JP2010109167A - Semiconductor device - Google Patents

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Shinsuke Saito
信輔 齋藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein wiring resistance in a horizontal direction by routing of an electrode becomes nonuniform within a chip and current capacity cannot be increased because a first-layer emitter electrode is disposed at a lower portion of a second-layer base electrode and a first-layer base electrode is disposed at a lower portion of a second-layer emitter electrode, in a discrete-type bipolar transistor having a double-layer electrode structure. <P>SOLUTION: In a semiconductor device, a base region is connected to a first-layer first base electrode 6 via a first contact hole CH1, and the first base electrode is connected to a second-layer second base electrode 16 via a first through-hole CH1 or a second through-hole CH2. An emitter region is connected to a first-layer first emitter electrode via a second contact hole, and the first emitter electrode is connected to a third-layer second emitter electrode via the second opening of the second base electrode and a third through-hole, thus nearly uniformly reducing variations in the wiring resistance of each cell. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置に係り、特にトランジスタの大電流化、低飽和電圧化を実現できる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device capable of realizing a large current and low saturation voltage of a transistor.

ディスクリート型のバイポーラトランジスタとして、格子状のエミッタ領域と島状のベース領域からなる動作領域上にベース電極およびエミッタ電極をそれぞれ2層に配置したバイポーラトランジスタが知られている(例えば特許文献1参照。)。   As a discrete bipolar transistor, there is known a bipolar transistor in which a base electrode and an emitter electrode are arranged in two layers on an operation region composed of a lattice-shaped emitter region and an island-shaped base region (see, for example, Patent Document 1). ).

図8および図9を参照して従来の半導体装置100を、npn型バイポーラトランジスタを例に説明する。   A conventional semiconductor device 100 will be described with reference to FIGS. 8 and 9 by taking an npn bipolar transistor as an example.

図8は、半導体装置(バイポーラトランジスタ)100の全体の平面図であり、図8(A)が1層目の電極を示す図であり、図8(B)が2層目の電極を示す図である。尚、図8(B)では1層目の電極は破線で示した。また、図9は断面図であり、図9(A)が図8(B)のc−c線断面図であり、図9(B)が図8(B)のd−d線断面図である。   FIG. 8 is a plan view of the entire semiconductor device (bipolar transistor) 100, FIG. 8A is a diagram showing the first layer electrode, and FIG. 8B is a diagram showing the second layer electrode. It is. In FIG. 8B, the first layer electrode is indicated by a broken line. 9 is a cross-sectional view, FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line cc in FIG. 8B, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line dd in FIG. 8B. is there.

図8を参照して、バイポーラトランジスタ100は、基板表面に、1層目の電極である第1ベース電極56および第1エミッタ電極57が設けられ(図8(A))、その上に絶縁膜(不図示)を介して2層目の電極である第2ベース電極66および第2エミッタ電極67が設けられた、2層の電極構造を有する。   Referring to FIG. 8, bipolar transistor 100 includes a first base electrode 56 and a first emitter electrode 57, which are first layer electrodes, on a substrate surface (FIG. 8A), and an insulating film thereon. It has a two-layer electrode structure in which a second base electrode 66 and a second emitter electrode 67 which are second-layer electrodes are provided via (not shown).

図8および図9を参照して、n+型シリコン半導体基板51a上に、例えばn−型半導体層51bを積層するなどし、コレクタ領域を設ける。n−型半導体層51b表面にはp型不純物領域であるベース領域53を設け、ベース領域53表面には格子状にn+型不純物を拡散して、エミッタ領域54が形成される。これによりベース領域53は島状に分離され、エミッタ領域54と交互に配置される。尚、島状に分離されているのは表面的な構造であり、エミッタ領域54より深く形成されるベース領域53は、深い領域で1つの連続した領域となっている。このように島状に分割されたベース領域53とその周辺のエミッタ領域54で形成されるトランジスタを、以下セルと称し、多数のセルが配置された領域を動作領域58と称する。   Referring to FIGS. 8 and 9, for example, an n − type semiconductor layer 51 b is stacked on an n + type silicon semiconductor substrate 51 a to provide a collector region. A base region 53 which is a p-type impurity region is provided on the surface of the n− type semiconductor layer 51b, and an emitter region 54 is formed on the surface of the base region 53 by diffusing n + type impurities in a lattice shape. As a result, the base regions 53 are separated into island shapes and are alternately arranged with the emitter regions 54. It is to be noted that the island structure is separated from the surface structure, and the base region 53 formed deeper than the emitter region 54 is one continuous region in a deep region. A transistor formed of the base region 53 divided into islands and the emitter region 54 around the island region is hereinafter referred to as a cell, and a region where a large number of cells are disposed is referred to as an operation region 58.

ベース領域53に接続する1層目のベース電極は、島状の第1ベース電極56aと短冊状の第1ベース電極56bからなり、第1絶縁膜61に設けたコンタクトホールCH1’を介してベース領域53とコンタクトする。図8(A)の1列、2列、5列、6列では島状の第1ベース電極56aと短冊状の第1ベース電極56bは、動作領域58を略中央で2分した領域にそれぞれ配置される。また、外周には枠状のベース電極56fが設けられ、更にその外側にシールドメタル59が設けられる。シールドメタル59下方にはアニュラー55が設けられる。   The base electrode of the first layer connected to the base region 53 includes an island-shaped first base electrode 56a and a strip-shaped first base electrode 56b, and the base electrode is connected via a contact hole CH1 ′ provided in the first insulating film 61. Contact with region 53. In the first row, the second row, the fifth row, and the sixth row in FIG. 8A, the island-shaped first base electrode 56a and the strip-shaped first base electrode 56b are respectively divided into regions that bisect the operation region 58 at the center. Be placed. Further, a frame-like base electrode 56f is provided on the outer periphery, and a shield metal 59 is provided on the outer side thereof. An annular 55 is provided below the shield metal 59.

第1エミッタ電極57は、第1ベース電極56a、56b間に格子状に設けられ、第1絶縁膜61に設けたコンタクトホールCH2’を介してエミッタ領域54とコンタクトする。   The first emitter electrode 57 is provided in a lattice shape between the first base electrodes 56 a and 56 b and is in contact with the emitter region 54 through a contact hole CH <b> 2 ′ provided in the first insulating film 61.

第1ベース電極56a、56bおよび第1エミッタ電極57上に、第2絶縁膜62が設けられ、更にその上に2層目となる平板状の第2ベース電極66および第2エミッタ電極67が設けられる。第2ベース電極66は、第2絶縁膜62に設けたスルーホールTH1’を介して島状の第1ベース電極56a、および短冊状の第1ベース電極56bの端部とコンタクトする(図9(A))。   A second insulating film 62 is provided on the first base electrodes 56a and 56b and the first emitter electrode 57, and further, a flat plate-like second base electrode 66 and second emitter electrode 67 which are the second layers are provided thereon. It is done. The second base electrode 66 is in contact with the end portions of the island-shaped first base electrode 56a and the strip-shaped first base electrode 56b through the through holes TH1 ′ provided in the second insulating film 62 (FIG. 9 ( A)).

