JPS62119972A - 接合型トランジスタ - Google Patents
接合型トランジスタInfo
- Publication number
- JPS62119972A JPS62119972A JP60259395A JP25939585A JPS62119972A JP S62119972 A JPS62119972 A JP S62119972A JP 60259395 A JP60259395 A JP 60259395A JP 25939585 A JP25939585 A JP 25939585A JP S62119972 A JPS62119972 A JP S62119972A
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- JP
- Japan
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- layer
- base
- collector
- transistor
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- Prior art date
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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
- H10D84/40—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
- H10D84/401—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs
- H10D84/403—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
- H10D84/406—Combinations of FETs or IGBTs with vertical BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
接合型トランジスタのベース−コレクタ間を接続するチ
ャネルを接合部の空乏層の拡がり具合によってゲー、テ
ィングして、飽和時ONとすることにより飽和制御する
。
ャネルを接合部の空乏層の拡がり具合によってゲー、テ
ィングして、飽和時ONとすることにより飽和制御する
。
本発明は、トランジスタのスイッチングの遅れを改善す
る飽和制御部を有する接合型トランジスタに関する。
る飽和制御部を有する接合型トランジスタに関する。
接合型トランジスタにおいては、飽和時のコレクタ領域
からベース領域への少数キャリアの逆注入により、ON
からOFFへ転する時間Toffが増大するという問題
がある。第4図に一般的なエミッタ接地の接合型トラン
ジスタの飽和特性を示す。図においてnpnl−ランジ
スタのベース−エミッタ電圧をVBB、ベース−コレク
タ電圧をVBC、コレクターエミッタ電圧をVCEと表
わしている。はじめベース電位は低くトランジスタは遮
断しており、VCEは電源電圧でありMBCはトランジ
スタのコレクターベー゛ス接合を逆バイアスしている。
からベース領域への少数キャリアの逆注入により、ON
からOFFへ転する時間Toffが増大するという問題
がある。第4図に一般的なエミッタ接地の接合型トラン
ジスタの飽和特性を示す。図においてnpnl−ランジ
スタのベース−エミッタ電圧をVBB、ベース−コレク
タ電圧をVBC、コレクターエミッタ電圧をVCEと表
わしている。はじめベース電位は低くトランジスタは遮
断しており、VCEは電源電圧でありMBCはトランジ
スタのコレクターベー゛ス接合を逆バイアスしている。
ベース電位が上がりVBEが上昇すると、トランジスタ
は活性領域に入り、コレクタ電流の増大によりコレクタ
の負荷の電圧降下分だけVCEが低下する。さらにベー
ス電位が上がりVBEが大きくなりトランジスタのON
電圧(VBE(on))になるとVCEはさらに低下し
、飽和電圧V CB (sat )になり、VBE(o
n)よりも低くなり、飽和状態になる。VBCはVCE
とV[lHの差であるからこの状態では、VBC=VC
I! (sat ) −(VBE (on) )は負で
あり、ベース−コレクタ間が順バイアスになり、コレク
タからベースへの逆注入が生じる。この飽和状態からト
ランジスタをOFFするためにベース電位を下げると上
記飽和時のコレクタからの逆注入により、実際にトラン
ジスタがOFFになるまでに′図示の遅れToffが生
じる。第6図に飽和状態をバンド図で示している。(a
)はバイアスをかけていない場合であり、バイアスをか
けた状態を(b)に示し、エミッターベース間にトラン
ジスタがOnする電圧をかけるとコレクタの負荷に流れ
るl流による電圧降下でコレクタのポテンシャルがどん
どん上がリコレクタから図示のようにe−の逆注入が起
る様子を示している。その結果飽和状態ではベースに電
子が蓄積しているから、ベース電位を下げてトランジス
タを遮断しようとしてもしばらくはトランジスタはON
したままとなり、上記第4図のスイッチングの遅れT
Offが生ずる。
は活性領域に入り、コレクタ電流の増大によりコレクタ
の負荷の電圧降下分だけVCEが低下する。さらにベー
ス電位が上がりVBEが大きくなりトランジスタのON
