JPH03248535A - Bipolar transistor element - Google Patents

Bipolar transistor element

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Publication number
JPH03248535A
JPH03248535A JP4880990A JP4880990A JPH03248535A JP H03248535 A JPH03248535 A JP H03248535A JP 4880990 A JP4880990 A JP 4880990A JP 4880990 A JP4880990 A JP 4880990A JP H03248535 A JPH03248535 A JP H03248535A
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JP
Japan
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layer
emitter
base layer
base
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP4880990A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Nakayama
泰宏 中山
Junichiro Koyama
順一郎 小山
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH03248535A publication Critical patent/JPH03248535A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a power transistor which can control a large current without increasing the area of a chip by forming the depth of a base layer of a region not formed with an emitter layer shallower than that of the base layer of a region formed with the emitter layer. CONSTITUTION:Since a base layer 5a of a region not formed with an emitter layer 3 is formed shallower than a base layer 5b of other part, the resistance of the layer 5a disposed to the layer 3 is raised. Thus, it becomes the same state as the state in which a ballast resistor is inserted between a base.emitter junction and a base electrode 2, and a current is not concentrated at a specific unit transistor. It is not necessary to provide a diffused layer for the resistor in the layer 5a to the layer 3 separately from the layer 5a. Thus, it is not necessary particularly to provide a diffused layer for the resistor, and a large current bipolar transistor element having a multiemitter structure in which a current is not concentrated at the specific emitter layer can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はバイポーラトランジスタ素子に関し、特に、マ
ルチエミッタを有する大電流用のバイポーラトランジス
タ素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a bipolar transistor device, and more particularly to a bipolar transistor device for large currents having multiple emitters.

(従来の技術) バイポーラ型の大電流用パワートランジスタは、一般に
、エミッタの有効面積を大きくするため、マルチエミッ
タ構造を有している。
(Prior Art) A bipolar type large current power transistor generally has a multi-emitter structure in order to increase the effective area of the emitter.

第2図に、従来の大電流用バイポーラトランジスタの断
面図を示す。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional large current bipolar transistor.

このバイポーラトランジスタは、n型シリコン基板7の
上面近傍の選択された領域に形成されたp型のベース層
(深さ、約20μm)5と、ベース層5の所定領域内に
形成された複数個のn型エミッタ層(深さ、約10μm
) 3とを有している。第2図に於て、ベース層の深さ
はCで示され、基板7内で実質的に一定である。
This bipolar transistor consists of a p-type base layer (depth, about 20 μm) 5 formed in a selected region near the upper surface of an n-type silicon substrate 7, and a plurality of p-type base layers (depth, about 20 μm) formed in a predetermined region of the base layer 5. n-type emitter layer (depth, approximately 10 μm
) 3. In FIG. 2, the depth of the base layer is designated C and is substantially constant within the substrate 7.

エミッタ層3上には、エミッタ電極1が形成されており
、エミッタ層3とエミッタ電極1との電気的な接続が行
われている。また、エミッタ層3が形成されている領域
以外の所定領域上には、べ−スミ極2が形成されており
、ベース層5とベース電極2との電気的な接続が行われ
ている。このバイポーラトランジスタは、多数のユニッ
トトランジスタが並列に接続されたユニットトランジス
タの集合体であり、それによって、大きな電流を制御す
ることができる。
An emitter electrode 1 is formed on the emitter layer 3, and the emitter layer 3 and the emitter electrode 1 are electrically connected. Further, a base electrode 2 is formed on a predetermined region other than the region where the emitter layer 3 is formed, and the base layer 5 and the base electrode 2 are electrically connected. This bipolar transistor is an assembly of unit transistors in which a large number of unit transistors are connected in parallel, and can thereby control a large current.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来のバイポーラトランジスタには、前
述の複数のユニットトランジスタのうち、特定のユニッ
トトランジスタに電流が集中して流れてしまうことがあ
るという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, conventional bipolar transistors have a problem in that current may concentrate and flow to a specific unit transistor among the plurality of unit transistors described above.

この問題を解決するため、各エミッタ層3の間に、バラ
スト抵抗層を設けたバイポーラトランジスタが開発され
ている。第3図に、この改良されたバイポーラトランジ
スタの断面図を示す。
To solve this problem, a bipolar transistor in which a ballast resistance layer is provided between each emitter layer 3 has been developed. FIG. 3 shows a cross-sectional view of this improved bipolar transistor.

バラスト抵抗層8は、p型ベース層5内に設けられたn
型不純物拡散層であり、通常、n型エミッタ層3の形成
と同時に形成される。このバラスト抵抗層8によって、
特定のユニットトランジスタに電流が集中して流れるこ
とが防止される。
The ballast resistance layer 8 is an n
This is a type impurity diffusion layer, and is usually formed at the same time as the n-type emitter layer 3 is formed. With this ballast resistance layer 8,
This prevents current from flowing concentratedly into a specific unit transistor.

