JPS6197968A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS6197968A JPS6197968A JP21962284A JP21962284A JPS6197968A JP S6197968 A JPS6197968 A JP S6197968A JP 21962284 A JP21962284 A JP 21962284A JP 21962284 A JP21962284 A JP 21962284A JP S6197968 A JPS6197968 A JP S6197968A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1004—Base region of bipolar transistors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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
本発明はトランジスタの構造、詳しくは、トランジスタ
とダイオードとの両方を具備したパワートランジスタに
関するものである。
とダイオードとの両方を具備したパワートランジスタに
関するものである。
従来例の構成とその問題点
パワートランジスタの許容電力損失は周知のように、大
きなものであるにもかかわらずサージやスイッチング時
の異常電圧によってしばしば破壊する。この破壊からパ
ワートランジスターを保護するために、パワートランジ
スタのコレクタ、ベース間にツェナダイオードを挿入し
、異常電圧をクリップしたり、またその時のエネルギー
をダイオードで吸収きせる対策が講じられている。
きなものであるにもかかわらずサージやスイッチング時
の異常電圧によってしばしば破壊する。この破壊からパ
ワートランジスターを保護するために、パワートランジ
スタのコレクタ、ベース間にツェナダイオードを挿入し
、異常電圧をクリップしたり、またその時のエネルギー
をダイオードで吸収きせる対策が講じられている。
トランジスタとツェナダイオードとの両方を具備したパ
ワートランジスターの構造としては従来第1図あるいは
第2図の各断面図に示す様な構造のものが知られている
。
ワートランジスターの構造としては従来第1図あるいは
第2図の各断面図に示す様な構造のものが知られている
。
第1図で示す構造はダイオードをパワートランジスタの
ベース領域内へ独立して形成したものである。この場合
ベース領域は低濃度にする事が必要で、第1図において
は、1はコレクタ領域となるN型シリコン基板、2はN
型シリコン基板内へ、N型不純物を高濃度に拡散して形
成した高濃度コレクタコンタクト領域、3はP型のベー
ス領域、4はN型のエミッタ領域、5はP型不純物を高
濃度に拡散して形成したベースコンタクト用高濃度領域
、6はダイオードのカンード領域となる高濃度領域、7
は二酸化硅素膜、そし7て8.9.10および11は電
極、23はチャンネルストッパ領域である。かかる構造
を有する従来のパワートランジスタにおいては、ベース
領域3を形成するにあたり、その不純物濃度を低下させ
ておかないと、ダイオードの耐圧を必要値に維持するこ
とができない。すなわち、ベース領域3の不純物濃度は
、1×10 α 以下にしなければ、同ベース領域3と
r領域6との間に形成されたダイオードに必要な耐圧の
絶対値(20V以上)が得られない。
ベース領域内へ独立して形成したものである。この場合
ベース領域は低濃度にする事が必要で、第1図において
は、1はコレクタ領域となるN型シリコン基板、2はN
型シリコン基板内へ、N型不純物を高濃度に拡散して形
成した高濃度コレクタコンタクト領域、3はP型のベー
ス領域、4はN型のエミッタ領域、5はP型不純物を高
濃度に拡散して形成したベースコンタクト用高濃度領域
、6はダイオードのカンード領域となる高濃度領域、7
は二酸化硅素膜、そし7て8.9.10および11は電
極、23はチャンネルストッパ領域である。かかる構造
を有する従来のパワートランジスタにおいては、ベース
領域3を形成するにあたり、その不純物濃度を低下させ
ておかないと、ダイオードの耐圧を必要値に維持するこ
とができない。すなわち、ベース領域3の不純物濃度は
、1×10 α 以下にしなければ、同ベース領域3と
r領域6との間に形成されたダイオードに必要な耐圧の
絶対値(20V以上)が得られない。
ところでベース領域3を低濃度(1×10171ニア7
1−3以下)で形成するための不純物拡散のコントロー
ルは高濃度(1×1018ffi”−’以上)の不純物
拡散のコントロールに比べ困難であるばかりでなく、ベ
