(57)【要約】【課題】  メッシュエミッタ構造を有するバイポーラトランジスタの半導体基板を電極配線に制限される事なく微細化して、スイッチング動作時間の短縮と飽和電圧の低減とｈＦＥリニアリティの向上を図り、且つマイグレーションによる電極間のショート発生のリスクを回避すること。【解決手段】  エミッタ電極４とベース電極５とが走るＸ方向と、該Ｘ方向と交差するＹ方向とのエミッタ領域２が有する幅とピッチに於いて、Ｘ方向はエミッタ電極４とベース電極５の幅４、５とエミッタ電極４とベース電極５との間隙６に従ずるサイズとし、Ｙ方向はエミッタ電極４とベース電極５に制限されず微細化することで電気特性の向上とマイグレーションによる電極間のショート発生のリスクを回避することが出来る。【選択図】  図１
2006049693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の底層をコレクタ領域とし、該コレクタ領域の上層にベース領域を有し、該ベース領域の表面から層内に延在したエミッタ領域を有し、該エミッタ領域は前記ベース領域の外周縁に沿った内側を残した領域に位置する網掛け様な格子状のメッシュエミッタ構造である前記半導体基板であって、
該半導体基板の主面で、前記エミッタ領域の表面上を連続な櫛歯状に電極形成され、前記エミッタ領域とエミッタコンタクト領域で接続されたエミッタ電極を有し、
該エミッタ電極と噛み合った櫛歯状で、前記エミッタ領域の空隙に点在する前記ベース領域表面とベースコンタクト領域で接続され、前記エミッタ領域の外周を囲んだ前記ベース領域表面と前記ベースコンタクト領域で接続され、連続一体に電極形成されたベース電極を有したバイポーラトランジスタに於いて、
前記メッシュエミッタ構造の半導体基板が有する前記格子状のメッシュエミッタ領域で、
前記ベース電極と前記エミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向と、
前記ベース電極と前記エミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向と交差する方向とのメッシュ幅とメッシュピッチとのサイズが異なる事を特徴とするバイポーラトランジスタ。
【請求項２】
前記格子状のメッシュエミッタ領域のメッシュ幅とメッシュピッチのサイズが、
前記ベース電極と前記エミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向は、前記ベース電極と前記エミッタ電極とが有する幅と前記ベース電極と前記エミッタ電極間の間隙とに従ずるサイズであり、
前記ベース電極と前記エミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向と交差する方向は、前記格子状のメッシュエミッタ領域のメッシュ幅とメッシュピッチのサイズが、夫々５μｍまたはそれ以下と１０μｍまたはそれ以下である事を特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイポーラトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にバイポーラトランジスタの本質的特性として電流増幅率を増加させるためには、エミッタ面積を増加しなければならない。又、バイポーラトランジスタの特性としてスイッチング時間の短縮や飽和電圧の低下などを得る為には、エミッタの平面周辺長を長く確保してエミッタ領域の側面とベース領域との接合面を大きくする必要がある。
【０００３】
従来のバイポーラトランジスタとしては、限られたサイズで高い面積効率を得る為に、上述の原則に鑑みて、エミッタ領域の平面形状をトランジスタ素子のベース領域内に格子状に網掛けした様な形状とする、所謂メッシュエミッタ構造とし、該メッシュエミッタの下層を共通層として、且つメッシュエミッタを囲む外周とメッシュエミッタの空隙をも連続で一体なベース領域とするトランジスタの半導体構造と、該半導体構造の主面に於いて、メッシュエミッタの表面上を連続な櫛歯状に電極形成され、エミッタ領域とエミッタコンタクト領域で接続されたエミッタ電極を有し、該エミッタ電極と噛み合った櫛歯状で、且つエミッタ電極を囲んだ外周のベース表面上とを連続に電極形成され、エミッタ電極を囲んだ外周とメッシュエミッタの空隙とに点在するベース領域表面とベースコンタクト領域で接続されたベース電極を有するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２、３は、前記特許文献１に記載された従来のバイポーラトランジスタを示すものである。図２、３に於いて、１００は半導体基板、１０１はコレクタ領域、１０２はベース領域、１０２ａはベースコンタクト領域、１０３はエミッタ領域、１０３ａはエミッタコンタクト領域、１０４はベース電極、１０４ａはベースボンディングパット領域、１０５はエミッタ電極、１０５ａはエミッタボンディングパット領域を各々示しており、図２−Ａは半導体基板の上面図、図２−Ｂは図２−ＡのＩ−Ｉ間の断面、図２−Ｃは図２−ＡのＩＩ−ＩＩ間の断面、図３−Ａは半導体基板上のＩＩＩ−ＩＩＩ線からエミッタボンディングパット領域１０５ａ側の電極配線を除去した状態、図３−Ｂは半導体基板上のＩＶ−ＩＶ線からベースボンディングパット領域１０４ａ側の電極配線を除去した状態を示すものである。
