JPH1070133A - 垂直構造一体型バイポーラ・トランジスタ - Google Patents

垂直構造一体型バイポーラ・トランジスタ

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Publication number
JPH1070133A
JPH1070133A JP9140344A JP14034497A JPH1070133A JP H1070133 A JPH1070133 A JP H1070133A JP 9140344 A JP9140344 A JP 9140344A JP 14034497 A JP14034497 A JP 14034497A JP H1070133 A JPH1070133 A JP H1070133A
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JP
Japan
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region
emitter
contact
vertical
bipolar transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP9140344A
Other languages
English (en)
Inventor
Sergio Palara
セルジョ・パラーラ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
STMicroelectronics lnc USA
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics SRL
SGS Thomson Microelectronics Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by SGS Thomson Microelectronics SRL, SGS Thomson Microelectronics Inc filed Critical SGS Thomson Microelectronics SRL
Publication of JPH1070133A publication Critical patent/JPH1070133A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/101—Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
    • H10D84/121—BJTs having built-in components
    • H10D84/125—BJTs having built-in components the built-in components being resistive elements, e.g. BJT having a built-in ballasting resistor

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタが占める総面積が増加しない電
流感知抵抗、あるいは少なくとも占有面積がほとんど増
加しない電流感知抵抗を組み込んだ垂直構造一体型バイ
ポーラ・トランジスタを提供する。 【解決手段】 エミッタ領域5の上で感知抵抗の一部を
垂直に(R1)、また一部を水平に(R2)形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エミッタ電流感知
抵抗を組み込み、半導体材料基板上で一体化した垂直構
造一体型バイポーラ・パワー・トランジスタに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】垂直構造バイポーラ・パワー・トランジ
スタは、N−エピタキシャル層で覆ったN+型基板を備
え、この基板に、端部がデバイス表面と同一平面になっ
たP型分離ウェルが形成されている。
【0003】前記基板はトランジスタのコレクタとな
り、デバイス表面と接触した分離ウェルはトランジスタ
のベースとなる。
【0004】エミッタ領域は、分離ウェルP内に形成さ
れ、メタライゼーション、あるいは簡単に「金属」と称
される導電路とデバイス表面で接触するN+型の領域1
箇所または複数箇所から成る。
【0005】パワー・トランジスタを流れる電流の感知
は、一般にエミッタ端子と直列に接続した抵抗の両端の
電圧降下を測定して行う。この電圧降下は、トランジス
タを流れる電流によって生じる。図1、図2、および図
3に示すように、この抵抗は、「感知」抵抗と呼ばれ、
通常、パワー・トランジスタの領域に近接した領域でデ
バイスと一体化されているか、または、トランジスタの
構造を若干修正して形成されている。
【0006】図1は、感知抵抗を組み込んだ従来のパワ
ー・トランジスタの平面図である。また、図1には、ベ
ース・メタライゼーション10およびエミッタ・メタラ
イゼーション11が示してあり、これらは図示していな
い対応する埋設領域と接触している。
【0007】感知領域12は、エミッタ接点13と直列
に配置したメタライゼーション部分から形成されてい
る。メタライゼーション部分12を通って電流が流れ
る。この電流は、総エミッタ電流に比例し、例えば、図
1に示すように2つの接点14および15により容易に
感知できる電圧降下を引き起こす。
【0008】図2は、やはり感知抵抗を組み込んだ従来
の別のパワー・トランジスタの平面図である。ベース・
メタライゼーション20およびエミッタ・メタライゼー
ション21は、図示していない、対応する埋設ベース領
域およびエミッタ領域に接触している。
【0009】エミッタ領域は、形状が特異であるところ
からエミッタ「フィンガ」と称される複数のゾーンに分
割され、このゾーンは、エミッタ金属21により相互に
接続されている。エミッタ電流の測定は、接点24およ
び25を介して、エミッタ・フィンガ22のメタライゼ
ーションの両端の電位差を測定して行う。
【0010】図3は、表面拡散感知抵抗Rsを組み込ん
だ、さらに別の従来のパワー・トランジスタの平面図で
ある。特に、エミッタ電流を測定するために、拡散抵抗
Rs両端の電位差を測定する。Rsは、エミッタ部分と
直列に配置し、同様にドーピングを施してある。2つの
ベース・メタライゼーション30およびエミッタ・メタ
ライゼーション31は、それぞれベース領域およびエミ
ッタ領域に接触している。
【0011】エミッタの活性領域32との接触は、第1
の接点C1およびメタライゼーション34により行って
いるのに対して、抵抗Rsとの接触は、第2の接点C2
