JPS62295455A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS62295455A
JPS62295455A JP61110351A JP11035186A JPS62295455A JP S62295455 A JPS62295455 A JP S62295455A JP 61110351 A JP61110351 A JP 61110351A JP 11035186 A JP11035186 A JP 11035186A JP S62295455 A JPS62295455 A JP S62295455A
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JP
Japan
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transistor
emitter
base
semiconductor device
divided
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JP61110351A
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Norihiro Shigeta
重田 典博
Michimaro Koike
小池 理麿
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the breakdown strength of a semiconductor device by forming the number of divided emitters per unit area of a transistor of former stage more than that of a transistor of latter stage to accelerate the switching speed. CONSTITUTION:In a semiconductor device 1 having transistors 3, 4 including a split emitter structure coupled in Darlington transistor connection, the number of split emitters 6,.. per unit area of the transistor 3 of former stage is formed more than that of the split emitters 6', ...per unit area of the transistor 4 of latter stage. When with the structures 6, ..., 6',..., unit transistors of many insular split emitter regions 6, ..., 6',... and latticelike base regions 5, 5' are operated in parallel to allow a large current to flow. The breakdown strength can be improved because a resistance generated between the junctions of the emitter and the base is larger than the base contact.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 (イ)産業上の利用分野 本発明は半導体基板内に複数のトランジスタを形成し、
これをダーリントン接続して形成した半導体装置に関す
るものであり、特にダーリントン接続した時の動作速度
及び電流容量を改善した半導体装置に関するものである
[Detailed description of the invention] 3. Detailed description of the invention (a) Industrial application field The present invention forms a plurality of transistors in a semiconductor substrate,
This invention relates to a semiconductor device formed by Darlington connection, and particularly relates to a semiconductor device with improved operating speed and current capacity when Darlington connection is made.

(ロ)従来の技術 ダーリントン・トランジスタはトランジスタの電流増幅
率が高いために大電流のスイッチング等に使用きれる。
(b) Conventional technology The Darlington transistor has a high current amplification factor, so it can be used for switching large currents, etc.

一般にダーリントン・トランジスタは特公昭59−25
390号公報(第2図・第3図)の如く、前段のトラン
ジスタ(21)(ドライバ・トランジスタ)のコレクタ
・エミッタ間に後段のトランジスタ(22) (出力ト
ランジスタ)のコレクタ・ベースを接続し、前段のトラ
ンジスタ(21)のベース・エミ、ツタ間および後段の
トランジスタ(z2)のベース・エミッタ間に夫々拡散
抵抗を形成してダーリントン接続していた。
In general, the Darlington transistor
As in Publication No. 390 (Figures 2 and 3), the collector and base of the transistor (22) (output transistor) in the subsequent stage are connected between the collector and emitter of the transistor (21) (driver transistor) in the previous stage, Darlington connections were made by forming diffused resistors between the base and emitter of the transistor (21) at the front stage and between the base and emitter of the transistor (z2) at the rear stage.

(ハ)発明が解決しようとする問題点 上述の如きダーリントン・トランジスタに於いて、更に
高電流を流す半導体装置が必要となる。
(c) Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned Darlington transistor, a semiconductor device that allows even higher current to flow is required.

またこの高電流の半導体装置に於いてスイッチング・ス
ピードの高速化、破壊耐量の向上が要求される。
In addition, high-current semiconductor devices are required to have higher switching speeds and improved breakdown resistance.

(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は衛士の如き問題点に鑑みてなされ、ダーリント
ン・トランジスタ接続詐れた分割エミッタ構造を有する
トランジスタ(3)(4)を備えた半導体装置(1)に
於いて、前記前段のトランジスタ(3)の単位面積当り
の分割エミッタ(6)・・・(6)数を後段のトランジ
スタ(4)の単位面積当りの分割エミッタ(6′)・・
・(6′)数より多く形成することで解決するものであ
る。
(d) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems, and is a semiconductor device (1) equipped with transistors (3) and (4) having a split emitter structure with incorrect Darlington transistor connection. ), the number of divided emitters (6)...(6) per unit area of the transistor (3) in the previous stage is calculated as the number of divided emitters (6')...(6') per unit area of the transistor (4) in the subsequent stage.
- This can be solved by forming more than (6').

(*)作用 前述の如き分割エミッタ構造(6)・・・(6)、(6
′)・・・(6゛)を有すると、多数の島状の分割エミ
ッタ領域(6)・・・(6)、(6′)・・・(6′)
と格子状のベース領域(5)(5′)とのユニット・ト
ランジスタが並列に動作することになり大電流を流すこ
とができる。
(*) Effect Split emitter structure as mentioned above (6)...(6), (6
′)...(6゛), many island-like divided emitter regions (6)...(6), (6')...(6')
The unit transistors of the lattice-shaped base regions (5) and (5') operate in parallel, allowing a large current to flow.

