JP2523466Y2 - Transistor - Google Patents

Transistor

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JP2523466Y2
JP2523466Y2 JP1990077615U JP7761590U JP2523466Y2 JP 2523466 Y2 JP2523466 Y2 JP 2523466Y2 JP 1990077615 U JP1990077615 U JP 1990077615U JP 7761590 U JP7761590 U JP 7761590U JP 2523466 Y2 JP2523466 Y2 JP 2523466Y2
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忠司 能勢
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関西日本電気株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はトランジスタに関し、バイポーラトランジス
タと電界効果トランジスタを複合した構造に関する。
The present invention relates to a transistor, and more particularly, to a structure in which a bipolar transistor and a field-effect transistor are combined.

従来の技術 従来、この種のトランジスタは、第3図(a)に示す
ように、第3図(b)の等価回路図におけるバイポーラ
トランジスタQ0のエミッタとなるP+型の反導体基板11に
バイポーラトランジスタQ0のベース兼電界効果トランジ
スタQ1のドレインとなるN-型のエピタキシャル層12を成
長し、該エピタキシャル層12にバイポーラトランジスタ
Q0のコレクタ兼電界効果トランジスタQ1のバックゲート
となるP型の不純物を選択拡散して形成したコレクタ領
域13の中央にバイポーラトランジスタのコレクタ引出し
層となるP型の高濃度不純物を選択拡散してコレクタ引
出し層14を形成するとともに、上記コレクタ引出し層14
を取り囲むようにN型の高濃度不純物を選択拡散し、ソ
ース領域15を形成してコレクタ引出し層14とソース領域
15は配線16で短絡されている。
Description of the Related Art Conventionally, transistors of this type, as shown in FIG. 3 (a), the P + -type anti conductor substrate 11 serving as the emitter of the bipolar transistor Q 0 in an equivalent circuit diagram of FIG. 3 (b) An N -type epitaxial layer 12 serving as a base of the bipolar transistor Q 0 and a drain of the field-effect transistor Q 1 is grown, and a bipolar transistor is formed on the epitaxial layer 12.
Q Select diffusing P-type high-concentration impurity serving as the collector lead-out layer of the bipolar transistor in the center of the collector region 13 a P-type impurity serving as the collector and the field effect transistor to Q 1 back gate formed by selective diffusion of 0 To form the collector extraction layer 14,
N-type high-concentration impurity is selectively diffused so as to surround the collector extraction layer 14 and the source extraction layer 14 and the source region.
Reference numeral 15 is short-circuited by wiring 16.

さらに、電界効果トランジスタQ1のドレイン領域12、
ソース領域15の間のバイポーラのコレクタ領域13の表面
に酸化膜17を介してゲート電極18を形成したものであ
る。
Furthermore, the drain region 12 of the field effect transistor Q 1,
A gate electrode 18 is formed on a surface of a bipolar collector region 13 between source regions 15 with an oxide film 17 interposed therebetween.

第3図(b)は本トランジスタの等価回路図であり、
本図に基づきその動作を説明する。
FIG. 3 (b) is an equivalent circuit diagram of the transistor.
The operation will be described with reference to FIG.

コレクタCに対しゲートGの電圧を上げていくと、ま
ず電界効果トランジスタQ1が導通し、バイポーラトラン
ジスタQ0のベースであり、電界効果トランジスタQ1のド
レインである領域12に電流が流れ、バイポーラトランジ
スタQ0が導通するのである。
As you increase the voltage of the gate G to the collector C, first field effect transistor Q 1 is turned, a base of the bipolar transistor Q 0, current flows through the region 12 is the drain of the field effect transistor Q 1, a bipolar transistor Q 0 is to conduct.

考案が解決しようとする課題 ところで、上記従来のトランジスタIGBTにおいては、
主トランジスタをバイポーラトランジスタQ0初段トラン
ジスタを電界効果トランジスタQ1としたダーリントン構
造であるため、主トランジスタの飽和時においても、0.
7〜1Vの飽和電圧が残る欠点を有していた。
Problems to be solved by the invention By the way, in the above-mentioned conventional transistor IGBT,
Since a Darlington structure in which the main transistor and the bipolar transistor Q 0 initial stage transistor and a field effect transistor Q 1, even when the saturation of the main transistor, 0.
It had the disadvantage that a saturation voltage of 7-1 V remained.

