DE3789913T2

DE3789913T2 - Leistungstransistor.

Info

Publication number: DE3789913T2
Application number: DE3789913T
Authority: DE
Inventors: Takao Patent Division Emoto; Hirosi Patent Division Oodaira; Masayuki Patent Division Saito; Takeo Patent Division Shiomi; Osamu Patent Division Takikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2007-03-28
Also published as: DE3789913D1; EP0239960B1; EP0239960A3; EP0239960A2; KR870009489A; JPS62229975A; KR900003838B1; JPH0511418B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungstransistor zur Leistungssteuerung und insbesondere ein Halbleiterbauteil mit einem Ballastwiderstand.
Normalerweise ist der Anwendungsbereich eines bipolaren Transistor durch einen maximalen Nennwert, wie z. B. durch eine maximale Spannung, einen maximalen Strom, eine maximale Kollektorverlustleistung und dergl. eingeschränkt. Bipolare Leistungstransistoren, die hohen Spannungen und hohen Strömen unterworfen werden, brechen auch dann oft durch oder es werden ihre Eigenschaften negativ beeinflußt, wenn sie innerhalb ihrer maximalen Nennwerte betrieben werden. Viele Leute haben dieses Durchbruchsphänomen untersucht, und man ist zu dem Schluß gekommen, daß eine Stromkonzentration einen lokalen heißen Punkt in einem Strompfad verursachen kann, und dieses ein lokales thermisches Weglaufen induziert. In dem Stadium des lokalen thermischen Weglaufens verringert sich der Widerstand des heißen Punkts wie der eines Halbleiters aufgrund einer Temperaturerhöhung, und ein durch den heißen Punkt fließender Strom erhöht sich. Die Temperatur des heißen Punkt erhöht sich wegen des Stromanstiegs weiter, und dieses führt wiederum zu einer Verringerung des Widerstandes. Dieser Zyklus setzt sich fort, bis der Emitter/Kollektor-Pfad kurzgeschlossen ist, und somit der Transistor durchbricht.
Aus diesem Grunde wird bei Hochleistungstransistoren in Anbetracht eines zweiten Durchbruchs ein "Sicherer Betriebsbereich" (ASO, Area of Safety Operation) zusätzlich zu den maximalen Nenndaten angegeben. Für die Entwicklung von Hochleistungstransistoren ist es wichtig den ASO-Bereich auszudehnen.
Fig. 1 stellt einen NPN-Leistungstransistor mit einer bekannten Querschnittsstruktur dar. Der in Fig. 1 dargestellte Transistor weist eine n-Kollektorzone oder ein Substrat 10, eine in dem Oberflächenbereich des Substrats 10 ausgebildete p-Basiszone 12 und eine in dem Oberflächenbereich der Basis 12 ausgebildete Emitterzone 14 auf. Die Kollektorelektrode 16 ist als Kontakt zu der gesamten Bodenfläche des Substrats 10 ausgebildet. Die Basiselektrode 18 und die Emitterelektrode 20 sind als Kontakte zu einem Teil der Oberfläche der Zone 12, bzw. zu einem Teil der Oberfläche der Zone 14 ausgebildet. Beim Betrieb dieses Transistors wird ein durch den Kollektor und Emitter fließender Strom unmittelbar unterhalb der Emitterzone 14 in der Basiszone 12 aufgrund des Widerstands in der seitlichen Richtung konzentriert. Wenn der Emitterstrom sehr groß ist, kann leicht ein heißer Punkt nahe am Basis/Emitter-Übergang entstehen. Wenn der heiße Punkt tatsächlich auftritt, erfolgt das lokale thermische Weglaufen. Bei einem PNP-Transistor entsteht leicht ein heißer Punkt nahe am Basis/Kollektor- Übergang, und dieses induziert ein lokales thermisches Weglaufen in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben.
