JPS6239546B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6239546B2
JPS6239546B2 JP54070438A JP7043879A JPS6239546B2 JP S6239546 B2 JPS6239546 B2 JP S6239546B2 JP 54070438 A JP54070438 A JP 54070438A JP 7043879 A JP7043879 A JP 7043879A JP S6239546 B2 JPS6239546 B2 JP S6239546B2
Authority
JP
Japan
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region
base
emitter
conductivity type
emitter region
Prior art date
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Expired
Application number
JP54070438A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS55162267A (en
Inventor
Tadahiko Tanaka
Toshio Wakabayashi
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.)
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Denki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Denki Co Ltd
Priority to JP7043879A priority Critical patent/JPS55162267A/ja
Publication of JPS55162267A publication Critical patent/JPS55162267A/ja
Publication of JPS6239546B2 publication Critical patent/JPS6239546B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H10D48/34Bipolar devices
    • H10D48/345Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大電流密度で動作させるトランジスタ
構造に関し、特にベース領域内に島状に配置され
たエミツタ領域の形状に関する。
一般にトランジスタを大電流密度で動作させる
と、エミツタ領域に流れる電流は、エミツタ領域
直下のベース横方向の内部抵抗による電圧降下の
ために、エミツタ−ベース接合面の周辺部に集中
することが知られている。従つて電流が増加する
とエミツタ−ベース接合面の温度が上昇し、破壊
に至ることがあり、破壊強度が小さい欠点があつ
た。そこで従来はエミツタの面積に対してその周
辺長をできるだけ長くするために、エミツタの形
状をストライブ状にしたり、また各々分離された
島状に形成して、各々のエミツタ領域を電極に依
つて接続していた。周辺長を長くする効果として
は明らかにエミツタを島状に形成した方が良い。
第1図はエミツタ領域を島状に形成した従来の
トランジスタのパターンの一部を示す平面図であ
る。
第1図に於いて1は第1導電型の半導体基板で
あり、例えばn型シリコン半導体である。2はこ
の半導体基板1の主面から半導体基板1とは異な
る第2導電型例えばP型を与える不純物を拡散し
て形成されたベース領域、3はこのベース領域2
内に同導電型で高不純物濃度を与える如く半導体
基板1の主面から拡散に依つて形成された網目状
のベースコンタクト領域、4は半導体基板1と同
じ導電型を与える不純物を主面から前記ベースコ
ンタクト領域3の網目に依つて囲まれたベース領
域2内に各々拡散して形成されたエミツタ領域で
ある。このエミツタ領域4はベース領域2内に複
数個が各々独立して島状に形成され、各々エミツ
タ領域4は正方形状であり、その中心部にはエミ
ツタコンタクト5が形成され、各々のエミツタ領
域4はくし形に形成された電極6に依つて接続さ
れる。一方ベースコンタクト領域3には複数のベ
ースコンタクト7が形成され電極8に依つて接続
される。この様なトランジスタ構造に依ればエミ
ツタ領域4の周辺長は大幅に長くなり、大電流を
流した時のhFE、飽和電圧が大幅に改善され、破
壊強度が向上するが、大電流を流した状態で局所
的に温度が上昇すると、そこに電流集中が生じ破
壊することがある。
本発明は上述した点に鑑みて為されたものであ
り、第1図に示された従来のトランジスタよりも
更に破壊強度を向上させたトランジスタ構造を提