しかし、バラスト抵抗層8を形成するためには、各エミ
ッタ層3の間の距離を大きくしなければならないので、
素子の占有面積が増加してしまうという問題が生じる。
However, in order to form the ballast resistance layer 8, the distance between each emitter layer 3 must be increased.
A problem arises in that the area occupied by the element increases.

また、所望の電流増幅率を得るために、エミッタ層3の
深さを所定の値に設定する必要があるため、バラスト抵
抗層8及びエミッタ層3を同一 (D不純物拡散工程で
形成する場合、バラスト抵抗層8の深さは、形成すべき
エミッタ層3の深さによって規定されてしまうことにな
る。このため、バラスト抵抗層8の抵抗値に関する設計
の自由度が低くなってしまう。
In addition, in order to obtain a desired current amplification factor, it is necessary to set the depth of the emitter layer 3 to a predetermined value. The depth of the ballast resistance layer 8 is determined by the depth of the emitter layer 3 to be formed. Therefore, the degree of freedom in designing the resistance value of the ballast resistance layer 8 is reduced.

バラスト抵抗層8の形成とエミッタ層3の形成とを別々
の工程で形成すれば、製造工程数が増加し、製造歩留り
の低下及び製造コストの上昇という問題が生じる。
If the formation of the ballast resistance layer 8 and the formation of the emitter layer 3 are formed in separate steps, the number of manufacturing steps will increase, resulting in problems of lower manufacturing yield and increased manufacturing cost.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、バラスト抵抗のための拡
散層を特に設ける必要がなく、しかも、特定のエミッタ
層に電流が集中しないマルチエミッタ構造を有する大電
流用バイポーラトランジスタ素子を提供することにある
The present invention has been made in order to solve the above problems, and its purpose is to provide a multilayer multilayer system that does not require the provision of a diffusion layer for the ballast resistor, and in which the current does not concentrate on a specific emitter layer. An object of the present invention is to provide a large current bipolar transistor element having an emitter structure.

(課題を解決するための手段) 本発明のバイポーラトランジスタ素子は、第1の導電型
のシリコン基板と、該シリコン基板の上面近傍の選択さ
れた領域に形成された第2の導電型のベース層と、該ベ
ース層内に形成された第1の導電型の複数のエミッタ層
と、該エミッタ層の各々の上に形成され、該エミッタ層
と電気的に接続されているエミッタ電極と、該ベース層
の該エミッタ層が形成されていない領域上に形成され、
該ベース層と電気的に接続されているベース電極と、を
備え、該エミッタ層が形成されていない領域の該ベース
層の深さが、該エミッタ層が形成されている領域の該ベ
ース層の深さよりも浅く、そのことにより、上記目的が
達成される。
(Means for Solving the Problems) A bipolar transistor element of the present invention includes a silicon substrate of a first conductivity type, and a base layer of a second conductivity type formed in a selected region near the upper surface of the silicon substrate. a plurality of emitter layers of a first conductivity type formed within the base layer; an emitter electrode formed on each of the emitter layers and electrically connected to the emitter layer; formed on a region of the layer where the emitter layer is not formed;
a base electrode electrically connected to the base layer, the depth of the base layer in the region where the emitter layer is not formed is equal to the depth of the base layer in the region where the emitter layer is formed. shallower than the depth, thereby achieving the above objective.

(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。(Example) The present invention will be described below with reference to Examples.

第1図が示すように、本実施例のバイポーラトランジス
タ素子は、n型シリコン基板7の上面近傍の選択された
領域に形成されたp型のベース層5と、ベース層5の所
定領域内に形成された複数のn型エミッタ層(深さ、1
0μm) 3とを有するマルチエミッタ型のバイポーラ
トランジスタ素子である。なお、本実施例のバイポーラ
トランジスタは、n型基板7が、コレクタとして機能す
る縦型npn )ランジスタである。
As shown in FIG. 1, the bipolar transistor element of this embodiment includes a p-type base layer 5 formed in a selected region near the top surface of an n-type silicon substrate 7, and A plurality of n-type emitter layers (depth, 1
This is a multi-emitter type bipolar transistor element having a diameter of 0 μm) 3. The bipolar transistor of this embodiment is a vertical npn transistor in which the n-type substrate 7 functions as a collector.

