JPH0442918Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ベース電極引出し構造に改善を加え
たトランジスタに関し、更に詳細には、ベースア
イランド形トランジスタ、マルチエミツタ形トラ
ンジスタ等に好適なベース電極引出し構造に関す
る。

〔従来の技術〕

トランジスタのベース電極を、SiO₂膜等の絶
縁膜に設けた開孔領域に形成することは良く行わ
れている。この場合、ベース電極の位置及び大き
さは開孔の位置及び大きさによつて決定される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、微細化された高密度パターンを有す
るトランジスタでは、絶縁膜におけるベース電極
形成用開孔が必然的に小さくなり、ベース電極の
基板への接着強度が不足するという問題が生じ
る。また、ベース電極用開孔の位置及び寸法のバ
ラツキがトランジスタの不均一動作の原因にな
る。

上述の如き問題は、特に、本件出願人が昭和61
年３月24日に提出した特許願「トランジスタ」で
開示した第５図に示す構造のトランジスタで顕著
に生じる。このトランジスタは、シリコン基板１
に、低抵抗コレクタ領域（図示せず）、高抵抗コ
レクタ領域２、ｐ形ベース領域３、n⁺形エミツ
タ領域４、及びp⁺形低抵抗ベース領域５を設け、
この基板１の表面上のSiO₂膜６の開孔にエミツ
タ電極９及びベース電極１０を設けた構造になつ
ている。この例では、低抵抗ベース領域５が、一
般的な構造と異なり、p⁺−ｐ接合１１がベース
電極１０の周辺とわずかに接触しているだけであ
る。このようにベース電極１０がほとんどベース
領域３と接触する構造とすると、蓄積時間t_stgを
短くすることができる。この第５図のトランジス
タにおいては、ベース電極１０が限定された領域
に形成されるために、必然的に基板１に対する接
触面積が小さくなり、前述の問題が顕著に生じ
る。

第５図の構造のトランジスタで、更に高速スイ
ツチング特性を得るために、Au（金）あるいはPt
（白金）といつたライフタイムキラーをシリコン
基板１に拡散またはイオン注入法と拡散を組合せ
た方法により導入する場合がある。この場合、電
極形成前に、開孔８を通してライフタイムキラー
を導入すると、製造面から見て便利である。この
方法では、シリコン基板へ導入されるライフタイ
ムキラーの濃度は、拡散の温度と時間によつて決
まつてくるのはもちろんのこと、開孔８の面積に
も大きく関係してくる。実用的なライフタイムキ
ラーの拡散温度と時間の下では、開孔８をもつと
大面積としてライフタイムキラーの濃度を高める
ように設定できれば好都合であり、これによりラ
イフタイムキラーの導入によるスイツチング特性
の改善効果を高めることができる。また、ライフ
タイムキラーの濃度を設定するに際しては、開孔
８の面積も変化させられる構造であることが望ま
しい。しかし、第５図の構造の場合、開孔８の面
積が小さいために、上記要求にほとんど応えるこ
とができない。

また、第５図の構造において、エミツタ領域４
と低抵抗ベース領域５との位置ずれが生じると、
不均一動作の原因になる。

そこで、本考案の目的は、スイツチング特性の
向上、及びリーク電流の低減が可能であると共
に、絶縁膜のベース電極用開孔の位置及び大きさ
の自由度を高くすることができるトランジスタを
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本考案は、実施例を
示す図面の符号を参照して説明すると、コレクタ
領域２３と、前記コレクタ領域２３に隣接配置さ
れた高抵抗ベース領域２４と、前記高抵抗ベース
領域２４の中に設けられたエミツタ領域２５と、
前記高抵抗ベース領域２４よりも不純物濃度が高
い低抵抗ベース領域２６と、前記エミツタ領域２
５と同一導電形のベース制限領域２７とを備えた
半導体基板２１と、前記半導体基板２１の一方の
主面上に設けられた絶縁膜２８と、前記絶縁膜２
８に形成された第１の開孔２９を介して前記エミ
ツタ領域２５に接続されたエミツタ電極３１と、
前記絶縁膜２８に形成された第２の開孔３０を介
して少なくとも前記高抵抗ベース領域２４と前記
ベース制限領域２７とに接続されたベース電極３
２とを有し、前記低抵抗ベース領域２６は平面的
に見て前記第２の開孔３０と前記エミツタ領域２
５との間で前記絶縁膜２８に接するように配置さ
れ且つ前記コレクタ領域２３には接触しない深さ
に形成されており、前記ベース制限領域２７は前
記エミツタ領域２５から離間しており、前記半導
体基板２１の主面において前記エミツタ領域２５
と前記ベース制限領域２７との間に前記低抵抗ベ
ース領域２６の全部又は一部が配置されているこ
とを特徴とするトランジスタに係わるものであ
る。