電圧(VBE(on))になるとVCEはさらに低下し
、飽和電圧V CB (sat )になり、VBE(o
n)よりも低くなり、飽和状態になる。VBCはVCE
とV[lHの差であるからこの状態では、VBC=VC
I! (sat ) −(VBE (on) )は負で
あり、ベース−コレクタ間が順バイアスになり、コレク
タからベースへの逆注入が生じる。この飽和状態からト
ランジスタをOFFするためにベース電位を下げると上
記飽和時のコレクタからの逆注入により、実際にトラン
ジスタがOFFになるまでに′図示の遅れToffが生
じる。第6図に飽和状態をバンド図で示している。(a
)はバイアスをかけていない場合であり、バイアスをか
けた状態を(b)に示し、エミッターベース間にトラン
ジスタがOnする電圧をかけるとコレクタの負荷に流れ
るl流による電圧降下でコレクタのポテンシャルがどん
どん上がリコレクタから図示のようにe−の逆注入が起
る様子を示している。その結果飽和状態ではベースに電
子が蓄積しているから、ベース電位を下げてトランジス
タを遮断しようとしてもしばらくはトランジスタはON
したままとなり、上記第4図のスイッチングの遅れT
Offが生ずる。
それを改善する従来の代表的な方策としてショットキー
ダイオード(SBD )によるコレクタ−ベースクラン
プ法がある。これは、接合型トランジスタのベース領域
の一部とコレクタ領域の一部を露出し、ショットキー接
合を形成する金属層を設け、コレクタ−ベース間に等価
的に形成されるショットキーダイオードにより飽和時に
コレクタ−ベース間をクランプし、飽和制御を行なうも
のである。その等価回路を第5図に示す。第5図のよう
にショットキーダイオードSBDをベースB −コレク
タC間に入れるとショットキーダイオードによりコレク
タから逆注入が起こる前にベース−コレクタ間電圧をク
ランプしてしまう。なお、Eはトランジスタのエミッタ
である。
ダイオード(SBD )によるコレクタ−ベースクラン
プ法がある。これは、接合型トランジスタのベース領域
の一部とコレクタ領域の一部を露出し、ショットキー接
合を形成する金属層を設け、コレクタ−ベース間に等価
的に形成されるショットキーダイオードにより飽和時に
コレクタ−ベース間をクランプし、飽和制御を行なうも
のである。その等価回路を第5図に示す。第5図のよう
にショットキーダイオードSBDをベースB −コレク
タC間に入れるとショットキーダイオードによりコレク
タから逆注入が起こる前にベース−コレクタ間電圧をク
ランプしてしまう。なお、Eはトランジスタのエミッタ
である。
この場合コレクターエミッタ飽和電圧VCB(3at)
は第4図のSBDを入れた破線のようにやや上昇するが
、ベースにおける電子の蓄積が少ないからトランジスタ
を速<OFFすることができる。
は第4図のSBDを入れた破線のようにやや上昇するが
、ベースにおける電子の蓄積が少ないからトランジスタ
を速<OFFすることができる。
ところが、ショットキーダイオードによるコレクタ−ベ
ースのクランプでは、所要の特性のショットキーダイオ
ードを形成するために選択出来る金属が限られ、また、
ショットキー特性が半導体の不純物濃度に敏感でありそ
の制御を考慮しなければならない。さらに、ショットキ
ーダイオード形成用に、マスク合せ工程を必要とし、そ
のためのマスクが余分に必要となり、また半導体表面の
特別な処理が必要になる等の欠点がある。
ースのクランプでは、所要の特性のショットキーダイオ
ードを形成するために選択出来る金属が限られ、また、
ショットキー特性が半導体の不純物濃度に敏感でありそ
の制御を考慮しなければならない。さらに、ショットキ
ーダイオード形成用に、マスク合せ工程を必要とし、そ
のためのマスクが余分に必要となり、また半導体表面の
特別な処理が必要になる等の欠点がある。
そのため、本発明においては、コレクタ−ベース間を飽
和時にクランプする方法として、コレクタ−ベース間接
合の空乏層の拡がり具合によってゲート作用を行なうト
ランジスタ(J−FET)をトランジスタ内に造りつけ
(飽和制御部)、飽和時にゲートを開き、コレクタ−ベ
ース間をクランプするようにする。
和時にクランプする方法として、コレクタ−ベース間接
合の空乏層の拡がり具合によってゲート作用を行なうト
ランジスタ(J−FET)をトランジスタ内に造りつけ
(飽和制御部)、飽和時にゲートを開き、コレクタ−ベ
ース間をクランプするようにする。
本発明によれば、ショットキー接合を形成する必要がな
いので、ベース−コレクタに形成する金属は両者とオー
ミックに接触するものなら特に制限なく用いることがで
きる。また、製造上マスクを余分に必要とせず、トラン
ジスタの製造プロセスを利用してクランパのJ−FET
を作成することができる。
いので、ベース−コレクタに形成する金属は両者とオー
ミックに接触するものなら特に制限なく用いることがで
きる。また、製造上マスクを余分に必要とせず、トラン
ジスタの製造プロセスを利用してクランパのJ−FET
を作成することができる。
第1図に本発明の実施例のトランジスタを示している。
図において、1はp型半導体(例えばSlやG a A
s )基板、2はn−のコレクタ層で、分離拡散層3
により絶縁された島になっている。
s )基板、2はn−のコレクタ層で、分離拡散層3
により絶縁された島になっている。
4はn+埋め込み層、5はp型拡散層のベース層、6.