第2エミッタ電極67は、第2絶縁膜62に設けたスルーホールTH2’を介して第1エミッタ電極57とコンタクトする(図9(B))。平板状の第2ベース電極66と第2エミッタ電極67には、金(Au)などのボンディングワイヤ(不図示)が接続する。
特開2000−40703号公報
The second emitter electrode 67 is in contact with the first emitter electrode 57 through a through hole TH2 ′ provided in the second insulating film 62 (FIG. 9B). A bonding wire (not shown) such as gold (Au) is connected to the flat second base electrode 66 and the second emitter electrode 67.
JP 2000-40703 A

上記のバイポーラトランジスタは、ベース電極およびエミッタ電極がそれぞれ2層構造となっており、2層目の電極まで引き回す1層目の電極の配線抵抗の影響から、各トランジスタセルが均一動作できず、電流容量が小さくなっている。   In the above bipolar transistor, the base electrode and the emitter electrode each have a two-layer structure, and due to the influence of the wiring resistance of the first layer electrode leading to the second layer electrode, each transistor cell cannot operate uniformly, The capacity is small.

具体的には図9(A)を参照して、2層目の第2エミッタ電極67下方に、1層目の短冊状の第1ベース電極56bが配置されており、第2エミッタ電極67下方のベース領域53はこの第1ベース電極56bで配線され、ボンディングワイヤが固着する第2ベース電極66に接続している。一方、第2ベース電極66直下には、島状の第1ベース電極56aが配置されている。つまり、第1ベース電極56bで配線されるベース領域53を流れるベース電流の配線抵抗Rb’には、島状の第1ベース電極56aで配線されるベース領域53を流れるベース電流に比べて基板表面に対して水平方向の配線抵抗Rが加わり、第2ベース電極66からの距離が遠くなるほどベース電流が小さくなる。   Specifically, referring to FIG. 9A, a strip-shaped first base electrode 56b of the first layer is disposed below the second emitter electrode 67 of the second layer, and below the second emitter electrode 67. The base region 53 is wired by the first base electrode 56b and connected to the second base electrode 66 to which the bonding wire is fixed. On the other hand, an island-shaped first base electrode 56 a is disposed immediately below the second base electrode 66. That is, the wiring resistance Rb ′ of the base current flowing through the base region 53 wired by the first base electrode 56b has a substrate surface compared to the base current flowing through the base region 53 wired by the island-shaped first base electrode 56a. In contrast, a horizontal wiring resistance R is added, and the base current decreases as the distance from the second base electrode 66 increases.

また図9(B)を参照して、2層目の第2ベース電極66下方に1層目の第1エミッタ電極57が配置されており、第2ベース電極66下方のエミッタ領域54はこの第1エミッタ電極57で配線され、ボンディングワイヤが固着する第2エミッタ電極67に接続している。つまり、この断面においてエミッタ電流の配線抵抗Re’に基板表面に対して水平方向の配線抵抗Rが加わり、第2エミッタ電極67からの距離が遠くなるほどエミッタ電流が小さくなる。   Referring to FIG. 9B, a first emitter electrode 57 of the first layer is disposed below the second base electrode 66 of the second layer, and the emitter region 54 below the second base electrode 66 is the first emitter electrode 57. It is wired with one emitter electrode 57 and connected to a second emitter electrode 67 to which a bonding wire is fixed. That is, in this cross section, the wiring resistance R in the horizontal direction with respect to the substrate surface is added to the wiring resistance Re ′ of the emitter current, and the emitter current decreases as the distance from the second emitter electrode 67 increases.

このように、動作領域内のトランジスタセルは配線抵抗が不均一のため均一に動作することができず、ベース電流があまり流れずにオン抵抗が大きくなったセルは、エミッタ電流が流れにくくなり、単位面積当たりの電流容量が制限される問題があった。   As described above, the transistor cells in the operation region cannot operate uniformly due to the non-uniform wiring resistance, and the emitter current does not flow easily in the cell in which the on-resistance is increased without much base current flowing, There is a problem that the current capacity per unit area is limited.

本発明は上述した種々の問題点に鑑みてなされたものであり、コレクタ領域となる一導電型半導体基板と、前記基板上に設けられ、互いに離間する複数の逆導電型のベース領域と、前記ベース領域の周囲に設けられた一導電型のエミッタ領域と、前記基板表面を覆う第1絶縁膜と、該第1絶縁膜に設けられ前記ベース領域および前記エミッタ領域がそれぞれ露出する第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールと、前記第1コンタクトホールを介して、前記ベース領域とそれぞれコンタクトする第1ベース電極と、前記第2コンタクトホールを介して前記エミッタ領域とコンタクトする1つの平板状の第1エミッタ電極と、前記第1ベース電極および前記第1エミッタ電極上を覆う第2絶縁膜と、該第2絶縁膜に設けられ、前記第1ベース電極が露出する第1スルーホールおよび第2スルーホールと、前記第2絶縁膜上に前記第1スルーホールおよび前記第2スルーホールを覆って設けられ、該両スルーホールを介して前記第1ベース電極と接続する1つの平板状の第2ベース電極と、該第2ベース電極上に設けられた第3絶縁膜と、該第3絶縁膜および前記第2絶縁膜に設けられた複数の第3スルーホールと、前記第3絶縁膜上で前記第3スルーホールを覆って設けられ、該第3スルーホールを介して前記第1エミッタ電極と接続する1つの平板状の第2エミッタ電極と、を具備することにより解決するものである。   The present invention has been made in view of the above-described various problems, and includes a one-conductivity-type semiconductor substrate serving as a collector region, a plurality of opposite-conductivity-type base regions provided on the substrate and spaced apart from each other, An emitter region of one conductivity type provided around the base region, a first insulating film covering the surface of the substrate, and a first contact hole provided in the first insulating film and exposing the base region and the emitter region, respectively. And a second contact hole, a first base electrode that is in contact with the base region via the first contact hole, and a flat first plate that is in contact with the emitter region via the second contact hole. An emitter electrode; a second insulating film covering the first base electrode and the first emitter electrode; and a second insulating film provided on the second insulating film, A first through hole and a second through hole through which the first electrode is exposed; and the first through hole and the second through hole are provided on the second insulating film so as to cover the first through hole and the first through hole. One flat second base electrode connected to the base electrode, a third insulating film provided on the second base electrode, and a plurality of second electrodes provided on the third insulating film and the second insulating film A plate-like second emitter electrode provided on the third insulating film so as to cover the third through-hole and connected to the first emitter electrode through the third through-hole, It solves by having.

本発明によれば以下の効果が得られる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

チップ内の全てのセルが、ほぼ同じ電極構造を有するため、配線抵抗が不均一になることを防止できる。これにより、各セルを均一動作させることができ、電流集中による熱暴走の回避およびこれによる安全動作領域(ASO:Area of Safe Operating)を広くできる。つまり、単位面積当たりの電流容量を大きくすることができるので、例えば同一チップサイズを維持した場合に大電流化、低飽和電圧化が可能となる。   Since all the cells in the chip have substantially the same electrode structure, it is possible to prevent the wiring resistance from becoming uneven. Thereby, each cell can be operated uniformly, avoiding thermal runaway due to current concentration and widening the safe operating area (ASO: Area of Safe Operating). That is, since the current capacity per unit area can be increased, for example, when the same chip size is maintained, a large current and a low saturation voltage can be achieved.