課題を解決するための手段 本考案は、電界効果トランジスタのドレイン領域基と
なる一導電型半導体基板に他導電型不純物を選択拡散し
て形成したバックゲート領域に、その中央部に一導電型
不純物を選択拡散してソース領域を形成するとともに、
上記ドレイン・ソース領域間のバックゲート領域表面に
酸化膜を介してゲート電極を形成したものにおいて、バ
ックゲート領域とソース領域を抵抗を介し接続するとと
もに、バックゲート領域とゲート電極を抵抗を介し接続
することを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention provides a back-gate region formed by selectively diffusing an impurity of another conductivity type into a semiconductor substrate serving as a drain region base of a field-effect transistor, and an impurity of one conductivity type in a central portion thereof. Is selectively diffused to form a source region,
In the case where a gate electrode is formed on the surface of the back gate region between the drain and source regions via an oxide film, the back gate region and the source region are connected via a resistor, and the back gate region and the gate electrode are connected via a resistor. It is characterized by doing.

作用 上記構成によれば、電界効果トランジスタが導通しな
いゲート電圧が印加される領域では、ソース領域をエミ
ッタ,バックゲート領域をベース,ドレイン領域をコレ
クタとするバイポーラトランジスタが導通し、一方、前
記電界効果トランジスタが導通するゲート電圧が印加さ
れる領域では、前記バイポーラトランジスタと電界効果
トランジスタが並列的に導通し、飽和電圧を低くでき
る。
According to the above configuration, in a region where a gate voltage is applied where the field effect transistor does not conduct, a bipolar transistor having a source region as an emitter, a back gate region as a base, and a drain region as a collector conducts. In a region where a gate voltage at which the transistor conducts is applied, the bipolar transistor and the field-effect transistor conduct in parallel, so that the saturation voltage can be reduced.

実施例 本考案にかかる第1の実施例を第1図(a),(b)
を用いて説明する。第1図(a)はその断面構造を示し
(b)はその等価回路図を示す。
Embodiment FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a cross-sectional structure thereof, and FIG. 1B shows an equivalent circuit diagram thereof.

第1図(a)において、2はバイポーラトランジスタ
Q0のコレクタおよび電界効果トランジスタQ1のドレイン
を形成する領域、3は各々のベースおよびバックゲート
となる領域、5は各々のエミッタおよびソースとなる領
域、7は酸化膜、8はゲート電極、9はトランジスタQ0
のベース抵抗を形成する領域である。
In FIG. 1 (a), 2 is a bipolar transistor
Region forming a collector and drain of the field effect transistor to Q 1 Q 0, regions to be each of the base and back gates 3, regions to be each emitter and source of 5, 7 oxide film, 8 denotes a gate electrode, 9 is the transistor Q 0
Is a region where a base resistance is formed.

上記のコレクタおよびドレインとなる領域2はN-型半
導体基板で、その裏面側に外部電極取出し用N+型半導体
層10が形成されている。ベースおよびバックゲートとな
る領域3は、コレクタおよびドレインとなる領域2にP-
型不純物を選択拡散して形成される。
The region 2 serving as the collector and the drain is an N type semiconductor substrate, and an N + type semiconductor layer 10 for taking out an external electrode is formed on the back surface thereof. Base and region 3 serving as the back gate, P in the region 2 serving as the collector and drain -
It is formed by selectively diffusing a mold impurity.

エミッタおよびソースとなる領域5は、ゲートおよび
バックゲートとなる領域3のほぼ中央にN+型不純物を選
択拡散し形成される。ベースおよびバックゲートとなる
領域3の一部からは、同型の不純物を帯状に選択拡散
し、ベース抵抗領域9を形成する。
The region 5 serving as the emitter and the source is formed by selectively diffusing an N + -type impurity substantially at the center of the region 3 serving as the gate and the back gate. An impurity of the same type is selectively diffused in a band shape from a part of the region 3 serving as a base and a back gate to form a base resistance region 9.