ース濃度によってトランジスタの電流増幅率とダイオー
ドの耐圧との双方が決定されるため、性能面のコントロ
ールも困難である。またベース領域3を低濃度で形成す
るため、ベース電極形成に際して、このままでは接触抵
抗を下げることができない。この念め追加の拡散を施す
ことによってベース電極を形成する直下のペース濃度を
高濃度とが出来、第1図に示した構造に比べ、性能面の
コントロールが容易になる。しかし、この場合でもダイ
オードの耐圧は不純物拡散のコントロール面(1×1o
15以下)から上限が規制され、必らずしも、自在にコ
ントロールできるものではない。
1−3以下)で形成するための不純物拡散のコントロー
ルは高濃度(1×1018ffi”−’以上)の不純物
拡散のコントロールに比べ困難であるばかりでなく、ベ
ース濃度によってトランジスタの電流増幅率とダイオー
ドの耐圧との双方が決定されるため、性能面のコントロ
ールも困難である。またベース領域3を低濃度で形成す
るため、ベース電極形成に際して、このままでは接触抵
抗を下げることができない。この念め追加の拡散を施す
ことによってベース電極を形成する直下のペース濃度を
高濃度とが出来、第1図に示した構造に比べ、性能面の
コントロールが容易になる。しかし、この場合でもダイ
オードの耐圧は不純物拡散のコントロール面(1×1o
15以下)から上限が規制され、必らずしも、自在にコ
ントロールできるものではない。
発明の目的
本発明は、ダイオード耐圧を十分に高くし、トランジス
タの安全動作領域が広げ得る構造の半導体装置を提供す
るものである。
タの安全動作領域が広げ得る構造の半導体装置を提供す
るものである。
発明の構成
本発明は、コレクタ領域内にベース領域、同ベース領域
内にエミッタ領域が、それぞれ選択的に作シ込まれ、前
記ベース領域に隣接する前記コレクタ領域に高濃度コレ
クタ領域が選択的に作り込まれ、さらに前記高濃度コレ
クタ領域の表面部分に反対導電型の高濃度領域が設けら
れた構造゛をそなえた半導体装置であり、これによれば
、縦型トランジスタのベース領域の濃度と前記ベース領
域の隣接する高濃度コレクタ領域の任意の深さの濃度と
の濃度比によってダイオードの耐圧を規制することかで
きるものである。
内にエミッタ領域が、それぞれ選択的に作シ込まれ、前
記ベース領域に隣接する前記コレクタ領域に高濃度コレ
クタ領域が選択的に作り込まれ、さらに前記高濃度コレ
クタ領域の表面部分に反対導電型の高濃度領域が設けら
れた構造゛をそなえた半導体装置であり、これによれば
、縦型トランジスタのベース領域の濃度と前記ベース領
域の隣接する高濃度コレクタ領域の任意の深さの濃度と
の濃度比によってダイオードの耐圧を規制することかで
きるものである。
実施例の説明
次に本発明を実施例でもって詳細に説明する。
第3図(−)〜(d)に一実施例装置を詳細な工程順断
面図によって示す。
面図によって示す。
まず、第3図0のように、燐を添加したN型50Ωαの
シリコン基板(厚み230μ)12の片面から燐を拡散
し、表面濃度I X 1021cm−3,拡散深さ15
0μ口の高濃度(N + + )のコレクタ領域13を
形成する。
シリコン基板(厚み230μ)12の片面から燐を拡散
し、表面濃度I X 1021cm−3,拡散深さ15
0μ口の高濃度(N + + )のコレクタ領域13を
形成する。
なお14はS z O2膜である。その後、ホトエツチ
ングによってコレクタ領域130面とは逆の面のSi○
2膜14にダイオード用の窓開けを行ない、この窓を通
して、N型不純物のであるヒ素を選択的に拡散すること
によって、第3図(b)のように、表面濃度I X 1
018cm−’、拡拡散源5μmのダイオード領域15
が形成てれる。次に、第3図(C)のように、ホトエツ
チングによって、ベース拡散用の窓開けを行ない、この
窓を通して、P型不純物源であるボロンを選択的に拡散
することによって、表面濃度6×1o crn 、拡散
深で1膜μmのベース領域16を形成し、つづいて、再
び、ホトエツチングによって、ベース領域16上のS
102膜14にエミッタ領域の窓開けを行ない、この窓
を通して、燐を選択的に拡散することによって、表面濃
度S×1o20□−3拡蔽深さ8μmのN′+“型エミ
ッタ領域17を形成する。しかるのちダイオード領域1
5上に高濃度領域形成用の窓開けを行ない、この窓を通
して、ボロンを選択的に拡散することによって、第3図
(d)のように、表面濃度2 X 1020cm−’
、拡散深さ5μmのダイオードアノード用P+“型領域
19を形成する。以上で、トランジスタの形成に必要な
拡散工程が完了したのち、コレクタ、ベースならびにエ
