JPH0243337B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し、より具体的にはパ
ワー半導体装置において大電流を取出すための端
子構造に係る。

例えばパワートランジスタでは、電流増幅率を
増大するために、エミツタ領域とベース領域とを
互いに入り組ませて両者間の対向長を大きくした
構造が採用されている。第１図Ａはこのように形
成されたパワートランジスタの平面図、第１図Ｂ
およびＣは夫々同図ＡのＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿
つた断面図である。これらの図において、１はコ
レクタ領域を兼ねたｎ型シリコン基板である。該
シリコン基板１の主面にはｐ型のベース領域２が
形成されている。ベース領域２には４つの独立し
たｎ型のエミツタ領域４₁，４₂，４₃，４₄がシリ
コン基板１の主面に露出して埋込形成されてい
る。各エミツタ領域４₁〜４₄は、中央の幹部から
その両側で櫛状に突出した入り組んだ形状を有し
ている。この状態は第１図ＡのＤ−Ｄ線に沿つた
断面図である第１図Ｄに現われている。同図Ｄに
おいて４₁₁〜４₁₄はエミツタ領域４₁の櫛状突起で
あり、４₃₁〜４₃₄はエミツタ領域４₃の櫛状突起で
ある。従つてベース領域２とエミツタ領域４₁〜
４₄とは、エミツタ領域の櫛状突起の部分で相互
に入り込んでいる。上記ベース領域２の露出表面
にはAl層からなるベース電極５が形成されてお
り、エミツタ領域４₁〜４₄上にはAl層からなるエ
ミツタ電極６₁〜６₄が形成されている。この結
果、第１図Ａに示すように、ベース電極５とエミ
ツタ電極６₁〜６₄とは相互に入り込んだ状態にな
つている。第１図Ｂ〜Ｄにおいて、７はコレクタ
電極である。

上記構成からなる従来のパワートランジスタに
おけるベース端子およびエミツタ端子の取出し
は、ベース電極５およびエミツタ電極６₁〜６₄に
Al細線からなる取出しリードを超音波溶接など
の方法で接続して行なわれていた。これは、ベー
ス電極５およびエミツタ電極６₁〜６₄の幅が微細
で、かつベース電極５と同一レベルにあるため、
これ以外に端子の取出しができないからである。
この場合、ベース電極５の取出しリードは一本で
すみ、しかもベース電流は比較的小さいからそれ
程問題にはならない。しかし、エミツタ電極から
の取出しリードは各エミツタ電極４₁〜４₄の夫々
に必要であり、この場合夫々のエミツタ電極４₁
〜４₄から取出された４本の取出しリードは共通
の集電端子に接続される。そして、このように取
出されたエミツタ電極４₁〜４₄からの取出しリー
ドを流れるエミツタ電流は極めて大きい。従つ
て、このように細いAl線からなる複数取出しリ
ードをワイヤボンデイングして集電端子を形成し
たパワートランジスタでは取出リードの接続部に
おける信頼性の点で問題があつた。また、電源電
圧100V以上の直流電源で使用することが多いか
ら、トランジスタが故障した場合に取出しリード
が溶断し、溶断部ではアークが発生して焼損の危
険があるなどの問題があつた。

そこで、このような問題を解決するために、エ
ミツタ領域を突出させた構造を有する同様のパワ
ートランジスタが製造されている。第２図Ａはそ
の１例を示す平面図であり、第２図ＢおよびＣは
夫々同図ＡのＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿う断面
図である。ここれらの図に示すように、４つの独
立したエミツタ領域４₁′〜４₄′はベース領域２の
表面から突出して形成されている。それ以外は第
１図Ａ〜Ｄのパワートランジスタと同じ構造（従
つて、平面図は両者とも全く同一である）を有
し、対応する部分には同一の参照番号を付してあ
る。

上記構造からなるパワートランジスタでは、第
２図ＡのＤ−Ｄ線に沿う断面図により示すよう
に、エミツタ領域４₁′〜４₄′上を覆う導電性の金
属平板８を各エミツタ電極６₁〜６₄に圧接または
接合することにより集電端子を形成することがで
きる（第２図Ｄ図示）。従つて、各エミツタ電極
からの取出しリードによつてエミツタからの集電
端子を形成したときのようなボンデイングの信頼
性の問題および取出しリードの溶断等の問題は生
じない。しかし、この場合にはエミツタ領域４′₁
〜４′₄を突出構造とするためにシリコン基板１の
表面をエミツタ領域４′₁〜４′₄の形状にあわせて
メサエツチングしなければならず、製造工程が複
雑になり、特にエミツタ領域が微細な場合にはこ
のメサエツチング自体が極めて困難であるという
問題があつた。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、
例えばパワートランジスタのエミツタ電極のよう
に大電流が流れる複数の主電極に対して信頼性の
高い共通の集電端子を形成でき、かつ簡易な製造
工程で製造できる構造を具備した半導体装置を提
供するものである。

