JPS61159762A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS61159762A
JPS61159762A JP59277689A JP27768984A JPS61159762A JP S61159762 A JPS61159762 A JP S61159762A JP 59277689 A JP59277689 A JP 59277689A JP 27768984 A JP27768984 A JP 27768984A JP S61159762 A JPS61159762 A JP S61159762A
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semiconductor
semiconductor region
emitter
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Masaru Yoneda
米田　勝
Akira Baba
章 馬場
Yutaka Fukushima
福嶋　豊
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Sanken Electric Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リードン倚するパワートランジスタ又はこれ
にｇ４似の半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
例えば、パワートランジスタチップに２いては。
特注向上の要求に応えるべく、多数の小面積エミッタ領
域を形成したマルチエミッタトランジスタ。
エミッタ憤ＩＲン格子次に形成して相対的にベース領域
が島状に形成されるメツシュエミッタトランジスタとい
った微細パターン構造の採用が増力Ωし℃いる。
この種の構造のトランジスタにおいては、エミッタ領域
が小面積であるので、エミッタリード線ｙ！ｌ−接続す
るためのエミッタポンディングパッド部分ン、エミッタ
領域にオーミック接触するＪうに設けることが因難であ
る。マルチエミッタトランジスタの場合を考えると、エ
ミッタ領域の１つケ大面積と丁れば、この大面積エミッ
タ領域にオーミック接触さぜたポンディングパッド部分
乞設けることがでざるロ　しかし、この構造では、大面
積エミッタ部分が他のエミッタ領域に比べてニス破壊し
易（なり、破壊耐量の小さいトランジスタとなってしま
う。このような事情から、微細パターンン有するトラン
ジスタにｇいてを工、エミッタ領域またはベース領域の
上に絶Ｒ膜乞介して形成した１１ｔ惨蛍楓ンエミツタボ
ンデインクパツドとする構造ン採用することが多い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しρ）シ、この構造では、エミッタポンディングパッド
部分の抗張力（エミッタポンディングパッドにリードＭ
ＭＺ接続し、このリード機を引張ったときのパッド部分
の破壊に対する強さ］が、半導体領域にオーミック接触
したポンディングパッドに比べて小さくなる。第９図は
ポンディングパッド部分の４ｊｌＬ２Ｉｌｙ！−説明す
るものである。この第９図に２いて％＋ｌＩはシリコン
基板、（２ＪはＳｉｎ、　（下層ンと５１ｍＮ４　（上
層）とから成る絶縁層、（３１はエミッタポンディング
パッドを形成するＡｌ層とＺｎ層とＮｉ　ｆｆｉとから
成る接続導体、（４）はＡｇ候のリード機。
（５）はＰｂ　−Ｓｎ　−Ａｇ系の半田である。この構
造は。
半田１５７で接続するためにリード＆　＋４７と導体層
＋３７の間の接ｙ１１強度が非常に大きいという長ＰＪ
ｒを有する。
ところが、リード機（４）の引張り試験ケ行うと、破線
＋６）の部分での破断いわゆるシリコンの膚割れが発生
し、半田接続の長Ｐｊｒ’ａ’生かし切るだけの引張り
強度が得られないことが分った。この挽象１工。
ｅ　Ｍ　層＋２）によるストレスがかかつているシリコ
ン基板山の表面部分に、接続導体１．（＋と半田（５〕
によるストレスが刀０わり１強度的に籾いシリコンが破
