WO2000067330A1

WO2000067330A1 - Dispositif a semi-conducteur dote de transistors bipolaires

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Publication number: WO2000067330A1
Application number: PCT/JP2000/002867
Authority: WO
Inventors: Kazuhisa Sakamoto
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2000-11-09
Also published as: CN1349661A; US6891250B1; EP1193766A1; EP1193766A4; CN1171317C

Description

曰月糸田 β バイポーラトランジスタを有する半導体装置技術分野

本発明は、スイッチング速度が速く、また、耐圧を向上させたバイポ —ラトランジス夕を有する半導体装置に関する。さらに詳しくは、ストライプエミヅ夕、マルチェミツ夕やマルチベースの構造にして、大電流化、高耐圧化、高速スイッチング化、さらには安全動作領域（ S O A ) の拡大化を図ることができるバイポーラトランジスタを有する半導体装置に関する。背景技術

従来から用いられているバイポーラトランジス夕の原理的な構成が、図 1 7に示されている。すなわち、 Ν型半導体基板 1の表層部に、 Ρ型のベース領域 1 2が形成され、この Ρ型のベース領域 1 2内に Ν型のェミヅ夕領域 1 3が形成されている。ベース領域 1 2およびエミッ夕領域 1 3には、それそれベース電極 1 5およびェミッ夕領域 1 6が接合されている。コレクタ電極は、 Ν型半導体基板 1の裏面側において、 Ν +型領域 1 4を介してとられるようになつている。 1 7は絶縁膜である。電流増幅率を上げるためには、ベース領域 1 2の不純物濃度を低くする必要がある。しかし、この不純物濃度を過度に低くすると、ペース領域 1 2とベース電極 1 5との接合部がショットキ接合となり、トランジス夕特性が得られない。そこで、ベース領域 1 2においてべ一ス電極 1 5の接合位置には、ォ一ミック接合を形成するための Ρ +型領域 1 8が形成されている。また、大電流を必要とするトランジスタでは、コレクタ電流は主としてエミッ夕の面積および周囲長に関係するので、エミッ夕面積およびその周囲長を大きくし、電流密度を下げなければならない。そこで、図 1 7〜2 0にエミヅ夕領域 1 3の形成パターン例が示されるように、マルチェミツ夕、マルチベースまたはストライプエミヅ夕のトランジスタ構造が考えられている。

図 1 8は、メヅシュ型ェミツ夕（マルチエミッ夕）構造のバイポーラトランジスタの構造を示している。このトランジスタでは、半導体基板 1 5の表層部に形成されたべ一ス領域 1 2に、島状のェミッ夕領域 1 3 が格子状に配列されて埋没されている。そして、島状のエミッ夕領域 1 3にェミッタ電極（図示せず）が共通接続されている。

図 1 9は、リングエミヅ夕（メッシュ型べ一ス、マルチべ一ス）構造を示している。この構造では、半導体基板 1の表層部に形成されたべ一ス領域 1 2に、エミヅ夕領域 1 3が広く形成されている。そして、この大面積のエミッ夕領域 1 3内において、ベース領域 1 2が格子状配列パターンに従う位置で島状に露出するようになっている。そして、この露出部において、ベース電極（図示せず）とベース領域 1 2とを接続するためのコンタクトがとられるようになつている。

図 2 0は、ストライプエミッ夕構造を示す。この構造では、半導体基板 1の表層部に形成されたべ一ス領域 1 2に、線状の複数のエミッ夕領域 1 3が、ほぼ平行に埋設されている。

前述のように、これらの構造でベース領域の不純物濃度を低くして、その電極のコンタクト領域の不純物濃度を高くすると、小数キャリアである電子がベース領域 1 2 と P +型領域 1 8との間の接合によつてせき止められ、スイッチング動作時に、ベース領域 1 2において電子の蓄積が起こる。これにより、スイッチング損失が大きくなり、高速なスイッチングが妨げられる（とくにオフ時間が長くなる）うえ、消費電力の増大を招くという問題がある。

