスを増加せずに、簡単な構造で構成できる。

【０００７】なお、この種のダンパダイオード素子が内
蔵されるバイポーラトランジスタを有する半導体装置に
ついては、例えば、特開平１−２９８７６６号公報、特
開平２−３６５３８号公報の夫々に記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ダンパダイオード素子を内蔵するバイポーラトランジス
タを有する半導体装置において、下記の問題点が発生す
る。

【０００９】前記縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトラン
ジスタの動作時、ダンパダイオード素子のアノード領域
には少数キャリア（電子）が注入される。ダンパダイオ
ード素子のアノード領域は、縦型構造のｎｐｎ型バイポ
ーラトランジスタのベース領域と一体に構成され、キャ
リアのベース領域側への横方向の進行を抑えられないの
で、配線（電極）との接続側の表面からダイオード接合
面（アノード領域とカソード領域とのｐｎ接合面）に向
って順次広がり、実際のダイオード接合面の面積が大き
くなる。

【００１０】このため、ダンパダイオード素子のアノー
ド領域に広がり残存する少数キャリアは、ダンパダイオ
ード素子の動作時、アノード領域に多数キャリア（正孔
）が注入されると引抜かれるが、アノード領域の広がり
の分、アノード領域に接続される配線からの少数キャリ
アの引抜き経路が長くなり、少数キャリアの引抜き時間
が長くなる。

【００１１】また、前記アノード領域に残存する少数キ
ャリアは、縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
のベース領域を通過する経路で引抜くことが可能ではあ
る。ところが、アノード領域の周囲にはエミッタ領域が
存在し、このエミッタ領域の周囲にベース領域に接続さ
れる配線が存在するので、エミッタ領域が存在する分、
少数キャリアの引抜き経路が長くなり、しかもベース領
域の抵抗値が高いので、実質的に少数キャリアは引抜け
ない。

【００１２】この結果、ダンパダイオード素子のスイッ
チング特性（ｔｒｒ）が低下する（スイッチング時間が
長くなる）。

【００１３】本発明の目的は、ダンパダイオード素子を
内蔵するバイポーラトランジスタを有する半導体装置に
おいて、前記ダンパダイオード素子のスイッチング特性
を向上することが可能な技術を提供することにある。

【００１４】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。

【００１６】ダンパダイオード素子を内蔵するバイポー
ラトランジスタを有する半導体装置において、前記ダン
パダイオード素子のアノード領域、バイポーラトランジ
スタのベース領域の夫々を、同一導電型の半導体領域で
構成するとともに、相互に接合分離し電気的に独立に構
成する。

【００１７】また、前記ダンパダイオード素子を内蔵す
るバイポーラトランジスタを有する半導体装置において
、前記ダンパダイオード素子のアノード領域を、バイポ
ーラトランジスタのベース領域に対して電気的に独立に
構成する。

【００１８】

【作用】上述した手段によれば、前記バイポーラトラン
ジスタの動作時に、ダンパダイオード素子のアノード領
域に注入される少数キャリアのダイオード接合部の近傍
での広がりが接合分離で規制され縮小され、この少数キ
ャリアの引抜き経路を短縮できるので、前記ダンパダイ
オード素子の動作時に、このダンパダイオード素子のア
ノード領域に多数キャリアを注入してダイオード接合部
の近傍に残存する少数キャリアの引抜き時間を短縮し、
ダンパダイオード素子のスイッチング特性（ｔｒｒ）を
向上できる。

【００１９】以下、本発明の構成について、テレビジョ
ンの水平偏向回路などに使用されるパワートランジスタ
としてのダンパダイオード素子を内蔵するバイポーラト
ランジスタを有する半導体装置に、本発明を適用した一
実施例とともに説明する。

【００２０】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例であるダンパダイオード素
子を内蔵するバイポーラトランジスタを有する半導体装
置を図１（概略平面レイアウト図）、図２（要部断面図
）の夫々で示す。

【００２２】図１及び図２に示すように、パワートラン
ジスタとしての半導体装置１は平面方形状の半導体基体
２を主体に構成される。半導体基体２は単結晶珪素から
なる高い不純物濃度のｎ＋　型半導体基板２Ａ及びその
主面上に成長した低い不純物濃度のｎ型エピタキシャル
層２Ｂで構成される。この半導体基体２には、図１中、
一点鎖線で周囲を囲まれた有効領域内において、縦型構
造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴｒ及びダンパダ
イオード素子Ｄが搭載される。

【００２３】前記縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトラン
ジスタＴｒは、図２及び図３（等価回路図）に示すよう
に、半導体基体２の主面からその深さ方向（裏面）に向
って、ｎ型エミッタ領域、ｐ型ベース領域、ｎ型コレク
タ領域の夫々の動作領域を順次配列して構成される。