ミッタの各領域に電極20〜22を形成することによっ
て、トランジスタとダイオードとを有するパワートラン
ジスタが形成される。かかる構造によるとパワートラン
ジスタは半導体基板面に対して垂直方向の構造(縦型)
であるのに対して、ダイオードは水平方向の構造(横型
)となる。
ングによってコレクタ領域130面とは逆の面のSi○
2膜14にダイオード用の窓開けを行ない、この窓を通
して、N型不純物のであるヒ素を選択的に拡散すること
によって、第3図(b)のように、表面濃度I X 1
018cm−’、拡拡散源5μmのダイオード領域15
が形成てれる。次に、第3図(C)のように、ホトエツ
チングによって、ベース拡散用の窓開けを行ない、この
窓を通して、P型不純物源であるボロンを選択的に拡散
することによって、表面濃度6×1o crn 、拡散
深で1膜μmのベース領域16を形成し、つづいて、再
び、ホトエツチングによって、ベース領域16上のS
102膜14にエミッタ領域の窓開けを行ない、この窓
を通して、燐を選択的に拡散することによって、表面濃
度S×1o20□−3拡蔽深さ8μmのN′+“型エミ
ッタ領域17を形成する。しかるのちダイオード領域1
5上に高濃度領域形成用の窓開けを行ない、この窓を通
して、ボロンを選択的に拡散することによって、第3図
(d)のように、表面濃度2 X 1020cm−’
、拡散深さ5μmのダイオードアノード用P+“型領域
19を形成する。以上で、トランジスタの形成に必要な
拡散工程が完了したのち、コレクタ、ベースならびにエ
ミッタの各領域に電極20〜22を形成することによっ
て、トランジスタとダイオードとを有するパワートラン
ジスタが形成される。かかる構造によるとパワートラン
ジスタは半導体基板面に対して垂直方向の構造(縦型)
であるのに対して、ダイオードは水平方向の構造(横型
)となる。
他の実施例装置を、第4図の詳細な工程断面図によって
示す。
示す。
まず第4図(d)のように、燐を添加しfcN型60Q
αのンリコン基板(厚み230μm)12の片面から燐
を拡散し、表面濃度1×1021crn−’、拡拡散式
160μmの高濃度(N++)のコレクタ領域13を形
成する。
αのンリコン基板(厚み230μm)12の片面から燐
を拡散し、表面濃度1×1021crn−’、拡拡散式
160μmの高濃度(N++)のコレクタ領域13を形
成する。
なお14はS 102膜である。その後、ホトエツチン
グによってコレクタ領域13の面とは逆の面のS z
O2膜14にダイオード用の窓開けを行ない、この窓を
通して、N型不純物源である燐を選択的に拡散すること
によって、第4図(b)のように、表面濃度1 X 1
018cm−’、拡拡散式6μmのダイオード領域15
が形成される。次に、第4図(C)のように、ホトエツ
チングによってベース拡散用の窓開けを行ない、この窓
を通して、P型不純物源であるボロンを選択的に拡散す
ることによって、表面濃度5 X 10”’ cm−’
、拡拡散式10μmのベース領域16を形成し、つづい
て、再び、ホトエツチングによってベース領域16上の
SiO2膜14にエミッタ領域形成用の窓開けを行ない
、この窓を通して、燐を選択的に拡散することによって
、表面濃度5×1020(7)−5,拡散深さ8μmの
N+“型エミッタ領域17を形成する。しかるのち、ダ
イオード領域15上のS i O2膜14に窓開けを行
ない、この窓を通して、ボロンを選択的に拡散すること
によって、第4図(d)のように、表面濃度1×101
02O1’ 、拡散深さ9μmのダイオードアノード用
p + +型頭域19を形成する。以上で、トランジス
タの形成に必要な拡散工程が完了したのち、第4図(d
)の図中に示すコレクター、ベースならびにエミッタの
各領域上に電極20〜22を形成することによって、ト
ランジスタとダイオードとを有するパワートランジスタ
が形成される。かかる構造によると、パワートランジス
タは半導体基板面に対して垂直方向の構造(縦型)であ
るのに対して、ダイオードは水平方向の構造(横型)と
なる。
グによってコレクタ領域13の面とは逆の面のS z
O2膜14にダイオード用の窓開けを行ない、この窓を
通して、N型不純物源である燐を選択的に拡散すること
によって、第4図(b)のように、表面濃度1 X 1
018cm−’、拡拡散式6μmのダイオード領域15
が形成される。次に、第4図(C)のように、ホトエツ
チングによってベース拡散用の窓開けを行ない、この窓
を通して、P型不純物源であるボロンを選択的に拡散す
ることによって、表面濃度5 X 10”’ cm−’
、拡拡散式10μmのベース領域16を形成し、つづい
て、再び、ホトエツチングによってベース領域16上の
