JPS5925389B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5925389B2
JPS5925389B2 JP51011103A JP1110376A JPS5925389B2 JP S5925389 B2 JPS5925389 B2 JP S5925389B2 JP 51011103 A JP51011103 A JP 51011103A JP 1110376 A JP1110376 A JP 1110376A JP S5925389 B2 JPS5925389 B2 JP S5925389B2
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transistor
emitter
layer
base
transistors
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JP51011103A
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宏 西海
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L27/08Devices 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 only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices 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 only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0823Devices 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 only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
    • H01L27/0825Combination of vertical direct transistors of the same conductivity type having different characteristics,(e.g. Darlington transistors)

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダーリントン接続した一対のプレーナ形トラン
ジスタに関するものである。
いわゆるダーリントン接続をする場合、駆動トランジス
タおよび電力トランジスタの2個のトランジスタのコレ
クタを互いに接続し、駆動トランジスタのエミッタを電
力トランジスタのベースに接続し、これら2個のトラン
ジスタのベースは互いに接続しないようにする。
2個のトランジスタを同一チップ土に設ける場合には2
個のトランジスタをダーリントン対(ペア−)として作
動せしめるのに必要のある程度に2個のトランジスタの
ベースを高度に絶縁することは従来は困難であつた。
その理由は、一体の同じ材料が各トランジスタのベース
として作用するためである。一方、2個のコレクタ間は
所望通り自動的に接続される。その理由は、一体の同じ
材料が、双方のトランジスタに対するコレクタとして作
用するためである。ダーリントン対として作動する一対
のメサ形トランジスタを同一チップに設け、両トランジ
スタのベース間を所要の程度に絶縁した従来の装置を第
1図〜第3図によつて説明する。まず最初ダーリントン
対(ペア−)を示す第1図につさ説明する。
第1図において、トランジスタ10は電力トランジスタ
とすることができ、トランジスタ12は駆動トランジス
タとすることができる。これらトランジスタ10および
12のコレクタは互いに接続し、トランジスタ12のエ
ミッタはトランジスタ10のベースに接続する。これら
トランジスタ10および12のように別個のトランジス
タを上述したように接続することは既知であり、かかる
接続は2個のトランジスタ10および12を駆動するの
に要するベース電流を1個のトランジスタ10を駆動す
るのに要する値よりも著しく小さな値に減少せしめる必
要がある場合に用いられろ。その理由は、トランジスタ
10に対するベース電流はトランジスタ12のコレク夕
・エミツタ電流から取り出され、従つてトランジスタ1
0およびトランジスタ12の対に対するベース電流はト
ランジスタ10および12の直流電流増幅率HFEの積
だけ減少するためである。ここで、トランジスタ10お
よび12のコレクタ間およびトランジスタ12のエミツ
タとトランジスタ10のベースとの間は接続されるも、
トランジスタ10および12のベース間は接続されない
ということに注意すべきである。トランジスタ10およ
び12を1個のチツプに設ける場合には、これら両トラ
ンジスタのコレクタはそのままで自動的に互いに接続さ
れる。その理由は、一体の同じ材料を双方のトランジス
タに対するコレクタとすることができるためである。ト
ランジスタ12のエミツタをトランジスタ10のベース
に接続することは種々のいかなる方法でも行なうことが
できるが、最も好適で最も廉価な従来方法は、接続線を
ベース材料の表面に沿つて延在させる方法であつた。2
個のトランジスタのベースは一体の同じ材料から造るた
め、トランジスタ12のエミツタからトランジスタ10
