JPS5969967A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａｌ　　発明の技術分野 本発明りま半導体装置に係り、特に分割して形成された
複数個のエミッタが並列に接続されてなるオーバレイ構
造を有するトランジスタの構成に関する。

（ｂｌ　　従来技術と問題点 従来よりパワートランジスタを作成するに当り、エミッ
タの実効面積或いはエミ・ツタの周辺長を増大させるこ
とを一目的として、オーバレイ構造成いはメソシュエミ
ッタ構造がしばしば用いられている。

このうちオーバレイ構造はベース領域表面に、エミッタ
領域を複数個島状に配設するもので、各エミッタ領域は
ベース領域により分離されるため、各エミッタ相互間は
完全に分離されるという長所を有するが、エミッタ面積
が小さくなるという欠点がある。

一方メソシュエミソタ構造は、ベース領域表面にエミッ
タ領域を網（メソシュ）状に形成するもので、これを上
からみた平面パターンは上記オーバレイ構造のエミッタ
とヘースを入れ換えた形となっている。この構造は、エ
ミッタ面積を大きく出来る長所を有する反面、エミッタ
領域がつながっていることが欠点となる。

第１図、第２図にオーバレイ構造及びメソシュエミッタ
構造のトランジスタパターンの１ユニット分を、また第
３図、第４図にオーバレイ構造のトランジスタ及びメソ
シュエミッタ構造のトランジスタの等価回路を示す。な
おここｋこ掲げた例は、各エミッタに流れる電流を均一
化することを目的として、各エミッタに安定化抵抗（バ
ラスト抵抗）を接続したパワートランジスタのパターン
である。

第１図及び第２図において、一点鎖線で囲まれた部分１
はユニットパターンで、２はエミッタ領域、３はベース
領域、４はエミッタ・コンタクト、５ばベース・コンタ
クト、６は安定化抵抗を示す。

両図に図示したユニットパターンは１個のトランジスタ
に相当し、両構造とも半導体基板表面に上記ユニットパ
ターン１を多数配設し、これを並列に接続してパワート
ランジスタを形成している。

両図より明らかな如く、同一面積のユニットパターン１
内に形成し得るエミッタ領域２の面積は、ユニットパタ
ーンの周辺部にエミッタを形成するメツシュエミッタ構
造の方が大きく、従って許容最大電流が大きい。この点
はメンシュエミッタ構造が優る。

しかしオーバレイ構造では各エミッタ領域２が個々に分
離されているため、第３図に示す如くエミッタＥと安定
化抵抗ＲＥが直列に接続され、これがエミッタ電極Ｅに
よって並列接続された構成となっている。これに対し、
メソシュエミッタ構造にあっては第４図に示す如く、多
数のエミッタＥが並列に接続され、これが並列に接続さ
れた安定化抵抗ＲＥと接続する構成となる。なお両図の
Ｂはベースを、Ｃはコレクタを示す。

このため安定化抵抗Ｒ０による電流安定化作用は、メソ
シュエミッタ構造よりオーバレイ構造の方が各エミッタ
Ｅの個々に直接的に作用するので効果的であり、従って
破壊耐量が大きい。

このように両方式は一長一短で、両者の長所を兼ね備え
たパワートランジスタは未だ出現してしない。

ｔｃ＋　　発明の目的 本発明の目的はユニットパターン内に占めるエミッタ面
積の比率を増大し、しかも各エミッタ領域が実効的に分
離されたオーバレイ構造の半導体装置を提供することに
ある。

（ｄｌ　　発明の構成 本発明の特徴は、−導電型ベース領域と、該ベース領域
の表面近傍に島状に形成された複数の反対導電型エミッ
タ領域とを備え、該複数の島状エミッタ領域は、ベース
領域の表面から所定の深さの部分において、相互に接続
されてなることにある。

（ｅ）　　発明の実施例 以下本発明を実施例により具体的に説明する。

第５図は本発明の一実施例のユニットパターン１を示す
要部平面図で、１１はエミッタ領域形成のための開口で
ある。この開口１１は第６図に見られる如く、半導体基
板１例えばｎ型シリコン（Ｓｉ）基板１２表面にボロン
（Ｂ）のようなｐ型不純物を拡散せしめてベース領域１
３を形成した後、該ベース領域１３表面を被覆する絶縁
膜例えば二酸化シリコン（５ｉ０２＞膜１４を選択的に
形成する。本実施例はこの開口１１の寸法を極力大きく
したことが従来のオーバレイ構造のパワートランジスタ
と異なる点である。