Es ist bekannt, daß die Stromverstärkung hFE, als die wichtige Eigenschaft des Transistors von dem Emitterinjektionswirkungsgrad und einer effektiven Emitterfläche abhängt, und mit einer Verkleinerung dieser Faktoren geringer wird. Der Emitterinjektionswirkungsgrad wird bei einem Eintreten des Transistorbetriebszustandes in eine Hochstrombereich merklich reduziert. Da kommt daher, daß der von der Emitterzone 14 in die Basiszone 12 injizierte Trägeranteil erhöht ist. Die effektive Emitterzone ist scheinbar verringert, da der Emitterstrom lokal in der Basiszone 12 unmittelbar unterhalb der Emitterzone 14, wegen des Widerstands in der seitlichen Richtung der Basiszone 12, konzentriert ist.
Es wurden einige Gegenmaßnahmen gegen den zweiten Durchbruch von Leistungstransistoren und gegen eine Verringerung der Stromverstärkung vorgeschlagen. Beispielsweise sind ein Transistor mit einer gleichmäßigen Basis, ein dreifach diffundierter Transistor, ein Transistor mit aufgeteiltem Emitter bekannt. In dem Transistor mit gleichmäßiger Basis ist eine Verunreinigung gleichmäßig in der Basiszone ohne Dichtegradient eindotiert. Bei dem dreifach diffundierten Transistor wird ein Substrat mit hohem spezifischen Widerstand als Kollektorzone eingesetzt. Bei dem Transistor mit aufgeteiltem Emitter sind anstelle eines einzigen Emitterbereichs mehrere Teilemitterbereiche parallel in dem Oberflächenbereich der Basiszone ausgebildet, und es ist ein Ballastwiderstand in Reihe zur Emitter- oder der Basiszone geschaltet.
Besondere der Transistor mit geteilten Emitter weist einen weiten Anwendungsbereich auf und kann vorteilhafterweise die vorgenannten Schwachstellen beseitigen und ist bereits kommerziell erhältlich. Insbesondere dient der Ballastwiderstand als ein negativer Rückkopplungswiderstand zur Unterdrückung eines Emitterstromanstiegs, und es fließt ein gleichmäßig aufgeteilter Strom durch jede Teilemitterzone. Demzufolge kann verhindert werden, daß die Temperatur des heißen Punkts ansteigt. Der Ballastwiderstand besteht normalerweise aus einer Halbleiterschicht, in die eine Verunreinigung eindotiert ist, siehe EP-A-0 141 075. Beispielsweise wird dafür B, P, SiC, Ta&sub2;&sub0;&sub3;, Ta-SiO&sub2; und dergl. verwendet, und für die Halbleiterschicht wird Polysilizium eingesetzt.
Es ergeben sich jedoch die folgenden Probleme, wenn der Ballastwiderstand eine Halbleiterschicht mit Verunreinigungsdotierung ist. Wenn ein Strom durch einen Halbleiter als Widerstandsmaterial fließt, wird dieser Halbleiter aufgeheizt. Der Widerstand des Halbleiters verringert sich unerwünschterweise bei einem Anstieg seiner Temperatur, und kann nicht konstant gehalten werden. In Leistungstransistoren in denen ein hoher Strom fließt, kann die mit Verunreinigungen dotierte Schicht nicht zufriedenstellend als Ballastwiderstand funktionieren.
Die GB-A-1 044 469 beschreibt einen Leistungstransistor mit einem Halbleitersubstrat, das als Kollektorzone dient; mit einer in einen Oberflächenbereich des Substrats ausgebildeten Basiszone; und mit Teilemitterzonen, die in einem Oberflächenbereich der Basiszone ausgebildet sind. Die Emitterelektroden sind über Widerstände zu einem gemeinsamen Emitteranschluß zusammengefaßt. Die Widerstände bestehen aus einer Mischung aus Metall und einem Metalloxid.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Leistungstransistors mit einem erweiterten sicheren Betriebsbereich.