JP3152561B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP3152561B2 JP09228294A JP9228294A JP3152561B2 JP 3152561 B2 JP3152561 B2 JP 3152561B2 JP 09228294 A JP09228294 A JP 09228294A JP 9228294 A JP9228294 A JP 9228294A JP 3152561 B2 JP3152561 B2 JP 3152561B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ型半導体集
積回路の高出力トランジスタのASO強度の増大に関す
る。
【0002】
【従来の技術】バイポーラ型ICに内蔵する高出力トラ
ンジスタは、コレクタ電極を表面側から取り出すという
制約から、ディスクリ−ト型のトランジスタとは異なる
パターン設計が要求される。従来のこの種の高出力トラ
ンジスタに関して、単位トランジスタのエミッタにバラ
スト抵抗を形成し、該バラスト抵抗の帰還作用により局
部的な電流集中を防止するという思想が例えば特開昭6
1−24264号公報に記載されている。
【0003】図4はかかる高出力トランジスタのパター
ンの一部を示す平面図である。同図において、1はコレ
クタとなるN型エピタキシャル層の表面に拡散形成した
P型ベ−ス領域、2はベース領域の表面に拡散形成した
N+型エミッタ領域、3はベ−ス領域1の表面に略一定
間隔で配置したベースコンタクト孔、4はエミッタ領域
2の表面に略一定間隔で配置したエミッタコンタクト
孔、5はエミッタ拡散をしないでベース表面が露出する
エミッタ領域2の中抜き部である。ベース領域1、エミ
ッタ領2は共にストライプ状のパターンを有し、一つの
島(コレクタ層)内に複数本のパターンを並列に並べ、
ベース、エミッタ、コレクタの各々を櫛歯型の電極(図
示せず)で並列接続することにより高出力型としてい
る。この種のトランジスタは、ベースコンタクト孔3と
エミッタコンタクト孔4とを規則的に配置したことによ
り、単位小トランジスタを多数個連結したものと捉える
ことができる。
【0004】エミッタ領域2は、中抜き部5により活性
部分6とコンタクト部分7とに分離され、両者は中抜き
部5間の幅狭部分8で連結される。この幅狭部分8はエ
ミッタ抵抗REを形成する。よって各単位トランジスタ
TRは、エミッタとエミッタ電極との間にエミッタ抵抗
REを直列接続した形になる。図5にその等価回路を示
す。エミッタ抵抗REは、各単位トランジスタのうち一
部のトランジスタに電流集中が起きるとエミッタ抵抗R
Eの両端電圧が増大し、単位トランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧を低下させて電流集中を緩和させる、とい
う作用を持つ。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例はエミッタ抵抗のみに着目したものであり、ベース
抵抗に関する注意は成されていない。図6を参照して、
このトランジスタが動作するとき、エミッタ領域2は、
まず小電流領域でコンタクト部分7が動作し、コレクタ
電流の増大とともに活性領域6が活性動作し、活性領域
6が飽和状態になると続いてコンタクト部分7が活性動
作へと状態が変化すると考えられている。活性領域6が
動作しているとき、活性領域6はエミッタ抵抗REの帰
還作用により電流集中が回避される。そのためベース抵
抗RBの差(ベ−スバイアスの深さの差)はバランスの
崩れにはほとんど影響しない。これに対してコンタクト
部分7は、エミッタ抵抗REの帰還作用を受けることが
できないので、微妙なバランスの崩れ、特にベース抵抗
RBの差(ベースバイアスの深さの差)により電流集中
を引き起こすことになる。
【0006】ベース領域1の表面にエミッタ領域2を拡
散したトランジスタのベース抵抗RBは、エミッタ抵抗
REに比べてベースがピンチ構造となるために極めて高
いものになる。一方、エミッタ領域2の中抜き部5では
ピンチ構造が解除されるので、ベース抵抗は小さくな
る。故に、エミッタコンタクト孔4周囲のエミッタ領域
2は、中抜き部5の形状と配置により場所によってベ−
ス抵抗RBが大きく異なる。つまり図6においてベース
抵抗RB1とベース抵抗RB2とで値が大きく異なる。
そのため、エミッタコンタクト孔4周辺で電流集中が生
じやすく、破壊しやすいという欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した欠点に
鑑み成されたもので、中抜き部5を、ベースコンタクト
孔3とエミッタコンタクト孔4とを結ぶ直線に対して略
直交するように配置することにより、ベース抵抗RBの
差を縮めてエミッタ領域2のバランスの崩れを防止した
