JPS6022366A - ダ−リントン接続形トランジスタ - Google Patents

ダ−リントン接続形トランジスタ

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JPS6022366A
JPS6022366A JP58132259A JP13225983A JPS6022366A JP S6022366 A JPS6022366 A JP S6022366A JP 58132259 A JP58132259 A JP 58132259A JP 13225983 A JP13225983 A JP 13225983A JP S6022366 A JPS6022366 A JP S6022366A
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JP
Japan
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region
junction
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type
Prior art date
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Pending
Application number
JP58132259A
Other languages
English (en)
Inventor
Shizuo Karasawa
唐澤 鎭男
Futoshi Tokuno
徳能 太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6022366A publication Critical patent/JPS6022366A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は一つの半導体基体内でダーリントン接続され
るトランジスタの構造に係り、特にそのリーク電流をな
くして前段トランジスタの電流増幅率を増大させ、更に
ターンオフタイムを小さくする改良に関するものである
〔従来技術〕
従来よりトランジスタの王なる応用分野であるインバー
タ装置においては、小形の駆動回路で動作し得るように
トランジスタをダーリントン接続する場合が多く、回路
構成を簡素化するために同−半導体基体内に2つのトラ
ンジスタをダーリントン接続するワンチップ・、ダーリ
ントン・トランジスタが提案されてい、る。
第1図は従来のダーリントン・トランジスタの構成例を
示す断面図で、fi+は半導体基体、(2)はn−形高
抵抗層、(3)はn+形コレクタ層、(4)は前段トラ
ンジスタ(イ)のp形ベース、(5)は後段トランジス
タツタ、(8)は分離帯(ハ)に形成されたn形分離−
R,、+91は前段ベース電極、(lO)は前一段エミ
ッタ電極、(++lは後段ベース電極、θ2)は後段エ
ミッタ電極、(13)は共通のコレクタ電極である。な
お、B、EおよびCはそれぞれこのダーリントン・トラ
ンジスタのベース、エミッタおよびコレクタ端子である
次に、第1図に示す従来構造のダーリントン・トランジ
スタの動作原理について説明する。前段トランジスタ(
イ)のベース電極(9)に正のバイアスを加えて、前段
ベース(4)から前段エミッタ(6)にベース電流工。
を流すことにより前段トランジスタ(イ)を動作させる
と、前段トランジスタ(イ)の電流増幅率の大きさだけ
ペース電流工3が増幅された大きさのコレクタ電流工。
1がコレクタ(3)から前段エミッタ(6)に流れる。
そして、前段エミッタ電j9H(10+と後段ベース電
極(lljとが電気的に短絡されているので、電流〔工
、十工。1〕は後段ベース(5)から後段エミッタ(7
)に流れて後段トランジスタ(ロ)を動作させ、後段ト
ランジスタ(ロ)の電流増幅率の大きさだけ電流〔工8
+工。1〕が増幅された大きさのコレクタ電流工。がコ
レクタ(3)から後段エミッタ(7)に流れる。このよ
うにして、入力電流工3を流すと、大きな出力電流工。
が得られるわけである。
しかしながら、前段ベース(4)と後段ベース(5)と
が同一のp形層に存在し、*t1段エミッタ(4)と後
段ベース(5)とが短絡されている、ということにより
、前段トランジスタ(イ)と後段トランジスタ仲)とを
分離する分離帯←)に、前段ベース(4)と前段エミッ
タ(6)との間に並列接続される抵抗Rが寄生すること
になり、それが前段トランジスタ(イ)のベース電流の
リーク・バスとなって前段トランジスタの電流増幅率を
著しく低下させてしまうことになる。実際に前段トラン
ジスタ(イ)に働きかけるベース電流より(true)
とリーク電流工、の経路を示すと次のようである。
より(true) ’■−(9+ −+4) −[61
−+10) −(Ill−(5)−(71−(12’1
−[F] ■L :■−[411−(4+−ロー(5)−(11)
−(5)−(7)−(12)−[F] そこで従来では、この分離帯(ハ)の幅を大きくとって
抵抗Rを大きくするという方法が採られてきた。
しかしこの方法では、有効導通面積を低下させてしまう
ことになる。このことは、大きな電流容量を目標とすれ
ばするほど前段トランジスタ(イ)の面積も当然大きく
なるので、その前段トランジスタ(イ)の周辺長も長く
なり、抵抗Rを大きくするには必然的に分離帯r−tを
非常に大きくとらなければならない、ということから大
きな問題となる。しかもこの抵抗Rを大きくすると、タ
ーンオフ時に後段トランジスタ(ロ)の残存キャリアを
引くために流す電流工 、 が小さくなってしまい、こ
の残存B(OF) キャリアを引き難くなってしまう。なぜならIB(。F
F)は次に示すような経路を通って流れるからである。
より((+py) 1m)−(121−(7)−(5)
−J−14+−(91−■〔発明の概要〕 この発明は以上のような点に鑑みてなされたものでダー
リントン接続を構成する前段トランジスタのベースと後
段トランジスタのベースとを分離することによって、リ
