專利名稱：晶體管結(jié)構(gòu)及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體管結(jié)構(gòu)以及電子設(shè)備，特別涉及有效地適用于大電流以及中電流的晶體管，使用在例如調(diào)節(jié)器等的半導(dǎo)體器件、逆變器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、燈驅(qū)動(dòng)器、DC-DC變換器等電子設(shè)備的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖12A表示已有的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖12B是圖12A的K-K線剖視圖。在形成集電極層的P型半導(dǎo)體基板1的表面上，形成P型外延層2。在P型外延層2的表面上，形成N型基極層3，在該基極層的表面上，網(wǎng)狀地形成射極層、即P型網(wǎng)狀射極層4。
芯片表面覆蓋硅氧化膜等絕緣層5。在芯片表面的絕緣層5上，設(shè)置導(dǎo)電性材料構(gòu)成的第1基極配線6與基極電極。在網(wǎng)狀射極層4上形成島狀基極層3a。作為該島狀基極層3a、以及網(wǎng)狀射極層4的周邊部的基極層3b，在網(wǎng)狀射極層4部分圍繞的基極層3b上的絕緣層5上，設(shè)置基極接觸點(diǎn)開(kāi)口7。所述基極層3a、3b利用充填在基極接觸點(diǎn)開(kāi)口7內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部8a電氣連接在第2基極配線。利用導(dǎo)電性材料電氣連接第1與第2基極配線6、8。
在網(wǎng)狀射極層4上的絕緣層5上，設(shè)置射極接觸點(diǎn)開(kāi)口9。所述網(wǎng)狀射極層4利用充填在射極接觸點(diǎn)開(kāi)口9的導(dǎo)電性材料的充填部與圖示外的射極配線和射極電氣連接。還在形成集電極層的P型半導(dǎo)體基板1的背面設(shè)置集射極電極10，構(gòu)成PNP晶體管。
圖13A是表示已有的具有平穩(wěn)電阻的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖13B是圖13A的M-M線剖視圖。這樣的晶體管結(jié)構(gòu)公開(kāi)示于例如特開(kāi)昭64-59857號(hào)公報(bào)。該晶體管結(jié)構(gòu)中，在射極層4上形成島狀基極3a。作為該島狀基極層3a、以及射極層4的周邊部的基極層3b，在該射極層4部分圍繞的基極層3b上，形成與構(gòu)成射極層4的射極擴(kuò)散層同極、即相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層11。因此從基極到射極擴(kuò)散層的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。這樣的電阻通常稱為平穩(wěn)電阻12。利用該平穩(wěn)電阻12，能夠限制基極電流，能夠擴(kuò)大安全工作領(lǐng)域。
近來(lái)來(lái)為了降低半導(dǎo)體元件的價(jià)格，進(jìn)一步在縮小芯片面積。但是一旦縮小芯片面積，就會(huì)出現(xiàn)晶體管的集電極-射極間的飽和電壓上升的問(wèn)題。
圖14是概略表示網(wǎng)狀射極結(jié)構(gòu)的晶體管元件的平面圖。所述“元件”是指在所述已有的網(wǎng)狀射極結(jié)構(gòu)的晶體管的情況下，由形成于網(wǎng)狀射極內(nèi)的一個(gè)島狀基極區(qū)域與圍繞該島狀基極區(qū)域的射極區(qū)域構(gòu)成的單一的晶體管。為了避免上述問(wèn)題，所以有了單純縮小元件尺寸，確保射極周圍長(zhǎng)度，使集電極-射極間電壓下降的技術(shù)。但是，在這種情況下，在集電極-射極間電壓高的區(qū)域中使晶體管工作時(shí)，會(huì)具有引起晶體管的局部上電場(chǎng)集中，安全工作區(qū)域狹小的問(wèn)題。
在特開(kāi)昭64-59857號(hào)公報(bào)所述的技術(shù)中，由于配置了平穩(wěn)電阻，因此具有安全工作區(qū)域大的優(yōu)點(diǎn)，但是會(huì)具有下面所述的問(wèn)題。(1)集電極-射極間飽和電壓變大。(2)元件尺寸縮小變得困難，降低芯片價(jià)格變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體管結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備，不加大元件尺寸就能夠避免電場(chǎng)集中，擴(kuò)大安全工作區(qū)域，而且與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，能夠使集電極-射極間的飽和電壓下降。
本發(fā)明的晶體管結(jié)構(gòu)，是在平面型半導(dǎo)體的芯片表面的集電極層上形成基極層的晶體管的結(jié)構(gòu)，在基極層上形成射極層，在基極層上形成絕緣層，在該絕緣層上形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口，在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層上形成第1基極配線與基極電極，在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口與射極層之間的基極層、即在射極層或形成于射極層間的基極層上的絕緣層上形成第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口，在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層上形成第2基極配線，以基極層，連接第1基極配線與第2基極配線。
采用本發(fā)明，則不利用導(dǎo)電性材料連接第1基極配線與第2基極配線，而使用基極層進(jìn)行連接，所以產(chǎn)生下面所述的效果。能夠在不使元件尺寸變大的情況下避免電場(chǎng)集中，能夠擴(kuò)大安全工作區(qū)域。與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，能夠使集電極-射極間的飽和電壓下降。
又，在本發(fā)明中，在連接第1基極配線與第2基極配線的基極層上形成與射極層相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層。
采用本發(fā)明，則在連接第1基極配線與第2基極配線的基極層上，形成與射極層相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層，因此從基極電極到所述擴(kuò)散層的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。從而能夠進(jìn)一步加大安全工作區(qū)域。
又，在本發(fā)明中，在連接第1基極配線與第2基極配線的基極層上，形成與射極層相同導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層。
