JPH01171281A - 電圧降下制御ダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、−ｉ的に云って、半導体ダイオードに関し、
さらに具体的には制御された電圧降下を有する半導体ダ
イオードに関する。

半導体ダイオードは広く一般的にＰ−Ｎ接合から形成さ
れる。別な言い方をすれば、ダイオードはＮ型導電性材
料と接触したＰ型厚電性材料から形成される。またトラ
ンジスタを制作するために用いられる接合からダイオー
ドを形成することも広く行なわれていることである。こ
のような場合には、トランジスタのコレクタ及びベース
電極はダイオードのアノードを形成するべ（互いに短絡
され、一方エミッタ電極はダイオードのカソードを形成
する。いくつかの場合においては、ダイオードは、１つ
のエミッタ電極、２つのベース電極そして２つのコレク
タ電極を有する１つのトランジスタ構造から形成されて
きた。２つのベース電極及び２つのコレクタ電極はすべ
て互いにアノードコンタクトを形成するために短絡され
、一方エミック電極はカソードコンタクトとして用いら
れている。すべてのこれらのダイオード形状は基本的に
はアノードからカソードへ向けて同じ値の電圧降下を有
している。コレクタ或いはベース領域の物理的なサイズ
を変化させることでは、ダイオードの電圧降下に対して
あまり有効な効果を与えることはない。エミッタの物理
的サイズを半分に減少させることによって、約２０ｍＶ
だけ電圧降下を上昇させることができる。ダイオードの
電圧降下を上昇させる他の知られている方法は、ダイオ
ードを通して流れる電流量を増加させることである。ダ
イオードを通して流れる電流を２倍にすれば電圧降下は
ほぼ２０　ｍ　Ｖだけ上昇する。数多くの応用面におい
て、流れる電流を増加させることなしに電圧降下を上昇
させることが望ましい。

かなり効果的に電圧降下を得るためには、ダイオードに
対して直列に抵抗を付加されることもありうるが、しか
しながらこのことは付加的なシリコン領域を消費するこ
とになる。

従フて、本発明の目的の１つは電圧降下制御ダイオード
を提供することである。

別の本発明の目的の１つは、付加的なシリコン領域を必
要とせず、或いは流れる電流量を増大させることなしに
、増大された電圧降下を有するダイオードを提供するこ
とである。さらにまた本発明の目的の１つは、実効ベー
ス（ａｃｔｉｖｅｂａＳｅ）上の電圧分割効果（ｖｏｌ
ｔａ−ｇｅｄｉｖｉｄｅｒ　　ｅｆｆｅｃｔ）を与える
ために付加的な浮遊コレクターベース短絡を用いること
によって増大された順方向ダイオード電圧降下を提供す
ることである。

発明の要旨 本発明の上述及び他の目的及び利点は、エミッタ電極を
カソードとし、コレクタベースショートをダイオードの
アノードとして用いる制御された電圧降下を有するダイ
オードを与えることによって達成される。さらに、付加
的な浮遊状態になされたコレクターベース短絡接触が与
えられていることである。

この付加的なコレクターベース接触は浮遊状態になされ
ることによって実効ベースとの間に電圧分割を提供して
いる。このことによって結果的に、電流量を増加させる
こともなく、或いはダイオード構造のレイアウトに変更
を加えることもなしに、ダイオードの電圧降下を増大さ
せることになる。

発明の概要 本発明は、増大されたダイオード電圧降下を有するダイ
オードであって、浮遊状態になされた付加的なコレクタ
ーベース接触を用いることを通して提供されている。付
加的なコレクターベース接触を浮遊状態とすることによ
って、電圧分割効果（ｖｏｌｔａｇｅ　　ｄｉｖｉｄｅ
ｒ　　ｅｆｆｅｃｔ）によって、他の構造的な変更もダ
イオード電流の増加もせずにダイオードの電圧降下を増
加させる結果を与える。