コレクタおよびドレインとなる領域2とエミッタおよ
びソースとなる領域5の間のベースおよびバックゲート
となる領域3の全周またはベース抵抗領域9の延出部分
を除いた部分の表面に、ゲート酸化膜7を介してゲート
電極8が形成される。
A gate oxide film 7 is formed on the entire periphery of the base 3 and the back gate region 3 between the region 2 serving as the collector and the drain and the region 5 serving as the emitter and the source, or on the surface excluding the extension of the base resistance region 9. , A gate electrode 8 is formed.

さらに、上記ゲート電極8はベース抵抗領域9の延長
端部の図示しない高濃度のP型層を介し、接続された構
造となっている。
Further, the gate electrode 8 has a structure in which the gate electrode 8 is connected via a high-concentration P-type layer (not shown) at an extended end of the base resistance region 9.

上記構成に基づき、第1図(b)の等価回路図を用い
て本考案の動作を次に説明する。
Based on the above configuration, the operation of the present invention will be described below with reference to the equivalent circuit diagram of FIG.

まずゲート電極Gにエミッタ電極Eに対して正の制御
電圧を印加し、電圧を徐々に上げていき、その電圧がバ
イポーラトランジスタQ0のVBEに達すると、ベース抵抗
Rを介しベース電流が流れ、このトランジスタQ0が導通
する。
First, a positive control voltage is applied to the gate electrode G with respect to the emitter electrode E, and the voltage is gradually increased. When the voltage reaches V BE of the bipolar transistor Q 0, a base current flows through the base resistor R. , the transistor Q 0 is turned on.

さらに、電圧を上げていくと、電界効果トランジスタ
Q1のオン電圧VTに達し、バイポーラトランジスタQ0の導
通に合わせ、電界効果トランジスタQ1が並列に導通す
る。
Furthermore, when the voltage is increased, the field effect transistor
Q reached one of the ON voltage V T, tailored to the conduction of the bipolar transistor Q 0, the field effect transistor Q 1 becomes conductive in parallel.

なお、第1図(b)の等価回路図において、図中点線
で示すように、バックゲートとソース領域間に、第2の
抵抗R′を接続してもよい。このような構成にすれば、
バイポーラトランジスタQ0および電界効果トランジスタ
Q1が導通するゲート電圧およびタイミングを変えられか
つ抵抗R′がバイポーラトランジスタQ0の導通時ベース
に蓄えられた電荷の放電用抵抗として作用し、スイッチ
ングスピードを良くするという利点がある。
In the equivalent circuit diagram of FIG. 1B, a second resistor R 'may be connected between the back gate and the source region as shown by a dotted line in the figure. With such a configuration,
Bipolar transistor Q 0 and field-effect transistor
Can change the gate voltage and the timing Q 1 is turned and the resistance R 'acts as a discharge resistor of the charge stored in the conduction time of the base of the bipolar transistor Q 0, the advantage of improving the switching speed.

実施例2 第2図は本考案の第2の実施例を示す素子断面図であ
り、等価回路は第1図(b)と同一である。
Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view of an element showing a second embodiment of the present invention, and the equivalent circuit is the same as FIG. 1 (b).

この実施例では、ベース抵抗領域9の拡散による半導
体抵抗ではなく、素子表面の酸化膜7を介し、その上に
帯状のポリシリコンによるベース抵抗層11を形成したも
のである。
In this embodiment, a band-shaped base resistance layer 11 made of polysilicon is formed on the element surface via an oxide film 7 instead of the semiconductor resistance due to diffusion of the base resistance region 9.