また同じコレクタ電流Ic定格の場合、単位面積当たりの電流容量の増加分、チップサイズを小さくすることが可能であり、コスト低減が実現する。またチップサイズを小さくすることにより、スイッチングスピードを速くすることができる。   Further, in the case of the same collector current Ic rating, it is possible to reduce the chip size by an increase in current capacity per unit area, thereby realizing cost reduction. Further, the switching speed can be increased by reducing the chip size.

図1から図7を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態では半導体装置10としてディスクリート素子のnpn型バイポーラトランジスタを例に説明する。   The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the present embodiment, an npn bipolar transistor having a discrete element will be described as an example of the semiconductor device 10.

本実施形態の半導体装置10は、一導電型半導体基板1と、ベース領域3と、エミッタ領域4と、第1絶縁膜21と、第1コンタクトホールCH1と、第2コンタクトホールCH2と、第1ベース電極6と、第1エミッタ電極7と、第2絶縁膜22と、第1スルーホールTH1と、第2スルーホールTH2と、第2ベース電極16と、第3絶縁膜23と、第3スルーホールTH3と、第2エミッタ電極17と、を有する。   The semiconductor device 10 of this embodiment includes a one-conductivity type semiconductor substrate 1, a base region 3, an emitter region 4, a first insulating film 21, a first contact hole CH 1, a second contact hole CH 2, The base electrode 6, the first emitter electrode 7, the second insulating film 22, the first through hole TH1, the second through hole TH2, the second base electrode 16, the third insulating film 23, and the third through A hole TH3 and a second emitter electrode 17 are provided.

図1は本実施形態の半導体装置10の構造を示す平面図である。図1は、半導体装置10の電極の構造を示す概略図であり、図1(A)が1層目の電極構造である。図1(B)が2層目の電極構造であり、1層目および3層目の電極を破線で示した。また、図1(C)が3層目の電極構造であり、1層目および2層目の電極を破線で示した。更にベース領域およびエミッタ領域は一点鎖線で示した。   FIG. 1 is a plan view showing the structure of the semiconductor device 10 of this embodiment. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the electrodes of the semiconductor device 10, and FIG. 1A shows the first-layer electrode structure. FIG. 1B shows the electrode structure of the second layer, and the electrodes of the first layer and the third layer are indicated by broken lines. FIG. 1C shows the electrode structure of the third layer, and the electrodes of the first layer and the second layer are indicated by broken lines. Further, the base region and the emitter region are indicated by alternate long and short dash lines.

半導体装置10は、3層の電極構造を有している。すなわち、1層目に第1ベース電極6、第1エミッタ電極7が配置される。第1ベース電極6は、互いに離間する複数の島状ベース電極6iと、複数の島状ベース電極6iの全てを囲む枠状ベース電極6fからなる。尚、図面は概要のため4つの島状ベース電極6iを示しているが、実際はこれより多い。第1エミッタ電極7は、島状ベース領域の周囲に配置された平板状のパターンである(図1(A))。第1ベース電極6を囲むチップの周辺部には、チップ端部の基板表面に設けられたn型の高濃度不純物領域(アニュラー)4’とコンタクトする金属層(シールドメタル)7’が設けられる。   The semiconductor device 10 has a three-layer electrode structure. That is, the first base electrode 6 and the first emitter electrode 7 are disposed in the first layer. The first base electrode 6 includes a plurality of island-shaped base electrodes 6i that are separated from each other and a frame-shaped base electrode 6f that surrounds all of the plurality of island-shaped base electrodes 6i. In addition, although the drawing shows four island-shaped base electrodes 6i for the sake of outline, there are actually more than this. The first emitter electrode 7 is a flat pattern disposed around the island-shaped base region (FIG. 1A). A metal layer (shield metal) 7 ′ in contact with an n-type high concentration impurity region (annular) 4 ′ provided on the substrate surface at the end of the chip is provided in the peripheral portion of the chip surrounding the first base electrode 6. .

2層目は、平板状の第2ベース電極16が配置され(図1(B))、3層目(最表面)には平板状の第2エミッタ電極17が配置される。第2エミッタ電極17は第2ベース電極16より小さく、第2エミッタ電極17の周囲には、下層の第2ベース電極16が露出する。第2エミッタ電極17のパッド部(エミッタパッド部)17P、露出した第2ベース電極16のパッド部(ベースパッド部)16Pに、それぞれ例えばボンディングワイヤが固着する(図1(C))。   A flat second base electrode 16 is disposed in the second layer (FIG. 1B), and a flat second emitter electrode 17 is disposed in the third layer (outermost surface). The second emitter electrode 17 is smaller than the second base electrode 16, and the lower second base electrode 16 is exposed around the second emitter electrode 17. For example, bonding wires are fixed to the pad portion (emitter pad portion) 17P of the second emitter electrode 17 and the exposed pad portion (base pad portion) 16P of the second base electrode 16 (FIG. 1C).

ベース電極、エミッタ電極としては、それぞれ2層構造であり、ベース電極は1層目と2層目に配置され、2層目はベース電極(第2ベース電極16)のみが配置される。またエミッタ電極は1層目と3層目に配置され、3層目はエミッタ電極(第2エミッタ電極17)のみが配置される。   Each of the base electrode and the emitter electrode has a two-layer structure. The base electrode is disposed in the first layer and the second layer, and only the base electrode (second base electrode 16) is disposed in the second layer. The emitter electrodes are arranged in the first and third layers, and only the emitter electrode (second emitter electrode 17) is arranged in the third layer.

図2は、図1に示す半導体装置の端部付近を示す拡大図である。端部付近とは、図1(C)の二点鎖線付近であるが、図2で示される第1ベース電極の数は図1(C)とは異なっている。図2(A)が平面図、図2(B)、(C)がそれぞれ図2(A)のa−a線断面図、b−b線断面図である。尚、図2(A)では全ての層の電極、絶縁膜、および動作領域のパターンを重ねて示している。また、図1の二点鎖線部分はチップの一辺の端部を含んでいるが、チップの四辺において端部の形状は同様である。   FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the end of the semiconductor device shown in FIG. The vicinity of the end is the vicinity of the two-dot chain line in FIG. 1C, but the number of first base electrodes shown in FIG. 2 is different from that in FIG. 2A is a plan view, and FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views taken along line aa and bb in FIG. 2A, respectively. Note that FIG. 2A shows the patterns of electrodes, insulating films, and operation regions of all layers in an overlapping manner. Moreover, although the two-dot chain line part of FIG. 1 contains the edge part of one side of a chip | tip, the shape of an edge part is the same in the four sides of a chip | tip.

図2(A)のa−a線断面においては、ベース領域3が第1コンタクトホールCH1を介して第1ベース電極6と接続し、第1ベース電極6が第1スルーホールTH1、または第2スルーホールTH2を介して第2ベース電極16と接続する。また、エミッタ領域4が第2コンタクトホールCH2を介して第1エミッタ電極7と接続する。   2A, the base region 3 is connected to the first base electrode 6 through the first contact hole CH1, and the first base electrode 6 is connected to the first through hole TH1 or the second through hole TH1. The second base electrode 16 is connected through the through hole TH2. The emitter region 4 is connected to the first emitter electrode 7 through the second contact hole CH2.