つまり隣接する２つの開口１１の間隔、即ち残留せる５
ｉ０２膜１４の幅Ｗを、形成ずべきエミッタ領域の深さ
ｄの２倍以下（Ｗ≦２ｄ）に選ぶ。但し、ベースコンタ
クト形成領域１５は上記Ｗより大きく、コンタクト形成
に要する寸法に選んでおく。

上述の如く各部を形成したのち、上記５ｉ０２膜１４を
マスクとして砒素（Ａｓ）或いは燐（Ｐ）のようなｎ型
不純物を開口ｌｌ内に露出せるベース領域１３表面に導
入（デポジット）シ、次いでこれを加熱処理を施すこと
により、ベース領域１３内に拡散させ、エミッタ領域１
６を形成する。

上記拡散工程によって形成されるエミッタ領域１６の形
状及び濃度について第７図により説明する。

エミッタ領域１６とベース領域１３とのｐ−ｎ接合１７
は、両頭域１３．１６の不純物濃度が等しい点を結んだ
ところに位置するが、ベース領域１３の等濃度面１８が
ベース領域１３の周辺部以外では平坦であるのに対して
、エミッタ領域１６の等濃度面１９は、開口１工端部外
側で円弧状をなすため、該エミッタ領域１６は深奥部の
低濃度域はど横方向に広がり、従って両者の交点である
ｐ−ｎ接合１７は図示するように表面部より底部の方が
広がった形状となる。

本実施例においては隣接する２つの開口１１の間隔を狭
く選んであるので、隣接する２つのエミッタ領域１６と
１６″とは少なくとも深奥部において接続し、両者は形
状の上では一体化する。しかし両者の接続部２０は上述
の如（低濃度域であるため抵抗成分として働くので、隣
接する２つのエミッタ領域１６及び１６′の間には、抵
抗ＲＢが介装されることとなる。該寄生的な抵抗ＲＢは
、エミッタ領域１６．１６゛間を分離する分離抵抗とな
り得る。

本実施例では、基板表面近傍において隣接するエミッタ
領域１６及び１６゛間にｐ型領域２１が残留した例を掲
げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

即ち開口１１間を被覆する５ｉ０２膜１４の幅Ｗと、エ
ミッタ領域１６の深さｄとの関係を、前述したＷ≦２ｄ
　の範囲で選択することにより、隣接する２つのエミッ
タ領域１６．１６”の重なり具合を大きくも小さくも出
来る。

例えば第８図にみられるように、ｄに対してＷを比較的
小とすることにより、隣接する２つのエミッタ領域１６
．１６”を側壁部全域にわたって重ね合わせることも可
能である。この場合においても重ね合わさった部分は高
抵抗領域であるので、両者の間に介在する抵抗ＲＢは前
記一実施例におけるＲＢよりは小さいが、前述のメンシ
ュエミッタ構造におけるエミッタ相互間の抵抗よりは高
抵抗となることは容易に理解されよう。

第９図は前記第６図及び第８図に示した２つの実施例の
等価回路図であって、各トランジスタのエミッタとエミ
ッタ電極Ｅとの間には安定化抵抗Ｒ１が直列に接続され
、且つ各エミッタＥ間は抵抗Ｒ３によって分離されてい
る。

このように本発明ばＷとｄとの関係をＷ≦２ｄの範囲で
選択することにより、工゛ミッタ領域の面積を極大化し
、しかも多数のエミッタを動作上では分離することが出
来る。

上記第９図を前記第３図及び第４図と比較すれば、本実
施例の半導体装置を次のように理解出来よう。即ち、本
実施例の半導体装置は、従来のオーバレイ構造〔第３図
〕の各エミッタＥ間に分離抵抗ＲＢを介して接続するこ
とにより、オーバレイ構造でありながらエミッタ面積を
増大することを可能とし、またメンシュエミッタ構造〔
第４図〕の各エミッタ電極に抵抗ＲＢを挿入することに
よって、各エミッタＥ間を実効的に分離し、安定化抵抗
ＲＥの作用を効果的ならしめたものである。

