JP2020150250A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2020150250A JP2019190441A JP2019190441A JP2020150250A JP 2020150250 A JP2020150250 A JP 2020150250A JP 2019190441 A JP2019190441 A JP 2019190441A JP 2019190441 A JP2019190441 A JP 2019190441A JP 2020150250 A JP2020150250 A JP 2020150250A
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梅本 康成
Yasunari Umemoto
康成 梅本
大部 功
Isao Obe
功 大部
馨 井手野
Kaoru Ideno
馨 井手野
茂樹 小屋
Shigeki Koya
茂樹 小屋
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Abstract

To provide a semiconductor device capable of enlarging an SOA by raising a transition voltage.SOLUTION: A semiconductor device includes a collector layer, a base layer, and an emitter which are disposed on a substrate, an emitter mesa layer being disposed on a partial region of the emitter layer. In a plan view, a base electrode is disposed in a region which does not overlap the emitter mesa layer. The base electrode allows base current to flow to the base layer. In a plan view, a first edge forming part of edges of the emitter mesa layer extends in a first direction, and a second edge forming part of edges of the base electrode faces the first edge. A gap between the first edge and the second edge in a terminal portion located on one end portion side of the emitter mesa layer in the first direction is wider than a gap in an intermediate portion of the emitter mesa layer.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

移動体端末のパワーアンプモジュールを構成する能動素子として、主にヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(HBT)が使用されている(特許文献1)。このHBTに要求される望ましい特性として、高効率、高利得、高出力、及び高耐圧等の諸項目がある。最近注目されているエンベロープトラッキングシステムにおいては、高いコレクタ電圧で動作するHBTが必要とされる。HBTの高電圧動作を実現するためには、安全動作領域(SOA:Safe Opearting Area)を拡大する必要がある。 A heterojunction bipolar transistor (HBT) is mainly used as an active element constituting a power amplifier module of a mobile terminal (Patent Document 1). Desirable characteristics required for this HBT include various items such as high efficiency, high gain, high output, and high withstand voltage. Envelope tracking systems, which have recently attracted attention, require HBTs that operate at high collector voltages. In order to realize the high voltage operation of the HBT, it is necessary to expand the safe operation area (SOA: Safety Operating Area).

特開2005−101402号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-101402

コレクタ電流−コレクタ電圧特性(Ic−Vce特性)を示すグラフにおいてHBTのコレクタ電圧を高くすると、SOAの範囲内と範囲外との境界線(SOAライン)が徐々に低下する。本願の発明者らの評価実験によると、あるコレクタ電圧においてSOAラインが不連続に低下する現象が現れることが判明した。本明細書において、SOAラインが不連続に低下するときのコレクタ電圧を「遷移電圧」ということとする。なお、SOAラインが不連続に低下する特性については、後に図12を参照して説明する。 When the collector voltage of the HBT is increased in the graph showing the collector current-collector voltage characteristic (Ic-Vce characteristic), the boundary line (SOA line) between the range and the outside of the SOA gradually decreases. According to the evaluation experiments of the inventors of the present application, it has been found that a phenomenon in which the SOA line drops discontinuously appears at a certain collector voltage. In the present specification, the collector voltage when the SOA line drops discontinuously is referred to as a “transition voltage”. The characteristic that the SOA line decreases discontinuously will be described later with reference to FIG.

動作電圧を遷移電圧と同程度かそれより高くすると、HBTの動作中に負荷の変動が生じた場合に、実際の動作範囲がSOAの範囲から大きく外れてしまう危険性が高まる。動作範囲がSOAの範囲から大きく外れると、HBTが損傷してしまう場合がある。従って、負荷変動が生じてもHBTが損傷することなく、高いコレクタ電圧で動作させるために、遷移電圧を増大させてSOAを拡大することが望まれる。 If the operating voltage is equal to or higher than the transition voltage, there is an increased risk that the actual operating range will deviate significantly from the SOA range if the load fluctuates during the operation of the HBT. If the operating range deviates significantly from the SOA range, the HBT may be damaged. Therefore, it is desired to increase the transition voltage and expand the SOA in order to operate at a high collector voltage without damaging the HBT even if the load fluctuation occurs.

本発明の目的は、遷移電圧を増大させてSOAを拡大することが可能な半導体装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of increasing the transition voltage and expanding the SOA.

本発明の一観点によると、
基板の上に配置されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層、及び前記エミッタ層の一部の領域の上に配置されたエミッタメサ層を備え、前記コレクタ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層はこの順番に積層されており、
さらに、
平面視において前記エミッタメサ層と重ならない領域であって、前記ベース層にベース電流を流すベース電極
を有し、
平面視において、前記エミッタ層は第1方向に長い第1の縁を有しており、
平面視において、前記ベース電極は前記第1方向に長い第2の縁を有しており、
前記ベース電極の前記第2の縁が前記エミッタメサ層の前記第1の縁に対向しており、前記エミッタメサ層の、前記第1方向の一方の端部側に位置する末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、前記エミッタメサ層の前記第1方向の中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広い半導体装置が提供される。
According to one aspect of the invention
It comprises a collector layer, a base layer, an emitter layer arranged on a substrate, and an emitter mesa layer arranged on a part region of the emitter layer, and the collector layer, the base layer, and the emitter layer are the same. It is stacked in order and
further,
A region that does not overlap with the emitter mesa layer in a plan view, and has a base electrode for passing a base current through the base layer.
In plan view, the emitter layer has a first edge that is long in the first direction.
In plan view, the base electrode has a second edge that is long in the first direction.
The first edge of the base electrode faces the first edge of the emitter mesa layer and is located on one end side of the emitter mesa layer in the first direction. Provided is a semiconductor device in which the distance between the edge and the second edge is wider than the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion of the emitter mesa layer in the first direction.

エミッタメサ層の、第1方向の一方の端部側に位置する末端部分における第1の縁と第2の縁との間隔が、エミッタメサ層の中間部分における間隔より広い構成とすると、末端部分における単位長さあたりのベースアクセス抵抗が、中間部分における単位長さたりのベースアクセス抵抗より高くなる。ベース電流が増加すると、ベースアクセス抵抗による電圧降下により、末端部分における正味のベースエミッタ間電圧が、中間部分における正味のベースエミッタ間電圧より低下する。その結果、大電流動作時に、エミッタ電流が主として流れる領域がエミッタメサ層の中間部分に概ね限定されることになり、エミッタ電流が主として流れる領域の位置の安定性が高まる。これにより、エミッタ電流が主として流れる領域がエミッタメサ層内で移動しにくくなる。これによって遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大することが可能になる。 Assuming that the distance between the first edge and the second edge at the end portion of the emitter mesa layer located on one end side in the first direction is wider than the distance at the middle portion of the emitter mesa layer, the unit at the end portion. The base access resistance per length is higher than the base access resistance per unit length in the middle part. As the base current increases, the voltage drop due to the base access resistor causes the net base-emitter voltage at the end to be lower than the net base-emitter voltage at the middle. As a result, during operation with a large current, the region where the emitter current mainly flows is generally limited to the intermediate portion of the emitter mesa layer, and the stability of the position of the region where the emitter current mainly flows is improved. This makes it difficult for the region in which the emitter current mainly flows to move in the emitter mesa layer. This makes it possible to increase the transition voltage and expand the SOA.

図1は、評価実験の対象とした参考例によるHBTの平面図である。FIG. 1 is a plan view of the HBT according to a reference example that was the subject of the evaluation experiment. 図2は、HBTのSOAラインの実測結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the actual measurement results of the SOA line of the HBT. 図3は、コレクタ電流−ベース電圧特性(Ic−Vb特性)及びベース電流−ベース電圧特性(Ib−Vb特性)の実測結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the actual measurement results of the collector current-base voltage characteristic (Ic-Vb characteristic) and the base current-base voltage characteristic (Ib-Vb characteristic). 図4は、第1実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 4 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the first embodiment. 図5は、図4の一点鎖線5−5における断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 5-5 of FIG. 図6は、図4の一点鎖線6−6における断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 6-6 of FIG. 図7は、第1実施例による半導体装置の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. 図8は、第1実施例による半導体装置のエミッタメサ層とベース電極との平面的な位置関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a planar positional relationship between the emitter mesa layer and the base electrode of the semiconductor device according to the first embodiment. 図9A、図9B、及び図9Cは、第1実施例の変形例による半導体装置のエミッタメサ層とベース電極との平面視における形状及び位置関係を示す図である。9A, 9B, and 9C are diagrams showing the shape and positional relationship of the emitter mesa layer and the base electrode of the semiconductor device according to the modified example of the first embodiment in a plan view. 図10は、第1実施例の変形例による半導体装置の断面図でありFIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a modified example of the first embodiment. 図11は、第2実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 11 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the second embodiment. 図12は、第2実施例による半導体装置のSOAラインの実測結果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the actual measurement results of the SOA line of the semiconductor device according to the second embodiment. 図13は、エミッタメサ層の両端の末端部分の第1方向の寸法と、遷移電圧との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the dimensions of the terminal portions at both ends of the emitter mesa layer in the first direction and the transition voltage. 図14は、第2実施例の変形例による半導体装置の平面図である。FIG. 14 is a plan view of the semiconductor device according to the modified example of the second embodiment. 図15は、第3実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 15 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the third embodiment. 図16は、第3実施例の変形例による半導体装置の平面図である。FIG. 16 is a plan view of a semiconductor device according to a modified example of the third embodiment. 図17は、第3実施例の他の変形例による半導体装置の平面図である。FIG. 17 is a plan view of the semiconductor device according to another modification of the third embodiment. 図18は、第3実施例のさらに他の変形例による半導体装置の平面図である。FIG. 18 is a plan view of the semiconductor device according to still another modification of the third embodiment. 図19は、さらに他の変形例による半導体装置の平面図である。FIG. 19 is a plan view of the semiconductor device according to still another modification. 図20は、第4実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 20 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図21は、第5実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 21 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図22は、図21の一点鎖線22−22における断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 22-22 of FIG. 図23は、第6実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタのうちの1つの単位トランジスタの平面図である。FIG. 23 is a plan view of one of the plurality of unit transistors constituting the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図24は、第7実施例による半導体装置の平面図である。FIG. 24 is a plan view of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

実施例について説明する前に、一般的なHBTにおいてSOAの拡大を妨げている1つの要因について、本願発明者らの行った評価実験に基づいて図1から図3までの図面を参照して説明する。 Before explaining the examples, one factor hindering the expansion of SOA in a general HBT will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 3 based on the evaluation experiment conducted by the inventors of the present application. To do.

図1は、評価実験の対象とした参考例によるHBTの平面図である。基板の表層部に導電性を持つ半導体からなるサブコレクタ層20が設けられている。サブコレクタ層20の上に、コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23が配置されている。コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23は、平面視においてほぼ一致しており、平面視においてサブコレクタ層20の内部に配置されている。エミッタ層23の一部の領域の上にエミッタメサ層25が配置されている。平面視において、エミッタメサ層25はエミッタ層23の内部に配置される。コレクタ層21、ベース層22、エミッタ層23、及びエミッタメサ層25は、バイポーラトランジスタ、例えばHBTを構成する。 FIG. 1 is a plan view of the HBT according to a reference example that was the subject of the evaluation experiment. A sub-collector layer 20 made of a conductive semiconductor is provided on the surface layer of the substrate. A collector layer 21, a base layer 22, and an emitter layer 23 are arranged on the sub-collector layer 20. The collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 are substantially aligned in a plan view, and are arranged inside the sub collector layer 20 in a plan view. The emitter mesa layer 25 is arranged on a part of the region of the emitter layer 23. In a plan view, the emitter mesa layer 25 is arranged inside the emitter layer 23. The collector layer 21, the base layer 22, the emitter layer 23, and the emitter mesa layer 25 form a bipolar transistor, for example, an HBT.

エミッタメサ層25は、平面視において一方向(図1において横方向)に長い平面形状を有する。例えばエミッタメサ層25の平面形状は長方形である。エミッタメサ層25の上にエミッタ電極33が配置されている。平面視において、エミッタ電極33はエミッタメサ層25の内部に配置されている。エミッタ電極33は金属で形成されており、エミッタメサ層25にオーミック接触する。 The emitter mesa layer 25 has a long planar shape in one direction (horizontal direction in FIG. 1) in a plan view. For example, the planar shape of the emitter mesa layer 25 is rectangular. The emitter electrode 33 is arranged on the emitter mesa layer 25. In a plan view, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25. The emitter electrode 33 is made of metal and makes ohmic contact with the emitter mesa layer 25.

平面視において、エミッタ層23のうちエミッタメサ層25と重なる領域がHBTのエミッタとして動作する。本明細書において、エミッタ層23のうちエミッタメサ層25と重なる部分を、真性エミッタ層23Aという。平面視において、エミッタ層23のうちエミッタメサ層25と重ならない部分をレッジ層23Bという。 In a plan view, the region of the emitter layer 23 that overlaps with the emitter mesa layer 25 operates as an HBT emitter. In the present specification, the portion of the emitter layer 23 that overlaps with the emitter mesa layer 25 is referred to as an intrinsic emitter layer 23A. In a plan view, the portion of the emitter layer 23 that does not overlap with the emitter mesa layer 25 is called the ledge layer 23B.

レッジ層23Bの上にベース電極32が配置されている。ベース電極32は、合金化処理によりレッジ層23Bを通過してベース層22に接続されており、ベース層22にベース電流を流す。図1において、ベース電極32にハッチングを付している。ベース電極32は、2本のベース電極主部32Aと、ベース電極パッド部32Bとを含む。2本のベース電極主部32Aは、それぞれ平面視において、エミッタメサ層25の幅方向の両側に配置されており、エミッタメサ層25の長手方向に延びている。ベース電極パッド部32Bは、エミッタメサ層25の長手方向の一方の端部(図1において左端)より外側において2本のベース電極主部32Aを相互に接続する。ベース電極主部32A及びベース電極パッド部32Bからなるベース電極32は、エミッタメサ層25をU字形に取り囲んでいる。 The base electrode 32 is arranged on the ledge layer 23B. The base electrode 32 passes through the ledge layer 23B and is connected to the base layer 22 by an alloying process, and a base current is passed through the base layer 22. In FIG. 1, the base electrode 32 is hatched. The base electrode 32 includes two base electrode main portions 32A and a base electrode pad portion 32B. The two base electrode main portions 32A are arranged on both sides of the emitter mesa layer 25 in the width direction in a plan view, and extend in the longitudinal direction of the emitter mesa layer 25. The base electrode pad portion 32B connects two base electrode main portions 32A to each other outside one end portion (left end in FIG. 1) in the longitudinal direction of the emitter mesa layer 25. The base electrode 32 including the base electrode main portion 32A and the base electrode pad portion 32B surrounds the emitter mesa layer 25 in a U shape.

サブコレクタ層20の内側であってコレクタ層21の両側に、それぞれコレクタ電極31が配置されている。コレクタ電極31の各々は、エミッタメサ層25の長手方向と平行な方向に長い平面形状を持つ。コレクタ電極31は、サブコレクタ層20を介してコレクタ層21に接続されている。 Collector electrodes 31 are arranged on both sides of the collector layer 21 inside the sub-collector layer 20. Each of the collector electrodes 31 has a long planar shape in a direction parallel to the longitudinal direction of the emitter mesa layer 25. The collector electrode 31 is connected to the collector layer 21 via the sub collector layer 20.

