(57)【要約】コレクタ、ベース、およびエミッタ共通の区域を有する単一トランジスタの少なくとも１つのグループから構成された少なくとも１つの横向きバイポーラ・パワー・トランジスタを備える半導体構成要素であって、単一トランジスタが、３つの導体トラック・システムによって並列接続され、導体トラック・システムが、前記単一トランジスタそれぞれのエミッタ、ベース、およびコレクタ電流を一括し、各単一トランジスタが、エミッタ・コンタクトを有するエミッタ・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性エミッタ区域と、前記コンタクト区域と前記活性区域との間の接続区域とを有するエミッタ領域、ベース・コンタクトを有するベース・コンタクト区域と内部ベース直列抵抗とを有するベース領域、ならびにコレクタ領域を備え、前記内部ベース直列抵抗が、ベース・コンタクト区域およびベース・コンタクトに接続された、少なくとも２つのリング・セグメントからなる構造化半導体領域である半導体構成要素。
2006510197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクタ、ベース、およびエミッタ共通の区域を有する単一トランジスタの少なくとも１つのグループから構成された少なくとも１つの横向きバイポーラ・パワー・トランジスタを備える半導体構成要素であって、前記グループの単一トランジスタが、３つの導体トラック・システムによって並列接続され、前記導体トラック・システムが、前記グループの単一トランジスタそれぞれのエミッタ、ベース、およびコレクタ電流を一纏めにし、各単一トランジスタが、エミッタ・コンタクトを有するエミッタ・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性エミッタ区域と、前記コンタクト区域と前記活性区域との間の接続区域とを有するエミッタ領域、ベース・コンタクトを有するベース・コンタクト区域と内部ベース直列抵抗とを有するベース領域、ならびにコレクタ領域を備え、前記内部ベース直列抵抗が、ベース・コンタクト区域およびベース・コンタクトに接続された、少なくとも２つのリング・セグメントからなる構造化半導体領域であることを特徴とする半導体構成要素。
【請求項２】
前記内部ベース直列抵抗が、エミッタ・ドーピングを有する構造化半導体領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導体構成要素。
【請求項３】
ベース導体トラック・システムとベース直列抵抗との重なり領域が最小限であることを特徴とする請求項１に記載の半導体構成要素。
【請求項４】
導体トラック・システムが、単層金属被覆によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にプレーナ・エピタキシャル型の半導体構成要素であって、コレクタ、ベース、およびエミッタ共通の区域を有する単一トランジスタのグループから構成された少なくとも１つのバイポーラ横向きパワー・トランジスタを備え、単一トランジスタが、３つの導体トラック・システムによって並列接続されている半導体構成要素に関する。前記３つの導体トラック・システムは、単一トランジスタそれぞれのエミッタ、ベース、およびコレクタ電流を一纏めにする。各単一トランジスタが、エミッタ・コンタクトを有するエミッタ・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性エミッタ区域とを有するエミッタ領域、ベース・コンタクトを有するベース・コンタクト区域と、活性ベース区域と、内部ベース直列抵抗とを有するベース領域、ならびにコレクタ領域を備える。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ・パワー・トランジスタは、通例、フィンガー形の導体トラックが設けられた複数の並列に集積化された単一トランジスタから構成される。この理由から、これらのパワー・トランジスタは、マルチフィンガー・トランジスタとも呼ばれる。それらを一体に接合することによって、単一トランジスタに比べて高い出力電流が得られる。
【０００３】
そのようなバイポーラ・パワー・トランジスタは、それ自体、非常に堅固である。これは、根本的には、例えば、アナログ増幅器、周辺データ・デバイス、電子医療、電気自動車に、モータ点火およびモータ制御のために、無停電源のために、スイッチ・モード主電源およびＴＶ偏向回路のためにバイポーラ・パワー・トランジスタが使用される理由である。
【０００４】
しかし、そのようなパワー・トランジスタは、かなりの負荷電流に対処しなければならない。この負荷電流は、構成要素内で電圧降下および熱を発生する。トランジスタでの電力負荷に直接関連する発熱、およびその結果生じる温度上昇により、パワー・トランジスタの負荷耐性が制限される。
【０００５】
これは、エミッタ・ベース接合の局所温度上昇の結果、たとえ小さいにせよそのような温度上昇が発生する位置で、エミッタ・ベース接合でのエミッタ電流の増加が起こることに起因する可能性がある。これは、電力損失の局所増大、したがってさらなる温度上昇をもたらす。このようにして、雪崩効果が生じ、降伏をもたらす場合がある。