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch einen Leistungstransistor gelöst, mit: einem Halbleitersubstrat, das als Kollektorzone dient; einer in einem Oberflächenbereich des Halbleitersubstrats ausgebildeten Basiszone; in einem Oberflächenbereich der Basiszone ausgebildeten Teilemitterzonen; einer Ballastwiderstandseinrichtung, die als negativer Rückkopplungswiderstand dient, wobei die Ballastwiderstandseinrichtung aus einer Mischung aus Metall und Metalloxid besteht; und einer Verdrahtungseinrichtung zur Verdrahtung des Kollektors, der Basis und der Teilemitterzonen über die Ballastwiderstandseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballastwiderstandseinrichtung aus Rutheniumoxid und einem Oxid von mindestens einem Element aus der, aus Mg, Ca, Sr und Ba bestehenden Gruppe mit einem positiven Temperaturkoeffizienten besteht, und die Ordnungszahl des Oxids des ausgewählten Elements das 0,6- bis 2,0-fache der von Ru ist. Das Rutheniumoxidmaterial hat einen spezifischen Widerstand zwischen einem Halbleiter und einem Metall und besitzt eine ausgezeichnete Stabilität gegen Temperaturänderungen. Diese Eigenschaft kann die Anforderungen für die Auslegung und Herstellung der Ballastwiderstandsschicht leicht erfüllen. Der spezifische Widerstand des Rutheniumoxidmaterials kann seinen hohen Widerstand ohne merkliche Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften des Halbleiterbausteins beibehalten. Demzufolge kann der negative Rückkopplungseffekt der Ballastwiderstandsschicht verbessert werden. Die Stabilität des Rutheniumoxidmaterials kann Veränderungen im Widerstand sogar dann minimieren, wenn sich die Temperatur des Rutheniumoxidmaterials erheblich verändert. Ferner kann der Temperaturkoeffizient der Ballastwiderstandsschicht auf einen positiven Wert eingestellt werden. Daher kann das thermische Weglaufen des Leistungstransistors effektiv vermieden werden, wenn sich die Temperatur der Ballastwiderstandsschicht erhöht.
Diese Erfindung kann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden werden. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen bipolaren Leistungstransistors;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines bipolaren Leistungstransistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Leistungstransistor;
Fig. 4 ein Barrierenmetall, das zusätzlich für den in Fig. 2 dargestellten bipolaren Leistungstransistor vorgesehen ist; und
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen bipolaren Leistungstransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird ein Material untersucht, das am besten für eine Ballastwiderstandsschicht geeignet ist, um einen durch einen Leistungstransistor fließenden Strom zu stabilisieren. Der negative Rückkopplungseffekt des Ballastwiderstandes wird stärker, wenn dessen Widerstand erhöht, und ein Stromanstieg kann so effektiv unterdrückt werden. Die Verstärkung des negativen Rückkopplungseffekts muß jedoch beschränkt werden, da die folgenden Probleme auftreten. Mit einer Steigerung des negativen Rückkopplungseffekts, verringert sich eine äquivalente Stromverstärkung eines Halbleiterbauteils, das einen Ballastwiderstand enthält, erhöht sich die Kollektor/Emitter-Sättigungsspannung VCE(sat) und die Verlustleistung im Ballastwiderstand erhöht sich. Anhand der tatsächlichen Testergebnisse hat man herausgefunden, daß der negative Rückkopplungseffekt ohne Auslösen der vorgenannten Probleme verbessert werden konnte, wenn der Ballastwiderstand auf einige Ohm bis hundert 100 Ohm eingestellt war. Bei Betrachtung der tatsächlichen Abmessungen eines Bereichs, in dem der Ballastwiderstand als eine Schicht ausgebildet wird, ist der spezifische Widerstand eines Widerstandsmaterials vorzugsweise ρ = 10&supmin;² bis 10&supmin;³ Ωcm oder größer. Um die Zuverlässigkeit bei einem Anstieg der Temperatur zu verbessern, wird der Ballastwiderstand vorzugsweise aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten hergestellt. Beispielsweise hat ein Metallwiderstandsmaterial wie Ni-Cr (Nickel/Chrom-Legierung) einen positiven Temperaturkoeffizienten, besitzt aber einen ziemlich kleinen spezifischen Widerstand von 10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;&sup5; Ωcm. Somit ist eine gewünschte Ballastwiderstandsschicht nur schwierig zu erhalten. Andererseits weist ein Halbleitermaterial einen relativ hohen spezifischen Widerstand auf. Der Widerstand der aus dem Halbleitermaterial hergestellten Ballastwiderstandsschicht verringert sich jedoch bei einem Anstieg der Temperatur. Beispielsweise weisen eine Polysilizium-Ballastwiderstandsschicht bzw. eine SiC-Ballastwiderstandsschicht Temperaturkoeffizienten von -1000 ppm/ºC und -2000 ppm/ºC in der Nähe ihrer Betriebstemperatur auf.
Aus den vorgenannten Erkenntnissen schlossen die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß eine Rutheniumoxidmaterial am besten als ein Ballastwiderstandsmaterial geeignet ist. Insbesondere besitzt ein Rutheniumoxidmaterial mit Rutheniumoxid und einem Element M (M ist mindestens eines von Mg, Ca, Sr und Ba) eine ausgezeichnete Stabilität und einen geeignet hohen spezifischen Widerstand. Demzufolge kann eine Ballastwiderstandsschicht mit einem gewünschten Widerstand und den gewünschten Dimensionen hergestellt werden. Wenn das Ordnungszahlverhältnis M/Ru des Elements M zu Ru auf einen Wert kleiner als 2 festgelegt wird, kann ein positiver Temperaturkoeffizient des Widerstands eingestellt werden. (siehe Japanische Patentoffenlegung Nr. 60-157884).
Wenn der Wert von M/Ru auf kleiner als 0,6 festgelegt wird, verringert sich der spezifische Widerstand in unerwünschter Weise, und es kann der gewünschte Widerstand nicht mehr erzielt werden. Daher liegt das Ordnungszahlverhältnis M/Ru von M zu Ru, das in dem Rutheniumoxidmaterial enthalten ist, in dem Bereich zwischen 0,6 und 2.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 3 stellt die ebene Struktur eines bipolaren Leistungstransistors dar, und Fig. 2 stellt die Querschnittsstruktur des bipolaren Leistungstransistors längs der Linie I-I in Fig. 3 dar. Der Leistungstransistor weist eine n-Kollektorzone oder Substrat 30 und eine in dem Oberflächenbereich des Substrats 30 ausgebildete p-Basiszone 32 auf. Der Leistungstransistor weist ebenfalls ein große Anzahl von n- Teilemitterzonen auf, die in dem Oberflächenbereich des Basiszone 32 ausgebildet sind. Die Fig. 3 stellt zur Vereinfachung nur drei Teilemitterzonen 34-1, 34-2 und 34-3 dar. Der Isolationsfilm 36 ist als Schutzschicht zum Abdecken der Zonen 32, 34-1, 34-2 und 34-3 ausgebildet. Die Kollektorelektrode 38 ist als Kontakt mit der gesamten Bodenflächen des Substrats 30 ausgebildet. Die Basiselektrode 40 und die Emitterelektroden 42-1, 42-2 und 42-3 sind als Kontakt mit einem Teil der Basiszone 32, bzw. einem Teil der Emitterzone 34 ausgebildet. Die Emitterverdrahtungsschicht 44 ist auf dem Isolationsfilm 36 ausgebildet. Die Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 bestehen jeweils aus BaRuO&sub3;-Filmen mit einer vorgegebener Dicke (z. B. 0,5 um) und sind auf dem Isolationsfilm 36 in Kontakt mit den Emitterelektroden 41-1, 42-2 und 42-3 und der Emitterverdrahtungsschicht 44 ausgebildet. Bei der Herstellung der Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 wird das BaRuO&sub3; auf dem Isolationsfilm 36 durch das Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht. Der BaRuO&sub3;-Film wird durch einen Photoätzprozeß mit einem Photolackmuster als Maske selektiv geätzt und bleibt als die Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 mit den vorgegebenen Abmessungen zurück. Danach wird nach Bedarf ein isolierender Schutzfilm 48, wie z. B. SiO&sub2;, Si&sub3;N&sub4; oder dergl. auf den Ballastwiderstandsschichten abgeschieden.