【００２４】ｎ型コレクタ領域はｎ型エピタキシャル層
２Ｂで構成される真性コレクタ領域及びｎ＋　型半導体
基板２Ａで構成されるグラフトコレクタ領域で構成され
る。このｎ型コレクタ領域は、半導体基体２の裏面（ｎ
＋　型半導体基板２Ａの裏面）からコレクタ端子Ｃから
のコレクタ電流が供給される。

【００２５】ｐ型ベース領域は、底面がｎ＋　型半導体
基板２Ａと離隔された位置において、真性コレクタ領域
に相当するｎ型エピタキシャル層２Ｂの主面部に形成さ
れたｐ型半導体領域３で構成される。このｐ型ベース領
域は、その表面の相互に離隔され行列状に配列された複
数個の領域（ベースコンタクト領域）において、ベース
配線７Ｂに接続され、このベース配線７Ｂを通してベー
ス端子Ｂからベース電流が供給される。ベース配線７Ｂ
は、パッシベーション膜５上に形成され、このパッシベ
ーション膜５に形成された接続孔６を通して一端側がｐ
型ベース領域に接続される。ベース配線７Ｂの他端側は
図１に示すようにベース用外部端子（ボンディングパッ
ド）７ＢＰに接続される。ベース配線７Ｂ、ベース用外
部端子７ＢＰの夫々は、同一導電層で構成され、例えば
アルミニウム合金膜で構成される。

【００２６】ｎ型エミッタ領域はｐ型ベース領域（ｐ型
半導体領域３）の主面部に形成された高い不純物濃度の
ｎ＋　型半導体領域４で構成される。このｎ型エミッタ
領域は、所謂メッシュエミッタ構造で構成され、複数個
行列状に配列されたｐ型ベース領域と配線７Ｂとの接続
部分を除き、格子状に配置される。ｎ型エミッタ領域に
はエミッタ配線７Ｅを通してエミッタ端子Ｅからのエミ
ッタ電流が供給される。このエミッタ配線７Ｅはエミッ
タ用外部端子７ＥＰに接続される。エミッタ配線７Ｅ、
エミッタ用外部端子７ＥＰの夫々は前述のベース配線７
Ｂ、ベース用外部端子７ＢＰの夫々と同一導電層で構成
される。

【００２７】前記ダンパダイオード素子Ｄは、図３に示
すように、縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
Ｔｒのｎ型エミッタ領域に接続されたアノード領域及び
ｎ型コレクタ領域に接続されたカソード領域で構成され
る。ダンパダイオード素子Ｄは、この配置位置に限定さ
れないが、図１中、一点鎖線で周囲を囲まれた領域内、
つまりエミッタ用外部端子７ＥＰの下部の領域に配置さ
れる。

【００２８】前記カソード領域は、図２に示すように、
縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴｒのｎ型
コレクタ領域の真性コレクタ領域と同一のｎ型エピタキ
シャル層２Ｂを主体に構成される。このカソード領域は
、実質的に、ｎ型エピタキシャル層２Ｂに比べて抵抗値
が低いｎ＋　型半導体基板２Ａを通して縦型構造のｎｐ
ｎ型バイポーラトランジスタＴｒのｎ型コレクタ領域に
電気的に接続される。

【００２９】アノード領域は、ｎ型エピタキシャル層２
Ｂの主面部に形成された、縦型構造のｎｐｎ型バイポー
ラトランジスタＴｒのｐ型ベース領域と同一のｐ型半導
体領域３を主体に構成される。このアノード領域は、ｐ
型ベース領域であるｐ型半導体領域３との間にｎ型エピ
タキシャル層２Ｂを介在して所定寸法をもって離隔され
、このｐ型ベース領域に対して電気的に独立に構成され
る。つまり、アノード領域はｐ型ベース領域に対してｐ
ｎ接合分離で電気的に分離される。アノード領域は、そ
の表面において、パッシベーション膜５に形成された接
続孔６を通して、エミッタ配線７Ｅに接続される。

【００３０】このように構成されるダンパダイオード素
子Ｄは、アノード領域に多数キャリア（正孔）が注入さ
れると、アノード領域からダイオード接合面（ｐ型半導
体領域３とｎ型エピタキシャル層２Ｂとの間に形成され
るｐｎ接合面）を通してカソード領域に多数キャリアす
なわちダイオード電流が流れる。ダイオード電流は抵抗
値が低いｎ＋　型半導体基板２Ａに近い領域に積極的に
流れるので、ダンパダイオード素子Ｄの実質的な（実動
する）ダイオード接合面はアノード領域の底面とそれに
接触するｎ型エピタキシャル層２Ｂとのｐｎ接合面で構
成される。前記ダイオード電流は縦型構造のｎｐｎ型バ
イポーラトランジスタＴｒのｎ型コレクタ領域からｎ型
エミッタ領域に流れるコレクタ電流に対して逆方向とな
る。