コレクタ電極31、ベース電極32、及びエミッタ電極33の上に絶縁膜が配置されている。この絶縁膜の上に、平面視においてコレクタ電極31、ベース電極パッド部32B、及びエミッタ電極33と重なるように、それぞれコレクタ配線C1、ベース配線B1、及びエミッタ配線E1が配置されている。コレクタ配線C1は、その下の絶縁膜に設けられたコレクタ開口35を通ってコレクタ電極31に接続されている。ベース配線B1は、その下の絶縁膜に設けられたベース開口36を通ってベース電極32に接続されている。エミッタ配線E1は、その下の絶縁膜に設けられたエミッタ開口37を通ってエミッタ電極33に接続されている。 An insulating film is arranged on the collector electrode 31, the base electrode 32, and the emitter electrode 33. The collector wiring C1, the base wiring B1, and the emitter wiring E1 are arranged on the insulating film so as to overlap the collector electrode 31, the base electrode pad portion 32B, and the emitter electrode 33 in a plan view, respectively. The collector wiring C1 is connected to the collector electrode 31 through a collector opening 35 provided in the insulating film below the collector wiring C1. The base wiring B1 is connected to the base electrode 32 through a base opening 36 provided in the insulating film below the base wiring B1. The emitter wiring E1 is connected to the emitter electrode 33 through the emitter opening 37 provided in the insulating film below the emitter wiring E1.

エミッタ開口37は、平面視においてエミッタ電極33の内部に配置されており、エミッタメサ層25の長手方向に長い平面形状を持つ。コレクタ開口35は、平面視においてコレクタ電極31の内部に配置されており、コレクタ電極31の長手方向に長い平面形状を持つ。ベース開口36は、平面視においてベース電極パッド部32Bの内部に配置されている。 The emitter opening 37 is arranged inside the emitter electrode 33 in a plan view, and has a planar shape long in the longitudinal direction of the emitter mesa layer 25. The collector opening 35 is arranged inside the collector electrode 31 in a plan view, and has a planar shape long in the longitudinal direction of the collector electrode 31. The base opening 36 is arranged inside the base electrode pad portion 32B in a plan view.

エミッタ配線E1は、ベース電極パッド部32Bから遠ざかる向きに引き出されている。ベース配線B1は、エミッタメサ層25から遠ざかる向きに引き出されている。エミッタ配線E1、コレクタ配線C1、及びベース配線B1の上に、さらに2層目の配線が配置される場合もある。 The emitter wiring E1 is pulled out in a direction away from the base electrode pad portion 32B. The base wiring B1 is pulled out in a direction away from the emitter mesa layer 25. A second layer of wiring may be further arranged on the emitter wiring E1, the collector wiring C1, and the base wiring B1.

平面視において、エミッタメサ層25、エミッタ電極33、及びエミッタ開口37は、長手方向及び幅方向のいずれに関しても対称性を有する。また、エミッタメサ層25の縁とベース電極主部32Aの縁との間隔はほぼ一定である。 In a plan view, the emitter mesa layer 25, the emitter electrode 33, and the emitter opening 37 have symmetry in both the longitudinal direction and the width direction. Further, the distance between the edge of the emitter mesa layer 25 and the edge of the base electrode main portion 32A is substantially constant.

通常、エミッタメサ層25及び真性エミッタ層23A内の電流が流れる領域を広く確保するために、エミッタ電極33の面積をできるだけ大きく設計する。例えば、エミッタメサ層25の外周線とエミッタ電極33の外周線との間隔は1μm以下に設計される。図1において、エミッタ電流の等値線38の分布の一例を細い実線で概念的に示している。このように、平面視において、エミッタ電流の大きさは均一ではなく、ある分布を持っている。この等値線38の分布については、後に詳述する。 Usually, the area of the emitter electrode 33 is designed to be as large as possible in order to secure a wide region in which the current flows in the emitter mesa layer 25 and the intrinsic emitter layer 23A. For example, the distance between the outer peripheral line of the emitter mesa layer 25 and the outer peripheral line of the emitter electrode 33 is designed to be 1 μm or less. In FIG. 1, an example of the distribution of the emitter current contour line 38 is conceptually shown by a thin solid line. As described above, in the plan view, the magnitude of the emitter current is not uniform and has a certain distribution. The distribution of the contour line 38 will be described in detail later.

図1に示したHBTは、パワーアンプを組み込んだモノリシックマイクロ波集積回路素子(MMIC)を構成する場合、1枚の半導体基板に形成されたMMIC1個あたり複数個配置される。複数のHBTはお互いに、エミッタ配線E1、コレクタ配線C1、ベース配線B1、及びその上の2層目の配線等を介して、直接、または抵抗等の素子を介して間接的に、電気的に接続される。これにより、パワー段やドライバ段のパワーアンプが構成される。 When a monolithic microwave integrated circuit element (MMIC) incorporating a power amplifier is configured, a plurality of HBTs shown in FIG. 1 are arranged per MMIC formed on one semiconductor substrate. The plurality of HBTs are electrically connected to each other directly or indirectly via an element such as a resistor via the emitter wiring E1, the collector wiring C1, the base wiring B1, and the wiring of the second layer above the base wiring B1. Be connected. As a result, a power amplifier in the power stage and the driver stage is configured.

図2は、HBTのSOAラインの実測結果を示すグラフである。横軸はコレクタ電圧Vceを単位「V」で表し、縦軸はコレクタ電流密度Jcを単位「kA/cm」で表す。グラフ中の丸記号及び三角記号は、それぞれ異なるエミッタ寸法の試料の実測に基づくSOAラインを示す。図2のグラフ中の丸記号及び実線は、エミッタ電極33の幅が3μm、長さが40μmの試料の実測結果を示し、三角記号及び破線は、エミッタ電極33の幅が3μm、長さが20μmの試料の実測結果を示す。SOAラインより低電圧側の領域がSOAに相当する。 FIG. 2 is a graph showing the actual measurement results of the SOA line of the HBT. The horizontal axis represents the collector voltage Vce in the unit "V", and the vertical axis represents the collector current density Jc in the unit "kA / cm 2 ". Circles and triangles in the graph indicate SOA lines based on actual measurements of samples with different emitter dimensions. The circle symbol and the solid line in the graph of FIG. 2 show the actual measurement results of the sample having the width of the emitter electrode 33 of 3 μm and the length of 40 μm, and the triangle symbol and the broken line indicate the width of the emitter electrode 33 of 3 μm and the length of 20 μm. The actual measurement result of the sample of is shown. The region on the low voltage side of the SOA line corresponds to SOA.

コレクタ電圧Vceが6Vから6.5Vに増加すると、SOAラインが不連続に急激に低下していることがわかる。SOAラインが不連続に低下するときのコレクタ電圧Vceが遷移電圧Vtに相当する。 It can be seen that when the collector voltage Vce increases from 6V to 6.5V, the SOA line drops discontinuously and sharply. The collector voltage Vce when the SOA line drops discontinuously corresponds to the transition voltage Vt.

図1及び図2に示した参考例では、エミッタ電極33を1本とし、ベース電極主部32Aを2本としたが、エミッタ電極33の本数とベース電極主部32Aの本数とをその他の組み合わせとしたHBTにおいても、SOAラインの不連続な低下が確認されている。例えば、エミッタ電極33及びベース電極主部32Aを共に1本としたHBT、エミッタ電極33を2本としベース電極主部32Aを1本としたHBT、エミッタ電極33を2本としベース電極主部32Aを3本としたHBT、エミッタ電極33を3本としベース電極主部32Aを4本としたHBTにおいても、SOAラインの不連続な低下が確認されている。 In the reference examples shown in FIGS. 1 and 2, the number of emitter electrodes 33 is one and the number of base electrode main portions 32A is two, but the number of emitter electrodes 33 and the number of base electrode main portions 32A are other combinations. A discontinuous decrease in the SOA line was also confirmed in the HBT. For example, an HBT having both an emitter electrode 33 and a base electrode main portion 32A, an HBT having two emitter electrodes 33 and one base electrode main portion 32A, and a base electrode main portion 32A having two emitter electrodes 33. In the HBT having three electrodes and the HBT having three emitter electrodes 33 and four base electrode main portions 32A, a discontinuous decrease in the SOA line has been confirmed.

図3は、コレクタ電流−ベース電圧特性(Ic−Vb特性)及びベース電流−ベース電圧特性(Ib−Vb特性)の実測結果を示すグラフである。横軸はベース電圧Vbを任意単位で表し、縦軸はコレクタ電流Ic及びベース電流Ibを任意単位で表す。図3において実線がIc−Vb特性を表し、破線がIb−Vb特性を表す。なお、コレクタ電流Icを表す縦軸のスケールと、ベース電流Ibを表す縦軸のスケールとは異なっている。測定においては、ベース電流Ibの大きさを電流源で掃引しながら、ベース電圧Vbとコレクタ電流Icとを測定した。コレクタ電圧Vce=V1、V2、V3、V4及びV5の複数の電圧において測定を行った。ここで、電圧V1からV5までの大小関係は、V1<V2<V3<V4<V5である。 FIG. 3 is a graph showing the actual measurement results of the collector current-base voltage characteristic (Ic-Vb characteristic) and the base current-base voltage characteristic (Ib-Vb characteristic). The horizontal axis represents the base voltage Vb in arbitrary units, and the vertical axis represents the collector current Ic and the base current Ib in arbitrary units. In FIG. 3, the solid line represents the Ic-Vb characteristic, and the broken line represents the Ib-Vb characteristic. The scale of the vertical axis representing the collector current Ic and the scale of the vertical axis representing the base current Ib are different. In the measurement, the base voltage Vb and the collector current Ic were measured while sweeping the magnitude of the base current Ib with a current source. The measurement was performed at a plurality of voltages of collector voltage Vce = V1, V2, V3, V4 and V5. Here, the magnitude relationship between the voltages V1 to V5 is V1 <V2 <V3 <V4 <V5.

図3において実線で示すように、コレクタ電流Icが小さい範囲では、ベース電圧Vbの増加に伴ってコレクタ電流Icが単調に増加し、ベース電圧Vbに対するコレクタ電流Icの傾きが徐々に大きくなる。同様に、図3において破線で示すように、ベース電流Ibの傾きも徐々に大きくなる。さらにコレクタ電流Icが大きくなると、ベース電圧Vbに対するコレクタ電流Icの傾きが無限大になるスナップバック点SBを迎える。このとき、破線のベース電流Ibの傾きも無限大になる。スナップバック点SBを越えてコレクタ電流Icを増加させると、ベース電圧Vbに対する実線のコレクタ電流Ic及び破線のベース電流Ibの傾きが負に変わり、実線のコレクタ電流Ic及び破線のベース電流Ibの増加と共に、ベース電圧Vbが低下する。 As shown by the solid line in FIG. 3, in the range where the collector current Ic is small, the collector current Ic increases monotonically as the base voltage Vb increases, and the slope of the collector current Ic with respect to the base voltage Vb gradually increases. Similarly, as shown by the broken line in FIG. 3, the slope of the base current Ib also gradually increases. When the collector current Ic becomes larger, the snapback point SB where the slope of the collector current Ic with respect to the base voltage Vb becomes infinite is reached. At this time, the slope of the broken line base current Ib also becomes infinite. When the collector current Ic is increased beyond the snapback point SB, the slopes of the solid collector current Ic and the dashed base current Ib with respect to the base voltage Vb change to negative, and the solid collector current Ic and the dashed base current Ib increase. At the same time, the base voltage Vb drops.

図3において実線で示すように、コレクタ電圧VceがV4及びV5のとき、コレクタ電流Icがスナップバック点SBを通過した後に、コレクタ電流Icが不連続に低下するキンクKが現れている。コレクタ電圧VceがV4、V5より低いV1、V2、V3のときには、キンクKは現れていない。キンクKが現れる最小のコレクタ電圧Vceが、遷移電圧Vt(図2)に対応する。ここで、キンクKとは、Ic−Vb特性においてベース電圧Vbが減少しコレクタ電流Icが増加する傾向を示す領域で、ベース電圧Vbの一時的な増加、またはコレクタ電流Icの一時的な減少が現れる特徴的な領域を指す(図3参照)。 As shown by the solid line in FIG. 3, when the collector voltages Vce are V4 and V5, a kink K in which the collector current Ic drops discontinuously appears after the collector current Ic passes through the snapback point SB. When the collector voltage Vce is V1, V2, V3 lower than V4, V5, the kink K does not appear. The minimum collector voltage Vce at which the kink K appears corresponds to the transition voltage Vt (FIG. 2). Here, the kink K is a region in which the base voltage Vb tends to decrease and the collector current Ic tends to increase in the Ic-Vb characteristic, and the base voltage Vb temporarily increases or the collector current Ic temporarily decreases. Refers to the characteristic area that appears (see FIG. 3).

次に、コレクタ電流−ベース電圧特性のスナップバック点SBを越えた領域にキンクKが現れる理由について説明する。 Next, the reason why the kink K appears in the region beyond the snapback point SB of the collector current-base voltage characteristic will be described.

キンクKの出現は、HBTの持つ熱的または電気的非対称性によると推定される。エミッタメサ層25(図1)の内側においては、エミッタ電極33及びエミッタ開口37の配置が対称性を維持している。ところが、エミッタメサ層25の周辺には、エミッタメサ層25を基準として非対称に配置されたベース電極32や種々の配線等が配置されている。また、パワー段やドライバ段のパワーアンプを構成する複数のHBTと、その周辺の引出配線、回路素子、バイアホール等の配置を俯瞰すると、着目する1つのエミッタメサ層25に対して熱的、電気的非対称要因が存在する。 The appearance of Kink K is presumed to be due to the thermal or electrical asymmetry of HBTs. Inside the emitter mesa layer 25 (FIG. 1), the arrangement of the emitter electrode 33 and the emitter opening 37 maintains symmetry. However, around the emitter mesa layer 25, base electrodes 32 and various wirings that are asymmetrically arranged with respect to the emitter mesa layer 25 are arranged. Further, a bird's-eye view of the arrangement of the plurality of HBTs constituting the power amplifiers of the power stage and the driver stage and the lead wiring, circuit elements, via holes, etc. around them shows that one emitter mesa layer 25 of interest is thermally and electrically. There is an asymmetric factor.

コレクタ電流Icがスナップバック点SBに至るまでは、エミッタ電流Ieが主として流れる領域の電流分布は、エミッタメサ層25(図1)の長手方向の中央付近に最大値を持ち、長手方向の両側に広がる。スナップバック点SBを越えてコレクタ電流Icが増加すると、エミッタメサ層25の周囲の非対称要因によって、エミッタ電流Ieが主として流れる領域の電流分布が、エミッタメサ層25(図1)の中央付近から長手方向に変位した位置に最大値を持つように変化する。例えば、図1に示したエミッタ電流の等値線38の分布が、中心付近から、ベース電極パッド部32Bが位置する側に偏る。本明細書において、「非対称性」とは、エミッタ電流Ieが主として流れる領域がエミッタメサ層25(図1)の中央付近から長手方向に変位した位置に電流最大値を持つ要因を意味する。エミッタ電流Ieが主として流れる領域の電流最大値を持つ位置の変位によって、キンクK(図3)が現れると考えられる。以下に説明する実施例では、エミッタ電流Ieが主として流れる領域の電流最大値の位置が、エミッタメサ層25の周辺の非対称要因の影響を受けにくい。 Until the collector current Ic reaches the snapback point SB, the current distribution in the region where the emitter current Ie mainly flows has a maximum value near the center of the emitter mesa layer 25 (FIG. 1) in the longitudinal direction and spreads to both sides in the longitudinal direction. .. When the collector current Ic increases beyond the snapback point SB, the current distribution in the region where the emitter current Ie mainly flows becomes longitudinal from the vicinity of the center of the emitter mesa layer 25 (FIG. 1) due to the asymmetric factor around the emitter mesa layer 25. It changes to have the maximum value at the displaced position. For example, the distribution of the emitter current contour lines 38 shown in FIG. 1 is biased from the vicinity of the center to the side where the base electrode pad portion 32B is located. As used herein, the term "asymmetry" means a factor having a maximum current value at a position where the region in which the emitter current Ie mainly flows is displaced in the longitudinal direction from the vicinity of the center of the emitter mesa layer 25 (FIG. 1). It is considered that the kink K (FIG. 3) appears due to the displacement of the position having the maximum current value in the region where the emitter current Ie mainly flows. In the embodiment described below, the position of the maximum current value in the region where the emitter current Ie mainly flows is not easily affected by the asymmetric factor around the emitter mesa layer 25.

