JPH0611052B2

JPH0611052B2 - トランジスタ

Info

Publication number: JPH0611052B2
Application number: JP59149919A
Authority: JP
Inventors: 忠彦田中; 勉野崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1984-07-18
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS6129173A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野本発明はトランジスタ、特に高周波高電流容量化を図っ
たトランジスタの改良に関する。

(ロ)従来の技術従来よりトランジスタの電流容量の増大を図る構造とし
てはエミッタの有効面積を増大させることが知られてい
る。この構造としては第２図に示すメッシュベース構造
あるいは島状エミッタ構造がある。第２図において、
(1)は半導体基板より成るコレクタ領域、(2)はベース領
域、(3)は島状エミッタ領域であり、点線で示す(4)はベ
ース領域(2)にオーミック接触したベース電極、(5)は各
島状エミッタ領域(3)…(3)にオーミック接触したエミッ
タ電極である。

斯上の構造では多数の島状エミッタ領域(3)…(3)により
ベースエミッタ接合の周辺長を増大でき高電流容量化を
容易に達成できる。しかしながら第２図からも明らかな
様に島状エミッタ領域(3)…(3)の面積の増加とともにメ
ッシュ状のベース領域(2)の面積も増加して、チップ面
積の増加となる。ところがベース電極にはコレクタ電流
の１／ｈ_ＦＥの電流しか流れないので、ベース領域(2)
の増加はトランジスタの高電流容量化にほとんど寄与し
ない。

そこで第３図に示す様にメッシュエミッタ構造のトラン
ジスタが考えられた。第３図に於いて、(10)は半導体基
板より成るコレクタ領域、(11)はベース領域、(12)はメ
ッシュ状のエミッタ領域であり、点線で示す(13)はエミ
ッタ領域(12)にオーミック接触したエミッタ電極、(14)
は点在するベース領域(11)にオーミック接触したベース
電極である。

斯上の構造ではメッシュ状エミッタ領域(12)によりエミ
ッタ面積の増大のみを図ることができるので、チップ面
積の増大防止にはかなり有効である。しかしながら第３
図からも明らかな様にエミッタ電極(13)とベース電極(1
4)を櫛歯状に形成するためにエミッタ電極(13)はメッシ
ュ状エミッタ領域(12)の約半分の面積としかオーミック
接触を行なえず、エミッタ領域(12)の面積の増大は実現
されるがエミッタ電極(13)の面積の増大は図れないので
ある。従ってメッシュ状エミッタ領域(12)を十分に活用
できず結局メッシュ状エミッタ領域(12)は電流容量の増
加の上では十分に働いていないのである。

そこで更に改良を重ね、第４図(イ)(ロ)に示す様に多層電
極構造のメッシュエミッタを有するトランジスタを考え
た。斯るトランジスタはシリコン半導体基板より成るコ
レクタ領域(20)と、ベース領域(21)と、メッシュ状のエ
ミッタ領域(22)とを備え、エミッタ領域(22)はベース領
域(21)のほぼ全表面に配置され、ベース領域(21)のコン
タクト領域(23)…(23)は多数島状にエミッタ領域(22)内
にエミッタ領域(22)に完全に囲まれて配置されている。
基板(20)表面のシリコン酸化膜(24)上には点線で示す一
層目の第１ベース電極(25)と第１エミッタ電極(26)が形
成され、第１ベース電極(25)はベース領域(21)の各コン
タクト領域(23)…(23)にオーミックコンタクトし多数の
島状をなし、第１エミッタ電極(26)はエミッタ領域(22)
のほぼ全表面とオーミックコンタクトしてメッシュ状を
なしている。第１ベース電極(25)および第１エミッタ電
極(26)はポリイミド等の層間絶縁膜(27)で被覆され、層
間絶縁膜(27)上には一点破線で示す二層目の第２ベース
電極(28)および第２エミッタ電極(29)が形成される。第
２ベース電極(28)は島状に散在した多数の第１ベース電
極(25)…(25)に夫々オーミックコンタクトし、櫛歯状に
一方向に延在されて形成される。第２エミッタ電極(29)
はメッシュ状の第１エミッタ電極(26)の斜線で示す外周
部でオーミックコンタクトし、ボンディングパッドまで
延在されている。

