JPS62244171A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はトランジスタ、特にり。の高いトランジスタに
関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に電流の増幅率が高いものとしては特公昭５９−２
５３９０号公報の如くダーリントン・トランジスタがあ
る。しかしながら°前記ダーリントン・トランジスタは
Ｖｃｔ（ｓａｔ）およびＶｃｌＯが非常に大きく、消費
電力が大きい問題点を有していた。

そこで上述の問題点を解決すべく　Ｖｃｔ（ｓａｔ）お
よびｖ　ｃｍｏが大きくり。の高いトランジスタとして
特願昭５９−１４９９１９号（第２図（イ）・第２図（
ロ））があり、シリコン半導体基板より成るコレクタ領
域（２１）と、ベース領域（２３）と、メツシュ状のエ
ミッタ領域（２４）とを備え、エミッタ領域（２４）は
ベース領域（２３）のほぼ全面に配置され、ベース領域
（２３）のフンタクト領域（２５）・・・（２５）は多
数島状にエミッタ領域（２４）内にエミッタ領域（２４
）に完全に囲まれて配置されている。基板（２３）表面
のシリコン酸化膜（２６）上には（ここでは省略する）
−属目の第１ベース電極（２７）と第１エミツタ電極（
２８）が形成きれ、第１ベース電極（２７）はベース領
域（２３）の各コンタクト領域（２５〉・・・（２５）
に才一ミックコンタクトし多数の島状をなし、第１エミ
ツタ電極（２８）はエミッタ領域（２４）のほぼ全表面
とオーミンクコンタクトしてメツシュ状をなしている。

第１ベース電極（２７）および第１エミツタ電極（２８
）はポリイミド等の層間絶縁膜（２９）で被覆され、眉
間絶縁膜（２９）上には実線で示す二層目の第２ベース
電極（３０）および第２エミツタ電極（３１）が形成き
れる。第２ベース電極（３０）は島状に散在した多数の
第１ベース電極（２７）・・・（２７）に夫々オーミッ
クコンタクトし、櫛歯状に一方向に延在されて形成され
る。第２エミツタ電極（３１）はメツシュ状の第１エミ
ツタ電極（２８）と帯状にオーミックコンタクトして櫛
歯状にポンディングパッドまで延在されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上述の構成ではコレクタおよびベース間の耐サージ性を
高める方法としてはコレクタおよびベース間にツェナー
・ダイオードを外付けしていたためコストや耐サージ性
に問題を有していた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は上述した問題点に鑑みてなされ、少なくとも一
導電型で高不純物濃度の半導体基板（１）と、該基板（
１）表面に設けた実質的にコレクタとして働く一導電型
のエピタキシャル層（２）と、該エピタキシャル層（２
）表面に設けた逆導電型で低不純物濃度のベース領域（
３）と、少なくとも前記ベース領域（３）端部に重畳し
た逆導電型で高不純物濃度のベースコンタクト領域（４
）と、前記ベース領域（３）表面に設けたメツシュエミ
ッタ領域（５）とを備えたトランジスタに於いて、前記
ベース領域（３）と重畳する一導電型のダイオード層（
７）が形成され、前記ダイオード層（７）とエピタキシ
ャル層（２）とでツェナー・ダイオードを形成すること
で解決するものである。

（＊）作用 前記ベース領域（３）と重畳しかつ前記ベース領域（３
）端部に形成される一導電型のダイオード層（７）を形
成することで、トランジスタのベース・コレクタ間にツ
ェナー、・ダイオードを形成することが可能となるため
に耐サージ性が良好で、コストの安価なトランジスタが
可能である。

（へ）実施例 本発明に依るトランジスタの平面図および断面図を第１
図（イ）および第１図（ロ）に示す。

本発明に依るトランジスタはＮ４″型のシリコン半導体
基板（１）と、該半導体基板（１）上に被覆されたコレ
クタとして働くＮ型のエピタキシャル層（２）と、以下
点線で示す如く該エピタキシ４ル層（２）に形成される
Ｐ−型のベース領域（３）と、少なくとも前記ベース領
域（３）端部に重畳したＰ＋型のベースコンタクト領域
（４）と、前記ベース領域（３）表面に設けたＮ＋型の
メツシュエミッタ領域（５）とを備え、エミッタ領域（
５）はベース領域（３）のほぼ全表面に配置され、マル
チベース領域（６）・−（６）は多数島状にエミッタ領
域（５）内に完全に囲まれて配置されている。　　　　
□ また前記ベースコンタクト領域（４）は第１図（イ）に
示す如く形成され、ペースコレクタ接合の表面端部での
反転を切土してＶＣＩ。耐圧特性のソフト化とコレクタ
遮断電流Ｉ”ｅｌｍ。増大を抑制している。

一方前記ベース領域（３）と重畳しかつ前記ベース領域
（３）端部に形成されるＮ′″型のダイオード層（７〉
がある。

本構成は本発明の特徴とする所であり、前記Ｎ３型のダ
イオード層（７）にある、つまり前記Ｎ＋型のダイオー
ド層（７）と対応する領域にＰ９イオンを第３図に示す
如＜　１００ＫｅＶ、　３　、８　Ｘ　１　Ｇ　”ａＭ
−”ｃ７）条件でイオン注入し前記ＮＩ型のダイオード
層（７）を形成する。

従って前記Ｎ′″型のダイオード層（７）とコレクタ領
域（２）となるエピタキシャル層（２）で、トランジス
タのベース−コレクタ間にツェナー◆ダイオードを形成
することが可能となり、耐サージ性が良好でコストの安
価なトランジスタを形成できる。

