JPH10125616A - パワートランジスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワートランジスタは、大電流を流しこれを
ターンオフするので、エミッタ中央近傍で発熱する。こ
の熱をケース外に放熱するため、エミッタ電極を金属板
で圧接する。このとき、エミッタの上に酸化膜があり、
その上にエミッタ電極が形成されているので、エミッタ
電極を加圧したとき、エミッタの中央部が良好に圧接さ
れず、金属圧接板側に熱が伝導されにくい。また、エミ
ッタ電極を圧接したとき、酸化膜部分が強く加圧され変
形してベース電極とのギャップを狹め特性を損なう。 【解決手段】 エミッタ電極３Ｅを、エミッタ３の表面
にポリシリコン７を形成して、このポリシリコン７の表
面に形成する。このことによりエミッタ電極を加圧して
も電極は変形しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワートランジス
タに関し、特に、エミッタ電極を金属圧接体で圧接する
パワートランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】パワートランジスタは、大電流を通電
し、この電流をスイッチング（ターンオフ）するので、
このスイッチングする際に熱を発生する。この熱をケー
スの外部に放熱し、寄生インダクタンスを小さく抑制す
る必要から、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）
等比較的シリコンと熱膨張係数の近い金属板を圧接体と
して使用し、エミッタ電極を圧接し、この金属圧接体か
ら放熱するようにしている。図３に、この従来のパワー
トランジスタの断面図を示す。

【０００３】パワートランジスタは、図３に示すように
コレクタ１，ベース２，エミッタ３からなり、コレクタ
１には基板４を介してコレクタ電極１Ｃが、ベース２に
はベース電極２Ｂが、またエミッタ３にはエミッタ電極
３Ｅが設けられている。そして、エミッタ電極３Ｅをモ
リブデンやタングステン等のシリコンと熱膨張係数の近
い金属板から成る金属圧接体５で圧接し、この金属圧接
体５を介して発生した熱を放熱している。

【０００４】なお、図中６はベース━エミッタ接合保護
用の酸化膜を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エミッタ電極３Ｅを金
属圧接体５で圧接するとき、エミッタ電極３Ｅは、図３
に示すように酸化膜６の上に重ねて形成されているの
で、圧接されると酸化膜６の上を強く圧接することにな
り、中央部は圧接されにくくなっている。

【０００６】パワートランジスタは大電流をスイッチン
グするので、そのときに高い熱を発生するが、その発熱
は図３の丸で示すエミッタの中央近傍で集中する。しか
し、この発熱した熱は、エミッタ電極３Ｅが金属圧接体
５に部分的にしか接合していないので、金属圧接体５へ
の熱伝導がしにくい。従って、十分な放熱は期待できな
い。放熱が不充分であると、大電流のスイッチングがで
きなくなる。

【０００７】また、エミッタ電極３Ｅを金属圧接体５で
圧接したとき、酸化膜６の部分が加圧されるので、エミ
ッタ電極３Ｅは変形し、横方向に伸びてベース電極２Ｂ
とのギャップが狹まり、ベース━エミッタ間の良好な絶
縁距離は保てなくなる。これを考慮してあらかじめベー
ス━エミッタ間の距離を広くすると、無駄な面積をとる
ことになり、面積利用率が低下するという問題が発生す
る。

【０００８】以上の点に鑑み、本発明は、放熱効果が優
れ、しかもエミッタ電極を圧接しても変形することのな
い此の種のパワートランジスタを得ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、エミッタ
電極の圧接部が部分的であること、およびエミッタ電極
を圧接したときに変形することに起因するもので、本願
の発明者は、種々検討した結果、ポリシリコンは、アル
ミなどの電極に比べて圧接による変形が少なく、ベース
電極との良好な絶縁をとるためのギャップを設けるのに
も適していることに着目し、エミッタの表面にポリシリ
コンを形成し、このポリシリコンの表面にエミッタ電極
を形成することにより、従来の課題が解決できることを
見い出した。よって、本発明は、エミッタの表面にポリ
シリコンを形成し、エミッタ電極は、このポリシリコン
の表面に形成することを基本とする。

【００１０】ポリシリコンはアルミなどの電極に比べ圧
接による変形が少なく、ベース電極との良好な絶縁を取
るためのギャップを設けるのに適している。このため、
カソード電極を薄くし、電極圧接による電極の変形を抑
制でき、この変形によるベース電極との短絡を防ぐこと
ができる。また、ターンオフ時に発生する発熱は、この
ポリシリコン層を通り外部に放熱されるため、遮断耐量
が増加し、動作周波数を高くでき、更に、電極の厚さを
薄くできることからパターン形成の精度が向上し、ゲー
ト電極との絶縁に伴うデットスペースを低減でき、素子
の面積利用率が増加できるようになる。

【００１１】ここでこのポリシリコンは、エミッタと同
じタイプにすることで、エミッタとして作用する。

【００１２】このエミッタ電極は、エミッタに直接接合
しない構成とするか、又はその一部をエミッタに接合す
る構成とする。

【００１３】エミッタとエミッタ電極との間にポリシリ
コンがあると、このポリシリコン部が抵抗として働き、
エミッタからベースに注入する電子の注入効率が若干悪
くなるが、エミッタ電極の一部をエミッタに接合する
と、従来のパワートランジスタとほぼ同じスイッチング
特性が得られる。

