JPS5890774A - バイボ−ラ型トランジスタ - 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】 本発明はバイポーラ型トランジスタの数置に掴する。

バイポーラ型トランジスタとして、従来、ＩＰＩＩ泡及
び第２図に示す如き、コレクタ領域としての層状のＮＪ
ＪＩの半導体領域１（第１１の場合Ｎ＋型の半導体領域
１ａのみからなり、第２図の場合Ｎ＋型の半導体領域１
ａとその上に形成されたＮ［の半導体領域１ｂとからな
る）と、その半導体領域１上にこれに連接せるペース領
域としての層状のＰ型の半導体領域２と、その半導体領
域２内にその半導体領域１＠とは反対側より形成された
エミッタ領域としてのＮ＋型の半導体領域３と、半導体
領域２内にその半導体領域１１１とは反対側より形成さ
れたＰ＋型のベース電極付用牛導体領域４とを有し、而
して半導体領域１に半導体領域２側とは反対側に於てコ
レクタ電極としての金属電極５がオーミッタに附され、
又半導体領域４に半導体領域１儒とは反対側に於てベー
ス電極としての金属電極６がオーミックに附され、東に
半導体領域３に半導体領域１＠とは反対側に於てエイツ
タＩＥ極としての金属電極７がオーミックに附されてな
るＳＸのものが提案されている。

所で第１図及び第２図にて上述せる／−、バイポーラ型
トランジスタは、その金属電極５及び７間即ちコレクタ
及びエイツタ関に金属電極５儒即ちコレクタ側を正とす
るバイアス電源を負荷を通じて接続せる状態で、金属電
極６及び７間に金属電極６儒を正とする他のノくイアス
ミ源を接続すれば、そのバイアス電源より、金属電極６
、半導体領域４、牛導体領域２、半導体領域２及び３間
のＰＮ接合８、半導体領域６及び金属電極７をそれ等の
順に通るベースＩＩＬ流が流れ、これに基き金属電極５
及び７間でのオン状態が得られ、而して金属電極５及び
７間に負荷を通じて接続せるバイアス電源より、金属電
極５、半導体領域１、半導体領域１及び２間のＰＮｆ−
合９、半導体領域２、半導体領域２及び６間のＰＮ接合
８、半導体領域６及び金属電極７を通るコレクタ電流が
流れ、よって負荷に金Ｍ％極５及び７間に接続せるバイ
アス電源より所要の電流を供給するという作用をなすも
のである。

然し乍ら、第１囚及び第２因にて上述せるバイポーラ型
トランジスタの場合、ベース領域としての半導体領域２
がそれと同じ導電型を有し且嵩不純物１１１［を有する
ベース電極肘用半導体領域４に連結され、而してそのペ
ース電極付用半導体領域４にベース電極としての金属電
極６がオーミックに附されているので、上述せるベース
電流の流れる童が制限されないものである。この１１上
述せるベース電流の流れる通路例えばベース領域さして
の半導体領域２に於ける例えばエミッタ領域としての半
導体領域５下の局部的な領域に、結晶欠陥、熱放散効果
の不均一性等の原因によって、局部的にベース電流が集
中して流れる場合、その電流によってその局部的な領域
の温度が他の領域より上昇し、この為その）＠部的な領
域のベース電流がより増大した量を以って流れるという
正［１効果を許容しているものである。

依って第１図及び第２図にて上述せる従来のバイポーラ
型トランジスタの場合、上述せる如くに正帰還効果を許
容しているので、上述せるペース電流の流れる通路に於
ける局部的な領域に局部的にペース電流が集中して流れ
る場合、上述せるコレクタ電流が極めて大な量を以って
流れ、これによりＰＮ接合８及び９が破壊し、依ってバ
イポーラ型トランジスタが破損するという二次降伏の生
ずる慣れを有するものである。

依って本発明は上述せる二次降伏の憧れのない幼規なバ
イポーラ型トランジスタを提案せんとするもので、以下
詳述する所より明らかとなるであろう。

謝６図及び第４１は夫々本発明によるノイイボーラ型ト
ランジスタの第１及び＄２の実施例を示し、夫々第１図
及び彫２図との対応部分に４−４１５１−符号を附して
詳細説明はこれを省略するも、夫々第１１及び第２図に
て上述せる構成に於て、ベースｔわ肘用半導体領域４か
省略され、然し乍らベース領域としての半導体領域２に
ベース電極としての金１ｋｔｔ極６かショットキ接合１
０を形成すべく附されてなることを除いては、夫々第１
図及び第２図の接合と同様の構成を有する。