壊に至るものと考えられる。
今、半田（５）でリードｓ’ｖ接続する場合について述
べたが、半田以外の導電性接合材ｙ！−便用してリード
をボンディングする場合、及び尋’＊注接合材ン使用し
ないでリードｔボンディングする場合にＫいても、１ｍ
！］様な問題及び十分な接着力が得られないという問題
が生じろ。そこで１本発明の目的は、リード部材の接続
部分の抗張力の大きい牛導体装置ン提供することにある
。
〔問題点ン解決するための手段〕
上記目的ｙａ’運成するための不発明に係わる半導体装
置は、第１の導１［型の第１の半導体領域と。
前記ｍ１の半導体領域に＠俵する第１の都電型とは反対
の第２の導電励の第２の半導体領域と、前記第２の半導
体領域にＩＷ記第１の半導体領域とは反対側に？いて隣
接する第１の導ＩＬ型の第３０千導体領域と、前記第１
の半導体領域に＠接し、且つ前記第２の半導体領域と電
気的に分離または抵抗接続され、少なくとも前記第１の
半導体領域に隣接する部分が第２の導１１Ｌ型である第
４の半導体領域と、少なくとも前記ｗ！、３０半導体填
域と前記第４の半導体領域との間の半纏体譲体表面上に
設けられた絶縁層と、前記第３の半導体領域と前記亮４
０半導体領域とｔ接続するために前記第３の半導体領域
と前記絶縁層と前記第４の半導体領域との上に設けられ
た導体層と、ｓｔｒ記第４の半導体領域上において前記
導体層に接続されたリード部材とを旬している。
〔作　用〕
上紀殆明にｇける第４の半導体領域は、リード部材ン接
続するために設けられた部分である。リード部材を工絶
縁層上の導体層に接続されずに、第４の半導体領域上の
導体層に接続されるので、絶縁層に基つ（抗張力の低下
が生じない。なｇ、リード部材下部の８４の半導体領域
は、第１〜帛３の半導体領域ρ１ら実質的に独立させて
いるので。
電気的動作に支障は生じない。動作時に第４の半導体領
域にＳいて発熱し、破壊し易くなるという現象も起さな
い。
〔実施例〕
仄に、第１図〜第７図に基づいて本発明の実施例に係わ
るマルチエミッタ型シリコンパワートランジスタ（バイ
ポーラトランジスタ）　’ｋｉｉ５！ｍする。
牛尋体泰体αυの上から４１！！！鰍Ｊ−１等体層等ン
取り除いて、基体（１）１の表面ン示す第１図、及び完
成したトランジスタの断面を示す第４図及び第５図から
明らかな如（、第１の導電型の第１の半導体領域として
の高抵抗のＮｍコレクタ領域Ｑ２）が設けられ、この円
に第２の導１１Ｅｍの第２の半導体領域としてのＰ型ベ
ース領域俣謙がａ素拡散によって形成され、更にベース
領域（（３）の中に第１の導電励の第３の半導体領域と
しての多数のＮ型エミッタ領域α４が燐拡散によって形
成されている。多数のエミッタ領域αルは、平面形状四
角形の同じ大きさ乞有して基盤状に規則正しく配置され
ている。
ｕ５１は二はツタリード巌のポンディングパッド部分を
形成するための第４の半導体領域としてのＰ層領域、四
は領域１１５１とベース領填ｕＪｔ逐結する幅狭の（手
助面積の）２Ｍ領域であり、いずれもペース拡散と同時
に硼素拡散によって形成され℃いる。領域（１５１とベ
ース領域ａ謙は、領域−で連結されている部分以外の所
にＲいてはコレクタ藁抵抗領域ａカによってＰ！、部分
ＪＩＩされることになるため、幅狭であることによって
抵抗領域として作用する領域ｕｅによって抵抗接続され
ることになる。領域（１３ａ）は、ベースリード細のた
めのポンディングパッドが形成さｎる部分である。ｍ１
図から明らかな如く、エミッタリードのボンディングの
ためのＰａ領域（１５１とペースリー°ドのボンディン
グのたのの領域（１３ａ）とは基体Ｕυの平面四角形の
表面の対角縁上の角に設けられている。従って、第１図
にＳげるパターンは領域（ｌシ（］ａａ）　’ｌｋ：結
ぶ対角ｍｙｔ中心に対称である。
なお、領域Ｕ物は、完成後のトランジスタのエミッタ・
ベース間にバイアス抵抗あるいは安定化抵抗として作用
する抵抗を並夕ＩＪ接続した回路構成とするために形成
したものである。
配−導体及びリード線ン取り除いて絶縁層（１７３の表
面を示す第２図、及び完成したトランジスタの断面を示
す褐４図及び第５図ρ）ら明らかな如く。