Nachstehend wird ein stromstabilisierender Betrieb des Ballastwiderstands beschrieben. Da Emitterströme durch die Teilemitterzonen 34-1, 31-2 und 34-3 fließen, erhöht sich, wenn einer dieser Ströme, z. B. ein Strom, der durch die Teilemitterzone 34-2 fließt, irregulär ansteigt, ein Spanungsabfall in der Ballastwiderstandsschicht 46-2, die elektrisch mit der Teilemitterzone 34-2 über die Emitterelektrode 42-2 verbunden ist, und das Potential der Emitterelektrode 42-2 steigt bezogen auf das der Emitterverdrahtungsschicht 44 an. Auf diese Weise wird die Basis/Emitter-Vorwärtssteuerspannung lokal niedriger und somit wird ein durch die Teilemitterelektrode 34-2 fließender Strom verringert. Insbesondere dienen die Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 zur Unterdrückung eines Anstiegs der durch sie hindurchfließenden Emitterströme.
Daher kann ein große Anzahl von Teilemitterzonen auf einem im wesentlichen gleichen Potential gehalten werden, und die Emitterströme können zur Vermeidung einer Konzentration verteilt werden. Demzufolge tritt ein zweiter Durchbruch nicht leicht auf, und der sichere Betriebsbereich kann erweitert werden.
Wenn das Material der Emitterelektroden 42-1, 42-2 und 42-3 und der Emitterverdrahtungsschicht 44, z. B. ein Al-Film ist, verteilt sich das Al in das Rutheniumoxidmaterial hinein und es bildet sich an seiner Grenzfläche ein Isolator, wie z. B. Al&sub2;O&sub3;, was einen schlechten ohmschen Kontakt ergibt. In diesem Falle wird ein Metallfilm 50 mit einem hohen Schmelzpunkt als ein Barrierenmetall zwischen den Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 und den Emitterelektroden 42-1, 42-2 und 42-3 und zwischen Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 und der Emitterverdrahtungsschicht 44 ausgebildet. Fig. 4 stellt ein Beispiel dar, das ein Barrierenmetall verwendet, und ist eine vergrößerte Querschnittsansicht in der Nähe der Ballastwiderstandsschicht 46-2. Der Metallfilm 50 mit hohem Schmelzpunkt (z. B. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Ni, Pd und Pt) muß ein Metall enthalten, das nicht mit Metallen, wie Al, Au und Rutheniumoxid bei einer thermischen Behandlungstemperatur von ungefähr 500ºC reagiert.
In dieser Ausführungsform ist der spezifische Widerstand des BaRuO&sub3;-Materials ungefähr 5·10&supmin;³ Ωcm (1·10&supmin;² bis 10&supmin;³ Ωcm) und dieser Wert kann bis zu einem gewissen Grad durch die Veränderung des Ordnungszahlenverhältnisses von Ba und Ru geändert werden.
Als Beispiel wird ein Fall angenommen, bei dem der Widerstand der Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46- 3 auf 50 Ω eingestellt wird. Der Widerstand R wird durch die Formel R = ρ·l(t·w) dargestellt. In dieser Formel ist ρ ein spezifischer Widerstand, , und sind jeweils eine Länge, eine Dicke und eine Breite der Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3. Wenn p = 5·10&supmin;³ Ωcm ist und die Dicke = 0,5 um ist, kann das Verhältnis von der Länge zur Breite ein die Bedingungen erfüllender Wert von 1 : 3 sein. In diesem Falle sind die Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 so eingestellt, daß sie einen Temperaturkoeffizienten von ungefähr +800ppm/ºC aufweisen. In einen Halbleiterbauelement mit den vorgenannten Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 