JPS628565A - semiconductor equipment - Google Patents
semiconductor equipmentInfo
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- JPS628565A JPS628565A JP60147845A JP14784585A JPS628565A JP S628565 A JPS628565 A JP S628565A JP 60147845 A JP60147845 A JP 60147845A JP 14784585 A JP14784585 A JP 14784585A JP S628565 A JPS628565 A JP S628565A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/101—Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
- H10D84/121—BJTs having built-in components
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の構造に関し、特に破壊強度を改善
した電力用半纏体集積回路の構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a semiconductor device, and particularly to the structure of a power semi-integrated circuit with improved breaking strength.
オーディオ用パワーアンズ等の半導体集積回路では電力
増幅素子は数アンペア以上の電流と数ポルトル数十ボル
トの電圧とt用いる大電力動作で使用される。電力増幅
素子としてバイポーラトランジスタを用いる場合、負荷
短絡等の誤操作によりてバイポーラトランジスタに過大
電力が印加さnると2次降伏を生じて、破壊する現象が
知らnている。In semiconductor integrated circuits such as audio power amplifiers, power amplifying elements are used for high power operation using currents of several amperes or more and voltages of several tens of volts. When a bipolar transistor is used as a power amplification element, it is known that if excessive power is applied to the bipolar transistor due to an erroneous operation such as a load short circuit, secondary breakdown occurs and the transistor is destroyed.
2次降伏を生じない関係の電圧と電流の領域は安全動作
領域(以下SOAという)と呼ばnている。バイポーラ
トランジスタのSOA’に拡大するための従来技術とし
てはエミッタ全複数の領域に分割し、そnぞれのエミッ
タは安定化抵抗(エミッタバラスト抵抗)を介して並列
に接続する構造をとっている0他に、単体のバイポーラ
トランジスタでは第4因(2)に示すようにコレクタ3
として動作するシリコン基板上に気相成長したベース層
5円にエミッタ領域6全有し、このエミッタ領域6の周
囲にエミッタ領域6と同一不純物を拡散した環状領域7
で取り囲み、この環状領域7の外側にベース電極9全オ
ーミツクに接触せしめることによって、ベース層6中に
コレクタ3と環状領域7とに狭まnて形成さnるピンチ
抵抗12七ベースに直列接続したベースバラスト抵抗と
して用い、SOA拡大を図っている。この構造はEBR
構造と呼ばnている。尚、エミッタ電極8はエミッタ領
域6にオーミックに接触している。The area of voltage and current in a relationship that does not cause secondary breakdown is called the safe operating area (hereinafter referred to as SOA). The conventional technology for expanding SOA' of bipolar transistors is to divide the entire emitter into multiple regions and connect each emitter in parallel via a stabilizing resistor (emitter ballast resistor). 0 In addition, in a single bipolar transistor, as shown in the fourth factor (2), the collector 3
The entire emitter region 6 is formed in the base layer 5 which is grown in a vapor phase on a silicon substrate which operates as a silicon substrate.
A pinch resistor 12 is formed between the collector 3 and the annular region 7 in the base layer 6 by surrounding the annular region 7 with the entire ohmic base electrode 9 and connecting the pinch resistor 12 in series with the base. It is used as a base ballast resistor to expand SOA. This structure is EBR
It is called structure. Note that the emitter electrode 8 is in ohmic contact with the emitter region 6.
上述した従来のエミッタバラスト抵抗を用いる構造では
、バラスト抵抗がトランジスタのエミッタに直列に接続
さnているため飽和動作時におけるコレクターエミッタ
間残留電圧が増大し電力効率が悪化するという欠点があ
った。The above-described conventional structure using an emitter ballast resistor has the disadvantage that since the ballast resistor is connected in series with the emitter of the transistor, the collector-emitter residual voltage increases during saturation operation, resulting in poor power efficiency.