のベースへの接続線をベース材料の表面の土方に延在さ
せると、2個のトランジスタ10および12のベース間
も接続され、これらベース間の接続抵抗が充分小さい場
合にはこれによりダーリントン対としての2個のトラン
ジスタの所望作動を完全に破壊するかあるいは著しく損
傷させる。
これを避けるため、従来方法によつて設けたダーリント
ン対を有するチツブを第2図および第3図に示す。第2
図は平面図であり、第3図は第2図の−線における断面
図である。第2図における点線はPN接合を示す。第3
図に示すように、P形材料より成るベース層14をN形
コレクタ層16上に設ける。
又、P形ベース層14内にはN形エミツタ層18および
20を設ける。次にP形ベース層14を、このベース層
14とコレクタ層16との間のPN接合面22の一部を
除去する深さまで腐食し、後述する橋絡部24以外で、
エミツタ層18、ベース層14、コレクタ層16を有す
るトランジスタ12と、エミツタ層20、ベース層14
、コレクタ層16を有するトランジスタ10とのベース
層を互いに分離すム。エミツタ層20はエミツタ層18
よりも著しく大きくし、エミツタ層20を有するトラン
ジスタ10を電力トランジスタとし、トランジスタ12
を駆動トランジスタとし得るようにする。コレクタ電極
は第2図および第3図に示さないが、コレクタ層16は
第3図から明らかなように、双方のトランジスタ10お
よび12に対し共通にする。エミツタ層18に対するエ
ミツタ電極26は、橋絡部24の頂部に沿つて存在し二
酸化ケイ素層30によつて上記頂部から絶縁された導体
28を経て電力トランジスタ10のベース電極32に接
続し、トランジスタ12のエミツタをトランジスタ10
のベースに所望通りに接続する。しかし、橋絡部24は
ベース層の材料すなわちP形材料で成るため、橋絡部2
4のP形材料によつて2個のトランジスタ10および1
2のベース層14のP形材料を接続してしまう。この接
続は前述したように除去するかあるいはできるだけ高抵
抗にする必要がある。橋絡部24は第2図で示すように
トランジスタ12の上側左側隅部からトランジスタ10
の下側左側隅部まで延在する細長形状にしてある。しか
し、土述した従来方法では、以下の欠点を有する。
a、橋絡部24の抵抗は、形状、チップ面積、ベース層
材料の不純物濃度などの物理的制約によりせいせい数k
Ωとまりであり、ダーリントン接続の電力トランジスタ
の破壊を完全には抑えきれず、HFEのコレクタ電流依
存性も悪くなる。B,.P形ベース層14をこのベース
層14とコレクタ層16との間のPN接合面22の一部
を除去する深さまで腐食したモード〔MOat(堀)〕
部2箇所と長さの長い橋絡部との面積がトランジスタ能
動部として作用していないため、接合容量が大きくなつ
てスイツチングスピードが遅くなり、ダミー面積が増加
してチツプ収率が下がり、チツプ良品歩留も悪化する。
c、モード部でのチツプ肉厚が薄くなつているため、製
造途中工程でチツプが割れ易く、チツブ良品歩留が悪化
する。d、メサ形であることにより、PN接合面22が
外部に露出しているため、信頼性に乏しい。本発明は、
上記の点に鑑みてなされたもので、ダーリントン接続の
駆動トランジスタおよび電力トランジスタを同一チツプ
にブレーナ状に形成することにより、一対のトランジス
タのペースを充分高度に絶縁して、ダーリントン接続ト
ランジスタの作動が破壊されないように、あるいは著し
く劣化されないようにし、さらに熱的安定性のため、電
力トランジスタにおいてベース層と同一の伝導形を有し
ベース層に接して半導体基板の主面に沿つてエミツタ層
内へ突出してエミツタ電極に接しベース層とエミツタ電
極とを所定の抵抗値にて接続する半導体抵抗領域を設け
ることによつて、小面積を保ちつつ簡単な製造工程で、
部品点数を少なくした半導体装置を提供することを目的
としたものである。
本発明によつて設けたダーリントン対を有するチツプを
第4図および第5図に示す。
第4図は平面図であり、第5図は第4図のV−V線にお
ける断面図である。第4図における点線はPN接合を示
す。第5図に示すように、P形材料より成るベース層4
4,45をN形コレクタ層46上に選択拡散により一対
設ける。又、P形ベース層44,45内にはN形材料よ
り成るエミツタ層48および50をそれぞれ設ける。エ
ミツタ層50はエミツタ層48よりも著しく大きくし、
エミツタ層50を有するトランジスタ60を電力トラン
ジスタとし、トランジスタ62を駆動トランジスタとし
得るようにする。コレクタ電極は第4および第5図には
示さないが、コレクタ層は第5図から明らかなように双
方のトランジスタ60および62に対し共通にする。エ
ミツタ領域48に対するエミツタ電極56は、二酸化ケ
イ素層70上の導体膜58を経て電力トランジスタ60
のベース電極72に接続し、トランジスタ62のエミツ
タをトランジスタ60のベースに所要通りに接続する。
上記のように構成することによりトランジスタ62,6
0のベース間の接続は除去できる。すなわち、PN接合
により分離できるためである。同時に、電力トランジス
タにおいて、ベース層45と同じ伝導形を有し、ベース
層45に接続し半導体基板の主面に沿つて狭小な形状で
エミツタ層50内に喰い込み、ベース層45とエミツタ
電極66とを所定の抵抗値Rでもつて導通さす半導体抵
抗領域68を設ける。二酸化ケイ素層70、電極56,
66,72などを設ける方法は既知であるため、これら