また、図 1 8に示されるメッシュ型ェミツ夕構造および図 1 9に示されるリングェミッタ構造のトランジスタでは、いずれも、安全動作領域が比較的狭く、破壊耐量が必ずしも十分ではない。そのため、負荷に十分な電流を流すことができないという問題がある。

さらに、図 2 0のストライプエミッ夕構造を採用すれば、破壊耐量が向上されるのであるが、それでもなお、負荷駆動性能が十分でない場合がある。また、ストライプエミッ夕構造のトランジスタのスイッチング時間は、メッシュ型エミッ夕構造ゃリングエミッ夕構造のものに比較すると良好であるが、さらに高速なスィツチングが求められる場合もある。この発明の目的は、高速なスイッチングが可能で、かつ、消費電力の低減を図ることができるバイポーラトランジスタを有する半導体装置を提供することである。

本発明の他の目的は、安全動作領域を広くすることができるトランジス夕を有する半導体装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、オン時の電圧を低くすることができるパィポーラトランジスタを有する半導体装置を提供することである。発明の開示

本発明によるパイポーラトランジスタを有する半導体装置は、コレク夕領域とする第 1導電型半導体層と、該第 1導電型半導体層に設けられる第 2導電型領域からなるベース領域と、該べ一ス領域内に設けられる第 1導電型領域からなるエミッ夕領域と、前記ベース領域内に前記エミッ夕領域と対向して設けられ、ベース電極と電気的接続をするベースコン夕クト部とからなり、前記べ一スコンタクト部が、平面構造で前記ェミッ夕領域側から前記第 2導電型の高不純物濃度領域と第 1導電型領域との繰返し構造に形成されている。

たとえばベース領域が P型領域であれば、ベ一スコンククト部は P + 型領域と N +型領域とが交互に設けられ、外側が P +型になるように形成される。この構造にすることにより、ベース領域の少数キャリア、たとえば P型ベース領域の場合の電子は N +型領域に落ち込み、少数キヤリァがベース領域に蓄積されるのを抑制することができる。これにより、スイッチング動作を高速にすることができ、かつ、スイッチング損失を低減できるので、消費電力を低減することができる。

本発明によるパイポーラトランジスタの他の形態は、コレクタ領域とする第 1導電型半導体層と、該第 1導電型半導体層に設けられる第 2導電型領域からなるベース領域と、該ベース領域内に設けられる第 1導電型領域からなるエミッ夕領域と、前記ベース領域内に前記エミッタ領域と対向して設けられ、ベース電極と電気的接続をするベースコンタクト部とからなり、前記ベースコンタクト部が、平面構造で前記エミッ夕領域側から前記第 2導電型の高不純物濃度領域と前記ベース領域を構成する第 2導電型領域の低不純物濃度領域との繰返し構造に形成されている。この構成にしても、不純物濃度の低い領域はベース電極とショットキ一接合になるため、動作のオフによりベース電極側にきた少数キャリアは、高不純物濃度のベースコンタクト部に蓄積されないで、ショットキ一接合を介して速やかに放出される。その結果、前述の構成と同様に、スイッチング動作を高速にすることができ、かつ、スイッチング損失を低減できるので、消費電力を低減することができる。

前記エミッ夕領域がストライプ状に複数本形成され、該複数本のエミッ夕領域間のベース領域に前記ストライプに沿って前記べ一スコンタクト部が形成されたり、前記ベース領域が、前記エミッ夕領域内に格子状 (島状）に露出するように形成され、該格子状に露出するベース領域のそれそれに前記べ一スコンタクト部が形成されることにより、大電流に対応したバイポーラトランジスタにすることができる。

前記エミッタ領域に接続されるエミッ夕電極と、前記ベースコンタクトに接続されるベース電極とが、交互に嚙み合う櫛歯状に形成されれば、近接して設けられるベースとエミッ夕に少ない抵抗損で接続することができる。

