JPS62229975A - 電力用トランジスタ - Google Patents
電力用トランジスタInfo
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- JPS62229975A JPS62229975A JP61070966A JP7096686A JPS62229975A JP S62229975 A JPS62229975 A JP S62229975A JP 61070966 A JP61070966 A JP 61070966A JP 7096686 A JP7096686 A JP 7096686A JP S62229975 A JPS62229975 A JP S62229975A
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- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/70—Bipolar devices
-
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- 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
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-
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- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
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- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
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- H01L29/7302—Bipolar junction transistors structurally associated with other devices
- H01L29/7304—Bipolar junction transistors structurally associated with other devices the device being a resistive element, e.g. ballasting resistor
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- Bipolar Transistors (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、電極配線構造に安定抵抗体層を含む半導体装
置に関するもので、特に安定抵抗体（Ｂ ａ＋＋ａｓｔ
Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 、以下バラスト抵抗と呼ぶ
）の機能を強化したもので、使用時における破壊耐ｍを
要求される大電力トランジスタ等に適用される。
置に関するもので、特に安定抵抗体（Ｂ ａ＋＋ａｓｔ
Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 、以下バラスト抵抗と呼ぶ
）の機能を強化したもので、使用時における破壊耐ｍを
要求される大電力トランジスタ等に適用される。
（従来の技術）
通常トランジスタは、最大電圧、最大電流、最大コレク
タ（０失などの最大定格で使用範囲は抑えられているが
、高電圧、大電流を取り扱う電力用トランジスタ等では
、最大定格内で使用しているにもかかわらず、しばしば
特性の劣化や破壊を起こすことがある。 この破壊現象
は多くの人たちにより研究され原因は明確になってきた
。 現在この破壊は、電流の局部集中によって高温度領
域（１−１ｏｔ ５ｐｏｔ ）がエミッタ又はコレクタ
の接合近傍に発生し、これが更に局部的な熱暴走（Ｌｏ
ｃａｌＴｈｅｒｍａｌ Ｒｕｎｎａｗａｙ ）を起こ
すことが原因と考えられている。 この現やは特に二次
降伏現象（３ｅｃｏｎｄａｒｙ ３ ｒｅａｋｄｏｗ
ｎ）と呼ばれている。
タ（０失などの最大定格で使用範囲は抑えられているが
、高電圧、大電流を取り扱う電力用トランジスタ等では
、最大定格内で使用しているにもかかわらず、しばしば
特性の劣化や破壊を起こすことがある。 この破壊現象
は多くの人たちにより研究され原因は明確になってきた
。 現在この破壊は、電流の局部集中によって高温度領
域（１−１ｏｔ ５ｐｏｔ ）がエミッタ又はコレクタ
の接合近傍に発生し、これが更に局部的な熱暴走（Ｌｏ
ｃａｌＴｈｅｒｍａｌ Ｒｕｎｎａｗａｙ ）を起こ
すことが原因と考えられている。 この現やは特に二次
降伏現象（３ｅｃｏｎｄａｒｙ ３ ｒｅａｋｄｏｗ
ｎ）と呼ばれている。
このため大電力トランジスタにおいては、最大定格以外
に二次降伏現象を含めた安全動作領域（Ａｒｅａ ｏｒ
Ｂａｒｅｔｙ ０ｐｅｒａｔｉｎ 、以下ＡＳＯと
呼ぶ）を定めている。 このＡＳＯを如何にして広くす
ることができるかは重要な問題で、これに関し幾つかの