〔作用〕

上記発明に従つて設けられるベース制限領域２
７は、ベース領域２４，２６に対して反対の導電
形を有し、かつエミツタ領域２５と分離されてい
るため、ベース電極に順方向の電圧が印加された
時には、ベース制限領域２７がベース電流の通路
とならない。この結果、ベース電極３２の内でベ
ース制限領域２７に接している部分は、トランジ
スタ動作には実質的に無関係である。従つて、ベ
ース電極用開孔３０を大面積に形成してもベース
電流の通路は実質的に変化しない。ベース電流の
通路は開孔３０の大きさに関係して変化せずに、
ベース制限領域２７に関係して変化する。ベース
制限領域２７はエミツタ領域２５と同一導電形で
あるからエミツタ領域２５と同一のマスクパター
ンで形成することができる。従つて、ベース制限
領域２７のエミツタ領域２５に対する位置精度を
高めることができ、トランジスタを均一動作させ
ることができる。また、ベース電極用開孔３０の
面積を大きくすることができ、かつこの面積を変
化させることができると、ライフタイムキラーの
導入量を多くすること、及び制御することが容易
になる。また、ベース電極用開孔３０の面積を大
きくさせることにより、ベース電極３２の接着強
度を向上させることができる。また、ベース制限
領域２７は、トランジスタのスイツチオフ時にベ
ース電極３２の下部領域に存在する過剰キヤリア
を流すためのベース制限領域２７、ベース電極３
２、ベース領域２４，２６から成るシヨートルー
プの形成に寄与し、過剰キヤリアを急速に消滅さ
せる。

また、エミツタ領域２５とベース電極用開孔３
０の間に低抵抗ベース領域２６を配置したので、
高抵抗ベース領域２４の表面の反転層によるリー
ク電流の増大を防ぐことができる。また、ベース
電極３２には高抵抗ベース領域２４が接触し、ベ
ース電流の主たる通路は高抵抗ベース領域２４と
なるので、キヤリアの蓄積量を減少させてスイツ
チング特性を向上させることができる。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図に基づいて、本考案の
実施例に係わるベースアイランド形（メツシユエ
ミツタ形ともいう）の高速スイツチング用トラン
ジスタを説明する。図面において、２１はシリコ
ン基板、２２はn⁺形低抵抗コレクタ領域、２３
はエピタキシヤル成長によつて形成した高抵抗コ
レクタ領域、２４は不純物拡散によつて形成した
ｐ形高抵抗ベース領域、２５は不純物拡散によつ
て形成したn⁺形エミツタ領域、２６は不純物拡
散によつて形成したp⁺形低抵抗ベース領域、２
７はエミツタ領域２５と同時に不純物拡散によつ
て形成した本考案に従うn⁺形のベース制限領域、
２８はSiO₂絶縁膜、２９はエミツタ電極用開孔、
３０はベース電極用開孔、３１はAlの蒸着によ
つて形成したエミツタ電極、３２は同じくベース
電極、３３はTiとNiを順次蒸着して形成したコ
レクタ電極である。