erhöht sich der Widerstand auch dann nur um 8%, wenn aus irgendeinem Grund ein Stromkonzentrationsphänomen in dem Chip auftritt und die Temperatur der Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46- 3 dort, wo der konzentrierte Strom fließt, um 100ºC erhöht ist. Da die Ballastwiderstandsschichten 46-1, 46-2 und 46-3 einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen, erhöht sich der Ballastwiderstandswert mit einem Anstieg der Temperatur, und ein Effekt zur Unterdrückung eines Stromanstiegs kann verstärkt werden. Beispielsweise wurden in NPN-Leistungstransistoren mit einem Ballastwiderstand von 25 Ω und 450 Teilemitterzonen die sicheren Betriebsbereiche (ASO's) einer herkömmlichen Struktur und eine Struktur der vorliegenden Erfindung gemessen und verglichen. Wenn ein Strom von 1 A mittels eines Einzelimpulses mit einer Impulsbreite von 300 ms durch jede einzelne Teilemitterzone geleitet wurde, betrug die Kollektor/Emitter-Spannung VCE, unmittelbar bevor der Transistor einen zweiten Durchbruch erlitt, 70 bis 80 V in dem herkömmlichen Transistor, und über 150 V in dem Transistor der vorliegenden Erfindung. Mit der Struktur der vorliegenden Erfindung wird insbesondere der sichere Betriebsbereich (ASO) auf das Doppelte des Bereichs einer herkömmlichen Struktur ausgedehnt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein bipolarer Leistungstransistor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 5 stellt die planare Struktur des Transistors dar. In Fig. 5 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der vorstehenden Ausführungsform und auf eine diesbezügliche detaillierte Beschreibung wird verzichtet. In dieser Ausführungsform sind die Basiselektroden 52-1, 52-2, 52-3 und 52-4 in Kontakt mit der Basiszone 32 in der Nähe der Emitterzonen 34-1, 34-2 und 34-3 ausgebildet. Die Emitterelektrode 54 ist in Kontakt mit den Teilemitterzonen 34-1, 34-2 und 34-3 ausgebildet. Die Basisverdrahtungsschicht 56 ist auf einem Isolationsfilm 36 ausgebildet. Die Ballastwiderstandsschichten 58-1, 58-2, 58-3 und 58-4 sind auf dem Isolationsfilm 36 und in Kontakt mit der Basisverdrahtungsschicht 56 und den Basiselektroden 52-1, 52-2, 52-3 und 52-4 ausgebildet. Die Wirkung der Ballastwiderstandsschichten 58-1, 58-2, 58-3 und 58-4 ist im wesentlichen dieselbe wie die bei der ersten Ausführungsform. Wenn eine Stromkonzentration in irgendeiner der Teilemitterzonen 34-1, 34-2 und 34-3 auftritt und ein Basisstrom, der durch eine Basiselektrode in der Nähe der Teilemitterzone fließt, erhöht ist, kann die Konzentration des Emitterstroms durch den negativen Rückkopplungseffekt des dazu in Reihe geschalteten Ballastwiderstandes unterdrückt werden. Da der Basisstrom eines Transistors normalerweise klein ist, d. h., 1/10 bis 1/1000 des Emitterstroms beträgt, kann dieser Effekt mit relativ kleinen Ballastwiderstandsschichten 58-1, 58-2, 58-3 und 58-4 erreicht werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird BaRuO&sub3; als das Rutheniumoxidmaterial verwendet. Wenn anstelle von Ba die Elemente Mg, Ca, Sr und dergl. verwendet werden, würden zufriedenstellende Testergebnisse mit ausgezeichneter Stabilität sowohl über lange als auch kurze Zeitperioden erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Halbleiterbauelemente angewendet werden, die einen Ballastwiderstand aufweisen und die den negativen Rückkopplungseffekt mittels eines Spannungsabfalls bewirken. Die Technik der vorliegenden Erfindung kann zum Teil auch in einem Leistungs-IC oder in einem Hybridbauelement eingesetzt werden.