また、第5図(2)に示した単体のバイポーラトランジ
スタのEBR構造ではピンチ抵抗12によって5OAt
拡大しているため、このピンチ抵抗12を増加すると、
大電流領域におけるエミッタ接゛地電流増幅率(hrz
)が著しく低下してしまい、出力電力が低下するという
欠点がある。すなわち、単体のEBR構造は第5図(槌
に示す等価回路のように表わせnる。トランジスタ20
のベースとベース電極9との間にはピンチ抵抗12が挿
入さnており、コレクタとコレクタ電極10との間にも
コレクタ領域3として用いるシリコン基板にもとづく抵
抗14bが介在し、ベース′i4を極9とコレクタとの
間にダイオード]3が寄生している。ダイオード13は
ベース電極9直下のベース層5とコレクタ3とのPN接
合で動作するため、ダイオード13のカンードはコレク
タに直接接続さnる形となっている。一方ダイオード1
3のアノードはベース層5とコレクタ3とのPNN分会
うち最も高いベース電位の加わるベース電゛極9の直下
の分会が動作するため、実際のベースとの間にはピンチ
抵抗12が介在している。このため、トランジスタが飽
和動作してコレクタの電位が低下した時、ピンチ抵抗1
2の電圧降下のために、ダイオード13は容易に順方向
バイアスさnてしまうこととなる。この順方向バイア及
の結果、エミッタ接地電流増幅率(hn:)の低下や出
力電力の低下rきたす。Furthermore, in the EBR structure of the single bipolar transistor shown in FIG. 5(2), the pinch resistor 12 causes 5OAt
Since it is expanding, if this pinch resistance 12 is increased,
Emitter ground current amplification factor (hrz
), which results in a significant decrease in output power. That is, the single EBR structure is represented as the equivalent circuit shown in FIG.
A pinch resistor 12 is inserted between the base and the base electrode 9, and a resistor 14b based on a silicon substrate used as the collector region 3 is also interposed between the collector and the collector electrode 10. A diode ] 3 is parasitic between the pole 9 and the collector. Since the diode 13 operates through a PN junction between the base layer 5 directly below the base electrode 9 and the collector 3, the cand of the diode 13 is directly connected to the collector. On the other hand, diode 1
Since the anode 3 operates in the PNN branch between the base layer 5 and the collector 3, the branch immediately below the base electrode 9 to which the highest base potential is applied, a pinch resistor 12 is interposed between it and the actual base. There is. Therefore, when the transistor operates in saturation and the collector potential drops, the pinch resistance 1
Due to the voltage drop of 2, diode 13 can easily become forward biased. As a result of this forward bias, the emitter common current amplification factor (hn:) decreases and the output power decreases.
本発明の半導体装置は半導体基板表面に形成さnたベー
ス及びエミッタとベースの外周で基板表面に露出するコ
レクタとを有するバイポーラトランジスタに於いて、ベ
ース領域中のエミッタ領域の外周にエミッタ領域と同導
電型の領域を有し、ベース電極はエミッタ領域と同導電
型の領域の外側で取シ出すとともに、コレクタ電極はベ
ース領域の外周で基板表面に露出する部分から取シ田し
た構造を有している。The semiconductor device of the present invention is a bipolar transistor having a base and an emitter formed on the surface of a semiconductor substrate, and a collector exposed on the substrate surface at the outer periphery of the base. It has a structure in which the base electrode is extracted outside the region of the same conductivity type as the emitter region, and the collector electrode is extracted from the portion exposed on the substrate surface at the outer periphery of the base region. ing.