シリコン基板２１の表面において、エミツタ領
域２５が縦横に走つており、高抵抗ベース領域２
４、低抵抗ベース領域２６、及びベース制限領域
２７は島状に点在している。p⁺形低抵抗ベース
領域２６は、第２図から明らかな如く環状に形成
され、これに囲まれるようにn⁺形ベース制限領
域２７も環状に形成され、これ等の中央に高抵抗
ベース領域２４の部分２４ａが表面形状円形に露
出している。

エミツタ電極３１とベース電極３２はそれぞれ複
数本の配線として並列して走つており、それぞれ
のボンデイングパツド部（図示せず）に連なり、
それぞれの複数本の配線が共通接続されている。
エミツタ電極３１は、縦横に走るエミツタ領域２
５の交点の部分の開孔２９を通してエミツタ領域
２５に接続されている。エミツタ電極用開孔２９
はこの周辺にある４つの島状ベース部分２４ａか
ら等距離の位置にある。ベース電極３２は開孔３
０を通して各島状のベース部分２４ａとn⁺形ベ
ース制限領域２７の一部に電気的に接続してい
る。

本考案に従うn⁺形ベース制限領域２７は、シ
リコン基板２１の表面においてベース部分２４ａ
を環状に囲むように配置され、エミツタ領域２５
とは分離されている。ベース電極用開孔３０は、
その周辺にベース制限領域２７を含み、その中央
にベース部分２４ａを含むように形成されてい
る。従つて、ベース電極３２は、ベース制限領域
２７とベース部分２４ａにそれぞれオーミツク接
続され、これらを表面短絡する電極となつてい
る。このためベース電極３２は開孔３０内の全面
に形成されているけれども、ベース電流はベース
制限領域２７を通しては実質的に流れず、ベース
領域２４のうちのベース制限領域２７に包囲され
た部分２４ａを通して流れる。

図示はされていないが、このトランジスタでは
電極形成前に開孔３０のみを形成し、SiO₂絶縁
膜２８上を含む全上面にAu層を形成し、熱処理
を施してライフタイムキラーとして働くAuを拡
散している。このとき、SiO₂絶縁膜２８がAuに
対して完全なマスク効果を持たないにしても、
Auは主として開孔３０を通してシリコン基板２
１に導入される。拡散終了後、Au層はエツチン
グ除去する。ライフタイムキラーの拡散工程の後
に、開口２９を形成し、更に電極３１，３２，３
３を形成する。即ち、この実施例では、ベース電
極用開孔３０とエミツタ電極用開孔２９とを別々
に形成する。

このトランジスタは次の利点を有する。

(1) ベース電極３２とベース領域２４との接触位
置及び面積は、開孔３０の位置及び大きさに無
関係に、ベース制限領域２７に関係して決定さ
れる。ベース制限領域２７は、エミツタ領域２
５と同一マスクを使用して同時に形成されてい
るので、エミツタ領域２５に対する位置精度が
極めて高い。従つて、ベース電流通路をエミツ
タ領域２５に対して均一分布させることが可能
になり、特性の良いトランジスタを容易に提供
することができる。

(2) 開孔３０の面積を従来構造の場合より大きく
かつ可変することが容易である。従つて、ライ
フタイムキラーの拡散において、拡散の温度と
時間に加えて開孔３０の面積を主たる制限要因
として利用できる。このため、ライフタイムキ
ラー拡散の条件設定の自由度が増し、最適の条
件設定が容易になる。これに伴い、開孔３０を
ライフタイムキラーの導入にも利用した効果、
すなわちライフタイムキラー拡散を行うことに
伴う製造工程の増加が最小限に抑えられるとい
う効果が生じる。

(3) 開孔３０が領域２４ａの大きさよりも大面積
に形成されていることにより、ベース電極３２
がシリコン基板２１と接触している面積が増大
し、ベース電極３２のシリコン基板２１への密
着力が向上する。

(4) 高電流動作状態からトランジスタがスイツチ
オフしたとき、ベース電極３２の下部領域に存
在する過剰キヤリア（電子および正孔）は領域
２７、ベース電極３２、領域２４、領域２６か
ら成る系を流れるシヨートループの電流として
消滅させることができる。従つて、トランジス
タの蓄積時間t_stgが短縮し、スイツチング特性
が向上する。