以下第３図ａ〜ｄを参照して本発明の１実施例
を説明する。

第３図ａは本発明の１実施例になるパワートラ
ンジスタの平面図、第３図ｂ，ｃ，ｄは夫々同図
ａにおけるｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線、ｄ−ｄ線に沿つ
た断面図である。これらの図において１１はコレ
クタ領域を兼ねたｎ型シリコン基板である。該シ
リコン基板１１の主面側には第１不純物領域とし
てのｐ型のベース領域１２が形成されている。こ
のベース領域１２には第２不純物領域としての４
つの独立したエミツタ領域１４₁〜１４₄がシリコ
ン基板１１の主面に露出して埋込形成されてい
る。各エミツタ領域１４₁〜１４₄は中央の幹部
と、該幹部の両側に突出した多数の櫛状突起から
なる入り組んだ形状を有している。この状態は第
１図Ｄに示されている。同図において、１４₁₁〜
１４₁₄はエミツタ領域１４₁の櫛状突起であり、
１４₃₁〜１４₃₄はエミツタ領域１４₃の櫛状突起で
ある。従つて、ベース領域１２とエミツタ領域１
４₁〜１４₄とは、エミツタ領域の櫛状突起の部分
で相互に入り込んでいる。上記各エミツタ領域１
４₁〜１４₄上にはAlの蒸着層からなる第２電極と
してのエミツタ電極１６₁〜１６₄が夫夫形成され
ている。その結果、エミツタ電極１６₁〜１６₄は
エミツタ領域１４₁〜１４₄の各櫛状突起に対応し
た櫛状突起を有する。これら夫々のエミツタ電極
１６₁〜１６₄上には、導電性の金属からなるエミ
ツタ電極端子１７₁〜１７₄が、エミツタ電極にお
ける櫛状突起の一部を覆つて設けられている。こ
のエミツタ電極端子１７₁〜１７₄は対応するエミ
ツタ電極１６₁〜１６₄に接合されていてもよく、
また圧接する構造としてもよい。他方、前記ベー
ス領域１２上にはAlの蒸着層からなるベース電
極１５がエミツタ電極１６₁〜１６₄と分離して形
成されている。ただし、ベース領域１２がエミツ
タ領域１４₁〜１４₄の櫛状突起と相互に入り込ん
で形成されている部分においては、この部分に設
けられた前記エミツタ電極端子１７₁〜１７₄で覆
われたベース領域１２上には第１電極としてのベ
ース電極１５は形成されていない。従つて、エミ
ツタ電極端子１７₁〜１７₄はベース領域１２とエ
ミツタ領域１４₁〜１４₄が相互に入り込んだ部分
を覆つているが、ベース電極１５とは接触せず、
対応するエミツタ電極１６₁〜１６₄のみと接触し
ている。なお、第１図ｂ〜ｃにおいて、１８はコ
レクタ電極である。

以上の構成からなる本発明のパワートランジス
タでは、エミツタ電極１６₁〜１６₄のみに接触
し、ベース電極１５よりも上方に突出したエミツ
タ電極端子１７₁〜１７₄を設けてあるから、この
エミツタ電極端子１７₁〜１７₄上に金属平板を接
合または押圧することにより、エミツタ両域１４
_１〜１４₄の全てに接続されたエミツタ集電端子を
形成することができる。これを第３図ｂの断面図
に対応する断面図で示したのが第４図である。同
図において、１９がエミツタの集電端子である。
従つてエミツタ電極１７₁〜１７₄の夫々からこれ
にボンデイングされた取出しリードを用いずにエ
ミツタの集電端子を形成でき、取出しリードにお
けるボンデイングの信頼性の問題および取出しリ
ードの溶断の問題を回避することができる。また
エミツタ領域１４₁〜１４₄自体を突出構造にしな
くてもよいから、メサエツチングを行なう必要が
なく、製造工程が複雑になることもない。

ところで、上記本発明によるパワートランジス
タでは、ベース領域１２とエミツタ領域１３とが
相互に入り込んだ部分において、ベース領域１２
のエミツタ電極端子１７₁〜１７₄で覆われた部分
にはベース電極１５が形成されていない。従つ
て、ベース電極が形成されていないベース領域１
２の部分ではベース抵抗が増大することになる。
しかし、ベース電流は電流増幅率をｈとしてコレ
クタ電流の１／ｈ、通常のパワートランジスタで
は1/10と小さいから、上記本発明のパワートラン
ジスタにおけるベース抵抗の増大による電流増幅
率（ｈ）の低下は比較的小くてすむ（もし、エミ
ツタ抵抗が増大するのであれば、これによる電流
増幅率（ｈ）の低下はベース抵抗が増大する場合
のｈ倍となる）。このように、本発明によるパワ
ートランジスタはベース抵抗の多少の増大を容認
し、その代償として製造が容易でかつ信頼性の高
い複数エミツタからの集電端子構造を達成したも
のである。

