(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内を流れるキャリアが装置の深さ方向に拡散するような縦型構造のパワートランジスタにおいて、
基板上に形成された第１コレクタ領域と、
該第１コレクタ領域の内側に形成された第１ベース領域と、
該第１ベース領域の内側に形成されたエミッタ領域と、
該エミッタ領域の内側に形成された第２ベース領域と、
該第２ベース領域の内側に形成された第２コレクタ領域と、
を有し、
前記第２ベース領域と前記第２コレクタ領域とで構成された部分が、前記エミッタ領域の内側に複数設けられていることを特徴とするパワートランジスタ。
【請求項２】
Ｐ型シリコン半導体基板に形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層中に、前記第１及び第２コレクタ領域、前記第１及び第２ベース領域、及び前記エミッタ領域が形成され、
前記第１及び第２コレクタ領域は、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層より高いＮ型不純物濃度を有するＮ型不純物拡散層であり、
前記第１及び第２ベース領域は、Ｐ型不純物拡散層であり、
前記エミッタ領域は、Ｎ型不純物拡散層であることを特徴とする請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のパワートランジスタを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ再生装置等のモータ及びアクチュエータのドライバや、オーディオ等のスピーカドライバ等に用いられる電流能力が必要となるパワートランジスタ及びそれを有する半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用されているパワートランジスタは、一般的に、その素子サイズが大きくなると、エミッタ領域及びベース領域を分割するとともに、コレクタ領域を櫛型の形状にして、コレクタ領域内に複数のエミッタ領域及びベース領域を形成することが多い。
【０００３】
上記のようにして配置されたＰ基板タイプのＮＰＮ型パワートランジスタの例を、平面レイアウト図として、図４（ａ）に示す。該パワートランジスタは、Ｐ型シリコン半導体基板に形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層４２中に形成される。該Ｎ型シリコンエピタキシャル層４２の内側に、Ｎ型不純物の濃度が高いコレクタ領域４３が櫛型の形状に形成される。このコレクタ領域４３に周囲が囲まれたＮ型不純物の濃度が薄いＮ型シリコンエピタキシャル層４２ａ，４２ｂ内に、それぞれ、Ｐ型不純物拡散層であるベース領域４４ａ，４４ｂが形成されるとともに、これらベース領域４４ａ，４４ｂの内部には、それぞれＮ型不純物拡散層であるエミッタ領域４５ａ，４５ｂが形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成のパワートランジスタでは、その素子サイズを大きくするとともに該パワートランジスタ表面上のエミッタ領域４５ａ，４５ｂの面積を増大させると、図４（ｂ）に示すようにエミッタ領域４５ａ，４５ｂの外側領域Ａが、該エミッタ領域４５ａ，４５ｂの内側領域Ｂに比べて、ベース領域４４ａ，４４ｂ及びコレクタ領域４３に近くなるので、前記エミッタ領域４５ａ，４５ｂ内の外側領域Ａの方が活性化されやすくエミッタ電流が流れやすい。しかしながら、前記エミッタ領域４５ａ，４５ｂ内の内側領域Ｂでは、前記コレクタ領域４３との距離が離れるため、前記外側領域Ａに比べて活性化されにくく、電流が流れにくい。
【０００５】
そのため、図４に示すようなパワートランジスタを用いた場合、そのパワートランジスタ表面上のエミッタ領域４５ａ，４５ｂの面積を広くしたとき、前記内側領域Ｂがコレクタ領域４３から遠ざかるため、更に電流が流れにくくなる。よって、エミッタ領域の面積を広くしてもその電流能力が向上することにはつながらない。
【０００６】
上記のような理由から、電流能力の向上を図るために、個々のエミッタ領域の面積を広くするのでなく、前記ベース領域及びエミッタ領域で構成されたベース・エミッタ領域４６をコレクタ領域４３内に多く作成することによって、そのエミッタ領域の面積を広くするという方法が一般的に使用されている。このようにベース・エミッタ領域４６をコレクタ領域４３内に多く作成したとき、該コレクタ領域４３内にベース・エミッタ領域４６に挟まれたような領域Ｃができる。該領域Ｃにエミッタ領域４５ａ，４５ｂの両方の領域より電流が流れ込むため、該領域Ｃに流れ込む電流の量はエミッタ領域４５ａ，４５ｂに依存せず、該領域Ｃの面積によって制限され、その電流能力についてある程度の限界がある。
【０００７】
