JP3664907B2 - パワートランジスタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワートランジスタに関し、特に、スイッチングレギュレータやシリーズレギュレータなどのサージ電流が発生しやすい装置に用いられる電流検出機能を持つパワートランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に、従来の電流検出機能を持つパワートランジスタの表面電極のパターン構造の平面図を示す。
ここで、エミッタ電極は、くし形形状の多数の電極指２と共通のエミッタボンディングパッド１とから構成される。ベースボンディングパッド３が電極指２及びエミッタボンディングパッド１を取り囲むように形成され、多数のベース電極４が、ベースボンディングパッド３を共通にしてエミッタ電極の電極指２と交互になるようにくし形形状に形成されている。
【０００３】
また、エミッタ電極の電極指の１つが、電流検出用の電極指６として用いられ、エミッタボンディングパッド１から離れた位置のこの電極指６の先端部分に、電流検出用のボンディングパッド５が設けられている。この電極指６全体は、電流検出のための電流検出部を構成する。
【０００４】
図１４に、図１３に示した領域Ａの部分を拡大した平面図を示す。また、図１５は、図１４の平面構造を線分Ｂ−Ｂ’で切断した場合の断面図を示す。
図１５に示すように、電極指２の下の基板内には、Ｐ+型のエミッタ拡散層１１，Ｎ型のベース拡散層１２，Ｐ型のコレクタ層１３，裏面コレクタ電極１４が形成され、基板内に形成された多数のトランジスタが、くし形形状に伸びた電極指２，６とエミッタボンディングパッド１によって接続された構造となっている。
【０００５】
また、図１４，図１５における符号９は、ベース電極４と基板内のベース拡散層１２との接触部を示すベースコンタクトパターンである。
図１４，図１５における符号１０はエミッタ拡散層１１の端部を示すエミッタ拡散パターンである。
図１４，図１５における符号７及び８は、電極指２及び６とエミッタ拡散層１１との接触部分の端部を示すエミッタコンタクトパターンであり、特に符号８は電流検出部の電極指６のエミッタコンタクトパターンを示している。また、符号１５はエミッタ電極とベース電極とを分離する酸化膜である。このエミッタコンタクトパターン７，８の内部の領域は、電極指とエミッタ拡散層１１とが直接接触するいわゆるエミッタコンタクト領域となる。
【０００６】
ところで、エミッタボンディングパッド１から電流検出用ボンディングパッド５までの間のパターンには配線抵抗があるため、一定の電圧降下（配線抵抗とこのパターンに流れる電流との積）が生じる。従来において、電極指６全体におけるこの電圧降下の値（すなわち検出電圧値）が、トランジスタの電流検出のために用いられている。
【０００７】
この検出電圧値は、パワートランジスタを制御するＩＣチップ等の特性によっても異なるが、検出電圧の増幅回路の誤差やノイズの影響等をできるだけ排除する観点からは一般的に大きいことが望ましく、さらに電流に対してリニアな特性を持ち、温度に対する変化が少ないことが望ましい。
また、検出電圧値は、電流検出部のパターンの配線抵抗と、そのパターンに流れる電流値によって決まるが、結局電流検出部の電極指６の材料の抵抗率と電極指６の膜厚と幅によって決定されることになる。
【０００８】
従来、トランジスタチップの基本パターンと製造プロセスが決められた場合には、電極指６そのものの長さを変えることによって検出電圧値の制御をしていた。すなわち、希望する検出電圧値が変更された場合等において、その検出電圧値を検出できるようにするため、電極指６におけるエミッタボンディングパッド１から電流検出用ボンディング５までの全体の長さを設計変更して対応していた。
【０００９】
【発明を解決するための課題】
ところが、トランジスタチップの基本パターンを決定した後に検出電圧の変更が必要になった場合、あるいはトランジスタの特性は同じであるが検出電圧のみを変更したい場合などで、従来のように電極指６の長さを変更することによって対応するためには、新規にトランジスタチップを設計し直す必要があった。また、制御用ＩＣは検出電圧を増幅する回路に精度を高める為にトランジスタのセル比で決まる比較回路を通常使用しており、セル比で値が決まる為ステップ的な値となり、微調整を行う事は困難である。
【００１０】
また、一般的に、トランジスタの特性の観点からは、配線抵抗を減らした方がよい。これは配線抵抗を減らした方がトランジスタチップ内のエミッタ電位が一定となり、電流集中が避けられ、飽和電流も低くなるからである。
しかし、配線抵抗を減らすと検出電圧も小さくなるので、電流検出の精度等の観点からは問題となる。すなわち、電流検出を精度よく行うためには、配線抵抗が高い方が望ましい。
さらに、設計上の制約からトランジスタチップの面積を小さくする必要がある場合は、電流検出のための電極指６の配線を長くすることは困難であり、希望する検出電圧が得られない場合もある。
【００１１】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、トランジスタチップの全体形状等の大幅な設計変更をすることなく、電流検出部のみの構造の変更をすることによりトランジスタの特性を劣化させることなく希望する検出電圧を得ることのできるパワートランジスタを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、前記電流検出部が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備え、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域よりも小さい面積であることを特徴とするパワートランジスタを提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明において、前記電流検出部は、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備える。これにより、電流検出のための所定の電圧を増減することができる。
ここで、電流検出部の形状を異なる形状とするためには、たとえば、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域よりも小さい面積となるようにしてもよく、また、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さが、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の長さよりも短くするか、あるいは前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の幅が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の幅よりも細くしてもよい。また、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域は、複数個に分離されて形成されてもよい。エミッタコンタクト領域とは、上層のエミッタ電極の電極指部と下層のエミッタ拡散層とが直接接触する領域をいう。
【００１４】
また、この発明のパワートランジスタにおいては、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部とは異なる形状となるように形成してもよい。ここで、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が他の電極指部よりも細い電極指幅、あるいは前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が他の電極指部とは異なる厚さとなるようにしてもよい。