の詳細な説明は省略する。上記の実施例装置の等価回路
図を第6図に示す。
上記の実施例の半導体装置においては、ダーリントン接
続の駆動トランジスタ62と電力トランジスタ60とを
同一の半導体基板にプラーナ方式にて両トランジスタ6
0,62のベース層44,45を互いに分離して設ける
と共に、電力トランジスタにおいて、ベース層45に接
して半導体基板の主面に沿つてエミツタ層50に突出し
てエミツタ電極66に接しベース層45とエミツタ電極
66とを所定の抵抗値Rにて接続する半導体抵抗領域6
8を設けたので、ベース層44とベース層45とが十分
に絶縁されているので、ダーリント7接続トランジスタ
60,62の作動が破壊されたり、著しく劣化すること
がなく、また、電力トランジスタ60のベース層45と
エミツタ電極66とが半導体抵抗領域68によつて所定
の抵抗値にて接続されているので、熱的安定性を保つこ
とができる。また、電力トランジスタのベースとエミツ
タとを接続する抵抗を内蔵しているからチツプ面積を小
さくすることができる。また、半導体抵抗領域68はエ
ミツタ層50を形成するためのマスクを修正することに
よつてベース層45と一体に形成することができるから
、半導体抵抗領域68を形成するために工程を追加する
必要がない。半導体抵抗領域68の所要の抵抗値はその
形状を適当に設計することによつて得られる。さらに、
半導体抵抗領域68がエミツタ層50の側面から半導体
基板の主面に沿つて突出するように形成されているから
、この半導体装置をインパータ回路に使用し、逆バイア
スをかけたときも、半導体抵抗領域68の部分でトラン
ジスタ作用をすることがなく、従つて、半導体抵抗領域
68の部分が破壊されることがない。上記の実施例では
、駆動トランジスタおよび電力トランジスタがNPNト
ランジスタである場合について述べたが、両トランジス
タがPNPトランジスタである場合にも、本発明は同様
に適用できるものである。
以上詳述したように、本発明による半導体装置において
は、ダーリントン接続用の駆動トランジスタと電力トラ
ンジスタとを同一半導体基板上にブレーナ方式で形成し
、絶縁膜を介して上記半導体基板に被着された導体膜に
よつて上記駆動トランジスタのエミツタ電極と上記電力
トランジスタのベース電極とを接続し、上記電力トラン
ジスタにおいて、ベース層と同一の伝導形を有しベース
層に接して半導体基板の主面に沿つてエミツタ層内へ突
出してエミツタ電極に接しベース層とエミツタ電極とを
所定の抵抗値をもつて接続する半導体抵抗領域を設けた
ので、同一半導体基板内にダーリントン接続のプレーナ
形駆動トランジスタ、プレーナ形電力トランジスタ、お
よび電力トランジスタのエミツタとベースとを結ぶ抵抗
を組み込むことができ、特性の向土およびチツプ面積の
減少に役立つ効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はダーリントン接続のトランジスタの回路図、第
2図は同一半導体基板土にメサ形により形成された従来
のダーリントン接続トランジスタの平面図、第3図は第
2図の一線における断面図、第4図は本発明の実施例装
置の平面図、第5図は第4図のV−V線における断面図
、第6図は実施例装置の等価回路図である。 図において、44,45はベース層、46はコレクタ層
、48,50はエミツタ層、56,66はエミッタ電極
、58は導体膜、60は電力トランジスタ、62は駆動
トランジスタ、68は半導体抵抗領域、70は二酸化ケ
イ素層、72はベース電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同一半導体基板にプレーナ方式にてコレクタ層を共
    通にすると共にベース層が互いに十分に絶縁されるよう
    に設けられたダーリントン接続用の駆動トランジスタお
    よび電力トランジスタ、絶縁膜を介して上記半導体基板
    に被着し上記駆動トランジスタのエミッタ電極と上記電
    力トランジスタのベース電極とる接続する導体膜、なら
    びに上記電力用トランジスタにおいてベース層と同一の
    伝導形を有しベース層に接して上記半導体基板の主面に
    沿つてエミッタ層内へ突出してエミッタ電極に接しベー
    ス層とエミッタ電極とを所定の抵抗値にて接続する半導
    体抵抗領域を備えてなる半導体装置。 2 駆動トランジスタおよび電力トランジスタがNPN
    トランジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置。 3 駆動トランジスタおよび電力トランジスタがPNP
    トランジスタであることる特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置。
JP51011103A 1976-02-04 1976-02-04 半導体装置 Expired JPS5925389B2 (ja)

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JPS5294779A JPS5294779A (en) 1977-08-09
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JPS5081283A (ja) * 1973-11-16 1975-07-01

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