供するものである。以下図面を参照して本発明を
詳述する。
先ず本発明の説明をする前に従来のトランジス
タに於ける破壊の原因を解明する。
第2図にエミツタ領域4の1つの島とその周囲
を取囲むベースコンタクト領域3を示す。第2図
に於いてRSEはエミツタ領域4内のAB間内部抵
抗、RSE′はエミツタ領域4内のAC間内部抵抗、
BBはベース領域2内のAB間内部抵抗、RBB′は
ベース領域2内のAC間内部抵抗である。今AB間
に流れる横方向の電流をIE,AC間に流れる横方
向の電流をIE′とすると、IE,IE′は IE∝expq/KT(VBE−RSEE−RBB×I/h
)…… (1) IE′∝expq/KT (VBE−RSE′IE′−RBB′×I′/hFE
……(2) と表わされる。qは電荷、kはボルツマン定数、
Tは温度、VBEはベースエミツタ間電圧、hFE
電流比である。
上式に於いて、低電流時にはIE,IE′が小さ
いために第2項及び第3項は無視できる程度であ
り、エミツタ領域4全体に略等しい電流が流れ
る。次にエミツタ領域4に大電流が流れ始める
と、VBEの値が大きくなると同時にIE及びIE
が増えてくる。即ち、(1),(2)式の第2項及び第3
項が無視できなくなる。そして、AB間の距離は
AC間の距離より長いので、エミツタ領域4の内
部抵抗はRSE>RSE′であり、またベース領域2
の内部抵抗は、その距離の差はわずかであるが、
ベース領域2の比抵抗が高いので、RBB>RBB
となつている。従つて、電流の流れ始めはIE
E′となり、AC間の接合部の温度はAB間の接合
部の温度より上昇し、この温度差はエミツタ・ベ
ース間の接合特性によりエミツタ電流IEを更に
多く流し、AB間接合部の温度を上げ電流IEとI
E′の差をますます大きくする様に働くため、エミ
ツタ電流はAC間に集中し、ついには破壊に至る
のである。
そこで本発明は、大電流が流れた場合に、電流
EとIE′とを等しくしようとするものである。
E〓IE′とすると(1),(2)式より次式が得られ
る。
SE+RBB/hFE〓RSE′+RBB′/hFE
…(3) 即ち、 hFESE+RBB〓hFESE′+RBB′ ……(4) 今、許容される最大電流が流れたとき、hFE
仮に“2”まで低下したとすると、(4)式は、 2RSE+RBB〓2RSE′+RBB′ ……(5) となる。従つて、この場合には、(5)式を成立させ
る様にエミツタ領域4の形状を設計すれば良いの
である。
第3図は本発明を実施したトランジスタ構造の
一部平面図である。
第3図に於いて、9は第1導電型の半導体基板
であり、例えばn型半導体シリコンである。10
はこの半導体基板9の主面から半導体基板9とは
異なる第2導電型例えばP型を与える不純物を拡
散して形成されたベース領域、11はこのベース
領域10内に同導電型で高不純物濃度を与える如
く半導体基板9の主面から拡散に依つて形成され
た網目状のベースコンタクト領域、12は半導体
基板9と同じ導電型を与える不純物を主面から前
記ベースコンタクト領域11の網目に依つて囲ま
れたベース領域10内に各々拡散して形成された
エミツタ領域である。このエミツタ領域12は本
発明の最も特徴とするもので、その形状は正方形
状の各辺がエミツタ領域12の中央部に向つて切
欠かれた形状の凹部13を有するものであり、エ
ミツタ領域12の中央部にはエミツタコンタクト
14が形成され、くし形に形成された電極15に
依つて、各々のエミツタ領域12が接続される。
ベースコンタクト領域11にはベースコンタクト
16が複数形成され電極17に依つて各々が接続
される。
エミツタ領域12を更に詳しく説明するために
第4図に1つのエミツタ領域12とその周辺の一
部を示す。エミツタ領域12は正方形の各辺に凹
部13が設けられた形状で凹部13は半円状に設
けられる。この様な形状のエミツタ領域12に依
るとエミツタ領域12の中央部からベースコンタ
クト領域11までの最短距離方向に於いてエミツ
タ領域12での横方向内部抵抗RSE′が減少しベ
ース領域10での横方向内部抵抗RBB′が増大す
る結果となる。
第5図はhFEが“2”に低下した場合に、(5)式
を満足する凹部の深さを示すグラフである。第5
図に於いて、横軸はAC間の距離であり、縦軸は
抵抗を示す。直線イはエミツタ領域12に於ける
A点からの距離に対する内部抵抗のhFE“2”
倍、即ち、2RSE′を示し、直線ロはベース領域1
0に於けるC点からの距離に対する内部抵抗RB
′を示し、更に直線ハは接合面の位置に対する
(5)式、即ち、2RSE′+RBB′を示すものである。
第2図に示されたエミツタ形状に於ける接合面の
位置が、第5図に於いて、D点であるとすると、
D点に於ける直線イの値とD点に於ける直線ロの
値との和、即ち、直線ハの値は、(2RSE′+RB
′)Dとなつている。一方、RSE>RSE′、RBB
>RBB′であるので、当然AC間に於ける2RSE
BBの値は(2RSE′+RBB′)Dより大きく、例
えばF点であつたとする。従つて、凹部13の形