【００１５】
さらに、前記電流検出部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積より小さくなるようにしてもよい。
この発明のパワートランジスタの第２ボンディングパッド部を持つ電極指部は、他の電極指部よりも抵抗率の大きな金属あるいはポリシリコンで形成されることが好ましい。さらに、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部は、ポリシリコンで形成され、かつ、このポリシリコンの形成後にポリシリコン内にイオン注入により不純物が拡散されるようにしてもよい。
【００１６】
また、この発明のパワートランジスタは、このパワートランジスタのベース電流を制御する制御用ＩＣと組み合わせて安定化電源回路を構成することができる。
【００１７】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明では、所望の検出電圧値を得るために、電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、所定の電圧を設定するために電流検出部のみの構造を変更するようにする。
ここで、電流検出部の構造を変更するとは、たとえば、電流検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さや幅を変更すること、電流検出部のエミッタコンタクト領域を複数個の領域に分離して形成すること、電流検出部のエミッタ電極の電極指部の幅，膜厚，材料を変更することをいう。
【００１８】
以下、電流検出部の構造を変更する具体例について説明する。なお、この発明においても、図１３に示したパワートランジスタの基本的なパターン構成は従来と同様とする。すなわち、この発明において、エミッタ電極が、電極指部とエミッタボンディングパッドとから構成され、エミッタ電極の電極指部が共通のエミッタボンディングパッドから伸びてくし形形状にパターン化されていること、エミッタ電極の電極指部のうち１つが電流検出用の電極指部となり、このエミッタ電極の電極指部の先端部分に電流検出用のボンディングパッドが設けられていること、ベース電極が共通のベースボンディングパッドから伸びてくし形形状にパターン化されエミッタ電極と交互に配置されることは、図１３に示した従来のものと同様である。
【００１９】
以下の実施例においては主として、電流検出部を構成するエミッタ電極の電極指６とエミッタコンタクト領域の構造が、図１３，図１４及び図１５に示した従来のものと異なるものを示す。
【００２０】
図１に、この発明の第１実施例の表面電極のパターン構造の一部についての平面図を示す。図１は、図１４に示した領域Ａの部分拡大図に対応する領域を示したものである。
この第１実施例では、電流検出部となる電極指６のエミッタコンタクトパターンの長手方向の長さを、図１の符号８ａのように、他の電極指２のエミッタコンタクトパターンの長さよりも短く設定することを特徴とする。
【００２１】
前記したようにエミッタコンタクト領域とは、基板上のエミッタ電極の電極指２，６と基板内の表面近傍に形成されたＰ+型のエミッタ拡散層１１とが直接接触する部分をいうが、エミッタコンタクト領域を画定する境界線の形状をエミッタコンタクトパターンと呼ぶ。このエミッタコンタクトパターン８ａの長手方向の長さを、他のエミッタコンタクトパターン７の長さよりも短く設定することにより、所望の検出電圧を得ることができる。
【００２２】
図７に、この発明のパワートランジスタの等価回路を示す。
図７において、トランジスタＴｒ１からＴｒ５，及びＴｒ１１からＴｒ１５は、通常のエミッタ電極の電極指２の位置に形成されるものであり、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０は、電流検出部の電極指６の位置に形成されるものとする。
【００２３】
また、図７の抵抗Ｒｃ１〜Ｒｃ１５は、エミッタコンタクトパターンの幅で変化するエミッタコンタクト抵抗である。図７の抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ１５は、エミッタ電極の電極指の幅や材料の抵抗率によって変化するエミッタ配線抵抗である。図７の抵抗Ｒｋ１〜Ｒｋ１５は、電極指下のエミッタ拡散層の領域面積によって変化するエミッタ拡散抵抗である。
【００２４】
ここで、エミッタコンタクトパターン８ａの長さが、他のエミッタコンタクトパターン７と同じ長さである場合には、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０のすべてが、電極指６すなわち電流検出用ボンディングパッド５に接続されていることを意味する。
一方、この第１実施例のように、エミッタコンタクトパターン８ａの長さを他のエミッタコンタクトパターン７よりも短くする場合には、このトランジスタＴｒ６からＴｒ１０のうちいくつかについて電極指６と基板表面のエミッタ拡散層１１との接続を切断したこと、すなわち、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０のうちいくつかをオープンにしたことを意味する。
【００２５】
このようにトランジスタＴｒ６からＴｒ１０のうちいくつかのエミッタコンタクト抵抗（Ｒｃ６〜Ｒｃ１０）をオープンにした場合、電流検出部の電極部６に流れる電流は少なくなるので、この電流と電極指６の配線抵抗の積で表わされる検出電圧は小さくなる。
すなわち、エミッタコンタクトパターン８ａの長さを他のものより短く設定することにより、電流検出用の検出電圧は小さくなる方向に調整することができる。
【００２６】
図８に検出電圧と電流検出部のエミッタコンタクトパターン８ａの長さとの関係グラフを示す。このグラフによれば、エミッタコンタクトパターン８ａの長さと検出電圧とは正の相関関係があることがわかる。言いかえれば所定の検出電圧を得るためには、このグラフによりその検出電圧に対応する長さのエミッタコンタクトパターン８ａを形成すればよいことがわかる。
【００２７】
また、この発明のパワートランジスタの製造工程は、エミッタコンタクトパターンの形成時に用いるマスクパターンを変更する点を除いて、従来と同じ工程を用いればよく、大幅なパターン設計変更をする必要がない。
【００２８】
この発明のパワートランジスタの製造は、たとえば次のような工程で行えばよい。
まずシリコン等の基板に、コレクタ層１３，ベース拡散層１２，エミッタ拡散層１１を所定形状に形成した後、基板上全面に酸化膜１５を形成する。
次に、酸化膜１５をパターニングを行うが、表面に露出したベース拡散層１２の上にベースコンタクトパターン９が形成され、またエミッタ拡散層１１の上にエミッタコンタクトパターン７，８ａが形成されるようにパターニングする。このパターニングの際、電流検出部に他よりも短いエミッタコンタクトパターン８ａが形成されるようなマスクパターンを用いる。
パターニングによって酸化膜１５が除去された部分が、ベースコンタクトパターン９及びエミッタコンタクトパターン７，８ａとなる。
【００２９】
次に、この構造の上にアルミニウム等の金属膜を蒸着した後、所定のマスクパターンを用いてベース電極４とエミッタ電極の電極指２，６とを分離形成すると共に、所定形状のボンディングパッド１，３，５を形成すれば、パワートランジスタが完成する。
【００３０】