ェミッ夕領域がストライプ状に複数本形成され、該ストライプ状のェミッタ領域は、その中心部にベース領域が露出するように形成され、該ベース領域の上を覆うように前記エミッ夕領域と電気的に接続してエミッタ電極が形成されることにより、中心部のベース領域には電極が形成されないため、ベース電極を形成するスペースを必要とすることなく、エミッ夕領域とベース領域との接触面積を約 2倍に大きくすることができ、安全動作領域を充分に拡大することができる。この構造は、前述のベースコンタクト部と共に形成されることにより、スイッチング速度の高速化と共に、安全動作領域を拡大することができるが、ベースコン夕クト部とは関係なく、この構成にすることにより、安全動作領域を広くすることができる。

前記中心部に設けられるベース領域は、前記ストライブ方向に沿って複数個に分割して設けられてもよいし、前記ストライプ方向に沿って前記エミッ夕領域を分割するように設けられ、該分割された 2つのエミッ夕領域およびその間のベース領域上に前記ェミッ夕電極が形成される構造でもよい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による半導体装置の一実施形態に係る、バイポーラトランジス夕の原理的な構成を示す断面図である。

図 2は、図 1のベースコンタクト部付近の構成を拡大して示す断面図である。

図 3は、バイポーラトランジスタを用いたスイッチング回路の構成例を示す電気回路図である。

図 4は、バイポーラトランジスタの動作特性を説明するための波形図である。

図 5は、本発明によるバイポーラトランジスタの具体的な構成例を示す平面図である。

図 6は、図 5のベースコンタクト部の構成を拡大して示す平面図であ ο

図 7は、図 5に示される例の電極配置例を示す平面図である。

図 8は、パイポーラトランジスタの他の具体的構成例を示す平面図でめる。

図 9は、図 8のべ一スコンタクト部の構成を拡大して示す平面図である。

図 1 0は、図 8に示される例の電極配置例を示す平面図である。

図 1 1は、本発明による半導体装置におけるベースコンタクト部の他の実施形態を示す断面図である。

図 1 2は、本発明による半導体装置のさらに他の実施形態を示す斜視断面図である。

図 1 3は、図 1 2の平面配置を示す図である。

図 1 4は、図 1 3のベースコンタクト部の構成を拡大して示す平面図である。

図 1 5は、図 1 2の例のスィツチング特性を示す図である。

図 1 6は、図 1 2の実施形態の変形例を示す平面図である。図 1 7は、従来のバイポーラトランジス夕の原理的構成を示す断面図である。

図 1 8は、メッシュ型ェミツ夕（マルチエミッ夕）構造のバイポーラトランジスタを説明するための簡略化した斜視図である。

図 1 9は、リングエミッ夕（マルチべ一ス）構造のバイポ一ラトランジス夕を説明するための簡略化した斜視図である。

図 2 0は、ストライプエミッ夕構造のバイポーラトランジスタを説明するための簡略化した斜視図である。発明を実施するための最良の形態

図 1は、この発明の 1実施形態に係るパイポーラトランジス夕の原理的構造を示す断面図である。 N型半導体層 2 1の表面には、 P型のベ一ス領域 2 2が形成されており、この P型のベース領域 2 2内に、 N型のエミッ夕領域 2 3が形成されている。これにより、 N P N構造が形成されていて、 N型半導体層 2 1 と N +型半導体基板 2 1 aがコレクタ領域を形成している。

ベース領域 2 2の表面には、エミッ夕領域 2 3から離間した位置に、 P +型領域と N +型領域とが交互に形成されたべ一スコンタクト部（以下、ユニバーサルコンタクト部ともいう） 2 5が設けられており、このユニバーサルコンタクト部 2 5にべ一ス電極 2 6が接合されている。また、ェミッタ領域 2 3には、エミッ夕電極 2 7が接合されている。コレクタ電極 3 0は、半導体基板 2 1 aの裏面側に形成されている。 2 9は、絶縁膜である。