図面の簡単な説明 第１図はエピタキシャルＪ１１２内に形成された本発明
の実施例を示している。本発明のこの実施例は発明を理
解するための手段として提示されており、本発明を限定
するものとして提示されているわけではない。例示され
たダイオードは単一のエミッタと、二つのコレクタと二
つのベースを持った１つのＮＰＮ　）ランジスタ構造か
ら形成されている。Ｎ形エピタキシャル層１２はＰ形基
板ＩＯの上に成長されている。高濃度にドープされたＮ
゛埋め込み層１１はエピタキシャルＪｉ１２の下側に配
置されている。分離用トレンチ構造がエピタキシャル層
１２を通してエツチングされ、かつ分離領域１３を形成
するべく例えば酸化膜あるいは酸化物のようなガラスで
充填されている。これによってエピタキシャル層１２内
に形成されたダイオードに対する分離領域が形成される
Ｐ形ベース領域１６はエピタキシャル層１２の中に形成
されている。誇張して示されているＮ４コンタクト領域
１７．１８及び１９がその後形成されている。

コンタクト領域１７及び１９はコレクタコンタクト領域
として働き、一方、コンタクト領域１８は１つのエミッ
タコンタクト領域として働（。誇張して示されたベース
コンタクト領域２１及び２２はベース領域１６内に形成
されている。ベースコンタクト領域２１はエミッタコン
タクト領域１８の左側に形成されて示されており、ベー
スコンタクト領域２２はエミッタコンタクト領域１８の
右側に形成されて示されている。コレクト領域の上部の
窓開は部分を残して、上部表面全体にわたって、その後
誘電体膜２３が形成されている。望ましい実施例におい
ては、誘電体層２３は、第２の窒化膜層でおおわれた第
１の酸化膜層によって形成されている。金属層２５にコ
レクタコンタクトに領域１７をベースコンタクト領域２
１へ短絡し、ダイオードとしてのアノードを形成してい
る。金属２６はエミッタコンタクト領域１８へのコンタ
クトを形成し、ダイオードとしてのカソードの役割りを
する。付加的なベース−コレクタ短絡は金属２７によっ
て形成され、浮遊コンタクト部として働く。

第１図にはまたモデリングの目的のために用いられるダ
イオードの本来持っている抵抗について示されている。

これらの抵抗は、どのようにして増大された電圧降下が
得られるのかをよりよ（理解することのために有用であ
る。抵抗３０はコレクタコンタクト領域１７からの抵抗
を示している。

抵抗３１はエピタキシャル層１２に関係した抵抗を示し
ている。抵抗３０及び３１と直列に一１抵抗３２及び３
７によって埋め込み層１１に関係した抵抗が示されてい
る。節点（Ｎｏｄｅ）３３は抵抗３２と３７の中間点に
形成されている。抵抗３８は、エピタキシャル層１２及
びベース領域１６に関係した抵抗を示しており、抵抗３
８の１つの端（ｅｎｄ）は節点（Ｎｏｄｅ）３３に接続
されている。抵抗３８の他の端はエミッタ抵抗４２へ接
続されている。抵抗４０は、抵抗４３及び抵抗４６に直
列に接続されているベース領域２１及び１６に関係した
バルク抵抗を示している。抵抗４６はベース領域２２及
び１６に関係したバルク抵抗を示していて、抵抗４３は
エミッタ領域１８の下側及び周辺部分のベース領域１６
の抵抗を示している。抵抗４１及び４４はベース領域１
６のベース密集抵抗（ｂａｓｅ　　ｃｒｏｗｄ　　ｒｅ
ｓｉｓｔａｎｃｅ）を示している。抵抗４−１は抵抗４
０と４３の間に接続された１つの端と抵抗３８と４２の
間に接続された他の端をもっている。一方、抵抗４４は
抵抗４３と４６の間に接続された１つの端と抵抗３８と
４２の間に接続された他の端をもっている。

第２図は第１図に示されたダイオードの抵抗モデルの概
略的な図面を示している。第１図において用いられたの
と同じ参照番号が第２図においても用いられている。ア
ノード電圧端子は金属２５によって表わされており、カ
ソード端子は第１図における金属２６に等価な接地ライ
ンとして表わされている。抵抗３０，３１．３２及び３
８はＮＰＮ）ランジスタのコレクタと電圧端子２５の間
に接続されている。節点（Ｎｏｄｅ）３３は抵抗３２と
３８の間に形成されている。抵抗３７，３６．３４，４
６．及び４４は接点３３からＮＰＮトランジスタのベー
スへ向けて直列に接続されている。抵抗４１は、ベース
から抵抗４ｏ及び４３によって形成された接合に向けて
接続されている。