以上か本発明によるバイポーラ証トランジスタの第１及
び第２の実施例のＷ成であるが、期る構成によれは、そ
れ岬が上述せる◆項を除いては夫々第１及び第２図の場
合と同様の構成を有し、そしてショットキ接合１０が一
収に８５図に集線図示の如き電圧■−電電流時特性この
場合の電圧■は半導体領域２側を基準としている）を呈
するので、第１区及び第２図にて上述せると同様に金属
電極５及び７間に金属電極５偶を正とするノくイアスミ
算を負荷を通じて接続せる状態で、金員Ｗｔ極６及び７
間に金属電極６側を正とする他の、＜イアスミ源を接続
すれば、そのノイイアス電源より、金属電極６、シ日ッ
トキ扱合１０、半導体領域２、半導体領域２及び５間の
ＰＮＮ会合８半導体領域６及び金属電極７をそれ等の順
に通るベース電流が流れ、これに基き金属電極５及び７
間でのオン状態が得られ、面して第１図及びｍ２−の場
合と同様のコレクタ電流が流れ、よって第１図及び第２
図の場合と同様に負荷に金属電極５及び７間に接続セる
バイアス′に源よ・り所要の電流を供給するという作用
をなすものである。

然し乍ら、＃！３図及び第４図にて上述せる本発明によ
るバイポーラ型トランジスタの第１及び第２の実施例の
構成によれば、ベース領域としての半導体領域２にベー
ス電極としての金属電極６かショットキ接合１０を形成
すべく附され、而してそのショットキ接合１０の電圧■
〜電ｌ１Ｌ１特性が、一般に第５図にて実−図示の如き
飽和する傾向を呈するので、又ショットキ接合１．０を
その電圧■−電電流１性性して第５図にてｍ締図示の如
き十分な飽和特性を有するものとすることが出来るので
、上述せるベース電流の流れる量が制限されるものであ
る。この為第１図及び第２図にて上述せる如（に、上述
せるベース電流の流れる通路に於ける局部的な領域に、
局部的にベース電流が集中して流れる場合、第１図及び
第２凶にて上述せる正帰還効果が抑圧されるものである
。又斯く正帰還効果が抑圧されるので、上述せるコレク
タ電流が惨めで大なる皺を以って流れることがなく、従
ってＰＮＮ置台８び９が破壊する慣れを有しないもので
ある。

従って第３図及び第４図にて示す本発明によるバイポー
ラ型トランジスタの場合、上述せるベース電流の流れる
通路に於ける局部的な領域に局部的にベース電流が集中
して流れても、バイポーラ型トランジスタが破損すると
いう二次降伏の生ずる憧れを有しないという大なる特徴
を有するものである。

以上にて本発明によるバイポーラ型トランジスタの実施
例が明らかとなったが、次にその実施例の具体的を述べ
るに、−牧にショットキ接曾の飽和電流密度Ｊ、は、 で与えられるものである。但しく１）式に於てＡショッ
トキ接合の正孔に対する１位障壁を示す。所で本発明の
実施例に於けるショットキ接合１０は、その飽和電流密
ＩＩＩＬＪ８か上述せるベース電流の最大値を決定する
ものであるので、その飽和電流密度Ｊ８が出来得る限り
小なる値で得られるべく形成されるを可とするものであ
る。然し乍ら、飽和電流密度Ｊ。

が小なる籠で得られるべく形成されている場合、金属電
極５及び７間でのオン状態が得られるべく上述せるベー
ス１＊を供給するとき、そのベース電流を大なる量を以
って供給し得す、この為上述せるオン状態を得るときの
オン時間か贅くなるものである。