図 2は、ユニバーサルコンタクト部 2 5付近の構造を拡大して示す断面図である。ユニバーサルコンタクト部 2 5は、微小幅の P +型領域 2 5 1 と、同じく微小幅の N +型領域 2 5 2 とを、ベース電極 2 6に接触するように交互に配置して構成されている。すなわち、 P型領域 2 5 1 と N型領域 252とは、ベース領域 22とベース電極 26との間の電荷の移動方向と交差する方向に沿って交互に配列されている。

この構成により、ベース領域 22における多数キヤリァであるホールは、 P+型領域 25 1を通って移動することができ、小数キヤリアである電子は、 N+型領域 252に落ち込むことができる。したがって、ベ —ス領域 22における電子の蓄積が制御され、高速でかつ損失の少ないスィツチングが可能になる。

図 3は、バイポラートランジス夕 T rを用いたスィツチング回路の構成例を示す電気回路図であり、図 4 (a) 〜4 (c) は、パイポ一ラトランジス夕 T rのスイッチング特性を示す図である。図 4 (a) はべ一ス電流 I_Bを示し、図 4 (b) はコレクタ電流 I cを示し、図 4 (c) コレクタ .エミッ夕間電圧 V_CEを示す。そして、図 4 (b) および図 4 ( c ) において、図 1のパイポーラトランジスタをトランジスタ T r に適用したときの特性は実線で示されており、図 17の従来のバイポ一ラトランジスタをトランジスタ T rに適用したときの特性は一点鎖線で示されている。

図 4 ( c ) から明らかなように、トランジスタ T rが遮断されるときの蓄積時間（Tstg) および降下時間（Tf) の和である夕一ンオフ時間 Toff ( = Tstg+Tf) が、ユニバーサルコンタクト構造を有するこの実施形態のバイポーラトランジスタを用いた場合に、著しく改善されることが理解される。なお、 Tfは V_CEの立下り時における変化の 1 0 % から 90 %の間の時間を示している。

ベース領域 22に蓄積されたキヤリアを零にするのに要する時間 Toff は、本実施形態の構成を採用することにより、従来の構成の場合の約 1 /2ないし 1/3にすることができる。トランジスタ T rのオフ時の電力ロスは、図 4 ( c ) における領域 S I (本実施形態の構成の場合）、 S P (従来の構成の場合）の面積により表すことができ、より具体的には、下記第（ 1 ) 式により表すことができる。

y lc - V_CE (sat ) · (Tstg / T) + lc · Vcc · Tf ( 1 )

ただし、 Tは、繰り返し周期

したがって、時間 T off ( = T stg + T f) を格段に短縮することができる本実施形態のバイポーラトランジスタを用いることにより、消費電力を格段に低減することができる。

さらに、この構造にすることにより、安全動作領域がストライプエミッ夕構造と同程度に改善されることが確認された。

図 5は、本実施形態に係るストライプエミッ夕構造のバイポーラトランジス夕の具体的な構成例を示す平面図である。ベース領域 2 2内には、図 5において左右方向に延びる短冊状のェミッ夕領域 2 3が複数個配列されて形成されている。このエミッ夕領域 2 3の端部を回り込んで、隣接するエミッ夕領域 2 3間に入り込むように、ユニバーサルコンタクト部 2 5が帯状に形成されている。

図 6に拡大して示すように、帯状のユニバーサルコンタクト部 2 5は、その長さ方向に沿って形成され、その幅方向に交互に配列された帯状 P +型領域 2 5 1および帯状 N +型領域 2 5 2を有している。

エミッ夕領域 2 3およびユニバーサルコンタクト部 2 5を覆うように形成された絶縁膜（図示せず）には、エミッ夕領域 2 3を露出させる複数のコンタクト孔 3 5およびユニバーサルコンタクト部 2 5を露出させるコンタク卜孔（図示せず）が形成されている。そして、図 7に示すように、エミッ夕電極 2 7は、複数のコンタクト孔 3 5に共通に接続されるように形成されており、ユニバーサルコン夕クト部 2 5を露出させるコンタクト孔に接続するようにベース電極 2 6が形成されている。ベース電極 2 6およびエミッ夕電極 2 7は、図 7に示すように互いに嚙み合う櫛型電極で形成されていてもよい。