本実施例のベース層5は、エッミタ層3が形成されてい
ない領域の浅いベース層5aとエミッタ層3が形成され
ている領域の深いベース層5bとを有している。第1図
に於て、ベース層5aの深さは、Aで示され、その値は
約10μlである。また、ベース層5bの深さは、Bで
示され、その値は約20μ膿である。
The base layer 5 of this embodiment has a shallow base layer 5a in a region where the emitter layer 3 is not formed and a deep base layer 5b in a region where the emitter layer 3 is formed. In FIG. 1, the depth of the base layer 5a is indicated by A, and its value is approximately 10 μl. Further, the depth of the base layer 5b is indicated by B, and its value is approximately 20 μm.

エミッタ層3の上には、エミッタ電極1が形成されてお
り、エミッタ層3とエミッタ電極1との電気的な接続が
行われている。また、エミッタ層3が形成されている領
域外の所定領域上には、ベース電極2が形成されており
、浅いベース層5aとベース電極2との電気的な接続が
行われている。
An emitter electrode 1 is formed on the emitter layer 3, and the emitter layer 3 and the emitter electrode 1 are electrically connected. Further, a base electrode 2 is formed on a predetermined region other than the region where the emitter layer 3 is formed, and the shallow base layer 5a and the base electrode 2 are electrically connected.

このように、本実施例では、エツミタ層3が形成されて
いない領域の浅いベース層5aが、その他の部分のベー
ス層5bよりも浅(形成されているため、エミッタ層3
の間に位置するベース層5aの抵抗が高くなっている。
As described above, in this embodiment, the shallow base layer 5a in the region where the emitter layer 3 is not formed is shallower than the base layer 5b in other parts (because the emitter layer 3 is formed).
The resistance of the base layer 5a located therebetween is high.

このため、ベース・エミッタ間接合とベース電極2との
間に、バラスト抵抗が挿入された状態と同様の状態とな
っており、特定のユニットトランジスタに電流が集中し
て流れてしまうことがない。また、エミッタ層3の間の
ベース層5a中に、バラスト抵抗のための拡散層を、ベ
ース層5aとは別に設ける必要がないので、エミッタ層
3の間の距離を、従来のものより縮小することができた
Therefore, the state is similar to the state in which a ballast resistor is inserted between the base-emitter junction and the base electrode 2, and current does not concentrate and flow to a specific unit transistor. Further, since there is no need to provide a diffusion layer for ballast resistance in the base layer 5a between the emitter layers 3 separately from the base layer 5a, the distance between the emitter layers 3 can be reduced compared to the conventional one. I was able to do that.

本実施例では、浅いベース層5aのシート抵抗を約10
0Ω/口程度としたが、浅いベース層5aの不純物濃度
及び深さ等を制御することにより、ベース層5aの抵抗
値を任意の値に設定することが可能である。
In this embodiment, the sheet resistance of the shallow base layer 5a is approximately 10
The resistance value of the base layer 5a can be set to an arbitrary value by controlling the impurity concentration, depth, etc. of the shallow base layer 5a.

次に、上記の構造を有するベース層5の形成方法を説明
する。
Next, a method for forming the base layer 5 having the above structure will be explained.

まず、不純物を含有した酸化膜(第1のドープトオキサ
イド膜)をn型シリコン基板7上の全面に堆積した後、
通常のフォトリングラフィ技術及びエツチング技術を用
いて、ドープトオキサイド層を、エミッタ層3が形成さ
れるべき領域上に残るようにパターニングした。
First, after depositing an oxide film containing impurities (first doped oxide film) on the entire surface of the n-type silicon substrate 7,
Using conventional photolithography and etching techniques, the doped oxide layer was patterned so that it remained over the areas where the emitter layer 3 was to be formed.

このあと、1200°C以上、約10時間の条件でドラ
イブイン工程を行い、深さ約20μmの深いベース層5
bを形成した。
After this, a drive-in process is performed at 1200°C or higher for about 10 hours to form a deep base layer 5 with a depth of about 20 μm.
b was formed.

第1のドープトオキサイド膜を除去した後、浅いベース
層5aを形成するために、第2のドープトオキサイド膜
を形成し、第2のドープトオキサイド膜を所定パターン
にパターニングした。次に、1200℃以上、約5時間
の条件でドライブイン工程により、深さ約10μ諺の浅
いベース層5aを形成した。
After removing the first doped oxide film, a second doped oxide film was formed to form a shallow base layer 5a, and the second doped oxide film was patterned into a predetermined pattern. Next, a shallow base layer 5a having a depth of about 10 μm was formed by a drive-in process at 1200° C. or higher for about 5 hours.

このようにして、2回の拡散工程を行うことにより、浅
い部分と深い部分を有するベース層5を形成することが
できた。
In this manner, by performing the diffusion process twice, it was possible to form the base layer 5 having a shallow portion and a deep portion.

