JPS6042623B2 - トランジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタ、特にリング状又は櫛形のエミ
ッタ領域を有するパワートランジスタに関する。

パワートランジスタにおいてその電流容量を増すため
に、エミッタをリング状又は櫛形の配置に形成した構造
が知られている。

すなわち、エミッタをリング状又は櫛形にしてエミッタ
の周辺長を長くすることによつて、エミッタからベース
ヘのキャリアの注入効果を高めたものである。このよう
な構造のトランジスタの一例を第１図に示す。同図には
コレクタ領域となるＮ型領域２の底部からの拡散によつ
て形成されたＮ＊厘拡散コレクタ領域１と、コレクタ領
域２の上からの拡散によつて形成されたＰ型ベース領域
３と、このベース領域内に拡散によつて形成されたリン
グ状Ｎ＊厘エミッタ領域４とからなるΞ重拡散型メサ構
造のＮＰＮパワートランジスタが示されている。そして
、ベース領域３のほぼ中央部上にはベース電極５（内側
ベース電極）が設けられ、リング状エミ ッタ領域４上
にはリング状エミッタ電極７が設けられ、エミッタ領域
を取囲む外側ベース領域上にはリング状ベース電極６（
外側ベース電極）が設けられる。ここで、一般に内側ベ
ース電極５の中心部からエミッタ領域４這の距離Ｌと、
外側ベース電極６の中心部からエミッタ領域迄の距離と
はほぼ同等に形成される。これは電極形成作業の能率化
を図るためである。すなわち、通常電極形成は、電極層
を全面に形成し、その後ホトレジス”ト膜をマスクとし
て用いて写真蝕刻技術により前記電極層を選択的にエッ
チングして所望の電極を得るわけであるが、このときの
ホトレジスト膜のマスク合せ精度を高めるために、各電
極間の間隔を同一にしている。また、このように各電極
間の間隔を同一にすることが集積度の向上を図る上で有
効だからである。 ところで、かかる構造のトランジス
タにあつては電流集中が生じ破壊を招くという問題点が
生じる。

本願発明者が種々検討を重ねた結果、この電流集中の問
題は、エミッタ領域を中心として内側及び外側に存在す
るベース抵抗相互間のアンバランスに起因することが判
明した。このことは以下のように説明される。 このよ
うなトランジスタのベース領域３にはベース抵抗Ｒが必
然的に存在するため、順バイアス時にエミッタ領域４直
下の横方向へのベース電流によりこの抵抗Ｒでの電圧降
下が生じる。

このため、エミッタ領域４の外縁部よりも中央部のバイ
アスが抵くなり、エミッタ電流は外縁部に多く流れるこ
ととなる。ところで、このトランジスタでは、エミッタ
領域４を中心として内側ベース電極５及び外側ベース電
極６との間にはそれぞれ内側ベース抵扼，及び外側ベー
ス抵抗Ｒ２が存在する。このベース抵抗ｒ１及びＲ２の
値はそれぞれ次式（１），（２）によつて求められる。
（ρ，Ｂ：ベース領域の比抵抗、Ｌ１：内側ベース電極
の半径、Ｌ２：内側ベース電極の中心からエミッタ領域
内側面迄の距離、Ｌ２：内側ベース電極の中心からエミ
ッタ領域外側面迄の距離、１−３：内側ベース電極の中
心から外側ベース電極の中心迄の距離）ところで、前述
のように、内側及び外側ベース電極とエミッタ領域迄の
距離は等しく設定されているから、各距離Ｌ１〜Ｌ４の
間には次式（３）で示される関係が成り立つ。

この（３）式を前記（１），（２）式に当てはめると、
ｒ１とＲ２の関係は次式（４）で示される。

すなわち、外側ベース抵抗Ｒ２が内側ベース抵抗よりも
小さなものとなる。

このため、抵抗値の小さなエミッタ領域４の外周縁部に
拡散の不均一な部分や気泡等が存在していた場合、そこ
に電流集中が生じ、ＰＮ接合部の破壊が生じる。このよ
うな問題は、エミッタを櫛形に形成する等によりエミッ
タの注入効率を高めるようにしたパワートランジスタの
全てに共通する問題であることは言うまでもない。