図2(A)のb−b線断面においては、第1ベース電極6が第2スルーホールTH2を介して第2ベース電極16に接続する。またエミッタ領域4が第2コンタクトホールCH2を介して第1エミッタ電極7と接続し、第1エミッタ電極7は、第3スルーホールTH3を介して第2エミッタ電極17と接続する。   In the cross section taken along the line bb in FIG. 2A, the first base electrode 6 is connected to the second base electrode 16 through the second through hole TH2. The emitter region 4 is connected to the first emitter electrode 7 through the second contact hole CH2, and the first emitter electrode 7 is connected to the second emitter electrode 17 through the third through hole TH3.

第2エミッタ電極17は、第2ベース電極16より小さく、第2エミッタ電極17の周囲に第3絶縁膜23が露出する。第2エミッタ電極17を囲む第3絶縁膜23には第4スルーホールTH4が設けられ、第2ベース電極16が露出する。露出した第2ベース電極16の一部の領域は、ボンディングワイヤ26が固着するベースパッド部16Pとなる。また、第2エミッタ電極17表面の所望の領域がボンディングワイヤ27が固着するエミッタパッド部17Pとなる(図2(B)、図1(C))。エミッタパッド部17Pには、複数のボンディングワイヤ、あるいはベースパッド部16Pより太いボンディングワイヤを固着する。またはエミッタパッド部17Pには、プレート状の電極を固着する。半導体基板1の裏面にはコレクタ電極18が設けられる。   The second emitter electrode 17 is smaller than the second base electrode 16, and the third insulating film 23 is exposed around the second emitter electrode 17. A fourth through hole TH4 is provided in the third insulating film 23 surrounding the second emitter electrode 17, and the second base electrode 16 is exposed. A part of the exposed second base electrode 16 serves as a base pad portion 16P to which the bonding wire 26 is fixed. Further, a desired region on the surface of the second emitter electrode 17 becomes an emitter pad portion 17P to which the bonding wire 27 is fixed (FIGS. 2B and 1C). A plurality of bonding wires or a bonding wire thicker than the base pad portion 16P is fixed to the emitter pad portion 17P. Alternatively, a plate-like electrode is fixed to the emitter pad portion 17P. A collector electrode 18 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 1.

尚、図2(B)においてボンディングワイヤの固着の状態を示すため第2ベース電極16上にボディングワイヤ26を破線で示したが、実際には図1(C)の如く、チップコーナー部に露出した第2ベース電極16をベースパッド部16Pとすると、ボンディングワイヤの固着面積が大きく確保できるので、好適である。   In FIG. 2B, the bonding wire 26 is shown as a broken line on the second base electrode 16 in order to show the state of bonding wire bonding, but in actuality, as shown in FIG. It is preferable to use the exposed second base electrode 16 as the base pad portion 16P because a large bonding area of the bonding wire can be secured.

以下、各層ごとに図面を参照して詳述する。   Hereinafter, each layer will be described in detail with reference to the drawings.

図3は、動作領域8を示す図であり、図3(A)が平面図、図3(B)、(C)が図3(A)のa−a線、b−b線の断面図である。尚、以降の図において、a−a線、b−b線は全て図2のa−a線、b−b線の断面と同じ部分の断面に相当する。   3A and 3B are diagrams showing the operation region 8, in which FIG. 3A is a plan view, and FIGS. 3B and 3C are cross-sectional views taken along lines aa and bb in FIG. It is. In the following drawings, the aa and bb lines all correspond to the same cross section as the cross section of the aa and bb lines in FIG.

半導体基板1は、高濃度のn+型半導体基板1aの上に例えばエピタキシャル成長などによりn−型半導体層1bを設けたものであり、バイポーラトランジスタのコレクタ領域となる。   The semiconductor substrate 1 is obtained by providing an n− type semiconductor layer 1b on a high concentration n + type semiconductor substrate 1a by, for example, epitaxial growth or the like, and serves as a collector region of a bipolar transistor.

ベース領域3は、コレクタ領域表面に設けられたp型拡散領域である。ベース領域3表面には、部分的に複数のベース領域3が露出するパターンにn+型不純物を拡散してエミッタ領域4を形成する。ベース領域3は、島状でチップ辺に沿った行及び列上に所定の間隔で露出する島状ベース領域3iと、複数の島状ベース領域3iおよびエミッタ領域4の外側を囲む枠状ベース領域3fにパターンニングされる。   Base region 3 is a p-type diffusion region provided on the collector region surface. On the surface of the base region 3, an emitter region 4 is formed by diffusing n + -type impurities into a pattern in which a plurality of base regions 3 are partially exposed. The base region 3 is an island-shaped base region 3i that is exposed at predetermined intervals on the rows and columns along the chip side in an island shape, and a frame-shaped base region that surrounds the plurality of island-shaped base regions 3i and the emitter region 4 Patterned to 3f.

全体の図示は省略するが、島状ベース領域3iおよび枠状ベース領域3fのパターンはそれぞれ1層目の島状ベース電極6i、枠状ベース電極6fのパターンと同様であり、エミッタ領域4のパターンは、1層目の第1エミッタ電極7のパターンと同様である(図1(A)参照)。   Although the entire illustration is omitted, the pattern of the island-shaped base region 3i and the frame-shaped base region 3f is the same as the pattern of the island-shaped base electrode 6i and the frame-shaped base electrode 6f of the first layer, respectively. Is the same as the pattern of the first emitter electrode 7 in the first layer (see FIG. 1A).

島状ベース領域3iはいずれも同等の形状及び面積で、本実施形態では例えば円形の場合を示すが、多角形でもよい。尚、島状および枠状に分離されているのは表面的な構造であり、エミッタ領域4より深く形成されるベース領域3は、深い領域で1つの連続した領域となっている(図3(B)、(C))。ベース領域3とエミッタ領域4で形成されるセルが多数配置され、動作領域8を構成する。すなわち本実施形態では、ベース領域3の形成領域を動作領域8の範囲とする。   The island-shaped base regions 3i have the same shape and area, and in this embodiment, for example, a circular shape is shown, but a polygonal shape may also be used. It is to be noted that the island structure and the frame shape are separated from each other in a superficial structure, and the base region 3 formed deeper than the emitter region 4 is one continuous region in a deep region (FIG. 3 ( B), (C)). A large number of cells formed by the base region 3 and the emitter region 4 are arranged to constitute an operation region 8. That is, in this embodiment, the formation region of the base region 3 is set as the range of the operation region 8.

尚、チップの端部にもエミッタ領域と同じn型不純物領域(アニュラー)4’が設けられる。アニュラー4’は、コレクタ領域の空乏層の広がりを防止し、またシールドメタル7’下方のn−型半導体層1bがp型に反転することを防止することにより、リーク電流を小さくする。   An n-type impurity region (annular) 4 ', which is the same as the emitter region, is also provided at the end of the chip. The annular 4 ′ reduces the leakage current by preventing the depletion layer from expanding in the collector region and preventing the n − type semiconductor layer 1 b below the shield metal 7 ′ from being inverted to the p-type.