谷エミッタ領域（１４１Ｆ！−露出さぜるための開口端
が各エミッタ領域ａ４Ｊ＠に設けられている。也し、基
体ｕｌｌの角（１１ａＪと（ｌｌｂ）ト’に結ぶ対Ａ［
ｆＫ位置”ｆるエミッタ領域（１４Ｂ）においては、対
月練ン中／Ｌ？に対称に２つの開口（２０ａ）（２）Ｊ
ｂＪが設けられ℃いる。
また、ベース領域Ｕ譲を露出させるために、谷エミッタ
領域（１４１の角の近傍に開口（イ）が設けられている
。
餞はベースリードのボンディングのための領域（１３ａ
）’１ｍ出させるだめの開口、　（Ｊｌｌはエミッタリ
ードのボンディングのための慣城口を露出させるための
開口である。な２０％開口（１８１αＩＩＤは、角（１
１ａバ１ｌｂ）χ結ぶ対角線を中心に対称に配置されて
いる。シリコン基体αυ上に形成された絶縁層１１７）
は、シリコン領域側ンＳｉ偽膜とするＳｉ（Ｊａｍ　（
シリコン酸化膜）　−Ｓｉ、Ｎ４膜（シリコン窒化層〕
とから成る。ＳｉＯ２展は熱酸化膜で、厚さ約０・７μ
ｍである。Ｓｉ、Ｎ、Ｊｌ＋ＩはＣＶＤ＠により付層形
成したもので、厚さ０．１μｍ弱である。
リード＊Ｙ：取り除いてチップ表面を示す第３図及び完
成した素子の断面ン示す第４図及び謁５図から明らかな
如（、ベース電極として鋤くベース′ｆｋ続導体層１２
２）と、エミッタ電極として働くエミッタ接＠尋体層（
ハ）とが設けられ℃いる。ペース接続等体層−は、第２
図に示す開口（ｌａｌｙ！′通してベース領域ｕ′５に
オーミック接触する部分（２２ａ）と、領域（１３ａ）
にオーミック接触するポンディングパッド部分（２２ｂ
）と、Ｓ分（２２ａ）（２２ｂ）　’！’相互に接続す
るためにＰ３３膜（Ｌ７）の上に設けられた配癲部分（
２２ｃ）とから成る。エミッタ接続導体層のは、第２図
の開口ｃｊＵＶ通してエミッタ領域α４にオーミック接
触する部分（２３ａ　）と、領域αシにオーミック接触
する部分（２３ｂ）と、これ等の相互間を接続するため
に絶縁層αηの上に設けられた配？ＩＭ部分（２３υと
から成る。ベース接続導体層のは、角（ｌｌａ）（ｌｌ
ｂ）Ｙ結ぶ対角趣上χ痣ひる部分とここから枝状に延び
る部分とχ頁し、対角？ｗン中心に対称に配置され。
対角線上ン延びる部分は第２図に示す分割された対のエ
ミッタ露出用開口（２ｏａＪ（２（ｊｂ）の間に配置さ
れている。エミッタ接続導体層のは、ベース接続４体層
囚の間に入り込むように配置されている。
これ等の導体層ののはクロス配線されていないので、対
周縁上のエミッタ領域を蕗出させるだめの対の開口（ｚ
ｏａ）＜２ｏｂ）は別の方向から延びてきた導坏Ｉ−に
よって憶われている。上述のペース及びエミッタ接続導
体層ののは、シリコン領域ｌｌｌＡｌとするｉ　−Ｚｎ
　−Ｎｉの三層構造とされている。Ａｌ層は、厚さ約５
μｍでチップ上の全面に真空蒸ｗ後にフォトエツチング
によって囚のようなパターンに形成され、　Ｚｎ層は約
０．０５−０．１μｍと働く薄いもので、置換メッキ（
メッキ溶液ＫＡｊが浴解し。
七のときの反応で生じた電子ｔメッキ浴液中のＺｎイオ
ンがもらって金ｊｉｇ　ＺｎとしてＡｌ上に析出する万
ｆｆ１）によってＡｌ上に形成され、Ｎ鳳層は酸性カニ
ゼン法として公知の無電解メッキ法によりＺｎ上に形成
されている。なｇ、Ｎｉ層形成銹に、２００℃程度の熱
処理が行われている。この三層構造の導体層−のは、配
線抵抗ン小さくできるといつＡｌ電極の利点と半田付は
可能というＮｉ’ｌｌｆ！の長所ン合わぜ持つものであ
る。Ｚｎ層はＡｌ層とＮｉ層の艮好な接着のためにブｒ
在させている。
第３図のＩＶ−ＩＶ線に相肖する部分に対応する完成後
のトランジスタの断面ン示す褐４図から明らかな如＜、
Ｐ励領域（１５１上のポンディングパッド部分（２３ｂ
）に４ｇ表のエミッタリード線□□□がＰｂ　−Ｓｎ−
結糸の半田（至）によって接合されている。また。
第３図の１−マ細に対応する完成後のトランジスタの断
面ン示す第５図から明らかな如く、領域（ｌａａＪ上の
ポンディングパッド部分（２２ｂ）にはＡｇ製のベース
リード臓（２）がＰｂ　−Ｓｎ　−Ａｇ糸の半田（至）
で接合されている。なお、低抵抗のコレクタ領域（至）
の下面にはＡＩ　−Ｚｎ　−Ｎｊから成る三層構造のコ
レクタ電極（ハ）が設けられている。