SiO2膜14にエミッタ領域形成用の窓開けを行ない
、この窓を通して、燐を選択的に拡散することによって
、表面濃度5×1020(7)−5,拡散深さ8μmの
N+“型エミッタ領域17を形成する。しかるのち、ダ
イオード領域15上のS i O2膜14に窓開けを行
ない、この窓を通して、ボロンを選択的に拡散すること
によって、第4図(d)のように、表面濃度1×101
02O1’ 、拡散深さ9μmのダイオードアノード用
p + +型頭域19を形成する。以上で、トランジス
タの形成に必要な拡散工程が完了したのち、第4図(d
)の図中に示すコレクター、ベースならびにエミッタの
各領域上に電極20〜22を形成することによって、ト
ランジスタとダイオードとを有するパワートランジスタ
が形成される。かかる構造によると、パワートランジス
タは半導体基板面に対して垂直方向の構造(縦型)であ
るのに対して、ダイオードは水平方向の構造(横型)と
なる。
第6図は以上説明してきた本発明実施例(典型例)のパ
ワートランジスタと従来のパワートランジスタとのコレ
クター耐圧(ツェナ耐圧)について、そのバラツキを比
較検討した結果を示す特性分布図(ヒストグラムの包絡
曲線図)であり、図示するように本発明のパワートラン
ジスタのバラツキは、従来のものに比べて、著しく小さ
い結果が得られた。また、ダイオードを付加することに
よる効果確認のため、第6図で示すような誘導性負荷(
L負荷)回路を準備し、テンプサイズが4゜m口で、耐
圧が400v級のパワートランジスタの各種について耐
エネルギー量について比較検討した。第7図はこの比較
検討結果を示す、Aはダイオードの付加されていない通
常の従来例パワートランジスタ、Bはダイオードを内蔵
する従来例のパワートランジスタ、Cは本発明実施例(
典型例)のパワートランジスタ、そして、Dは個別のダ
イオード(400V級)と従来例の個別のパワートラン
ジスタとを準備し、これらを実体的に組み合せて、複合
素子としたものに関して、それぞれの耐工坏ルギー量を
示す。第7図から明らかなように、特性Cの本発明にか
かるパワートランジスタの耐エネルギー量は、特性への
ダイオードを挿入しない従来例パワートランジスタに比
べて約4倍、さらに、特性Bの同一半導体基板内にダイ
オードを挿入した従来構造のものに比べて約1.5倍で
あり、これは特性りの個別の・400V耐圧ダイオード
を外付けしたものと同等の理想的特性であった。
ワートランジスタと従来のパワートランジスタとのコレ
クター耐圧(ツェナ耐圧)について、そのバラツキを比
較検討した結果を示す特性分布図(ヒストグラムの包絡
曲線図)であり、図示するように本発明のパワートラン
ジスタのバラツキは、従来のものに比べて、著しく小さ
い結果が得られた。また、ダイオードを付加することに
よる効果確認のため、第6図で示すような誘導性負荷(
L負荷)回路を準備し、テンプサイズが4゜m口で、耐
圧が400v級のパワートランジスタの各種について耐
エネルギー量について比較検討した。第7図はこの比較
検討結果を示す、Aはダイオードの付加されていない通
常の従来例パワートランジスタ、Bはダイオードを内蔵
する従来例のパワートランジスタ、Cは本発明実施例(
典型例)のパワートランジスタ、そして、Dは個別のダ
イオード(400V級)と従来例の個別のパワートラン
ジスタとを準備し、これらを実体的に組み合せて、複合
素子としたものに関して、それぞれの耐工坏ルギー量を
示す。第7図から明らかなように、特性Cの本発明にか
かるパワートランジスタの耐エネルギー量は、特性への
ダイオードを挿入しない従来例パワートランジスタに比
べて約4倍、さらに、特性Bの同一半導体基板内にダイ
オードを挿入した従来構造のものに比べて約1.5倍で
あり、これは特性りの個別の・400V耐圧ダイオード
を外付けしたものと同等の理想的特性であった。
発明の効果
本発明によれば、安全動作領域が広くなり、パワートラ
ンジスタの品質を大幅に向上することを可能にした。ま
たパワートランジスタを用いて構成されている各種回路
装置において、パワートランジスタの保護のために用い
られる個別のダイオードを排除することが可能となり、
部品点数の削減2回路の簡素化2組立工数の削減、信頼
性の向上などの効果を発揮することが出来る。
ンジスタの品質を大幅に向上することを可能にした。ま
たパワートランジスタを用いて構成されている各種回路
装置において、パワートランジスタの保護のために用い
られる個別のダイオードを排除することが可能となり、
部品点数の削減2回路の簡素化2組立工数の削減、信頼
性の向上などの効果を発揮することが出来る。
