JP2895327B2 - Transistor - Google Patents

Transistor

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JP2895327B2 JP4268793A JP26879392A JP2895327B2 JP 2895327 B2 JP2895327 B2 JP 2895327B2 JP 4268793 A JP4268793 A JP 4268793A JP 26879392 A JP26879392 A JP 26879392A JP 2895327 B2 JP2895327 B2 JP 2895327B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトランジスタに関する。
さらに詳しくは、電話機のスイッチング電源などに用い
られる高耐圧パワートランジスタなどの過電流破壊を防
止したトランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor.
More specifically, the present invention relates to a transistor for preventing overcurrent destruction, such as a high-voltage power transistor used for a switching power supply of a telephone.

【0002】[0002]

【従来の技術】電話機のスイッチング電源用高耐圧パワ
ートランジスタのように、大電流を必要とするパワート
ランジスタの動作電流、すなわち絶対最大定格であるコ
レクタ電流Ic は主としてエミッタの面積および周囲長
に関係し、動作電流Ic を大きくするためには、このエ
ミッタ面積および周囲長を大きくしなければならない。
Description of the Related Art As telephone switching power supply high-voltage power transistor, the operating current of the power transistor requiring a large current, i.e. the collector current I c is the absolute maximum rating mainly emitter area and related to the perimeter and, in order to increase the operating current I c, it is necessary to increase the emitter area and perimeter.

【0003】限られたチップサイズでベースやエミッタ
のコンタクト、アルミニウム配線などをできるだけ均一
化し、ベースとエミッタの接触面積や周囲長を大きくす
るため、ベース領域とエミッタ領域をくし型に形成した
り、くし歯状のエミッタ電極配線のあいだにマルチベー
ス領域を形成した構造がとられている。
In order to make the contact between the base and the emitter, the aluminum wiring, etc. as uniform as possible with a limited chip size and to increase the contact area and the perimeter of the base and the emitter, the base region and the emitter region are formed in a comb shape. A structure in which a multi-base region is formed between comb-shaped emitter electrode wirings is employed.

【0004】従来のマルチベース構造トランジスタの電
極パターンの概略説明図を図3に示す。図3で、51はエ
ミッタ電極配線でくし歯状に形成され、エミッタパッド
52から給電される。53はマルチベース領域に形成された
ベースコンタクトで複数個形成され、それらを連結した
ベース電極配線54がベースパッド55に接続されている。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of an electrode pattern of a conventional multi-base structure transistor. In FIG. 3, reference numeral 51 denotes a comb-shaped emitter electrode wiring,
Power is supplied from 52. A plurality of base contacts 53 are formed in the multi-base region, and a base electrode wiring 54 connecting them is connected to a base pad 55.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のマルチベース構
造では、エミッタパッド52とベースパッド55とのあいだ
に電圧が印加されたばあい、ベースのコンタクト、エミ
ッタのコンタクトおよびアルミニウム配線などが均一化
されているという理由で、エミッタ電極配線51の全体か
らベース電極配線54の全体へ電流が流れないで、エミッ
タパッド52とベースパッド55とのあいだ近辺の領域(図
3のA)のみが活性領域Aとなり、端部まで有効に利用
されない。
In the conventional multi-base structure, when a voltage is applied between the emitter pad 52 and the base pad 55, the contact of the base, the contact of the emitter and the aluminum wiring are made uniform. Therefore, no current flows from the entirety of the emitter electrode wiring 51 to the entirety of the base electrode wiring 54, and only the area (A in FIG. 3) between the emitter pad 52 and the base pad 55 is the active area A. And it is not effectively used up to the end.

【0006】とくに、エミッタパッド52の近傍で、エミ
ッタ電極配線51からベースコンタクト53への電流が集中
し、エミッタパッド52の近傍で過電流破壊が生じるとい
う問題がある。
In particular, there is a problem in that current flows from the emitter electrode wiring 51 to the base contact 53 near the emitter pad 52, and overcurrent breakdown occurs near the emitter pad 52.