采用本發(fā)明，則由于在基極層上形成與射極層相同導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層，因此能夠利用這些島狀擴(kuò)散層形成平穩(wěn)電阻。與串聯(lián)地附加射極層與擴(kuò)散層那樣的已有的結(jié)構(gòu)相比，能夠謀求使元件尺寸小型化。
又，在本發(fā)明中，網(wǎng)狀地形成連接第1基極配線與第2基極配線的基極層。
采用本發(fā)明，則利用形成網(wǎng)狀的基極層，能夠不使元件尺寸變大而又可以避免電場(chǎng)集中，這樣就能夠擴(kuò)大安全工作區(qū)域，而且與已有的平穩(wěn)電阻的配置方式相比，能夠使集電極-基極間的飽和電壓下降。
又，在本發(fā)明中，網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口。
采用本發(fā)明，則由于網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口，所以作為充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部的第1基極接觸點(diǎn)的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。從而能夠形成更大的安全工作區(qū)域。
又，在本發(fā)明中，充填在連續(xù)配置的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部的終端部分具有第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口之間的、第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口的延長(zhǎng)方向的平行方向上的元件間隔的一半長(zhǎng)度。
采用本發(fā)明，則由于充填在的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部的終端部分具有第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口之間的，第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口的延長(zhǎng)方向的平行方向上的元件間隔的一半長(zhǎng)度，因此能夠使從第2基極配線流過(guò)的基極電流均勻化。
又，在本發(fā)明中，第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口配設(shè)成其延長(zhǎng)方向與第2基極配線交叉。
采用本發(fā)明，則第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口配設(shè)成使其延長(zhǎng)方向與第2基極配線交叉。利用這樣的第1基極接觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)與配置能夠使從多條第2基極配線流過(guò)的基極電流均勻化。
又，在本發(fā)明中，晶體管是網(wǎng)狀地形成射極層的網(wǎng)狀射極層構(gòu)成的網(wǎng)狀射極晶體管。
又，在本發(fā)明中，晶體管是多個(gè)島狀射極層地所構(gòu)成射極層的多射極晶體管。
采用本發(fā)明，則能夠不增大元件尺寸而又避免電場(chǎng)集中，能夠?qū)崿F(xiàn)使安全工作區(qū)域變大并使集電極-射極間的飽和電壓下降的網(wǎng)狀射極晶體管或多射極晶體管。
又，本發(fā)明的電子設(shè)備是含有所述晶體管結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。
采用本發(fā)明，則能夠?qū)崿F(xiàn)含有這樣的晶體管結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。


本發(fā)明的目的、特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)由于以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖會(huì)更加明確。
圖1A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖1B是圖1A的A-A線剖視圖。
圖2A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖2B是圖2A的B-B線剖視圖。
圖3A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖3B是圖3A的C-C線剖視圖。
圖4A是表示實(shí)施形態(tài)3的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖4B是圖4A的D-D線剖視圖。
圖5A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖5B是圖5A的E-E線剖視圖。
圖6A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖6B是圖6A的F-F線剖視圖。
圖7A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖7B是圖7A的G-G線剖視圖。
圖8A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖8B是圖8A的H-H線剖視圖。
圖9A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖9B是圖9A的I-I線剖視圖。
圖10A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖10B是圖10A的J-J線剖視圖。
圖11是概略表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的平面圖。
圖12A表示已有的網(wǎng)狀射極PNP晶體管，圖12A是主要部分的平面圖，圖12B是圖12A的K-K線剖視圖。
圖13A是表示具備已有的平穩(wěn)電阻的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖13B是圖13A的M-M線剖視圖。
圖14是概略表示網(wǎng)狀射極結(jié)構(gòu)的晶體管元件的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖就多個(gè)形態(tài)對(duì)實(shí)施本發(fā)明用的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。在各形態(tài)中對(duì)應(yīng)于前面的形態(tài)中說(shuō)明的事項(xiàng)的部分被賦予相同的參照標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。在僅對(duì)結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行說(shuō)明的情況下，結(jié)構(gòu)的其他部分與前面說(shuō)明的形態(tài)相同。不僅是各實(shí)施形態(tài)中具體說(shuō)明的部分的組合，特別是如果在組合中不發(fā)生障礙，也可以對(duì)實(shí)施形態(tài)相互之間實(shí)施部分組合。