第1図および第2図はダイオードを内蔵する従来のパワ
ートランジスタの構造断面図、第3図(a)〜(d)、
第4図体)〜(d)は、それぞれ、本発明実施例のパワ
ートランジスタの製造工程断面図、第5図は本発明実施
例(典型例)のパワートランジスタと従来のパワートラ
ンジスタとのコレクター耐圧の比較検討結果を示す特性
分布図、第6図は耐エネルギー量測定用のL負荷回路図
、第7図は各種パワートランジスタの耐エネルギー量の
測定結果を示す特性図である。 1.12・・・・・・シリコン基板、2.13・・・・
・高濃度コレクター領域、3.16・・・・・・ベース
領域、4゜17・・・・・・エミッタ領域、5・・・・
・・ベースコンタクト用高濃度領域、6.6’、16.
19・・・・・・ダイオード領域、了、14・・・・・
・S iO2膜、8〜11.20〜22・・・・・・電
極、23・・・・・・チャンネルしゃ新領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
1 図 第2図 第 3 図 @4図 第5図 第7図 ハ 13 Cν 手続補正書 昭n+so年1 月/7日
ートランジスタの構造断面図、第3図(a)〜(d)、
第4図体)〜(d)は、それぞれ、本発明実施例のパワ
ートランジスタの製造工程断面図、第5図は本発明実施
例(典型例)のパワートランジスタと従来のパワートラ
ンジスタとのコレクター耐圧の比較検討結果を示す特性
分布図、第6図は耐エネルギー量測定用のL負荷回路図
、第7図は各種パワートランジスタの耐エネルギー量の
測定結果を示す特性図である。 1.12・・・・・・シリコン基板、2.13・・・・
・高濃度コレクター領域、3.16・・・・・・ベース
領域、4゜17・・・・・・エミッタ領域、5・・・・
・・ベースコンタクト用高濃度領域、6.6’、16.
19・・・・・・ダイオード領域、了、14・・・・・
・S iO2膜、8〜11.20〜22・・・・・・電
極、23・・・・・・チャンネルしゃ新領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
1 図 第2図 第 3 図 @4図 第5図 第7図 ハ 13 Cν 手続補正書 昭n+so年1 月/7日
Claims (1)
- コレクタ領域内にベース領域、同ベース領域内にエミ
ッタ領域が、それぞれ、選択的に作り込まれ、前記ベー
ス領域に隣接する前記コレクタ領域に高濃度コレクタ領
域が選択的に作り込まれ、さらに前記高濃度コレクタ領
域の表面部分に反対導電型の高濃度領域が設けられた構
造をそなえた半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21962284A JPS6197968A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21962284A JPS6197968A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6197968A true JPS6197968A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16738410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21962284A Pending JPS6197968A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6197968A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0567155U (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | 株式会社三協精機製作所 | 回転電機 |
JP2006196661A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21962284A patent/JPS6197968A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0567155U (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | 株式会社三協精機製作所 | 回転電機 |
JP2006196661A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
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