【0007】本発明はこのような問題を解決し、活性領
域がエミッタパッドとベースパッドとのあいだ近辺に集
中するのを防ぎ、チップ全体を活性領域化させ、しかも
エミッタパッド近傍に電流を集中させないで、ベースコ
ンタクト全体に電流を分散させ、過電流破壊の生じない
トランジスタを提供することを目的とする。
The present invention solves such a problem, prevents the active region from being concentrated near the emitter pad and the base pad, makes the entire chip an active region, and does not concentrate current near the emitter pad. Accordingly, an object of the present invention is to provide a transistor in which current is dispersed throughout the base contact and overcurrent breakdown does not occur.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によるトランジス
タは、半導体基板からなるコレクタ領域にベース領域が
形成され、該ベース領域にエミッタ領域が形成され、該
ベース領域およびエミッタ領域に給電するためそれぞれ
ベース電極配線およびエミッタ電極配線を経由してベー
スパッドおよびエミッタパッドが形成されてなるトラン
ジスタであって、前記エミッタ領域内に複数個のマルチ
ベース領域が形成されると共に該マルチベース領域にベ
ースコンタクトが形成され、該ベースコンタクトを横ま
たは縦方向に連結したベース電極配線がそれぞれベース
パッドに接続され、前記ベースコンタクトにそれぞれ対
応してエミッタコンタクトが形成され、該エミッタコン
タクトを横または縦方向に連結したエミッタ電極配線が
それぞれエミッタパッドに接続され、前記マルチベース
領域の大きさが、前記エミッタパッドの近傍で大きく、
該エミッタパッドから遠ざかるにつれて小さくなるよう
に形成されていることを特徴とするものである。
A transistor according to the present invention has a base region formed in a collector region composed of a semiconductor substrate, an emitter region formed in the base region, and a base region for supplying power to the base region and the emitter region. A transistor in which a base pad and an emitter pad are formed via an electrode wiring and an emitter electrode wiring, wherein a plurality of multi-base regions are formed in the emitter region, and a base contact is formed in the multi-base region. A base electrode wiring connecting the base contact in a horizontal or vertical direction is connected to a base pad, an emitter contact is formed corresponding to the base contact, and an emitter connecting the emitter contact in a horizontal or vertical direction is formed. Each electrode wiring is an emitter It is connected to the head, the multi-base
The size of the region is large near the emitter pad,
As the distance from the emitter pad decreases
And it is characterized in that it is made form the.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、ベースコンタクトとエミッタ
コンタクト間の抵抗をエミッタパッド近傍で大きく、エ
ミッタパッドから遠ざかるにつれて小さくなるようにし
ているため、給電されるエミッタパッド近傍、すなわち
電流の流れ易い部分では抵抗値が大きく電流が流れにく
く作用し、エミッタパッドから離れて電流の流れにくい
部分では抵抗値が小さく流れ易く作用するため、相殺さ
れてチップ全体で電流が均一に流れ易くなる。その結果
活性領域が全体的に均一化され、電流の集中部分がなく
なり過電流破壊が生じにくい。
According to the present invention, the resistance between the base contact and the emitter contact is increased near the emitter pad and becomes smaller as the distance from the emitter pad increases. In this case, the resistance value is large and the current does not easily flow, and the resistance value is small in the portion where the current does not easily flow away from the emitter pad, so that the current is easily canceled and the current easily flows uniformly in the entire chip. As a result, the active region is made uniform overall, and there is no concentrated portion of the current, so that overcurrent destruction hardly occurs.