Claims

1. Leistungstransistor, mit:

einem Halbleitersubstrat (30), das als Kollektorzone dient;

einer in einem Oberflächenbereich des Halbleitersubstrats (30) ausgebildeten Basiszone (32);

in einem Oberflächenbereich der Basiszone (32) ausgebildeten Teilemitterzonen (34-1 bis 34-3);

einer Ballastwiderstandseinrichtung (46-1 bis 46-3; 58-1 bis 58-4), die als negativer Rückkopplungswiderstand dient, wobei die Ballastwiderstandseinrichtung (46-1 bis 46-3; 58-1 bis 58-4) aus einer Mischung aus einem Metall und einem Metalloxid besteht; und

einer Verdrahtungseinrichtung (38, 40, 42-1 bis 42-3, 44, 50; 38, 50, 54, 52-1 bis 52-4, 54) zur Verdrahtung des Kollektors, der Basis und der Teilemitterzonen (30, 32, 34-1 bis 34-3) über die Ballastwiderstandseinrichtung (46-1 bis 46-3; 58-1 bis 58-4);

dadurch gekennzeichnet, daß

die Ballastwiderstandseinrichtung (46-1 bis 46-3; 58-1 bis 58-4) aus Rutheniumoxid und einem Oxid von mindestens einem Element aus der, aus Mg, Ca, Sr und Ba bestehenden Gruppe mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, hergestellt wird, und

die Ordnungszahl des Oxids des ausgewählten Elements die 0,6- bis 2,0-fache der von Ru ist.

2. Leistungstransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungseinrichtung eine Emitterverdrahtungsschicht (44) und eine Vielzahl von Emitterelektroden (42-1 bis 42-3 aufweist, die auf den Teilemitterzonen (34-1 bis 34-3) ausgebildet sind, und daß die Ballastwiderstandseinrichtung eine Vielzahl von Ballastwiderstandsschichten (46-1 bis 46-3) aufweist, von denen jede zwischen einer unterschiedlichen Emitterelektrode (42-1 bis 42-3) und der Emitterverdrahtungsschicht (44) angeschlossen ist (44).

3. Leistungstransistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballastwiderstandsschichten mit der Emitterverdrahtungsschicht (44) und mit den Emitterelektroden (42-1 bis 42-3) über einen Barrierenmetallfilm (50) aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt in Kontakt stehen.

4. Leistungstransistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit hohem Schmelzpunkt, ein Metall ist, das aus der, aus Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Ni, Pd und Pt bestehenden Gruppe, ausgewählt wird.

5. Leistungstransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungseinrichtung eine Basisverdrahtungsschicht (56) und eine Vielzahl von Basiselektroden (52-1 bis 52-4) aufweist, die auf denjenigen Abschnitten der Basiszonen ausgebildet sind, die zu den Teilemitterzonen (34-1 bis 34-3) benachbart liegen, und daß die Ballastwiderstandseinrichtung eine Vielzahl von Ballastwiderstandsschichten (58-1 bis 58-4) aufweist, von denen jede zwischen einer unterschiedlichen Basiselektrode (52-1 bis 52-4) und der Basisverdrahtungsschicht (56) angeschlossen ist (56).

6. Leistungstransistor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballastwiderstandsschichten mit der Basisverdrahtungsschicht (56) und mit den Basiselektroden (52-1 bis 52-4) über Barrierenmetallfilme (50) aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt in Kontakt stehen.

7. Leistungstransistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit hohem Schmelzpunkt, ein Metall ist, das aus der, aus Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Ni, Pd und Pt bestehenden Gruppe, ausgewählt wird.