提案がある。
に二次降伏現象を含めた安全動作領域（Ａｒｅａ ｏｒ
Ｂａｒｅｔｙ ０ｐｅｒａｔｉｎ 、以下ＡＳＯと
呼ぶ）を定めている。 このＡＳＯを如何にして広くす
ることができるかは重要な問題で、これに関し幾つかの
提案がある。
トランジスタは、大電流領域に入ると、エミッタからベ
ースｆａ１ｔＪ、へ注入されるキャリア量が増加し、そ
のため注入率が低下すること、又エミッタ直下のベース
層の横方向抵抗によってエミッタ電流が周辺部に集中し
有効エミッタ面積が減少すること等により、電流増幅率
が減少する。 又エミッタ電流が周辺部に集中するため
、周辺部のエミッタ又はコレクタ接合近傍に局部的な発
熱が起きる。 これらの欠点を改良するため、例えばベ
ース層に加速電界のない不純物密度が一様な均一べ一ス
型１〜ランジスタ、或いはコレクタ廟に高抵抗基板を使
った三重拡散型トランジスタ、或いはエミッタを細分割
し並列動作させる方法等が提案され実施されてきた。
これらのうち、汎用性があって最も有効な方法として、
エミッタを分割し、エミッタ又はベース層に直列にバラ
スト抵抗を介在させる方法が様々な方法で実施され実績
を上げている。
ースｆａ１ｔＪ、へ注入されるキャリア量が増加し、そ
のため注入率が低下すること、又エミッタ直下のベース
層の横方向抵抗によってエミッタ電流が周辺部に集中し
有効エミッタ面積が減少すること等により、電流増幅率
が減少する。 又エミッタ電流が周辺部に集中するため
、周辺部のエミッタ又はコレクタ接合近傍に局部的な発
熱が起きる。 これらの欠点を改良するため、例えばベ
ース層に加速電界のない不純物密度が一様な均一べ一ス
型１〜ランジスタ、或いはコレクタ廟に高抵抗基板を使
った三重拡散型トランジスタ、或いはエミッタを細分割
し並列動作させる方法等が提案され実施されてきた。
これらのうち、汎用性があって最も有効な方法として、
エミッタを分割し、エミッタ又はベース層に直列にバラ
スト抵抗を介在させる方法が様々な方法で実施され実績
を上げている。
分離エミッタ電極とこれに直列にバラスト抵抗体を介在
させた電力用バイポーラトランジスタの１例について、
従来技術を更に具体的に説明する。
させた電力用バイポーラトランジスタの１例について、
従来技術を更に具体的に説明する。
第１図はこのＩ・ランジスタのＡ−Ａ’線（第２図寺照
）断面図、第２図はその平面図である。
）断面図、第２図はその平面図である。
なお従来のトランジスタと本発明によるトランジスタと
はバラスト抵抗体層を除いてその構造は相似であるので
、便宜上図面を共用する。 第１図及び第２図において
、１はＮ型半導体基板（コレクタｌｌり、２はＰ型ベー
ス層、３はそのベース層２内に分離形成された複数のＮ
型分離エミッタ層で、この三層でＮＰＮ型トランジスタ
を形成する。
はバラスト抵抗体層を除いてその構造は相似であるので
、便宜上図面を共用する。 第１図及び第２図において
、１はＮ型半導体基板（コレクタｌｌり、２はＰ型ベー
ス層、３はそのベース層２内に分離形成された複数のＮ
型分離エミッタ層で、この三層でＮＰＮ型トランジスタ
を形成する。
４は絶縁膜、５は分離エミッタ層３に直接接着する複数
のエミッタコンタクト電極膜で、それぞれバラスト抵抗
体層６を介してエミッタ配線電極膜７に接続される。
８はベース電極、９はコレクタ電極である。 バラス１
−抵抗体層はポリシリコンにボロン（Ｂ）原子又はリン
（Ｐ）原子等の不純物をドープしたものである。 この
ポリシリコンより成るバラスト抵抗体層は、不純物によ
ってその比抵抗が自由に変化させることができ又加工技
術も比較的容易で、広く用いられている材料である。
バラスト抵抗体の材料として、その他Ｓｉ Ｃ，Ｔａ
２０３．Ｔａ−８＋ ０２等の半導体材料も用いられる
。
のエミッタコンタクト電極膜で、それぞれバラスト抵抗
体層６を介してエミッタ配線電極膜７に接続される。
８はベース電極、９はコレクタ電極である。 バラス１
−抵抗体層はポリシリコンにボロン（Ｂ）原子又はリン
（Ｐ）原子等の不純物をドープしたものである。 この
ポリシリコンより成るバラスト抵抗体層は、不純物によ
ってその比抵抗が自由に変化させることができ又加工技
術も比較的容易で、広く用いられている材料である。
バラスト抵抗体の材料として、その他Ｓｉ Ｃ，Ｔａ
２０３．Ｔａ−８＋ ０２等の半導体材料も用いられる
。
この電力用トランジスタは分離形成された多数の分離エ
ミッタ１１３がバラスト抵抗体層６を介してエミッタ配
線電極７により共通接続されている。
ミッタ１１３がバラスト抵抗体層６を介してエミッタ配
線電極７により共通接続されている。
多数の分離エミッタ層３のうち例えばいずれか１つの分
ｍ層の電流が増加すると、この層に接続されるバラスト
抵抗体層の電圧降下が増加し、その分離コンタクト電極
膜５の電位が上がり（但しＮＰＮ型トランジスタでエミ
ッタ配線電極７を基準電位とした場合）、ベース・エミ
ッタ間の順バイアス電圧が局部的に減少し、その結果こ
の分離エミッタ層を流れる電流は減少する。 即ちバラ
スト抵抗体層の作用は、そこを流れるエミッタ電流が増
加するとこれを抑える負帰還抵抗の働きをする。 従っ
て多数の分離エミッタ層はほぼ等電位に維持され、エミ
ッタ電流は均等に分配されて電流集中が起こりにくくな
り、その結果二次降伏現象も起こりにくくなり、ＡＳＯ