【０００５】
図２−Ａは、半導体基板１００の主面を示す上面図で、格子状のエミッタ領域１０３の外周を包囲した領域と、前記格子状のエミッタ領域１０３の空隙を占める領域とを有するベース領域１０２とが示されている。図２−Ｂは図２−ＡのＩ−Ｉ間の断面、図２−Ｃは図２−ＡのＩＩ−ＩＩ間の断面を示しており、半導体基板１００の底層にコレクタ領域１０１を有し、該コレクタ領域１０１の上層にベース領域１０２を有し、該ベース領域１０２の表面から層内に延在して、且つ前記ベース領域１０２の外周縁に沿った内側を残した領域に網掛けした様に格子状のエミッタ領域１０３を有する構成であった（以降メッシュエミッタ構造と称す）。
【０００６】
図３−Ａと図３−Ｂは上述の図２で示したメッシュエミッタ構造である半導体基板１００の主面と電極配線との関係を示すものであり、図３−Ａは半導体基板上のＩＩＩ−ＩＩＩ線からエミッタボンディングパット領域１０５ａ側の電極配線を除去した状態、図３−Ｂは半導体基板上のＩＶ−ＩＶ線からベースボンディングパット領域１０４ａ側の電極配線を除去した状態を示すものである。
【０００７】
図３−Ａと図３−Ｂに於いて、メッシュエミッタ構造である半導体基板１００の主面に占めるエミッタ領域１０３の表面上を連続な櫛歯状に電極形成されたエミッタ電極１０５と、該エミッタ電極１０５と噛み合った櫛歯状で、且つエミッタ電極１０５を囲んだ外周のベース領域１０２の表面上とを連続に電極形成されたベース電極１０４を有し、エミッタ電極１０５とエミッタ領域１０３とはエミッタコンタクト領域１０３ａで、ベース電極１０４とベース領域１０２とはベースコンタクト領域１０２ａで夫々接続されたバイポーラトランジスタであった。
【０００８】
これによれば、限られた半導体基板１００のサイズ内に於いて、エミッタ領域１０３の側面面積を増加させて電流増幅能力を向上させる事が出来また、メッシュエミッタ構造を微細化して格子状のエミッタ領域１０３のピッチ数を増やすほどバイポーラトランジスタの特性としてスイッチング時間の短縮や飽和電圧の低下など電気特性を改善することが出来た。
【特許文献１】特開２００１−２６７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、メッシュエミッタ構造を微細化して行く上で、それに伴ない微細化が必要となる半導体基板主面上の電極配線が有する電気抵抗成分の影響が無視できなくなり、特に大電流域での電圧降下がｈＦＥリニアリティの低下をまねく事と、電極配線の間隙が狭く成っていくために、マイグレーションによる電極間のショートに対するリスクが大きくなるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、メッシュエミッタ構造を微細化して行くに於いても、それに伴なった電極配線の微細化や多層配線等の複雑化を必要とせずｈＦＥリニアリティの向上やマイグレーションによる電極間のショートに対するリスクが無いバイポーラトランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明のバイポーラトランジスタは、半導体基板の底層をコレクタ領域とし、該コレクタ領域の上層にベース領域を有し、該ベース領域の表面から層内に延在したエミッタ領域を有し、該エミッタ領域はベース領域の外周縁に沿った内側を残した領域に位置する網掛け様で格子状のメッシュエミッタ構造である半導体基板であって、該半導体基板の主面で、エミッタの表面上を連続な櫛歯状に電極形成され、エミッタ領域とエミッタコンタクト領域で接続されたエミッタ電極を有し、該エミッタ電極と噛み合った櫛歯状で、エミッタ領域の空隙に点在するベース領域表面とベースコンタクト領域で接続され、エミッタ領域の外周を囲んだベース領域表面とベースコンタクト領域で接続され、連続一体に電極形成されたベース電極を有したバイポーラトランジスタに於いて、メッシュエミッタ構造の半導体基板が有する格子状のメッシュエミッタ領域で、ベース電極とエミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向と、ベース電極とエミッタ電極との櫛歯状部がはしる方向と交差する方向とのメッシュ幅とメッシュピッチとのサイズが異なる事を特徴とするバイポーラトランジスタとする。
