JPS5919474B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5919474B2
JPS5919474B2 JP11205978A JP11205978A JPS5919474B2 JP S5919474 B2 JPS5919474 B2 JP S5919474B2 JP 11205978 A JP11205978 A JP 11205978A JP 11205978 A JP11205978 A JP 11205978A JP S5919474 B2 JPS5919474 B2 JP S5919474B2
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Japan
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gate
annular
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久雄 近藤
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
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    • H01L27/0705Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
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    • H01L27/0716Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors in combination with vertical bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はバイポーラトランジスタBPTと接合形の電
界効果トランジスタFETとを一体化した半導体装置の
改良に関するものである。
第1図は従来のプレナー形NPN−BPTと接合形FE
Tとを一体化した半導体装置を示す断面: 図、第2図
はその等価回路を示す回路図である。
図において、1はN形コレクタ層、2はN形コレクタ層
1の第1の表面部に形成されたP形ベース層、3はP形
ベース層2の表面部に形成されたN形エミッタ層、4は
N形コレクタ層1のN形工゛0 ミッタ層3に対向する
部分を取り囲み、P形ベース層2に接して形成された環
状のP形ゲート層である。上記半導体装置を構成するプ
レーナ形NPN−BPTはN形コレクタ層1、P形ベー
ス層2およびN形エミッタ層3をそれぞれコレクタ、ベ
ーに5スおよびエミッタとして構成され、接合形FET
は環状のP形ゲート層4、この環状のP形層4の内側の
N形コレクタ層1のP形ベース層2との境界面部、およ
びN形コレクタ層1の第2の表面部をそれぞれゲート、
ソース、およびドレインとし20て構成されている。な
お、妾合形FETのチャネル領域は環状V)P形ゲート
層4の内側のN形コレクタ層1である。このように構成
された上記半導体装置では、プレーナ形NPN−BPT
のコレクタと接合形FET25のチャネル領域とが同一
のN形コレクタ層1であるとともに、プレーナ形NPN
−BPTのベースであるP形ベース層2と接合形FET
のゲートである環状のP形ゲート層4とが接して形成さ
れているので、その等価回路は、第2図に示すように、
30プレーナ形NPN−BPTのコレクタと接合形FE
Tのソースとが接続され、プレーナ形NPN−BPTの
ベースと接合形FETのゲートとが接続された回路にな
る。
このように、プレーナ形NPN−BPTに接合形FET
を直列に接続する35ことによつて、プレーナ形NPN
−BPTのコレクタ電流の正の湿度依存性を接合形FE
Tのドレイン電流の負の温度依存性で補償し、プレーナ
形NPN−BPTの熱的不安定性を防止しようとするも
のである。ところが、上記従来装置の構造では、プレー
ナ形NPN−BPTのベースと接合形FETのゲートと
が接続されているので、接合形FETのゲートに印加で
きる最大の電圧がプレーナ形NPN一BPTのベース.