も広くなる。
ｍ層の電流が増加すると、この層に接続されるバラスト
抵抗体層の電圧降下が増加し、その分離コンタクト電極
膜５の電位が上がり（但しＮＰＮ型トランジスタでエミ
ッタ配線電極７を基準電位とした場合）、ベース・エミ
ッタ間の順バイアス電圧が局部的に減少し、その結果こ
の分離エミッタ層を流れる電流は減少する。 即ちバラ
スト抵抗体層の作用は、そこを流れるエミッタ電流が増
加するとこれを抑える負帰還抵抗の働きをする。 従っ
て多数の分離エミッタ層はほぼ等電位に維持され、エミ
ッタ電流は均等に分配されて電流集中が起こりにくくな
り、その結果二次降伏現象も起こりにくくなり、ＡＳＯ
も広くなる。
この方法は、例えば分離エミッタ数１００個、１つのバ
ラスト抵抗値５Ωとすると、共通接続（並列接続）され
た合成抵抗値は０．０５Ωであり、この内部抵抗による
特性ＶＣＥｆｆｆａυの増加は、その１／１０〜１／１
００程度であって電流特性への影響は軽微である。 他
方１つのバラスト抵抗値が５Ωであれば、１Ａで５ｖ、
１０△で５０■の電圧降下が生じ、充分な負帰還効果が
得られるので、エミッタ電流を分離エミッタ層に均等に
分配することができるものである。
ラスト抵抗値５Ωとすると、共通接続（並列接続）され
た合成抵抗値は０．０５Ωであり、この内部抵抗による
特性ＶＣＥｆｆｆａυの増加は、その１／１０〜１／１
００程度であって電流特性への影響は軽微である。 他
方１つのバラスト抵抗値が５Ωであれば、１Ａで５ｖ、
１０△で５０■の電圧降下が生じ、充分な負帰還効果が
得られるので、エミッタ電流を分離エミッタ層に均等に
分配することができるものである。
前記のようにバラスト抵抗体層の材料は主として不純物
をドープしたポリシリコン等の半導体材ｒ］が使用され
ている。 抵抗体は電流により発熱し、その温度は上昇
する。 半導体材料の抵抗体では温度上昇により抵抗値
は小さくなり、負帰還作用は低下し、特に大電力のトラ
ンジスタではバラスト抵抗としての役目を充分果たすこ
とができなくなる。
をドープしたポリシリコン等の半導体材ｒ］が使用され
ている。 抵抗体は電流により発熱し、その温度は上昇
する。 半導体材料の抵抗体では温度上昇により抵抗値
は小さくなり、負帰還作用は低下し、特に大電力のトラ
ンジスタではバラスト抵抗としての役目を充分果たすこ
とができなくなる。
（発明が解決しようとする問題点）
前記のように電力用トランジスタ等の電極配線にバラス
ト抵抗体層を設けることにより、局部的な電流集中は緩
和され、広いＡＳＯが得られるようになったが、温度上
昇等によりバラスト抵抗の働きが不確実になることがあ
り、使方市場のＡＳＯ拡大に対するニーズは更に強い。
ト抵抗体層を設けることにより、局部的な電流集中は緩
和され、広いＡＳＯが得られるようになったが、温度上
昇等によりバラスト抵抗の働きが不確実になることがあ
り、使方市場のＡＳＯ拡大に対するニーズは更に強い。
本発明の目的は、温度変化があっても確実な安定化作
用（負帰還作用）が（りられるバラスト抵抗材料を用い
、二次降伏現象の発生を軽減し、結果としてより広い安
全動作領１！Ｉ！（ＡＳＯ）を持つ大電力のトランジス
タ等を供給し、市場の強いニーズに応えるものである。
用（負帰還作用）が（りられるバラスト抵抗材料を用い
、二次降伏現象の発生を軽減し、結果としてより広い安
全動作領１！Ｉ！（ＡＳＯ）を持つ大電力のトランジス
タ等を供給し、市場の強いニーズに応えるものである。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、半導体基板主面の例えばエミッタ層に直接接
竹するエミッタコンタクト電極膜が、安定抵抗体層（通
称バラスト抵抗と呼ばれる）を介して配線電極膜に接続
する電極配線構造を具備する半導体装置において、安定
抵抗体層が酸化ルテニウム系材料から成ることを特徴と
する半導体装置である。 なお酸化ルテニウム系材料と
は、酸化ルテニウムと例えばＣａ 、Ｂａ等の金属酸化
物とから成る材料である。
竹するエミッタコンタクト電極膜が、安定抵抗体層（通
称バラスト抵抗と呼ばれる）を介して配線電極膜に接続
する電極配線構造を具備する半導体装置において、安定
抵抗体層が酸化ルテニウム系材料から成ることを特徴と
する半導体装置である。 なお酸化ルテニウム系材料と
は、酸化ルテニウムと例えばＣａ 、Ｂａ等の金属酸化
物とから成る材料である。
（作用）
バラスト抵抗は、負帰還作用効果と半導体装置のその他
の特性との兼ね合いから決ま゛る適当な抵抗値とすると
共に設計或いは製造技術上の制約を満たす必要がある。
の特性との兼ね合いから決ま゛る適当な抵抗値とすると
共に設計或いは製造技術上の制約を満たす必要がある。
このためバラスト抵抗体層の材料は比較的高い比抵抗
率と安定性を持つことが必要である。 酸化ルテニウム
系材料は高比抵抗率を有し、バラスト抵抗材料としての
その他の諸条件も満足する。 又酸化ルテニウム系材料
の抵抗の温度係数は、従来の不純物ドープのポリシリコ
ン材料等に比し小さく、且つ所望により正の係数を持た
せることができる。
率と安定性を持つことが必要である。 酸化ルテニウム
系材料は高比抵抗率を有し、バラスト抵抗材料としての
その他の諸条件も満足する。 又酸化ルテニウム系材料