半導体集積回路を提供するものである。また、ベースコ
ンタクト孔3近傍のエミッタ領域、およびエミッタコン
タクト孔4の4隅を斜めに切り落とすことにより、ベー
ス抵抗RBの差を一層縮めた半導体集積回路を提供する
ものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、中抜き部5をベースコンタク
ト孔3とエミッタコンタクト孔4とを結ぶ直線に対して
直交するように配置したので、エミッタコンタクト孔4
から中抜き部5までの距離を従来より平均化できる。ま
た、エミッタコンタクト穴4の4隅を斜めにカットした
ことにより、中抜き部5とエミッタコンタクト孔4の4
隅とが並行になるので、ベース抵抗RBを一層平均化で
きる。
【0009】
【実施例】以下に本発明の第1の実施例を説明する。図
1は本発明を説明するための平面図である。バイポーラ
型半導体装置の場合、P型半導体基板上に形成したN型
エピタキシャル層をP+型分離領域で分離してコレクタ
となる島領域を形成し、該島領域の表面にP型のベース
領域1を形成し、ベース領域の表面にN+型のエミッタ
領域2を拡散する。前記島領域の底部にはN+型の埋め
込み層が埋め込まれており、島領域表面から前記埋め込
み層に達するN+型コレクタ導出領域9でベース領域1
が囲まれる。尚、図面ではベース領域を一つしか図示し
ていないが、実際は複数本のベース領域1を同じ島領域
内に並行に配置し、ベース、エミッタ、コレクタを各々
電極で共通接続するものである。
【0010】ベース、エミッタ、コレクタの表面はシリ
コン酸化膜で被われており、該シリコン酸化膜に前記電
極用のコンクタクト孔を形成する。コレクタコンタクト
孔10は、コレクタ導出領域9の表面にストライプ状に
設ける。エミッタコンタクト孔4は、エミッタ領域の中
央に略一定間隔で配置し、ベースコンタクト孔3はエミ
ッタ領域2の両脇にエミッタコンタクト孔4とは互い違
いになるように略一定間隔で配置している。つまり、4
つのベースコンタクト孔3を結ぶ交点付近に1つのエミ
ッタコンタクト孔4を配置したパターン形状となる。
【0011】そして、エミッタコンタクト孔4の周囲を
囲むようにエミッタ領域の中抜き部5を形成する。中抜
き部5は一定線幅でエミッタ領域2を拡散しない部分で
あり、その表面はベース領域1が露出するものである。
中抜き部5は、エミッタコンタクト孔4とベースコンタ
クト孔3とを結ぶ一つの直線に対して一つ配置する。つ
まりエミッタコンタクト孔4の周囲には4つの中抜き部
5を配置することになる。また、隣接するエミッタコン
タクト孔4に対応する中抜き部5とは連続していない。
中抜き部5の端部はストライプの延在方向(図面縦方
向)と並行になるように屈曲している。
【0012】図2を参照して、一つのエミッタコンタク
ト孔4に4つの中抜き部5を設けたことにより、エミッ
タ領域2はベ−スコンタクト孔3に対して2つの幅狭部
11、12を有する。第1の幅狭部11はエミッタ領域
2の第1の領域13のエミッタ抵抗RE1として、第2
の幅狭部12はエミッタ領域2の第2の領域14のエミ
ッタ抵抗RE2として機能する。第2の領域14の方が
ベースコンタクト孔3に近接する分(ベースバイアスが
深い分)、第2の幅狭部12を狭くしてエミッタ抵抗R
E2の値をエミッタ抵抗RE1より大とし、第1と第2
の領域13、14が均等動作するような工夫が成されて
いる。
【0013】また、中抜き部5の端を図面縦方向に延長
することによって、エミッタ電流が第1の幅狭部11を
流れる場合と第2の幅狭部12を流れる場合とでベース
コンタクト孔3からエミッタコンタクト孔4までの距離
を均等にするという工夫が成されている。さらに、中抜
き部5の端を屈曲させることにより、幅狭部11、12
の形状が矩形のパターンとなるようにしてエミッタ抵抗
RE1、RE2の抵抗値の制御を容易ならしめている。
【0014】以上に説明した本発明の半導体集積回路
は、中抜き部5の傾きを工夫したことにより、エミッタ
コンタクト孔4とベースコンタクト孔3とを結ぶ直線に
対して中抜き部5がほぼ直交する。従って、エミッタコ
ンタクト孔4周囲のエミッタ領域2においてベースバイ
アスが最も深いエミッタ領域2の第3の領域15に、ほ
ぼ均等のベースバイアスを与えることができる。少なく
とも中抜き部5の形状と配置に起因するベースバイアス
の差異が従来例より少ない。従って、第3の領域15が
稼働するような大電流動作時において、ベースバイアス
の深さの差に起因する2次降伏破壊耐量が増大する。
【0015】ベースコンタクト孔3とエミッタコンタク
ト孔4との最短距離で2次破壊に最も弱いのは引用例で
も本願でも同様である。そこで、エミッタコンタクト孔
4の4隅を中抜き部5と並行になるように斜めにカット
すると、前記最短距離の領域が拡大するので、一層2次
破壊耐量を増大する。さらに、ベースコンタクト孔3周
