(57)【要約】【課題】  製造工程を複雑化させずに良好なトランジスタ特性を保持できる上、小型化が可能なトランジスタを提供する。【解決手段】  ベース電極(15)とエミッタ電極(17)とが同一面内において互いに分離して形成され、複数のエミッタ領域(13)は、ほぼ均等に分散して配置され、ベース電極(15)及びエミッタ電極(17)には、ワイヤーボンディング用の領域として、それぞれベースボンディングパッド領域(18)及びエミッタボンディングパッド領域(19)が設けられ、ベースボンディングパッド領域(18)及びエミッタボンディングパッド領域(19)のそれぞれの直下には、複数のエミッタ領域(13)の一部とベース層(12)との接合箇所が配置されていることを特徴とするトランジスタ(1)とする。【選択図】      図２
2006066714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型のコレクタ層と、前記コレクタ層上に形成された第二導電型のベース層と、前記ベース層の表面に形成された複数の凹部に埋設された複数の第一導電型のエミッタ領域と、前記ベース層に電気的に接続されたベース電極と、複数の前記エミッタ領域の少なくとも一部に電気的に接続されたエミッタ電極とを有するトランジスタであって、
前記ベース電極と前記エミッタ電極とは、同一面内において互いに分離して形成され、
複数の前記エミッタ領域は、ほぼ均等に分散して配置され、
前記ベース電極及び前記エミッタ電極には、ワイヤーボンディング用の領域として、それぞれベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域が設けられ、
前記ベースボンディングパッド領域及び前記エミッタボンディングパッド領域のそれぞれの直下には、複数の前記エミッタ領域の一部と前記ベース層との接合箇所が配置されていることを特徴とするトランジスタ。
【請求項２】
前記ベースボンディングパッド領域の直下の前記エミッタ領域は、前記エミッタ電極と電気的に接続されていない請求項１に記載のトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び高機能化に伴い、電子機器の中に組み込まれるトランジスタに関しても小型化及び高機能化が要望されている。元来、トランジスタの電極構造としては、ベース電極とエミッタ電極とが同一面内において互いに分離して形成された所謂単層電極構造が一般的であったが、より小型化及び高機能化されたトランジスタを実現するために、ベース電極とエミッタ電極とが絶縁層を介して積層された所謂二層電極構造のトランジスタが、例えば特許文献１等に提案されている。
【０００３】
図５〜図７は、特許文献１に提案された二層電極構造のトランジスタの説明図である。このうち、図５は、電極構造を除外したトランジスタの構造を示しており、図５Ａはトランジスタの上面図、図５Ｂは図５ＡのV−V線断面図、図５Ｃは図５ＡのVI−VI線断面図である。また、図６はトランジスタのベース電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図であり、図７はトランジスタのエミッタ電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である。
【０００４】
図５Ａ〜Ｃに示すように、トランジスタ１００は、第１導電型のコレクタ層１０１と、コレクタ層１０１上に形成された第２導電型のベース層１０２と、ベース層１０２の表面に形成されたメッシュ状の溝部１０２ａに埋設された第１導電型のエミッタ領域１０３とを備えている。即ち、トランジスタ１００は、エミッタ領域１０３がメッシュ状に形成されている（以降、この構造を「メッシュエミッタ構造」という）。なお、本明細書において、「第１導電型」とは、Ｐ型またはＮ型のことを指し、「第２導電型」とは、「第１導電型」と逆の導電型を指す。例えば、「第１導電型」がＰ型の場合、「第２導電型」はＮ型となる。
【０００５】
また、トランジスタ１００は、上記構成に加え、図６に示すように、ベース層１０２及びエミッタ領域１０３の表面に形成された絶縁皮膜１０４と、ベース層１０２上の絶縁皮膜１０４の一部に設けられたベースコンタクト穴１０５と、エミッタ領域１０３上の絶縁皮膜１０４の一部に設けられたエミッタコンタクト穴１０６と、ベースコンタクト穴１０５を埋めるようにしてベース層１０２及び絶縁皮膜１０４の一部上に設けられた第１ベース電極１１１と、エミッタコンタクト穴１０６を埋めるようにしてエミッタ領域１０３及び絶縁皮膜１０４の一部上に設けられた第１エミッタ電極１１２と、各々の第１ベース電極１１１間を繋ぐ第２ベース電極１１４と、第２ベース電極１１４と第１エミッタ電極１１２との間の電気的絶縁を保つ層間絶縁膜１１３ａとを備えている。そして、第２ベース電極１１４上においてワイヤーボンディングする際は、第２ベース電極１１４上の表面領域の一部であるベースボンディングパッド領域にボンディングワイヤー１１０ａを圧着する。
【０００６】
更に、トランジスタ１００は、図７に示すように、各々の第１エミッタ電極１１２（図中では１つのみ図示）間を繋ぐ第２エミッタ電極１１５と、第２エミッタ電極１１５と第１ベース電極１１１との間の電気的絶縁を保つ層間絶縁膜１１３ｂとを備えている。そして、第２エミッタ電極１１５上においてワイヤーボンディングする際は、第２エミッタ電極１１５上の表面領域の一部であるエミッタボンディングパッド領域にボンディングワイヤー１１０ｂを圧着する。