本発明によnば、ベース領域中のエミッタ領域と同導電
型の領域の下部の部分はベースバラスト抵抗として作用
し、このエミッタ領域と同導電型の領域の外周部のベー
ス領域がコレクタ領域と形成するPN接合がベース・コ
レクタ間のダイオードとして作用するが、コレクタ電極
はその更に外側の表面から導出さ扛ているため、ダイオ
ードと実際に動作するコレクタ部分との間に比較的太き
な抵抗が存在することとなる。このため、飽和動作に近
づいても、ピンチ抵抗とコレクタの抵抗との電圧降下に
よって、容易にはダイオードが順方向バイアスさnるこ
とはない。従って、エミッタ接地電流増幅率(hyE)
が高く、大きな出力電力が得らnるトランジスタを得る
ことができる。According to the present invention, the lower portion of the region of the same conductivity type as the emitter region in the base region acts as a base ballast resistor, and the base region at the outer periphery of the region of the same conductivity type as the emitter region serves as the collector region. The formed PN junction acts as a diode between the base and collector, but since the collector electrode is led out from the outer surface, there is a relatively large resistance between the diode and the collector part that actually operates. exists. Therefore, even when approaching saturation operation, the diode does not easily become forward biased due to the voltage drop between the pinch resistor and the collector resistor. Therefore, the common emitter current amplification factor (hyE)
It is possible to obtain a transistor with high output power and high output power.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1因(a)は本発明の一実施例である電力用集積回路
の出力トランジスタ部の断面図であシ、同図(b)はそ
の平面図である。表面に高濃度のN型コレクタ埋込領域
2が形成さnたP型半導体基板l上に低濃度のN型コレ
クタ領域3全有し、その内部にP型ベース領域5及び高
#度N型エミッタ領域6を有し、こnらでNPN )ラ
ンジスタ11の基本的講成を形成している。P型ベース
領域5にはエミヴタ領域6t−取り囲んで高濃度のN型
ゲート7を有し、このN型ゲート7の下のベース領域5
がピンチ抵抗12として作用している。ピンチ抵抗12
の一方の端子15aはP型ベース領域5の実際のベース
として動作する部分であり、他方の端子15bはベース
電極9に接する部分である。The first factor (a) is a sectional view of an output transistor portion of a power integrated circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view thereof. A low-concentration N-type collector region 3 is formed on a P-type semiconductor substrate l with a high-concentration N-type collector buried region 2 formed on the surface, and a P-type base region 5 and a high-concentration N-type collector region 3 are formed inside the substrate. It has an emitter region 6, which forms the basic structure of an NPN transistor 11. The P-type base region 5 has a highly doped N-type gate 7 surrounding the emitter region 6t, and the base region 5 under this N-type gate 7
acts as a pinch resistance 12. pinch resistance 12
One terminal 15 a is a portion that operates as an actual base of the P-type base region 5 , and the other terminal 15 b is a portion in contact with the base electrode 9 .
コレクタ領域3の表面からはコレクタ埋込領域2に達す
る高濃度N型領域4が形成さnており、コレクタ電極1
0はこの高濃度N型領域4から取シ出さnている。本実
施例によnば、トランジスタ11のベース領域5には従
来の単体のトランジスタで使用さnるEBR型ピ型ピン
抗抵抗12入されているため、エミッタ各部の電流密度
が均一化さn5OAが拡大さnている。第2図はこの第
1図に示した実施例のトランジスタの等価回路を示した
ものである。ダイオード13はピンチ抵抗12のコレク
タ電極部4と隣接しているP型領域15bとコレクタ領
域3との間に生じたダイオードであり、抵抗14a及び
抵抗14bは高濃度のN型コレクタ埋込領域2及び高濃
度N型コレクタ電極部4によるコレクタシリーズ抵抗で
ある。トランジスタ11を大電流領域で動作させたとき
、ベース電流がEBR型ピ型ピン抗抵抗12全流nとに
よってベース端子9の電位が上昇する。しかし、端子1
5bの電位はコレクタ直列抵抗14aと14bによって
分圧さnた電位に定まるため、端子15bをコレクタ電
極部4に隣接させることによって抵抗14bを小さくし
、端子15bの電位を高くして、ダイオード13のオン
を防ぐことができる。A highly doped N-type region 4 is formed from the surface of the collector region 3 to reach the collector buried region 2, and the collector electrode 1
0 is taken out from this high concentration N type region 4. According to this embodiment, the base region 5 of the transistor 11 includes an EBR type pin resistor 12, which is used in a conventional single transistor, so that the current density in each part of the emitter is made uniform. is being expanded. FIG. 2 shows an equivalent circuit of the transistor of the embodiment shown in FIG. The diode 13 is a diode generated between the collector region 3 and the P-type region 15b adjacent to the collector electrode portion 4 of the pinch resistor 12, and the resistors 14a and 14b are the high-concentration N-type collector buried region 2. and a collector series resistance formed by the high-concentration N-type collector electrode section 4. When the transistor 11 is operated in a large current region, the potential of the base terminal 9 increases due to the base current flowing through the EBR type pin resistor 12 (n). However, terminal 1
Since the potential of 5b is determined by the voltage divided by the collector series resistors 14a and 14b, by making the terminal 15b adjacent to the collector electrode section 4, the resistor 14b is made small, the potential of the terminal 15b is made high, and the diode 13 can be prevented from turning on.