[第1実施例]
次に、図4から図8までの図面を参照して、第1実施例による半導体装置について説明する。以下、図1に示した参考例による半導体装置と共通の構成については説明を省略する。
[First Example]
Next, the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings of FIGS. 4 to 8. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device according to the reference example shown in FIG. 1 will be omitted.

図4は、第1実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。エミッタメサ層25は、平面視において一方向に長い形状を有する。エミッタメサ層25の長手方向を第1方向ということとする。平面視において、エミッタメサ層25の幅方向の両側にある第1の縁41が第1方向に延びている。ベース電極32の2つのベース電極主部32Aの縁のうち第1の縁41に対向する部分にあたる第2の縁42が第1方向に延びている。平面視において第1の縁41と第2の縁42とが対向するとは、2つの縁同士が向き合って配置されていることを意味する。2つの縁が対向している状態には、2つの縁同士が平行である状態のみならず、2つの縁が斜めの位置関係にある状態も含まれる。 FIG. 4 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the first embodiment. The emitter mesa layer 25 has a long shape in one direction in a plan view. The longitudinal direction of the emitter mesa layer 25 is referred to as the first direction. In a plan view, the first edges 41 on both sides of the emitter mesa layer 25 in the width direction extend in the first direction. Of the edges of the two base electrode main portions 32A of the base electrode 32, the second edge 42, which is a portion facing the first edge 41, extends in the first direction. When the first edge 41 and the second edge 42 face each other in a plan view, it means that the two edges are arranged so as to face each other. The state in which the two edges face each other includes not only a state in which the two edges are parallel to each other but also a state in which the two edges are in an oblique positional relationship.

エミッタメサ層25の、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44における第1の縁41と第2の縁42との間隔G1が、エミッタメサ層25の中間部分45における両者の間隔G0より広い。より具体的には、第2の縁42は第1方向に平行な直線であり、末端部分44の第1の縁41は、中間部分45の第1の縁41よりも、第2の縁42から遠ざかる向きに後退位置に配置されており、第1の縁41は屈曲した形状を持つ。ここで、「末端部分」とは、第1方向の端に位置する一部分を意味し、「中間部分」とは、両端の末端部分に挟まれた部分を意味する。 The distance G1 between the first edge 41 and the second edge 42 at the end portion 44 of the emitter mesa layer 25 closer to the base electrode pad portion 32B is wider than the distance G0 between the two in the intermediate portion 45 of the emitter mesa layer 25. More specifically, the second edge 42 is a straight line parallel to the first direction, and the first edge 41 of the end portion 44 is a second edge 42 than the first edge 41 of the intermediate portion 45. It is arranged in a retracted position in a direction away from the first edge 41 and has a bent shape. Here, the "terminal portion" means a portion located at the end in the first direction, and the "intermediate portion" means a portion sandwiched between the end portions at both ends.

ベース電極パッド部32Bから遠い方の末端部分46においても、第1の縁41と第2の縁42との形状及び位置関係は、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44における両者の形状及び位置関係と同様である。このため、エミッタメサ層25は、両端の末端部分44、46が中間部分45より細い平面形状を有する。 Even in the terminal portion 46 farther from the base electrode pad portion 32B, the shape and positional relationship between the first edge 41 and the second edge 42 are the same as the shape of both in the terminal portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B. And the positional relationship is the same. Therefore, the emitter mesa layer 25 has a planar shape in which the end portions 44 and 46 at both ends are thinner than the intermediate portion 45.

ベース電極パッド部32Bの縁からエミッタ配線E1の縁までの最短距離が、ベース電極パッド部32Bからエミッタメサ層25の縁までの最短距離より長い。言い換えると、エミッタメサ層25のベース電極パッド部32B側の端部が、エミッタ配線E1のベース電極パッド部32B側の端部より、ベース電極パッド部32Bに向かって第1方向にはみ出している。このため、ベース電極パッド部32Bに近い方のエミッタメサ層25の端部に、エミッタ配線E1で覆われていない領域が存在する。 The shortest distance from the edge of the base electrode pad portion 32B to the edge of the emitter wiring E1 is longer than the shortest distance from the base electrode pad portion 32B to the edge of the emitter mesa layer 25. In other words, the end of the emitter mesa layer 25 on the base electrode pad portion 32B side protrudes in the first direction from the end of the emitter wiring E1 on the base electrode pad portion 32B side toward the base electrode pad portion 32B. Therefore, there is a region not covered by the emitter wiring E1 at the end of the emitter mesa layer 25 closer to the base electrode pad portion 32B.

図5は、図4の一点鎖線5−5における断面図である。半絶縁性のGaAsからなる基板60の上にn型GaAs層が配置されており、n型GaAs層の一部がイオン注入技術によって絶縁化されている。絶縁化されていないn型GaAs層によってサブコレクタ層20が形成される。基板60の両面のうちサブコレクタ層20が形成されている方の面を「主面」ということとする。サブコレクタ層20の一部の領域の上に、コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23がこの順番に積層されている。エミッタ層23の一部の領域の上にエミッタメサ層25が配置されている。エミッタ層23は、エミッタメサ層25の真下の真性エミッタ層23Aと、エミッタメサ層25で覆われていないレッジ層23Bとに区分される。真性エミッタ層23Aは、平面視においてエミッタメサ層25とほぼ一致し、主として真性エミッタ層23Aを動作電流が流れる。なお、本明細書において「平面視において」、「平面視で」とは、基板60の主面に直交する方向から基板60の主面を平面視した状態を意味する。エミッタメサ層25は、エミッタ層23側のキャップ層25Aと、その上に配置されたコンタクト層25Bとを含む。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 5-5 of FIG. An n-type GaAs layer is arranged on a substrate 60 made of semi-insulating GaAs, and a part of the n-type GaAs layer is insulated by ion implantation technology. The sub-collector layer 20 is formed by the non-insulated n-type GaAs layer. Of both sides of the substrate 60, the side on which the sub-collector layer 20 is formed is referred to as a "main surface". The collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 are laminated in this order on a part of the region of the sub-collector layer 20. The emitter mesa layer 25 is arranged on a part of the region of the emitter layer 23. The emitter layer 23 is divided into an intrinsic emitter layer 23A directly below the emitter mesa layer 25 and a ledge layer 23B not covered by the emitter mesa layer 25. The intrinsic emitter layer 23A substantially coincides with the emitter mesa layer 25 in a plan view, and an operating current mainly flows through the intrinsic emitter layer 23A. In the present specification, "in plan view" and "in plan view" mean a state in which the main surface of the substrate 60 is viewed in a plan view from a direction orthogonal to the main surface of the substrate 60. The emitter mesa layer 25 includes a cap layer 25A on the emitter layer 23 side and a contact layer 25B arranged on the cap layer 25A.

コレクタ層21はn型GaAsで形成され、ベース層22はp型GaAsで形成される。ベース層22のシート抵抗ρsは、例えば130Ω/□以上400Ω/□以下である。エミッタ層23は、例えばSiドーピング濃度が2×1017cm−3以上5×1017cm−3以下のn型InGaPで形成され、その厚さは20nm以上50nm以下である。キャップ層25Aは、例えばSiドーピング濃度が2×1018cm−3以上4×1018cm−3以下のn型GaAsで形成され、その厚さは50nm以上200nm以下である。コンタクト層25Bは、例えばSiドーピング濃度が1×1019cm−3以上3×1019cm−3以下のn型InGaAsで形成され、その厚さは100nm以上200nm以下である。なお、これらの半導体層にその他の化合物半導体を用いてもよい。 The collector layer 21 is made of n-type GaAs, and the base layer 22 is made of p-type GaAs. The sheet resistance ρs of the base layer 22 is, for example, 130 Ω / □ or more and 400 Ω / □ or less. The emitter layer 23 is formed of, for example, an n-type InGaP having a Si doping concentration of 2 × 10 17 cm -3 or more and 5 × 10 17 cm -3 or less, and its thickness is 20 nm or more and 50 nm or less. The cap layer 25A is formed of, for example, an n-type GaAs having a Si doping concentration of 2 × 10 18 cm -3 or more and 4 × 10 18 cm -3 or less, and its thickness is 50 nm or more and 200 nm or less. The contact layer 25B is formed of, for example, an n-type InGaAs having a Si doping concentration of 1 × 10 19 cm -3 or more and 3 × 10 19 cm -3 or less, and its thickness is 100 nm or more and 200 nm or less. In addition, other compound semiconductors may be used for these semiconductor layers.

サブコレクタ層20の上に、コレクタ電極31が配置されている。コレクタ電極31は、図5に示した断面においてコレクタ層21の両側に配置されている。レッジ層23Bの上に配置されたベース電極32が、レッジ層23Bを貫く合金層24を介してベース層22に接続されている。合金層24は、ベース電極32の材料が熱処理プロセスによってレッジ層23B内に拡散し、合金化されたものである。図5に示した断面には、ベース電極32のうちベース電極主部32A(図4)が現れており、ベース電極主部32Aはエミッタメサ層25の両側に配置されている。エミッタメサ層25の上にエミッタ電極33が配置されている。 The collector electrode 31 is arranged on the sub-collector layer 20. The collector electrodes 31 are arranged on both sides of the collector layer 21 in the cross section shown in FIG. The base electrode 32 arranged on the ledge layer 23B is connected to the base layer 22 via an alloy layer 24 penetrating the ledge layer 23B. The alloy layer 24 is formed by diffusing the material of the base electrode 32 into the ledge layer 23B by a heat treatment process and alloying the alloy layer 24. Of the base electrodes 32, the base electrode main portion 32A (FIG. 4) appears in the cross section shown in FIG. 5, and the base electrode main portions 32A are arranged on both sides of the emitter mesa layer 25. The emitter electrode 33 is arranged on the emitter mesa layer 25.

コレクタ電極31、ベース電極32、及びエミッタ電極33を覆うように、絶縁膜61が配置されている。絶縁膜61の上に、エミッタ配線E1及びコレクタ配線C1が配置されている。エミッタ配線E1は、絶縁膜61に設けられたエミッタ開口37を通ってエミッタ電極33に接続されている。コレクタ配線C1は、絶縁膜61に設けられたコレクタ開口35を通ってコレクタ電極31に接続されている。このように、コレクタ電極31、ベース電極32、及びエミッタ電極33の上に、絶縁膜61を介してエミッタ配線E1及びコレクタ配線C1等の導体パターンを含む層が配置されている。図5に示されているように、エミッタ配線E1は、エミッタ電極33よりも上の層に配置されている。図5に示した断面には現れていないが、ベース配線B1(図4)は、ベース電極32より上の層に配置されている。このように、「上の層」とは、基板60の主面からの高さの高低によって定義されるのではなく、絶縁膜を介して厚さ方向に積み重ねられた複数の導体パターンの層の上下関係によって定義される。 The insulating film 61 is arranged so as to cover the collector electrode 31, the base electrode 32, and the emitter electrode 33. The emitter wiring E1 and the collector wiring C1 are arranged on the insulating film 61. The emitter wiring E1 is connected to the emitter electrode 33 through the emitter opening 37 provided in the insulating film 61. The collector wiring C1 is connected to the collector electrode 31 through the collector opening 35 provided in the insulating film 61. In this way, a layer containing conductor patterns such as the emitter wiring E1 and the collector wiring C1 is arranged on the collector electrode 31, the base electrode 32, and the emitter electrode 33 via the insulating film 61. As shown in FIG. 5, the emitter wiring E1 is arranged in a layer above the emitter electrode 33. Although not shown in the cross section shown in FIG. 5, the base wiring B1 (FIG. 4) is arranged in a layer above the base electrode 32. As described above, the "upper layer" is not defined by the height from the main surface of the substrate 60, but is a layer of a plurality of conductor patterns stacked in the thickness direction via an insulating film. It is defined by the hierarchical relationship.

図6は、図4の一点鎖線6−6における断面図である。以下、図5に示した断面図に現れている構成部分については説明を省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 6-6 of FIG. Hereinafter, description of the components appearing in the cross-sectional view shown in FIG. 5 will be omitted.

図6に示した断面には、ベース電極32のうちベース電極パッド部32Bが現れている。ベース電極32及びエミッタ電極33を覆う絶縁膜61の上にベース配線B1及びエミッタ配線E1が配置されている。ベース配線B1は、絶縁膜61に設けられたベース開口36を通ってベース電極パッド部32Bに接続されている。ベース配線B1とエミッタ配線E1とは、同一の層内に配置されており、両者の間隔は、例えばベース配線B1とエミッタ配線E1とが配置された層のデザインルールの最小間隔になるように設計される。デザインルールの最小間隔は、例えば1.5μm以上3μm以下の範囲に設定される。 Of the base electrodes 32, the base electrode pad portion 32B appears in the cross section shown in FIG. The base wiring B1 and the emitter wiring E1 are arranged on the insulating film 61 that covers the base electrode 32 and the emitter electrode 33. The base wiring B1 is connected to the base electrode pad portion 32B through the base opening 36 provided in the insulating film 61. The base wiring B1 and the emitter wiring E1 are arranged in the same layer, and the distance between the two is designed to be, for example, the minimum distance of the design rule of the layer in which the base wiring B1 and the emitter wiring E1 are arranged. Will be done. The minimum interval of the design rule is set, for example, in the range of 1.5 μm or more and 3 μm or less.

ベース電極パッド部32Bから見て、エミッタ配線E1の、ベース電極パッド部32Bに近い方の端部側に位置する縁26が、エミッタメサ層25の、ベース電極パッド部32Bに近い方の端部側に位置する縁27よりも遠くに位置する。このような配置により、エミッタメサ層25の面積を一定に維持した条件の下で、ベースコレクタ接合面積を可能な限り最小化して、トランジスタの性能向上を図っている。 The edge 26 located on the end side of the emitter wiring E1 closer to the base electrode pad portion 32B when viewed from the base electrode pad portion 32B is the end side of the emitter mesa layer 25 closer to the base electrode pad portion 32B. It is located farther than the edge 27 located at. With such an arrangement, the base collector junction area is minimized as much as possible under the condition that the area of the emitter mesa layer 25 is kept constant, and the performance of the transistor is improved.