なお、本発明は複数固のパワートランジスタの
エミツタ電極から共通の集電端子を形成する場合
にも応用することができる。このとき、個個のパ
ワートランジスタが上記実施例のように複数の独
立したエミツタ電極を有するものである場合、ま
た単一のエミツタ電極を有するものである場合の
何れの場合にも本発明の適用することができる。

また、上記実施例において、例えばエミツタ領
域１４₁の櫛状突起が独立したエミツタ領域とし
て形成され、この各エミツタ領域上にエミツタ電
極が形成されていたとすると、この場合、エミツ
タ端子１７₁はそのままこれら独立したエミツタ
電極の集電端子となる。本発明におけるこのよう
な実施例の平面図を第５図に示す。同図におい
て、２０はベース電極、２１₁〜２１₈はエミツタ
電極、２２はエミツタ集電端子である。この種の
実施例の変型例の平面図を第６図に図示する。同
図において、２０′はベース電極、２１′…はエミ
ツタ電極、２２′はエミツタ集電端子である。こ
の変形例は全体の形状が円形であり、大きさの異
なる複数の独立したエミツタ領域が放射状に形成
されている点で第５図の実施例と相違している
が、両者は同じ種類の実施例である。

更に、本発明はパワートランジスタのみならず
パワートランジスタのベース電極およびエミツタ
電極に対応する第１電極および第２電極（第１電
極を流れる電流が第２電極を流れる電流よりもか
なり小さい関係にあるもの）を有し、かつその両
者が半導体基板の同一表面上に形成される他のパ
ワー半導体装置にも適用することができる。この
ような半導体装置としては、例えば第１電極とし
てのゲート電極および第２電極としてのカソード
を有するゲートターンオフサイリスタ、第１電極
としてのゲート電極および第２電極としてのソー
ス電極またはドレイン電極を有する大電力の静電
誘導型トランジスタを挙げることができる。

以上詳述したように、本発明によれば、主電極
（上述の第２不純物領域）領域と制御電極領域
（上述の第１不純物領域）が入り組んだ状態で半
導体基板の同一表面上に露出して形成され、主電
極領域上に形成された複数の主電極から共通の集
電端子が形成されたパワー半導体装置において、
信頼性が高く、かつ製造が容易な前記集電端子構
造を具備したパワー半導体装置を提供できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来のパワートランジスタの平面
図、第１図Ｂ〜Ｄは夫々同図ＡにおけるＢ−Ｂ
線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿う断面図、第２
図Ａはエミツタ領域を突出構造とした従来のパワ
ートランジスタの平面図、第２図ＢおよびＣは
夫々同図ＡにおけるＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿
う断面図、第２図Ｄは同図Ａ〜Ｃのパワートラン
ジスタにエミツタ集電端子を形成した状態を同図
ＡのＤ−Ｄ線に沿う断面図で示す図、第３図ａは
本発明の１実施例になるパワートランジスタの平
面図、第３図ｂ〜ｄは同図ａのｂ−ｂ線、ｃ−ｃ
線およびｄ−ｄ線に対応する断面図、第４図は第
３図ａ〜ｄに示される本発明の１実施例になるパ
ワートランジスタに複数エミツタの集電端子を形
成した第３図ｂに対応する断面図、第５図および
第６図は本発明の他の実施例になるパワートラン
ジスタの平面図である。 １１……シリコン基板、１２……ベース領域、
１４₁〜１４₄……エミツタ領域、１５……ベース
電極、１６₁〜１６₄……エミツタ電極、１７₁〜
１７₄……エミツタ端子、１８……コレクタ電極、
１９……集電端子、２０，２０′……ベース電極、
２１₁〜２１₈，２１′……エミツタ電極、２２，
２２′……集電端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板の主面に設けられた第一導電型の
   第一不純物領域と、 該第一不純物領域内でその表面に露出して設け
   られた第二逆導電型の第二不純物領域であつて、
   第一および第二不純物領域の露出表面の少なくと
   も一部が相互に入り込んだ形状を有するように形
   成された第二不純物領域と、 前記第一不純物領域の露出表面に固着された第
   一電極と、 前記第二不純物領域の露出表面に固着され、前
   記第一電極から分離して設けられた第二電極と、 該第二電極に接してその上に設けられた平板状
   の電極端子とを具備した半導体装置において、 前記平板状の電極端子は、前記第一不純物領域
   および第二不純物領域が相互に入り込んだ部分の
   一部を覆つて圧接により設けられていることと、 前記第一電極は、前記平板状の電極端子に覆わ
   れた部分を除き、前記第一不純物領域および第二
   不純物領域が相互に入り込んだ部分の第一不純物
   領域表面にも形成されていることと、 前記第二電極は、前記平板状の電極端子に覆わ
   れた部分に加えて、その外側に延出した第二不純
   物領域の表面にも形成されていることとを特徴と
   する半導体装置。