囲のエミッタ領域2をも図示するように斜めの形状にす
れば、同様の理由により一層2次破壊耐量を増大する。
【0016】本発明は、中抜き部5の形状と配置を工夫
することにより2次破壊耐量を増大するものであるが、
さらにいくつかの工夫を凝らすことができる。その一つ
が第2のエミッタ抵抗RE2を形成することである。中
抜き部5をほぼ45度の角度で傾かせたことにより、ベ
ースコンタクト領域3周囲のエミッタ領域2は十分な大
きさの面積を有することができる。
【0017】図3は本発明の第1、第2、第3の領域1
3、14、15を各々個々のトランジスタとしてモデル
化した等価回路図である。従来例では幅が狭いことと中
抜き部5で遮断されていることにより効率的な利用が成
されていないが、本発明では中抜き部5を連続させない
ことによりエミッタ抵抗RE2を形成して第2の領域1
4をも活性動作させることができる。従って、第2の領
域の14が形成するトランジスタを並列接続できるの
で、電流容量を増大できる。また、トランジスタのエミ
ッタ抵抗RE、ベース抵抗RB、およびコレクタ抵抗R
Cは、各々RE>RB>RCの順でバラスト抵抗として
の効果が大きいので、個々の特性に合わせて、第2の領
域14のエミッタ抵抗を大として帰還作用を大とし、エ
ミッタ抵抗REが小さい第3の領域15のトランジスタ
ではエミッタ抵抗REの次に帰還作用が大きいベース抵
抗RBがバランスの崩れを引き起こさないように平均化
したものである。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明は中抜き
部5をエミッタ領域に対して斜めに配置することによ
り、エミッタ領域2の第3の領域15に印加されるベー
スバイアスを均等化して、トランジスタの2次破壊耐量
を増大できる利点を有する。さらに、エミッタコンタク
ト孔4の4隅とベースコンタクト孔3周囲のエミッタ領
域2の形状のどちらか一方または両方を中抜き部5とほ
ぼ並行の形状に形成することにより、2次破壊耐量をさ
らに増大できる利点を有する。さらに、第2のエミッタ
抵抗RE2を設けることにより、エミッタ領域2の活性
部分6の面積を拡大し、電流容量の増大を計ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための平面図である。
【図2】図1の一部を拡大した平面図である。
【図3】図1の一部の等価回路図である。
【図4】従来例を説明するための平面図である。
【図5】図3の等価回路図である。
【図6】図3の一部を拡大した平面図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/73

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストライプ状の一導電型のベース領域
    と、該ベース領域の表面に形成した逆導電型のエミッタ
    領域と、前記エミッタ領域の表面に略一定間隔で配置し
    たエミッタコンタクト孔と、前記ベ−ス領域の表面に前
    記エミッタコンタクト孔とは互い違いになるように略一
    定間隔で配置したベースコンタクト孔と、前記ベースコ
    ンタクト孔と前記エミッタコンタクト孔との間に設け
    た、前記エミッタ領域を形成しない中抜き部とを有する
    半導体集積回路において、 前記中抜き部を、前記ベースコンタクト孔と前記エミッ
    タコンタクト孔とを結ぶ直線に対して略直交する直線状
    の平行な2辺を少なくとも含み、 且つ前記中抜き部の端は、隣り合う中抜き部の前記屈曲
    部間の間隔にてエミッタ抵抗を形成するように、前記ス
    トライプの方向と平行に延在するように屈曲する ことを
    特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記エミッタコンタクト孔の角部を前記
    ベースコンタクト孔と前記エミッタコンタクト孔とを結
    ぶ直線に対して略直交するような形状に形成したことを
    特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記ベースコンタクト孔周囲の前記エミ
    ッタ領域を前記ベースコンタクト孔と前記エミッタコン
    タクト孔とを結ぶ直線に対して略直交するような形状に
    形成したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
    路。
  4. 【請求項4】 前記エミッタ抵抗のうち、前記ベースコ
    ンタクト孔に近いほうのエミッタ抵抗を他方のエミッタ
    抵抗より大としたことを特徴とする請求項記載の半導
    体集積回路。
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