図 8は、上記実施形態に係るバイポーラトランジスタの別の具体的構成例を示す平面図である。この例はマルチベース構造の例で、ベース領域 2 2の露出部 2 2 Eが格子状に配列されて点在しており、その他の領域では、エミッ夕領域 2 3が半導体基板表面に露出している。そして、ベース領域 2 2の各露出部 2 2 Eにユニバーサルコンタクト部 2 5が形成されている。

すなわち、図 9に拡大して示すように、 P +型領域 2 5 1および N + 型領域 2 5 2が同心円状に交互に形成されて、ユニバーサルコンタクト部 2 5を構成している。

この構成の場合にも、図 1 0に示すように、ベース電極 2 6およびェミツ夕電極 2 7は、互いに絡み合う櫛型電極で構成することができる。そして、ベース電極 2 6は、ユニバーサルコンタクト部 2 5に形成されたコンタクト孔（図示せず）を介してユニバーサルコンタクト部 2 5 と接合され、エミッ夕電極 2 7は、適所に形成されたコンタクト孔 3 5 (図 8参照）を介してェミッタ領域 2 3と接合されている。

図 1 1は、この発明の他の実施形態に係るバイポーラトランジスタのユニバーサルコンタクト部の構成を拡大して示す断面図である。この図 1 1において、上述の図 2の各部に対応する部分には、図 2の場合と同じ符号を付して示す。この実施形態では、 P型のベース領域 2 2に内蔵して形成されたユニバーサルコンタクト部 2 5は、電荷の移動方向と交差する方向に沿って複数の P +型領域 2 5 1を互いに離間して配列して形成されている。そして、隣接する P +型領域 2 5 1の間においては、ベース電極 2 6 と P型のベース領域 2 2 との間でショットキ一接合が形成されており、 P ⁺型領域とショヅトキ一接合部とが交互に配設されるコンタクト部（ショットキ一ユニバーサルコンタクト部）が形成されている。

この構成では、ベース領域 2 2に蓄積された小数キャリアを、ショットキ一接合部を介して速やかに放出することができる。これにより、上述の第 1の実施形態の場合と同様に、ベース領域 2 2における小数キヤリアの蓄積を制御でき、高速なスィツチング動作を実現できると共に、低消費電力駆動が可能になる。

この発明の 2つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することも可能である。たとえば、上述の実施形態では、 N P N トランジスタを例にとったが、この発明は、 P N P 卜ランジス夕にも適用することができる。この場合には、 N型のベース領域に、 N +型領域と P +型領域とを交互に配列したユニバーサルコンタクト部、または複数の N +型領域を離間して配列したシヨットキーユニバーサルコン夕クト部を設ければよい。さらに、ショットキ一部を、アルミニウム（ A 1 ) 以外のチタン（T i ) などの電極材に変えることにより形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、 1個のバイポーラトランジスタを有する半導体装置を例にとったが、この発明は、複数個のパイポ一ラトランジス夕を有する半導体装置やバイポーラトランジスタ以外の機能素子を同一半導体基板上に有する半導体装置などにも適用することができる。図 1 2は、さらに安全動作領域を広くする例のトランジス夕の一部の構造を断面構造と共に示す拡大斜視図である。 N型半導体層 2 1の表面には、 P型のベース領域 2 2が形成されており、この P型のベース領域 2 2の表面側に、 N型のエミッ夕領域 2 3がストライブ状に形成されている。これにより、 N P N構造が形成されていて、 N型半導体層 2 1および半導体基板 2 1 aがコレクタ領域を形成している。

