JPH055373B2 - - Google Patents

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JPH055373B2
JPH055373B2 JP63279529A JP27952988A JPH055373B2 JP H055373 B2 JPH055373 B2 JP H055373B2 JP 63279529 A JP63279529 A JP 63279529A JP 27952988 A JP27952988 A JP 27952988A JP H055373 B2 JPH055373 B2 JP H055373B2
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JP
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gate electrode
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Uiremu Rudeitsukufuitsue Adorianusu
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/7302Bipolar junction transistors structurally associated with other devices

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第1導電形の基板領域、この基板領
域上に設けられ且つ該基板領域とpn接合を形成
する反対の第2導電形の半導体層、および、表面
に隣接した第1導電形のベース領域と、このベー
ス領域内に設けられた第2導電形のエミツタ領域
と、前記の基板領域と半導体層の間にあつて前記
のベース領域の下方に位置する高濃度にドープさ
れた埋込層と、表面に隣接する第2導電形のコレ
クタ接点領域と、ベース領域と前記のコレクタ接
点領域の間に位置し且つバリヤ層により前記の半
導体層より分離されたゲート電極とを有するバイ
ポーラトランジスタを有する半導体をもつた半導
体デバイスに関するものである。
このような半導体デバイスは欧州特許明細書
EP45447号に記載されている。
高電圧が用いられる回路に使用されるトランジ
スタに対しては、半導体層内に形成された縦形バ
イポーラトランジスタと横形接合電界効果トラン
ジスタとより成り、その1つのゲート電極が基板
で構成される構造が屡々選ばれる。基板はこの場
合半導体層と反対の導電形である。
この構造の2つの実施態様が前記の欧州特許明
細書に記載されている。
第1の実施態様では、縦形pnpトランジスタの
ベース領域が埋込層を越えて突出して延在し、か
くして前記の電界効果トランジスタの別のゲート
電極を形成し、そのチヤネルはコレクタ領域(=
半導体層)の一部で形成される。
このトランジスタが、コレクタがエミツタ、ベ
ースおよび基板に対して高い電圧を有するように
作動されると、電界効果トランジスタは表面側と
基板側の両方から空乏化される。ベース領域と基
板の間の半導体層の厚さを通しての空乏化は、ブ
レークダウン電圧以下で生じ(所謂RESURF原
理)、その結果、非常に高いコレクタ−ベース電
圧を用いることができ、一方、表面に平行な比較
的強い電界の影響の下で可なりのエミツタ−コレ
クタ電流がそれでも流れることができる。
エミツタホロワ動作では、エミツタ、ベース及
びコレクタはすべて基板に対して高い電圧を有す
る。半導体層はこの場合は基板側からだけ空乏化
され、一方半導体層の厚さの一部は空乏化されな
いままで残り、したがつて低いエミツタ−コレク
タ電圧でも十分に大きな電流が半導体層を通つて
流れることができる。けれども、エミツタホロワ
の形の動作における重要な制限は、ベース領域の
外側部分が半導体層および基板とバイポーラ寄生
pnpトランジスタを形成することがあるというこ
とである。npnトランジスタのオーバードライブ
の場合にベース−コレクタ接合が逆方向にバイア
スされると、大きなホール流が前記のpnpトラン
ジスタを経て注入されるが、このホール流は極め
て望ましくなく、デバイスの修復不可能な損傷を
招くことがある。したがつて、この実施態様はエ
ミツタホロワ形態での動作には余り適しない。
前記の欧州特許明細書に記載された第2の実施