図7は、第1実施例による半導体装置の平面図である。第1実施例による半導体装置は複数の単位トランジスタ70(図4)を含む。複数の単位トランジスタ70は、エミッタメサ層25の長手方向(第1方向)に対して直交する方向(図7において縦方向)に並んで配置されている。 FIG. 7 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. The semiconductor device according to the first embodiment includes a plurality of unit transistors 70 (FIG. 4). The plurality of unit transistors 70 are arranged side by side in a direction (longitudinal direction in FIG. 7) orthogonal to the longitudinal direction (first direction) of the emitter mesa layer 25.

単位トランジスタ70の各々から、エミッタ配線E1が第1方向の一方の側(図7において右側)に向かって引き出されている。単位トランジスタ70の各々から引き出されたエミッタ配線E1は、エミッタ共通配線(グランド配線)71に連続する。平面視において、エミッタ共通配線71の内部にバイアホール72が設けられている。バイアホール72は、基板60(図5、図6)を貫通して基板60の裏面まで達する。エミッタ共通配線71は、バイアホール72内に配置される金属部材を介して、基板60の裏面に設けられる外部接続用のグランド電極に接続される。 From each of the unit transistors 70, the emitter wiring E1 is drawn out toward one side (right side in FIG. 7) in the first direction. The emitter wiring E1 drawn from each of the unit transistors 70 is continuous with the common emitter wiring (ground wiring) 71. In a plan view, a via hole 72 is provided inside the emitter common wiring 71. The via hole 72 penetrates the substrate 60 (FIGS. 5 and 6) and reaches the back surface of the substrate 60. The emitter common wiring 71 is connected to a ground electrode for external connection provided on the back surface of the substrate 60 via a metal member arranged in the via hole 72.

単位トランジスタ70の各々から、エミッタ配線E1の引き出し方向とは反対方向(図7において左側)に向かってベース配線B1が引き出されている。ベース配線B1の各々は、拡幅されて高周波入力配線75に重なる。ベース配線B1の各々と高周波入力配線75との重なり箇所が、MIM構造のコンデンサ76として機能する。さらに、ベース配線B1の各々は、薄膜抵抗77を介してバイアス配線78に接続されている。 The base wiring B1 is drawn out from each of the unit transistors 70 in a direction opposite to the drawing direction of the emitter wiring E1 (on the left side in FIG. 7). Each of the base wirings B1 is widened and overlaps the high frequency input wiring 75. The overlapping portion of each of the base wiring B1 and the high frequency input wiring 75 functions as a capacitor 76 having a MIM structure. Further, each of the base wirings B1 is connected to the bias wiring 78 via the thin film resistor 77.

単位トランジスタ70の各々の1層目のコレクタ配線C1は、エミッタ共通配線71より上層に配置される2層目のコレクタ共通配線(図示せず)に接続される。エミッタ共通配線71及びコレクタ共通配線は、それぞれ独立にCuピラーバンプ、ハンダバンプ等に接続してもよい。 The collector wiring C1 of the first layer of each of the unit transistors 70 is connected to the collector common wiring (not shown) of the second layer arranged above the emitter common wiring 71. The common emitter wiring 71 and the common collector wiring may be independently connected to Cu pillar bumps, solder bumps, or the like.

次に、図8を参照して、第1実施例の優れた効果について説明する。
図8は、第1実施例による半導体装置のエミッタメサ層25とベース電極32との平面的な位置関係を示す図である。エミッタメサ層25の第1の縁41と、ベース電極32の第2の縁42とが対向している。
Next, the excellent effect of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a planar positional relationship between the emitter mesa layer 25 and the base electrode 32 of the semiconductor device according to the first embodiment. The first edge 41 of the emitter mesa layer 25 and the second edge 42 of the base electrode 32 face each other.

エミッタメサ層25の末端部分44、46において、第1の縁41と第2の縁42との間隔G1が、中間部分45における間隔G0より広くなっている。このため、末端部分44、46において、ベースアクセス抵抗が増加する。つまり、第1方向の単位長さ当たりのベースアクセス抵抗に着目すると、末端部分44、46のベースアクセス抵抗が、中間部分45のベースアクセス抵抗よりも大きい。 In the terminal portions 44 and 46 of the emitter mesa layer 25, the distance G1 between the first edge 41 and the second edge 42 is wider than the distance G0 in the intermediate portion 45. Therefore, the base access resistance increases at the terminal portions 44 and 46. That is, focusing on the base access resistance per unit length in the first direction, the base access resistance of the terminal portions 44 and 46 is larger than the base access resistance of the intermediate portion 45.

全ベース電流Ibが増加し、全エミッタ電流Ie及び全コレクタ電流Icがスナップバック点SB(図3)の近傍に来ると、末端部分44、46では、相対的に大きなベースアクセス抵抗による電圧降下が、中間部分45における電圧降下より大きくなる。このため、末端部分44、46では、寄生抵抗の影響を除いた正味のベース電位、すなわち真性エミッタ層23A(図4、図5、図6)の第1の縁41に加わるベース電位が、中間部分45における正味のベース電位より低くなる。これにより、末端部分44、46において、寄生抵抗の影響を除いた正味のベースエミッタ間電圧が相対的に低下し、その結果、エミッタ電流Ie及びコレクタ電流Icが相対的に抑制される。従って、末端部分44、46では、中間部分45に比べて、エミッタベース接合面を流れる電流の密度が相対的に減少する。電流密度の相対的な減少によって、温度が相対的に低下する。 When the total base current Ib increases and the total emitter current Ie and the total collector current Ic come near the snapback point SB (FIG. 3), a voltage drop due to a relatively large base access resistor occurs at the terminal portions 44 and 46. , Greater than the voltage drop in the intermediate portion 45. Therefore, at the terminal portions 44 and 46, the net base potential excluding the influence of the parasitic resistance, that is, the base potential applied to the first edge 41 of the true emitter layer 23A (FIGS. 4, 5, 6) is intermediate. It is lower than the net base potential in portion 45. As a result, at the terminal portions 44 and 46, the net base-emitter voltage excluding the influence of the parasitic resistance is relatively lowered, and as a result, the emitter current Ie and the collector current Ic are relatively suppressed. Therefore, in the terminal portions 44 and 46, the density of the current flowing through the emitter-based junction surface is relatively reduced as compared with the intermediate portion 45. The relative decrease in current density results in a relative decrease in temperature.

温度の低下は、さらに電流密度の相対的な低下を招く。この正のフィードバックの連鎖によって、スナップバック点SB(図3)近傍の大電流範囲では、スナップバック点SB(図3)から離れた小電流範囲と比較して、末端部分44、46において電流密度が急速に減少し始める。スナップバック点SBを超えた大電流範囲では、最終的には、電流が実質的に流れなくなる。つまり、全エミッタ電流Ieが主として流れる領域と、高温になる領域とが、第1方向に関して概ね中間部分45に限定される。その結果、大電流領域におけるHBTの動作が、エミッタメサ層25の両端近傍の熱的及び電気的非対称性の影響を受けにくくなる。これにより、キンクK(図3)の発生が抑制され、遷移電圧が上昇する。遷移電圧が上昇することにより、SOAが拡大され、HBTの高電圧動作が可能となる。 The decrease in temperature further causes a relative decrease in current density. Due to this chain of positive feedback, in the large current range near the snapback point SB (FIG. 3), the current densities at the end portions 44, 46 are compared to the small current range away from the snapback point SB (FIG. 3). Begins to decrease rapidly. In the large current range beyond the snapback point SB, eventually no current will flow substantially. That is, the region where the total emitter current Ie mainly flows and the region where the temperature becomes high are generally limited to the intermediate portion 45 in the first direction. As a result, the operation of the HBT in the large current region is less susceptible to the thermal and electrical asymmetry near both ends of the emitter mesa layer 25. As a result, the generation of kink K (FIG. 3) is suppressed, and the transition voltage rises. As the transition voltage rises, the SOA is expanded and the HBT can operate at high voltage.

次に、第1実施例による半導体装置の各構成要素の好ましい寸法について説明する。
エミッタメサ層25の長手方向(第1方向)の好ましい長さは5μm以上80μm以下である。エミッタメサ層25の中間部分45の好ましい幅は1μm以上8μm以下である。間隔G1と間隔G0との好ましい差は、0.3μm以上1μm以下である。これらの寸法を上記範囲に設定すと、SOAを拡大するとともに、エミッタ電流を維持する効果が高まる。末端部分44、46の各々の第1方向の寸法は、0.5μm以上とすることが好ましく、1μm以上とすることがより好ましい。また、設計余裕を考慮すると、末端部分44、46の各々の第1方向の寸法を2μm以上とすることが好ましい。
Next, preferable dimensions of each component of the semiconductor device according to the first embodiment will be described.
The preferred length of the emitter mesa layer 25 in the longitudinal direction (first direction) is 5 μm or more and 80 μm or less. The preferred width of the intermediate portion 45 of the emitter mesa layer 25 is 1 μm or more and 8 μm or less. The preferable difference between the interval G1 and the interval G0 is 0.3 μm or more and 1 μm or less. When these dimensions are set in the above range, the effect of expanding the SOA and maintaining the emitter current is enhanced. The dimensions of the terminal portions 44 and 46 in the first direction are preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. Further, in consideration of the design margin, it is preferable that the dimensions of the terminal portions 44 and 46 in the first direction are 2 μm or more.

HBTの電流増幅率βは、概ね50以上200以下の範囲内である。ベース層22(図5、図6)のシート抵抗ρs、間隔G1とG0との差、及び電流増幅率は、ρs(G1−G0)/β≧0.75Ω・μmを満たすように設定することが好ましい。例えば、ρs=200Ω/□、β=80のとき、G1−G0≧0.3μmとするとよい。 The current amplification factor β of the HBT is generally in the range of 50 or more and 200 or less. The sheet resistance ρs of the base layer 22 (FIGS. 5 and 6), the difference between the intervals G1 and G0, and the current amplification factor shall be set so as to satisfy ρs (G1-G0) / β ≧ 0.75Ω · μm. Is preferable. For example, when ρs = 200Ω / □ and β = 80, G1-G0 ≧ 0.3μm may be set.

次に、第1実施例の変形例について説明する。第1実施例では、エミッタメサ層25の両端の末端部分44、46における第1の縁41と第2の縁42との間隔G1を等しくし、かつ中間部分45における両者の間隔G0より広くしている。変形例として、一方の末端部分44における間隔G1と、他方の末端部分46における間隔G1を異ならせてもよい。特に、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44において、HBTの動作が熱的または電気的な非対称性の影響を受けやすい。この非対称性の影響を軽減するために、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44において、第1の縁41と第2の縁42との間隔G1を、末端部分46における間隔G1より広くすることが好ましい。 Next, a modified example of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the distance G1 between the first edge 41 and the second edge 42 at the end portions 44 and 46 at both ends of the emitter mesa layer 25 is made equal, and the distance between the two ends G0 at the intermediate portion 45 is made wider than There is. As a modification, the interval G1 at one end portion 44 and the interval G1 at the other end portion 46 may be different. In particular, at the terminal portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B, the operation of the HBT is susceptible to thermal or electrical asymmetry. In order to reduce the influence of this asymmetry, in the end portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B, the distance G1 between the first edge 41 and the second edge 42 is wider than the distance G1 in the end portion 46. It is preferable to do so.

次に、図9A、図9B、図9Cを参照して、第1実施例のさらに他の複数の変形例について説明する。図9A、図9B、及び図9Cは、これらの変形例による半導体装置のエミッタメサ層25とベース電極32との平面視における形状及び位置関係を示す図である。 Next, a plurality of other modifications of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 9A, 9B, and 9C. 9A, 9B, and 9C are diagrams showing the shape and positional relationship of the emitter mesa layer 25 and the base electrode 32 of the semiconductor device according to these modifications in a plan view.

図9Aに示した変形例では、エミッタメサ層25の平面視における形状が楕円である。楕円の長軸が、ベース電極主部32Aの長手方向(第1方向)と平行である。エミッタメサ層25を楕円の長軸で2分割して得られる2本の外周線を、それぞれ第1方向に長い第1の縁41と考えることができる。 In the modified example shown in FIG. 9A, the shape of the emitter mesa layer 25 in a plan view is elliptical. The long axis of the ellipse is parallel to the longitudinal direction (first direction) of the base electrode main portion 32A. The two outer peripheral lines obtained by dividing the emitter mesa layer 25 into two along the long axis of the ellipse can be considered as the first edge 41 which is long in the first direction.

本変形例では、末端部分44、46と、中間部分45との境界線47を、エミッタメサ層25の形状に基づいて明確に定義することができない。末端部分44、46と、中間部分45との境界線47をどこに定義しても、末端部分44、46の第1の縁41は、中間部分45の第1の縁41よりも、第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。この点で、本変形例は第1実施例の場合と同様である。本変形例では、第1の縁41と第2の縁42との第2方向の間隔が一定ではないが、間隔を第1方向に平均すると、末端部分44、46の第1の縁41と第2の縁42との間隔が、中間部分45の第1の縁41と第2の縁42との間隔より広いということができる。 In this modification, the boundary line 47 between the terminal portions 44 and 46 and the intermediate portion 45 cannot be clearly defined based on the shape of the emitter mesa layer 25. No matter where the boundary line 47 between the end portions 44, 46 and the intermediate portion 45 is defined, the first edge 41 of the end portions 44, 46 is second than the first edge 41 of the intermediate portion 45. It is arranged at a position retracted in a direction away from the edge 42. In this respect, this modification is the same as that of the first embodiment. In this modification, the distance between the first edge 41 and the second edge 42 in the second direction is not constant, but when the distance is averaged in the first direction, it becomes the first edge 41 of the terminal portions 44 and 46. It can be said that the distance from the second edge 42 is wider than the distance between the first edge 41 and the second edge 42 of the intermediate portion 45.

図9Bに示した変形例では、エミッタメサ層25の平面視における形状がレーストラック型である。具体的には、第1方向に長い長方形の2つの短辺に、それぞれ半円を接続した形状である。この場合、長方形の部分を中間部分45と定義し、半円形の部分を末端部分44、46と定義すればよい。2つの半円の各々の中心を結ぶ直線でレーストラック形状を2分割して得られる2本の外周線を、それぞれ第1方向に長い第1の縁41と考えることができる。 In the modified example shown in FIG. 9B, the shape of the emitter mesa layer 25 in a plan view is a race track type. Specifically, it has a shape in which a semicircle is connected to each of the two short sides of a rectangle long in the first direction. In this case, the rectangular portion may be defined as the intermediate portion 45, and the semicircular portion may be defined as the terminal portions 44 and 46. The two outer peripheral lines obtained by dividing the race track shape into two by a straight line connecting the centers of the two semicircles can be considered as the first edge 41 which is long in the first direction.

本変形例においても、末端部分44の第1の縁41が、中間部分45の第1の縁41よりも、第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されているという点で、第1実施例の場合と同様である。さらに、末端部分44、46の第1の縁41と第2の縁42との間隔が、中間部分45の第1の縁41と第2の縁42との間隔より広いということができる。 Also in this modification, the first edge 41 of the end portion 44 is arranged at a position retracted from the first edge 41 of the intermediate portion 45 in a direction away from the second edge 42. This is the same as in the case of the first embodiment. Further, it can be said that the distance between the first edge 41 and the second edge 42 of the end portions 44 and 46 is wider than the distance between the first edge 41 and the second edge 42 of the intermediate portion 45.