図２に、この発明の第２実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部の電極指６のエミッタコンタクトパターン８ｂの幅を、他のエミッタコンタクトパターン７よりも細く設定することを特徴とする。
この実施例では図７に示した等価回路において、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０の抵抗値をすべて減少させることを意味する。
このようにエミッタコンタクトパターン８ｂの幅を細くした場合には、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０を流れる電流が均一に減少するため、電流集中を緩和することができる。この第２実施例の場合も、エミッタコンタクトパターン８ｂを形成する際のマスクパターンを変更するだけで検出電圧の異なるパワートランジスタを容易に製造でき、大幅な設計変更は必要でない。すなわち、第２実施例によれば、エミッタコンタクトパターンの幅を所定値に設定することにより、希望する検出電圧を得るように調整することができる。
【００３１】
図３に、この発明の第３実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部のエミッタコンタクトパターン８ｃを複数個に分離して形成することを特徴とする。図３においては、一定間隔に配置された複数個の４角形状のエミッタコンタクトパターン８ｃを示しており、この４角形状の位置において、基板表面のエミッタ拡散層１１と電極指６とが直接接続される。
【００３２】
このように、エミッタコンタクトパターン８ｃを複数個に分離して配置すれば、一部のトランジスタを切断するものとはならないので、より電流集中を緩和することができる。また、この第３実施例においてもエミッタコンタクトパターン８ｃを形成する際のマスクパターンを変更するだけでなく、大幅な設計変更をする必要がない。
第３実施例によれば、エミッタコンタクトパターン８ｃの形成間隔を所定値に設定することにより希望する検出電圧を得るように調整することができる。なお、エミッタコンタクトパターンの形状は４角形に限定するものではなく、その他の多角形や円形であってもよい。
【００３３】
図４に、この発明の第４実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。ここでは、電流検出部の電極指６ａの幅を他の電極指２の幅よりも細く設定したことを特徴とする。
電極指６ａの幅を細くすることは、図７の等価回路によれば、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０を大きくすることを意味する。すなわち、エミッタコンタクト抵抗（Ｒｃ６〜Ｒｃ１０）と電極指６ａの幅（すなわち断面積）との関係は逆の相関関係にある。
【００３４】
図９に、エミッタ電極の電極指６ａの幅（メタル線幅）と検出電圧との関係グラフを示す。これによれば、電極指６ａの幅が細くなると検出電圧は大きくなる。 前記した第１実施例から第３実施例は、検出電圧を下げる方向に調整するのに有効であったが、第４実施例に示した電極指６ａの幅を細くするものは、検出電圧を上げる方向に調整するのに有効な手段となる。
したがって、第４実施例では検出電圧を上げることができるので、検出精度を向上させることができる。
また、電極指６ａの幅を変化させるためには、ベース電極及びエミッタ電極を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよく、大幅な設計変更は必要でない。
【００３５】
図５に、この発明の第５実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部の電極指６ｂの膜厚と他の電極指２の膜厚とを異ならせることを特徴とする。
これは、図７の等価回路によれば、電極指６ｂにおける配線抵抗Ｒｈ６からＲｈ１０の抵抗値を変化させることに対応する。
たとえば、電極指６ｂの膜厚を厚くすると配線抵抗（Ｒｈ６〜Ｒｈ１０）は減少し、膜厚を薄くすると配線抵抗（Ｒｈ６〜Ｒｈ１０）は増加する。
【００３６】
図１０に、エミッタ電極の電極指６ｂの膜厚（メタル膜厚）と検出電圧との関係グラフを示す。これによれば、電極指６ｂの膜厚を薄くすれば検出電圧が大きくなり、両者は逆の相関関係にある。
また、電極指６ｂの膜厚と他の電極指２の膜厚を変えてエミッタ電極を形成するためには、前記した実施例とは異なり、金属膜の形成工程とそのエッチング工程からなる一連のエミッタ電極形成工程を２回繰り返す必要がある。ただし、飽和電圧を下げる目的で、エミッタ配線をメッシュ構造に形成した１層と、絶縁膜を介して通常のくし形のエミッタ電極の電極指とベース電極を形成する２層を持つ構造のトランジスタにおいては、製造工程を増やすことなく、この第５実施例で示した構造を実現できる。
【００３７】
図６に、この発明の第６実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。ここでは、電流検出部のエミッタ拡散層１１を形成する領域を減少させることを特徴とする。
図６では、図３に示したようにエミッタコンタクトパターン８ｃを形成し、さらに破線１０ａで囲まれた領域においてエミッタ拡散層１１を形成しないようにした構成を示している。
【００３８】
このように、エミッタ拡散層１１の領域を減少させると、エミッタコンタクトパターン８ｃの領域に接続されるトランジスタの面積が小さくなるので、電流検出部に流れ込む電流は小さくなり、検出電圧を小さくすることができる。
第６実施例によれば、電流検出部のエミッタコンタクトパターン以外の領域において、エミッタ拡散層１１を形成する領域を所定量減少させることにより、希望する検出電圧を得るように調整することができる。
【００３９】
また、第６実施例において、エミッタコンタクトパターン８ｃの中でエミッタ拡散層１１を減少させる領域は、図６に示した領域に限定されるものではなく、エミッタコンタクトパターン８ｃのごく近くの周囲についてもエミッタ拡散層１１を取り除くようにしてもよい。
この第６実施例では、エミッタ拡散層１１を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよく、大幅な設計変更をする必要はない。
【００４０】
以上の実施例において、エミッタ電極の電極指２，６やベース電極４等は、通常飽和電圧を下げ、チップ内の電位のバラツキによる電流集中を避けるために、配線抵抗が小さい金属材料を用いることが望ましく、たとえばアルミニウム，銅等の金属を用いることができる。
【００４１】
ところが、配線抵抗が小さすぎると、検出電圧の値も小さくなるので、電流の検出精度が問題となってくる。特に、電流検出部をあまり広くとることのできない小さなトランジスタチップでは、電流検出部の配線抵抗を小さくするのは好ましくないので、電流検出部の配線抵抗のみは、他の電極指２等の配線抵抗よりも大きな金属を用いた方が大きな検出電圧を得られるので好ましい。
たとえば、電流検出部の電極指６の材料としては、他の電極指２やベース電極４とは異なる金属であるニッケルとクロムの合金，ポリシリコン等を用いることができる。
【００４２】
通常電極の配線抵抗は、電極の材料の膜厚と幅によって大きく異なるため、ポリシリコンを単に形成しただけでは、当初目標としていた検出電圧が得られない場合もある。
そこで、目標とする検出電圧に相当する配線抵抗の値と、現実に形成されたポリシリコンによる配線抵抗の値の誤差を計算し、この誤差分に相当する不純物をポリシリコンに注入すれば、目標とする検出電圧が得られ、検出精度を向上させることができる。