第４図及び第５図に示す完成したトランジスタチップの
エミッタリード線（至）の引張９仄験を行ったところ、
第９幽の従来構造であればシリコンの層割れが１％根度
の確率で発生していたものン。
シリコンの層割れを皆無とすることができた。Ｒ■ち、
開口Ｃｌ１ｌケ０．７　ｍｍ角、リード？Ｍｃ！Ｂの直
径を０．２５　ｍｍとしたとき、適切な電極形成条件お
よび半田付は条件χ遇択したことと相まって、直径０．
２５ｍｍのＡｇ襞リード１１８ｍの抗張力である１、０
〜１．５ｋｇ以下においてはシリコンの層割れ、電極ｔ
ｄＪ剥れ、及び半田削れ等は起こらず、全数リード線（
至）切れとなった。一方、ベースリードｍｃｉｎｒｃ関
し又も、エミッタリード＊ＣＳと同じ接続構造としてい
るので、ＩＷｌじく艮好な炭続強度ン得ることができた
。
第６図は完成したトランジスタの等価−路である。この
−路の抵抗Ｒｔ工、第１図に示すペース領域α冴とＰＩ
ＩＩ領域Ｕシとの間に形成された偏狭のＰｍ領域（Ｉ＠
によって得られる。ダイオードＤは、Ｐｍｍ職域１５１
ンＮｍコレクタ慣城（１４に設けることによって生じる
ものであり、トランジスタＱに逆並列に接続されている
。このダイオードＤはトランジスタＱの保膀のために接
続するものと同一であるので、トランジスタ動作には影
響しない。
この実施例のトランジスタは久の利点χ有する。
（ａｌ　　ボンディングのためにＰ型領域ｕ！＋ｌＹ：
設け。
この上の導体層（２３ｂ）にエミッタリード線（ハ）を
半田で接続したので、リード４ｉｉ！＠の接続強度が超
酋波ボンディング等に比較して大幅に大になり、且つシ
リコンの層割れの発生が防止される。従って。
自＆２）１１電装品として使用可「ヒな信頼性の高いパ
ワートランジスタン提供することが出来る。
ｆｂｌ　　Ｐ型領域＋１５ＪとペースｇＬ城αＪとを幅
狭のＰ型穎城ｕ０で接続することにより、ベース・エミ
ッタ間に抵抗を接続したと等価となるので、バイアス抵
抗又は安定化抵抗を容易に得ることが出来る。
（ｃ）　　対角縁上のエミッタ領域（１４１に対しては
、絶鍬層（１７）に２つの開口（２０１）（２０ｂ）７
ｊ設けてＩｔ憧接続を行うので１両開口（２ｏａ）　（
２ｕｂ）の間にベース接続導体層ｄ２）ン設けることが
可能になる。この結果。
対角稼ン中心に対称のパターンとする場合において、対
角縁上へのエミッタ領域Ｉの配置が可能になり、チップ
面積の有効利用が可ｎとになる。また。
クロス配縁ン伴なわずに、ベース及びエミッタ接続等体
層のＩｊＪＪを第３図に示す如（対角源を中心に対称配
置することが出来る。対角ｆｌｌＩ７ａｌ−中心に対称
に形成丁れは、電流及び熱分布の均一化が可ｄεになり
、二次破壊耐電の大ざいトランジスタ？提供することが
出来る。
不発＃３（工上述の実施例に限定されるものでなく。
例えば、久の変形例が可能なものである。
（ＡＩ　　第７図に示す如（、Ｐｆｆｉｌｌ領域ｕ５１
の甲にエミ＋ ツタ領域Ｉと同時に燐拡散でＮ型領域（ハ）ｔ＃成し、
この上にポンディングパッド部分（２３ｂ）　’に設ば
てもよい。この場合、領域ｕ５１はベース領域として機
能しないので、何んらの問題も生じない。
（８１ターリントントランジスタのような複合素子、果
？Ｊ１回路、サイリスタ、電界効果型トランジスタＣＦ
ＥＴ）等にも適用可能である。第８図は本発明ｙａ−適
用したシリコンパワーＭＯ８ＦＥＴＹ示す。この図にお
いて、ＱはＮ型ドレイン低抵抗饋城、命はＮｍドレイン
高抵抗領域、（至）はＰ型バルク領域、（３４１）はチ
ャネル領域、Ｃ（５１はＮｍンース狽城、出はンースリ
ード電極のボンデイングパツドン形成するためのＰ＃Ｉ
領域、３７Ｉｎはゲートリード電極リボンディングパッ
ドＹ形成するための＋ ＰＭ領域オよびＮｍ領域−Ｇ３９　ハＳ　ｉｏｎ　−Ｓ
　１ａＮ４　）２層ｅＡｌｔ層、　（４ｕｎｕｕはＡＩ
　−Ｚｎ　−Ｎｉの３層電極で。
それぞれドレイン電慟、ンース電慣、ゲートｉｌｌ極で
ある。（４謙圓はＡｇ製のリード線で、それぞれノース
リード線、ゲートリード−である。１４ＧｌはＰｂ　−
８ｎ−〜糸の半田である。なお、バルク領域例とノース
領域ｃｆ１１１は、実際には多数個がドレイン低抵抗憤