の抵抗の温度係数は、従来の不純物ドープのポリシリコ
ン材料等に比し小さく、且つ所望により正の係数を持た
せることができる。
本発明の酸化ルテニウム系材料から成るバラスト抵抗体
層は温度変化に対しその抵抗値の変動が少なく又仮に異
常な温度上昇があっても温度係数が正であればバラスト
抵抗ｈＭは増加し、負帰還作用は強くなり、電流増加を
より強く制御できる。
層は温度変化に対しその抵抗値の変動が少なく又仮に異
常な温度上昇があっても温度係数が正であればバラスト
抵抗ｈＭは増加し、負帰還作用は強くなり、電流増加を
より強く制御できる。
本発明のバラスト抵抗体層は、前記のように電流集中に
対し確実な安定化作用を有し、結果として広いＡＳＯを
持つ半導体装置とすることができる。
対し確実な安定化作用を有し、結果として広いＡＳＯを
持つ半導体装置とすることができる。
（実施例）
バラスト抵抗は、抵抗値を大きくすれば負帰還作用が強
くなり、電流増加を抑制する効果は大きくなるが、同時
にバラスト抵抗を含めた半導体装置の等価的な電流増幅
率は減少し、コレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖ ＣＥ
（Ｓ ａｔ＋は増加し、バラス１−抵抗における電力損
失も増加する等の欠点が生ずる。
くなり、電流増加を抑制する効果は大きくなるが、同時
にバラスト抵抗を含めた半導体装置の等価的な電流増幅
率は減少し、コレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖ ＣＥ
（Ｓ ａｔ＋は増加し、バラス１−抵抗における電力損
失も増加する等の欠点が生ずる。
実際について詳しく調べると、バラスト抵抗値は数Ωな
いし約１００Ωに設定することが望ましい。
いし約１００Ωに設定することが望ましい。
バラスト抵抗体層を形成する領域の幾何学的寸法を考え
ると、この設定値を得るのに抵抗材料の比抵抗率は約ρ
＝１０−’Ωｃｍ以上であることが望ましい。 又温度
上昇の場合を配慮すると、抵抗の温度係数が正の材料で
あることが好ましい。 金属厄抗材判、例えばＮｒ −
ｃｒ ＜ニクロム合金）では抵抗の温度係数は正であ
るが、比抵抗率は１０−４〜１０−５Ωｃｍであって小
さく、所望の抵抗値が作りにくい。 他方、半導体材料
の場合には高比抵抗率は得られ易いが、周知のようにそ
の抵抗値は温度が上がると低下し、例えばポリシリコン
は使用温度付近では、その抵抗の温度係数は−１ｏｏｏ
ｐｐｍ７℃であり、ＳｉＣは−２０００ｐｌ）ＩＩＩ
／”Ｃである。
ると、この設定値を得るのに抵抗材料の比抵抗率は約ρ
＝１０−’Ωｃｍ以上であることが望ましい。 又温度
上昇の場合を配慮すると、抵抗の温度係数が正の材料で
あることが好ましい。 金属厄抗材判、例えばＮｒ −
ｃｒ ＜ニクロム合金）では抵抗の温度係数は正であ
るが、比抵抗率は１０−４〜１０−５Ωｃｍであって小
さく、所望の抵抗値が作りにくい。 他方、半導体材料
の場合には高比抵抗率は得られ易いが、周知のようにそ
の抵抗値は温度が上がると低下し、例えばポリシリコン
は使用温度付近では、その抵抗の温度係数は−１ｏｏｏ
ｐｐｍ７℃であり、ＳｉＣは−２０００ｐｌ）ＩＩＩ
／”Ｃである。
以上のことから、バラスト抵抗材として酸化ルテニウム
系材料が最も適当であるという知見を得た。
系材料が最も適当であるという知見を得た。
特に酸化ルテニウムとＭ（ＭはＭ（１、Ｃａ 、 Ｓｒ
及びＢａのうちの少なくとも１つ）の元素の酸化物とか
ら成る酸化ルテニウム系材料は安定性に優れ、且つ適度
の高比抵抗率を有するので所望の抵抗値及び寸法のバラ
スト抵抗体層を容易に形成することができる。 さらに
酸化ルテニウム系材料に含まれるＲＩＪとＭの元素の原
子比Ｍ／Ｒｕの値を約２以下とすることによりその抵抗
の温度係数を正にすることができる（特開昭６０−１５
７８８４号参照）。 なおＭ／Ｒｕの値が約０．６以下
となると比抵抗率が小さくなり所望の抵抗値が作りにく
くなるので、酸化ルテニウム系材料に含まれるＲｕとＭ
の原子比Ｍ／Ｒｕの値は０．６ないし２とすることが望
ましい。
及びＢａのうちの少なくとも１つ）の元素の酸化物とか
ら成る酸化ルテニウム系材料は安定性に優れ、且つ適度
の高比抵抗率を有するので所望の抵抗値及び寸法のバラ
スト抵抗体層を容易に形成することができる。 さらに
酸化ルテニウム系材料に含まれるＲＩＪとＭの元素の原
子比Ｍ／Ｒｕの値を約２以下とすることによりその抵抗
の温度係数を正にすることができる（特開昭６０−１５
７８８４号参照）。 なおＭ／Ｒｕの値が約０．６以下
となると比抵抗率が小さくなり所望の抵抗値が作りにく
くなるので、酸化ルテニウム系材料に含まれるＲｕとＭ
の原子比Ｍ／Ｒｕの値は０．６ないし２とすることが望
ましい。
本発明の実施例を前述の第１図及び第２図を参照して以
下説明する。 Ｎ型半導体基板（コレクタ層）１の主面
にＰ型ベース層２及び多数のＮ型分離エミッタＷＪ３を
設けた後、絶縁膜４を基板表面に形成する。 次にＢａ
Ｒｕ ０３をスパッタ法或いはＣｖＤ法等通常の方法
により絶縁膜４上に所定の厚さく例えば０．５μｍ厚）
に形成する。
下説明する。 Ｎ型半導体基板（コレクタ層）１の主面
にＰ型ベース層２及び多数のＮ型分離エミッタＷＪ３を
設けた後、絶縁膜４を基板表面に形成する。 次にＢａ