また前段の分割エミッタ(6)・・・(6)構造、ここ
では単位面積当りの分割エミッタ(6)・・・(6)数
を多くすることで夫々のエミッタ領域(6)(ユニット
・トランジスタ)の寸法を小さくすると、少数キャリア
の走行距離が短くなりスイッチング・スピードを速くす
ることができる。従って次段のトランジスタ(4)を速
<ON状態にすることができる。
In addition, by increasing the number of divided emitters (6)...(6) in the previous stage, in this case, the number of divided emitters (6)...(6) per unit area, each emitter region (6) (unit transistor ), the traveling distance of the minority carriers becomes shorter and the switching speed can be increased. Therefore, the transistor (4) at the next stage can be brought into the fast<ON state.

更に前段のトランジスタ(3)のユニット・トランジス
タの寸法を小さくすることにより、前段に従来より多数
のユニット・トランジスタを配置できるので、エミッタ
周辺長が従来より長くなり、電流容量が向上する。
Furthermore, by reducing the size of the unit transistor of the transistor (3) in the previous stage, a larger number of unit transistors can be arranged in the previous stage than before, so the emitter peripheral length becomes longer than before and the current capacity improves.

また後段のトランジスタ(4)はユニット・トランジス
タの寸法が大きいためにスイッチング・スピードが遅い
が、電流集中が起こりにくい。またベースコンタクトよ
りエミッタ・ベース接合間に発生する抵抗が大きい等の
理由により破壊耐量は向上する。
Furthermore, since the transistor (4) in the latter stage has a large unit transistor size, its switching speed is slow, but current concentration is less likely to occur. Furthermore, the resistance to breakdown is improved due to the fact that the resistance generated between the emitter and base junction is greater than that between the base contact and the like.

(へ)実施例 以下に本発明の一実施例を第1図を参照しながら説明す
る。
(F) Example An example of the present invention will be described below with reference to FIG.

本発明に依るダーリントン・トランジスタ接続された半
導体装置(1)はシリコン半導体基板(2)上に2段以
上のトランジスタが接続されて形成きれる。ここでは第
1図の如く2段で説明する。
A Darlington transistor-connected semiconductor device (1) according to the present invention can be formed by connecting two or more stages of transistors on a silicon semiconductor substrate (2). Here, the explanation will be made in two stages as shown in FIG.

先ず前段のトランジスタ(3)の構成はN+型のシリコ
ン半導体基板と、該半導体基板(2)上に被覆されるコ
レクタとして働くN型のエピタキシャル層(2)と、該
エピタキシャル層(2)に形成される点線で示したP−
型のベース領域(5)と、前記ベース領域(5)に設け
たN′″型の分割エミッタ領域(6)・・・(6)とを
備え、前記分割エミッタ領域(6)・・・(6)はベー
ス領域(5)のほぼ全表面に配置し、多数島状にベース
領域(5)内に完全に囲まれて配置されている。
First, the structure of the transistor (3) at the front stage is an N+ type silicon semiconductor substrate, an N type epitaxial layer (2) which acts as a collector and is coated on the semiconductor substrate (2), and a transistor formed on the epitaxial layer (2). P− shown by the dotted line
type base region (5), and N''' type divided emitter regions (6)...(6) provided in the base region (5), and the divided emitter regions (6)...(6). 6) are disposed on almost the entire surface of the base region (5), and are completely surrounded within the base region (5) in the form of multiple islands.

次に前記基板(2)表面のシリコン酸化膜上には、第1
図においては省略をするが一層目の第1ベース軍極と第
1エミツタ電極が形成され、前記第1ベース電極は分割
エミッタ領域(6)・・・(6)が形成されてない格子
状に形成されたベース領域(5)のほぼ全表面とオーミ
ックコンタクトをなし、前記第1エミツタ電極は前記分
割エミッタ領域(6)・・・(6)に夫々オーミンクコ
ンタクトをしている。
Next, on the silicon oxide film on the surface of the substrate (2), a first
Although not shown in the figure, a first base pole and a first emitter electrode are formed in the first layer, and the first base electrode has a lattice shape with no divided emitter regions (6)...(6) formed. The first emitter electrode is in ohmic contact with substantially the entire surface of the formed base region (5), and the first emitter electrode is in ohmink contact with the divided emitter regions (6), respectively.