6°はp+ベースコンタクト層で両者間に適当な幅の間
隙を設けてチャネルを形成している。
6°はp+ベースコンタクト層で両者間に適当な幅の間
隙を設けてチャネルを形成している。
このチャネルはビルトインポテンシャルで閉じるような
寸法に形成される。7はn+のエミツタ層、8はベース
コンタクト層6.6゛間の間隙(チャネル)にベース、
コレクタの両方に接して形成されるn+層、9はコレク
タ電極、10はエミッタ電極、11はベースコンタクト
層6.6°及びn+層8の双方にオーミックに接続する
金属電極で例えばAIJ?)AJ−3L等、12は表面
保護膜のS+02である。
寸法に形成される。7はn+のエミツタ層、8はベース
コンタクト層6.6゛間の間隙(チャネル)にベース、
コレクタの両方に接して形成されるn+層、9はコレク
タ電極、10はエミッタ電極、11はベースコンタクト
層6.6°及びn+層8の双方にオーミックに接続する
金属電極で例えばAIJ?)AJ−3L等、12は表面
保護膜のS+02である。
第2図に第1図の実施例の部分拡大図を示している。ベ
ースコンタクト層6.6゛の間隙の幅(チャネルの幅)
Wを適当にとると、図示破線(■BE< V CB)の
ように、ベース−コレクタ間に逆バイアスがかかってい
る時は空乏層が拡がってチャネルは閉じている。コレク
タ電流が増大し、負荷による電圧降下でコレクタ−ベー
ス間のバイアス電圧が減少しく V all!= V
CE)になると図示のように空乏層が薄くなり、さらに
(V BE> V CE)になるとチャネルが開きp+
ベースコンタクト層6゜6′とn″″″コレクタ層2属
電極11及びn+層8を経由して接続し、ベース−コレ
クタ間の電圧をクランプし飽和制御が行なわれる。
ースコンタクト層6.6゛の間隙の幅(チャネルの幅)
Wを適当にとると、図示破線(■BE< V CB)の
ように、ベース−コレクタ間に逆バイアスがかかってい
る時は空乏層が拡がってチャネルは閉じている。コレク
タ電流が増大し、負荷による電圧降下でコレクタ−ベー
ス間のバイアス電圧が減少しく V all!= V
CE)になると図示のように空乏層が薄くなり、さらに
(V BE> V CE)になるとチャネルが開きp+
ベースコンタクト層6゜6′とn″″″コレクタ層2属
電極11及びn+層8を経由して接続し、ベース−コレ
クタ間の電圧をクランプし飽和制御が行なわれる。
第3図に本実施例のトランジスタの等価回路を示してい
る。TrがEのエミッタ端子、Bのベース端子、Cのコ
レクタ端子を有する接合型トランジスタ、J−FETと
指示するのが上記飽和制御部であり、そのドレインDは
n+層8、ソースSはn″″″コレクタI’ii2−ト
Gはp+ベースコンタクト層に該当する。本実施例のト
ランジスタの動作は、従来例として先に示したショット
キーダイオードをクランパとした接合型トランジスタと
同様であり、飽和制御部のJ−FETのチャネルがコレ
クタから逆注入が起こる前に開いてベース−コレクタ間
をクランプしてしまう。そのため、逆注入が起きるよう
な飽和状態にはならないから、トランジスタのONから
OFFへの切換が速やかに行なわれる。
る。TrがEのエミッタ端子、Bのベース端子、Cのコ
レクタ端子を有する接合型トランジスタ、J−FETと
指示するのが上記飽和制御部であり、そのドレインDは
n+層8、ソースSはn″″″コレクタI’ii2−ト
Gはp+ベースコンタクト層に該当する。本実施例のト
ランジスタの動作は、従来例として先に示したショット
キーダイオードをクランパとした接合型トランジスタと
同様であり、飽和制御部のJ−FETのチャネルがコレ
クタから逆注入が起こる前に開いてベース−コレクタ間
をクランプしてしまう。そのため、逆注入が起きるよう
な飽和状態にはならないから、トランジスタのONから
OFFへの切換が速やかに行なわれる。
本実施例の接合型トランジスタの構成をより具体的に例
示すると、トランジスタ自体は通常のものでコレクタの
n一層はキャリア濃度1014〜10I5/cm3程度
であり、p型のベース層のキャリア濃度はl Q17〜
l Qlll / cffi3.その厚味0.3〜1.