以上に基き、本発明の実施例に於けるショットキ嵌合１
０は、その飽和電流密度Ｊ８が、目安として、 Ｊ８＝ＫＪ、五」−・・・・・・・・・　（２）ＡＢ１
＋ｈｙ。

を用いて得られるべく形成し得るものである。

但しく２１式に於てｈＦｌはバイポーラ型トランジスタ
の直流電流増幅率、人、はエミッタ領域としての半導体
領域３の面積、ＡＢはベース領域としての半導体領域２
の面積（ＰＮ接合８の面積）、Ｊ８はエイツタ電流密度
、ＫＧまベース過剰駆動係数で、２〜５程度の値を示す
Ｏ 又本発明の実施例に於ては、第５図曇こ示す実施例でみ
て、そのコレタタ領域としての半導体領域１の構成する
半導体領域１ａを、Ｎ型不純吻としてアンチ毫ンの添加
されてなる抵抗率α０１−のシリコン基板でなるものと
した。、又ベース領域としての半導体領域２を、この場
合の半導体領域１上にエピタキシャル成長法によって形
成された、辱さ２０μｍ１抵抗率５０備を有するＰＭ半
導体層でなるものとした。更にエミッタ領域としての半
導体領域５を、この場合の半導体領域２内へのＮｍ不純
物としての燐の拡散により形成された、表向練直５×１
Ｑ”ａｉ＊−’　、深さ５μｍを有する半導体領域でな
るものとした。又ベース電極としての金属電極６及びエ
ミッタ電極としての金属１１６７を白金シリサイドでな
るものとした。尚金Ｘ電極６及び７が共に白金シリサイ
ドであっても、金属電極６の附される半導体領域２か低
不純物濃度を有するので、金属電極６と半導体領域２と
の間にはショットキ接合１０が形成され、又金属電極７
の附される半導体領域３が高不純物濃度を有するので、
金撫亀惨７は半導体領域６にオーイックに附されている
ものである。更に半導体領域５の面ｓｌ［ＡＩ！に対す
る半導体領域２の面積ＡＢの比をα２とした。又半導体
領域５と金属電極６との内餉間間隔を６０μｍとした。

更に半導体領域６の輪を１５０μｍとした。

然るときは、エミッタ領域としての半導体領域３に織れ
る電流密度が６００友−のとき、バイポーラ型トランジ
スタの＊ａ増幅率が１２であった。又金属電極５及び７
間の耐圧即ちコレクタ及びエミッタ間の耐圧が、１２０
Ｖであった。更にバイポーラ型トランジスタとしての直
流動作時の安全動作領域が、第６図（横軸は雀属１１１
１億５及び７間の寛圧即ちコレクタ電圧、縦軸は金属電
極５及び７を通る電流即ちコレクタ電流を示す）にて実
線にて囲まれている領域で表わされるものとして得られ
た。因みに、金属電極６を半導体領域２にショットキ接
合１０を形成すべく附すに代え、金属電極６を、第１図
に示す如くに予め半導体領域２に形成せる半導体領域４
にオーミックに附したことを除いては、上述せると同様
の具体例を有するバイポーラ型トランジスタ（従来のバ
イポーラ型トランジスタと称す）場合、同様の安全動作
領域が、第６図にて点線にて囲まれている領域で表わさ
れるものとして得られた。これよりしても、本発明によ
るバイポーラ型トランジスタによれば、１１波ＩＩＩＪ
限領域及び電圧制限領域に関し、従来のバイポーラ型ト
ランジスタと殆んど変らないか、コレクタ損失による電
力損失ｗ限領域か従来のバイポーラ型トランジスタの場
合に比し広く、二次降伏制限領域が従来のバイポーラ型
トランジスタの場合に比し狭く、従って安全動作領域が
従来のバイポーラ型トランジスタの一合に比し広いと′
いうことが明らかであろう。

尚上述に於ては本発明を所細縦型のＮＰＮ型バイポーラ
型トランジスタに適用した場合の僅かな例を示したに留
まり、上述に於てＰ型をＮｋ！！、Ｎ型をＰ型と読み替
えた縦型のＰＮＰｇのバイポーラ型トランジスタにも本
発明を適用し得、勿論ベース領域としての半導体基板内
にその主面側よりコレクタ領域及びエミッタ領域として
の半導体領域を形成せる所鋤横型のバイポーラ型トラン
ジスタにも本発明を適用し得、その他事発明の精神を脱
することなしに橡々の変型変更をなし得ること明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

１１１１Ｊ及び第２図は夫々従来のバイポーラ型トラン
ジスタを示す路線的断面図、第６図及び彫４図は夫々本
発明によるバイポーラ型トランジスタの第１及び第２の
実施例を示す略砲的断聞図、第５図はそのショットキ接
合の電圧Ｖ−電ＣＩＬ１％性を示す図、第６図は本発明
によるバイポーラ型トランジスタの具体的実施例に於け
る安全動作領域を示す図である。 図中、１はコレクタ領域としての半導体宛域、２はベー
ス領域としての半導体領域、５はエミッタ領域としての
半導体領域、５はコレクタ電極としての金属電極、６は
ベース電極としての金属電極、７はエンツタ−極として
の金属電極、１０はショットキ接合を夫々示す。 出願人　日本電信亀貼公社 第１図 す 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ペース領域としての半導体領域にベース電極としての金
   属電極がショットキ接合を形成すべく附されてなる事を
   ％黴とするバイポーラ型トランジスタ。