図 1 3の平面図に示すように、ェミッタ領域 2 3は、一方向に直線的に延びた閉リング形状に形成されている。このリング形状のェミツ夕領域 2 3は、半導体層 2 1の表面において、ストライプパターンを成して露出するように複数個形成されている。そして、各直線状リング形状のエミッ夕領域 2 3を一定の間隔を開けて包囲するように、直線状リング形状のベースコンタクト部 2 5が設けられている。

図 1 4に拡大して示すように、個々のェミツ夕領域 2 3は、ベース領域 2 2のほぼ全幅に渡って互いに平行に形成された一対の直線部 2 3 As 2 3 Bと、これらの両端をそれそれ結合する半円弧形状の結合部 2 3 C とを有し、内部にベース領域 2 2が露出する開口 2 3 Dが形成されている。

図 1 2に示されているように、ベースコンタクト部 2 5には、ベース電極 2 6が接合されている。また、リング形状のエミッ夕領域 2 3の表面には、エミヅ夕領域 2 3よりも幅狭のリング状のコンタクト領域 3 5 が設けられており、このコンタクト領域 3 5において、エミッ夕電極 2 7がェミツ夕領域 2 3に接合されている。コレクタ電極 3 0は、半導体基板 2 1 aの裏面側に設けられている。 2 9は、絶縁膜である。

ベースコンタクト部 2 5は、微小幅の P +型領域 2 5 1 と、同じく微小幅の N +型領域 2 5 2とを、ベース電極 2 6に接触するように交互に配置して構成したユニバーサルコンタクト部を有している。すなわち、 P +型領域 2 5 1 と N +型領域 2 5 2 とは、ベース領域 2 2 とベース電極 2 6との間の電荷の移動方向と交差する方向に沿って交互に配列されている。平面視においては、 P +型領域 2 5 1および N +型領域 2 5 2 は、図 1 4に拡大して示すように、リング帯状のベースコンタクト部 2 5の長さ方向に沿った帯状パターンをなしている。この構成により、前述のように、ベース領域 2 2における多数キヤリァであるホールは、 P +型領域 2 5 1を通って移動することができ、小数キャリアである電子は、 N +型領域 2 5 2に落ち込むことができる。したがって、ベース領域 2 2における電子の蓄積が抑制され、高速でかつ損失の少ないスイッチングが可能になる。

エミッ夕領域 2 3およびベース電極接続部 2 5を覆うように形成された絶縁膜（図示せず）には、リング状のコンタクト領域 3 5をそれそれ露出させる複数のコンタクト孔 4 1 (図 1 2参照）およびべ一スコン夕クト部 2 5をそれそれ露出させる複数のコンタクト孔 4 2が形成されている。そして、前述の図 7と同様に、エミッ夕電極 2 7は、複数のエミッ夕領域 2 3の各コンタクト孑し 4 1に共通に接続されるように形成されており、複数のベースコンタクト部 2 5を露出させる各コンタクト孔 4 2に共通接続するようにベース電極 2 6が形成されている。ベース電極 2 6およびエミッ夕電極 2 7は、前述の図 7に示すように互いに嚙み合う櫛型電極で形成されていてもよい。

このトランジスタにより、前述の図 3に示されるスィツチング回路を構成すると、図 1 5に図 4 ( c ) と同様のコレクタ · ェミッ夕間電圧 V _{C E}特性が示されるように、スィツチング時間およびオフ時の電力ロスは前述と同様の効果が得られ、さらに負荷に十分な電流を流すことができるため、安全動作領域が広くなつて破壊耐量が向上することが分る。したがって、時間 T offを格段に短縮することができる本実施形態のバイポーラトランジスタを用いることにより、消費電力を格段に低減することができる。しかも、直線リング形状のエミッ夕領域 2 3を採用した本実施形態の構造では、オン時のコレクタ 'エミヅ夕間電圧 V _{C E} ( sat) を、従来の構成の 5 0 %に低減することができるので、これによつても、電力口スを低減できる。さらに、この実施形態の構成では、ストライプ状に配置されたェミツ夕領域は、線状のリング形状に形成されている。そのため、図 1 2 と図 2 0との比較から明らかなように、エミッ夕 · ベース接合界面の面積が従来の構造の約 2倍となっている。すなわち、エミヅ夕 ·ベース接合界面における電流集中は、拡散濃度の濃い表面付近において、エミッ夕領域 2 3は、従来構造の約 2倍の周囲長を有することができる。これにより、一定の電流を流したときのベース ' エミッ夕接合界面での電流密度を低くすることができ、この接合界面の温度上昇を抑制できる。これにより、大電流を通電することが可能となるから、良好な破壊耐量を実現でき、安全動作領域を広くとることができる。