ーク電流を解消して前段トランジスタの電流増幅率を増
大させ、更にスピードアップダイオードを設けることに
よってストレージタイムの短縮をはかったダーリントン
接続トランジスタを提供するものである。
〔発明の実施例〕
第2図はこの発明の第1の実施例の構成を示す断面図で
、第1図の従来例と同一符号は同等部分し、その説明の
惠複を避ける。この実施例では前段ベース(4)とn形
高抵抗層(2)との間の接合J1゜および後段ベース(
5)とn形高抵抗層(2)との間の接合J2の各端縁は
それぞれ半導体基体(1)の主面に個別に露出しており
、前段ベース(4)と後段ベース(5)とは分離帯(/
つの部分で完全に分離されている。
また、分離帯しうにはn影領域04)とこれを凹むp影
領域05)とが形成されスピードアップダイオードを構
成している。このような構成にすることによって、リー
ク電流■、はほとんどルーとなり、次に示す実際に前段
トランジスタ(1)に働きかけるベース亀流工 、 だ
けが流れることになる。
n(t。
IB(truリ −〇−19+ −14+ −+8+ 
−tto+ −(II) −+5) −[7)−(I2
1−[F] さらに、前記内蔵スピードアップ・ダイオードの存仕に
より、ターンオフ時に次に示す経路を通って電流より(
。FF)を流して後段トランジスタ(ロ)の残存キャリ
アを引くことができ、ストレージ・タイムを短縮するこ
とがでへる。
IB(。、、) + @−(121−(71−(51−
(III−(17) −、+15)−(14)−〇〇)
−〇 たたし、前記スピードアップ・ダイオードの部分にトラ
ンジスタが寄生することになシ、スピードアップ・ダイ
オードの効果が低減してしまうので、この部分のp層0
61およびn−層(21の幅を太きくしてトランジスタ
としての働きを弱めておくことが必要である。
また、前段ベース(4)とn−形高抵抗層(2)との間
の接合J、と、ダイオード部分のp形層(Iglとn−
形高抵抗層(2)との間の接合J3との間隔W1および
後段ベース(5)とn−形高抵抗層(2)との間の接合
J2と上記接合J3との間隔W2が十分狭くて、接合J
、、J3問および接合J2.J3間がそれぞれ接合J1
.J2の耐圧および接合J2.J3の耐圧よりも低い電
圧で空乏状態(ピンチオフ状態)となるような構造とな
っているので、耐圧の低下を避けることかできる。
そして、前段トランジスタ(イ)と後段トランジスタ(
ロ)との分離帯(うがダイオードとなっていて寄生抵抗
が存在しないので、前段トランジスタ(イ)が大きくな
っても従来における程の有効導通面積低下という問題は
ない。しかしそうは1つでも、この第2図に示す構造で
は、やはり有効導通面積低下という問題を完全に解決す
ることはできない。
第3図はこの点を考慮したこの発明の第2の実施例を示
す断面図である。上記第1の実施例では半導体基体il
+の一点鎖線りで示す中央部は前段ベース電極(9)の
取シ出し部分という働きをしているだけでトランジスタ
動作はしていない。そこで、この第2の実施例では前記
スピードアップダイオードをこの中央部に内蔵させる。
それによって半導体基体t1+を最大限有効に利用でき
、有効導通面積低下という問題は解決された。また、前
段トランジスタ(イ)と後段トランジスタ(ロ)との分
離帯幅、すなわち接合J1と接合J2との間隔W3か、
前記W1.I”2と同様に、対向する接合J、 、 +
2間が接合J1および接合J2の耐圧よりも低い電圧で
空乏状態(ピンチオフ状態)となるように十分狭い構造
になっているので、耐圧の低下を避けることができる。
しかし、高抵抗層(2)が主表面に露出しているので、
外部的な汚染等が原因となる反転層がこの高抵抗層(2
)界面に生じやすくなり、前段ベース・エミッタ間短絡
現象を来すことになる。この反転層の防止策として、第
4図に、示す第3の実施例のような構成かある。つまり
、主表面に露出した接合J1.J2間を、その接合間に
介在する間抵抗のn−形半堺体領域(2)とは同−継電
型をなす低抵抗のn+形半導体層(+8)で覆って前記
反転層の発生を防止し、しかもこのn+形低抵抗半導体
Jtj(18)の深さを接合J、、J2の深さよりも洩
くすることにより、接合J1および+2の耐圧かこのn
+形低抵抗半導体層(1a)の不純物濃度ではなくn−
形高抵抗半導体層(21の不純物濃度で決定されるよう
にして、耐圧の低下を防ぐことができる。接合J、、 
+2の同にも同様なn+3y。
低抵抗半導体層α9)が敗りである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明になるダーリントン接続
形トランジスタでは前段トランジスタのベースと後段ト
ランジスタのへ−2とを分離したので、従来構造におけ
るリーク電流はWf泊し前段トランジスタの電流増幅率
を増大させることができ、更に、スピードアップダイオ
ードを設けたのでキャリヤのストレージタイムを短縮さ
せ高速動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダーリントン・トランジスタの構成例を
示す断面図、ム↓2.第3および第4図はそれぞれこの
発明の第1.第zおよび第3の実施例の構成を示す断面
図である。 図において、il+は半導体基体、(2)はn−形高抵
抗J(Ji(第1領域) 、+31はn+形コレクタ層
(第1領域)、(41はp形前段ベース(第2領域) 
、’ (51はp形後段ベース(第3領域) 、(61
はn形前段エミッタ(第5領域)、(7)はn形後段エ
ミッタ(第6領域)、Hはn影領域(x==e−領域)
 、(151はp形領域(第々領域) 、(+8) l
 ’(19)はn形(第1導電形)低抵抗半導体層、J
、は第1pn接合、+2は第2pn接合、+3は第3p
n接合、Cはコレクタ端子、Bはベース端子、Eはエミ
ッタ端子である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す0 代理人 大岩増雄 第1図 第2図 第3図 第4図 手続補正書(自身) 昭和%B ’l、!、17゜ 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭58−1323a59号2、発
