JPS6118173A - トランジスタ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は大きな出力電流を取９出すのに最適なトランジ
スタの構造に関するものである。

（従来の技術） 従来よりＩ　”Ｌ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｉｎｊｅ
ｃｔｉｏｎ　Ｌｏｇｉｃ）と呼ばれる論理回路が知られ
ている。一方、同じく論理回路の出力回路としてオープ
ンコレクタ回路と呼ばれる回路も知られている。両者を
組み合わせて用いた回路の例を第１図に示す。

第１図において入力端子１はＰＮＰトランジスタ２の；
レクタとＮＰＮトランジスタ３０ベースとに接続され、
ＰＮＰトランジスタ２のエミッタは電流源４に接続され
、ＮＰＮトランジスタ３のエミッタは電流源５に接続さ
れるとともに、出カドランジスタロのベースにも接続さ
れ、出カドランジスタロのコレクタは出力端子７へ接続
されＰＮＰトランジスタ２０ペースとＮＰＮ）ランジス
タ３のコレクタと出カドランジスタロのエミッタは基準
電位へ接続されている。ここでＮＰＮＦ９ンジスタ３は
逆トランジスタとして動作している。

かかる酸ｍ回路において、入力端子ｌＫ印加される入力
電圧が高いとＮＰＮト５ンジスタ３は導通状態となシ、
電流源５の電流はＮＰＮ）ランジスタ３に流れ出カドラ
ンジスタロはＯＦＦとなシ出カドランジスタロのコレク
タには電流は流れない〇 一方、かかる論理回路において入力端子１に印加される
入力電圧が低いとＮＰＮ）ランジスタ３は遮断状態とな
シ、出カドランジスタロのベースに電流源５の電流が流
れ、出カドランジスタロのコレクタよシ出力電流が取り
出されていた。

（発明が解決しようとする問題点） ■！Ｌによる論理回路では消費電力を押さえるため動作
電流は小きく設定されている。このため電流源５の値も
小さな値に設定されているので結局逆トランジスタとし
て動作する出カドランジスタロよシ取シ出すことのでき
る電流も小さなものとなってしまう欠点があった。この
出カドランジスタロは逆動作トランジスタであるので増
幅率も小さく、出力電流はこの点で゛も更に小さいもの
しか得られなかった。

このため、大きな出力電流が必要な場合にはさらに増幅
回路が必要となる欠点があった。

本発明の目的は、以上述べたような欠点を除いて、大き
な出力電流を取シ出すことのできる出カド′：）／ジス
タの構造を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、コレクタ領域にコレクタコンタクト領
域とベース領域とが形成され、ベース領域にエミッタ領
域が形成されたトランジスタにおいてコレクタ電極はコ
レクタコンタクト領域とベース領域との間のコレクタ領
域およびコレクタコンタクト領域に接続されたトランジ
スタを得る。

（実施例）　　　　゛ 次に、図面を参照して本発明による出力トランジスタを
より詳細に説明する。

本発明の一実施例を示す第２図において、Ｐ型の半導体
基板８に選択的にＮ＋型埋込層９ｔ−拡散した上にＮ−
型の半導体エピタキシャル層１０が成長させられており
、このＮ−エピタキシャル層１０はＰ型絶縁領域１１に
て区切られ、この区切られた領域内にＰ型不純物が選択
的に拡散されたベース領域１２とＮ型不純物が選択的に
拡散されてコレクタのオーミック性を確保されたコレク
タコンタクト領域１３とが設けられており、さらにベー
ス領域１２の中くけＮ型不純物が選択的に拡散めれてエ
ミッタ領域１３が設けらｎている。表面はシリコン酸化
膜１４にて被覆されておシこのシリコン醸化膜１４にあ
けられた穴を介して金属配線１５にて電気的に接続が行
なわれている。又シリコン酸化膜１４にはコレクターコ
ンタクト領域１３とベース領域１２の中間にもコンタ、
クト穴１６があけられておシ、「型エピタキシャル層ｌ
Ｏと金属配線１５との間にも接続されている。

またコレクト穴１６は金属配線でコレクタコンタクト領
域１３と接縁されている。このようにコンタクト穴１６
の部分ではシせトキバリャダイオードが構成さｎている
。

また、Ｐ型中導体基板８はＰ型絶縁領域１１を介して基
準電位点へ接続されている。

本発明による出力トランジスタは第２図に示すような構
造となっているため微少なコレクタ電流しか流さない動
作点では出力トランジスタのコレクタ領域内の電位勾配
が小さく、コンタクト穴１６での７１ツトキバリヤダイ
オードが導通しないため、通常の出力トランジスタと同
じ動作を行なう。

一方、コレクタ電流が大きくなると出力トランジスタの
コレクタ領域内に電位勾配が発生して、コンタクト穴１
６でのショットキーバリャダイオードが導通するので出
力トランジスタのコレクタ領域に正孔が注入される。そ
して注入された正孔のほとんどはＰ型絶縁領域１１を介
して基準電位点へ流れるが、一部はベース領域１２へも
流れることになる。