抵抗４３の他の端は抵抗４４と４６との間に接続されて
いる。抵抗４０の他の端はアノード端子２５に接続され
ている。ＮＰＮ　ｌ−ランジスタのエミッタはエミッタ
抵抗４．２を通してカソード端子２６へ接続されている
。抵抗３４．３６．３７及び４６とともに、抵抗４１．
４３及び４４によって与えられる電圧分割動作（ｖｏｌ
ｔａｇｅ　　ｄｉｖｉｄｅｒ　　ａｃｔｉｏｎ）によっ
てＮＰＮ　）ランジスタのベースにおける電圧は、一定
の電流に対しアノード端子２５における電圧よりも約６
０ｍＶだけ低く与えられる。これより結果として、ＮＰ
Ｎトランジスタのエミッタはほぼ６０ｍＶだけ通常の標
準的なダイオードにおけるよりも低くなる。比較対照の
ために、通常の標準的なダイオードの抵抗モデルを第３
図に示す。このような標準的なダイオードは第１図にお
いて金属２５を金属２７に接続することによって実現で
きる。このような接続によって多くの抵抗が互いに並列
に置−スとの間には２つの抵抗が示されている。第１の
抵抗は抵抗４０及び４６の並列的な組み合わせである。

第２の抵抗は抵抗４１及び４４の並列的な組み合わせで
ある。コレクタ抵抗３８及びエミッタ抵抗４２は他のど
の抵抗とも並列にはなっていない。抵抗３０及び３４は
並列になされていて、アノード端子２５．２７に接続さ
れた１つの端を有しており、かつ並列抵抗および３１及
び３６に接続された他の端を有している。並列抵抗３１
および３６の他の端は並列抵抗３２及び３７に並列接続
されている。並列抵抗３２及び３７の他の端は抵抗３８
に接続されている。第３図に示された構成において、ア
ノード電圧はＮＰＮトランジスタのベースに現われるべ
（仮定されている。従って、ＮＰＮ）ランジスタのエミ
ッタにおける電圧はアノード電圧からベースエミッタの
電圧降下を差引いた値になるであろう。反対に、第２図
に示されたＮＰＮ　）ランジスタは付加的な６０ｍＶの
電圧降下を有しており、従って、アノード端子２５とカ
ソード端子２６の間のダイオードにおける全体的な降下
電圧はほぼ第２図に示されるモデルに対して５ＱｍＶだ
け高くなっている。

今まで、より高い電圧降下を有するダイオードを提供す
るために、浮遊状態になされた付加的なベース−コレク
タ接触を持ったダイオード−が提供されてきたというこ
とは正しく評価されるべきであろう。付加的な電圧降下
は、エミッタサイズの変更をせずに達成されるというこ
とはそのデバイスが標準的なマスクとプロセスステップ
で製造できるということを意味する。さらにまた、増大
された電圧降下はダイオードを通して流れる電流量を増
大させることなしに達成できる。従って、この増大され
た電圧降下は、より高い消費電力なしに達成できる。こ
の電圧降下の増加されたダイオードは論理回路において
非常に有用である。より高い電圧降下によって論理回路
のしきい値電圧を調整しなければならないという必要性
がなくなる。

ダイオードの電圧降下の増加は、第２ベース接触の向上
を省くことによって最小化されることができる。電圧降
下の調整の別の方法はエミッタから付加的或いは浮遊状
態のベース及びコレクタ接触部への距離を変ることによ
って可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を断面図形式にて示す。 第２図は、第１図の実施例の等価抵抗回路網の概略図を
示す。 第３図は、ダイオードのより普通の抵抗表示を概略図に
て示す。 第１図において、 １０はダイオードのＰ型基板 １１はＮ９埋込み層 １２はエピタキシャル層 １３は分離領域 １６はＰ型ベース領域 １７、Ｉｓ、１９はＮ９コンタクト領域２１．２２はベ
ースコンタクト領域 ２５．２６．２７は金属層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイオードに対するカソードとして作用するエミッ
   タ領域、共にダイオードに対するアノードとして作用す
   るコレクタ領域及びベース領域、電圧分割器として作用
   し、ダイオードの電圧降下を増大する浮遊コレクタ領域
   及びベース領域、を具える電圧降下制御ダイオード。 ２、前記ダイオードは、分離領域の内部に形成され、エ
   ミッタ、ベース及びコレクタ領域は、エピタキシャル層
   の内部に形成されている前記特許請求の範囲第１項記載
   の電圧降下制御ダイオード。