【0011】請求項2記載の発明によれば、エミッタパ
ッドの近傍に形成されたマルチベース領域は大きく形成
されているため、ベースコンタクトとエミッタコンタク
ト間の抵抗がエミッタパッド近傍で大きく、ベースパッ
ドに近い方やチップの端部の方ではベースコンタクトと
エミッタコンタクト間の抵抗が小さくなる。すなわち、
不純物濃度はエミッタ領域が最も濃く、ベース領域はエ
ミッタ領域より不純物濃度が薄い。そのため、同じ距離
に対してはベース領域の方が抵抗値が大きい。また、エ
ミッタ領域は抵抗値が小さく、少々距離が長くなっても
あまり抵抗は増加しない。一方、ベースコンタクトとエ
ミッタコンタクト間の抵抗Rはベース領域の抵抗RB
エミッタ領域の抵抗RE との和(R=RB +RE )であ
り、同じ距離であれば、ベース領域の抵抗RB がエミッ
タ領域の抵抗RE よりはるかに大きい。そのため、エミ
ッタパッド近傍でのベースコンタクトとエミッタコンタ
クト間の抵抗は、ベースパッド近傍でのベースコンタク
トとエミッタコンタクト間抵抗よりベース領域が長いた
め、大きい。
According to the second aspect of the present invention, since the multi-base region formed near the emitter pad is formed large, the resistance between the base contact and the emitter contact is large near the emitter pad, and the resistance between the base contact and the base pad is large. The resistance between the base contact and the emitter contact becomes smaller nearer or at the end of the chip. That is,
The emitter region has the highest impurity concentration, and the base region has a lower impurity concentration than the emitter region. Therefore, the resistance value of the base region is larger for the same distance. The resistance of the emitter region is small, and the resistance does not increase so much even if the distance is slightly increased. On the other hand, the resistance R between the base contact and the emitter contact is the sum of the resistance R E of the resistor R B and the emitter region of the base region (R = R B + R E), if the same distance, the resistance of the base region R B is much greater than the resistance R E of the emitter region. Therefore, the resistance between the base contact and the emitter contact near the emitter pad is larger because the base region is longer than the resistance between the base contact and the emitter contact near the base pad.

【0012】その結果、エミッタパッド近傍と、エミッ
タパッドから遠く離れて、エミッタパッドからベースコ
ンタクトまでの電気抵抗が大きくなる領域とにおけるエ
ミッタコンタクトとベースコンタクトとのあいだの電流
の流れ易さは相互に相殺されて同程度になり、チップ全
体に活性領域が広がり、エミッタパッド近傍に集中する
のではなく、エミッタ領域全体で均一に電流が流れる。
As a result, the easiness of current flow between the emitter contact and the base contact in the vicinity of the emitter pad and in the region far away from the emitter pad and in which the electric resistance from the emitter pad to the base contact becomes large is different from each other. The active regions are spread out over the entire chip, and the current flows uniformly in the entire emitter region instead of being concentrated near the emitter pad.

【0013】[0013]

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明について
説明する。図1は、本発明の一実施例であるトランジス
タのベース、エミッタの電極パターンの概略平面図、図
2で(a)は図1のベースパッドとエミッタパッド間部
分の拡大図、(b)は(a)のB−B線断面図、(c)
は(a)のC−C線断面図を示している。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of base and emitter electrode patterns of a transistor according to one embodiment of the present invention. FIG. 2A is an enlarged view of a portion between a base pad and an emitter pad in FIG. 1, and FIG. FIG. 3A is a sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.

【0014】図1〜2において、1は半導体基板でトラ
ンジスタのコレクタ領域を構成しており、コレクタ領域
1にベース領域2、さらにベース領域2にエミッタ領域
3が形成されている。エミッタ領域3には図2にその部
分拡大平面図および断面図を示すように、マルチベース
領域2a、2b、2c…が形成され、基板表面に形成さ
れた絶縁膜4に設けられたコンタクト孔によりベースコ
ンタクト21a、21b、21c…が形成され、アルミニウム
膜などからなるベース電極配線22aで連結され、各ベー
ス電極配線22a、22b、22c…を連結した部分にベース
パッド23が形成されている。またベース電極配線のあい
だには前記ベースコンタクトと同様、絶縁膜4に設けら
れたコンタクト孔によりエミッタコンタクト31a、31
b、31c…が形成され、アルミニウム膜などからなるエ
ミッタ電極配線32a、32b、32c…で連結され、各エミ
ッタ電極配線32a、32b、32c…を連結した部分にエミ
ッタパッド33が形成されている。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate which constitutes a collector region of a transistor. A base region 2 is formed in the collector region 1, and an emitter region 3 is formed in the base region 2. As shown in the partial enlarged plan view and the cross-sectional view of the emitter region 3 in FIG. 2, multi-base regions 2a, 2b, 2c,... Are formed, and contact holes provided in an insulating film 4 formed on the substrate surface are provided. Are formed and connected by a base electrode wiring 22a made of an aluminum film or the like, and a base pad 23 is formed at a portion where the base electrode wirings 22a, 22b, 22c... Are connected. Also, between the base electrode wirings, the emitter contacts 31a, 31a are formed by contact holes formed in the insulating film 4, similarly to the base contact.
are formed and connected by emitter electrode wirings 32a, 32b, 32c... made of an aluminum film or the like, and an emitter pad 33 is formed at a portion where the emitter electrode wirings 32a, 32b, 32c.