このような問題を鑑みて、本発明は、同じ大きさの表面面積を持つ従来のパワートランジスタと比較して、その表面上のエミッタ領域の面積を広くとることができるようなパワートランジスタ及びそれを有する半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、パワートランジスタの表面上にエミッタ領域の面積を広くとったとき、該パワートランジスタのエミッタ領域上を流れるエミッタ電流の電流密度がむらなくほぼ一定となるようなパワートランジスタ及びそれを有する半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【０００９】
更に、本発明は、同じ大きさの表面面積を持つ従来のパワートランジスタと比較して、その電流能力を更に向上させたパワートランジスタ及びそれを有する半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のパワートランジスタは、装置内を流れるキャリアが装置の深さ方向に拡散するような縦型構造のパワートランジスタにおいて、基板上に形成された第１コレクタ領域と、該第１コレクタ領域の内側に形成された第１ベース領域と、該第１ベース領域の内側に形成されたエミッタ領域と、該エミッタ領域の内側に形成された第２ベース領域と、該第２ベース領域の内側に形成された第２コレクタ領域と、を有し、前記第２ベース領域と前記第２コレクタ領域とで構成された部分が、前記エミッタ領域の内側に複数設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このようなパワートランジスタにおいて、該パワートランジスタ表面上のエミッタ領域の内側と外側にそれぞれベース領域とコレクタ領域を配置することによって、エミッタ領域の内側領域が該エミッタ領域の内側のベース領域及びコレクタ領域と、また、エミッタ領域の外側領域が該エミッタ領域の外側のベース領域及びコレクタ領域と共にトランジスタとして動作を行うので、エミッタ領域をむらなく電流が流れる。
【００１２】
請求項２に記載のパワートランジスタは、請求項１に記載のパワートランジスタにおいて、Ｐ型シリコン半導体基板に形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層中に、前記第１及び第２コレクタ領域、前記第１及び第２ベース領域、及び前記エミッタ領域が形成され、前記第１及び第２コレクタ領域は、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層より高いＮ型不純物濃度を有するＮ型不純物拡散層であり、
前記第１及び第２ベース領域は、Ｐ型不純物拡散層であり、前記エミッタ領域は、Ｎ型不純物拡散層であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の半導体集積回路装置は、請求項１又は請求項２に記載のパワートランジスタを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照にして、本発明の第１の実施形態について説明する。図１（ａ）及び図２は、本発明で使用するＰ型半導体シリコン基板に形成された縦型構造のＮＰＮ型パワートランジスタの平面レイアウト図で、図１（ｂ）は、該パワートランジスタの断面図である。
【００１５】
該ＮＰＮ型パワートランジスタは、従来のパワートランジスタと同様に、Ｐ型シリコン半導体基板１に形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層２中に形成される。該Ｎ型シリコンエピタキシャル層２の内側に、Ｎ型不純物の濃度が高い外側コレクタ領域３ａが形成される。この外側コレクタ領域３ａに周囲が囲まれたＮ型不純物の濃度が薄いＮ型シリコンエピタキシャル層２ａ内に、Ｐ型不純物拡散層である外側ベース領域４ａが形成されるとともに、該外側ベース領域４ａの内部には、Ｎ型不純物拡散層であるエミッタ領域５が形成される。
【００１６】
このエミッタ領域５の内部に、Ｐ型不純物拡散層である内側ベース領域４ｂが形成され、更に該内側ベース領域４ｂの内部には、その中心領域にＮ型不純物の濃度が高い内側コレクタ領域３ｂが形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層２ｂが形成される。前記外側ベース領域４ａ及び内側ベース領域４ｂは、図１（ｂ）のように、パワートランジスタの深さ方向の内部で接続しており、前記エミッタ領域５は該ベース領域４ａ，４ｂに囲まれるようにして形成される。
【００１７】
また、前記外側コレクタ領域３ａ及び内側コレクタ領域３ｂも、図１（ｂ）のように、パワートランジスタの深さ方向の内部で接続している。
【００１８】
このようなパワートランジスタにおいて、図２のようにエミッタ領域５上の外側領域であるＸ領域は、エミッタ領域５の外側に配置された外側コレクタ領域３ａ及び外側ベース領域４ａに近いため、この外側コレクタ領域３ａ及び外側ベース領域４ａと共にＮＰＮ型トランジスタを形成して作用する。また、エミッタ領域５の内側領域であるＹ領域は、エミッタ領域５の内側に配置された内側コレクタ領域２ｂ及び内側ベース領域２ｂに近いため、この内側コレクタ領域２ｂ及び内側ベース領域２ｂと共にＮＰＮ型トランジスタを形成して作用する。