この構造は、たとえば図 2 0に示されるストライプエミッ夕構造のェミッ夕の幅を狭くするのと同様の構造に見えるが、図 2 0の構造では、ェミッ夕の間のベース領域に常にコンタクトしてベース電極が形成されるため、エミッ夕電極およびベース電極を形成し得る幅から一定幅以下にすることができないが、この実施形態では、リング状ェミツ夕領域内のベース領域にはコンタクトを形成しないため、しかもそのべ一ス領域を挟むエミッ夕領域に跨ってエミッ夕電極が形成される構造になっているため、狭い範囲でエミッ夕領域とベース領域との接触面積を増やすことができる。この観点からは、ェミッタ領域は前述の例のように直線リング状になっていなくても、隣接する 2本のストライプ状ェミツ夕に跨つてエミッ夕電極が形成される構造、すなわち従来のストライプ状エミッ夕の中心部にコンタク卜されないべ一ス領域が形成されることにより、ベースとエミッ夕の接触面積が倍増して安全動作領域を格段に広くすることができる。具体的には、抵抗型負荷および誘導性負荷のいずれの場合でも、従来の構造に比較して、約 2倍の破壊耐量を実現できることが確認されている。この例においても、 N P N トランジスタを例にとったが、この発明は、 P N P トランジスタにも適用することができる。この場合には、 N型のベース領域に、 N +型領域と P +型領域とを交互に配列したュニバーサル接合構造、または複数の N +型領域を離間して配列したショットキュ二バーサル接合構造をベース電極接続部に設ければよい。さらに、ショットキ部を、アルミニウム（A 1 ) 以外のチタン（T i ) などの電極材に変えることにより形成してもよい。

また、半導体基板 2 1 として、不純物（たとえば、 N型の場合はヒ素、 P型の場合はホウ素）を添加して比抵抗 7 Ω · c m程度まで（対応する不純物濃度は、〜 1 X 1 0 ^{2 1}程度）とした低抵抗の基板を使用して、オン時のコレク夕，エミッ夕間電圧 V _{C E}のさらなる低減を図ってもよい。さらに、上述の実施形態では、直線リング状ェミツ夕領域とュニバーサル接合構造を有するベースとを組み合わせた例について説明したが、オン時のコレクタ ·エミッ夕間電圧 V _{C E}の低減および破壊耐量の改善のみが重要課題であって、スィツチング時間の向上がさほど重要でない場合には、ユニバーサル接合構造.を省いてもよい。

また、上述の実施形態においては、直線状ェミッタ領域 2 3は、 1つの開口 2 3 Dを有する単純リング構造を有しているが、図 1 6に示すように、直線部 2 3 A、 2 3 Bを橋渡しする架橋部 2 3 Eを設けて、開口 2 3 Dを複数個に分割した構造の直線状リング構造を採用してもよい。さらに、上述の実施形態では、 1個のバイポーラトランジスタを有する半導体装置を例にとったが、この発明は、複数個のバイポーラトランジス夕を有する半導体装置やバイポーラトランジス夕以外の機能素子を同一半導体基板上に有する半導体装置などにも適用することができる。

産業上の利用性本発明によれば、スイッチング速度が速く、高耐圧のバイポーラトランジス夕を有する半導体装置が得られ、スィツチング電源やテレビジョン、コンビユー夕、電話などの民生機器の D C— D Cコンバータなどに利用することができる。