図4は1層目の絶縁膜のパターンおよび1層目の電極構造を示す図であり、図4(A)が絶縁膜とコンタクトホールを示す平面図、図4(B)は電極構造を示す平面図である。図4(C)は、図4(B)のa−a線断面図、図4(D)は図4(B)のb−b線断面図である。   4A and 4B are diagrams showing the pattern of the first insulating film and the electrode structure of the first layer. FIG. 4A is a plan view showing the insulating film and contact holes, and FIG. 4B shows the electrode structure. It is a top view. 4C is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 4B, and FIG. 4D is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. 4B.

図4(A)を参照して、動作領域8(ベース領域3およびエミッタ領域4)表面には第1絶縁膜21が設けられる。   Referring to FIG. 4A, a first insulating film 21 is provided on the surface of operation region 8 (base region 3 and emitter region 4).

第1絶縁膜21には、ベース領域3、エミッタ領域4にそれぞれ対応してこれらが露出する第1コンタクトホールCH1、第2コンタクトホールCH2が設けられる。第1コンタクトホールCH1は例えば円形に設けられ、島状ベース領域3iと同心円状に配置される(図2(A))。また枠状ベース領域3f上にも例えば同面積の円形の第1コンタクトホールCH1が所定の距離で離間して、複数設けられる。(図4(A))。   The first insulating film 21 is provided with a first contact hole CH1 and a second contact hole CH2 corresponding to the base region 3 and the emitter region 4, respectively, from which they are exposed. The first contact hole CH1 is provided in a circular shape, for example, and is arranged concentrically with the island-shaped base region 3i (FIG. 2A). Also, a plurality of circular first contact holes CH1 having the same area, for example, are provided on the frame-like base region 3f so as to be separated by a predetermined distance. (FIG. 4 (A)).

動作領域8上においてエミッタ領域4の上方に第2コンタクトホールCH2が開口される。第2コンタクトホールCH2は、第1コンタクトホールCH1の周囲にこれと同心状(例えば同心円状)に所望の幅の第1絶縁膜21を残してそれ以外が連続して開口される。すなわち、動作領域8においては、第1絶縁膜21は、島状ベース電極6iの周りを囲む例えばリング状に設けられて、隣り合う第1絶縁膜21の間が第2コンタクトホールCH2となる。またチップ端部の第1絶縁膜21に枠状の第3コンタクトホールCH3が設けられ、n+型不純物領域4’が露出する。第3コンタクトホールCH3は、組立時にダイシングするスクライブ線である。   A second contact hole CH 2 is opened above the emitter region 4 on the operation region 8. The second contact hole CH2 is continuously opened around the first contact hole CH1 except for the first insulating film 21 having a desired width concentrically (for example, concentrically). That is, in the operation region 8, the first insulating film 21 is provided in, for example, a ring shape surrounding the island-shaped base electrode 6i, and the space between the adjacent first insulating films 21 becomes the second contact hole CH2. Further, a frame-shaped third contact hole CH3 is provided in the first insulating film 21 at the end of the chip, and the n + -type impurity region 4 'is exposed. The third contact hole CH3 is a scribe line that is diced during assembly.

第1絶縁膜21上には、第1ベース電極6および第1エミッタ電極7が設けられる。第1ベース電極6は、ベース領域3に対応する2つのパターンからなる。すなわち、島状でチップ辺に沿った行及び列上に所定の間隔で配置される島状ベース電極6iと、複数の島状ベース電極6iおよび第1エミッタ電極7の外側を囲む枠状ベース電極6fである。   A first base electrode 6 and a first emitter electrode 7 are provided on the first insulating film 21. The first base electrode 6 includes two patterns corresponding to the base region 3. That is, island-shaped base electrodes 6i arranged in rows and columns along the chip side at predetermined intervals, and frame-shaped base electrodes surrounding the plurality of island-shaped base electrodes 6i and the first emitter electrodes 7 6f.

島状ベース電極6iは、島状ベース領域3iおよび第1コンタクトホールCH1と重畳するパターンで複数設けられ、第1コンタクトホールCH1を介して島状ベース領域3iとコンタクトする。すなわち島状ベース電極6iは、例えば円形であり、島状ベース領域3i及び第1コンタクトホールCH1と同心円状に設けられる。これらは動作領域8上でマトリクス状に配置される(図1(A)、図2(A))。   A plurality of island-shaped base electrodes 6i are provided in a pattern overlapping with the island-shaped base region 3i and the first contact hole CH1, and are in contact with the island-shaped base region 3i through the first contact hole CH1. That is, the island-shaped base electrode 6i is, for example, circular, and is provided concentrically with the island-shaped base region 3i and the first contact hole CH1. These are arranged in a matrix on the operation region 8 (FIGS. 1A and 2A).

枠状ベース電極6fは枠状ベース領域3fと重畳する。これらは複数の第1コンタクトホールCH1を介してコンタクトする。   The frame-shaped base electrode 6f overlaps the frame-shaped base region 3f. These are in contact through a plurality of first contact holes CH1.

第1エミッタ電極7は、動作領域8上では1つの平板状に設けられ、マトリクス状に配列された第1開口部OP1を有する。そしてそれぞれの第1開口部OP1の中央に、島状ベース電極6iが配置される。第1開口部OP1のパターンは例えば円形である。またチップの端部のn型不純物領域4’の上に、これとコンタクトする金属層(シールドメタル)7’が設けられる。金属層7’は、枠状ベース電極6fの更に外側を囲む枠状にパターンニングされる。   The first emitter electrode 7 is provided in a single plate shape on the operation region 8 and has first openings OP1 arranged in a matrix. Then, an island-shaped base electrode 6i is disposed in the center of each first opening OP1. The pattern of the first opening OP1 is, for example, a circle. Further, a metal layer (shield metal) 7 ′ in contact with the n-type impurity region 4 ′ at the end of the chip is provided. The metal layer 7 'is patterned into a frame shape surrounding the outer side of the frame-shaped base electrode 6f.

図4(C)を参照して、a−a線断面においては、第1ベース電極6は、第1コンタクトホールCH1を介してベース領域3とコンタクトし、第1エミッタ電極7は、第2コンタクトホールCH2を介してエミッタ領域4とコンタクトする。またこの断面においては、島状ベース領域3i、第1コンタクトホールCH1、島状ベース電極6i(以下これらをベース群と総称する)と、エミッタ領域4、第2コンタクトホールCH2、第1エミッタ電極7とが交互に配置される。尚、n−型半導体層1bより下の図示は省略する。   Referring to FIG. 4C, in the cross section taken along the line aa, the first base electrode 6 is in contact with the base region 3 through the first contact hole CH1, and the first emitter electrode 7 is in the second contact. Contact with the emitter region 4 through the hole CH2. In this cross section, the island-shaped base region 3i, the first contact hole CH1, the island-shaped base electrode 6i (hereinafter collectively referred to as a base group), the emitter region 4, the second contact hole CH2, the first emitter electrode 7 Are alternately arranged. The illustration below the n − type semiconductor layer 1b is omitted.