図9Cに示した変形例では、エミッタメサ層25の平面視における形状が六角形である。より具体的には、第1方向に長い長方形の2つの短辺に、それぞれ二等辺三角形の底辺を接続した形状である。この場合、長方形の部分を中間部分45と定義し、二等辺三角形の部分を末端部分44、46と定義すればよい。この六角形を2つの二等辺三角形の頂角で2分割して得られる2本の外周線を、それぞれ第1方向に長い第1の縁41と考えることができる。 In the modified example shown in FIG. 9C, the shape of the emitter mesa layer 25 in a plan view is hexagonal. More specifically, it has a shape in which the bases of an isosceles triangle are connected to two short sides of a rectangle long in the first direction. In this case, the rectangular portion may be defined as the intermediate portion 45, and the isosceles triangle portion may be defined as the terminal portions 44 and 46. The two outer peripheral lines obtained by dividing this hexagon into two at the apex angles of two isosceles triangles can be considered as the first edge 41, which is long in the first direction.

本変形例においても、末端部分44の第1の縁41が、中間部分45の第1の縁41よりも、第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されているという点で、第1実施例の場合と同様である。さらに、末端部分44、46の第1の縁41と第2の縁42との間隔が、中間部分45の第1の縁41と第2の縁42との間隔より広いということができる。 Also in this modification, the first edge 41 of the end portion 44 is arranged at a position retracted from the first edge 41 of the intermediate portion 45 in a direction away from the second edge 42. This is the same as in the case of the first embodiment. Further, it can be said that the distance between the first edge 41 and the second edge 42 of the end portions 44 and 46 is wider than the distance between the first edge 41 and the second edge 42 of the intermediate portion 45.

従って、図9A、図9B、及び図9Cに示した第1実施例の変形例においても、第1実施例と同様に、SOAが拡大され、HBTの高電圧動作が可能になるという優れた効果が得られる。 Therefore, in the modified examples of the first embodiment shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the SOA is expanded and the high voltage operation of the HBT becomes possible as in the first embodiment. Is obtained.

次に、図10を参照して第1実施例のさらに他の変形例について説明する。
図10は、本変形例による半導体装置の断面図である。コレクタ配線C1及びエミッタ配線E1より基板60側の構成は、第1実施例による半導体装置(図5)の構成と同一である。
Next, still another modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to this modification. The configuration on the substrate 60 side of the collector wiring C1 and the emitter wiring E1 is the same as the configuration of the semiconductor device (FIG. 5) according to the first embodiment.

第1実施例では、複数の単位トランジスタ70のエミッタ電極33を相互に接続するエミッタ共通配線71(図7)がエミッタ配線E1と同一の層に配置されている。また、平面視においてエミッタ共通配線71は、単位トランジスタ70と重ならない位置に配置されている。これに対して本変形例では、エミッタ共通配線71に代えて2層目のエミッタ配線E2が配置されている。エミッタ配線E2は、エミッタ配線E1やコレクタ配線C1を覆う絶縁膜62の上に配置されている。2層目のエミッタ配線E2は、絶縁膜62に設けられたエミッタ開口63を通って1層目のエミッタ配線E1に接続されている。平面視において、2層目のエミッタ配線E2は複数の単位トランジスタ70と重なっている。 In the first embodiment, the common emitter wiring 71 (FIG. 7) connecting the emitter electrodes 33 of the plurality of unit transistors 70 to each other is arranged on the same layer as the emitter wiring E1. Further, the emitter common wiring 71 is arranged at a position where it does not overlap with the unit transistor 70 in a plan view. On the other hand, in this modification, the emitter wiring E2 of the second layer is arranged instead of the emitter common wiring 71. The emitter wiring E2 is arranged on the insulating film 62 that covers the emitter wiring E1 and the collector wiring C1. The second-layer emitter wiring E2 is connected to the first-layer emitter wiring E1 through an emitter opening 63 provided in the insulating film 62. In a plan view, the second layer emitter wiring E2 overlaps with a plurality of unit transistors 70.

2層目のエミッタ配線E2の上に、フェイスダウン実装用のCuピラーバンプやハンダバンプ等が配置される。本変形例では、Cuピラーバンプやハンダバンプ等を、発熱源であるエミッタメサ層25に近い位置に配置することができる。この構造は、放熱経路の熱抵抗の低減に寄与する。この配置では、コレクタ配線は、図7においてコレクタ電極31(図4、図5)から、ベース配線B1が引き出された側とは反対側(図7において右側)に引き出され、1層目の配線で形成されたコレクタ共通配線に接続される。このコレクタ共通配線の上に、コレクタ用のCuピラーバンプやハンダバンプ等が配置される。 Cu pillar bumps, solder bumps, and the like for face-down mounting are arranged on the emitter wiring E2 of the second layer. In this modification, Cu pillar bumps, solder bumps, and the like can be arranged at positions close to the emitter mesa layer 25, which is a heat generating source. This structure contributes to the reduction of thermal resistance in the heat dissipation path. In this arrangement, the collector wiring is drawn from the collector electrode 31 (FIGS. 4 and 5) in FIG. 7 to the side opposite to the side from which the base wiring B1 is drawn (right side in FIG. 7), and the wiring of the first layer. It is connected to the collector common wiring formed by. Cu pillar bumps, solder bumps, etc. for the collector are arranged on the collector common wiring.

次に、第1実施例のさらに他の変形例について説明する。第1実施例では、平面視においてエミッタ電極33がエミッタメサ層25の内側に配置されているが、エミッタ電極33がエミッタメサ層25の外側まではみ出した構成としてもよい。この構成は、例えばエミッタ電極33をエッチングマスクとして用いてその下の半導体層をエッチングし、エミッタメサ層25を残す自己整合プロセスを用いて形成することができる。 Next, another modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25 in a plan view, but the emitter electrode 33 may protrude to the outside of the emitter mesa layer 25. This configuration can be formed using, for example, a self-alignment process in which the emitter electrode 33 is used as an etching mask to etch the semiconductor layer beneath it, leaving the emitter mesa layer 25.

[第2実施例]
次に、図11、図12、及び図13を参照して第2実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図4から図8までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Second Example]
Next, the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12, and 13. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings of FIGS. 4 to 8) according to the first embodiment will be omitted.

図11は、第2実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第1実施例では、1つのエミッタメサ層25を、ベース電極32がU字状に取り囲んでいる。これに対し、第2実施例による半導体装置の単位トランジスタ70は、エミッタメサ層25が平面視において2つの部分で構成されたダブルエミッタ構造を有する。エミッタメサ層25の2つの部分は、それぞれ第1方向に長い平面形状を有し、第1方向に対して直交する第2方向に間隔を隔てて配置されている。 FIG. 11 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the second embodiment. In the first embodiment, one emitter mesa layer 25 is surrounded by a base electrode 32 in a U shape. On the other hand, the unit transistor 70 of the semiconductor device according to the second embodiment has a double emitter structure in which the emitter mesa layer 25 is composed of two portions in a plan view. The two portions of the emitter mesa layer 25 each have a long planar shape in the first direction, and are arranged at intervals in the second direction orthogonal to the first direction.

ベース電極32は、1本のベース電極主部32Aと、ベース電極主部32Aに連続するベース電極パッド部32Bとで構成される。ベース電極主部32Aは、エミッタメサ層25の2つの部分の間に配置されている。エミッタメサ層25の2つの部分の各々の縁の一部分である第1の縁41が、ベース電極主部32Aに対向する。ベース電極主部32Aの縁の一部分である第2の縁42が、エミッタメサ層の2つの部分にそれぞれ対向する。ベース電極主部32Aの縁のうち、幅方向の両側の縁が、第2の縁42に相当する。 The base electrode 32 is composed of one base electrode main portion 32A and a base electrode pad portion 32B continuous with the base electrode main portion 32A. The base electrode main portion 32A is arranged between the two portions of the emitter mesa layer 25. The first edge 41, which is a part of each edge of the two portions of the emitter mesa layer 25, faces the base electrode main portion 32A. The second edge 42, which is a part of the edge of the base electrode main portion 32A, faces the two portions of the emitter mesa layer, respectively. Of the edges of the base electrode main portion 32A, both edges in the width direction correspond to the second edge 42.

第2実施例においても、第1の縁41と第2の縁42との間隔は、第1方向に関して第1実施例による両者の間隔と同様の変化を示す。すなわち、エミッタメサ層25の末端部分44、46において、第1の縁41と第2の縁42との間隔G1が、中間部分45における間隔G0より広い。 Also in the second embodiment, the distance between the first edge 41 and the second edge 42 shows the same change as the distance between the two according to the first embodiment in the first direction. That is, in the terminal portions 44 and 46 of the emitter mesa layer 25, the distance G1 between the first edge 41 and the second edge 42 is wider than the distance G0 in the intermediate portion 45.

次に、第2実施例の優れた効果について説明する。
第2実施例においても、第1の縁41と第2の縁42との間隔が、第1実施例の場合と同様に変化しているため、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大するという優れた効果が得られる。さらに、第2実施例では、第1実施例と比べて、エミッタメサ層25の面積に対するコレクタ層21の面積の比が小さくなる。その結果、HBTの高周波特性(利得、効率等)が向上するという優れた効果が得られる。
Next, the excellent effect of the second embodiment will be described.
Also in the second embodiment, since the distance between the first edge 41 and the second edge 42 is changed as in the case of the first embodiment, the transition voltage is increased and the SOA is expanded. The effect is obtained. Further, in the second embodiment, the ratio of the area of the collector layer 21 to the area of the emitter mesa layer 25 is smaller than that in the first embodiment. As a result, an excellent effect of improving the high frequency characteristics (gain, efficiency, etc.) of the HBT can be obtained.

次に、第2実施例の優れた効果を確認するために行った評価実験について説明する。
評価実験では、第2実施例による半導体装置、及び比較例による半導体装置について、コレクタ電流−コレクタ電圧特性を測定し、SOAラインを求めた。比較例による半導体装置は、図11に示した第2実施例による半導体装置における間隔G1を間隔G0と等しくした構成を有する。エミッタメサ層25の長さ(第1方向の寸法)を40μmとし、幅(第1方向に直交する方向の寸法)を3μmとし、間隔G0、G1を共に1μmとした。
Next, an evaluation experiment conducted to confirm the excellent effect of the second example will be described.
In the evaluation experiment, the collector current-collector voltage characteristics of the semiconductor device according to the second embodiment and the semiconductor device according to the comparative example were measured, and the SOA line was obtained. The semiconductor device according to the comparative example has a configuration in which the interval G1 in the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 11 is equal to the interval G0. The length (dimension in the first direction) of the emitter mesa layer 25 was 40 μm, the width (dimension in the direction orthogonal to the first direction) was 3 μm, and the intervals G0 and G1 were both 1 μm.

第2実施例による半導体装置においては、間隔G1を2μmとし、間隔G0を1μmとした。エミッタメサ層25の長さを40μmとし、中間部分45におけるエミッタメサ層25の幅を3μmとした。第1の縁41と第2の縁42との間隔を相対的に広くした末端部分44、46の第1方向の寸法を1.5μm以上7.5μm以下の範囲で異ならせた複数の試料を作製した。 In the semiconductor device according to the second embodiment, the interval G1 is set to 2 μm and the interval G0 is set to 1 μm. The length of the emitter mesa layer 25 was set to 40 μm, and the width of the emitter mesa layer 25 in the intermediate portion 45 was set to 3 μm. A plurality of samples in which the dimensions in the first direction of the end portions 44, 46 in which the distance between the first edge 41 and the second edge 42 are relatively wide are different in the range of 1.5 μm or more and 7.5 μm or less are different. Made.

図12は、第2実施例による半導体装置のSOAラインの実測結果を示すグラフである。横軸はコレクタ電圧Vceを単位「V」で表し、縦軸はコレクタ電流Icを単位「A」で表す。図12のグラフ中の実線及び破線は、それぞれ第2実施例及び比較例による半導体装置のSOAラインを示す。なお、図12に示した特性が得られた第2実施例による半導体装置は、第1の縁41と第2の縁42との間隔を相対的に広くした末端部分44、46の第1方向の寸法を1.5μmとしたものである。 FIG. 12 is a graph showing the actual measurement results of the SOA line of the semiconductor device according to the second embodiment. The horizontal axis represents the collector voltage Vce in the unit "V", and the vertical axis represents the collector current Ic in the unit "A". The solid line and the broken line in the graph of FIG. 12 indicate the SOA line of the semiconductor device according to the second embodiment and the comparative example, respectively. In the semiconductor device according to the second embodiment in which the characteristics shown in FIG. 12 were obtained, the first direction of the end portions 44, 46 in which the distance between the first edge 41 and the second edge 42 was relatively widened. The size of is 1.5 μm.

第2実施例による半導体装置の構成を採用することにより、比較例の構成と比べて遷移電圧がVtからVtまで上昇し、その結果SOAが拡大していることが確認された。 It was confirmed that by adopting the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment, the transition voltage increased from Vt 0 to Vt 1 as compared with the configuration of the comparative example, and as a result, the SOA expanded.

図13は、エミッタメサ層25の両端の末端部分44、46の第1方向の寸法と、遷移電圧との関係を示すグラフである。横軸は末端部分44、46の第1方向の寸法Lxを単位「μm」で表し、縦軸は遷移電圧を単位「V」で表す。末端部分44、46の第1方向の寸法Lxが0の試料は、比較例による半導体装置に相当する。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between the dimensions of the terminal portions 44 and 46 at both ends of the emitter mesa layer 25 in the first direction and the transition voltage. The horizontal axis represents the dimension Lx of the terminal portions 44 and 46 in the first direction in the unit "μm", and the vertical axis represents the transition voltage in the unit "V". A sample having a dimension Lx of 0 in the first direction of the terminal portions 44 and 46 corresponds to a semiconductor device according to a comparative example.

末端部分44、46の第1方向の寸法Lxが少なくとも1.5μm以上7.5μm以下の範囲で、遷移電圧を上昇させる効果が明確に得られることが確認された。 It was confirmed that the effect of increasing the transition voltage was clearly obtained in the range where the dimension Lx of the terminal portions 44 and 46 in the first direction was at least 1.5 μm or more and 7.5 μm or less.

次に、末端部分44、46の好ましい寸法について説明する。
図12及び図13に示した実測結果から、末端部分44、46の第1方向の寸法(長さ)を1.5μm以上にすると、SOAを拡大する効果が得られることが確認された。なお、末端部分44、46の長さが1.5μm未満であっても、SOAを拡大するある程度の効果は得られる。なお、半導体プロセスにおける微細加工精度の制約から、末端部分44、46を短くし過ぎると、末端部分44、46と中間部分45とを区別できなくなってしまう。末端部分44、46と中間部分45とを区別可能にし、SOAを拡大する効果を得るために、末端部分44、46の長さを0.5μm以上にすることが好ましい。
Next, preferable dimensions of the terminal portions 44 and 46 will be described.
From the actual measurement results shown in FIGS. 12 and 13, it was confirmed that when the dimensions (length) of the terminal portions 44 and 46 in the first direction are set to 1.5 μm or more, the effect of expanding the SOA can be obtained. Even if the lengths of the terminal portions 44 and 46 are less than 1.5 μm, some effect of expanding the SOA can be obtained. If the end portions 44 and 46 are made too short due to the limitation of microfabrication accuracy in the semiconductor process, the end portions 44 and 46 and the intermediate portion 45 cannot be distinguished. In order to make the terminal portions 44 and 46 distinguishable from the intermediate portion 45 and to obtain the effect of expanding the SOA, it is preferable that the length of the terminal portions 44 and 46 is 0.5 μm or more.