0 μm、n+のエミツタ層のキャリア濃度は1019
〜1020/cI113.厚味は0.1〜0.8μm位
とする。そして、J−PETのチャネルとするベースコ
ンタクト部に設ける間隙は例えば1〜2μm位とする。
示すると、トランジスタ自体は通常のものでコレクタの
n一層はキャリア濃度1014〜10I5/cm3程度
であり、p型のベース層のキャリア濃度はl Q17〜
l Qlll / cffi3.その厚味0.3〜1.
0 μm、n+のエミツタ層のキャリア濃度は1019
〜1020/cI113.厚味は0.1〜0.8μm位
とする。そして、J−PETのチャネルとするベースコ
ンタクト部に設ける間隙は例えば1〜2μm位とする。
J−FETのドレインDとなるn+層8はトランジスタ
のエミッタ拡散で形成することができる。
のエミッタ拡散で形成することができる。
なお、以上の実施例でp+ベースコンタクト6.6′は
間隙(チャネル)をへだてで離れており、金属電極11
によって接続するようにして示したが、或いは6,6゛
が一つの拡散領域としてつながっているようにしても良
い。即ち、ベース層に孔(未拡散部分)を設けて該孔内
のn一層をチャネルとして用いても良い。該ベース層の
孔はベース拡散時に孔の部分にマスクを残して未拡散領
域として残すようにすれば簡単に得られる。
間隙(チャネル)をへだてで離れており、金属電極11
によって接続するようにして示したが、或いは6,6゛
が一つの拡散領域としてつながっているようにしても良
い。即ち、ベース層に孔(未拡散部分)を設けて該孔内
のn一層をチャネルとして用いても良い。該ベース層の
孔はベース拡散時に孔の部分にマスクを残して未拡散領
域として残すようにすれば簡単に得られる。
また、金属電極11のコンタクト部にドープド・ポリシ
リコン層を設け、これを介してコンタクトするようにし
ても良い。
リコン層を設け、これを介してコンタクトするようにし
ても良い。
その他、本発明は上記実施例に限らず特許請求の範囲内
で種々変更できること勿論であり、例えばpnp接合型
トランジスタに対する通用は明らかであろう。
で種々変更できること勿論であり、例えばpnp接合型
トランジスタに対する通用は明らかであろう。
本発明の接合型トランジスタによれば、以上の説明のよ
うに、従来のショットキーダイオードによるトランジス
タの飽和制御のようにショットキー接合を形成する必要
がないので、飽和制御部のクランパ(J−FET)を形
成するためにベース−コレクタに形成する金属の選択範
囲が広く、またその形成も簡単に行なうことができる。
うに、従来のショットキーダイオードによるトランジス
タの飽和制御のようにショットキー接合を形成する必要
がないので、飽和制御部のクランパ(J−FET)を形
成するためにベース−コレクタに形成する金属の選択範
囲が広く、またその形成も簡単に行なうことができる。
また、製造上マスクを余分に必要とせず、トランジスタ
第1図は本発明の実施例の飽和制御部を有する接合型ト
ランジスタの要部断面図、第2図は第1図の部分拡大図
、第3図は第1図の等価回路図、第4図は接合型トラン
ジスタの飽和特性の説明図、第5図は従来例のショット
キーダイオードをクランパに用い飽和制御を行なうトラ
ンジスタの等価回路図、第6図板(a)(b)は飽和特
性の説明図である。 主な符号 lap型半導体(si)基板、2:(n−)コレクタ層
、3:分離拡散層、4:n+埋め込み層、5: (p型
拡散)ベース層、6.6° :p“ベースコンタクト層
、7:(n”)エミツタ層、8:n+層、9:コレクタ
電極、10:エミッタ電極、11:(ベースコンタクト
層6.6′及びn1層8の双方にオーミックに接続する
)金属電極、12 : Si02
ランジスタの要部断面図、第2図は第1図の部分拡大図
、第3図は第1図の等価回路図、第4図は接合型トラン
ジスタの飽和特性の説明図、第5図は従来例のショット
キーダイオードをクランパに用い飽和制御を行なうトラ
ンジスタの等価回路図、第6図板(a)(b)は飽和特
性の説明図である。 主な符号 lap型半導体(si)基板、2:(n−)コレクタ層
、3:分離拡散層、4:n+埋め込み層、5: (p型
拡散)ベース層、6.6° :p“ベースコンタクト層
、7:(n”)エミツタ層、8:n+層、9:コレクタ
電極、10:エミッタ電極、11:(ベースコンタクト
層6.6′及びn1層8の双方にオーミックに接続する
)金属電極、12 : Si02
Claims (1)
- 接合型トランジスタのベースとコレクタの間を接続する
チャネルを設け、該チャネルが該トランジスタの非飽和
状態ではベースとコレクタ間の接合部の空乏層の拡がり
により閉じ、該トランジスタの飽和状態で開くようにな
し、該トランジスタの飽和状態でコレクタ−ベース間電
圧がクランプされるようにすることを特徴とする接合型
トランジスタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259395A JPS62119972A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 接合型トランジスタ |
| US06/932,287 US4739386A (en) | 1985-11-19 | 1986-11-19 | Bipolar transistor having improved switching time |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259395A JPS62119972A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 接合型トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119972A true JPS62119972A (ja) | 1987-06-01 |
Family
ID=17333537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60259395A Pending JPS62119972A (ja) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | 接合型トランジスタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4739386A (ja) |