【００１４】また、このポリシリコンの抵抗分によっ
て、エミッタ中央に集中する電流フローが広げられ、熱
集中が緩和される。

【００１５】以上のように、エミッタ電極は、ポリシリ
コンの表面に形成しているので、金属圧接体でエミッタ
電極を圧接しても、エミッタ電極は変形することはな
く、また、エミッタの中央部近傍で発生した熱も、ポリ
シリコンを介してエミッタ電極および金属圧接体に良好
に伝導されるので、放熱効果も向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００１７】なお、図３と同一名称又は相当部分には、
これと同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施の形態のパワー
トランジスタの断面図で、エミッタ電極部の構成に特徴
を有する。

【００１９】即ち、エミッタ電極部は、エミッタ３の表
面にポリシリコン７を形成し、このポリシリコン７の表
面にエミッタ電極３Ｅを形成する。このポリシリコン７
は、エミッタ３がｎ型の場合はｎ型のポリシリコンを形
成し、また、ｐ型の場合はｐ型のポリシリコンを形成す
る。このように、エミッタと同じタイプのポリシリコン
を形成することにより、エミッタとして作用する。

【００２０】ポリシリコンはアルミなどの電極に比べ圧
接による変形が少なく、ベース電極との良好な絶縁を取
るためのギャップを設けるのに適しており、エミッタ電
極を薄くし、電極圧接による電極の変形を抑制でき、こ
の変形によるベース電極との短絡を防ぐことができる。

【００２１】また、ターンオフ時に発生する発熱は、こ
のポリシリコン層を通り外部に放熱されるため、素子の
遮断耐量が増加し、動作周波数を高くできる。更に、電
極の厚さを薄くできることからパターン形成の精度が向
上し、ベース電極との絶縁に伴うデットスペースを低減
でき、素子の面積利用率が増加できる。

【００２２】図２は本発明の第２の実施の形態の断面図
で、図１と異なる点は、エミッタ電極３Ｅの一部をエミ
ッタ３に接合し、接合部ｃを形成した点である。

【００２３】接合部分の構成としては、ポリシリコン部
を酸化膜６のエミッタ開口部よりポリシリコン部を狹く
し、エミッタ３の周辺部でエミッタ電極３Ｅと接合し、
接合部ｃを形成する。

【００２４】パワートランジスタのターンオンは、ベー
ス電極からエミッタ電極に電流を通電すると、エミッタ
からベースにキャリアが注入され、ターンオンする。こ
のキャリアの注入は、エミッタの周辺部から起こる。

【００２５】ポリシリコンがエミッタの上にあると、こ
のポリシリコン部が抵抗として働くので、図１のような
構造では、若干注入効率が悪くなってしまう。しかし、
図２の様にエミッタの周辺部でエミッタ電極とコンタク
トをとることによって、従来のトランジスタとほぼ同等
のゲインが得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、パワートランジ
スタのエミッタ電極を、エミッタの表面にポリシリコン
を形成し、このポリシリコンの表面に形成して、このエ
ミッタ電極を金属圧接体で圧接するようにしたので、エ
ミッタ中央部に発生する熱はポリシリコン，エミッタ電
極を介して金属圧接体に伝導され、外部に放熱される。

【００２７】また、エミッタ電極は加圧されても、ポリ
シリコン部を介して圧接するので、エミッタ電極のベー
ス電極との対向部は変形することがない。

【００２８】このことから、パワートランジスタのエミ
ッタ側の熱抵抗を小さく、かつ、ベース━エミッタ接合
の信頼性が高く、更にベース━エミッタ間にできる無効
面積を低減でき、面積の利用率が向上する、このことに
より、トランジスタの特性が向上し、動作周波数を高く
できる等の優れた効果を奏する。

【００２９】また、第２の実施の形態を適用することに
より、上記の効果に加え、パワートランジスタのゲート
能力が向上し、ターンオン特性の向上と、ターンオフ時
の電流、熱の集中が緩和され、遮断耐量が向上するとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の断面図。

【図３】従来のパワートランジスタの断面図。

【符号の説明】

１…コレクタ ２…ベース ３…エミッタ ４…基板 ５…金属圧接体 ６…酸化膜 ７…ポリシリコン １Ｃ…コレクタ電極 ２Ｂ…ベース電極 ３Ｅ…エミッタ電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミッタの表面にエミッタ電極を形成
   し、該エミッタ電極を金属圧接体で圧接してなるパワー
   トランジスタにおいて、 前記エミッタの表面に、該エミッタと同じタイプのポリ
   シリコンを形成し、このポリシリコンの表面にエミッタ
   電極を形成したことを特徴とするパワートランジスタ。
2. 【請求項２】 エミッタの表面にエミッタ電極を形成
   し、該エミッタ電極を金属圧接体で圧接してなるパワー
   トランジスタにおいて、 前記エミッタの表面に該エミッタと同じタイプのポリシ
   リコンを形成し、このポリシリコンの表面にエミッタ電
   極を形成するとともに、該エミッタ電極の一部をエミッ
   タに接合したことを特徴とするパワートランジスタ。