＊關に形成されている。図面でを工それらの１本位分の
みが描かれている。
（ＣＩ　　抵抗ＲのためのＰ型慎域ｕｂｌｖ設けないト
ランジスタにも適用可能である。Ｐ層領域ｕｂｌ−省略
すると、Ｐｍ領域（１シはＮ型コレクタ領域四の中に、
ｉＳＩ状配置され、ベース領域（１３と絶縁分崩される
。
〔発明の幼果〕
上述から明らかな如く１本発明によれば、リード接続の
ための第４の牛擲体領域？設け、この上に杷緑層ン弁さ
ないで接続用導体層ン設け、ここにリード部Ｉｒン接続
するので、４１９縁層が原因となってリードの抗張力が
低下することがなくｌる＠従って、リード部材の接続頻
度が大きく、且つ信頼性の扁い半導体装置馨提供するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施ガに係わるマルチエミッタトラン
ジスタの半導体基体表面ン示す平面図。 第２図はリード線及び配線導体ケ除いてトランジスタチ
ップの表１１ｉｌｔ示す平面図、第３図はリード線ン除
いてトランジスタチップの表面を示す平面図、第４図は
完成したトランジスタの第３図の■−ｙ腺に相尚する部
分を示す断面図、第５図は完成したトランジスタの第３
図のマーマ機に相尚する部分Ｙ示す断面図、第６図は完
成したトランジスタの等１１１１１励路図、第７図は変
形例のトランジスタン示す断面図、第８図は変形例のＦ
ＥＴン示す断面図、第９図は従来のり−ド尋出部馨示す
断面図である。 （１１Ｊ・・・シリコン無体、　Ｃ１２）・・・コレク
タ領域、Ｄ−・・ベース領域、　　（（３））・・・ベ
ースリード接続領域、ａ七・・・エミッタ領域、ａシ・
・・Ｐｍ領域、叫・・・抵抗用Ｐ型饋城、ａη・・・ｅ
酸層、０秒α９■（２０ａＪ　（２ｏｂル〃・・・開口
、の・・・ベース接続専体層、ム・・・エミッタ接続得
体層。 ム・・・エミッタリード巌、助・・・ベースリード味。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の導電型の第１の半導体領域と、前記第１の
    半導体領域に隣接する第１の導電型とは反対の第２の導
    電型の第２の半導体領域と、前記第２の半導体領域に前
    記第１の半導体領域とは反対側において隣接する第１の
    導電型の第３の半導体領域と、 前記第１の半導体領域に隣接し、且つ前記第２の半導体
    領域と電気的に分離または抵抗接続され、少なくとも前
    記第１の半導体領域に隣接する部分が第２の導電型であ
    る第４の半導体領域と、少なくとも前記第３の半導体領
    域と前記第４の半導体領域との間の半導体基体表面上に
    設けられた絶縁層と、 前記第３の半導体領域と前記第４の半導体領域とを接続
    するために前記第３の半導体領域と前記絶縁層と前記第
    ４の半導体領域との上に設けられた導体層と、 前記第４の半導体領域上において前記導体層に接続され
    たリード部材と、 を有することを特徴とする半導体装置。 （２）前記第１の半導体領域がコレクタ領域であり、前
    記第２の半導体領域がベース領域であり、前記第３の半
    導体領域がエミッタ領域である特許請求の範囲第１項記
    載の半導体装置。 （３）前記導体層は、Ａｌ層とＺｎ層とＮｉ層とを順に
    積層したものである特許請求の範囲第１項又は第２項記
    載の半導体装置。 （４）前記リード部材は、前記導体層に導電接合材で固
    着されたリード線である特許請求の範囲第１項又は第２
    項又は第３項記載の半導体装置。（５）前記導電接合材
    は半田である特許請求の範囲第４項記載の半導体装置。 （６）前記第４の半導体領域は、第２の導電型の半導体
    領域（１５）とこの領域の中に形成された第１の導電型
    の半導体領域（２９）とから成るものである特許請求の
    範囲第１項記載の半導体装置。
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Cited By (2)

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