成に依つて、(5)式を成立させるためには、下点の
値となる直線ハに対応する横軸の点、これをE点
とする、を求めれば、DE間の距離△l′が凹部1
3の深さとなる。△l′だけ凹ますことに依り、エ
ミツタ領域12の内部抵抗は△RSE′減少し、一
方ベース領域10の内部抵抗は△RBB′増加した
とすると、 2RSE+RBB〓2(RSE′−△RSE′) +(RBB′+△RBB′) ……(6)式 が成立し、(5)式が満足されたことになる。
この様にhFEが“2”となる大電流が流れた場
合に、(5)式が成立することに依り、AB間及びAC
間を流れる電流IE及びIE′は等しくなり、電流
集中に依る破壊が防止されるのである。
本発明の実施例ではhFEが“2”に低下する場
合を説明したが、一般的には(4)式が成立する様
に、即ち、許容される大電流が流れたときのhFE
の値に於いて、(4)式が成立する様に凹部の深さを
決定すれば良いのである。また凹部は半円状に限
らず、エミツタ領域12の中央部からベースコン
タクト領域11までの最短距離方向に於いて、h
FESE′+RBB′が増加する様な形状の凹部13を
形成すれば良いのである。またベースコンタクト
領域11を形成せずに、電極に依るベースコンタ
クトの場合にも同様の効果が得られる。
上述の如く本発明に依ればエミツタ領域をその
中心部に向かつて凹部を形成した形状にすること
に依り、大電流を流した時の電流分布も均一化す
ることができ、電流集中に依つて起こる破壊を防
ぐことができるので、大電流時のhFE、飽和電圧
を大幅に改善でき破壊強度が一段と向上するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示すトランジスタの一部平面
図、第2図は第1図に示したトランジスタのエミ
ツタ領域の1つを示す平面図、第3図は本発明の
実施例を示す一部平面図、第4図は第3図に示し
た実施例のエミツタ領域の1つを示す平面図、第
5図はhFEを“2”とした場合の凹部の深さを求
めるグラフである。 9……半導体基板、10……ベース領域、11
……ベースコンタクト領域、12……エミツタ領
域、13……凹部、14……エミツタコンタク
ト、15……電極、16……ベースコンタクト、
17……電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の
    主面に設けられた第2導電型のベース領域と、該
    ベース領域内に網目状に形成された、第2導電型
    で高不純物濃度のベースコンタクト領域あるいは
    ベースコンタクトと、該ベースコンタクト領域あ
    るいはベースコンタクトに囲まれた前記ベース領
    域内に形成され、第1導電型で高不純物濃度のエ
    ミツタ領域とを有するトランジスタ構造に於い
    て、前記エミツタ領域は、前記エミツタ領域の中
    央部から前記ベースコンタクト領域およびベース
    コンタクトまでの最長および最短距離間に夫々形
    成されるエミツタ領域内の抵抗(RSEおよび
    RSE′)およびベース領域内の抵抗(RBBおよび
    RBB′)が hFE×RSE+RBB≒hFE×RSE′+RBB′ (hFEは許容される最大電流が流れたときの電
    流比である。)を満足する凹部を夫々の側辺の中
    央部に形成することを特徴としたトランジスタ構
    造。
JP7043879A 1979-06-04 1979-06-04 Transistor structure Granted JPS55162267A (en)

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JP7043879A JPS55162267A (en) 1979-06-04 1979-06-04 Transistor structure

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JPS55162267A JPS55162267A (en) 1980-12-17
JPS6239546B2 true JPS6239546B2 (ja) 1987-08-24

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165759A (ja) * 1984-02-07 1985-08-28 Nippon Denso Co Ltd 集積回路素子
JPH0546268Y2 (ja) * 1986-01-30 1993-12-03

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5136595A (ja) * 1974-09-20 1976-03-27 Yaskawa Denki Seisakusho Kk

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