本発明は前記のような種々の検討を重ねた結果生まれた
ものてあり、その目的とするところは、電流集中による
破壊を防ぐことができるトランジスタを提供することに
ある。

このような目的を達成するために、本発明は内側ベース
電極と、これを電気的に接続される外側ベース電極と、
この両電極に挾まれたベース領域内てあつて両電極から
等距離の位置に形成されたエミッタ領域からなるトラン
ジスタにおいて、前記内側ベース電極とエミッタ領域と
の間に存するベース抵抗と、外側ベース電極とエミッタ
領域との間に存するベース抵抗とを同一の値にしたこと
を特徴とするものである。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

第２図ａは本発明のパワートランジスタの一実施例を示
す構造断面図であり、同図ｂはその平面図である。なお
、この図では第１図と同一のものは同一指示番号で示し
てある。同図にはコレクタ領域となるＮ型領域２の底部
からの拡散によつて形成されたＮ＋型コレクタ領域１と
、このコレクタ領域上からの拡散によつて形成されたＰ
型ベース領域３と、このベース領域内に拡散によつて形
成されたリング状Ｎ＋型エミッタ領域４と、所定の間隔
をおいてリング状エミッタ領域４を取囲むように形成さ
れたリング状Ｎ＋型拡散領域８とからなる三重拡散メサ
構造のＮＰＮパワートランジスタが示されている。この
リング状Ｎ＋極領域８は、リング状エミッタ領域４を拡
散技術により形成する作業時に同一のマスクを用いて同
時に形成される。そして、ベース領域３のほぼ中央部上
にはベース電極５（内側ベース電極）が設けられ、リン
グ状エミッタ領域４上にはリング状エミッタ電極７が設
けられ、リング状エミッタ領域４を取囲む外側ベース領
域上にはリング状ベース電極６（外側ベース電極）が設
けられる。これら電極５〜７は、装置全面に電極層を形
成した後１枚のホトレジスト膜をマスクとして写真蝕刻
技術により選択的にエッチングすることによつて同時に
作られる。かかるマスク合せ時の精度、集積度の向上の
要求から、各電極間の間隔は同等に形成されｌる。した
がつて、エミッタ領域４を中心として、内側ベース電極
５迄の距離１１と、外側ベース電極６迄の距離１２とは
同一の値になる。なお、前記リング状Ｎ＋型領域８には
電極は形成されない。すなわち、フローティング領域と
なる。このようなｊフローティング領域８の存在により
、外側ベース電極６からエミッタ領域４迄のキャリアの
移動距離が長くなる。このことはその間に介在するベー
ス抵抗Ｒ２の値が大きくなることを意味する。そして、
この実施例では特に、この外側ベース抵抗らフと、内側
ベース抵抗ｒ１との抵抗値が等しくなるようにした。ち
なみに、例えばエミッタ領域４から外側ベース電極６迄
の距離１２を３０μｍとした場合、前記フローティング
領域８の巾を１０μｍ（深さはエミッタ領域と同じ）程
度に設定することによりｒ１＝Ｒ２とすることができる
。なお、このような抵抗Ｒｌ，ｒ２はバラスト抵抗とし
ての機能を十分に発揮し得るような値としなければなら
ないことは言うまでもない。このようなトランジスタで
あれば、以下に述べるような理由により目的を達成する
ことができる。

ベース領域３直下にはベース抵抗Ｒが必然的に存在する
ため、順バイアス時にエミッタ領域４直下の横方向への
ベース電流によりこの抵抗Ｒでの電圧降下が生じ、エミ
ッタ領域の中央部のバイアスが低くなり、外縁部に多く
の電流が流れることになる。

ところで、このトランジスタでは、エミッタ領域４を中
心として内側ベース電極５及び外側ベース電極６との間
にはそれぞれ内側ベース抵抗ｒ１及び外側ベース抵抗Ｒ
２が存在する。そして、この２つのベース抵撤，，Ｒ２
がアンバランス状態であると、低い方の抵抗部品に多く
の電流が流れ電流集中が生じ易い。しかし、このトラン
ジスタではｒ１＝Ｒ２として両者の値をバランスさせた
から、エミッタ領域４の内周と外周には均等な電流が流
れ、いずれか一方にのみ電流が集中するようなことはな
い。このため、ＰＮ接合部に僅かな拡散不均一部分又は
気泡等が存在していても、そこに集中するであろう電流
は分散され、ＰＮ接合部の破壊を招くことはない。この
意味で、抵抗Ｒｌ，ｒ２はバラスト抵抗としての機能を
十分に果すものとなる。したがつて、このようなパワー
トランジスタであれは、破壊強度を高めることができ、
信頼性が．向上する。