Ｒｕ ０３をスパッタ法或いはＣｖＤ法等通常の方法
により絶縁膜４上に所定の厚さく例えば０．５μｍ厚）
に形成する。
次に小トレジスト等を用いた公知の写真蝕刻法により所
定の形状寸法の複数のバラスト抵抗体層６を形成する。
定の形状寸法の複数のバラスト抵抗体層６を形成する。
次に分離エミッタ層３に直接接着する複数のエミッタコ
ンタクト電極Ｍ５、バラスト抵抗体層６を介してコンタ
クト電極膜５に接続されるエミッタ配線電極膜７、ベー
スｆｆ電極８及びコレクタ電極９を設置する。 更に図
示されていないが、所望によりバラスト抵抗体層等の表
面を５ｉ０２又は５ｉｚＮａ等の絶縁材料で保護する。
ンタクト電極Ｍ５、バラスト抵抗体層６を介してコンタ
クト電極膜５に接続されるエミッタ配線電極膜７、ベー
スｆｆ電極８及びコレクタ電極９を設置する。 更に図
示されていないが、所望によりバラスト抵抗体層等の表
面を５ｉ０２又は５ｉｚＮａ等の絶縁材料で保護する。
なおエミッタコンタクト電極膜５及び配線電極膜７の材
料によっては、例えばＡＩ膜のような場合には、Ａ１が
酸化ルテニウム系抵抗材に容易に拡散し境界にＡ１゜０
３等の絶縁物が形成されて、オーミックコンタクトが損
われることがある。
料によっては、例えばＡＩ膜のような場合には、Ａ１が
酸化ルテニウム系抵抗材に容易に拡散し境界にＡ１゜０
３等の絶縁物が形成されて、オーミックコンタクトが損
われることがある。
この場合には安定抵抗体ＦＩＡ６とコンタクト電極膜５
及び配線電極膜７との間に、Ｔｉ 、 Ｃｒ 、 Ｎｉ
。
及び配線電極膜７との間に、Ｔｉ 、 Ｃｒ 、 Ｎｉ
。
Ｗ、ＭＯ等の高融点金属膜をバリアメタルとして介在さ
せなければならない。 高融産金ｒＦ＆膜は５００℃程
度の熱処理温度でＡＩ 、Ａｕ及び酸化ルテニウム等の
金属と反応しない金属とする。 第３図はバリアメタル
介挿例を示すもので、バラス］・抵抗体層６近傍の拡大
断面図である。 １０はＴｉ１ｌＱ、５及び７はそれぞ
れＡ１から成るコンタクト電極膜及び配線電極膜である
。
せなければならない。 高融産金ｒＦ＆膜は５００℃程
度の熱処理温度でＡＩ 、Ａｕ及び酸化ルテニウム等の
金属と反応しない金属とする。 第３図はバリアメタル
介挿例を示すもので、バラス］・抵抗体層６近傍の拡大
断面図である。 １０はＴｉ１ｌＱ、５及び７はそれぞ
れＡ１から成るコンタクト電極膜及び配線電極膜である
。
この実施例におけるＢａＲｕＯｘ材料の比抵抗率は約５
Ｘ１０−’Ωｃａｎであり、この値は１ＢａとＲＬＩの
原子比を変えることによりある程度変えることが可能で
ある。
Ｘ１０−’Ωｃａｎであり、この値は１ＢａとＲＬＩの
原子比を変えることによりある程度変えることが可能で
ある。
例として１つのバラスト抵抗体層の抵抗値を５０Ωに設
定した場合を考える。 周知のように抵抗はＲ＝ρ・Ｊ
！／（ｔ−ｗ）の式から計算される。
定した場合を考える。 周知のように抵抗はＲ＝ρ・Ｊ
！／（ｔ−ｗ）の式から計算される。
ρは比抵抗率、１．を及びＷはそれぞれ抵抗体層の長さ
、厚さ及び幅である。 ρ＝ ５ｘｉｏ−’ΩＣｍで厚
さ【を０．５μｍとすると、長さｌと幅Ｗとの比は１：
２となり、理想的な寸法形状を選ぶことが可能である。
、厚さ及び幅である。 ρ＝ ５ｘｉｏ−’ΩＣｍで厚
さ【を０．５μｍとすると、長さｌと幅Ｗとの比は１：
２となり、理想的な寸法形状を選ぶことが可能である。
又この抵抗の温度係数（ＴＣＰ）は約＋８００ｐｌ）
ＩＩ／ ’Ｃで、このようなバラスト抵抗を装着した半
導体装Ｕにおいては、そのチップ内に仮に何らかの原因
で電流集中現象が起こり始めて、その集中電流の流れる
バラスト抵抗体層の温度が１００℃上昇したとしても抵
抗値は８％しか増加しない。 しかも抵抗の温度係数が
正であるから温度上昇によってバラスト抵抗値は大きく
なり、電流増加を抑制する効果はより強くなる。 例え
ばバラスト抵抗値２５Ω、分離エミッタ層の数４５０単
位に設計したＮＰＮ型電力トランジスタについて、従来
のトランジスタと本発明によるトランジスタとのそれぞ
れのＡＳＯを測定し比較した。 幅３００ｍ５の単一パ
ルスで、単位当りのエミッタ電流１Ａの場合、トランジ
スタが二次針状に突入する直前のコレクタ・エミッタ間
の電圧は、従来のトランジスタでＶ ＣＥ ＝ ７０〜
８０Ｖ程のものが、本発明のトランジスタでは約１５０
Ｖと約２倍のＡＳＯの向上がみられた。
ＩＩ／ ’Ｃで、このようなバラスト抵抗を装着した半
導体装Ｕにおいては、そのチップ内に仮に何らかの原因
で電流集中現象が起こり始めて、その集中電流の流れる
バラスト抵抗体層の温度が１００℃上昇したとしても抵
抗値は８％しか増加しない。 しかも抵抗の温度係数が
正であるから温度上昇によってバラスト抵抗値は大きく
なり、電流増加を抑制する効果はより強くなる。 例え
ばバラスト抵抗値２５Ω、分離エミッタ層の数４５０単
位に設計したＮＰＮ型電力トランジスタについて、従来
のトランジスタと本発明によるトランジスタとのそれぞ
れのＡＳＯを測定し比較した。 幅３００ｍ５の単一パ
ルスで、単位当りのエミッタ電流１Ａの場合、トランジ
スタが二次針状に突入する直前のコレクタ・エミッタ間
の電圧は、従来のトランジスタでＶ ＣＥ ＝ ７０〜
８０Ｖ程のものが、本発明のトランジスタでは約１５０
Ｖと約２倍のＡＳＯの向上がみられた。