ここで、電流検出部の電極指６にポリシリコンを用いる場合は、エミッタ電極６を形成した後、電流検出部の配線抵抗を測定し、この測定結果に基づいて、必要な量の不純物をイオン注入法によりこのポリシリコンの中に拡散するようにすればよい。これによれば、電極指６を形成した後に、設定する検出電圧の微調整をすることができる。
【００４３】
また、一つの応用例として、この発明のパワートランジスタは、たとえば、定電圧安定化電源回路（シリーズレギュレータ）に利用することができる。
図１１に、この発明のパワートランジスタを組み込んだシリーズレギュレータの一実施例を示す回路図を示す。
シリーズレギュレータ２０は、制御用ＩＣ２３と過電流検出のためのパワートランジスタとから構成されるが、符号２２は、この発明の電流検出部の電極指６による配線抵抗に相当し、符号２１に表われる電圧が、この発明のトランジスタの電流検出用ボンディングパット５から取り出される検出電圧に相当する。 符号２４，２４’は入力側端子であり、２５，２５’は出力側端子である。
【００４４】
制御用ＩＣ２３は、出力電圧を検出してトランジスタのベース電流を制御する基本回路，過電流保護回路及び付加機能回路の他、検出電圧２１を検出して電流制御を行う回路が内蔵されている。
【００４５】
図１２に、このシリーズレギュレータにおける、検出電圧２１とレギュレータの出力ピーク電流との関係グラフを示す。同図において、検出電圧２１と出力ピーク電流とは逆の相関関係にあると言うことができる。
この発明のパワートランジスタから取り出される検出電圧は、定電圧電源回路のピーク電流の制限と過電流による破壊防止のために利用されるが、この発明のパワートランジスタは同様の目的を持つ他の電源回路にも利用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設けているので、パワートランジスタの全体構成の大幅な設定変更をすることなく、製造工程において容易に電流検出用の検出電圧の調整・変更が可能であり、電流検出用の検出電圧が異なる種々の性能を持つパワートランジスタを提供することができる。
【００４７】
また、このパワートランジスタの製造工程において、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域に対して、電源検出部のエミッタコンタクト領域の形状を異ならせること、電源検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さを短くすること、その幅を短くすること、あるいはその面積を小さくすることは、エミッタコンタクト領域を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよいので、容易に検出電圧の異なるパワートランジスタを製造することができる。
【００４８】
また、第２ボンディングパッド部を持つ電極指部がポリシリコンで形成される場合に、ポリシリコン形成後にポリシリコン内にイオン注入により不純物を拡散しているので、電流検出用の検出電圧の微調整が可能である。
【００４９】
また、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部よりも細い幅あるいは薄い厚みを持つように形成された場合には、検出電圧を大きくすることができるので、小さな面積のトランジスタチップにおいても電流検出の精度をより向上させることができる。
【００５０】
また、この発明のパワートランジスタを組み込んだ安定化電源回路においては、過負荷時や短絡時のピーク電流の規定が任意にかつ高精度に行え、より高い信頼性を有する安定化電源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図２】この発明の第２実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図３】この発明の第３実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図４】この発明の第４実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図５】この発明の第５実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図６】この発明の第６実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図７】この発明のパワートランジスタの等価回路図である。
【図８】この発明において、検出電圧と電流検出部のエミッタコンタクトパターンの長さとの関係グラフである。
【図９】この発明において、エミッタ電極の電極指の幅と検出電圧との関係グラフである。
【図１０】この発明において、エミッタ電極の電極指の膜厚と検出電圧との関係グラフである。
【図１１】この発明のパワートランジスタを組み込んだシリーズレギュレーターの一実施例の回路図である。
【図１２】この発明のシリーズレギュレータにおける、検出電圧と出力ピーク電流との関係グラフである。
【図１３】従来のパワートランジスタの表面電極のパターン構造の平面図である。
【図１４】図１３に示した領域Ａの部分拡大平面図である。
【図１５】図１４の平面構造を部分Ｂ−Ｂ’で切断した断面図である。
【符号の説明】
１ エミッタボンディングパッド
２ エミッタ電極の電極指
３ ベースボンディングパッド
４ ベース電極
５ 電流検出用ボンディングパッド
６ 電流検出部の電極指
７ エミッタコンタクトパターン
８ 電流検出部のエミッタコンタクトパターン
９ ベースコンタクトパターン
１０ エミッタ拡散パターン
１１ エミッタ拡散層
１２ ベース拡散層
１３ コレクタ層
１４ 裏面コレクタ電極
１５ 酸化膜
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワートランジスタに関し、特に、スイッチングレギュレータやシリーズレギュレータなどのサージ電流が発生しやすい装置に用いられる電流検出機能を持つパワートランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に、従来の電流検出機能を持つパワートランジスタの表面電極のパターン構造の平面図を示す。
ここで、エミッタ電極は、くし形形状の多数の電極指２と共通のエミッタボンディングパッド１とから構成される。ベースボンディングパッド３が電極指２及びエミッタボンディングパッド１を取り囲むように形成され、多数のベース電極４が、ベースボンディングパッド３を共通にしてエミッタ電極の電極指２と交互になるようにくし形形状に形成されている。
【０００３】
また、エミッタ電極の電極指の１つが、電流検出用の電極指６として用いられ、エミッタボンディングパッド１から離れた位置のこの電極指６の先端部分に、電流検出用のボンディングパッド５が設けられている。この電極指６全体は、電流検出のための電流検出部を構成する。
【０００４】
図１４に、図１３に示した領域Ａの部分を拡大した平面図を示す。また、図１５は、図１４の平面構造を線分Ｂ−Ｂ’で切断した場合の断面図を示す。
図１５に示すように、電極指２の下の基板内には、Ｐ+型のエミッタ拡散層１１，Ｎ型のベース拡散層１２，Ｐ型のコレクタ層１３，裏面コレクタ電極１４が形成され、基板内に形成された多数のトランジスタが、くし形形状に伸びた電極指２，６とエミッタボンディングパッド１によって接続された構造となっている。
【０００５】
また、図１４，図１５における符号９は、ベース電極４と基板内のベース拡散層１２との接触部を示すベースコンタクトパターンである。
図１４，図１５における符号１０はエミッタ拡散層１１の端部を示すエミッタ拡散パターンである。