ここで本発明において前記第1ベース・エミッタ電極は
省略しても良い。続いて前記第1ベース電極および第1
エミツタ電極はシリコン窒化膜やポリイミド等の層間絶
縁膜で被覆され、前記層間絶縁膜上には第1図の実線で
示す如く二層目の第2ベース電極(7)および第2エミ
ツタ電極(8)が形成される。第2ベース電極(7)は
格子状に形成された前記第1ベース電極とオーミックコ
ンタクトして櫛歯状に一方向に延在きれて形成されてい
る。
Here, in the present invention, the first base/emitter electrode may be omitted. Subsequently, the first base electrode and the first
The emitter electrode is covered with an interlayer insulating film such as a silicon nitride film or polyimide, and on the interlayer insulating film there is a second base electrode (7) in the second layer and a second emitter electrode (8) as shown by the solid line in FIG. ) is formed. The second base electrode (7) is formed in ohmic contact with the first base electrode formed in a lattice shape and extends in one direction in a comb-like shape.

また第2エミツタ電極(8)は分割された前記第1エミ
ツタ電極とオーミックコンタクトし、前記第2ベース電
極(7)と同様に櫛歯状に延在されている。
Further, the second emitter electrode (8) is in ohmic contact with the divided first emitter electrode, and extends in a comb-like shape like the second base electrode (7).

一方後段のトランジスタ(4)も前段のトランジスタ(
3)と同様に形成されており、更には前段の櫛歯状の第
2エミツタ電極(8)と後段の櫛歯状の第2ベース電極
(7゛)とが電気的に接続されるように第1図の如く蒸
着で一体化されて形成されている。また前段のトランジ
スタのベース領域(5)と後段のトランジスタ(5°)
のベース領域は同一の領域内にほぼ1/2ずつ使用され
ている。
On the other hand, the transistor in the latter stage (4) is also the transistor in the former stage (
3), and furthermore, the comb-shaped second emitter electrode (8) at the front stage and the comb-shaped second base electrode (7゛) at the rear stage are electrically connected. As shown in FIG. 1, they are integrally formed by vapor deposition. Also, the base region of the front stage transistor (5) and the rear stage transistor (5°)
Approximately 1/2 of the base area is used in the same area.

本構成は本発明の第1の特徴とするところであり、前述
の如く分割エミッタ(6)・・・(6)、(6′)・・
・(6′)構造を有すると、多数の島状の分割エミッタ
領域(6)・・・(6)、(6゛)・・・(6′)とベ
ース領域(5)(5’)とのユニットにより構成される
ため、このユニット・トランジスタが並列に多数動作す
ることになり、本発明のダーリントン・トランジスタ接
続された半導体装置は大電流を流すことができる。
This configuration is the first feature of the present invention, and as described above, the divided emitters (6)...(6), (6')...
・If it has a (6') structure, there will be many island-like divided emitter regions (6)...(6), (6゛)...(6') and base regions (5) (5'). Since the device is composed of units, a large number of unit transistors operate in parallel, and the Darlington transistor-connected semiconductor device of the present invention can flow a large current.

次に前段のトランジスタ(3)の単位面積当りの分割エ
ミッタ数は後段のトランジスタ(4)の単位面積当りの
分割エミッタ数より多く形成されている。
Next, the number of divided emitters per unit area of the transistor (3) at the front stage is larger than the number of divided emitters per unit area of the transistor (4) at the rear stage.

本構成は本発明の第2の特徴とするところであり、前段
のトランジスタ(3)の分割エミツク領域(6〉・・・
(6)の夫々の寸法を後段のトランジスタ(4)の分割
エミッタ領域(6′)・・・(6゛)の夫々の寸法より
小さくし、分割エミッタ数を多く形成することにある。
This configuration is the second feature of the present invention, and is divided into divided emitter regions (6) of the transistor (3) in the previous stage.
The purpose is to make the dimensions of each of (6) smaller than the dimensions of each of the divided emitter regions (6'), . . . (6') of the subsequent transistor (4), and to form a large number of divided emitters.