| JP (1) | JPS62119972A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8810973D0 (en) * | 1988-05-10 | 1988-06-15 | Stc Plc | Improvements in integrated circuits |
| US4969027A (en) * | 1988-07-18 | 1990-11-06 | General Electric Company | Power bipolar transistor device with integral antisaturation diode |
| DE3841777C2 (de) * | 1988-12-12 | 1994-06-23 | Telefunken Microelectron | Halbleiteranordnung mit vertikalem npn-Planartransistor |
| US5028977A (en) * | 1989-06-16 | 1991-07-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Merged bipolar and insulated gate transistors |
| US5068705A (en) * | 1990-07-31 | 1991-11-26 | Texas Instruments Incorporated | Junction field effect transistor with bipolar device and method |
| FR2708144A1 (fr) * | 1993-07-22 | 1995-01-27 | Philips Composants | Dispositif intégré associant un transistor bipolaire à un transistor à effet de champ. |
| US6420757B1 (en) | 1999-09-14 | 2002-07-16 | Vram Technologies, Llc | Semiconductor diodes having low forward conduction voltage drop, low reverse current leakage, and high avalanche energy capability |
| US6580150B1 (en) | 2000-11-13 | 2003-06-17 | Vram Technologies, Llc | Vertical junction field effect semiconductor diodes |
| US6537921B2 (en) | 2001-05-23 | 2003-03-25 | Vram Technologies, Llc | Vertical metal oxide silicon field effect semiconductor diodes |
| DE10206133C1 (de) * | 2002-02-14 | 2003-09-25 | Infineon Technologies Ag | Vertikaler Bipolartransistor mit innewohnendem Junction-Feldeffekttransistor (J-FET) |
| US6958275B2 (en) * | 2003-03-11 | 2005-10-25 | Integrated Discrete Devices, Llc | MOSFET power transistors and methods |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4095252A (en) * | 1976-12-27 | 1978-06-13 | National Semiconductor Corporation | Composite jfet-bipolar transistor structure |
| US4143392A (en) * | 1977-08-30 | 1979-03-06 | Signetics Corporation | Composite jfet-bipolar structure |
| US4337474A (en) * | 1978-08-31 | 1982-06-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| EP0029350B1 (en) * | 1979-11-14 | 1987-08-05 | Fujitsu Limited | An output transistor of a ttl device with a means for discharging carriers |
| JPS5739572A (en) * | 1980-08-21 | 1982-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Transistor |
| JPS56153775A (en) * | 1981-03-23 | 1981-11-27 | Semiconductor Res Found | Semiconductor integrated circuit |
| US4689651A (en) * | 1985-07-29 | 1987-08-25 | Motorola, Inc. | Low voltage clamp |
-
1985
- 1985-11-19 JP JP60259395A patent/JPS62119972A/ja active Pending
-
1986
- 1986-11-19 US US06/932,287 patent/US4739386A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4739386A (en) | 1988-04-19 |
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