圖1A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖1B是圖1A的A-A線剖視圖。本實(shí)施形態(tài)的晶體管結(jié)構(gòu)，適用于例如調(diào)節(jié)器等半導(dǎo)體器件、逆變器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、燈驅(qū)動(dòng)器、DC-DC變換器等電子設(shè)備。但是并不限于這些電子設(shè)備。在實(shí)施形態(tài)1的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第1晶體管)中，在形成集電極層的P型半導(dǎo)體基板1的表面上，形成P型外延層2。在P型外延層2的表面上形成N型基極層3。在該基極層3的表面上形成作為成網(wǎng)狀的射極層的P型網(wǎng)狀射極層4。
在形成網(wǎng)狀射極層4的所述基極層3上，形成硅氧化膜等絕緣層5。在網(wǎng)狀射極層4的外側(cè)一方的基極層3c上的絕緣層5上，設(shè)置第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13。在該第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層5上以所述導(dǎo)電性材料形成電氣連接在基極層3的第1基極配線6和基極電極。也就是說(shuō)，基極層3c通過(guò)充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部6a，電氣連接在第1基極配線6和基極電極。作為是被網(wǎng)狀射極層4圍繞的基極層3a的島狀基極層3、以及網(wǎng)狀射極層4的周邊部的基極層3b，在被網(wǎng)狀射極層4部分包圍的基極層3b上的絕緣層5上，設(shè)置第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14。在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層5上以所述導(dǎo)電性材料形成電氣連接在島狀基極層3a、以及網(wǎng)狀射極層4的周邊部的基極層3b的第2基極配線8。即、島狀基極層3a與網(wǎng)狀射極層4的周邊部的基極層3b通過(guò)充填在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部8a電氣連接在第2基極配線8。在網(wǎng)狀射極層4上的絕緣層5上設(shè)置射極接觸點(diǎn)開(kāi)口9。所述網(wǎng)狀射極層4通過(guò)充填在射極接觸點(diǎn)開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部電氣連接圖示以外的射極配線與射極電極。還在形成集電極層的P型半導(dǎo)體基板1的背面上設(shè)置集電極10，構(gòu)成網(wǎng)狀射極PNP晶體管。上述第1基極配線6與第2基極配線8不以導(dǎo)電性材料連接，僅以充填部6a、8a間的基極層3d連接。連接這些第1與第2基極配線6、8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。
采用如上所述說(shuō)明的第1晶體管，特別是不使用導(dǎo)電性材料連接第1配線6與第2配線8，僅以基極層3d連接，就能夠達(dá)到下面所述的效果。能夠不增大元件尺寸(例如一邊為85μm，另一邊為60μm的矩形的元件尺寸)并避免電場(chǎng)集中，能夠擴(kuò)大安全工作區(qū)域。又，與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，能夠使集電極-射極間的飽和電壓下降。具體如表1中所表述的本晶體管(這次發(fā)明的結(jié)構(gòu))與已有產(chǎn)品(以往的結(jié)構(gòu))的集電極-射極間電壓20V的安全工作區(qū)域、集電極-射極間飽和電壓等。
表1

圖2A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖2B是圖2A的B-B線剖視圖。在實(shí)施形態(tài)2的多射極PNP晶體管(也稱為第2晶體管)中，在形成集電極層的P型半導(dǎo)體基板1表面上形成P型外延層2。在P型外延層2的表面形成N型的基極層3。在該基極層3的表面上形成P型的射極層4。該射極層4在基極層3上形成為多個(gè)島狀射極層。
在形成射極層4的基極層3上，形成硅氧化膜等絕緣層5。在射極層4外側(cè)方的基極層3c上的絕緣層5上，設(shè)置第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13。在該第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層5上以所述導(dǎo)電性材料形成電氣連接在基極層3c的第1基極配線6與基極電極。即基極層3c通過(guò)充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部6a電氣連接在第1基極配線6與基極電極。在形成于多個(gè)島狀射極層4之間的基極層3e上的絕緣層5上，設(shè)置第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14。在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層5上以所述導(dǎo)電性材料形成與形成于島狀射極層4之間的基極層3e連接的第2基極配線8。即形成于島狀射極層4之間的基極層3e通過(guò)充填在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部8a電氣連接在第2基極配線8。在島狀射極層4上的絕緣層5上，設(shè)置射極接觸點(diǎn)開(kāi)口9。所述島狀射極層4利用充填在射極接觸點(diǎn)開(kāi)口9內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部電氣連接在圖示以外的射極配線以及射極電極。還有，在形成集電極的P型半導(dǎo)體基板1的背面上設(shè)置集電極10，構(gòu)成多射極PNP晶體管。所述第1基極配線6與第2基極配線8不以導(dǎo)電性材料連接，僅以充填部6a、8a間的基極層3d連接。連接這些第1和第2基極配線6、8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。
采用以上說(shuō)明的第2晶體管，則由于不使用導(dǎo)電性材料連接第1基極配線6與第2基極配線8，僅以基極層3d連接，所以能夠達(dá)到與第1晶體管相同的效果。也就是說(shuō)，在多射極PNP晶體管中，也能夠不增大元件尺寸而避免電場(chǎng)集中，擴(kuò)大安全工作區(qū)域。又，與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，更能夠使集電極-射極間的飽和電壓下降。