図4(D)を参照して、b−b線断面においては、動作領域8の略全面に渡り、1つの連続したエミッタ領域4が設けられ、また、第1絶縁膜21には1つの連続した第2コンタクトホールCH2が設けられる。この第2コンタクトホールCH2は、図4(C)の第2コンタクトホールCH2とも連続する。そして、第2コンタクトホールCH2を介して、第1エミッタ電極7がエミッタ領域4とコンタクトする。すなわちこの断面においては、島状ベース領域3i、第1コンタクトホールCH1、島状ベース電極6iは設けられない。チップ端部では、シールドメタル7’とn型不純物領域4’が第3コンタクトホールCH3を介してコンタクトする。尚、n−型半導体層1bより下の図示は省略する。   Referring to FIG. 4D, in the cross section taken along the line bb, one continuous emitter region 4 is provided over substantially the entire surface of the operation region 8, and one continuous region is provided in the first insulating film 21. The second contact hole CH2 is provided. The second contact hole CH2 is also continuous with the second contact hole CH2 in FIG. Then, the first emitter electrode 7 is in contact with the emitter region 4 through the second contact hole CH2. That is, in this cross section, the island-shaped base region 3i, the first contact hole CH1, and the island-shaped base electrode 6i are not provided. At the end of the chip, the shield metal 7 'and the n-type impurity region 4' are contacted via the third contact hole CH3. The illustration below the n − type semiconductor layer 1b is omitted.

図5は2層目の絶縁膜および2層目の電極構造を示す図であり、図5(A)が2層目の絶縁膜(第2絶縁膜)およびスルーホールのパターンを示す平面図、図5(B)は2層目の電極を示す平面図である。   FIG. 5 is a diagram showing a second-layer insulating film and a second-layer electrode structure, and FIG. 5A is a plan view showing a second-layer insulating film (second insulating film) and through-hole patterns; FIG. 5B is a plan view showing the second-layer electrode.

図5(C)は図5(B)のa−a線断面図、図5(D)は図5(B)のb−b線断面図である。   5C is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 5B, and FIG. 5D is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. 5B.

図5(A)を参照して、第1ベース電極6および第1エミッタ電極7を覆って第2絶縁膜22が設けられる。第2絶縁膜22には、島状ベース電極6iが露出する複数の第1スルーホールTH1と、枠状ベース電極6fが露出する第2スルーホールTH2が設けられる。   Referring to FIG. 5A, a second insulating film 22 is provided to cover first base electrode 6 and first emitter electrode 7. The second insulating film 22 is provided with a plurality of first through holes TH1 from which the island-shaped base electrode 6i is exposed and a second through hole TH2 from which the frame-shaped base electrode 6f is exposed.

複数の第1スルーホールTH1は同一形状(例えば円形)および同一面積を有し、ベース群と同心円状に配置される。第2スルーホールTH2は、枠状ベース電極6fに重畳し、これより幅の狭い枠状に形成される。   The plurality of first through holes TH1 have the same shape (for example, a circle) and the same area, and are arranged concentrically with the base group. The second through hole TH2 overlaps with the frame-shaped base electrode 6f and is formed in a frame shape having a narrower width.

図5(B)を参照して、第2絶縁膜22上には1つの平板状の第2ベース電極16が設けられる。   Referring to FIG. 5B, one flat second base electrode 16 is provided on the second insulating film 22.

第2ベース電極16は、動作領域8から動作領域8外に渡ってこれらの上を連続して覆う。すなわち、第1スルーホールTH1および第2スルーホールTH2は第2ベース電極16に覆われる。そして、第2ベース電極16は複数の第2開口部OP2を有する。第2開口部OP2は第1スルーホールTH1の間にマトリクス状に設けられる。具体的には、第2開口部OP2は、例えば円形に設けられ、第3スルーホールTH3と同心円状に配置される(図2(A)参照)。   The second base electrode 16 continuously covers the operation region 8 from outside the operation region 8. That is, the first through hole TH1 and the second through hole TH2 are covered with the second base electrode 16. The second base electrode 16 has a plurality of second openings OP2. The second opening OP2 is provided in a matrix between the first through holes TH1. Specifically, the second opening OP2 is provided in a circular shape, for example, and is arranged concentrically with the third through hole TH3 (see FIG. 2A).

図6を参照して、第3層目の絶縁膜(第3絶縁膜)およびスルーホールのパターンと、第3層目の電極の構造を説明する。図6(A)は、第3絶縁膜および第3スルーホールのパターンを示す平面図であり、図6(B)は、第3層目の電極となる、第2エミッタ電極17を示す平面図である。図6(C)は図6(B)のa−a線断面図であり、図6(D)は図6(B)のb−b線断面図である。   With reference to FIG. 6, the pattern of the third layer insulating film (third insulating film) and the through hole and the structure of the third layer electrode will be described. FIG. 6A is a plan view showing a pattern of the third insulating film and the third through hole, and FIG. 6B is a plan view showing the second emitter electrode 17 which becomes an electrode of the third layer. It is. 6C is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 6B, and FIG. 6D is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. 6B.

第3絶縁膜23は、第2ベース電極16上に設けられる。第3絶縁膜23および第2絶縁膜22には、第3スルーホールTH3が設けられる。第3スルーホールTH3は、その下方の第2開口部OP2と重畳する。第3スルーホールTH3は例えば円形に設けられ、第3スルーホールTH3、第2開口部OP2は、同心円状に配置される(図2(A)参照)。   The third insulating film 23 is provided on the second base electrode 16. A third through hole TH3 is provided in the third insulating film 23 and the second insulating film 22. The third through hole TH3 overlaps with the second opening OP2 below the third through hole TH3. The third through hole TH3 is provided, for example, in a circular shape, and the third through hole TH3 and the second opening OP2 are arranged concentrically (see FIG. 2A).

第1スルーホールTH1は島状ベース電極6iと対応して第1のマトリクスを構成するように配置される。また第3スルーホールTH3は、1つの第1エミッタ電極7に対して複数設けられ、第1のマトリクスを例えば半ピッチずらした第2のマトリクスを構成するように配置される。従って、第3スルーホールTH3は、第1スルーホールTH1およびベース群と重畳することはない。   The first through holes TH1 are arranged so as to constitute the first matrix corresponding to the island-shaped base electrodes 6i. A plurality of third through holes TH3 are provided for one first emitter electrode 7, and are arranged so as to constitute a second matrix in which the first matrix is shifted by, for example, a half pitch. Accordingly, the third through hole TH3 does not overlap with the first through hole TH1 and the base group.

複数の第3スルーホールTH3も図5の第1スルーホールTH1と同一形状であるが、その面積は第1スルーホールTH1より大きい。   The plurality of third through holes TH3 have the same shape as the first through hole TH1 of FIG. 5, but the area is larger than the first through hole TH1.

第3スルーホールTH3、第2開口部OP2からは第1エミッタ電極7が露出する。   The first emitter electrode 7 is exposed from the third through hole TH3 and the second opening OP2.

また、動作領域8の一部を含むその外周に第4スルーホールTH4が設けられる。更にチップ端部に第5スルーホールTH5(スクライブ線)が設けられ、n型不純物領域4’が露出する。   The fourth through hole TH4 is provided on the outer periphery including a part of the operation region 8. Further, a fifth through hole TH5 (scribe line) is provided at the end of the chip, and the n-type impurity region 4 'is exposed.