【０００６】
許容範囲外での短時間の負荷による実質的な局所放熱は、永久的な損傷をもたらさないが、長期間にわたる過負荷は、トランジスタに取り返しのつかない損傷を引き起こす場合がある。これは、構成要素の破壊［breakdown］をもたらす場合がある。
【０００７】
いわゆる「二次降伏［second breakdown］」である前記局所温度上昇を防止するために、パワー・トランジスタでは、しばしば、エミッタまたはベース・コンタクト内に抵抗が設けられる。
【０００８】
例えば、トランジスタのエミッタ経路に抵抗が提供されて、その抵抗がエミッタ・フィンガーに接続される場合、局所温度上昇および主としてそれに関連する電流増加が発生した際に、エミッタ・ベース接合での順電圧、したがってこのエミッタ・ベース接合でのエミッタ電流の減少が実現される。
【０００９】
ＤＥ３０３５４６２号が、並列接続トランジスタ領域とベース・サブ領域とを有する少なくとも１つのバイポーラ・パワー・トランジスタを備える半導体素子であって、エミッタ・ベースｐｎ接合にある活性ベース領域と接触ベース領域との間に抵抗、いわゆるベース直列抵抗が提供され、ベース電流が大部分このベース直列抵抗を通って流れ、エミッタ領域両端の電圧降下が、活性ベース領域と接触ベース領域との間の電圧に比べて小さい半導体素子を開示している。
【００１０】
トランジスタの動作が可能でなければならない範囲全体のための「二次降伏」に対する実質的に完全な保護を実現するために、対応する絶縁を伴う比較的高いベース直列抵抗が必要である。しかし、大きな電流が必要であり、同時に抵抗での電圧降下が小さい場合のように、動作条件は、はるかに低い抵抗値でも十分であることが多い。したがって、一般には、トランジスタの特定の動作条件を鑑みた特定の抵抗値の選択は、他の動作条件下では、トランジスタの最適な機能を保証することができないということができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、とりわけ、考察中のタイプのパワー・トランジスタを有する半導体構成要素であって、特に電界変動の均質化によって高い熱負荷耐性を示し、かつ単純な構造を有する半導体構成要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、この目的は、共通のコレクタ、ベース、およびエミッタ区域を有する単一トランジスタの少なくとも１つのグループから構成された少なくとも１つの横向きバイポーラ・パワー・トランジスタを備える半導体構成要素であって、単一トランジスタが３つの導体トラック・システムによって並列接続され、導体トラック・システムが、前記単一トランジスタそれぞれのエミッタ、ベース、およびコレクタ電流を一括し、各単一トランジスタが、エミッタ・コンタクトを有するエミッタ・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性エミッタ区域と、前記コンタクト区域と前記活性区域との間の接続区域とを有するエミッタ領域、ベース・コンタクトを有するベース・コンタクト区域と内部ベース直列抵抗とを有するベース領域、ならびにコレクタ領域を備え、前記内部ベース直列抵抗がベース・コンタクト区域およびベース・コンタクトに接続された、少なくとも２つのリング・セグメントからなる構造化半導体領域である半導体構成要素により達成される。
【００１３】
内部ベース直列抵抗により、電界強度および電流変動の均質化が実現される。集積された内部ベース直列抵抗が負帰還を生成し、これが、パワー・トランジスタ内での一様な電流分布をもたらす。したがって、パワー・トランジスタの中心部での許容できない温度上昇が防止される。
【００１４】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、内部ベース直列抵抗は、エミッタ・ドーピングを有する構造化半導体領域である。
【００１５】
エミッタ・ドーピングを有するベース直列抵抗のベース領域に比べて高い正の温度係数（ＰＴＣ―positive temperature coefficient―）によって、より高温のスポットで、より低温のスポットに比べてベース電流負帰還が上昇し、より高温の位置での電流が減少されるので、高温スポットの危険が減少する。
【００１６】
従来技術と比べた特別の利点は、ベース導体トラック・システムとベース直列抵抗との重なり領域が最小限になるときに本発明によって得られる。
【００１７】
本発明の範囲内で、導体トラック・システムが、単層金属被覆によって形成されることがさらに好ましい。
【００１８】
単層金属被覆の場合、エミッタは、どこでも、特に個々のベース領域の導体トラック・システムの下で、エミッタ導体トラック・システムに接続することができない。非接触エミッタ領域は、より高いインピーダンス値を有するので、追加の負帰還エミッタ抵抗として作用する。
【００１９】
本発明のこれらおよびその他の態様は、本明細書で以下に説明する実施形態を参照すれば明らかであり、明瞭になろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