(ハ)発明が解決しようとする問題点斯上の構造に依ればメッシュ状エミッタ領域(22)のほぼ
全面に第１エミッタ電極(26)を配置できるので、メッシ
ュ状エミッタ領域(22)を効率よく動作させることができ
電流容量の増大を図れる。

しかしながら高周波化を図るにはメッシュ状エミッタ領
域(22)の巾を小さくしてパターンを微細化する必要があ
る。第４図(イ)に示すパターンをそのまま微細化すると
ベース領域(21)の各コンタクト領域(23)…(23)も縮小さ
れて微細パターンとなる。この結果ベース領域(21)の各
コンタクト領域(23)…(23)と第１ベース電極(25)…(25)
のコンタクト面積も小さくなるためベース取出し抵抗の
増加を招く。特に高電流化を要求されるパワートランジ
スタではベース電流の増大も要求され斯るパターンでは
この要求を満足できない欠点がある。更に静電破壊耐量
についてもベース領域側に集中するので、斯るパターン
ではあまり高くならない欠点がある。

(ニ)問題点を解決するための手段本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、ベース領域の島
状の各コンタクト領域を長方形状に形成することにより
従来の欠点を完全に除去したトランジスタを提供するも
のである。

(ホ)作用本発明ではベース領域の各コンタクト領域を長方形状と
することにより、ベース電極とのコンタクト面積の増大
を図る一方、メッシュ状エミッタ領域の面積を減少させ
ることなくベース電流の増大を実現している。

(ヘ)実施例本発明に依るトランジスタの一実施例を第１図(イ)(ロ)を
参照して説明する。第１図(イ)は本発明に依るトランジ
スタの上面図であり、第１図(ロ)は第１図(イ)のＩ−Ｉ線
断面図である。

本発明に依るトランジスタはシリコン半導体基板より成
るコレクタ領域(30)と、ベース領域(31)と、メッシュ状
のエミッタ領域(32)とを備え、エミッタ領域(32)はベー
ス領域(31)のほぼ全面に配置され、ベース領域(31)のコ
ンタクト領域(33)…(33)は多数島状にエミッタ領域(32)
内にエミッタ領域(32)に完全に囲まれて配置されてい
る。基板(30)表面のシリコン酸化膜(34)上には点線で示
す一層目の第１ベース電極(35)と第１エミッタ電極(36)
が形成され、第１ベース電極(35)はベース領域(31)の各
コンタクト領域(33)…(33)にオーミックコンタクトし多
数の島状をなし、第１エミッタ電極(36)はエミッタ領域
(32)のほぼ全表面とオーミックコンタクトしてメッシュ
状をなしている。第１ベース電極(35)および第１エミッ
タ電極(36)はポリイミド等の層間絶縁膜(37)で被覆さ
れ、層間絶縁膜(37)上には一点破線で示す二層目の第２
ベース電極(38)および第２エミッタ電極(39)が形成され
る。第２ベース電極(38)は島状に散在した多数の第１ベ
ース電極(35)…(35)に夫々オーミックコンタクトし、櫛
歯状に一方向に延在されて形成される。第２エミッタ電
極(39)はメッシュ状の第１エミッタ電極(36)と帯状にオ
ーミックコンタクトして櫛歯状にボンディングパッドま
で延在されている。

本発明の特徴は斯上したベース領域(31)の各コンタクト
領域(33)…(33)を長方形状に形成することにある。本発
明のコンタクト領域(33)は従来の第４図(イ)で示す正方
形状のコンタクト領域を２個あるいは３個連結して作ら
れるものである。この構造であればベース領域(31)の各
コンタクト領域(33)…(33)とメッシュ状エミッタ領域(3
2)との面積比を第４図(イ)に示す従来のものと同一に保
持したままで実現することが明らかであり、電流容量は
従来のものと同一に維持できる。一方各コンタクト領域
(33)…(33)は第１ベース電極(35)とのコンタクト孔を長
方形状とできるのでコンタクト面積を大巾に増加でき
る。具体的に２個連結したものは従来の約２倍のコンタ
クト面積を実現できる。この結果ベース領域(31)の取り
出し抵抗は大巾に低減でき、ベース電流の増加を容易に
図れる。またベース領域(31)の各コンタクト領域(33)…
(33)を長方形状とするのでセル１個当りの周辺長を従来
のものより増大でき、具体的に２個連結したものは従来
の1.5倍の周辺長を実現できる。この結果静電破壊耐量
も各コンタクト領域(33)…(33)の周辺長の増加に伴い電
界を分散でき、第１ベース電極(35)の破壊を防止でき
る。