Claims

言青求の範囲

1 コレクタ領域とする第 1導電型半導体層と、該第 1導電型半導体層に設けられる第 2導電型領域からなるベース領域と、該ベース領域内に設けられる第 1導電型領域からなるエミッ夕領域と、前記べ一ス領域内に前記エミッ夕領域と対向して設けられ、ベース電極と電気的接続をするベースコンタクト部とからなり、前記ベースコンタクト部が、平面構造で前記ェミッ夕領域側から前記第 2導電型の高不純物濃度領域と第 1導電型領域との繰返し構造に形成されてなるバイポーラトランジスタを有する半導体装置。

2 コレクタ領域とする第 1導電型半導体層と、該第 1導電型半導体層に設けられる第 2導電型領域からなるベース領域と、該ベース領域内に設けられる第 1導電型領域からなるエミッ夕領域と、前記ベース領域内に前記エミッ夕領域と対向して設けられ、ベース電極と電気的接続をするベースコンタクト部とからなり、前記ベースコンタクト部が、平面構造で前記エミッ夕領域側から前記第 2導電型の高不純物濃度領域と前記ベース領域を構成する第 2導電型領域との繰返し構造に形成されてなるバイポーラトランジスタを有する半導体装置。

3 前記ェミッタ領域がストライプ状に複数本形成され、該複数本のエミッ夕領域間のベース領域に前記ストライプに沿って前記ベースコンタクト部が形成されてなるクレーム 1または 2記載の半導体装置。

4 前記ベース領域が、前記エミッ夕領域内に格子状に露出するように形成され、該格子状に露出するべ一ス領域のそれそれに前記ペースコン夕クト部が形成されてなるクレーム 1または 2記載の半導体装置。

5 前記エミッ夕領域に接続されるェミツ夕電極と、前記ベースコンタク卜に接続されるベース電極とが、交互に嚙み合う櫛歯状に形成されてなるクレーム 3または 4記載の半導体装置。 6 前記ェミッタ領域がストライプ状に複数本形成され、該ストライプ状のェミッ夕領域は、その中心部にベース領域が露出するように形成され、該ベース領域の上を絶縁膜を介して覆うように前記エミッ夕領域と電気的に接続してエミッ夕電極が形成されてなるクレーム 1または 2 記載の半導体装置。

7 前記中心部に設けられるベース領域が、前記ストライプ方向に沿つて複数個に分割して設けられてなるクレーム 6記載の半導体装置。

8 前記中心部に設けられるベース領域が前記ストライプ方向に沿つて前記エミッ夕領域を分割するように設けられ、該分割された 2つのェミッ夕領域およびその間のベース領域上に前記エミッ夕電極が形成されてなるクレーム 6記載の半導体装置。

9 コレクタ領域とする第 1導電型半導体層と、該第 1導電型半導体層に設けられる第 2導電型領域からなるベース領域と、該ベース領域内に設けられる第 1導電型領域からなるエミッ夕領域と、前記ベース領域内に前記ェミッタ領域と対向して設けられ、ベース電極と電気的接続をするベ一スコンククト部とからなり、前記ェミッ夕領域がストライプ状に複数本形成され、該ストライプ状のエミッ夕領域は、その中心部にベース領域が露出するように形成され、該ベース領域の上を覆うように前記エミッ夕領域と電気的に接続してエミッ夕電極が形成されてなるバイポーラトランジスタを有する半導体装置。

1 0 前記中心部に設けられるベース領域が、前記ストライプ方向に沿って複数個に分割して設けられてなるクレーム 9記載の半導体装置。

1 1 前記中心部に設けられるベース領域が前記ストライプ方向に沿つて前記エミッ夕領域を分割するように設けられ、該分割された 2つのエミッ夕領域およびその間のベース領域上に絶縁膜を介して前記ェミッ夕電極が形成されてなるクレーム 9記載の半導体装置。