【０００７】
以上のように構成されたトランジスタ１００は、各電極上でワイヤーボンディングされた状態において、図６に示すように、ベース層１０２が、第１ベース電極１１１と第２ベース電極１１４とを介して、ボンディングワイヤー１１０ａと電気的に接続され、更に、図７に示すように、エミッタ領域１０３が、第１エミッタ電極１１２と第２エミッタ電極１１５とを介して、ボンディングワイヤー１１０ｂと電気的に接続されている。
【０００８】
トランジスタ１００は、従来の単層電極構造のトランジスタにおいて設けられていたワイヤーボンディング用の不活性領域、即ち、エミッタ領域とベース層との接合箇所が存在しない領域を設けていないため、小型化が可能となる上、トランジスタの全面に活性領域（エミッタ領域とベース層との接合箇所）が配置されていることから、効率良く均一に電流が流れるため、スイッチング特性や電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性等のトランジスタ特性が向上する。
【特許文献１】特開平８−３０６７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に提案されたトランジスタは、二層電極構造を採用するため、トランジスタの製造工程が複雑化し、歩留りが悪化するおそれがある。また、ワイヤーボンディング時の衝撃等によって層間絶縁膜にクラックが入り、エミッタ電極とベース電極との間の電気的絶縁の信頼性が悪化するおそれがある。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、製造工程を複雑化させずに良好なトランジスタ特性を保持できる上、小型化が可能なトランジスタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のトランジスタは、第一導電型のコレクタ層と、前記コレクタ層上に形成された第二導電型のベース層と、前記ベース層の表面に形成された複数の凹部に埋設された複数の第一導電型のエミッタ領域と、前記ベース層に電気的に接続されたベース電極と、複数の前記エミッタ領域の少なくとも一部に電気的に接続されたエミッタ電極とを有するトランジスタであって、
前記ベース電極と前記エミッタ電極とは、同一面内において互いに分離して形成され、
複数の前記エミッタ領域は、ほぼ均等に分散して配置され、
前記ベース電極及び前記エミッタ電極には、ワイヤーボンディング用の領域として、それぞれベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域が設けられ、
前記ベースボンディングパッド領域及び前記エミッタボンディングパッド領域のそれぞれの直下には、複数の前記エミッタ領域の一部と前記ベース層との接合箇所が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のトランジスタは、単層電極構造を採用しており、製造工程が複雑化しないため、例えば製造工程での歩留りの悪化を防止できる。また、単層電極構造であるため層間絶縁膜が不要となり、エミッタ電極とベース電極との間の電気的絶縁の信頼性を良好に維持することができる上、複数のエミッタ領域が、ほぼ均等に分散して配置されていることから、効率良く均一に電流が流れるため、スイッチング特性や電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性が向上し、良好なトランジスタ特性を保持できる。また、ベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域のそれぞれの直下にも、エミッタ領域とベース層との接合箇所が配置されていることから、小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のトランジスタは、第一導電型のコレクタ層と、コレクタ層上に形成された第二導電型のベース層と、ベース層の表面に形成された複数の凹部に埋設された複数の第一導電型のエミッタ領域と、ベース層に電気的に接続されたベース電極と、複数のエミッタ領域の少なくとも一部に電気的に接続されたエミッタ電極とを有する。そして、ベース電極とエミッタ電極とは、同一面内において互いに分離して形成されている。即ち、本発明のトランジスタは、単層電極構造を採用している。なお、本発明のトランジスタは、第一導電型のコレクタ層として例えばＰ型のコレクタ層を用いた場合、ＰＮＰ型のトランジスタとなり、第一導電型のコレクタ層として例えばＮ型のコレクタ層を用いた場合、ＮＰＮ型のトランジスタとなる。
【００１４】
そして、本発明のトランジスタは、複数のエミッタ領域が、ほぼ均等に分散して配置されている。例えば、ベース層の表面に形成された複数の前記凹部がマトリクス状に配置され、前記凹部のそれぞれにエミッタ領域が埋設された構成が例示できる。これにより、効率良く均一に電流が流れるため、スイッチング特性や電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性が向上し、良好なトランジスタ特性を保持できる。なお、「ほぼ均等に分散」とは、例えば、隣り合うエミッタ領域間の距離のバラツキが２割以下、好ましくは１割以下となる場合をいう。また、ベース電極及びエミッタ電極には、ワイヤーボンディング用の領域として、それぞれベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域が設けられ、ベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域のそれぞれの直下には、複数のエミッタ領域の一部とベース層との接合箇所が配置されている。即ち、ベースボンディングパッド領域及びエミッタボンディングパッド領域のそれぞれの直下にも活性領域を設けるため、小型化が可能となる。