上記構成を達成するために、本実施例ではバイポーラ
トランジスタQ0のベースおよび電界効果トランジスタQ1
のバックゲートとなる領域3の中央にベース抵抗層11へ
の配線のオーミック接触を達成するための高濃度のP型
不純物を選択拡散して、ベース引出し層4を形成し、そ
の周辺にバイポーラトランジスタQ0のエミッタおよび電
界効果トランジスタQ1のソースとなる高濃度のN型不純
物を選択拡散して、エミッタおよびソース領域5を形成
しているほかは、第1の実施例と同じてあるから、以降
の説明は省略する。
To achieve the above-described configuration, in this embodiment the base and the field-effect transistor to Q 1 bipolar transistor Q 0
A high-concentration P-type impurity for achieving ohmic contact of the wiring to the base resistance layer 11 is selectively diffused in the center of the region 3 serving as the back gate, thereby forming the base extraction layer 4 and surrounding the bipolar transistor. select diffused high-concentration N-type impurity serving as the emitter and source of the field effect transistor to Q 1 Q 0, since the addition forming the emitter and source regions 5, it is the same as the first embodiment, The following description is omitted.

考案の効果 以上説明したように、この考案に基づくトランジスタ
においては、バイポーラトランジスタと電界効果トラン
ジスタが並列に作動するため、オン抵抗が下がり飽和電
圧が下がるだけでなく、オン電圧がバイポーラトランジ
スタのVBEで決まるため、電界効果トランジスタに比
し、立ち上がり応答性が速くなる。
Effect of the Invention As described above, in the transistor based on the invention, the bipolar transistor and the field-effect transistor operate in parallel, so that not only does the on-resistance decrease, the saturation voltage decreases, but also the on-voltage increases the V BE of the bipolar transistor. , The rising response is faster than that of a field effect transistor.

さらに、従来の電界効果トランジスタの場合は、ペレ
ット表面のゲート直下の反転層に生じた水平方向のチャ
ンネルが電流の主経路であったが、本考案によれば、バ
イポーラトランジスタが並列作動し、垂直方向にも電流
が流れるため、ペレットの単位面積当りの電流駆動能力
も高まり、ペレットの小型化にも効果大である。
Furthermore, in the case of the conventional field-effect transistor, the main channel of the current is the horizontal channel generated in the inversion layer immediately below the gate on the surface of the pellet, but according to the present invention, the bipolar transistor operates in parallel and the vertical Since the current also flows in the direction, the current driving capability per unit area of the pellet is increased, which is also effective in reducing the size of the pellet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの考案の第1の実施例で、(a)はその素子
断面図、(b)は等価回路を示す。第2図は第2の実施
例の素子断面図である。 第3図は従来の素子断面図(a)と等価回路図(b)を
示す。 2……N-型半導体基板(コレクタ・ドレイン領域)、3
……P-型(ベース・バックゲート)領域、4……P+型ベ
ース引出し領域、5……N+型(エミッタ・ソース)領
域、7……ゲート酸化膜、8……ゲート電極、9……ベ
ース抵抗領域、10……N+型半導体層、11……ベース抵抗
層、R……ベース抵抗、R′……第2抵抗。
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a sectional view of the device, and FIG. 1B is an equivalent circuit. FIG. 2 is a sectional view of an element according to the second embodiment. FIG. 3 shows a conventional element cross-sectional view (a) and an equivalent circuit diagram (b). 2 ... N - type semiconductor substrate (collector / drain region), 3
... P - type (base / back gate) region, 4... P + type base extraction region, 5... N + type (emitter / source) region, 7... Gate oxide film, 8. ... Base resistance region, 10 N + type semiconductor layer, 11 Base resistance layer, R Base resistance, R ′ Second resistance.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】ドレイン領域となる一導電型半導体基板に
選択的に形成した他導電型のバックゲート領域と、この
バックゲート領域の中央部に選択的に形成した一導電型
のソース領域と、前記ドレイン・ソース領域間の前記バ
ックゲート領域表面に酸化膜を介してゲート電極を形成
したトランジスタにおいて、前記バックゲート領域と前
記ゲート電極を抵抗を介して接続し、前記バックゲート
領域と前記ソース領域を第2の抵抗を介して接続したト
ランジスタ。
A back gate region of another conductivity type selectively formed on a semiconductor substrate of one conductivity type serving as a drain region; a source region of one conductivity type selectively formed at a central portion of the back gate region; In a transistor having a gate electrode formed on the surface of the back gate region between the drain and source regions via an oxide film, the back gate region and the gate electrode are connected via a resistor, and the back gate region and the source region are connected. Are connected via a second resistor.
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