【００１９】
よって、上記パワートランジスタに形成されたエミッタ領域５内での電流密度が一定となるので、該パワートランジスタの電流能力の向上を図ることができるとともに、エミッタ電流がコレクタ領域３のある領域に集中して流れ込むということがなくなるので、前記電流能力が該エミッタ領域５の面積の広さによって決まる。
【００２０】
本発明の第２の実施形態について、図面を参照にして説明する。図３は、本実施形態で使用するＰ型半導体シリコン基板に形成された縦型構造のＮＰＮ型パワートランジスタの平面レイアウト図である。
【００２１】
該ＮＰＮ型パワートランジスタは、Ｐ型シリコン半導体基板に形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層３２中に形成される。該Ｎ型シリコンエピタキシャル層３２の内側に、Ｎ型不純物の濃度が高い外側コレクタ領域３３ａが形成される。この外側コレクタ領域３３ａに周囲が囲まれたＮ型不純物の濃度が薄いＮ型シリコンエピタキシャル層３２ａ内に、Ｐ型不純物拡散層である外側ベース領域３４ａが形成されるとともに、該外側ベース領域３４ａの内部には、Ｎ型不純物拡散層であるエミッタ領域３５が形成される。
【００２２】
このエミッタ領域３５の内部に、Ｐ型不純物拡散層である内側ベース領域３４ｂが形成され、更に該内側ベース領域３４ｂの内部には、その中心領域にＮ型不純物の濃度が高い内側コレクタ領域３３ｂが形成されたＮ型シリコンエピタキシャル層３２ｂが形成される。この内側ベース領域３４ｂ、Ｎ型シリコンエピタキシャル層３２ｂ及び内側コレクタ領域３３ｂより構成されたベース・コレクタ領域３６は、エミッタ領域３５内に３領域形成される。また、前記外側ベース領域３４ａ及び内側ベース領域３４ｂは、第１の実施形態と同様にパワートランジスタの深さ方向の内部で接続しており、櫛形の形状の前記エミッタ領域３５は該ベース領域３４ａ，３４ｂに囲まれるようにして形成される。
【００２３】
また、前記外側コレクタ領域３３ａ及び内側コレクタ領域３３ｂについても、パワートランジスタの深さ方向の内部で接続している。このように、エミッタ領域３５内にベース・コレクタ領域３６を複数形成することによって、図２に示したエミッタ領域内の外部領域Ｘと内部領域Ｙに挟まれた領域が狭くなるので、エミッタ領域内を流れる電流が更にむらなく流れることができ、その電流効率も良くなる。
【００２４】
尚、上記各実施形態では、パワートランジスタ単体について説明したが、このパワートランジスタを半導体集積回路装置内に設けても良い。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載のパワートランジスタによると、該パワートランジスタ表面上のエミッタ領域の外側に第１ベース領域及び第１コレクタ領域が、また、前記エミッタ領域の内側に第２ベース領域及び第２コレクタ領域が形成されているので、エミッタ領域のうち外側のエミッタ領域は第１ベース領域及び第１コレクタ領域と共にトランジスタとして動作を行い、また、エミッタ領域のうち内側のエミッタ領域は第２ベース領域及び第２コレクタ領域と共にトランジスタとして動作を行うことができる。そのため、前記エミッタ領域を広くとっても、そのエミッタ領域に、むらなく電流を流すことができる。
【００２６】
上記のように、パワートランジスタ表面のエミッタ領域の面積を従来のパワートランジスタと比較して、広くとることができ、且つ、該エミッタ領域全体を電流が効率よく流れるため、その表面面積が従来のパワートランジスタと同一の表面面積であるパワートランジスタの電流能力が従来よりも向上する。
【００２７】
請求項２に記載のパワートランジスタによると、コレクタ領域をエミッタ領域内で分割して複数のコレクタ領域を構成することによって、表面面積の広いトランジスタ上に電流を効率よく流すことができるエミッタ領域を広く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のパワートランジスタの平面レイアウト図及び断面図。
【図２】第１の実施形態のパワートランジスタの平面レイアウト図。
【図３】第２の実施形態のパワートランジスタの平面レイアウト図。
【図４】従来のパワートランジスタの平面レイアウト図。
【符号の説明】
１    Ｐ型シリコン半導体基板
２，３２，４２    Ｎ型エピタキシャル層
３，３３，４３    コレクタ領域
４，３４，４４ａ，４４ｂ    ベース領域
５，３５，４５ａ，４５ｂ    エミッタ領域
３６    ベース・コレクタ領域
４６    ベース・エミッタ領域
【図１】
0003888786.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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