本発明の実効を第５図乃至第７図を参照して説明する。
第５図はベース取り出し抵抗γ′bbの特性を示し、ａは
一個のベース領域(31)のコンタクト領域(33)の横巾で、
ｂは縦巾を意味している。従来の構造（ａ／ｂ＝１）で
はγ′bbは約１Ωであったのが、ａ／ｂ＝２の本発明の
形状にするとγ′bbを約0.7Ωに改善できる。これは第
１ベース電極(31)のコンタクト領域(33)へのコンタクト
面積の増大によるものである。

第６図は静電破壊耐量の特性を示している。この特性は
ベース電極に予じめ充電したコンデンサをベース電極に
接続して放電してトランジスタの破壊強度を求めるもの
である。第６図から本発明の構造（例えばａ／ｂ＝２）
では従来より大巾に破壊強度が増大している。これは第
１ベース電極(35)を従来より大きく形成できるので、第
１ベース電極(35)での電界の集中による破壊を大巾に緩
和できたことによる。

第７図はスイッチング時間ｔｆ（フォールタイム）の特
性を示す。ｔｆも本発明の構造では従来より改善でき
る。これはベース領域(31)の各コンタクト領域(33)…(3
3)のストライプ化に伴いベース領域を強くできるので、
更にメッシュ状エミッタ領域(32)のパターンの微細化が
実現できることによるのである。

(ト)発明の効果本発明の第１の効果はベース領域(31)の各コンタクト領
域(33)…(33)のストライプ化によりエミッタ面積とベー
ス面積との比を維持したままでベース電極のコンタクト
面積を増大できるので、ベース取り出し抵抗γ′bbを大
巾に低減できベース電流容量を増加できる。これにより
高電流高周波のパワートランジスタを実現できる。

本発明の第２の効果はベース領域(31)の各コンタクト領
域(33)…(33)の周辺長を増大できるので、静電破壊耐量
を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図(イ)(ロ)は本発明に依るトランジスタを説明する上
面図およびＩ−Ｉ線断面図、第２図は従来のメッシュベ
ース構造のトランジスタを説明する上面図、第３図は従
来のメッシュエミッタ構造のトランジスタを説明する上
面図、第４図(イ)(ロ)は従来のメッシュエミッタ構造の改
良されたトランジスタを説明する上面図およびIV−IV線
断面図、第５図乃至第７図は本発明の各特性を説明する
特性図である。主な図番の説明 (30)はコレクタ領域、(31)はベース領域、(32)はメッシ
ュ状エミッタ領域、(33)…(33)はベースコンタクト領
域、(35)は第１ベース電極、(36)は第１エミッタ電極、
(38)は第２ベース電極、(39)は第２エミッタ電極であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コレクタ領域、ベース領域およびエミッタ
領域を備え、該エミッタ領域を前記ベース領域のほぼ全
面に設け、前記ベース領域のコンタクト領域を前記エミ
ッタ領域内に多数の島状に配置し、前記エミッタ領域の
ほぼ全面にオーミック接触する格子状の第１層のエミッ
タ電極を設け、前記ベース領域のコンタクト領域にオー
ミック接触する島状の第１層のベース電極を設け、前記
第１層のエミッタ電極および前記第１層のベース電極と
絶縁膜を介して絶縁され、且つ前記第１層のエミッタ電
極とオーミック接触し前記島状の第１層のベース電極列
間に延在された第２層のエミッタ電極および前記島状の
第１層のベース電極列を連結し前記第２層のエミッタ電
極間に延在された第２層のベース電極とを備えたトラン
ジスタに於て、前記ベース領域のコンタクト領域を長方形とし前記第２
層のベース電極の延在方向と直行した方向に前記長方形
の長手方向を設け、長辺と短辺とをおよそ２：１から
３：１としたことを特徴としたトランジスタ。