次に第２の実施例として、ベース層に直列に本発明のバ
ラスト抵抗体層を設けたＮＰＮ型電力用トランジスタに
ついて説明する。 第４図はこのトランジスタの平面図
である。 Ｎ型半導体基板（コレクタ層）２１の主面に
Ｐ型ベースＪｌ！１２２、複数のＮ型分離エミッタ層２
３が形成される。
ラスト抵抗体層を設けたＮＰＮ型電力用トランジスタに
ついて説明する。 第４図はこのトランジスタの平面図
である。 Ｎ型半導体基板（コレクタ層）２１の主面に
Ｐ型ベースＪｌ！１２２、複数のＮ型分離エミッタ層２
３が形成される。
ベース層２２に複数のベースコンタクト電極膜２８が直
接接着され、このベースコンタクト電極膜２８は、それ
ぞれバラスト抵抗体層２６を介して共通のベース配線電
極Ｒ’Ａ ２７に接続される。
接接着され、このベースコンタクト電極膜２８は、それ
ぞれバラスト抵抗体層２６を介して共通のベース配線電
極Ｒ’Ａ ２７に接続される。
バラスト抵抗体層２６の作用は、基本的には第１の実施
例と同様である。 いずれか１つの分離エミッタ層に電
流集中が起こり、このエミッタ層に近接するベースコン
タクト電極膜を流れるベース電流が増大すると、これに
直列接続されるバラスト抵抗体層の負帰還作用によって
エミッタ電流の集中が抑えられる。 通常トランジスタ
のベース電流はエミッタ電流の１／１０ないし １／
１０００程度の小さな値であるから、バラスト抵抗体層
は小さな形のものでその効果が得られる。
例と同様である。 いずれか１つの分離エミッタ層に電
流集中が起こり、このエミッタ層に近接するベースコン
タクト電極膜を流れるベース電流が増大すると、これに
直列接続されるバラスト抵抗体層の負帰還作用によって
エミッタ電流の集中が抑えられる。 通常トランジスタ
のベース電流はエミッタ電流の１／１０ないし １／
１０００程度の小さな値であるから、バラスト抵抗体層
は小さな形のものでその効果が得られる。
以上の実施例は酸化ルテニウム系材料としてＢａ Ｒｕ
Ｏｖを使用したが、Ｂａ（７）代わりにＭｇ。
Ｏｖを使用したが、Ｂａ（７）代わりにＭｇ。
Ｃａ、３ｒ等を使用した場合にも長、短期にわたり安定
性のよい同様の試行結果が得られた。
性のよい同様の試行結果が得られた。
又本発明は、バラスト抵抗体を具備し、その電圧降下を
利用して負帰還作用を行うその他の半導体装置に対して
も適用できる技術で、例えば電力用ＩＣの一部で利用す
ることも、複合素子に於て利用することも可能である。
利用して負帰還作用を行うその他の半導体装置に対して
も適用できる技術で、例えば電力用ＩＣの一部で利用す
ることも、複合素子に於て利用することも可能である。
（発明の効果）
バラスト抵抗体層を具備する本発明の半導体装置に於て
は、低抗体層材料の酸化ルテニウム系材料は、適度の高
比抵抗率を有し、抵抗の温度係数も正の小さな値とする
ことができる。 この為バラスト抵抗体層として必要な
条件を満たす抵抗膜を効率よく形成でき且つ装置稼動中
に電流集中等による温度変化があっても確実に負帰還作
用が行われ、半導体′＃ｉＲ置の二次降伏現象の発生を
軽減できる。 その結果として、本発明の半導体装置は
、その安全動作領域（ＡＳＯ）が従来の半導体装置に比
し著しく拡大され、市場のニーズに応えることができる
。
は、低抗体層材料の酸化ルテニウム系材料は、適度の高
比抵抗率を有し、抵抗の温度係数も正の小さな値とする
ことができる。 この為バラスト抵抗体層として必要な
条件を満たす抵抗膜を効率よく形成でき且つ装置稼動中
に電流集中等による温度変化があっても確実に負帰還作
用が行われ、半導体′＃ｉＲ置の二次降伏現象の発生を
軽減できる。 その結果として、本発明の半導体装置は
、その安全動作領域（ＡＳＯ）が従来の半導体装置に比
し著しく拡大され、市場のニーズに応えることができる
。
第１図及び第２図は安定抵抗体層を具備する半導体装置
のそれぞれ断面図及び平面図で、本発明及び従来技術の
説明のための共用図、第３図は本発明におけるバリア金
属膜介挿例の部分拡大断面図、第４図は本発明の第２の
実施例の半導体装置の平面図である。 １．２１・・・半導体基板（Ｎ型コレクタ層）、３・・
・半導体層（Ｎ型エミッタ層）、 ５・・・コンタクト
電極膜（エミッタコンタクト電極膜）、 ６゜２６・・
・安定抵抗体層（バラスト抵抗体層）、 ７゜２７・・
・配線電極膜、 ２２・・・半導体層（ベース層）、
２８・・・コンタクト電極膜（ベースコンタクト電極膜
）。 第２１１
のそれぞれ断面図及び平面図で、本発明及び従来技術の
説明のための共用図、第３図は本発明におけるバリア金
属膜介挿例の部分拡大断面図、第４図は本発明の第２の
実施例の半導体装置の平面図である。 １．２１・・・半導体基板（Ｎ型コレクタ層）、３・・
・半導体層（Ｎ型エミッタ層）、 ５・・・コンタクト
電極膜（エミッタコンタクト電極膜）、 ６゜２６・・
・安定抵抗体層（バラスト抵抗体層）、 ７゜２７・・
・配線電極膜、 ２２・・・半導体層（ベース層）、
２８・・・コンタクト電極膜（ベースコンタクト電極膜
）。 第２１１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板主面の半導体層に直接接着するコンタク
ト電極膜が、安定抵抗体層を介して配線電極膜に接続す
る電極配線構造を具備する半導体装置において、安定抵