明の名称 ダーリントン接続形トランジスタ3、補正を
する者 代表者片山仁へ部 5、 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、 補正の内容 明細書をつぎのとおり訂正する。 ページ 行′ 訂 正 前 : 町 止 棟5 8 (
ロ)のベース 仲)のp形ベース6 14 @段エミッ
タ+41 前段エミッタ(618115同等部分 し、
同等部分を示し、■ 、 321 1 1 ] ・ 1 1 I ” 1 )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fil 第1および第2の主表面を有する一つの半導体
    基体内に形成され、上記第1の工面に露出した84!1
    導電形の第1領域、上記第1導電形とは逆の第2導電形
    を有し上記第1領域に接してそれぞれ第1.第2および
    第3pn接合を形成するとともにそれぞれ上記第2の工
    面に露出するように互いに分離して形成された第2.第
    3および第4領域、並びに第1導電形を有し上記第2.
    第3および第4領域内にそれぞれ上記第2主面に露出す
    るように形成された第5.第6および第7領域を備え、
    上記第2領域と上記第7領域とを電気的に接続し、かつ
    、上記第3領域と上記第4領域と上記第5領域とを電気
    的に接続し、上記第1領域、第2領域および第6領域か
    らそれぞれコレクタ、ベースおよびエミッタ端子を引き
    出したことを特徴とするダーリントン接続形トランジス
    タ。 (2)第1領域は第1の主面側に低抵抗層を反対側に高
    抵抗層を備え、第4領域の第2の工面からの深さが第2
    および第3領域より深く、かつ、上記第4領′域に接す
    る部分の上記第1領域の高抵抗層が上記第1領域の他の
    部分の高抵抗層より厚さを大きくなされたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のダーリントン接続形ト
    ランジスタ。 (3)第2領域が半導体基体の内側、第3領域が上記半
    導体基体の外側、第4領域が上記第2および第3領域の
    間に位置するようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項記載のダーリントン接続形トラン
    ジスタ。 (4)第1pn接合と第3pn接合との第2領域と第4
    領域との分離帯における間隔並ひに第2pn接合と上記
    第3pn接合との第3領域と上記第4領域との分離帯に
    おける間隔かそれぞれ上記第1および第3pn接合の耐
    圧、並ひに上記第2および第3pn接合の耐圧より低い
    電圧で上記各分離帯がピンチオフするような値であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のダーリント
    ン接続形トランジスタ。 (5)第1pn接合と第3 pn接合との間の第2の主
    表面部および第2pn接合と上記第3pn接合との間の
    第2の主表面部に第1導電形の低抵抗半導体層を第2.
    第3および第4領域より浅く形成したことを特徴とする
    特許請求の範囲第3項または第4項記載のダーリントン
    接続形トランジスタ。 (6)第2領域が半導体基体の内側、第3領域が上記半
    導体基体の外側に位置し、第4領域が上記第2領域の更
    に内側に位置するようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載のダーリントン接続形ト
    ランジスタ。 (7)第1pn接合と第2pn接合との第2領域と第3
    領域との分離帯における間隔釜ひに上記第1pn接合と
    第3 pn接合との上記第2領域と第4領域との分離帯
    における間隔がそれぞれ上記第1および第2pn接合の
    耐圧並びに上記第1および第3 pn接合の耐圧より低
    い電圧で上記各分離帯がヒンチオフするような値である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載のダーリン
    トン接続形トランジスタ。 (8)第1pn接合と第3pn接合との間の第2の主表
    面部および上記第1pn接合と第2pn接合との間の第
    2の主表面部に第1導電形の低抵抗半導体層を第2.第
    3および第4領域より浅く形成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第6項または第7項記載のダーリントン接
    続形トランジスタ。
JP58132259A 1983-07-18 1983-07-18 ダ−リントン接続形トランジスタ Pending JPS6022366A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994880A (en) * 1986-10-31 1991-02-19 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device constituting bipolar transistor
JP2006108543A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994880A (en) * 1986-10-31 1991-02-19 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device constituting bipolar transistor
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