また、末端部分44、46を長くし過ぎると、エミッタメサ層25及び真性エミッタ層23Aの面積が小さくなることによる影響が大きくなる。具体的には、同じベース電圧で得られる電流が小さくなってしまう。従って、末端部分44、46の長さは、SOAを拡大する十分な効果が得られる範囲の下限値に近付けることが好ましい。 Further, if the terminal portions 44 and 46 are made too long, the effect of reducing the areas of the emitter mesa layer 25 and the intrinsic emitter layer 23A becomes large. Specifically, the current obtained at the same base voltage becomes small. Therefore, it is preferable that the lengths of the terminal portions 44 and 46 approach the lower limit of the range in which a sufficient effect of expanding the SOA can be obtained.

間隔G1とG0との差が小さすぎると、末端部分44、46におけるベースアクセス抵抗と、中間部分45におけるベースアクセス抵抗との差が小さくなる。その結果、大電流領域において末端部分44、46の真性エミッタ層23Aを流れる電流の電流密度が相対的に低下するという現象が現れにくくなる。大電流領域において、エミッタ電流が主として流れる領域を中間部分45に制限するために、間隔G1を間隔G0より0.3μm以上広くすることが好ましい。 If the difference between the intervals G1 and G0 is too small, the difference between the base access resistance at the terminal portions 44 and 46 and the base access resistance at the intermediate portion 45 becomes small. As a result, the phenomenon that the current density of the current flowing through the intrinsic emitter layers 23A of the terminal portions 44 and 46 relatively decreases in the large current region is less likely to appear. In the large current region, it is preferable to make the interval G1 wider than the interval G0 by 0.3 μm or more in order to limit the region in which the emitter current mainly flows to the intermediate portion 45.

次に、間隔G1とG0との差(G1−G0)と、末端部分44、46の長さLxとの好ましい関係について説明する。トランジスタの特性は、エミッタメサ層25の周辺の幅方向(第1方向に直交する方向)に関する非対称性の影響を受けにくく、長手方向(第1方向)に関する非対称性の影響を受けやすい。これは、幅方向のエミッタメサ層25の寸法が長手方向のエミッタメサ層25の寸法より小さく、平面的な広がりが小さいためである。非対称性の影響を受けやすい方向である長手方向に関して、非対称性の影響を受けにくくするために、末端部分44、46の長さLxを、G1−G0より長くすることが好ましい。 Next, a preferable relationship between the difference between the intervals G1 and G0 (G1-G0) and the length Lx of the terminal portions 44 and 46 will be described. The characteristics of the transistor are not easily affected by the asymmetry in the width direction (direction orthogonal to the first direction) around the emitter mesa layer 25, and are easily affected by the asymmetry in the longitudinal direction (first direction). This is because the dimension of the emitter mesa layer 25 in the width direction is smaller than the dimension of the emitter mesa layer 25 in the longitudinal direction, and the planar spread is small. In the longitudinal direction, which is a direction susceptible to asymmetry, it is preferable that the length Lx of the end portions 44, 46 is longer than G1-G0 in order to make it less susceptible to asymmetry.

次に、図14を参照して第2実施例の変形例による半導体装置について説明する。
図14は、第2実施例の変形例による半導体装置の平面図である。第2実施例では、エミッタメサ層25の、第1の縁41とは反対側の縁が、平面視において一方の端部から他方の端部まで1本の直線で構成されている。このため、末端部分44、46の幅が、中間部分45の幅より狭い。これに対して本変形例では、末端部分44、46の幅と、中間部分45の幅とがほぼ等しくなるように、エミッタメサ層25の、第1の縁41とは反対側の縁も屈曲している。
Next, a semiconductor device according to a modified example of the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a plan view of the semiconductor device according to the modified example of the second embodiment. In the second embodiment, the edge of the emitter mesa layer 25 opposite to the first edge 41 is formed by a straight line from one end to the other in a plan view. Therefore, the width of the terminal portions 44 and 46 is narrower than the width of the intermediate portion 45. On the other hand, in this modification, the edge of the emitter mesa layer 25 opposite to the first edge 41 is also bent so that the widths of the terminal portions 44 and 46 and the width of the intermediate portion 45 are substantially equal to each other. ing.

このように、エミッタメサ層25の幅を、一方の端部から他方の端部に亘ってほぼ一定にしてもよい。この場合にも、ベース電極主部32Aの第2の縁42とエミッタメサ層25の第1の縁41との位置関係は第2実施例の場合と同様である。このため、第2実施例の場合と同様に、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大するという優れた効果が得られる。 In this way, the width of the emitter mesa layer 25 may be made substantially constant from one end to the other. Also in this case, the positional relationship between the second edge 42 of the base electrode main portion 32A and the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 is the same as in the second embodiment. Therefore, as in the case of the second embodiment, the excellent effect of increasing the transition voltage and expanding the SOA can be obtained.

次に、第2実施例の他の変形例について説明する。第2実施例では、平面視においてエミッタ電極33がエミッタメサ層25の内側に配置されているが、エミッタ電極33がエミッタメサ層25の外側まではみ出した構成としてもよい。この構成は、例えばエミッタ電極33をエッチングマスクとして用いてその下の半導体層をエッチングし、エミッタメサ層25を残す自己整合プロセスを用いて形成することができる。 Next, another modification of the second embodiment will be described. In the second embodiment, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25 in a plan view, but the emitter electrode 33 may protrude to the outside of the emitter mesa layer 25. This configuration can be formed using, for example, a self-alignment process in which the emitter electrode 33 is used as an etching mask to etch the semiconductor layer beneath it, leaving the emitter mesa layer 25.

[第3実施例]
次に、図15を参照して第3実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図4から図7までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Third Example]
Next, the semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings of FIGS. 4 to 7) according to the first embodiment will be omitted.

図15は、第3実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第1実施例では、ベース電極主部32Aの第2の縁42が1本の直線で構成されており、それに対向するエミッタメサ層25の第1の縁41が屈曲した線で構成されている。第1の縁41を屈曲した線にすることにより、末端部分44、46における間隔G1が中間部分45における間隔G0よりも広くされている。 FIG. 15 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the third embodiment. In the first embodiment, the second edge 42 of the base electrode main portion 32A is formed of one straight line, and the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 facing the second edge 42 is formed of a bent line. By making the first edge 41 a bent line, the spacing G1 at the terminal portions 44, 46 is made wider than the spacing G0 at the intermediate portion 45.

これに対し、第3実施例では、エミッタメサ層25の第1の縁41が1本の直線で構成されており、ベース電極主部32Aの第2の縁42が屈曲した線で構成されている。具体的には、エミッタメサ層25の末端部分44、46に対向するベース電極主部32Aの第2の縁42が、中間部分45に対向する第2の縁42よりも、エミッタメサ層25の第1の縁41から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。 On the other hand, in the third embodiment, the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 is composed of one straight line, and the second edge 42 of the base electrode main portion 32A is composed of a bent line. .. Specifically, the second edge 42 of the base electrode main portion 32A facing the terminal portions 44, 46 of the emitter mesa layer 25 is the first of the emitter mesa layer 25 rather than the second edge 42 facing the intermediate portion 45. It is arranged at a position retracted in a direction away from the edge 41 of the.

ベース電極主部32Aの、第2の縁42とは反対側の縁も、第2の縁42の形状が反映された屈曲した線で構成されており、ベース電極主部32Aの幅がほぼ一定にされている。平面視においてベース電極32を内側に含むコレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23の縁の形状にも、ベース電極主部32Aの縁の形状が反映されている。具体的には、コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23の、ベース電極主部32Aに対応する部分の縁が屈曲した線で構成されている。この構成により、コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23の縁からベース電極主部32Aまでの間隔がほぼ一定にされている。コレクタ電極31の、コレクタ層21に対向する縁の形状も、コレクタ層21の縁の形状を反映して屈曲した線とされている。 The edge of the base electrode main portion 32A opposite to the second edge 42 is also composed of a bent line reflecting the shape of the second edge 42, and the width of the base electrode main portion 32A is substantially constant. Has been made. The shape of the edge of the base electrode main portion 32A is also reflected in the shape of the edges of the collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 including the base electrode 32 in the plan view. Specifically, the collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 are composed of curved lines at the edges of the portions corresponding to the base electrode main portion 32A. With this configuration, the distance from the edges of the collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 to the base electrode main portion 32A is made substantially constant. The shape of the edge of the collector electrode 31 facing the collector layer 21 is also a curved line reflecting the shape of the edge of the collector layer 21.

一例として、エミッタメサ層25の第1方向の寸法(長さ)は5μm以上80μm以下であり、第1方向に直交する方向の寸法(幅)は1μm以上8μm以下である。第1実施例の場合と同様に、間隔G1と間隔G0との差は0.3μm以上1μm以下とするとよい。第1の縁41と第2の縁42との間隔を広げた部分である末端部分44の第1方向の好ましい寸法は、第1実施例の場合と同様である。 As an example, the dimension (length) of the emitter mesa layer 25 in the first direction is 5 μm or more and 80 μm or less, and the dimension (width) in the direction orthogonal to the first direction is 1 μm or more and 8 μm or less. As in the case of the first embodiment, the difference between the interval G1 and the interval G0 is preferably 0.3 μm or more and 1 μm or less. The preferred dimensions in the first direction of the end portion 44, which is a portion where the distance between the first edge 41 and the second edge 42 is widened, are the same as in the case of the first embodiment.

次に、第3実施例の優れた効果について説明する。第3実施例においても、エミッタメサ層25の末端部分44、46においてベースアクセス抵抗が相対的に大きい。このため、第1実施例の場合と同様に、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大することができる。これにより、HBTの高電圧動作が可能になる。 Next, the excellent effect of the third embodiment will be described. Also in the third embodiment, the base access resistance is relatively large at the terminal portions 44 and 46 of the emitter mesa layer 25. Therefore, as in the case of the first embodiment, the transition voltage can be increased and the SOA can be expanded. This enables high-voltage operation of HBTs.

さらに、第3実施例では、エミッタメサ層25の末端部分44、46が中間部分45と比べて細くされていない。すなわち、実質的にエミッタ電流及びコレクタ電流が流れる領域が、第1実施例の場合と比べて広い。その結果、全コレクタ電流Icを大きく保つことができるという効果が得られる。 Further, in the third embodiment, the terminal portions 44 and 46 of the emitter mesa layer 25 are not made thinner than the intermediate portion 45. That is, the region in which the emitter current and the collector current actually flow is wider than in the case of the first embodiment. As a result, the effect that the total collector current Ic can be kept large can be obtained.

コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23の縁を、ベース電極主部32Aの外側の縁の屈曲形状に合わせて屈曲させているため、直線とする場合に比べて、コレクタ層21、ベース層22、及びエミッタ層23の平面形状の面積が小さくなる。その結果、ベースコレクタ間接合容量Cbcの増大を抑制することができ、高周波特性の低下が抑制される。 Since the edges of the collector layer 21, the base layer 22, and the emitter layer 23 are bent according to the bending shape of the outer edge of the base electrode main portion 32A, the collector layer 21, the base, and the base are compared with the case of making a straight line. The area of the plane shape of the layer 22 and the emitter layer 23 becomes smaller. As a result, an increase in the junction capacitance between base collectors Cbc can be suppressed, and a decrease in high frequency characteristics can be suppressed.

次に、図16を参照して第3実施例の変形例による半導体装置について説明する。
図16は、本変形例による半導体装置の平面図である。第3実施例(図15)では、ベース電極主部32Aの、第2の縁42とは反対側の縁も、第2の縁42の形状が反映された屈曲した線で構成されており、ベース電極主部32Aの幅がほぼ一定にされている。これに対して本変形例では、ベース電極主部32Aの両端の末端部分の幅が、中間部分の幅より細い。ベース電極主部32Aの末端部分の第2の縁42が中間部分の第2の縁42よりも、エミッタメサ層25の第1の縁41から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。このため、第3実施例の場合と同様に、末端部分44、46における間隔G1が中間部分45における間隔G0よりも広い。このため、第3実施例の場合と同様に、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大することができる。
Next, a semiconductor device according to a modified example of the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a plan view of the semiconductor device according to this modification. In the third embodiment (FIG. 15), the edge of the base electrode main portion 32A opposite to the second edge 42 is also composed of a bent line reflecting the shape of the second edge 42. The width of the base electrode main portion 32A is made substantially constant. On the other hand, in this modification, the width of the end portions at both ends of the base electrode main portion 32A is narrower than the width of the intermediate portion. The second edge 42 of the terminal portion of the base electrode main portion 32A is arranged at a position recessed from the second edge 42 of the intermediate portion in a direction away from the first edge 41 of the emitter mesa layer 25. Therefore, as in the case of the third embodiment, the interval G1 at the terminal portions 44 and 46 is wider than the interval G0 at the intermediate portion 45. Therefore, the transition voltage can be increased and the SOA can be expanded as in the case of the third embodiment.

次に、図17を参照して第3実施例の他の変形例による半導体装置ついて説明する。
図17は、本変形例による半導体装置の平面図である。本変形例においては、ベース電極主部32Aの第2の縁42のみならず、エミッタメサ層25の第1の縁41も、第1実施例(図4)のように屈曲している。この構成を採用すると、間隔G1と間隔G0との差が一定の条件の下で、末端部分44、46における第1の縁41及び第2の縁42の屈曲量が小さくなる。逆に、末端部分44、46における第1の縁41及び第2の縁42の屈曲量を、それぞれ第1実施例及び第2実施例の場合と同一にすると、間隔G1と間隔G0との差を大きくすることができる。ここで、「屈曲量」とは、末端部分44、46の縁と中間部分45の縁との幅方向の位置ずれ量を意味する。
Next, a semiconductor device according to another modification of the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 17 is a plan view of the semiconductor device according to this modification. In this modification, not only the second edge 42 of the base electrode main portion 32A but also the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 is bent as in the first embodiment (FIG. 4). When this configuration is adopted, the bending amount of the first edge 41 and the second edge 42 at the end portions 44 and 46 becomes small under the condition that the difference between the interval G1 and the interval G0 is constant. On the contrary, when the bending amount of the first edge 41 and the second edge 42 at the terminal portions 44 and 46 is the same as in the cases of the first embodiment and the second embodiment, the difference between the interval G1 and the interval G0 Can be increased. Here, the "bending amount" means the amount of misalignment in the width direction between the edges of the terminal portions 44 and 46 and the edges of the intermediate portion 45.

次に、図18を参照して第3実施例のさらに他の変形例による半導体装置について説明する。 Next, a semiconductor device according to still another modification of the third embodiment will be described with reference to FIG.

図18は、本変形例による半導体装置の平面図である。第3実施例(図15)では、1つのエミッタメサ層25の幅方向の両側にそれぞれベース電極主部32Aが配置されている。本変形例では、さらに2つのエミッタメサ層25が配置されており、合計で3個のエミッタメサ層25が配置されている。3個のエミッタメサ層25は幅方向に並んで配置されており、幅方向に隣り合う2つのエミッタメサ層25の間にそれぞれベース電極主部32Aが配置されている。 FIG. 18 is a plan view of the semiconductor device according to this modification. In the third embodiment (FIG. 15), the base electrode main portions 32A are arranged on both sides of one emitter mesa layer 25 in the width direction. In this modification, two emitter mesa layers 25 are further arranged, and a total of three emitter mesa layers 25 are arranged. The three emitter mesa layers 25 are arranged side by side in the width direction, and the base electrode main portion 32A is arranged between the two emitter mesa layers 25 adjacent to each other in the width direction.