半導体構成要素は、好ましくはプレーナ・エピタキシャル型の横向きバイポーラ・トランジスタとなるように具現化されたパワー・トランジスタを備える。
【００２１】
前記パワー・トランジスタは、共通のコレクタ、ベース、およびエミッタ区域を有する単一トランジスタのグループを備え、単一トランジスタは、３つの導体トラック・システムによって並列接続され、導体トラック・システムが、単一トランジスタのそれぞれのエミッタ、ベース、およびコレクタ区域を相互接続する。
【００２２】
各単一トランジスタが、エミッタ・コンタクトを有するエミッタ・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性エミッタ区域とを備えるエミッタ領域を有する。
【００２３】
また、各単一トランジスタがベース・コンタクトを有するベース・コンタクト区域と、少なくとも１つの活性ベース区域と、コンタクト区域と活性区域との間の接続区域とを備えるベース領域を有する。
【００２４】
さらに、各単一トランジスタが、コレクタ領域を備える。
【００２５】
図３に示されるように、プレーナ・エピタキシャル型の半導体構成要素は、エピタキシャル層６を上に成長させる基板８を有する半導体本体から構成される。ここで考察中の半導体構成要素の一部で、基板とエピタキシャル層との間に、通例の様式で、埋込型の適切に導電する層７が生成される。
【００２６】
エピタキシャル層は通例、高濃度絶縁拡散によって周囲から封止され、それにより、横向きバイポーラ・パワー・トランジスタを収容するウェルを形成する。
【００２７】
コレクタに関しては、表面から拡散注入されたコレクタ用の高濃度拡散領域によって、エピタキシャル層内に導電性コンタクト区域が形成され、このコンタクト区域は、埋込層７内に突出し、これらのコンタクト区域によって接触される長伸張フィンガー形コレクタ区域の境界を画す。
【００２８】
コレクタ領域には各単一トランジスタのためのベース区域が存在し、ベース区域には表面にエミッタ区域３、４が存在する。
【００２９】
図１の平面図に示されるように、単一トランジスタの活性エミッタ区域は、各エミッタ・フィンガーに一連の同一連続構造が存在し、構造がそれぞれ単一トランジスタを形成するように構成される。これらの単一トランジスタの各個において、エミッタ区域が、活性エミッタ区域４と、エミッタ・コンタクト区域３とを備える。
【００３０】
エミッタ区域３、４には、その表面に、接触ベース領域５が存在する。前記接触ベース・コンタクト領域５は、中央に構成され、エミッタ領域４を環状に囲み、横向きで、エミッタ・コンタクト領域３の境界を画す。さらに、前記エミッタ領域３、４は、非接触ベース領域２２によって取り囲まれる。
【００３１】
非接触ベース領域２２と接触ベース領域２との接続は、直列抵抗２によって部分的に妨げられる。前記直列抵抗は、接触ベース領域２と接触エミッタ領域３との間のリング・セグメントとして構成される。
【００３２】
このために、接触エミッタ領域３と接触ベース領域５との間に、セグメント化されたリング形の領域２が提供され、この領域は、一般に、エミッタと同じドーピングを有し、しかしベース電位に接続される。ベース領域は、セグメント化されたリング形の領域２によって狭められる。
【００３３】
リング形領域２の下の狭められたベース領域が、実際のベース直列抵抗を形成する。
【００３４】
各ベース直列抵抗２は、好ましくは円周方向で１８０°隔てて構成された２つの分割線によって２つのリング・セグメントに分割される。また、各リング・セグメントは、ベース・コンタクトから離れる方向を向く自由端に、円錐テーパ（ベベル）を設けることもできる。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態によれば、分割線は、ベース区域を相互接続する導体トラックの下に構成される。好ましくは、分割線の幅は、ベース導体トラックの幅よりも大きいまたはそれに等しい。
【００３６】
このため、分割線は、少なくともベース導体トラックの幅に対応する幅を有し、それにより、ベース導体トラック・システムとベース直列抵抗との重なり領域が最小限になる。
【００３７】
リング・セグメントおよび分割線の具体的な形状は、当業者によって決定されよう。本発明によれば、少なくとも２つのリング・セグメントを備えるベース直列抵抗の一実施形態が提供され、好ましくは、前記個々の隣接するリング・セグメントが、投影して見て、ベース導体トラックの各側に位置されることが重要である。
【００３８】
個々のトランジスタ領域と、その上にある、接続を確立するために必要なベース、エミッタ、およびコレクタのための導体トラック・システムとの絶縁を提供する目的で、１つまたは複数の絶縁層が、上側主表面２０の上に堆積され、この層は、明瞭にするために図３には示されていない。
【００３９】
絶縁層のアパーチャを通して、エミッタ・コンタクト区域、ベース・コンタクト区域、およびベース直列抵抗、ならびにコレクタが、それぞれの導体トラックを介して基準電位に接続される。特に、ベース・コンタクト領域５とベース直列抵抗２とを接触させるために、コンタクト窓１が提供される。前記コンタクト窓は、ベース金属被覆のため、および直列抵抗の金属被覆のための共通のコンタクト窓を形成する。