およびメタライゼーション35により行っている。エミ
ッタ活性領域からエミッタ接点C2に流れる電流によっ
て生じる抵抗Rs両端の電位差は、前記メタライゼーシ
ョン34および35の端部の間で測定される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のバイポーラトラ
ンジスタは、以上のようなトランジスと感知抵抗とが一
体構造では、改良したメタライゼーション領域または拡
散領域をパワー・トランジスタの構造に組み込む、すな
わち追加することによって表面に感知抵抗を形成してい
る。この方法によるとパワー・トランジスタが占める面
積が必ず増加するという問題点があった。
【0013】本発明は上記ような問題点を解消するため
になされたもので、トランジスタが占める総面積が増加
しない電流感知抵抗、あるいは少なくとも占有面積がほ
とんど増加しない電流感知抵抗を組み込んだ垂直構造一
体型バイポーラ・トランジスタを提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る垂直構造
一体型バイポーラ・トランジスタは、第1の導電型の基
板上に、同じ導電型のエピタキシャル層を成長させ、こ
の基板上に一体化させた電流感知抵抗を組み込んだ垂直
構造一体型バイポーラ・トランジスタであって、基板の
ゾーンによって提供されるコレクタ領域と、エピタキシ
ャル層に埋設され、少なくとも第1の垂直拡散領域を介
して表面ベース接点に接続された、第2の導電型のベー
ス領域と、ベース領域上のエピタキシャル層内の埋設層
と、表面領域と、埋設領域を表面領域に接続する少なく
とも第2の垂直拡散領域とを備えた第1の導電型のエミ
ッタ領域とを備え、少なくとも第3の垂直拡散領域を設
けて、埋設エミッタ層を第1の表面エミッタ接点に接続
すること、ならびに表面エミッタ領域が、少なくともそ
の2つの周囲側部に沿って第2の表面エミッタ接点と接
触させる。
【0015】
【発明の実施の形態】限定的なものではなく、例として
添付の図面に示した、本発明の実施の形態に関する以下
の詳細な説明を参照すれば、本発明の特徴について理解
を深めることができる。
【0016】図4および図5は、NPN型の垂直構造一
体型バイポーラ・パワー・トランジスタを示す図であ
り、図4は、トランジスタ構造の断面図、図5は、トラ
ンジスタ構造の平面図になっている。
【0017】図4に示す構造は、底部から最上部にかけ
て、N+ドープ半導体材料の基板1を含む。基板は、そ
れ自体既知のエピタキシャル法で成長させたN−ドープ
・エピタキシャル層2で覆われている。
【0018】基板1は、エピタキシャル層2とともに、
トランジスタのコレクタを形成している。
【0019】P導電性のベース領域は、エピタキシャル
層2内の埋設領域3を備え、同導電型の垂直拡散領域4
により、表面ベース接点(15)に接続されている。
【0020】ベース領域の上には、やはりエピタキシャ
ル層2に埋設した、N+導電性を有するエミッタ領域5
が形成されている。
【0021】埋設エミッタ5に接触し、このエミッタを
表面まで導くように、さらにN+型の垂直拡散領域6が
形成され、表面で前記エミッタは、同導電型の表面領域
7に接続されている。
【0022】接点10が領域7の縁に形成され、この接
点からメタライゼーション線12を介してエミッタ電流
を取り出す。
【0023】N+型の領域8は、埋設エミッタ領域5の
縁を表面まで導き、さらに接点11およびメタライゼー
ション13と接触している。
【0024】トランジスタの電流は、基板1からベース
3を介してエミッタ5まで流れる。さらに前記電流は、
図中R1とした抵抗路に当たる領域6を通り、領域7に
達すると、領域6とエミッタ接点10の間に含まれる2
本の抵抗路R2に別れて流れる。
【0025】したがって、エミッタ電流が遭遇する抵抗
は、抵抗R1と、並列になった2つの抵抗R2の抵抗値
を併せたものになる。すなわち、Rs=R1+R2/2
【0026】接点11および垂直領域8を介して前記抵
抗の一端に接触し、領域7の縁に位置するエミッタ接点
10を介して前記抵抗の他端に接触することにより、前
記抵抗を、エミッタ電流を感知する感知抵抗として利用
する。
【0027】トランジスタを流れる電流は、実際には、
感知抵抗RS両端の電圧降下に比例し、この電位差は、
メタライゼーション線12および13上で容易に感知す
ることができる。
【0028】図5は、図4に断面を示したバイポーラ・
パワー・トランジスタの平面図であり、基板1を覆うエ
ピタキシャル層2、埋設領域の一部、およびメタライゼ
ーション線の一部を強調した図である。
【0029】表面エミッタ領域7で覆われた埋設エミッ
タ領域5が、特に、目につく。垂直領域8は、3つの側
部に沿って埋設領域5をデバイス表面に接続している。
デバイス表面で、垂直領域は接点11によりメタライゼ
ーション線13に接続されている。
【0030】接点10は、領域7の縁にあり、領域7か
らメタライゼーション線12を介してエミッタ電流が取
り出される。感知抵抗両端の電位降下を感知するのに使
用するもう一方のメタライゼーション線14は、メタラ
イゼーション線12から延びている。
【0031】したがって、感知抵抗RS=R1+R2/
2は、2本のメタライゼーション線13および14に接
触する。図5のメタライゼーション線14は、エミッタ
・メタル12から分岐しており、抵抗RSにかかる電圧
を感知するのに便宜上使用される。
【0032】図4および図5からわかるように、本発明
は、大きな面積を占めずに、バイポーラ・パワー・トラ
ンジスタの構造と一体化させることができる感知抵抗を
形成するものである。
【0033】図1、図2、図3に示す、従来の技術によ
るデバイスでは、感知抵抗が表面に形成され、したがっ
て大きな面積を占めるのに対して、本発明では、エミッ
タ領域5の上で感知抵抗の一部を垂直に(R1)、また
一部を水平に(R2)形成している。
【図面の簡単な説明】
【図1】感知抵抗を組み込んだ、従来の技術による第1
のパワー・トランジスタの平面図である。
【図2】やはり感知抵抗を組み込んだ、従来の技術によ
る第2のパワー・トランジスタの平面図である。
【図3】感知抵抗を組み込んだ、従来の技術による第3
のパワー・トランジスタの平面図である。
【図4】感知抵抗を組み込んだ、本発明による垂直構造
一体型バイポーラ・パワー・トランジスタの構造の断面
図である。
【図5】本発明を具体化した、図4に示す垂直構造一体
型バイポーラ・パワー・トランジスタの平面図である。
【符号の説明】
1 基盤 2 エピタキシャル層 3 ベース 4 垂直拡散領域 5 エミッタ 7 表面エミッタ領域 8 垂直領域 10 エミッタ接点