1本のベース電極主部32Aの幅方向の両側に、それぞれエミッタメサ層25の第1の縁41が配置される。いずれの第1の縁41においても、末端部分44の第1の縁41が中間部分45の第1の縁41よりも、ベース電極主部32Aの第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。このため、本変形例においても、第3実施例の場合と同様に、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大することができる。なお、エミッタメサ層25の個数を、4個以上にしてもよい。例えば4個のエミッタメサ層25を幅方向に並べて配置する場合には、合計3本のベース電極主部32Aを配置するとよい。 The first edges 41 of the emitter mesa layer 25 are arranged on both sides of one base electrode main portion 32A in the width direction. In any of the first edges 41, the position where the first edge 41 of the end portion 44 recedes from the first edge 41 of the intermediate portion 45 in a direction away from the second edge 42 of the base electrode main portion 32A. It is located in. Therefore, in this modification as well, the transition voltage can be increased and the SOA can be expanded as in the case of the third embodiment. The number of emitter mesa layers 25 may be 4 or more. For example, when four emitter mesa layers 25 are arranged side by side in the width direction, a total of three base electrode main portions 32A may be arranged.

次に、図19を参照して第3実施例のさらに他の変形例による半導体装置について説明する。 Next, a semiconductor device according to still another modification of the third embodiment will be described with reference to FIG.

図19は、本変形例による半導体装置の平面図である。図19に示した変形例による半導体装置は、図18に示した変形例による半導体装置と同様に3つのエミッタメサ層25を有する。図18に示した変形例では、ベース電極32が2本のベース電極主部32Aを有しており、2本のベース電極主部32Aは、それぞれ幅方向に隣り合う2つのエミッタメサ層25の間に配置されている。これに対して図19に示した変形例では、さらに、幅方向の最も外側に位置する2つのエミッタメサ層25の外側に、それぞれベース電極主部32Aが配置されており、ベース電極32は、合計4本のベース電極主部32Aを有している。4本のベース電極主部32Aは、1つのベース電極パッド部32Bに接続されている。 FIG. 19 is a plan view of the semiconductor device according to this modification. The semiconductor device according to the modification shown in FIG. 19 has three emitter mesa layers 25 like the semiconductor device according to the modification shown in FIG. In the modified example shown in FIG. 18, the base electrode 32 has two base electrode main portions 32A, and the two base electrode main portions 32A are between two emitter mesa layers 25 adjacent to each other in the width direction. It is located in. On the other hand, in the modified example shown in FIG. 19, the base electrode main portion 32A is further arranged outside the two emitter mesa layers 25 located on the outermost side in the width direction, and the base electrodes 32 are totaled. It has four base electrode main portions 32A. The four base electrode main portions 32A are connected to one base electrode pad portion 32B.

本変形例においては、3つのエミッタメサ層25のいずれにおいても、幅方向に関して両側にそれぞれベース電極主部32Aが配置されている。このため、3つのエミッタメサ層25において実質的なベース抵抗を低減させることができる。 In this modification, the base electrode main portions 32A are arranged on both sides in the width direction in each of the three emitter mesa layers 25. Therefore, the substantial base resistance can be reduced in the three emitter mesa layers 25.

次に、第3実施例のさらに他の変形例について説明する。第3実施例では、平面視においてエミッタ電極33がエミッタメサ層25の内側に配置されているが、エミッタ電極33がエミッタメサ層25の外側まではみ出した構成としてもよい。この構成は、例えばエミッタ電極33をエッチングマスクとして用いてその下の半導体層をエッチングし、エミッタメサ層25を残す自己整合プロセスを用いて形成することができる。 Next, another modification of the third embodiment will be described. In the third embodiment, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25 in a plan view, but the emitter electrode 33 may protrude to the outside of the emitter mesa layer 25. This configuration can be formed using, for example, a self-alignment process in which the emitter electrode 33 is used as an etching mask to etch the semiconductor layer beneath it, leaving the emitter mesa layer 25.

[第4実施例]
次に、図20を参照して第4実施例による半導体装置について説明する。以下、第2実施例による半導体装置(図11から図13までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Fourth Example]
Next, the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings from FIGS. 11 to 13) according to the second embodiment will be omitted.

図20は、第4実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第2実施例では、エミッタメサ層25の両端の末端部分44、46において、エミッタメサ層25の第1の縁41が中間部分45の縁よりも、ベース電極主部32Aの第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。これに対し、第4実施例では、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44においてのみ、第1の縁41が中間部分45の第1の縁より、第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されており、反対側の末端部分46においては、間隔G1と間隔G0とが等しい。 FIG. 20 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the fourth embodiment. In the second embodiment, at the terminal portions 44 and 46 at both ends of the emitter mesa layer 25, the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 is farther from the second edge 42 of the base electrode main portion 32A than the edge of the intermediate portion 45. It is placed in a position that is retracted in the direction. On the other hand, in the fourth embodiment, only at the end portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B, the first edge 41 is oriented away from the second edge 42 than the first edge of the intermediate portion 45. It is arranged in a retracted position, and at the opposite end portion 46, the interval G1 and the interval G0 are equal.

次に、第4実施例の優れた効果について説明する。
ベース電極パッド部32Bの存在が、エミッタメサ層25から見て第1方向に関する熱的及び電気的な対称性を大きく崩している。第4実施例では、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44において、第1の縁41をベース電極パッド部32Bから相対的に遠ざけている。このため、ベース電極パッド部32Bの存在に起因するキンクK(図3)の発生を抑制することができる。その結果、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大することができる。
Next, the excellent effect of the fourth embodiment will be described.
The presence of the base electrode pad portion 32B greatly disrupts the thermal and electrical symmetry with respect to the first direction when viewed from the emitter mesa layer 25. In the fourth embodiment, the first edge 41 is relatively far from the base electrode pad portion 32B at the terminal portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B. Therefore, the generation of kink K (FIG. 3) due to the presence of the base electrode pad portion 32B can be suppressed. As a result, the transition voltage can be increased and the SOA can be expanded.

次に、第4実施例の変形例について説明する。第4実施例では、平面視においてエミッタ電極33がエミッタメサ層25の内側に配置されているが、エミッタ電極33がエミッタメサ層25の外側まではみ出した構成としてもよい。この構成は、例えばエミッタ電極33をエッチングマスクとして用いてその下の半導体層をエッチングし、エミッタメサ層25を残す自己整合プロセスを用いて形成することができる。 Next, a modified example of the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25 in a plan view, but the emitter electrode 33 may protrude to the outside of the emitter mesa layer 25. This configuration can be formed using, for example, a self-alignment process in which the emitter electrode 33 is used as an etching mask to etch the semiconductor layer beneath it, leaving the emitter mesa layer 25.

さらに、第4実施例では、第2実施例と比べてエミッタメサ層25の平面形状の面積が大きくなる。その結果、コレクタ電流量を増やすことができる。 Further, in the fourth embodiment, the area of the plane shape of the emitter mesa layer 25 is larger than that in the second embodiment. As a result, the amount of collector current can be increased.

[第5実施例]
次に、図21及び図22を参照して第5実施例による半導体装置について説明する。以下、第2実施例による半導体装置(図11から図13までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Fifth Example]
Next, the semiconductor device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 and 22. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings from FIGS. 11 to 13) according to the second embodiment will be omitted.

図21は、第5実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第2実施例では、平面視においてエミッタメサ層25(図11)の内部にエミッタ電極33が配置されている。これに対し、第5実施例では、エミッタ電極33がエミッタメサ層25よりも外側にはみ出している。 FIG. 21 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the fifth embodiment. In the second embodiment, the emitter electrode 33 is arranged inside the emitter mesa layer 25 (FIG. 11) in a plan view. On the other hand, in the fifth embodiment, the emitter electrode 33 protrudes outside the emitter mesa layer 25.

図22は、図21の一点鎖線22−22における断面図である。エミッタメサ層25の上にエミッタ電極33が配置されている。エミッタ電極33は、エミッタメサ層25の側面から横方向に庇状に張り出している。エミッタメサ層25は、エミッタ電極33をエッチングマスクとしてドライエッチングすることによりパターニングされる。このエッチングには、InGaPのエミッタ層23に対してInGaAsのコンタクト層25B及びGaAsのキャップ層25Aを選択的にエッチングするガス、例えばCF系のガスを用いる。 FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 22-22 of FIG. The emitter electrode 33 is arranged on the emitter mesa layer 25. The emitter electrode 33 projects laterally from the side surface of the emitter mesa layer 25 in an eaves shape. The emitter mesa layer 25 is patterned by dry etching using the emitter electrode 33 as an etching mask. For this etching, a gas that selectively etches the InGaAs contact layer 25B and the GaAs cap layer 25A with respect to the InGaP emitter layer 23, for example, a CF-based gas is used.

次に、第5実施例の優れた効果について説明する。第5実施例においても、エミッタメサ層25とベース電極32との形状及び位置関係が、第2実施例の場合と同一である。このため、第2実施例と同様に、SOAを拡大することができる。 Next, the excellent effect of the fifth embodiment will be described. Also in the fifth embodiment, the shape and positional relationship between the emitter mesa layer 25 and the base electrode 32 are the same as in the second embodiment. Therefore, the SOA can be expanded as in the second embodiment.

さらに第5実施例では、エミッタ電極33をエッチングマスクとしてエミッタメサ層25をパターニングする自己整合プロセスが用いられる。このため、フォトマスクを1層分省略することができる。その結果、製造コストの低減を図ることができる。 Further, in the fifth embodiment, a self-alignment process of patterning the emitter mesa layer 25 with the emitter electrode 33 as an etching mask is used. Therefore, the photomask can be omitted by one layer. As a result, the manufacturing cost can be reduced.

[第6実施例]
次に、図23を参照して第6実施例による半導体装置について説明する。以下、第2実施例による半導体装置(図11から図13までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Sixth Example]
Next, the semiconductor device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 23. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings from FIGS. 11 to 13) according to the second embodiment will be omitted.

図23は、第6実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第2実施例では、平面視においてエミッタメサ層25の2つの部分の間に1本のベース電極主部32Aが配置されている。これに対し第6実施例では、第2方向(幅方向)に関してエミッタメサ層25の2つの部分の各々の外側にもベース電極主部32Aが配置されている。エミッタメサ層25の第1の縁41と、それに対向するベース電極主部32Aの第2の縁42との形状及び位置関係は、第2実施例における両者の形状及び位置関係と同一である。 FIG. 23 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the sixth embodiment. In the second embodiment, one base electrode main portion 32A is arranged between the two portions of the emitter mesa layer 25 in a plan view. On the other hand, in the sixth embodiment, the base electrode main portion 32A is also arranged outside each of the two portions of the emitter mesa layer 25 in the second direction (width direction). The shape and positional relationship between the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 and the second edge 42 of the base electrode main portion 32A facing the first edge 41 are the same as the shape and positional relationship of both in the second embodiment.

次に、第6実施例の優れた効果について説明する。
第6実施例においても、エミッタメサ層25の第1の縁41と、それに対向するベース電極主部32Aの第2の縁42との形状及び位置関係が、第2実施例における両者の位置関係と同一であるため、第2実施例と同様に、SOAを拡大することができる。さらに、エミッタメサ層25の各部分の両側にベース電極主部32Aが配置されているため、エミッタメサ層25の中間部分45におけるベースアクセス抵抗を低減させることができる。
Next, the excellent effect of the sixth embodiment will be described.
Also in the sixth embodiment, the shape and positional relationship between the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 and the second edge 42 of the base electrode main portion 32A facing the first edge 41 is the positional relationship between the two in the second embodiment. Since they are the same, the SOA can be expanded as in the second embodiment. Further, since the base electrode main portions 32A are arranged on both sides of each portion of the emitter mesa layer 25, the base access resistance in the intermediate portion 45 of the emitter mesa layer 25 can be reduced.

次に、第6実施例の変形例について説明する。
第6実施例では、エミッタメサ層25を2つの部分で構成したダブルエミッタ構造が採用されているが、エミッタメサ層25を3つの部分で構成するトリプルエミッタ構造を採用してもよい。この場合には、ベース電極主部32Aを4本配置するとよい。さらに、エミッタメサ層25を4つ以上の部分で構成してもよい。
Next, a modified example of the sixth embodiment will be described.
In the sixth embodiment, the double emitter structure in which the emitter mesa layer 25 is composed of two parts is adopted, but a triple emitter structure in which the emitter mesa layer 25 is composed of three parts may be adopted. In this case, it is preferable to arrange four base electrode main portions 32A. Further, the emitter mesa layer 25 may be composed of four or more portions.

[第7実施例]
次に、図24を参照して第7実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図4から図8までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[7th Example]
Next, the semiconductor device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. 24. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (drawings of FIGS. 4 to 8) according to the first embodiment will be omitted.

図24は、第7実施例による半導体装置の平面図である。第1実施例(図4)では、2つの末端部分44、46の第1の縁41が中間部分45の第1の縁41よりも、ベース電極主部32Aの第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。これに対して第7実施例では、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44の第1の縁41と、中間部分45の第1の縁41とが、1本の直線上に位置する。ベース電極パッド部32Bから遠い方の末端部分46のみの第1の縁41が、中間部分45の第1の縁41よりも、ベース電極主部32Aの第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。 FIG. 24 is a plan view of the semiconductor device according to the seventh embodiment. In the first embodiment (FIG. 4), the direction in which the first edge 41 of the two end portions 44, 46 is farther from the second edge 42 of the base electrode main portion 32A than the first edge 41 of the intermediate portion 45. It is placed in a position retracted to. On the other hand, in the seventh embodiment, the first edge 41 of the end portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B and the first edge 41 of the intermediate portion 45 are located on one straight line. .. The first edge 41 of only the end portion 46 farther from the base electrode pad portion 32B recedes from the first edge 41 of the intermediate portion 45 in a direction away from the second edge 42 of the base electrode main portion 32A. It is placed in position.

次に、第7実施例の優れた効果について説明する。
熱的、電気的非対称性要因によって、大電流時に、エミッタ電流がベース電極パッド部32Bから遠ざかる方向に偏在しやすい傾向を示す場合がある。例えば、エミッタメサ層25から見てベース電極パッド部32Bとは反対側において温度が上昇しやすい傾向を示す場合、エミッタ電流がベース電極パッド部32Bから遠ざかる方向に偏在しやすい傾向を示す。このような傾向を示す場合に、第7実施例の構成を採用すると、エミッタ電流の偏在が生じにくくなる。その結果、遷移電圧を上昇させ、SOAを拡大させることができる。
Next, the excellent effect of the seventh embodiment will be described.
Due to thermal and electrical asymmetry factors, the emitter current may tend to be unevenly distributed in the direction away from the base electrode pad portion 32B at the time of a large current. For example, when the temperature tends to rise on the side opposite to the base electrode pad portion 32B when viewed from the emitter mesa layer 25, the emitter current tends to be unevenly distributed in the direction away from the base electrode pad portion 32B. When such a tendency is shown, if the configuration of the seventh embodiment is adopted, uneven distribution of the emitter current is less likely to occur. As a result, the transition voltage can be increased and the SOA can be expanded.