圖3A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖3B是圖3A的C-C線剖視圖。在實(shí)施形態(tài)3的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第3晶體管)中，在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與P行射極層4相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層16，連接第1基極配線與第2基極配線的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。形成與其他第1晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的第3晶體管，則由于在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與射極層4相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層16，因此從基極電極到所述擴(kuò)散層16的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。從而更能夠進(jìn)一步增大安全工作區(qū)域。取得與其他第1晶體管相同的效果。
圖4A是表示實(shí)施形態(tài)3的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖4B是圖4A的D-D線剖視圖。在所述變更形態(tài)的多射極PNP晶體管中，在連接多射極PNP晶體管的第1基極配線6與第2基極配線2的基極層3d上，形成與P型射極層4相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層16，因此連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。形成與其他實(shí)施形態(tài)2的多射極PNP晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管，則由于在連接第1射極配線6與第2射極配線8的基極層3d上形成與P型射極層4相同導(dǎo)電型的擴(kuò)散層16，因此從基極到所述擴(kuò)散層16的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。從而更能夠進(jìn)一步增大安全工作區(qū)域。達(dá)到與其他第2晶體管相同的效果。
圖5A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖5B是圖5A的E-E線剖視圖。在實(shí)施形態(tài)4的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第4晶體管)中，由于在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與P型射極層4相同導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層17，因此連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。形成與其他第1晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的第4晶體管，則由于在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與P型射極層4相同導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層17，因此能夠利用這些島狀擴(kuò)散層17實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)電阻15。與串聯(lián)地附加射極層與擴(kuò)散層那樣的已有結(jié)構(gòu)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)元件尺寸的小型化。達(dá)到與其他第1晶體管相同的效果。
圖6A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖6B是圖6A的F-F線剖視圖。在所述變更形態(tài)的多射極PNP型晶體管中，由于在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與P型射極層4相同導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層17，因此連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。形成與其他第2晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管，則由于在連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d上形成與P型射極層4相同極的多個(gè)島狀擴(kuò)散層17，因此能夠利用這些島狀擴(kuò)散層17實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)電阻15。與串聯(lián)地附加射極層與擴(kuò)散層那樣的已有的結(jié)構(gòu)相比，能夠謀求元件尺寸的小型化。達(dá)到與其他第2晶體管相同的效果。
圖7A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖7B是圖7A的G-G線剖視圖。實(shí)施形態(tài)5的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第5晶體管)中，由于連接第1基極配線6與第5基極配線8的基極層3d形成網(wǎng)狀，因此連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻。形成與其他第1晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的第5晶體管，則連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成為網(wǎng)狀。利用該形成為網(wǎng)狀的基極層3d，能夠使元件尺寸不增大而避免電場(chǎng)集中，擴(kuò)大安全工作區(qū)域，與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，能夠使集電極-射極間的飽和電壓下降。