抗体層が酸化ルテニウム系材料から成ることを特徴とす
る半導体装置。 ２ 酸化ルテニウム系材料が、酸化ルテニウムと、Ｍｇ
、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうちの少なくとも１つの元素の
酸化物とから成る特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。 ３ Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうちの少なくとも１つ
の元素の原子数がＲｕの原子数の０．６倍ないし２．０
倍である特許請求の範囲第２項記載の半導体装置。 ４ 前記半導体層が複数のエミッタ層から成り、電力用
トランジスタである特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれか１項に記載の半導体装置。 ５ 前記半導体層がベース層であり、複数のベースコン
タクト電極膜を有する電力用トランジスタである特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の半
導体装置。 ６ 安定抵抗体層が、コンタクト電極膜及び配線電極膜
のうちの少なくとも１つの電極膜と、高融点金属膜を介
して接続される特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
ずれか１項に記載の半導体装置。 ７ 高融点金属膜が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか
１つの元素から成る特許請求の範囲第６項記載の半導体
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070966A JPS62229975A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電力用トランジスタ |
| EP87104625A EP0239960B1 (en) | 1986-03-31 | 1987-03-27 | Power transistor device |
| DE3789913T DE3789913T2 (de) | 1986-03-31 | 1987-03-27 | Leistungstransistor. |
| KR1019870002956A KR900003838B1 (ko) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | 반도체 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070966A JPS62229975A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電力用トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62229975A true JPS62229975A (ja) | 1987-10-08 |
| JPH0511418B2 JPH0511418B2 (ja) | 1993-02-15 |
Family
ID=13446770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61070966A Granted JPS62229975A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電力用トランジスタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0239960B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62229975A (ja) |
| KR (1) | KR900003838B1 (ja) |
| DE (1) | DE3789913T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010006037A (ko) * | 1997-04-04 | 2001-01-15 | 클라스 노린, 쿨트 헬스트룀 | 양극 트랜지스터 구조 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3802767A1 (de) * | 1988-01-30 | 1989-08-10 | Bosch Gmbh Robert | Elektronisches geraet |
| US4864379A (en) * | 1988-05-20 | 1989-09-05 | General Electric Company | Bipolar transistor with field shields |
| DE3926886C2 (de) * | 1989-08-16 | 1999-10-21 | Bosch Gmbh Robert | In Planartechnologie erstellter Großchip mit Schalttransistoren |