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It goes without saying that each of the above embodiments is exemplary and the configurations shown in different examples can be partially replaced or combined. Similar actions and effects due to the same configuration of a plurality of examples will not be mentioned sequentially for each example. Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned examples. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

20 サブコレクタ層
21 コレクタ層
22 ベース層
23 エミッタ層
23A 真性エミッタ層
23B レッジ層
24 合金層
25 エミッタメサ層
25A キャップ層
25B コンタクト層
26 エミッタ配線の縁
27 エミッタメサ層の縁
31 コレクタ電極
32 ベース電極
32A ベース電極主部
32B ベース電極パッド部
33 エミッタ電極
35 コレクタ開口
36 ベース開口
37 エミッタ開口
38 エミッタ電流の等値線
41 第1の縁
42 第2の縁
44 ベース電極パッド部に近い方の末端部分
45 中間部分
46 ベース電極パッド部に遠い方の末端部分
47 末端部分と中間部分との境界線
60 基板
61、62 絶縁膜
63 エミッタ開口
70 単位トランジスタ
71 エミッタ共通配線
72 バイアホール
75 高周波入力配線
76 コンデンサ
77 薄膜抵抗
78 バイアス配線
B1 ベース配線
C1 コレクタ配線
E1、E2 エミッタ配線
20 Sub-collector layer 21 Collector layer 22 Base layer 23 Emitter layer 23A Intrinsic emitter layer 23B Ledge layer 24 Alloy layer 25 Emitter mesa layer 25A Cap layer 25B Contact layer 26 Emitter wiring edge 27 Emitter mesa layer edge 31 Collector electrode 32 Base electrode 32A Base Electrode main part 32B Base electrode pad part 33 Emitter electrode 35 Collector opening 36 Base opening 37 Emitter opening 38 Emitor current contour line 41 First edge 42 Second edge 44 End part near the base electrode pad part 45 Intermediate Part 46 End part far from the base electrode pad part 47 Boundary line between the end part and the middle part 60 Substrate 61, 62 Insulation film 63 Emitter opening 70 Unit transistor 71 Emitter common wiring 72 Via hole 75 High frequency input wiring 76 Capacitor 77 Thin film Resistance 78 Bias wiring B1 Base wiring C1 Collector wiring E1, E2 Emitter wiring

本発明の一観点によると、
基板の上に配置されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層、及び前記エミッタ層の一部の領域の上に配置されたエミッタメサ層を備え、前記コレクタ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層はこの順番に積層されており、
さらに、
平面視において前記エミッタメサ層と重ならない領域であって、前記ベース層にベース電流を流すベース電極
を有し、
平面視において、前記エミッタメサ層は第1方向に長い第1の縁を有しており、
平面視において、前記ベース電極は前記第1方向に長い第2の縁を有しており、
前記ベース電極の前記第2の縁が前記エミッタメサ層の前記第1の縁に対向しており、前記エミッタメサ層の、前記第1方向の一方の端部側に位置する末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、前記エミッタメサ層の前記第1方向の中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広い半導体装置が提供される。
According to one aspect of the invention
It comprises a collector layer, a base layer, an emitter layer arranged on a substrate, and an emitter mesa layer arranged on a part region of the emitter layer, and the collector layer, the base layer, and the emitter layer are the same. It is stacked in order and
further,
A region that does not overlap with the emitter mesa layer in a plan view, and has a base electrode for passing a base current through the base layer.
In plan view, the emitter mesa layer has a longer first edge in a first direction,
In plan view, the base electrode has a second edge that is long in the first direction.
The first edge of the base electrode faces the first edge of the emitter mesa layer and is located on one end side of the emitter mesa layer in the first direction. Provided is a semiconductor device in which the distance between the edge and the second edge is wider than the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion of the emitter mesa layer in the first direction.

ベース電極32は、1本のベース電極主部32Aと、ベース電極主部32Aに連続するベース電極パッド部32Bとで構成される。ベース電極主部32Aは、エミッタメサ層25の2つの部分の間に配置されている。エミッタメサ層25の2つの部分の各々の縁の一部分である第1の縁41が、ベース電極主部32Aに対向する。ベース電極主部32Aの縁の一部分である第2の縁42が、エミッタメサ層25の2つの部分にそれぞれ対向する。ベース電極主部32Aの縁のうち、幅方向の両側の縁が、第2の縁42に相当する。
The base electrode 32 is composed of one base electrode main portion 32A and a base electrode pad portion 32B continuous with the base electrode main portion 32A. The base electrode main portion 32A is arranged between the two portions of the emitter mesa layer 25. The first edge 41, which is a part of each edge of the two portions of the emitter mesa layer 25, faces the base electrode main portion 32A. The second edge 42, which is a part of the edge of the base electrode main portion 32A, faces the two portions of the emitter mesa layer 25 , respectively. Of the edges of the base electrode main portion 32A, both edges in the width direction correspond to the second edge 42.

一例として、エミッタメサ層25の第1方向の寸法(長さ)は5μm以上80μm以下であり、第1方向に直交する方向の寸法(幅)は1μm以上8μm以下である。第1実施例の場合と同様に、間隔G1と間隔G0との差は0.3μm以上1μm以下とするとよい。第1の縁41と第2の縁42との間隔を広げた部分である末端部分44、46の第1方向の好ましい寸法は、第1実施例の場合と同様である。
As an example, the dimension (length) of the emitter mesa layer 25 in the first direction is 5 μm or more and 80 μm or less, and the dimension (width) in the direction orthogonal to the first direction is 1 μm or more and 8 μm or less. As in the case of the first embodiment, the difference between the interval G1 and the interval G0 is preferably 0.3 μm or more and 1 μm or less. The preferred dimensions of the end portions 44 , 46, which are the portions where the distance between the first edge 41 and the second edge 42 is widened , in the first direction are the same as in the case of the first embodiment.

図20は、第4実施例による半導体装置を構成する複数の単位トランジスタ70のうちの1つの単位トランジスタ70の平面図である。第2実施例では、エミッタメサ層25の両端の末端部分44、46において、エミッタメサ層25の第1の縁41が中間部分45の第1の縁41よりも、ベース電極主部32Aの第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている。これに対し、第4実施例では、ベース電極パッド部32Bに近い方の末端部分44においてのみ、第1の縁41が中間部分45の第1の縁41より、第2の縁42から遠ざかる向きに後退した位置に配置されており、反対側の末端部分46においては、間隔G1と間隔G0とが等しい。
FIG. 20 is a plan view of one of the plurality of unit transistors 70 constituting the semiconductor device according to the fourth embodiment. In the second embodiment, in the terminal portions 44 and 46 at both ends of the emitter mesa layer 25, the first edge 41 of the emitter mesa layer 25 is a second edge of the base electrode main portion 32A rather than the first edge 41 of the intermediate portion 45 . It is arranged at a position retracted in a direction away from the edge 42. In contrast, in the fourth embodiment, the distal portion 44 closer to the base electrode pad portion 32B only, the first edge 41 than the first edge 41 of the intermediate section 45, a direction away from the second edge 42 At the opposite end portion 46, the interval G1 and the interval G0 are equal to each other.

次に、第6実施例の優れた効果について説明する。
第6実施例においても、エミッタメサ層25の第1の縁41と、それに対向するベース電極主部32Aの第2の縁42との位置関係が、第2実施例における両者の位置関係と同一であるため、第2実施例と同様に、SOAを拡大することができる。さらに、エミッタメサ層25の各部分の両側にベース電極主部32Aが配置されているため、エミッタメサ層25の中間部分45におけるベースアクセス抵抗を低減させることができる。
Next, the excellent effect of the sixth embodiment will be described.
Also in the sixth embodiment, the first edge 41 of the emitter mesa layer 25, it is position relationship between the second edge 42 of the opposing base electrode main portion 32A, identical to the positional relationship between the second embodiment Therefore, the SOA can be expanded as in the second embodiment. Further, since the base electrode main portions 32A are arranged on both sides of each portion of the emitter mesa layer 25, the base access resistance in the intermediate portion 45 of the emitter mesa layer 25 can be reduced.

Claims (11)

基板の上に配置されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層、及び前記エミッタ層の一部の領域の上に配置されたエミッタメサ層を備え、前記コレクタ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層はこの順番に積層されており、
さらに、
平面視において前記エミッタメサ層と重ならない領域であって、前記ベース層にベース電流を流すベース電極
を有し、
平面視において、前記エミッタ層は第1方向に長い第1の縁を有しており、
平面視において、前記ベース電極は前記第1方向に長い第2の縁を有しており、
前記ベース電極の前記第2の縁が前記エミッタメサ層の前記第1の縁に対向しており、前記エミッタメサ層の、前記第1方向の一方の端部側に位置する末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、前記エミッタメサ層の前記第1方向の中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広い半導体装置。
It comprises a collector layer, a base layer, an emitter layer arranged on a substrate, and an emitter mesa layer arranged on a part region of the emitter layer, and the collector layer, the base layer, and the emitter layer are the same. It is stacked in order and
further,
A region that does not overlap with the emitter mesa layer in a plan view, and has a base electrode for passing a base current through the base layer.
In plan view, the emitter layer has a first edge that is long in the first direction.
In plan view, the base electrode has a second edge that is long in the first direction.
The first edge of the base electrode faces the first edge of the emitter mesa layer and is located on one end side of the emitter mesa layer in the first direction. A semiconductor device in which the distance between the edge of the semiconductor device and the second edge is wider than the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion of the emitter mesa layer in the first direction.
さらに、前記ベース電極より上の層に配置されたベース配線を有し、
前記ベース電極は、ベース電極パッド部と、前記ベース電極パッド部から前記第1方向に延びるベース電極主部とを含み、前記ベース電極パッド部は、前記エミッタメサ層の、前記第1方向の一方の端部から前記第1方向に間隔を隔てて配置され、前記ベース電極パッド部が前記ベース配線に接続されており、
前記エミッタメサ層の、前記ベース電極パッド部に近い方の末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、前記第1方向の中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広くなっている請求項1に記載の半導体装置。
Further, it has a base wiring arranged in a layer above the base electrode.
The base electrode includes a base electrode pad portion and a base electrode main portion extending from the base electrode pad portion in the first direction, and the base electrode pad portion is one of the emitter mesa layers in the first direction. It is arranged at a distance from the end portion in the first direction, and the base electrode pad portion is connected to the base wiring.
At the end portion of the emitter mesa layer closer to the base electrode pad portion, the distance between the first edge and the second edge is the distance between the first edge and the first edge in the intermediate portion in the first direction. The semiconductor device according to claim 1, wherein the distance from the edge of 2 is wider.
前記エミッタメサ層の、前記ベース電極パッド部から遠い方の末端部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、前記第1方向の中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広い請求項2に記載の半導体装置。 The distance between the first edge and the second edge of the emitter mesa layer at the end portion far from the base electrode pad portion is the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion in the first direction. The semiconductor device according to claim 2, which is wider than the distance from the edge of the semiconductor device. 前記第2の縁は前記第1方向に平行であり、前記エミッタメサ層の、前記ベース電極パッド部に近い方の末端部分の前記第1の縁が、前記第1方向の中間部分の前記第1の縁よりも前記第2の縁から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている請求項2または3に記載の半導体装置。 The second edge is parallel to the first direction, and the first edge of the end portion of the emitter mesa layer closer to the base electrode pad portion is the first edge of the intermediate portion in the first direction. The semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the semiconductor device is arranged at a position retracted from the edge of the second edge in a direction away from the second edge. 前記第1の縁は前記第1方向に平行であり、前記エミッタメサ層の、前記ベース電極パッド部に近い方の末端部分において、前記第2の縁が、前記第1方向の中間部分における前記第2の縁よりも前記第1の縁から遠ざかる向きに後退した位置に配置されている請求項2または3に記載の半導体装置。 The first edge is parallel to the first direction, and at the end portion of the emitter mesa layer closer to the base electrode pad portion, the second edge is the first in the intermediate portion of the first direction. The semiconductor device according to claim 2 or 3, which is arranged at a position retracted from the edge of 2 in a direction away from the first edge. 前記エミッタメサ層の、前記ベース電極パッド部に近い方の末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より広くなっている部分の前記第1方向の寸法が0.5μm以上である請求項2乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。 At the end portion of the emitter mesa layer closer to the base electrode pad portion, the distance between the first edge and the second edge is the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion. The semiconductor device according to any one of claims 2 to 5, wherein the dimension of the wider portion in the first direction is 0.5 μm or more. 前記エミッタメサ層の前記ベース電極パッド部に近い方の末端部分において、前記第1の縁と前記第2の縁との間隔が、中間部分における前記第1の縁と前記第2の縁との間隔より0.3μm以上広い請求項2乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。 At the end portion of the emitter mesa layer closer to the base electrode pad portion, the distance between the first edge and the second edge is the distance between the first edge and the second edge in the intermediate portion. The semiconductor device according to any one of claims 2 to 6, which is wider than 0.3 μm. 前記エミッタメサ層は、平面視において少なくとも2つの部分で構成されており、前記エミッタメサ層の2つの部分は、それぞれ前記第1方向に長い平面形状を有し、前記第1方向に対して直交する第2方向に間隔を隔てて配置されており、
前記ベース電極主部は、平面視において前記エミッタメサ層の2つの部分の間に配置されており、
前記エミッタメサ層の2つの部分の、前記ベース電極主部に対向する縁が前記第1の縁を構成し、前記ベース電極主部の、前記エミッタメサ層の2つの部分にそれぞれ対向する縁が前記第2の縁を構成する請求項2乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
The emitter mesa layer is composed of at least two parts in a plan view, and each of the two parts of the emitter mesa layer has a long planar shape in the first direction and is orthogonal to the first direction. They are arranged in two directions with a gap,
The base electrode main portion is arranged between two portions of the emitter mesa layer in a plan view.
The edges of the two portions of the emitter mesa layer facing the base electrode main portion form the first edge, and the edges of the base electrode main portion facing the two portions of the emitter mesa layer are the first edges. The semiconductor device according to any one of claims 2 to 7, which constitutes the edge of 2.
さらに、
前記エミッタメサ層の上に配置されたエミッタ電極と、
前記エミッタ電極よりも上の層で、前記ベース配線と同一の層に配置され、前記エミッタ電極に接続されたエミッタ配線と
を有し、
平面視で、前記ベース電極パッド部の縁から前記エミッタ配線の縁までの最短距離が、前記ベース電極パッド部の縁から前記エミッタメサ層の縁までの最短距離より長い請求項2乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
further,
An emitter electrode arranged on the emitter mesa layer and
A layer above the emitter electrode, having an emitter wiring arranged in the same layer as the base wiring and connected to the emitter electrode.
Any of claims 2 to 8 in which the shortest distance from the edge of the base electrode pad portion to the edge of the emitter wiring is longer than the shortest distance from the edge of the base electrode pad portion to the edge of the emitter mesa layer in a plan view. The semiconductor device according to item 1.
平面視において、前記エミッタ電極は前記エミッタメサ層の縁から外側にはみ出している請求項9に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 9, wherein the emitter electrode protrudes outward from the edge of the emitter mesa layer in a plan view. さらに、前記エミッタメサ層の上に配置されたエミッタ電極を有し、
平面視において、前記エミッタ電極は前記エミッタメサ層の縁から外側にはみ出している請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。

Further, it has an emitter electrode arranged on the emitter mesa layer.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the emitter electrode protrudes outward from the edge of the emitter mesa layer in a plan view.

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