【００１５】
また、本発明のトランジスタは、ベースボンディングパッド領域の直下のエミッタ領域が、エミッタ電極と電気的に接続されていない構成としてもよい。この構成によれば、ベースボンディングパッド領域の直下のエミッタ領域とエミッタ電極とを電気的に接続するための導通路等を形成する必要がなくなるため、トランジスタの製造工程が簡易化する。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図１は、電極構造を除外した本発明の一実施形態に係るトランジスタの構造を示しており、図１Ａはトランジスタの上面図、図１Ｂは図１ＡのI−I線断面図、図１Ｃは図１ＡのII−II線断面図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係るトランジスタの電極構造の説明図で、図２Ａはベースボンディングパッド領域側の構造を示し、図２Ｂはエミッタボンディングパッド領域側の構造を示す。また、図３は、本発明の一実施形態に係るトランジスタのベース電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図であり、図４は、本発明の一実施形態に係るトランジスタのエミッタ電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である。
【００１７】
図１Ａ〜Ｃに示すように、本発明の一実施形態に係るトランジスタ１は、第一導電型のコレクタ層１１と、コレクタ層１１上に形成された第二導電型のベース層１２と、ベース層１２の表面にマトリクス状に形成された複数の凹部１２ａに埋設された複数の第一導電型のエミッタ領域１３とを有している。即ち、トランジスタ１は、ベース層１２の主面がメッシュ状に形成されている（以降、この構造を「メッシュベース構造」という）。これにより、トランジスタ１では、効率良く均一に電流が流れるため、スイッチング特性や電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性が向上し、良好なトランジスタ特性を保持できる。
【００１８】
また、トランジスタ１の電極構造は、図２ＡのIII−III矢視側に示すように、ベース層１２にベースコンタクト穴１４を介して電気的に接続されたベース電極１５と、図２ＢのIV−IV矢視側に示すように、エミッタ領域１３にエミッタコンタクト穴１６を介して電気的に接続されたエミッタ電極１７とを有している。なお、図２Ａ，Ｂにおいては、電極のみにハッチを付している。
【００１９】
そして、ベース電極１５及びエミッタ電極１７には、ワイヤーボンディング用の領域として、それぞれベースボンディングパッド領域１８及びエミッタボンディングパッド領域１９が設けられている。なお、ベースボンディングパッド領域１８の直下には、エミッタコンタクト穴１６が設けられておらず、エミッタボンディングパッド領域１９の直下には、ベースコンタクト穴１４が設けられていない。また、ベース電極１５は、エミッタ電極１７を囲み、かつベースボンディングパッド領域１８から櫛歯状に拡がって形成されている。そして、エミッタ電極１７は、櫛歯状に形成されたベース電極１５と接触せずに噛み合うようにしてエミッタボンディングパッド領域１９から拡がって形成されている。このように、トランジスタ１では、ベース電極１５とエミッタ電極１７とが同一面内において互いに分離して形成された単層電極構造を採用している。なお、ベースボンディングパッド領域１８の直下のエミッタ領域１３ａ（図２Ｂ参照）は、エミッタ電極１７と電気的に接続されていない。この構成によれば、ベースボンディングパッド領域１８の直下のエミッタ領域１３ａとエミッタ電極１７とを電気的に接続するための導通路等を形成する必要がなくなるため、トランジスタの製造工程が簡易化する。
【００２０】
また、トランジスタ１は、上記構成に加え、図３に示すように、ベース層１２及びエミッタ領域１３（１３ａ）の表面に形成された窒化シリコン等の絶縁皮膜２０を備えている。また、前述したベースコンタクト穴１４は、ベース層１２上の絶縁皮膜２０の一部に設けられており、ベース電極１５は、ベースコンタクト穴１４を埋めるようにしてベース層１２及び絶縁皮膜２０の一部上に設けられている。そして、ベース電極１５上においてワイヤーボンディングする際は、ベース電極１５のベースボンディングパッド領域１８上にボンディングワイヤー２２ａを圧着する。
【００２１】
また、トランジスタ１は、図４に示すように、前述したエミッタコンタクト穴１６が、エミッタ領域１３上の絶縁皮膜２０の一部に設けられており、エミッタ電極１７は、エミッタコンタクト穴１６を埋めるようにしてエミッタ領域１３及び絶縁皮膜２０の一部上に設けられている。そして、エミッタ電極１７上においてワイヤーボンディングする際は、エミッタ電極１７のエミッタボンディングパッド領域１９上にボンディングワイヤー２２ｂを圧着する。