エミツタ間の耐圧によつて制限される。
このために、接合形FETのゲートへの印加電圧を高く
して、接合形FETのドレイン電流の負の温度依存性を
大きくすることができないので、プレーナ形NPN−B
PTの正の温度依存性を十分補償することができないと
いう欠点があつた。この発明は、上述の欠点に鑑みてな
されたもので、BPTと接合形FETとが一体化した半
導体装置において、上記BPTのベースと上記接合形F
ETのゲートとを分離し、上記接合形FETのゲートへ
の印加電圧を高くできるようにして、上記接合形FET
のドレイン電流の負の温度依存性を大きくすることによ
つて、上記BPTのコレクタ電流の正の温度依存性を容
易に補償できるようにすることを目的とする。
第3図はこの発明の一実施例としてプレーナ形NPN−
BPTと接合形FETとを一体化した半導体装置を示す
断面図、第4図はその等価回路を示す回路図である。
図において、1はN形コレクタ層、2はN形コレクタ層
1の第1の表面部に形成されたP形ベース層、3はP形
ベース層2の表面部に形成されたN形エミツタ層、5は
N形コレクタ層1の第2の表面上に形成されたN形半導
体層、6はP形ベース層2と所定間隔をおいてこれを取
り囲みN形コレクタ層1の第1の表面から第2の表面に
達するように形成されN形半導体層5の表面を露出さそ
た環状の溝、4aは環状の溝6内に露出したN形半導体
層6の表面からP形不純物を拡散して形成された環状の
P形ゲート層である。
この実施例の半導体装置を構成するプレーナ形NPN−
BPTは、N形コレクタ層1、P形ベース層2、および
N形エミツタ層3をそれぞれコレクタ、ベース、および
エミツタとして構成され、接合形FETは環状のP形ゲ
ート層4a1この環状のP形ゲート層4aの内側のN形
半導体層5のN形コレクタ層1との境界面部、およびN
形半導ノ体層5の上記境界面部と対向する表面部をそれ
ぞれゲート、ソース、およびドレインとして構成されて
いる。
なお、接合形FETのチヤネル領域は環状のP形ゲート
層4aの内側のN形半導体層5である。この実施例の半
導体装置では、プレーナ形Nヘ一BPTのコレクタであ
るN形コレクタ層1と接合形FETのチヤネル領域であ
るN形半導体層5とが接して形成されているとともに、
プレーナ形NPN−BPTのベースであるP形ベース層
2と接合形FETのゲートである環状のP形ゲート層4
aとが分離されているので、その等価回路は、第4図に
示すように表わされる。
このように、プレーナ形NPN−BPTのベースと接合
形FETのゲートとが分離されているので、接合形FE
Tのゲートに印加できる電圧は、プレーナ形NPN−B
PTのベース.エミツタ間の耐圧によつて制限されるこ
となく、高くすることができる。
このために、接合形FETのゲートへの印加電圧を高く
することによつて、接合形FETのドレイン電流の負の
温度依存性を大きくすることが可能となり、プレーナ形
NPN−BPTのコレクタ電流の正の温度依存性を容易
に補償することができる。また、接合形FETのゲート
への印加電圧がプレーナ形NPN−BPTのベースエミ
ツタ間にほとんど印加されないので、プレーナ形NPN
−BPTO)P形ベース層2の厚さを薄くして、その高
速動作を可能にすることができる。なお、上記実施例に
おいて、N形コレクタ層1をはさむP形ベース層2と環
状のP形ゲート層4aとの間の最短距離をWcとし、N
形コレクタ層1およびN形半導体層5のそれぞれの不純
物濃度をNc,およびNC2とし、かつ環状のP形ゲー
ト層4aの内径を2aとして、これらの距離WCl不純
物濃度Nc,およびNC2、並びに内径2aの間に次式
ば満足するように設計すると、上記実施例を容易に構成
することができる。司 )1 ▼ l
▼し V (リすなわ
ち、上記実施例では、P形ベース層2とN形コレクタ層
1と環状のP形ゲート層4aとでPNP−BPTを構成
しており、N形コレクタ層1がベースとなつているので
、環状のP形ゲート層4aに印加で央7.畠十の営庄舵
N竪11ノカ々―コレクタ層1のパンチスルー電圧VP
Tは次式で与えられる。
ここに、qは電子の負荷、εsはN形コレクタ層1の誘
電率である。
一方、接合形FETのチヤネル領域をピンチオフさせる
環状のP形ゲート層4aのピンチオフ電圧VpOは次式
で与えられる。
したがつて、環状のP形ゲート層4aへ印加できる電圧
は、プレーナ形NPN−BPT(7)N形コレクタ層1
をパンチスルーさせることなく、接合形FETのチヤネ
ル領域をピンチオフさせる必要があるので、上記式およ
び式からVpO<VPTの条件、すなわち上記〔1〕式
を満足させればよいことになる。
特に、接合形FETのチヤネル領域を構成するN形半導
体層5の不純物濃度NC2をプレーナ形NPN−BPT