第2エミッタ電極17は、エミッタ電極としては2層目であるが、半導体基板1上に設けられた電極層としては3層目の電極となる。第2エミッタ電極17は、第3絶縁膜23上に設けられ動作領域8の上を覆う1つの平板状の電極である。第2エミッタ電極17の面積は、第2ベース電極16の面積より小さく、平面図において第2エミッタ電極17の周囲には、第4スルーホールTH4を介して第2ベース電極16の外周部が露出し、その一部がベースパッド部16Pとなる(図1(C)参照)。   The second emitter electrode 17 is the second layer as the emitter electrode, but is the third layer electrode as the electrode layer provided on the semiconductor substrate 1. The second emitter electrode 17 is a single plate-like electrode provided on the third insulating film 23 and covering the operating region 8. The area of the second emitter electrode 17 is smaller than the area of the second base electrode 16, and in the plan view, the outer periphery of the second base electrode 16 is exposed around the second emitter electrode 17 through the fourth through hole TH4. Then, a part thereof becomes the base pad portion 16P (see FIG. 1C).

図6(B)のa−a線断面においては、平板状の第2エミッタ電極17の下方は第3絶縁膜23が配置され、2層目に設けられた第2ベース電極16と絶縁されている。一方、図6(B)のb−b線断面においては、第2エミッタ電極17が、第3絶縁膜23に設けられた第3スルーホールTH3、第2ベース電極16に設けられた第2開口部OP2を介して、1層目の第1エミッタ電極7とコンタクトする。   6B, the third insulating film 23 is disposed below the flat plate-like second emitter electrode 17, and is insulated from the second base electrode 16 provided in the second layer. Yes. On the other hand, in the cross section taken along the line bb in FIG. 6B, the second emitter electrode 17 has a third opening TH3 provided in the third insulating film 23 and a second opening provided in the second base electrode 16. Contact with the first emitter electrode 7 of the first layer through the part OP2.

これにより半導体装置10は、ベース領域3が第1コンタクトホールCH1を介して1層目の第1ベース電極6と接続し、第1ベース電極6が第1スルーホールTH1または、第2スルーホールTH2を介して2層目の第2ベース電極16と接続する。またエミッタ領域4が第2コンタクトホールCH2を介して1層目の第1エミッタ電極7と接続し、第1エミッタ電極7が第3スルーホールTH3、第2ベース電極16の第2開口部OP2を介して、3層目の第2エミッタ電極17と接続する。   Thereby, in the semiconductor device 10, the base region 3 is connected to the first base electrode 6 of the first layer through the first contact hole CH1, and the first base electrode 6 is connected to the first through hole TH1 or the second through hole TH2. And is connected to the second base electrode 16 of the second layer. The emitter region 4 is connected to the first emitter electrode 7 of the first layer through the second contact hole CH2, and the first emitter electrode 7 connects the third through hole TH3 and the second opening OP2 of the second base electrode 16. To the second emitter electrode 17 of the third layer.

図7は、図6(C)(D)を拡大した図であり、図7(A)が図6(C)に相当し、図7(B)が図6(D)に相当する。   FIGS. 7A and 7B are enlarged views of FIGS. 6C and 6D. FIG. 7A corresponds to FIG. 6C and FIG. 7B corresponds to FIG.

図7(A)を参照して第2ベース電極16は動作領域8の全ての第1ベース電極6の直上に延在し、第1ベース電極6(ベース領域3)は基板の水平方向に引き回されることなく最短距離で第2ベース電極16に接続する。これにより、基板表面に対して水平方向のベース電極(第1ベース電極6および第2ベース電極16)の配線抵抗を最小限に抑えることができる。   Referring to FIG. 7A, the second base electrode 16 extends immediately above all the first base electrodes 6 in the operation region 8, and the first base electrode 6 (base region 3) is pulled in the horizontal direction of the substrate. The second base electrode 16 is connected at the shortest distance without being rotated. As a result, the wiring resistance of the base electrodes (first base electrode 6 and second base electrode 16) in the horizontal direction with respect to the substrate surface can be minimized.

第2エミッタ電極17は動作領域8の全ての第1エミッタ電極7の直上に延在し、第1エミッタ電極7(エミッタ領域3)は基板の水平方向に引き回されることなく最短距離で第2エミッタ電極17に接続する。これにより、基板表面に対して水平方向のエミッタ電極(第1エミッタ電極7および第2エミッタ電極17)の配線抵抗を最小限に抑えることができる。   The second emitter electrode 17 extends immediately above all the first emitter electrodes 7 in the operating region 8, and the first emitter electrode 7 (emitter region 3) is not routed in the horizontal direction of the substrate and is the shortest distance away. Two emitter electrodes 17 are connected. Thereby, the wiring resistance of the emitter electrodes (first emitter electrode 7 and second emitter electrode 17) in the horizontal direction with respect to the substrate surface can be minimized.

尚、第2ベース電極16は、動作領域8上で基板の表面に対して水平方向に引き回されるが、平板状でその面積も大きく、また、ベース電流はエミッタ電流の1/10〜1/100程度と小さい。従って配線抵抗の影響が小さいことから、均一動作に対し、ほとんど影響がない。   The second base electrode 16 is drawn in the horizontal direction with respect to the surface of the substrate on the operation region 8, but is flat and has a large area, and the base current is 1/10 to 1 of the emitter current. / 100 and small. Therefore, since the influence of the wiring resistance is small, there is almost no influence on the uniform operation.

従って、トランジスタ全体として、基板水平方向の電極の配線抵抗を最小限に抑えることができる。また動作領域8上のトランジスタのセルは、ベース側およびエミッタ側でそれぞれ同じ電極構造となる。つまり、全てのセルでベース電流の配線抵抗およびエミッタ電流の配線抵抗をそれぞれほぼ均一となる。従って、チップ内のセルは均一動作し電流集中による熱暴走の発生を回避し、安全動作領域を拡大できるので、単位面積当たりの電流容量を大きくできる。   Therefore, the wiring resistance of the electrodes in the horizontal direction of the substrate can be minimized as the whole transistor. The transistor cells on the operating region 8 have the same electrode structure on the base side and the emitter side. That is, the wiring resistance of the base current and the wiring resistance of the emitter current are almost uniform in all the cells. Therefore, the cells in the chip operate uniformly, avoid the occurrence of thermal runaway due to current concentration, and expand the safe operation area, so that the current capacity per unit area can be increased.

これにより、従来の2層電極構造の場合と比較して、同一チップサイズであれば大電流化、低飽和電圧化が可能となる。また同じコレクタ電流Ic定格の場合、単位面積当たりの電流容量の向上分、チップサイズを縮小することができ、コストを低減できる。   As a result, as compared with the conventional two-layer electrode structure, if the chip size is the same, a large current and a low saturation voltage can be achieved. Further, in the case of the same collector current Ic rating, the chip size can be reduced by the increase in current capacity per unit area, and the cost can be reduced.

また、チップサイズを小さくすることによりスイッチングスピードを向上させることができる。   Also, the switching speed can be improved by reducing the chip size.

以上、本実施形態ではnpn型バイポーラトランジスタを例に説明したが、導電型を逆にしたpnp型バイポーラトランジスタであっても同様に実施でき、同様の効果が得られる。   As described above, in the present embodiment, the npn type bipolar transistor has been described as an example. However, even the pnp type bipolar transistor having the conductivity type reversed can be implemented in the same manner and the same effect can be obtained.