従って本実施例により、従来のメツシュエミッタ方式電
流容量と、オーバレイ構造の破壊耐量とを兼ね備えたパ
ワートランジスタが得られる。

第１０図は上記一実施例の素子形成工程を終了した後（
前記第６凹成いは第８図の工程を終了した後）、安定化
抵抗やベース、エミッタの電極・配線を形成して得られ
た完成体の例を示す図であって、同図１ａｌは要部平面
図、同図Ｔｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ同図（ａｌのＸ−
Ｘ矢視部及びＹ−Ｙ矢視部を示す要部断面図である。

同図において、２０．２０’は二酸化シリコン（５ｉ０
２）膜、２１は多結晶シリコン層、ＲＥは該多結晶ンリ
コン層２１の抵抗成分を用いて形成した安定化抵抗、２
２はアルミニウム（Ａｌ１）よりなるベース電極、２３
はＮよりなるエミッタ配線、２４はＮよりなるエミッタ
電極、２５，２６．２７は５ｉ０２膜２０に開口された
多結晶抵抗シリコン層２１に対するコンタクト窓、２８
はエミッタ領域１６に対するコンタクト窓、２９はベー
ス領域１３に対するコンタクト窓である、３ｏはコレク
タ領域で、通常半導体支持基板（図示せず）上にエピタ
キシアル成長法によって成長させて形成する。

安定化抵抗ＲＥは素子形成工程を終了したときに、基板
１２表面に形成されている５ｉ０２膜２０上に多結晶シ
リコン層２１を被着せしめることにより形成する。次い
でこれの表面を加熱酸化法によって酸化し、形成された
５ｉ０２膜２０゛を選択的に除去してコンタクト窓２５
，２６．２７を設げるとともに、エミッタ領域１６に対
するコンタクト窓２８を設ける。

次いでＡＱを蒸着法等により半導体基板１２上に選択的
に被着せしめることにより、ベース電極２２．エミッタ
配線２３．エミッタ領域１６と多結晶シリコン層２１と
のコンタクト窓２６．２８間を短絡するショー上電極２
４とを形成する。かくして得られた本発明の半導体装置
は、多結晶シリコン層２１の抵抗率と寸法を選択するこ
とによって、コンタクト窓２５゜２６間及び２６．２７
間の多結晶シリコン層２１の抵抗値即ち安定化抵抗ＲＥ
の値を、所望の値とすることが出来る。

安定化抵抗Ｒ０は上記第１０図の構造及び製造方法によ
ることなく、通當用いられる他の構造及び製造方法によ
って形成したものであっても勿論差支えない。

（ｆｌ　　発明の詳細 な説明した如く本発明により、ユニットパターン内に占
めるエミッタ面積を極大化し、しかも各エミッタ間を実
効的に分離することにより、パワートランジスタの電流
容量及び破壊耐量を増大することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の半導体装置の要部平面図、第
３図及び第４図はその等価回路図、第５図及び第６図は
本発明の一実施例を示す要部平面図及び要部断面図、第
７図は本発明の原理を示す要部断面図、第８図は本発明
の他の実施例を示す要部断面図、第９図は上記−実施例
及び他の実施例の等価回路図、第１０図は本発明を用い
て得られた半導体装置の完成体を示す要部平面図及び要
部断面図である。 図において、■はユニットパターン、１１は開口、１２
は半導体基板、１３はベース領域、１４はエミッタ領域
を画定するための開口１１か形成された絶縁膜よりなる
マスク層、１６はエミッタ領域、１７はｐ−ｎ接合、２
０は隣接するエミッタ領域の接続部、Ｗは隣接する２つ
の開口のバクーン間隔、ＲＥは安定化抵抗、Ｒ８は分離
抵抗、Ｅはエミツタを示す。 第１図 第−２図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型ベース領域と、該ベース領域の表面近傍に島状
   に形成された複数の反対導電型エミ・ツタ領域とを備え
   、該複数の島状エミ・ツク領域は、ベース領域の表面か
   ら所定の深さの部分において、相互に接続されてなるこ
   とを特徴とする半導体装置。