例えばここでは分割エミッタ領域(6)・・・(6)の
夫々の寸法を後段の分割エミッタ領域(6°)・・・(
6′)の寸法の273〜1/4とする。従って少数キャ
リアの走行距離が短かくなり、スイッチング・スピード
を速くすることができる。更に前段のユニット・トラン
ジスタの寸法が小さくなることにより、前段に従来より
数多くのユニット・トランジスタを配置できるので、エ
ミッタ周辺長が長くなり、電流容量が向上する。前段の
電流容量が向上したことによりダーリントン・トランジ
スタの電流容量も向上する。
For example, here, the dimensions of each of the divided emitter regions (6)...(6) are the dimensions of the subsequent divided emitter regions (6°)...(
6'). Therefore, the traveling distance of minority carriers is shortened, and the switching speed can be increased. Furthermore, by reducing the size of the unit transistor in the front stage, a larger number of unit transistors can be arranged in the front stage than in the past, resulting in a longer emitter peripheral length and improved current capacity. By improving the current capacity of the previous stage, the current capacity of the Darlington transistor also improves.

一方後段のトランジスタ(4)は分割エミッタ(6′)
・・・(6゛)の夫々の寸法が前段より大きいためにス
イッチング・スピードは遅くなるが、電流集中が起こり
にくい。またベース・コンタクトよりエミッタ・ベース
接合間に発生する抵抗が大きい等の理由により破壊耐量
は向上する。ダーリントン・トランジスタの破壊耐量は
主に大電流の流れる後段のトランジスタ(4)の破壊耐
量により決まるのでダーリントン・トランジスタの破壊
耐量は向上する。またトランジスタの縦のプロファイル
を前段および後段ともに同一で形成するために同一の工
程で形成できるので、工程数を従来と同じにできる。
On the other hand, the latter transistor (4) is a split emitter (6')
...(6゛) is larger than the previous stage, so the switching speed is slow, but current concentration is less likely to occur. Furthermore, the breakdown resistance is improved because the resistance generated between the emitter and base junction is greater than that between the base contact and other reasons. Since the breakdown strength of the Darlington transistor is mainly determined by the breakdown strength of the subsequent transistor (4) through which a large current flows, the breakdown strength of the Darlington transistor is improved. Furthermore, since the vertical profiles of the transistors are the same in both the front and rear stages, they can be formed in the same step, so the number of steps can be kept the same as in the prior art.

(ト)発明の効果 以上の説明からも明らかな如く前段のトランジスタ(3
)の単位面積当りの分割エミッタ(6)・・・〈6)数
を後段のトランジスタ(4)の単位面積当りの分割エミ
ッタ(6′〉・・・(6°)数より多く形成するととで
、ダーリントン・トランジスタ接続された半導体装置を
高速化でき、更には電流容量の向上や高破壊耐量を向上
できる。
(g) Effect of the invention As is clear from the above explanation, the transistor in the previous stage (3
), the number of divided emitters (6)...<6) per unit area is larger than the number of divided emitters (6'>...(6°) per unit area of the subsequent transistor (4). , it is possible to increase the speed of a semiconductor device connected with Darlington transistors, and also to improve current capacity and high breakdown resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例でありダーリントン・トラン
ジスタ接続された半導体装置の平面図、第2図は従来の
ダーリントン・トランジスタ接続された半導体装置の平
面図、第3図はダーリントン・トランジスタ接続された
半導体装置の等価回路図である。 (1)は半導体装置、 (2)は半導体基板、  (3
)は前段のトランジスタ、(4)は後段のトランジスタ
、 (5)・(5゛)はベース領域、(6)・・・(6
)、(6゛)・・・(6゛)は分割エミッタ領域、(7
)・(7′)は第2ベース電極、(8)は第2エミツタ
電極である。
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device connected with Darlington transistors, which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a conventional semiconductor device connected with Darlington transistors, and FIG. 3 is a plan view of a semiconductor device connected with Darlington transistors. FIG. (1) is a semiconductor device, (2) is a semiconductor substrate, (3
) is the front-stage transistor, (4) is the rear-stage transistor, (5)・(5゛) is the base region, (6)...(6
), (6゛)...(6゛) is the divided emitter region, (7
) and (7') are the second base electrodes, and (8) are the second emitter electrodes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ダーリントン・トランジスタ接続された分割エミ
ッタ構造を有するトランジスタを備えた半導体装置に於
いて、前記前段のトランジスタの単位面積当りの分割エ
ミッタ数を後段のトランジスタの単位面積当りの分割エ
ミッタ数より多く形成することを特徴とした半導体装置
(1) In a semiconductor device including a transistor having a divided emitter structure connected to a Darlington transistor, the number of divided emitters per unit area of the transistor in the preceding stage is greater than the number of divided emitters per unit area of the transistor in the succeeding stage. A semiconductor device characterized by forming.
JP61110351A 1986-05-14 1986-05-14 Semiconductor device Granted JPS62295455A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6186951U (en) * 1984-11-14 1986-06-07

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6186951U (en) * 1984-11-14 1986-06-07

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