従って出力トランジスタへのベース電流が増加したこと
と等価となりその結果出力トランジスタのコレクタに流
れる電流は増加することになシ結局大きな出力電流が得
られる。

次に、この出力電流の増大する様子を従来例と比較して
説明する。

第１図に示した従来の回路において、電流源５の電流値
をｌＯマイクロアンペア、出力トランジスタ６の電流増
幅率ｔ−１００とすると、最大に出カドランジスタロに
流せるコレクタ電流は１ミリアンペアとなる。

次に第２図に、よる本発明の出力トランジスタを用いた
場合には、電流源５の電流値を第１図の従来の回路と同
様にｌＯマイクロアンペアとし、出カドランジスタロの
電流増幅率を１００として、出力トランジスタ、６に流
れるコレクタ電流が１ミリアンペア未満でコンタクト穴
１６でのショットキバリアダイオードが導通するように
Ｎ　型エピタキシャル層上のシリコン酸化膜１４にあけ
られたコンタクト穴１６の位置を設定する。すなわち、
コレクタコンタクト１３とベース領域１２の間には電位
勾配があるため、コレクタコンタクト１３とベース領域
１２の中間のエピタキシャル領域では、コレクタコンタ
クト１３側が最も電位が高く、ベース領域１２側に近ず
く程電位が下がる。そのため、コンタクト穴１６をベー
ス領域１２に近ずけるようにするとより少ないコレクタ
電流でショットキバリアダイオードが導通するようにな
る。

ここでコレクタ電流の大きい領域では出力電流はほとん
どショットキバリアダイオードを介して流れるようにな
る。これはコレクタコンタクト１３と穴１６の間のエピ
タキシャル領域の電位差が大きくなってショットキバリ
アダイオードの順方向電圧よプも大きくなるからである
。

ショットキバリアダイオードを介して出カドランジスタ
ロのコレクタ領域に注入された電流の１パーセントがベ
ース値域１２へ流れるとすると、ベース電流は出力電流
が１ミリアンペアの時に１０マイクロアンペアが電流源
５の電流値１０マイクロアンペアに加算されて計２０マ
イクロアシペア流れる。このため、さらに大きな出力電
流が流せるようになる。トランジスタ６の電流増幅率が
１００であって、出力電流が増加すれば、ベース電流に
加算される電流も１パーセント増えるのでこの状態では
無限大に出力電流が増えることになるが、実際にはコレ
クタ電流が大きな領域ではコレクタ電流の増加に伴なっ
て電流増幅率が低下するため、限度がある。

また、導通している出カドランジスタロを遮断させるた
めには、本発明の出力トランジスタの構造を用いた場合
には、加算された電流を含めたベース電流をトランジス
タ３で吸収する必要がある。

この点を設計上留意する必要があるが、従来の回路にお
ける出力電流に対して本発明の出力トランジスタの構造
を用いた回路では２〜５倍程度大きな出力電流を流すこ
とができ、定電流源の電流の増加が無いため、出力電流
がゼロの時の回路の消費電力の増加も無いものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のトランジスタによれば半
導体基板上のエピタキシャル層を絶縁領域で区切シ、こ
の区切られた領域内に選択的に形成されたベース領域と
コレクタコンタクト領域が設けられ、前記ベース領域の
中にはエミッタ領域が形成されてなり、表面にはシリコ
ン酸化膜が被覆されて、このシリコン酸化膜に選択的に
あけられたコンタクト穴を介して金属配線により各電極
の電気的な接続が行なわれ、さらに、コレクタコンタク
ト領域とベース領域の中間のエピタキシャル層上のシリ
コン酸化膜にコンタクト穴を設け、かかるコンタクト穴
とコレクタコンタクト領域とを金属配線で接続して諭る
ので、消費電力の増加や特殊な製造プロセスを用いるこ
となく論理回路の出力電流を増大させることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より用いられている論理回路の回路図、第
２図は本発明の一実施例によるトランジスタの構造を説
明するための略断面図である。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・ＰＮＰ　トラ
ンジスタ、３・・・・・・ＮＰＮ）ランジスタ、４．５
・・・・・・電流源、６・・・・・・出力トランジスタ
、７・・・・・・出力端子、８・・・・・・半導体基板
、９・・・・・・埋込層、１０・・・・・・エピタキシ
ャル層、１１・・・・・・絶縁領域、１２・・・・・・
ベース領域、１３・・・・・・エミッタ領域、１４・・
・・・・シリコン酸化膜、１５・・・・・・金属配線、
１６・・・・・・コンタクト穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型のコレクタ領域と、該コレクタ領域内に形成さ
   れた他の導電型のベース領域と、該コレクタ領域内に該
   ベース領域とは別に設けられた前記一導電型のコレクタ
   コンタクト領域と、前記ベース領域内に形成された前記
   一導電型のエミッタ領域とを有するトランジスタに於い
   て、コレクタ電極は前記コレクタコンタクト領域と前記
   ベース領域との間の前記コレクタ領域および前記コレク
   タコンタクト領域に接続されていることを特徴とするト
   ランジスタ。