| JPH07109831B2 (ja) * | 1990-01-25 | 1995-11-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| EP0592157B1 (en) * | 1992-10-08 | 1998-11-25 | STMicroelectronics, Inc. | Integrated thin film approach to achieve high ballast levels for overlay structures |
| US6064109A (en) * | 1992-10-08 | 2000-05-16 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Ballast resistance for producing varied emitter current flow along the emitter's injecting edge |
| JP3942984B2 (ja) * | 2002-08-06 | 2007-07-11 | 株式会社ナノテコ | バイポーラトランジスタ、マルチフィンガーバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ製造用エピタキシャル基板、及びバイポーラトランジスタの製造方法 |
Citations (3)
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| JPS54124258A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-27 | Hitachi Ltd | Method of producing thick film hybrid integrated circuit |
| JPS58132969A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPS6110892A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | 株式会社東芝 | 発熱体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL296170A (ja) * | 1962-10-04 | |||
| DE3329241A1 (de) * | 1983-08-12 | 1985-02-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Leistungstransistor |
| DE3466195D1 (en) * | 1984-01-27 | 1987-10-22 | Toshiba Kk | Thermal head |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61070966A patent/JPS62229975A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-27 EP EP87104625A patent/EP0239960B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-27 DE DE3789913T patent/DE3789913T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-30 KR KR1019870002956A patent/KR900003838B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS54124258A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-27 | Hitachi Ltd | Method of producing thick film hybrid integrated circuit |
| JPS58132969A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20010006037A (ko) * | 1997-04-04 | 2001-01-15 | 클라스 노린, 쿨트 헬스트룀 | 양극 트랜지스터 구조 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0239960A3 (en) | 1990-04-25 |
| KR900003838B1 (ko) | 1990-06-02 |
| DE3789913T2 (de) | 1994-11-03 |
| EP0239960B1 (en) | 1994-06-01 |
| DE3789913D1 (de) | 1994-07-07 |
| JPH0511418B2 (ja) | 1993-02-15 |
| KR870009489A (ko) | 1987-10-27 |
| EP0239960A2 (en) | 1987-10-07 |
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