態様によれば、埋込層はnpnトランジスタの全ベ
ース領域下方に延在し、電界効果トランジスタの
別のゲート電極は、基板と電気的に接続された別
個のp形表面領域により形成されている。この実
施態様もエミツタホロワ形態での動作に余り適し
ない。この場合エミツタ、ベースおよびコレクタ
に存する基板に対して高い電圧において、半導体
層は両ゲート電極(基板およびp形表面領域)か
ら完全に空乏化される。低いエミツタ−コレクタ
電圧において、表面に平行な十分に強い電界がな
いために半導体層を通つて電流が流れることがで
きず、したがつてデバイスは適切に動作するとこ
ができない。
本発明の目的は、特に、前述したデバイスに固
有の欠点を除去するかまたはこれ等の欠点を少な
くとも可なりの程度迄低減し、エミツタホロワ形
態での使用に適した高圧で働くトランジスタを得
ることにある。
本発明によれば、冒頭に記載した種類の半導体
デバイスにおいて、ゲート電極がエミツタ領域に
電気的に接続されたことを特徴とするものであ
る。
エミツタホロワ形態での動作時、本発明の半導
体デバイスでは表面からの空乏化は生じない。そ
の上、ベースすなわち順方向のコレクタ−ベース
接合を有するベースのオーバードライブの場合、
基板への電荷キヤリヤの注入は全くまたは事実上
生じない。コレクタ−ベース接合で注入された少
数電荷キヤリヤは実際にエミツタと短絡されたゲ
ート電極によつて集められ、その上大部分が埋込
層によつて阻止される。
前記のバリヤ層は、例えば、整流する金属−半
導体接合(シヨツトキー接合)によつて形成する
ことができる。けれども、ゲート電極は、半導体
層とpn接合を形成する第1導電形の半導体領域
によつて構成するのが有利である。
本発明の一実施態様では、ゲート電極は、絶縁
(バリヤ)層により半導体表面より分離された導
電層により構成される。
別の好ましい実施態様では、高濃度にドープさ
れた第2導電形の分離領域は、表面から第2導電
形の埋込層に延在し、この埋込層と共に半導体内
のベース領域を完全に包囲する。その結果、ベー
ス領域のオーバードライブの場合、基板への注入
は更に一層強く阻止される。
更に、半導体層と基板領域の間に、高濃度にド
ープされ、ゲート電極の下方に位置する第1導電
形の埋込層を設けるのも好ましい。したがつて基
板側からの空乏化が増加するが、これは所定の状
況では望ましい。
前述したように、本発明の利点は、バイポーラ
トランジスタがエミツタホロワ形態で接続された
回路において十分に実現される。
以下本発明を図面を参照して実施態様により更
に詳しく説明する。
第1図は本発明の半導体デバイスの略断面図を
示す。このデバイスは簡単のために線MM′を中
心として(径方向に)対称的となるように示され
ているが、これは別に必要不可欠なことではな
い。このデバイスは、この実施態様では珪素より
成る半導体1を有するが、他の半導体材料を用い
てもよい。半導体1は3・1014atoms/cm3のドー
ピング濃度を有する第1導電形、この例ではp
形、の基板領域2を有する。酸化珪素層13で被
覆された第2の反対導電形の半導体層3が前記の
基板領域上に配けられる。この実施態様では、前
記の層3は、約20μmの厚さと6・1014atoms/
cm3のドーピング濃度を有するn形エピタキシヤル
層で、基板領域2とpn接合4を形成する。
デバイスは更に、表面5に隣接し且つ例えば
3μmの厚さを有する第1(p)導電形のベース領域
6と、このベース領域内に設けられ且つ2μmの
深さを有する第2(n)導電形のエミツタ領域7と、
ならびに、基板領域2と半導体層3の間に配設さ
れ且つベース領域6の下方に位置する第2(n)導電
形の高濃度にドープされた埋込層8とを有するバ
イポーラトランジスタを有する。更に、例えば表
面5に隣接するエミツタ領域7と同じ深さとドー
ピング濃度を有する第2(n)導電形のコレクタ接点
9、ならびに、ベース領域6とコレクタ領域9の
間に位置してバリヤ層11により半導体層3より
分離されたゲート電極が存する。この実施態様で
は、このゲート電極は、高濃度にドープされた部
分10Aと弱くドープされた部分10Bより成
り、バリヤ層11は、これ等の部分10A,10
Bとn形層3とで形成されたpn接合によつて形
成される。
本発明によれば、ゲート電極10A,10Bは
エミツタ領域7と電気的に接続される。第1図の
実施態様では、この接続は、ゲート電極の高濃度
にドープされた部分10Aとエミツタ領域7とに