図１４，図１５における符号７及び８は、電極指２及び６とエミッタ拡散層１１との接触部分の端部を示すエミッタコンタクトパターンであり、特に符号８は電流検出部の電極指６のエミッタコンタクトパターンを示している。また、符号１５はエミッタ電極とベース電極とを分離する酸化膜である。このエミッタコンタクトパターン７，８の内部の領域は、電極指とエミッタ拡散層１１とが直接接触するいわゆるエミッタコンタクト領域となる。
【０００６】
ところで、エミッタボンディングパッド１から電流検出用ボンディングパッド５までの間のパターンには配線抵抗があるため、一定の電圧降下（配線抵抗とこのパターンに流れる電流との積）が生じる。従来において、電極指６全体におけるこの電圧降下の値（すなわち検出電圧値）が、トランジスタの電流検出のために用いられている。
【０００７】
この検出電圧値は、パワートランジスタを制御するＩＣチップ等の特性によっても異なるが、検出電圧の増幅回路の誤差やノイズの影響等をできるだけ排除する観点からは一般的に大きいことが望ましく、さらに電流に対してリニアな特性を持ち、温度に対する変化が少ないことが望ましい。
また、検出電圧値は、電流検出部のパターンの配線抵抗と、そのパターンに流れる電流値によって決まるが、結局電流検出部の電極指６の材料の抵抗率と電極指６の膜厚と幅によって決定されることになる。
【０００８】
従来、トランジスタチップの基本パターンと製造プロセスが決められた場合には、電極指６そのものの長さを変えることによって検出電圧値の制御をしていた。すなわち、希望する検出電圧値が変更された場合等において、その検出電圧値を検出できるようにするため、電極指６におけるエミッタボンディングパッド１から電流検出用ボンディング５までの全体の長さを設計変更して対応していた。
【０００９】
【発明を解決するための課題】
ところが、トランジスタチップの基本パターンを決定した後に検出電圧の変更が必要になった場合、あるいはトランジスタの特性は同じであるが検出電圧のみを変更したい場合などで、従来のように電極指６の長さを変更することによって対応するためには、新規にトランジスタチップを設計し直す必要があった。また、制御用ＩＣは検出電圧を増幅する回路に精度を高める為にトランジスタのセル比で決まる比較回路を通常使用しており、セル比で値が決まる為ステップ的な値となり、微調整を行う事は困難である。
【００１０】
また、一般的に、トランジスタの特性の観点からは、配線抵抗を減らした方がよい。これは配線抵抗を減らした方がトランジスタチップ内のエミッタ電位が一定となり、電流集中が避けられ、飽和電流も低くなるからである。
しかし、配線抵抗を減らすと検出電圧も小さくなるので、電流検出の精度等の観点からは問題となる。すなわち、電流検出を精度よく行うためには、配線抵抗が高い方が望ましい。
さらに、設計上の制約からトランジスタチップの面積を小さくする必要がある場合は、電流検出のための電極指６の配線を長くすることは困難であり、希望する検出電圧が得られない場合もある。
【００１１】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、トランジスタチップの全体形状等の大幅な設計変更をすることなく、電流検出部のみの構造の変更をすることによりトランジスタの特性を劣化させることなく希望する検出電圧を得ることのできるパワートランジスタを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、前記電流検出部が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備え、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域よりも小さい面積であることを特徴とするパワートランジスタを提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明において、前記電流検出部は、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備える。これにより、電流検出のための所定の電圧を増減することができる。
ここで、電流検出部の形状を異なる形状とするためには、たとえば、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域よりも小さい面積となるようにしてもよく、また、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さが、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の長さよりも短くするか、あるいは前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の幅が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の幅よりも細くしてもよい。また、前記電流検出部のエミッタコンタクト領域は、複数個に分離されて形成されてもよい。エミッタコンタクト領域とは、上層のエミッタ電極の電極指部と下層のエミッタ拡散層とが直接接触する領域をいう。
【００１４】
また、この発明のパワートランジスタにおいては、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部とは異なる形状となるように形成してもよい。ここで、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が他の電極指部よりも細い電極指幅、あるいは前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が他の電極指部とは異なる厚さとなるようにしてもよい。
【００１５】
さらに、前記電流検出部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積より小さくなるようにしてもよい。
この発明のパワートランジスタの第２ボンディングパッド部を持つ電極指部は、他の電極指部よりも抵抗率の大きな金属あるいはポリシリコンで形成されることが好ましい。さらに、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部は、ポリシリコンで形成され、かつ、このポリシリコンの形成後にポリシリコン内にイオン注入により不純物が拡散されるようにしてもよい。
【００１６】
また、この発明のパワートランジスタは、このパワートランジスタのベース電流を制御する制御用ＩＣと組み合わせて安定化電源回路を構成することができる。
【００１７】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明では、所望の検出電圧値を得るために、電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、所定の電圧を設定するために電流検出部のみの構造を変更するようにする。
ここで、電流検出部の構造を変更するとは、たとえば、電流検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さや幅を変更すること、電流検出部のエミッタコンタクト領域を複数個の領域に分離して形成すること、電流検出部のエミッタ電極の電極指部の幅，膜厚，材料を変更することをいう。
【００１８】