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型の基板(1)上に、同じ導
    電型のエピタキシャル層(2)を成長させ、この基板上
    に一体化させた電流感知抵抗を組み込んだ垂直構造一体
    型バイポーラ・トランジスタであって、 基板(1)のゾーンによって提供されるコレクタ領域
    (1)と、 エピタキシャル層(2)に埋設され、少なくとも第1の
    垂直拡散領域(4)を介して表面ベース接点(15)に
    接続された、第2の導電型のベース領域(3)と、 ベース領域(3)上のエピタキシャル層(2)内の埋設
    層(5)と、表面領域(7)と、埋設領域(5)を表面
    領域(7)に接続する少なくとも第2の垂直拡散領域
    (6)とを備えた第1の導電型のエミッタ領域とを備
    え、 少なくとも第3の垂直拡散領域(8)を設けて、埋設エ
    ミッタ層(5)を第1の表面エミッタ接点(11)に接
    続すること、ならびに表面エミッタ領域(7)が、少な
    くともその2つの周囲側部に沿って第2の表面エミッタ
    接点(10)と接触することを特徴とする垂直構造一体
    型バイポーラ・トランジスタ。
  2. 【請求項2】 表面エミッタ領域(7)が、少なくとも
    その2つの周囲側部に沿って第2の表面エミッタ接点
    (10)と接触することを特徴とする請求項1に記載の
    垂直構造一体型バイポーラ・トランジスタ。
  3. 【請求項3】 表面エミッタ領域(7)が、その3つの
    周囲側部に沿って第2の表面エミッタ接点(10)と接
    触することを特徴とする請求項2に記載の垂直構造一体
    型バイポーラ・トランジスタ。
  4. 【請求項4】 前記第1の表面接点(11)および第2
    の表面接点(10)に接触する領域が前記感知抵抗を形
    成することを特徴とする請求項1に記載の垂直構造一体
    型バイポーラ・トランジスタ。
  5. 【請求項5】 第2の表面エミッタ接点(10)と電気
    接触するメタライゼーション(12)を介してエミッタ
    電流を取り出すことを特徴とする請求項4に記載の垂直
    構造一体型バイポーラ・トランジスタ。
  6. 【請求項6】 エミッタ電流に比例する電圧降下を、前
    記第1および第2の表面接点により感知することを特徴
    とする請求項5に記載の垂直構造一体型バイポーラ・ト
    ランジスタ。
  7. 【請求項7】 第3の垂直拡散領域(8)が、埋設エミ
    ッタ層(5)の少なくとも2つの側部に沿って延びるこ
    とを特徴とする請求項6に記載の垂直構造一体型バイポ
    ーラ・トランジスタ。
JP9140344A 1996-05-31 1997-05-29 垂直構造一体型バイポーラ・トランジスタ Pending JPH1070133A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96830310A EP0810670B1 (en) 1996-05-31 1996-05-31 Vertical bipolar power transistor with an integrated sensing resistor
IT96830310.7 1996-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1070133A true JPH1070133A (ja) 1998-03-10

Family

ID=8225923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9140344A Pending JPH1070133A (ja) 1996-05-31 1997-05-29 垂直構造一体型バイポーラ・トランジスタ

Country Status (4)

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US (1) US5939768A (ja)
EP (1) EP0810670B1 (ja)
JP (1) JPH1070133A (ja)
DE (1) DE69633004T2 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0810670A1 (en) 1997-12-03
EP0810670B1 (en) 2004-07-28
DE69633004T2 (de) 2004-11-25
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