接触した金属層12より行われる。
前述したトランジスタ構造をエミツタホロワ配
置で用い、比較的高い電圧がpn接合4の両側に
逆方向に加えられると、層3の空乏化がpn接合
より生じる。エミツタ電圧がpn接合4の両側の
電圧にくらべて極く小さい時には、ゲート電極が
エミツタ領域7と接続されているため該ゲート電
極とn形層3間のpn接合11からは実質的な空
乏は生じない。したがつて、エミツタが略々コレ
クタ電位にあるようにしたエミツタホロワ配置の
トランジスタ7,6,9を用いると、層3は完全
にピンチオフさせず、その結果電流は低いエミツ
タ−コレクタ電圧でも流れることができる。
けれども、エミツタが略々基板電位の時には空
乏化が層3の接合11から生じる。pn接合11
と4からの空乏層は、ブレークダウンが生じる前
に互に出合う可能性を有しなければならない。こ
の条件を満たすために、層3のドーピング濃度と
ゲート電極の下方のこの層の厚さとの積が略々
0.8×1012と1.5×1012atoms/cm3の間になければな
らない。
更に、コレクタ−ベースが順方向に接続されて
いるトランジスタのオーバードライブの場合に
は、基板2へのホールの注入は全くまたは事実上
行われない。実際にこれ等ホールは、エミツタ7
と短絡されたゲート電極10A,10Bによつて
集められる。その上、集められないホールは、層
3に対し高濃度のn形ドーピングを有する埋込層
によつて止められる。
以上述べたトランジスタ構造は通常の技術によ
つてつくることができるもので、種々の半導体層
のドーピングと厚さは、所望される特性および/
または用途に従つて当業者が選ぶことができる。
第2図は別の実施態様を示したもので、この第
2図では、高濃度にドープされたp形埋込層20
が、ゲート電極10A,10Bの下方で半導体層
3と基板領域2の間に設けられている。その結
果、基板側からの層3の空乏は更に増されること
ができる。
第3図に断面で示した好ましい別の実施態様で
は、ベース領域6から基板領域2への電荷キヤリ
ヤの注入は更に強く妨げられる。この実施態様で
は、埋込層8と同じ導電形の高濃度にドープされ
た領域30が更に設けられ、この領域は、表面5
に延在し、埋込層8と共にベース領域を完全に包
囲する。
今迄述べた本発明の半導体デバイスの実施態様
では、ゲート電極10A,10Bは、逆にバイア
スされたpn接合11によつて半導体層3より分
離された半導体領域である。好ましい別の実施態
様によれば、ゲート電極は、絶縁層41によつて
半導体表面5より分離された導電層40によつて
形成される(第4図参照)。この導電層はこの場
合接続層12も形成する同じ金属層によつて形成
されているが、これは別に必要不可欠なことでは
ない。前記の絶縁層41は、酸化珪素層、窒化珪
素層或はその他の単一または複合絶縁層でもよ
い。したがつて、半導体層3に対して十分に高い
負電圧が絶縁層41に加えられた時半導体層3が
表面5から空乏化されることができる。金属−絶
縁体−半導体構造40,41,3が形成される。
前記の層40に対して選ばれる材料は、金属の代
りに、多結晶珪素、金属珪化物またはその他の導
電性材料でもよい。前記の絶縁層41は、層3の
空乏が上側より生じる回路においてこの空乏が一
般の動作電圧で十分に生じる程に薄く選ぶことが
できる。
本発明は、第1図に示したようにトランジスタ
7,6,9がエミツタホロワ(入力電圧I、出力
電圧U)として接続された回路において特に重要
である。
関係のpn接合の比較的高いブレークダウン電
圧に対して好ましい条件を得るために、浅い、弱
くドープされた領域10B,14A(“延長部”)
が強くドープされた領域10Aと14に更に加え
られているが、前記の延長部はpn接合11,1
6の両側の比較的低い電圧で既に空乏化され、表
面の電界の強さを低減する。ベース領域6にもこ
のような延長部を設けることができる。けれど
も、これ等の延長部は何れも本願発明に不可欠な
ものではない。
本発明は以上述べた実施態様に限定されるもの
ではない。例えば、珪素以外の半導体材料を用い
てもよく、更に、種々の半導体領域の導電形は、
(同時に)反対の導電形に代え、同時に種々の電
圧を逆にすることもできる。その上更に、このデ
バイスは、実施態様におけるようにアイランド状
の層部分に配される必要はなく、一方径方向に対
称的に構成される必要もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体デバイスの一実施態様