以下、電流検出部の構造を変更する具体例について説明する。なお、この発明においても、図１３に示したパワートランジスタの基本的なパターン構成は従来と同様とする。すなわち、この発明において、エミッタ電極が、電極指部とエミッタボンディングパッドとから構成され、エミッタ電極の電極指部が共通のエミッタボンディングパッドから伸びてくし形形状にパターン化されていること、エミッタ電極の電極指部のうち１つが電流検出用の電極指部となり、このエミッタ電極の電極指部の先端部分に電流検出用のボンディングパッドが設けられていること、ベース電極が共通のベースボンディングパッドから伸びてくし形形状にパターン化されエミッタ電極と交互に配置されることは、図１３に示した従来のものと同様である。
【００１９】
以下の実施例においては主として、電流検出部を構成するエミッタ電極の電極指６とエミッタコンタクト領域の構造が、図１３，図１４及び図１５に示した従来のものと異なるものを示す。
【００２０】
図１に、この発明の第１実施例の表面電極のパターン構造の一部についての平面図を示す。図１は、図１４に示した領域Ａの部分拡大図に対応する領域を示したものである。
この第１実施例では、電流検出部となる電極指６のエミッタコンタクトパターンの長手方向の長さを、図１の符号８ａのように、他の電極指２のエミッタコンタクトパターンの長さよりも短く設定することを特徴とする。
【００２１】
前記したようにエミッタコンタクト領域とは、基板上のエミッタ電極の電極指２，６と基板内の表面近傍に形成されたＰ+型のエミッタ拡散層１１とが直接接触する部分をいうが、エミッタコンタクト領域を画定する境界線の形状をエミッタコンタクトパターンと呼ぶ。このエミッタコンタクトパターン８ａの長手方向の長さを、他のエミッタコンタクトパターン７の長さよりも短く設定することにより、所望の検出電圧を得ることができる。
【００２２】
図７に、この発明のパワートランジスタの等価回路を示す。
図７において、トランジスタＴｒ１からＴｒ５，及びＴｒ１１からＴｒ１５は、通常のエミッタ電極の電極指２の位置に形成されるものであり、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０は、電流検出部の電極指６の位置に形成されるものとする。
【００２３】
また、図７の抵抗Ｒｃ１〜Ｒｃ１５は、エミッタコンタクトパターンの幅で変化するエミッタコンタクト抵抗である。図７の抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ１５は、エミッタ電極の電極指の幅や材料の抵抗率によって変化するエミッタ配線抵抗である。図７の抵抗Ｒｋ１〜Ｒｋ１５は、電極指下のエミッタ拡散層の領域面積によって変化するエミッタ拡散抵抗である。
【００２４】
ここで、エミッタコンタクトパターン８ａの長さが、他のエミッタコンタクトパターン７と同じ長さである場合には、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０のすべてが、電極指６すなわち電流検出用ボンディングパッド５に接続されていることを意味する。
一方、この第１実施例のように、エミッタコンタクトパターン８ａの長さを他のエミッタコンタクトパターン７よりも短くする場合には、このトランジスタＴｒ６からＴｒ１０のうちいくつかについて電極指６と基板表面のエミッタ拡散層１１との接続を切断したこと、すなわち、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０のうちいくつかをオープンにしたことを意味する。
【００２５】
このようにトランジスタＴｒ６からＴｒ１０のうちいくつかのエミッタコンタクト抵抗（Ｒｃ６〜Ｒｃ１０）をオープンにした場合、電流検出部の電極部６に流れる電流は少なくなるので、この電流と電極指６の配線抵抗の積で表わされる検出電圧は小さくなる。
すなわち、エミッタコンタクトパターン８ａの長さを他のものより短く設定することにより、電流検出用の検出電圧は小さくなる方向に調整することができる。
【００２６】
図８に検出電圧と電流検出部のエミッタコンタクトパターン８ａの長さとの関係グラフを示す。このグラフによれば、エミッタコンタクトパターン８ａの長さと検出電圧とは正の相関関係があることがわかる。言いかえれば所定の検出電圧を得るためには、このグラフによりその検出電圧に対応する長さのエミッタコンタクトパターン８ａを形成すればよいことがわかる。
【００２７】
また、この発明のパワートランジスタの製造工程は、エミッタコンタクトパターンの形成時に用いるマスクパターンを変更する点を除いて、従来と同じ工程を用いればよく、大幅なパターン設計変更をする必要がない。
【００２８】
この発明のパワートランジスタの製造は、たとえば次のような工程で行えばよい。
まずシリコン等の基板に、コレクタ層１３，ベース拡散層１２，エミッタ拡散層１１を所定形状に形成した後、基板上全面に酸化膜１５を形成する。
次に、酸化膜１５をパターニングを行うが、表面に露出したベース拡散層１２の上にベースコンタクトパターン９が形成され、またエミッタ拡散層１１の上にエミッタコンタクトパターン７，８ａが形成されるようにパターニングする。このパターニングの際、電流検出部に他よりも短いエミッタコンタクトパターン８ａが形成されるようなマスクパターンを用いる。
パターニングによって酸化膜１５が除去された部分が、ベースコンタクトパターン９及びエミッタコンタクトパターン７，８ａとなる。
【００２９】
次に、この構造の上にアルミニウム等の金属膜を蒸着した後、所定のマスクパターンを用いてベース電極４とエミッタ電極の電極指２，６とを分離形成すると共に、所定形状のボンディングパッド１，３，５を形成すれば、パワートランジスタが完成する。
【００３０】
図２に、この発明の第２実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部の電極指６のエミッタコンタクトパターン８ｂの幅を、他のエミッタコンタクトパターン７よりも細く設定することを特徴とする。
この実施例では図７に示した等価回路において、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０の抵抗値をすべて減少させることを意味する。
このようにエミッタコンタクトパターン８ｂの幅を細くした場合には、トランジスタＴｒ６からＴｒ１０を流れる電流が均一に減少するため、電流集中を緩和することができる。この第２実施例の場合も、エミッタコンタクトパターン８ｂを形成する際のマスクパターンを変更するだけで検出電圧の異なるパワートランジスタを容易に製造でき、大幅な設計変更は必要でない。すなわち、第２実施例によれば、エミッタコンタクトパターンの幅を所定値に設定することにより、希望する検出電圧を得るように調整することができる。
【００３１】
図３に、この発明の第３実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部のエミッタコンタクトパターン８ｃを複数個に分離して形成することを特徴とする。図３においては、一定間隔に配置された複数個の４角形状のエミッタコンタクトパターン８ｃを示しており、この４角形状の位置において、基板表面のエミッタ拡散層１１と電極指６とが直接接続される。
【００３２】
このように、エミッタコンタクトパターン８ｃを複数個に分離して配置すれば、一部のトランジスタを切断するものとはならないので、より電流集中を緩和することができる。また、この第３実施例においてもエミッタコンタクトパターン８ｃを形成する際のマスクパターンを変更するだけでなく、大幅な設計変更をする必要がない。
第３実施例によれば、エミッタコンタクトパターン８ｃの形成間隔を所定値に設定することにより希望する検出電圧を得るように調整することができる。なお、エミッタコンタクトパターンの形状は４角形に限定するものではなく、その他の多角形や円形であってもよい。