第3図は第2の実施例のNPNトランジスタの断面図を
示すもので、第1図の実施例と異なる点は高濃度N型コ
レクタ埋込領域2を2つに分離することによってコレク
タシリーズ抵抗14ak積極的に太きくり、EBR型ピ
型ピン抗抵抗12子15bの電圧金高くして、大きなバ
ラスト抵抗を入nてもダイオード13がオンすること金
防いでいる。FIG. 3 shows a cross-sectional view of the NPN transistor of the second embodiment. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that the collector series resistance is 14ak is aggressively made thicker, and the voltage of the EBR type pin resistor 12 is increased to prevent the diode 13 from turning on even if a large ballast resistor is inserted.
以上、説明したように本発明はバラスト川ピンチ抵抗を
コレクタ!@!、部に隣接配置することによ、9、SO
Aが大きく、シかも大電流領域においてもhyzが低下
しない電力増幅用半導体装置を得ることができる。As explained above, the present invention is a ballast river pinch resistance collector! @! , by placing it adjacent to the part 9, SO
It is possible to obtain a power amplification semiconductor device in which A is large and hyz does not decrease even in a large current region.
第1図(4)及び(B)は本発明の第1の実施例である
電力用集積回路の出力トランジスタの断面図及び平面図
、第2図は第1図の実施例の等価回路図、第3図は本発
明の第2の実施例である電力用集積回路・の出力トラン
ジスタの断面図、第4図は第3図に示した本発明の第2
の実施例の等価回路図である。第5図(2)は従来のE
BR構造のトランジスタの断面図、同図(B)はその等
価回路−である。
1・・・・・・P型半導体基板、2・・・・・・高濃度
N型コレクタ埋込領域、3・・・・・・低濃度N型コレ
クタ領域、4・・・・・・高濃度N型領域、5・・・・
・・P型ベース領域、6・・・・・・高濃度N型エミッ
タ領域、7・・・・・・高濃度Nmゲート、s・・・・
・・エミッタを極、9・・・・・・ベース電極、10・
・・・・・コレクタ電極、11・・川・NPN トラン
ジスタ、12・・・・・・ピンチ抵抗、13・・・・・
・ダイオードs 14at14b・・・・・・コレク
タシリーズ抵抗、15a・・・・・・ピンチ抵抗の1端
子、15b・・・用ピンチ抵抗の他端子。1(4) and (B) are a sectional view and a plan view of an output transistor of a power integrated circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view of an output transistor of a power integrated circuit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of an output transistor of a power integrated circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the embodiment. Figure 5 (2) shows the conventional E
A cross-sectional view of a transistor with a BR structure, and FIG. 2(B) is an equivalent circuit thereof. 1...P-type semiconductor substrate, 2...High concentration N-type collector buried region, 3...Low concentration N-type collector region, 4...High concentration Concentration N type region, 5...
... P type base region, 6 ... High concentration N type emitter region, 7 ... High concentration Nm gate, s ...
...Emitter as pole, 9...Base electrode, 10.
...Collector electrode, 11... River/NPN transistor, 12... Pinch resistor, 13...
・Diode s 14at14b...Collector series resistor, 15a...1 terminal of pinch resistor, 15b...other terminal of pinch resistor.
Claims (1)
表面に露出した構造のトランジスタを含む半導体装置に
おいて、前記ベース領域中に形成された前記一導電型の
エミッタ領域の外周部に前記一導電型の付加領域を有し
、ベース電極はこの付加領域の外周部で導出されるとと
もにコレクタ電極は前記コレクタ領域の前記外周表面に
露出した部分から導出されていることを特徴とする半導
体装置。In a semiconductor device including a transistor having a structure in which a collector region of one conductivity type is exposed on the outer circumferential surface of a base region of an opposite conductivity type, the emitter region of the one conductivity type formed in the base region is 1. A semiconductor device comprising a molded additional region, a base electrode being led out from an outer peripheral portion of the additional region, and a collector electrode being led out from a portion of the collector region exposed to the outer peripheral surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60147845A JPS628565A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60147845A JPS628565A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | semiconductor equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS628565A true JPS628565A (en) | 1987-01-16 |
Family
ID=15439552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60147845A Pending JPS628565A (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS628565A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001085443A (en) * | 1999-09-09 | 2001-03-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP60147845A patent/JPS628565A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001085443A (en) * | 1999-09-09 | 2001-03-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device |
JP4707203B2 (en) * | 1999-09-09 | 2011-06-22 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
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