(5) ベース電極３２が実質的にベース領域２４と
接続されている構造は維持されており、ベース
低抵抗領域２６の形成や面積の大きい開孔３０
の形成によつて蓄積時間t_stgが長くなることは
ない。即ち、第５図の構造と同様な蓄積時間
t_stgの低減効果がある。

なお、本考案はその趣旨の範囲で種々変更でき
る。例えば、ベースアイランド形トランジスタで
説明したが、マルチエミツタ形などの他のタイプ
のトランジスタにも適用できる。また、低抵抗ベ
ース領域を第３図及び第４図のような形状として
もよい。第３図は、低抵抗ベース領域２６をベー
ス電極３２と接触させない構造であり、低濃度ベ
ース電極接触を確実にして蓄積時間t_stgの短縮に
重点をおいた構造である。なお、第３図において
低抵抗ベース領域２６をエミツタ領域２５と連結
させてもよい。第４図は低抵抗ベース領域２６を
ベース電極３２およびエミツタ領域２５と連結さ
せた構造であり、内部ベース抵抗の低減による下
降時間t_fの短縮に重点をおいた構造である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、ベース電極用開孔と面する半
導体領域のうちのベース電流通路として実質的に
働く領域は、エミツタ領域と同一導電形のベース
制限領域の存在によつてベース電極用開孔よりも
狭められる。従つて、トランジスタを設計する上
でベース電極用開孔の位置及び大きさとベース電
流通路として働くベース表面領域の位置及び大き
さとを分離して考えることができ、その分、電気
的特性、製造歩留り、コスト等を重視した構造及
び製法を採用することができる。また、エミツタ
領域とベース電極用開孔との間に低抵抗ベース領
域を設けたので、反転層の発生を防いでリーク電
流を防止することができる。また、ベース電極に
対して高抵抗ベース領域が接続されており、ベー
ス電流の主たる通路は高抵抗ベース領域となるの
で、キヤリアの蓄積量が少なくなり、スイツチン
グ特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例のトランジスタを示す
第２図のＡ−Ａ断面図、第２図は第１図のトラン
ジスタの平面図、第３図及び第４図は変形例のト
ランジスタを示す断面図、第５図は本考案に従う
n⁺形ベース制限領域を設けないトランジスタを
示す断面図である。 ２４……高抵抗ベース領域、２５……エミツタ
領域、２６……低抵抗ベース領域、２７……n⁺
形ベース制限領域、２８……SiO₂絶縁膜、２９
……エミツタ電極用開孔、３０……ベース電極用
開孔、３１……エミツタ電極、３２……ベース電
極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 コレクタ領域２３と、前記コレクタ領域２３に
   隣接配置された高抵抗ベース領域２４と、前記高
   抵抗ベース領域２４の中に設けられたエミツタ領
   域２５と、前記高抵抗ベース領域２４よりも不純
   物濃度が高い低抵抗ベース領域２６と、前記エミ
   ツタ領域２５と同一導電形のベース制限領域２７
   とを備えた半導体基板２１と、 前記半導体基板２１の一方の主面上に設けられ
   た絶縁膜２８と、 前記絶縁膜２８に形成された第１の開孔２９を
   介して前記エミツタ領域２５に接続されたエミツ
   タ電極３１と、 前記絶縁膜２８に形成された第２の開孔３０を
   介して少なくとも前記高抵抗ベース領域２４と前
   記ベース制限領域２７とに接続されたベース電極
   ３２と を有し、前記低抵抗ベース領域２６は平面的に見
   て前記第２の開孔３０と前記エミツタ領域２５と
   の間で前記絶縁膜２８に接するように配置され且
   つ前記コレクタ領域２３には接触しない深さに形
   成されており、 前記ベース制限領域２７は前記エミツタ領域２
   ５から離間しており、 前記半導体基板２１の主面において前記エミツ
   タ領域２５と前記ベース制限領域２７との間に前
   記低抵抗ベース領域２６の全部又は一部が配置さ
   れていることを特徴とするトランジスタ。