。また、既存のベース領域内にエミッタ拡散と同時にフ
ローティング領域を形成するものてあるから、集積度の
抵下や、工数の増加を招くことはない。本発明は前記実
施例に限定されず、第３図Ａ，ｂ及び第４図Ａ，ｂに示
すようなトランジスタにも適用できる。

第３図はエミッタを櫛形とすることにより注入効率を高
めるようにしたパワートランジスタに本発明を適用した
場合の一実施例を示すものであ・り、同図ａは平面図、
同図ｂはそのＡ−Ａ線断面図である。このトランジスタ
では外側リング状ベース電極６とエミッタの櫛形凹部に
臨む内側ベース電極５とは同一電極層によつて形成され
ている。そして、外側ベース電極６の内縁に沿つてフロ
ーティング領域８を形成することによつて内側ベース電
極５とエミッタ領域４との間に存する内側ベース抵抗ｒ
１と、外側ベース電極６とエミッタ領域４との間に存す
る外側ベース抵抗Ｒ２とを同一の値としている。かかる
場合にも、前述したと同一の理由により目的が達成でき
ることは明らかであろう。第４図は、エミッタ領域の内
部２個所に孔を設”けることによつてベース領域を一部
露出させて注入効率を高めるようにしたパワートランジ
スタに本発明を適用した場合の一実施例を示すものであ
り、同図ａは平面図、同図ｂはそのＡ−Ａ線断面図であ
る。

このトランジスタでは、エミッタ領域４の周辺部を取り
囲む外側ベース電極６と、エミッタ領域４の一部に形成
された孔９内のベース領域に臨む内側ベース電極５とは
同一電極層によつて形成されている。そして、外側ベー
ス電極６の内縁に沿つてフローティング領域８を形成す
ることによつて、内側ベース抵抗ｒ１と外側ベース抵抗
Ｒ２との値を同一になるようにしている。かかる構造の
トランジスタであれば、前述したと同様の理由により目
的が達成できることは明らかであろう。前記実施例では
、外側ベース電極６とエミッタ領域４との間にフローテ
ィング領域を設けることによつて、内側ベース抵抗ｒ１
と外側ベース抵抗Ｒ２の値のバランスを図つたが、これ
に限らず、その他の方法によつてもよい。

なお、前記実施例ではＮＰＮパワートランジスタについ
て述べたが、これに限らず、ＰＮＰパワートランジスタ
に適用してもよい。

かかる場合はフローティング領域の導電型も逆にする必
要がある。以上のように本発明によれば、電流集中を防
止することができ、トランジスタの破壊強度を高めるこ
とができる。

したがつて、トランジスタの信頼性の向上を図ることが
できる。本発明は電流集中が問題となるようなパワート
ランジスタに広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリング状エミッタ構造のパワートランジスタの
構造断面図、第２図ａ及びｂは本発明の一実施例を示す
リング状パワートランジスタの構造断面図及びその平面
図、第３図ａ及びｂは本発明の他の実施例を示す櫛形パ
ワートランジスタの平面図及びそのＡ−Ａ線断面図、第
４図ａ及びｂは本発明の他の実施例を示すパワートラン
ジスタの平面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。 １・・・・・・拡散コレクタ領域、２・・・・・・コレ
クタ領域、３・・・・・・ベース領域、４・・・・・・
エミッタ領域、５・・内側ベース電極、６・・・・・・
外側ベース電極、７・・・・エミッタ電極、８・・・・
・・フローティング領域、９＊０００″。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内側ベース電極と、これと電気的に接続される外側
   ベース電極と、この両電極に挾まれたベース領域内であ
   つて両電極から等距離の位置に形成されたエミッタ領域
   を有するトランジスタにおいて、前記内側ベース電極と
   エミッタ領域との間に存するベース抵抗と、外側ベース
   電極とエミッタ領域との間に存するベース抵抗とを同一
   の値にしたことを特徴とするトランジスタ。