【0015】本発明においては、エミッタ領域3内に形
成されているマルチベース領域2a、2b、2c…がエ
ミッタパッド33に近い側では大きく、ベースパッド23側
に近いマルチベース領域2eが小さく形成されている。
一方ベースコンタクト21a、21b、21c…は同じ大きさ
で形成されている。その結果エミッタパッド33に近いベ
ースコンタクト21aとエミッタコンタクト31aとのあい
だの抵抗Ra は、ベース領域の抵抗RBaとエミッタ領域
の抵抗REaとの和で、 Ra =RBa+REa (1) となる。一方ベースパッド23に近い側のベースコンタク
ト21eとエミッタコンタクト31eとのあいだの抵抗Re
はベース領域の抵抗RBeとエミッタ領域の抵抗REeとの
和で、 Re =RBe+REe (2) となる。図2(a)からもわかるように、両コンタクト
の距離は殆ど同じであるが、マルチベース領域の大きさ
が異なり、両抵抗はベース領域2とエミッタ領域3の抵
抗値に依存する。ここでエミッタ領域は不純物濃度が濃
く抵抗値は小さいため、少々距離が長くなっても抵抗値
に殆ど差が生じない。すなわち、 REa◆REe (3) となる。一方ベース領域はエミッタ領域に比べて不純物
濃度がたとえば約1/1000であり、ベース領域が長くな
ると抵抗値も大きくなる。すなわち RBa>RBe (4) となる。その結果、(1)〜(4)式より、 Ra =RBa+REa>Re =RBe+REe (5) その結果、エミッタパッド33近傍ではエミッタパッド33
に近く電流が流れ易い反面、式(5)よりベースコンタ
クト21aとエミッタコンタクト31a間の抵抗Raが大き
いため、電流が流れにくく、ベースパッド23近傍では、
エミッタパッド33から遠くて電流が流れにくい反面、式
(5)よりベースコンタクト21eとエミッタコンタクト
31eとのあいだの抵抗Re が小さく、電流の流れ易さが
相殺されて、エミッタパッド33近傍でもベースパッド23
近傍でも同程度に電流が流れ、一部に電流が集中するこ
となく均一に電流が流れる。そのため部分的な過電流破
壊が発生しない。
In the present invention, the multi-base regions 2a, 2b, 2c... Formed in the emitter region 3 are large on the side near the emitter pad 33, and the multi-base region 2e near the base pad 23 is small. ing.
On the other hand, the base contacts 21a, 21b, 21c ... are formed in the same size. As a result the resistance R a of between the base contact 21a and the emitter contact 31a close to the emitter pad 33 is the sum of the resistance R Ea of the resistance R Ba and the emitter region of the base region, R a = R Ba + R Ea (1 ). On the other hand, the resistance R e between the base contact 21e near the base pad 23 and the emitter contact 31e.
Is the sum of the resistance R Be of the base region and the resistance R Ee of the emitter region, where R e = R Be + R Ee (2) As can be seen from FIG. 2A, the distance between the two contacts is almost the same, but the size of the multi-base region is different, and both resistances depend on the resistance values of the base region 2 and the emitter region 3. Here, since the emitter region has a high impurity concentration and a small resistance value, there is almost no difference in resistance value even if the distance is slightly increased. That is, R Ea ◆ R Ee (3). On the other hand, the base region has an impurity concentration of, for example, about 1/1000 compared to the emitter region, and the longer the base region, the higher the resistance value. That is, R Ba > R Be (4). As a result, from the equations (1) to (4), Ra = R Ba + R Ea > R e = R Be + R Ee (5) As a result, the emitter pad 33 near the emitter pad 33
Near current although easily flows in, the resistance R a between base contact 21a and the emitter contact 31a from the equation (5) is large, a current hardly flows in the vicinity base pad 23,
Although it is far from the emitter pad 33 and current hardly flows, the base contact 21e and the emitter contact are obtained from the formula (5).
Small resistance R e of between the 31e, flowability of the current is canceled out, the base pad 23 in the vicinity of emitter pad 33
Even in the vicinity, the current flows to the same extent, and the current flows uniformly without the current being concentrated in a part. Therefore, partial overcurrent destruction does not occur.