【００１２】
本構成によって、電極配線の幅とピッチに制限される事無く、更にメッシュエミッタ構造を微細化する事ができ、バイポーラトランジスタの特性を改善することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の構成によれば、電気特性としてスイッチングの動作時間が短く、飽和電圧が低く、ｈＦＥリニアリティが高く、更に、マイグレーションによる電極間のショートに対するリスクが無いバイポーラトランジスタとすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るメッシュエミッタ構造のバイポーラトランジスタの半導体基板と該半導体基板の主面上の電極配線との関係を示す上面図である。
【００１５】
図１に於いて、１はメッシュエミッタ構造の半導体基板、２はエミッタ領域、２ａはエミッタコンタクト領域、２ｂはＸ方向のメッシュ幅、２ｃはＹ方向のメッシュ幅、２ｄはＸ方向のメッシュピッチ、２ｅはＹ方向のメッシュピッチ、３はベース領域、３ａはベースコンタクト領域、４はエミッタ電極、４ａはエミッタ電極の幅、５はベース電極、５ａはベース電極の幅、６はエミッタ電極４とベース電極５との間隙を各々示している。
【００１６】
図１の構成は、メッシュエミッタ構造の半導体基板１であって、お互いに交差する方向であるＸ方向とＹ方向の構造の幅及びピッチが夫々異なっており、例えば、メッシュエミッタ構造の半導体基板１の主面上Ｘ方向に、エミッタ電極４とベース電極５とが形成され、エミッタ電極４は、エミッタ領域２の上に複数列形成されてエミッタコンタクト領域２ａにてエミッタ領域と接続され、ベース電極５は島状に点在して整列されたベース領域３同士を橋渡ししてエミッタ電極４と平行に複数列形成されてベースコンタクト領域３ａにてベース領域３と接続され、エミッタ電極の幅４ａとベース電極の幅５ａ、そしてベース電極５とエミッタ電極４との間隙６は、バイポーラトランジスタの電気特性に悪影響を与えず、且つマイグレーションによるエミッタ電極４とベース電極５とのショートに対するリスクを勘案した範囲で微細化され、メッシュエミッタ構造の半導体基板１のＸ方向のメッシュ幅２ｂとＸ方向のメッシュピッチ２ｄとは上述の電極配線に従ずるサイズで形成され、一方、Ｘ方向に対して、電極配線であるエミッタ電極４とベース電極５とに交差するＹ方向は、Ｙ方向のメッシュ幅２ｃとＹ方向のメッシュピッチ２ｅを各々５μｍもしくはそれ以下と１０μｍもしくはそれ以下に微細化されている。
【００１７】
かかる構成によれば、メッシュエミッタ構造の半導体基板１のメッシュエミッタ構造を微細化していく上で、エミッタ電極の幅４ａとベース電極の幅５ａ、及びエミッタ電極４とベース電極５との間隙６に制限を受ける事がないので、電極配線の今まで以上の微細化や多層配線等の複雑化を必要とせずとも、スイッチング時間の短縮と飽和電圧の低減とｈＦＥリニアリティ向上等の電気特性の向上と、マイグレーションによる電極間のショートに対するリスクが無いバイポーラトランジスタとすることが出来る。
【００１８】
なお、本実施の形態に於いて、電極配線上のボンディングパット領域を省略したが、ボンディングパット領域の構造は従来構造に従うもので、半導体基板の構造として、ボンディングパット領域の直下をメッシュ構造としても良く、あるいはメッシュ構造としなくても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
バイポーラトランジスタとして有用であり、特に高速高出力タイプ等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るバイポーラトランジスタの上面図
【図２】従来のバイポーラトランジスタの半導体基板構造図
【図３】従来のバイポーラトランジスタの上面図
【符号の説明】
【００２１】
１、１００  メッシュエミッタ構造の半導体基板
２、１０３  エミッタ領域
２ａ、１０３ａ  エミッタコンタクト領域
２ｂ  Ｘ方向のメッシュ幅
２ｃ  Ｙ方向のメッシュ幅
２ｄ  Ｘ方向のメッシュピッチ
２ｅ  Ｙ方向のメッシュピッチ
３、１０２  ベース領域
３ａ、１０２ａ  ベースコンタクト領域
４、１０５  エミッタ電極
４ａ  エミッタ電極の幅
５、１０４  ベース電極
５ａ  ベース電極の幅
６  エミッタ電極４とベース電極５との間隙
１０１  コレクタ領域
１０４ａ  ベースボンディングパット領域
１０５ａ  エミッタボンディングパット領域
【図１】
2006049693.tif 000003
【図２】
2006049693.tif 000004
【図３】
2006049693.tif 000005