【００２２】
以上のように構成されたトランジスタ１は、各電極上でワイヤーボンディングされた状態において、図３に示すように、ベース層１２が、ベース電極１５を介して、ボンディングワイヤー２２ａと電気的に接続され、更に、図４に示すように、エミッタ領域１３が、エミッタ電極１７を介して、ボンディングワイヤー２２ｂと電気的に接続されている。
【００２３】
また、トランジスタ１は、ベースボンディングパッド領域１８（図３参照）の直下及びエミッタボンディングパッド領域１９（図４参照）の直下にも、エミッタ領域１３とベース層１２との接合箇所２３ａ，２３ｂが配置されている。即ち、ベースボンディングパッド領域１８及びエミッタボンディングパッド領域１９のそれぞれの直下にも活性領域を設けているため、小型化が可能となる。
【００２４】
また、トランジスタ１は、メッシュベース構造であるため、トランジスタ全体を小型化しても、エミッタ領域１３の総体積を充分に確保することができる。これにより、同サイズのメッシュエミッタ構造のトランジスタに比べ、エミッタ領域１３とベース層１２との接合箇所２３ａ，２３ｂの面積を広く確保することができる。その結果、エミッタ領域１３からベース層１２への電子の流通路が広がり、より大きな電流を流すことができるようになる。なお、一般に汎用トランジスタにおいては、エミッタ領域の総体積をベース層の総体積の０．４〜０．５倍程度確保する必要があるため、メッシュエミッタ構造のトランジスタでは、トランジスタ全体を小型化した上で、エミッタ領域の総体積を充分に確保することが困難となる。
【００２５】
また、トランジスタ１は、エミッタ領域１３がほぼ均等に分散して配置されているため、前述したようにトランジスタ１の全面に効率良く均一に電流が流れ易くなり、スイッチング動作のターンオフ時において、少数キャリアの引き抜き時間が短くなる。更に、スイッチング動作のターンオフ時において、空乏層が拡がる場合に、空乏層の拡がり方がトランジスタ１の内部で均一であるため、スイッチング動作時間が短くなる。
【００２６】
なお、トランジスタ１は、背景技術で説明した二層電極構造のトランジスタに対し、トランジスタのサイズを同一にしても、同程度の電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性を確保することができた。また、元来の単層電極構造のトランジスタでは、トランジスタ１と同程度の電流増幅率ｈFEにおけるリニアリティー特性を確保するためには、トランジスタ１の１．４倍のサイズが必要であった。また、トランジスタ１は、スイッチング動作時間ｔｆが、背景技術で説明した二層電極構造のトランジスタと同程度（３０ｎｓ）であったが、元来の単層電極構造のトランジスタでは、スイッチング動作時間ｔｆが１００ｎｓであった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、小型化及び高機能化が要求される電子機器に組み込まれるトランジスタに有用であり、特にバイポーラトランジスタに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電極構造を除外した本発明の一実施形態に係るトランジスタの構造を示しており、Ａはトランジスタの上面図、ＢはＡのI−I線断面図、ＣはＡのII−II線断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るトランジスタの電極構造の説明図で、Ａはベースボンディングパッド領域側の構造を示し、Ｂはエミッタボンディングパッド領域側の構造を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係るトランジスタのベース電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るトランジスタのエミッタ電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である。
【図５】電極構造を除外した従来のトランジスタの構造を示しており、Ａはトランジスタの上面図、ＢはＡのV−V線断面図、ＣはＡのVI−VI線断面図である。
【図６】従来のトランジスタのベース電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である
【図７】従来のトランジスタのエミッタ電極上においてワイヤーボンディングされた部分の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      トランジスタ
１１    コレクタ層
１２    ベース層
１２ａ  凹部
１３，１３ａ  エミッタ領域
１５    ベース電極
１７    エミッタ電極
１８    ベースボンディングパッド領域
１９    エミッタボンディングパッド領域
２３ａ，２３ｂ  接合箇所
【図１】
2006066714.tif 000003
【図２】
2006066714.tif 000004
【図３】
2006066714.tif 000005
【図４】
2006066714.tif 000006
【図５】
2006066714.tif 000007
【図６】
2006066714.tif 000008
【図７】
2006066714.tif 000009