【0016】前述の説明ではエミッタパッド33側のマル
チベース領域を大きくし、ベースパッド23側のマルチベ
ース領域を小さくする点について説明したが、エミッタ
パッド33から放射状に遠のくに伴って同様にマルチベー
ス領域を小さくすることにより、抵抗が小さくなり、パ
ッドから遠いにもかかわらず電流が流れ易くなる。その
結果チップ全体が活性領域となりエミッタ領域全体を有
効に利用でき、大電流をうることができる。
In the above description, the multi-base region on the side of the emitter pad 33 is made larger and the multi-base region on the side of the base pad 23 is made smaller. By reducing the area, the resistance is reduced, and the current can easily flow despite being far from the pad. As a result, the entire chip becomes an active region, the entire emitter region can be effectively used, and a large current can be obtained.

【0017】具体例としては、ベースパッドとエミッタ
パッドの間隔が 1.3mmでIc が1Aのトランジスタで中
心部である両パッド間のマルチベース領域の数は8個
で、エミッタパッドに近いマルチベース領域2aの直径
を 120μm、ベースパッドに近いマルチベース領域2e
の直径を40μm、一番遠い端部のマルチベース領域の直
径を40μmにして形成したら過電流集中は生じず良好で
あった。
[0017] As a specific example, the number of multi-base region between the two pads spacing the base pad and the emitter pad is the center portion I c is a transistor of 1A at 1.3mm in eight, Multibase close to emitter pad The region 2a has a diameter of 120 μm and the multi-base region 2e close to the base pad.
Was formed with a diameter of 40 .mu.m and a diameter of the multi-base region at the farthest end of 40 .mu.m.

【0018】なお前記実施例では、マルチベース領域の
大きさを変えてベース領域の抵抗を変えたが、エミッタ
領域の不純物濃度が薄く、抵抗値が距離によって変わる
ものであれば、ベースコンタクトとエミッタコンタクト
との距離がエミッタパッド側で長く、エミッタパッドか
ら離れた位置では短かくなるように形成することによ
り、マルチベース領域の大きさを必ずしも変える必要は
ない。すなわち、ベースコンタクトとエミッタコンタク
ト間の抵抗値がエミッタパッド近傍で大きく、エミッタ
パッドから離れるにつれて小さくなるように両コンタク
トが形成されればよい。
In the above embodiment, the resistance of the base region is changed by changing the size of the multi-base region. However, if the impurity concentration of the emitter region is low and the resistance value changes depending on the distance, the base contact and the emitter may be changed. It is not necessary to change the size of the multi-base region by forming the distance from the contact to be longer on the emitter pad side and shorter at a position farther from the emitter pad. That is, both contacts may be formed so that the resistance between the base contact and the emitter contact is large near the emitter pad and becomes smaller as the distance from the emitter pad increases.