【００３１】このように、ダンパダイオード素子Ｄを内
蔵する縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴｒ
を有する半導体装置１において、前記ダンパダイオード
素子Ｄのアノード領域、縦型構造のｎｐｎ型バイポーラ
トランジスタＴｒのｐ型ベース領域の夫々を、同一導電
型（同一層）のｐ型半導体領域３で構成するとともに、
相互に接合分離し電気的に独立に構成する。また、前記
ダンパダイオード素子Ｄを内蔵する縦型構造のｎｐｎ型
バイポーラトランジスタＴｒを有する半導体装置１にお
いて、前記ダンパダイオード素子Ｄのアノード領域（ｐ
型半導体領域３）を、縦型構造のｎｐｎ型バイポーラト
ランジスタＴｒのｐ型ベース領域（ｐ型半導体領域３）
に対して電気的に独立に構成する。この構成により、前
記縦型構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴｒの動
作時に、ダンパダイオード素子Ｄのアノード領域に注入
される少数キャリアのダイオード接合部の近傍での広が
りが接合分離で規制され縮小され（ｐ型半導体領域３の
底面の範囲内に広がりが抑えられ）、この少数キャリア
の引抜き経路を短縮できるので、前記ダンパダイオード
素子Ｄの動作時に、このダンパダイオード素子Ｄのアノ
ード領域に多数キャリアを注入してダイオード接合部の
近傍に残存する少数キャリアを引抜く時間を短縮し、ダ
ンパダイオード素子Ｄのスイッチング特性（ｔｒｒ）を
向上できる。

【００３２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
。

【００３３】例えば、本発明は、縦型構造のｐｎｐ型バ
イポーラトランジスタのエミッタ領域とコレクタ領域と
の間にダンパダイオード素子を挿入する半導体装置に適
用できる。

【００３４】また、本発明は、横型構造のバイポーラト
ランジスタのエミッタ領域とコレクタ領域との間にダン
パダイオード素子を挿入する半導体装置に適用できる。

【００３５】また、本発明は、前記縦型構造のｎｐｎ型
バイポーラトランジスタのベース領域とダンパダイオー
ド素子のアノード領域との間を絶縁体等物理的手段で分
離してもよい。

【００３６】また、本発明は、前記縦型構造のｎｐｎ型
バイポーラトランジスタのｐ型ベース領域（ｐ型半導体
領域）、ダンパダイオード素子のアノード領域（ｐ型半
導体領域）の夫々の不純物濃度が異なっている場合にも
適用できる。

【００３７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００３８】ダンパダイオード素子を内蔵するバイポー
ラトランジスタを有する半導体装置において、前記ダン
パダイオード素子のスイッチング特性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるダンパダイオード素子
を内蔵するバイポーラトランジスタを有する半導体装置
の概略平面レイアウト図。

【図２】前記半導体装置の要部断面図。

【図３】前記半導体装置に搭載された回路の等価回路図
。

【符号の説明】

１…半導体装置、２…半導体基体、２Ａ…半導体基板、
２Ｂ…エピタキシャル層（コレクタ領域又はカソード領
域）、３…半導体領域（ベース領域又はアノード領域）
、４…半導体領域（エミッタ領域）、７Ｅ，７Ｂ…配線
、７ＥＰ，７ＢＰ…外部端子、Ｔｒ…バイポーラトラン
ジスタ、Ｄ…ダンパダイオード素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バイポーラトランジスタ、及びそのエ
   ミッタ領域にアノード領域が接続され、かつそのコレク
   タ領域にカソード領域が接続されるダンパダイオード素
   子を有する半導体装置において、前記ダンパダイオード
   素子のアノード領域、バイポーラトランジスタのベース
   領域の夫々が、同一導電型の半導体領域で構成されると
   ともに、相互に接合分離され電気的に独立に構成される
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】　　バイポーラトランジスタ、及びそのエ
   ミッタ領域にアノード領域が接続され、かつそのコレク
   タ領域にカソード領域が接続されるダンパダイオード素
   子を有する半導体装置において、前記ダンパダイオード
   素子のアノード領域が、バイポーラトランジスタのベー
   ス領域に対して電気的に独立に構成されることを特徴と
   する半導体装置。