次に前記基板（２）表面のシリコン酸化膜（８）（第１
図（イ）では省略する）１鎧は一層目の第１ベース電極
（９）と第１エミツタ電極（１０）が形成され、第１ベ
ース電極（９゛バ９）はベースコンタクト領域（４）お
よびマルチベース領域（６）・−（６）にオーミックコ
ンタクトをなし、第１エミツタ電極（１０）はエミッタ
領域（５）のほぼ全表面とオーミンクコンタクトしてメ
ツシュ状をなしている。またエミッタ・ベース接合の表
面での反転を防止するためにエミツダベース接合の酸化
膜（８）上にはシリコン窒化膜（１１）を被覆する。シ
リコン窒化膜り１１）は高温（７００℃）でＣＶＤ法に
より形成されるダレインサイズの小さい緻密なものが用
いられ、エミッタ領域（５）の拡散工程前より酸化膜（
８）を被覆して拡散工程時および完成後に酸化膜（８）
への不純物の進入を防止して酸化膜（８）を安定に保っ
ている。

続いて前記第１ベース電極（９）および第１エミツタ電
極（１０〉はポリイミド等の層間絶縁膜（１２）で被覆
され、居間絶縁膜（１２）上には実線で示す二層目の第
２ベース電極（１３）および第２エミツタ電極（１４）
が形成される。第２ベース電極（１３）は島状に散在し
た多数の第１ベース電極（９）・・・（９）および（９
′）に夫々オーミックコンタクトして櫛歯状に一方向に
延在されて形成されている。また第２エミツタ電極（１
４）はメツシュ状の第１エミツタ電極（１０）とオーミ
ンクコンタクトし、前記第２ベース電極（１３）と同様
櫛歯状に形成されている。

層上したトランジスタではベース領域（３）を低不純物
濃度にすることで高いＶ。。を実現でき、またベース面
積とエミッタ面積の比を増大でき、エミッタ領域〈５）
を大幅に増大できるので、最大コレクタ電流を増大でき
る。更にはエピタキシャルＪｉ！　（２）の厚みを薄く
でき、ベース領域（３）の不純物濃度も低いので、逆β
を高く設定でき逆トランジスタの特性を向上できる。

また第４図に従来構造のり、によるＶＣＩ。、Ｖｃ、。

分布を示す。本発明は従来構造に比べ■ｃＩＩｏ、ｖ　
ｅｇｏレベルがｈ□の大小にかかわらず６０Ｖ近辺にあ
り６０±ＩＯＶを満足するものである。これにより耐サ
ージ性が向上でき産業用途に最適のトランジスタとなり
うる。

更には第５図に示す如く、従来のダーリントン・トラン
ジスタ接続のトランジスタのｖｃｔ（ｓａｔ＞に比べ本
発明のトランジスタのＶｃ露（Ｓａｔ）は小さくなる。

従って熱損失が小さく、電圧の利用効率の良い半導体装
置が可能となる。

従って特性はＶ。３゜＝６０±１０　Ｖ、　Ｖｃ＊。−
６０：ｔ　１０　Ｖ、　ｖＢｏＪ？１５　Ｖ、　　Ｉｃ
＝２Ａ、　ｈｙｔ（５Ｖ、５００ｍＡ）＝８００〜３２
０Ｇと好特性が得られる。

（ト）発明の効果 以上の説明からも明らかな如く前記Ｎ′″型のダイオー
ド層（７）を形成することで、前記ダイオード層（７）
とコレクタ領域となるエピタキシャル層（２）で、トラ
ンジスタのベース・コレクター間にツェナー・ダイオー
ドを形成することが可能となり、耐サージ性が良好でコ
ストの安価なトランジスタを形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（りは本発明の実施例でありトランジスタの平面
図、第１図（ロ）は第１図（イ）におけるＸ−Ｘ′線の
断面図、第２図（イ）は従来のトランジスタの平面図、
第２１３０（ロ）は第２図（イ）におけるｘ−ｘ’腺の
断面図、第３図はＶＣＩＯとＰ“イオン注入ドーズ量の
特性図、第４図はＶ　Ｃ１１０％　Ｖｃａｏの特性図、
第５図はＶｃＫ（ｓａｔ）の特性図である。 （１）は半導体基板、（２）はエピタキシャル層、（３
）はベース領域、（４）はベースコンタクト領域、（５
）はメツシュエミッタ領域、（６）はマルチベース領域
、（７〉はダイオード！、（８）はシリコン酸化膜、（
９）は第１ベース電極、（１０）は第１エミツタ電極、
（１１）はシリフン窒化膜、（１２）は居間絶縁膜、（
１３）は第２ベース電極、（１４）は第２エミツタ電極
である。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 第１図〆】 第　２　閃　１スＪ 第　２　閃　（口Ｊ ＶＣＢＯ（１０／、ｌＡ）　Ｃｖ） 第４閃 第５図 ＬｃＣＡ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一導電型で高不純物濃度の半導体基板
   と、該基板表面に設けた実質的にコレクタとして働く一
   導電型のエピタキシャル層と、該エピタキシャル層表面
   に設けた逆導電型で低不純物濃度のベース領域と、少な
   くとも前記ベース領域端部に重畳した逆導電型で高不純
   物濃度のベースコンタクト領域と、前記ベース領域表面
   に設けたメッシュエミッタ領域とを備えたトランジスタ
   に於いて、前記ベース領域と重畳する一導電型のダイオ
   ード層が形成され、前記ダイオード層とエピタキシャル
   層とでツェナー・ダイオードを形成することを特徴とし
   たトランジスタ。