の略断面図、第2図は別の実施態様の略断面図、
第3図は更に別の実施態様の略断面図、第4図は
更に別の実施態様の略断面図である。 1……半導体、2……基板領域、3……半導体
層、4,15,16……pn接合、5……表面、
6……ベース領域、7……エミツタ領域、8,2
0……埋込層、9……コレクタ接点領域、10
A,10B,40……ゲート電極、11……バリ
ヤ層(pn接合)、12……金属層、13……絶縁
層、30……分離領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電形の基板領域、この基板領域上に設
    けられ且つ該基板領域とpn接合を形成する反対
    の第2導電形の半導体層、および、表面に隣接し
    た第1導電形のベース領域と、このベース領域内
    に設けられた第2導電形のエミツタ領域と、前記
    の基板領域と半導体層の間にあつて前記のベース
    領域の下方に位置する高濃度にドープされた埋込
    層と、表面に隣接する第2導電形のコレクタ接点
    領域と、ベース領域と前記のコレクタ接点領域の
    間に位置し且つバリヤ層により前記の半導体層よ
    り分離されたゲート電極とを有するバイポーラト
    ランジスタを有する半導体をもつた半導体デバイ
    スにおいて、ゲート電極はエミツタ領域に電気的
    に接続されたことを特徴とする半導体デバイス。 2 ゲート電極は、半導体層とpn接合を形成す
    る第1導電形の半導体領域で構成された請求項1
    記載の半導体デバイス。 3 ゲート電極は、絶縁層により半導体表面より
    分離された導電層により構成された請求項1記載
    の半導体デバイス。 4 高濃度にドープされた第2導電形の分離領域
    は、表面から第2導電形の埋込層に延在し、この
    埋込層と共に半導体内のベース領域を完全に包囲
    する請求項1乃至3の何れか1項記載の半導体デ
    バイス。 5 高濃度にドープされた第1導電形の埋込層
    は、半導体層と基板領域の間に設けられ、ゲート
    電極の下方に位置する請求項1乃至4の何れか1
    項記載の半導体デバイス。 6 ハイポーラトランジスタはエミツタホロワの
    形で接続された請求項1乃至5の何れか1項記載
    の半導体デバイス。
JP63279529A 1987-11-09 1988-11-07 横形高圧トランジスタ Granted JPH01160053A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8702671A NL8702671A (nl) 1987-11-09 1987-11-09 Laterale hoogspanningstransistor.
NL8702671 1987-11-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01160053A JPH01160053A (ja) 1989-06-22
JPH055373B2 true JPH055373B2 (ja) 1993-01-22

Family

ID=19850886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63279529A Granted JPH01160053A (ja) 1987-11-09 1988-11-07 横形高圧トランジスタ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4987469A (ja)
EP (1) EP0316988B1 (ja)
JP (1) JPH01160053A (ja)
KR (1) KR0138917B1 (ja)
DE (1) DE3871908T2 (ja)
NL (1) NL8702671A (ja)

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EP0316988B1 (en) 1992-06-10
KR890008993A (ko) 1989-07-13
JPH01160053A (ja) 1989-06-22
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