(7)N形コレクタ層1の不純物濃度NClより低濃度
にする場合には、上記〔1〕より環状のP形ゲート層4
aの内径2aを大きくすることができるので、接合形F
ETのドレイン電流を大きくすることが可能となる。な
お、この発明は、上記実施例のN形をP形に、P形をN
形にした場合にも適用できるばかりか、プレーナ形BP
Tをメサ形BPTにした場合にb適用できる。
以上、説明したように、この発明の半導体装置では、第
1伝導形の半導体層の表面部に形成された環状の第3伝
導形層をゲート層とし、この環状のゲート層に囲まれた
上記半導体層をチヤネル領域とする接合形FETと、上
記環状ノゲート層に囲まれた上記半導体層の表面に第1
伝導形のコレクタ層の下面が接するように形成されたプ
レーナノ形もしくはメサ形のBPTとで構成され、上記
BPTのベース層と上記FETのゲート層との間の最短
距離をWcとし、上記コレクタ層と上記半導体層とのそ
れぞれの不純物濃度をNClおよびNC2とし、かつ上
記ゲート層の内径を2aとしたとき、の関係を満足する
ようにしたので、上記接合形FETのゲート層に印加で
きる電圧は上記BPTのベース.エミツタ間の耐圧によ
つて制限されることなく、高くすることができる。
このために、上記接合形FETのゲート層への印加電圧
を高くすることによつて、上記接合形FETのドレイン
電流の負の温度依存性を大きくすることが可能となり、
上記BPTのコレクタ電流の正の淵度依存性を容易に補
償することができる。また、上記接合形FETのゲート
層への印加電圧が上記BPTのベース.エミツタ間にほ
とんど印加されないので、上記BPTのベース層の厚さ
を薄くして、その高速動作を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプレーナ形NPN−BPTと接合形FE
Tとを一体化した半導体装置を示す断面図、第2図はそ
の等価回路を示す回路図、第3図はこの発明の一実施例
としてプレーナ形NPN一BPTと接合形FETとを一
体化した半導体装置を示す断面図、第4図はその等価回
路を示す回路図である。 図において、1はN形(第1伝導形)コレクタ層、2は
P形(第2伝導形)ベース層、3はN形エミツタ層、4
,4aはそれぞれ環状のP形ゲート層、5はN形半導体
層、6は環状の溝である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1伝導形の半導体層の表面部に形成された環状の
    第2伝導形層をゲート層とし、この環状のゲート層に囲
    まれた上記半導体層をチャネル領域とする接合形電界効
    果トランジスタ、および上記環状のゲート層に囲まれた
    上記半導体層の表面に第1伝導形のコレクタ層の下面が
    接するように形成されたプレーナ形もしくはメサ形のバ
    イポーラトランジスタを備え、上記バイポーラトランジ
    スタの第1伝導形のコレクタ層をはさむ第2伝導形のベ
    ース層と上記接合形電界効果トランジスタの第2伝導形
    の環状のゲート層との間の最短距離をWcとし、上記コ
    レクタ層と上記第1伝導形の半導体層とのそれぞれの不
    純物濃度をNc_1およびNc_2とし、かつ上記第2
    伝導形の環状のゲート層の内径を2aとしたとき、Nc
    _2・a^2<Nc_1・W^2c の関係を満足するようにしたことを特徴とする半導体装
    置。
JP11205978A 1978-09-11 1978-09-11 半導体装置 Expired JPS5919474B2 (ja)

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JPS5538080A JPS5538080A (en) 1980-03-17
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5972193A (ja) * 1982-10-18 1984-04-24 アルプス電気株式会社 電子部品插入機
JPS59107600A (ja) * 1982-12-13 1984-06-21 アルプス電気株式会社 電子部品插入機の部品受渡装置
US9935628B2 (en) * 2015-11-10 2018-04-03 Analog Devices Global FET—bipolar transistor combination, and a switch comprising such a FET—bipolar transistor combination

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