【0019】なお、以上説明したトランジスタはディス
クリートのみならず、パワーICなど高電流を必要とす
るトランジスタを有する半導体集積回路装置にも同様に
適用できる。
The above-described transistor can be applied not only to a discrete device but also to a semiconductor integrated circuit device having a transistor requiring a high current, such as a power IC.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、トランジスタのエミッ
タ領域にマルチベース領域をマトリックス状に形成する
と共に、各マルチベース領域からベースコンタクトを形
成し、エミッタ領域にもエミッタコンタクトを形成して
ベースコンタクトとエミッタコンタクトとのあいだの抵
抗をエミッタパッドの近傍で大きく、遠ざかるにつれて
小さくしているため、電流の流れ易さがチップ内のエミ
ッタ領域全体に渡って均一になる。その結果、部分的な
過電流による破損がなく、通常の動作はもちろん、サー
ジ電圧などに対しても強い、高性能で信頼性の高いトラ
ンジスタがえられる。
According to the present invention, a multi-base region is formed in a matrix in the emitter region of a transistor, a base contact is formed from each multi-base region, and an emitter contact is also formed in the emitter region. Since the resistance between the emitter contact and the emitter contact is large near the emitter pad and becomes smaller as the distance from the emitter pad increases, the ease of current flow becomes uniform over the entire emitter region in the chip. As a result, a high-performance and highly-reliable transistor which is not damaged by partial overcurrent and is strong not only for normal operation but also for surge voltage can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施例であるトランジスタのベー
ス、エミッタの電極パターンの概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an electrode pattern of a base and an emitter of a transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は図1のベースパッドとエミッタパッド
間部分の拡大図で、(b)は(a)のB−B断面図、
(c)は(a)のC−C断面図である。
2A is an enlarged view of a portion between a base pad and an emitter pad in FIG. 1, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
(C) is a CC sectional view of (a).

【図3】従来のマルチベース構造トランジスタの電極パ
ターンの概略説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of an electrode pattern of a conventional multi-base structure transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コレクタ領域 2 ベース領域 3 エミッタ領域 2a〜2e マルチベース領域 21a〜21e ベースコンタクト 22a〜22c ベース電極配線 23 ベースパッド 31a〜31e エミッタコンタクト 32a〜32c エミッタ電極配線 33 エミッタパッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Collector area 2 Base area 3 Emitter area 2a-2e Multi base area 21a-21e Base contact 22a-22c Base electrode wiring 23 Base pad 31a-31e Emitter contact 32a-32c Emitter electrode wiring 33 Emitter pad

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板からなるコレクタ領域にベー
ス領域が形成され、該ベース領域にエミッタ領域が形成
され、該ベース領域およびエミッタ領域に給電するため
それぞれベース電極配線およびエミッタ電極配線を経由
してベースパッドおよびエミッタパッドが形成されてな
るトランジスタであって、 前記エミッタ領域内に複数個のマルチベース領域が形成
されると共に該マルチベース領域にベースコンタクトが
形成され、該ベースコンタクトを横または縦方向に連結
したベース電極配線がそれぞれベースパッドに接続さ
れ、前記ベースコンタクトにそれぞれ対応してエミッタ
コンタクトが形成され、該エミッタコンタクトを横また
は縦方向に連結したエミッタ電極配線がそれぞれエミッ
タパッドに接続され、前記マルチベース領域の大きさ
が、前記エミッタパッドの近傍で大きく、該エミッタパ
ッドから遠ざかるにつれて小さくなるように形成されて
なるトランジスタ。
1. A base region is formed in a collector region made of a semiconductor substrate, an emitter region is formed in the base region, and power is supplied to the base region and the emitter region via a base electrode wiring and an emitter electrode wiring, respectively. A transistor in which a base pad and an emitter pad are formed, wherein a plurality of multi-base regions are formed in the emitter region, and a base contact is formed in the multi-base region. Are connected to the base pad, emitter contacts are respectively formed corresponding to the base contacts, and the emitter electrode wires connecting the emitter contacts in the horizontal or vertical direction are connected to the emitter pads, respectively. large of the multi-base region
But large in the vicinity of the emitter pad, it becomes smaller as the shape made are constituted by transistors with distance from the emitter pad.
【請求項2】 請求項1記載のトランジスタを有する半
導体集積回路装置。
2. A semiconductor integrated circuit device having the transistor according to claim 1.
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