本発明の実施形態を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)平面図、(B)断面図、(C)断面図である。It is (A) top view, (B) sectional view, and (C) sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)平面図、(B)断面図、(C)断面図である。It is (A) top view, (B) sectional view, and (C) sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)平面図、(B)平面図、(C)断面図、(D)断面図である。It is (A) top view, (B) top view, (C) sectional view, (D) sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)平面図、(B)平面図、(C)断面図、(D)断面図である。It is (A) top view, (B) top view, (C) sectional view, (D) sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)平面図、(B)平面図、(C)断面図、(D)断面図である。It is (A) top view, (B) top view, (C) sectional view, (D) sectional view for explaining an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を説明するための(A)断面図、(B)断面図である。It is (A) sectional drawing for demonstrating embodiment of this invention, (B) sectional drawing. 従来技術を説明するための(A)平面図、(B)平面図である。It is (A) top view and (B) top view for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための(A)断面図、(B)断面図である。It is (A) sectional drawing for demonstrating a prior art, (B) sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
1a n+型半導体基板
1b n−型半導体層
3 ベース領域
3i 島状ベース領域
3f 枠状ベース領域
4 エミッタ領域
6 第1ベース電極
6i 島状ベース電極
6f 枠状ベース電極
7 第1エミッタ電極
8 動作領域
10 半導体素子
16 第2ベース電極
16P ベースパッド部
17 第2エミッタ電極
17P エミッタパッド部
21 第1絶縁膜
22 第2絶縁膜
23 第3絶縁膜
26、27 ボンディングワイヤ
51a n+型半導体基板
51b n−型半導体層
53 ベース領域
54 エミッタ領域
56 第1ベース電極
57 第1エミッタ電極
58 動作領域
66 第2ベース電極
67 第2エミッタ電極
100 半導体素子
CH1 第1コンタクトホール
CH2 第2コンタクトホール
CH3 第3コンタクトホール
TH1 第1スルーホール
TH2 第2スルーホール
TH3 第3スルーホール
TH4 第4スルーホール
TH5 第5スルーホール
TH6 第6スルーホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 1a n + type semiconductor substrate 1b n-type semiconductor layer 3 Base region 3i Island-like base region 3f Frame-like base region 4 Emitter region 6 First base electrode 6i Island-like base electrode 6f Frame-like base electrode 7 First emitter electrode DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Operation area | region 10 Semiconductor element 16 2nd base electrode 16P Base pad part 17 2nd emitter electrode 17P Emitter pad part 21 1st insulating film 22 2nd insulating film 23 3rd insulating film 26, 27 Bonding wire 51a n + type semiconductor substrate 51b n− type semiconductor layer 53 base region 54 emitter region 56 first base electrode 57 first emitter electrode 58 operating region 66 second base electrode 67 second emitter electrode 100 semiconductor element CH1 first contact hole CH2 second contact hole CH3 third Contact hole TH1 first Ruhoru TH2 second through-hole TH3 third through hole TH4 fourth through holes TH5 fifth through hole TH6 sixth through hole

Claims (5)

コレクタ領域となる一導電型半導体基板と、
前記基板上に設けられ、互いに離間する複数の逆導電型のベース領域と、
前記ベース領域の周囲に設けられた一導電型のエミッタ領域と、
前記基板表面を覆う第1絶縁膜と、
該第1絶縁膜に設けられ前記ベース領域および前記エミッタ領域がそれぞれ露出する第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホールを介して、前記ベース領域とそれぞれコンタクトする第1ベース電極と、
前記第2コンタクトホールを介して前記エミッタ領域とコンタクトする1つの平板状の第1エミッタ電極と、
前記第1ベース電極および前記第1エミッタ電極上を覆う第2絶縁膜と、
該第2絶縁膜に設けられ、前記第1ベース電極が露出する第1スルーホールおよび第2スルーホールと、
前記第2絶縁膜上に前記第1スルーホールおよび前記第2スルーホールを覆って設けられ、該両スルーホールを介して前記第1ベース電極と接続する1つの平板状の第2ベース電極と、
該第2ベース電極上に設けられた第3絶縁膜と、
該第3絶縁膜および前記第2絶縁膜に設けられた複数の第3スルーホールと、
前記第3絶縁膜上で前記第3スルーホールを覆って設けられ、該第3スルーホールを介して前記第1エミッタ電極と接続する1つの平板状の第2エミッタ電極と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A one-conductivity type semiconductor substrate to be a collector region;
A plurality of reverse conductivity type base regions provided on the substrate and spaced apart from each other;
An emitter region of one conductivity type provided around the base region;
A first insulating film covering the substrate surface;
A first contact hole and a second contact hole provided in the first insulating film and exposing the base region and the emitter region, respectively;
A first base electrode in contact with the base region through the first contact hole;
One flat first emitter electrode in contact with the emitter region via the second contact hole;
A second insulating film covering the first base electrode and the first emitter electrode;
A first through hole and a second through hole provided in the second insulating film and exposing the first base electrode;
A flat second base electrode that is provided on the second insulating film so as to cover the first through hole and the second through hole, and is connected to the first base electrode through the two through holes;
A third insulating film provided on the second base electrode;
A plurality of third through holes provided in the third insulating film and the second insulating film;
A flat second emitter electrode provided on the third insulating film so as to cover the third through hole and connected to the first emitter electrode through the third through hole;
A semiconductor device comprising:
前記ベース領域は複数の島状ベース領域と、該複数の島状ベース領域を囲む枠状ベース領域を有し、
前記第1ベース電極は、複数の島状ベース電極と、該複数の島状ベース電極を囲む枠状ベース電極を有し、
前記島状ベース領域は前記島状ベース電極と接続し、前記枠状ベース領域は前記枠状ベース電極と接続し、
前記第1スルーホールは前記島状ベース電極上に設けられ、前記第2スルーホールは前記枠状ベース電極上に設けられることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The base region has a plurality of island-shaped base regions and a frame-shaped base region surrounding the plurality of island-shaped base regions,
The first base electrode has a plurality of island-shaped base electrodes and a frame-shaped base electrode surrounding the plurality of island-shaped base electrodes,
The island-shaped base region is connected to the island-shaped base electrode, the frame-shaped base region is connected to the frame-shaped base electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first through hole is provided on the island-shaped base electrode, and the second through hole is provided on the frame-shaped base electrode.
前記第2エミッタ電極の外周に露出する前記第3絶縁膜に第4スルーホールを設け、該第4スルーホールから露出する前記第2ベース電極の一部をパッド部とすることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   4. A fourth through hole is provided in the third insulating film exposed on an outer periphery of the second emitter electrode, and a part of the second base electrode exposed from the fourth through hole is used as a pad portion. Item 3. The semiconductor device according to Item 2. 前記第1スルーホールは第1のマトリクスを構成するように配置され、前記第3スルーホールは第2のマトリクスを構成するように配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The method according to claim 1, wherein the first through holes are arranged so as to constitute a first matrix, and the third through holes are arranged so as to constitute a second matrix. A semiconductor device according to claim 1. 前記第2ベース電極は開口部を有し、該開口部と前記第3スルーホールは重畳することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the second base electrode has an opening, and the opening and the third through hole overlap each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI676248B (en) * 2017-02-17 2019-11-01 聯發科技股份有限公司 Semiconductor device

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