なお、本実施例では、浅いベース層5aをドープトオキ
サイド膜からの拡散によって形成したが、他の方法、例
えば、イオンブレーティング法を用いて形成してもよい
。イオンブレーティング法によれば、浅いベース層5a
を、基板面内に均一に形成することが容易である。
In this embodiment, the shallow base layer 5a is formed by diffusion from a doped oxide film, but it may be formed using another method, for example, an ion-blating method. According to the ion blating method, the shallow base layer 5a
can be easily formed uniformly within the surface of the substrate.

このようにして、深いベース層5bの形成工程とは別の
工程により、浅いベース層5aを形成することにより、
浅いベース層5aの抵抗を任意の値に設定することがで
きた。
In this way, by forming the shallow base layer 5a in a step different from the step of forming the deep base layer 5b,
The resistance of the shallow base layer 5a could be set to any value.

また、本実施例は、基板型のnpnトランジスタであっ
たが、本発明は、他の型のnpnトランジスタ、又は、
pnp )ランジスタにも適用できる。
Furthermore, although this embodiment uses a substrate-type npn transistor, the present invention also applies to other types of npn transistors or
It can also be applied to pnp) transistors.

(発明の効果) このように本発明によれば、エミッタ層が形成されてい
ない領域のベース層の深さが、エミッタ層が形成されて
いる領域のベース層の深さよりも浅く、その部分がバラ
スト抵抗として機能するため、複数のエミッタ層間にバ
ラスト抵抗となる拡散層を新たに設ける必要がない。こ
のため、チップの限られた面積を有効に利用することが
できる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the depth of the base layer in the region where the emitter layer is not formed is shallower than the depth of the base layer in the region where the emitter layer is formed. Since it functions as a ballast resistor, there is no need to newly provide a diffusion layer serving as a ballast resistor between the plurality of emitter layers. Therefore, the limited area of the chip can be used effectively.

従って、チップ面積を大型化することなく、大電流を制
御できるパワートランジスタを提供することができる。
Therefore, it is possible to provide a power transistor that can control large currents without increasing the chip area.

また、ベース層の浅い部分の形成工程を、エミッタ層の
形成工程と独立して行うことができるため、バラスト抵
抗として機能するベース層の浅い部分の設計の自由度が
高いという利点がある。
Furthermore, since the step of forming the shallow portion of the base layer can be performed independently of the step of forming the emitter layer, there is an advantage that there is a high degree of freedom in designing the shallow portion of the base layer that functions as a ballast resistor.

4、   の  なセロ 第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図は従来例
を示す断面図、第3図は第2図の従来例の改良例を示す
断面図である。
4. Figure 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional example, and Figure 3 is a cross-sectional view showing an improved example of the conventional example shown in Figure 2.

1・・・エミッタ電極、2・・・ベース電極、3・・・
エミッタ層、5・・・ベース層、5a・・・浅いベース
層、5b・・・深いベース層、7・・・シリコン基L 
 8・・・バラスト抵抗層。
1... Emitter electrode, 2... Base electrode, 3...
Emitter layer, 5... Base layer, 5a... Shallow base layer, 5b... Deep base layer, 7... Silicon base L
8...Ballast resistance layer.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1の導電型のシリコン基板と、 該シリコン基板の上面近傍の選択された領域に形成され
た第2の導電型のベース層と、 該ベース層内に形成された第1の導電型の複数のエミッ
タ層と、 該エミッタ層の各々の上に形成され、該エミッタ層と電
気的に接続されているエミッタ電極と、該ベース層の該
エミッタ層が形成されていない領域上に形成され、該ベ
ース層と電気的に接続されているベース電極と、を備え
、 該エミッタ層が形成されていない領域の該ベース層の深
さが、該エミッタ層が形成されている領域の該ベース層
の深さよりも浅い、 バイポーラトランジスタ素子。
[Claims] 1. A silicon substrate of a first conductivity type, a base layer of a second conductivity type formed in a selected region near the upper surface of the silicon substrate, and a base layer formed within the base layer. a plurality of emitter layers of a first conductivity type, an emitter electrode formed on each of the emitter layers and electrically connected to the emitter layer, and the emitter layer of the base layer. a base electrode formed on a region where the emitter layer is not formed and electrically connected to the base layer, the depth of the base layer in the region where the emitter layer is not formed is equal to a bipolar transistor element.
JP4880990A 1990-02-27 1990-02-27 Bipolar transistor element Pending JPH03248535A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5760457A (en) * 1995-04-07 1998-06-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Bipolar transistor circuit element having base ballasting resistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5760457A (en) * 1995-04-07 1998-06-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Bipolar transistor circuit element having base ballasting resistor

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