【００３３】
図４に、この発明の第４実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。ここでは、電流検出部の電極指６ａの幅を他の電極指２の幅よりも細く設定したことを特徴とする。
電極指６ａの幅を細くすることは、図７の等価回路によれば、エミッタコンタクト抵抗Ｒｃ６からＲｃ１０を大きくすることを意味する。すなわち、エミッタコンタクト抵抗（Ｒｃ６〜Ｒｃ１０）と電極指６ａの幅（すなわち断面積）との関係は逆の相関関係にある。
【００３４】
図９に、エミッタ電極の電極指６ａの幅（メタル線幅）と検出電圧との関係グラフを示す。これによれば、電極指６ａの幅が細くなると検出電圧は大きくなる。 前記した第１実施例から第３実施例は、検出電圧を下げる方向に調整するのに有効であったが、第４実施例に示した電極指６ａの幅を細くするものは、検出電圧を上げる方向に調整するのに有効な手段となる。
したがって、第４実施例では検出電圧を上げることができるので、検出精度を向上させることができる。
また、電極指６ａの幅を変化させるためには、ベース電極及びエミッタ電極を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよく、大幅な設計変更は必要でない。
【００３５】
図５に、この発明の第５実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。
ここでは、電流検出部の電極指６ｂの膜厚と他の電極指２の膜厚とを異ならせることを特徴とする。
これは、図７の等価回路によれば、電極指６ｂにおける配線抵抗Ｒｈ６からＲｈ１０の抵抗値を変化させることに対応する。
たとえば、電極指６ｂの膜厚を厚くすると配線抵抗（Ｒｈ６〜Ｒｈ１０）は減少し、膜厚を薄くすると配線抵抗（Ｒｈ６〜Ｒｈ１０）は増加する。
【００３６】
図１０に、エミッタ電極の電極指６ｂの膜厚（メタル膜厚）と検出電圧との関係グラフを示す。これによれば、電極指６ｂの膜厚を薄くすれば検出電圧が大きくなり、両者は逆の相関関係にある。
また、電極指６ｂの膜厚と他の電極指２の膜厚を変えてエミッタ電極を形成するためには、前記した実施例とは異なり、金属膜の形成工程とそのエッチング工程からなる一連のエミッタ電極形成工程を２回繰り返す必要がある。ただし、飽和電圧を下げる目的で、エミッタ配線をメッシュ構造に形成した１層と、絶縁膜を介して通常のくし形のエミッタ電極の電極指とベース電極を形成する２層を持つ構造のトランジスタにおいては、製造工程を増やすことなく、この第５実施例で示した構造を実現できる。
【００３７】
図６に、この発明の第６実施例におけるパターン構造の一部の平面図を示す。ここでは、電流検出部のエミッタ拡散層１１を形成する領域を減少させることを特徴とする。
図６では、図３に示したようにエミッタコンタクトパターン８ｃを形成し、さらに破線１０ａで囲まれた領域においてエミッタ拡散層１１を形成しないようにした構成を示している。
【００３８】
このように、エミッタ拡散層１１の領域を減少させると、エミッタコンタクトパターン８ｃの領域に接続されるトランジスタの面積が小さくなるので、電流検出部に流れ込む電流は小さくなり、検出電圧を小さくすることができる。
第６実施例によれば、電流検出部のエミッタコンタクトパターン以外の領域において、エミッタ拡散層１１を形成する領域を所定量減少させることにより、希望する検出電圧を得るように調整することができる。
【００３９】
また、第６実施例において、エミッタコンタクトパターン８ｃの中でエミッタ拡散層１１を減少させる領域は、図６に示した領域に限定されるものではなく、エミッタコンタクトパターン８ｃのごく近くの周囲についてもエミッタ拡散層１１を取り除くようにしてもよい。
この第６実施例では、エミッタ拡散層１１を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよく、大幅な設計変更をする必要はない。
【００４０】
以上の実施例において、エミッタ電極の電極指２，６やベース電極４等は、通常飽和電圧を下げ、チップ内の電位のバラツキによる電流集中を避けるために、配線抵抗が小さい金属材料を用いることが望ましく、たとえばアルミニウム，銅等の金属を用いることができる。
【００４１】
ところが、配線抵抗が小さすぎると、検出電圧の値も小さくなるので、電流の検出精度が問題となってくる。特に、電流検出部をあまり広くとることのできない小さなトランジスタチップでは、電流検出部の配線抵抗を小さくするのは好ましくないので、電流検出部の配線抵抗のみは、他の電極指２等の配線抵抗よりも大きな金属を用いた方が大きな検出電圧を得られるので好ましい。
たとえば、電流検出部の電極指６の材料としては、他の電極指２やベース電極４とは異なる金属であるニッケルとクロムの合金，ポリシリコン等を用いることができる。
【００４２】
通常電極の配線抵抗は、電極の材料の膜厚と幅によって大きく異なるため、ポリシリコンを単に形成しただけでは、当初目標としていた検出電圧が得られない場合もある。
そこで、目標とする検出電圧に相当する配線抵抗の値と、現実に形成されたポリシリコンによる配線抵抗の値の誤差を計算し、この誤差分に相当する不純物をポリシリコンに注入すれば、目標とする検出電圧が得られ、検出精度を向上させることができる。
ここで、電流検出部の電極指６にポリシリコンを用いる場合は、エミッタ電極６を形成した後、電流検出部の配線抵抗を測定し、この測定結果に基づいて、必要な量の不純物をイオン注入法によりこのポリシリコンの中に拡散するようにすればよい。これによれば、電極指６を形成した後に、設定する検出電圧の微調整をすることができる。
【００４３】
また、一つの応用例として、この発明のパワートランジスタは、たとえば、定電圧安定化電源回路（シリーズレギュレータ）に利用することができる。
図１１に、この発明のパワートランジスタを組み込んだシリーズレギュレータの一実施例を示す回路図を示す。
シリーズレギュレータ２０は、制御用ＩＣ２３と過電流検出のためのパワートランジスタとから構成されるが、符号２２は、この発明の電流検出部の電極指６による配線抵抗に相当し、符号２１に表われる電圧が、この発明のトランジスタの電流検出用ボンディングパット５から取り出される検出電圧に相当する。 符号２４，２４’は入力側端子であり、２５，２５’は出力側端子である。
【００４４】
制御用ＩＣ２３は、出力電圧を検出してトランジスタのベース電流を制御する基本回路，過電流保護回路及び付加機能回路の他、検出電圧２１を検出して電流制御を行う回路が内蔵されている。
【００４５】
図１２に、このシリーズレギュレータにおける、検出電圧２１とレギュレータの出力ピーク電流との関係グラフを示す。同図において、検出電圧２１と出力ピーク電流とは逆の相関関係にあると言うことができる。
この発明のパワートランジスタから取り出される検出電圧は、定電圧電源回路のピーク電流の制限と過電流による破壊防止のために利用されるが、この発明のパワートランジスタは同様の目的を持つ他の電源回路にも利用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設けているので、パワートランジスタの全体構成の大幅な設定変更をすることなく、製造工程において容易に電流検出用の検出電圧の調整・変更が可能であり、電流検出用の検出電圧が異なる種々の性能を持つパワートランジスタを提供することができる。
【００４７】