【００４０】
ベース領域２の接触は、ベース導体トラック１４によって行なわれる。非接触ベース領域２２と表面２０との間に、エミッタ領域１が存在する。前記エミッタ領域１は、エミッタ導体トラック・システム１３によって接触され、エミッタ導体トラック・システム１３は、通例２つのフィンガー１３ａ、１３ｂに分割される。コレクタ用の高濃度拡散領域５に接触するために、さらにコレクタ導体トラックが提供される。
【００４１】
コレクタ端子に関しては、基板の下側主表面に存在する絶縁層への金属被覆を用いることもできる。
【００４２】
単一トランジスタとコンタクトとの間、およびそれらに対する必要な電気接続は、好ましくは、パッシベーション層の上に堆積される単一の、元来隣接する金属被覆層から形成される。
【００４３】
コンタクトと共に所望の相互接続を提供する櫛形導体トラック・システムは、金属被覆層から形成される。これは、単一の金属被覆レベルのみを必要とする。
【００４４】
ディスクリート・パワー・トランジスタの場合、コレクタ用の高濃度拡散が省かれるという相違をもって、図１に示されるものと同じ構造を形成することができる。
【００４５】
本発明のプレーナ・バイポーラ・トランジスタは、例えばバイポーラ・トランジスタを製造する標準的な方法、すなわちＳＢＣ技法（Standard Buried Collector technique）によって製造することができる。別の方法としては、アイソプレーナ技法を使用することができる。
【００４６】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、横向きバイポーラ・トランジスタは、ｎ導電型のエミッタ区域３、４と、ｐ導電型のベース区域５と、ｎ導電型のコレクタ区域とを備えるｎｐｎパワー・トランジスタである。
【００４７】
本発明によるｎｐｎパワー・トランジスタのために使用される出発材料は、ｐ型シリコン・チップであり、後の段階でトランジスタが形成される位置に、埋込型の、大量にドープされたｎ＋層が拡散注入される。その後、２〜１８μｍの範囲の厚さを有する薄いｎドープ・エピタキシャル層を成長させる。ｐ型の高濃度拡散によって、前記エピタキシャル層が、絶縁された領域に分割される。
【００４８】
ｎ導電型の埋込層７が、低インピーダンスでｎｐｎトランジスタのコレクタ区域６に接続する作用をする。埋込層７は、半導体表面と平行に延在する。また、半導体表面から埋込層７まで上に延在するｎ導電型の半導体区域も、低インピーダンスでｎｐｎトランジスタのコレクタ区域に接続する働きをする。ｎｐｎトランジスタは、ｐ導電型の隔離区域によって、図１に示されていない他の構成要素から隔離される。
【００４９】
次に、２つの更なるドーピング・ステップで、ベースのためのエピタキシャル層がｐドープされ、フラット・エミッタのためのエピタキシャル層がｎドープされる。その結果、プレーナｎｐｎトランジスタが得られる。したがって、ここでは、コレクタ領域を絶縁するために障壁層絶縁が採用される。
【００５０】
リング・セグメントを形成するように構造化された拡散領域４が、ベース領域２内に構成される。これらの拡散領域４は、内部ベース直列抵抗を形成する。これらの拡散領域４のドーピング型は、エミッタ領域３のものと同じである。それゆえ、拡散領域４は、エミッタ領域３と同時に製造することができる。したがって、拡散領域４は、追加の技術ステップを用いずに製造することができる。
【００５１】
ベース直列抵抗２は、特にベース導体トラック１４の下で、ベース区域５とコンタクト１との間に位置された２つのサブ区域によって形成される。ベース直列抵抗のサイズは、拡散区域の寸法決定によって設定される。エミッタの拡散区域の寸法決定、およびコンタクト３の位置も（一般には副次的に）重要である。
【００５２】
最後に、半導体本体の表面に、コンタクト区域を接続することができるように構造化された絶縁層が設けられる。このため、コンタクト・アパーチャが絶縁層に形成され、このアパーチャが、導体トラック・システムへの接続を形成する金属コンタクトを収容する。導体トラック・システムには、好ましくは、単層金属被覆が提供される。このために、蒸着によって、薄い閉じた金属層が提供され、その後、フォトリソグラフィによって構造化される。
【００５３】
本発明によるパワー・トランジスタは、低周波数および中間周波数範囲での用途に非常に有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるパワー・トランジスタを有する半導体構成要素の一例の平面図である。
【図２】図１に示されるパワー・トランジスタの一区分の平面図である。
【図３】図１に示されるパワー・トランジスタの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006510197.tif 000005
【国際調査報告】
2006510197.tif 000006
2006510197.tif 000007