また、このパワートランジスタの製造工程において、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域に対して、電源検出部のエミッタコンタクト領域の形状を異ならせること、電源検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さを短くすること、その幅を短くすること、あるいはその面積を小さくすることは、エミッタコンタクト領域を形成する際のマスクパターンを変更するだけでよいので、容易に検出電圧の異なるパワートランジスタを製造することができる。
【００４８】
また、第２ボンディングパッド部を持つ電極指部がポリシリコンで形成される場合に、ポリシリコン形成後にポリシリコン内にイオン注入により不純物を拡散しているので、電流検出用の検出電圧の微調整が可能である。
【００４９】
また、前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部よりも細い幅あるいは薄い厚みを持つように形成された場合には、検出電圧を大きくすることができるので、小さな面積のトランジスタチップにおいても電流検出の精度をより向上させることができる。
【００５０】
また、この発明のパワートランジスタを組み込んだ安定化電源回路においては、過負荷時や短絡時のピーク電流の規定が任意にかつ高精度に行え、より高い信頼性を有する安定化電源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図２】この発明の第２実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図３】この発明の第３実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図４】この発明の第４実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図５】この発明の第５実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図６】この発明の第６実施例の表面電極のパターン構造の平面図である。
【図７】この発明のパワートランジスタの等価回路図である。
【図８】この発明において、検出電圧と電流検出部のエミッタコンタクトパターンの長さとの関係グラフである。
【図９】この発明において、エミッタ電極の電極指の幅と検出電圧との関係グラフである。
【図１０】この発明において、エミッタ電極の電極指の膜厚と検出電圧との関係グラフである。
【図１１】この発明のパワートランジスタを組み込んだシリーズレギュレーターの一実施例の回路図である。
【図１２】この発明のシリーズレギュレータにおける、検出電圧と出力ピーク電流との関係グラフである。
【図１３】従来のパワートランジスタの表面電極のパターン構造の平面図である。
【図１４】図１３に示した領域Ａの部分拡大平面図である。
【図１５】図１４の平面構造を部分Ｂ−Ｂ’で切断した断面図である。
【符号の説明】
１ エミッタボンディングパッド
２ エミッタ電極の電極指
３ ベースボンディングパッド
４ ベース電極
５ 電流検出用ボンディングパッド
６ 電流検出部の電極指
７ エミッタコンタクトパターン
８ 電流検出部のエミッタコンタクトパターン
９ ベースコンタクトパターン
１０ エミッタ拡散パターン
１１ エミッタ拡散層
１２ ベース拡散層
１３ コレクタ層
１４ 裏面コレクタ電極
１５ 酸化膜
Claims (10)
- コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、
前記電流検出部が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備え、
前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域よりも小さい面積であることを特徴とするパワートランジスタ。 - コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、
前記電流検出部が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備え、
前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の長手方向の長さが、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の長さよりも短いことを特徴とするパワートランジスタ。 - コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、
前記電流検出部が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部とは異なる形状のエミッタコンタクト領域を備え、
前記電流検出部のエミッタコンタクト領域の幅が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部のエミッタコンタクト領域の幅よりも細いことを特徴とするパワートランジスタ。 - コレクタ層と、そのコレクタ層上に形成されたベース層と、そのベース層上に形成された複数のエミッタ層と、その各エミッタ層上に一体的かつくし形状に形成された複数の電極指部と共通の第１ボンディングパッド部とからなるエミッタ電極とを備え、前記複数の電極指部のうち少なくとも一つの電極指部が、その先端部分に電流検出用の第２ボンディングパッド部を備え、前記第１ボンディングパッド部と前記第２ボンディングパッド部との間の一定の領域に電流検出のための所定の電圧を設定することのできる電流検出部を設け、
前記電流検出部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積が、第２ボンディングパッド部を有さない電極指部の下であってエミッタコンタクト領域以外にあるエミッタ層の面積より小さいことを特徴とするパワートランジスタ。 - 前記電流検出部のエミッタコンタクト領域が、複数個に分離されて形成されることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載のパワートランジスタ。
- 前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部よりも細い電極指幅であることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載のパワートランジスタ。
- 前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部とは異なる厚さであることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載のパワートランジスタ。
- 前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部が、他の電極指部よりも抵抗率の大きな金属あるいはポリシリコンで形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のパワートランジスタ。
- 前記第２ボンディングパッド部を持つ電極指部がポリシリコンで形成されている場合に、このポリシリコンの形成後にポリシリコン内にイオン注入により不純物が拡散された構造を持つことを特徴とする請求項８記載のパワートラジスタ。
- 請求項１乃至９のいずれかに記載のパワートランジスタと、パワートランジスタのベース電流を制御する制御用ＩＣとを備えた安定化電源回路。
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