圖8A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖8B是圖8A的H-H線剖視圖。在所述變更形態(tài)的多射極PNP晶體管中，連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成網(wǎng)狀，連接第1基極配線6與第2基極配線9的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15。形成與其他第2晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的所述變更形態(tài)的多射極PNP晶體管，則利用形成網(wǎng)狀的基極層3d能夠使元件尺寸不增大而避免電場(chǎng)集中，擴(kuò)大安全工作區(qū)域，與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，能夠進(jìn)一步使集電極-射極間的飽和電壓下降。達(dá)到與其他第2晶體管相同的效果。
圖9A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的主要部分的平面圖，圖9B是圖9A的I-I線剖視圖。實(shí)施形態(tài)6的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第6晶體管)中，為電氣連接基極層3c與第1基極配線6而設(shè)置的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13形成網(wǎng)狀。形成與其他第1晶體管相同的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施形態(tài)中，以第1晶體管作為基準(zhǔn)，使第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13形成網(wǎng)狀，但也可以以第3～第5晶體管中的任一個(gè)為基準(zhǔn)，使第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13形成網(wǎng)狀。
采用以上說(shuō)明的第6晶體管，則連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻15，并且網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13，所以作為充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部6a的第1基極接觸點(diǎn)的電流路徑狹窄，增大了基極-發(fā)射極間的電阻值。因此更能夠增大安全工作區(qū)域。
圖10A是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管的主要部分的剖視圖，圖10B是圖10A的J-J線剖視圖。在所述變更形態(tài)的多射極PNP晶體管中，網(wǎng)狀地形成為電氣連接基極層3c與第1基極配線6設(shè)置的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13。形成與其他第2晶體管相同的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施形態(tài)中，將第2晶體管作為基準(zhǔn)，網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13，但也可以以第3～第5晶體管為基準(zhǔn)，網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13。
采用以上說(shuō)明的變更形態(tài)的多射極PNP晶體管，則連接第1基極配線6與第2基極配線8的基極層3d形成平穩(wěn)電阻，并且網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13，所以作為充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部6a的第1基極接觸點(diǎn)的電流路徑狹窄，增加了基極-射極間的電阻值。從而更能夠進(jìn)一步擴(kuò)大安全工作區(qū)域。取得與其他第2晶體管相同的效果。
圖11是概略表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的網(wǎng)狀射極PNP晶體管的平面圖。在實(shí)施形態(tài)7的網(wǎng)狀射極PNP晶體管(也稱為第7晶體管)中，連續(xù)配置的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)充填的導(dǎo)電性材料的充填部6a、即第1基極接觸點(diǎn)的終端部分形成為第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14間的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13的延長(zhǎng)方向的平行方向上的單元間隔(L)的一半長(zhǎng)度(L/2)。該終端部分定義為所述充填部6a中，最外側(cè)-端側(cè)的第2基極配線8的延長(zhǎng)線與所述充填部6a的交叉點(diǎn)起向外側(cè)方延伸的部分。即作為所述充填部6a的第1基極接觸點(diǎn)可以看作關(guān)于以第2基極配線8連接的多個(gè)單元所構(gòu)成的1個(gè)單元列，以第2基極配線8的延長(zhǎng)線為中心，向兩側(cè)各延伸所述單元間隔(L)的一半(L/2)的導(dǎo)體片，即與所述單元間隔(L)相等長(zhǎng)度的導(dǎo)體片多片相互連接的集合體。換句話說(shuō)，這樣構(gòu)成的第1基極接觸點(diǎn)可以看作長(zhǎng)度L的多片導(dǎo)體片在導(dǎo)體延長(zhǎng)方向上相互連接的導(dǎo)體。第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13其延長(zhǎng)方向配設(shè)為不與第2基極配線8的延長(zhǎng)方向平行。總之，第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13配設(shè)為其延長(zhǎng)方向與第2基極平行8交叉。形成與其他第1晶體管相同的結(jié)構(gòu)。
采用以上說(shuō)明的第7晶體管，則充填在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部6a，即第1基極接觸點(diǎn)的終端部分具有第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口14間的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13的延長(zhǎng)方向的平行方向上的單元間隔(L)的一半(L/2)長(zhǎng)度，因此對(duì)各元件列將長(zhǎng)度L的導(dǎo)體片加以分割，使從第2基極配線8流過(guò)的基極電流均勻化是可能的。第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口13配設(shè)為其延伸方向與第2基極配線8交叉。利用這樣的第1基極接觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和配置，能夠使從多個(gè)第2基極配線8流過(guò)的基極電流均勻化。
作為本發(fā)明的其他實(shí)施形態(tài)，也可以連續(xù)配置第1晶體管，使其一部分形成與第3晶體管那樣的P型射極層相同導(dǎo)電型的多個(gè)擴(kuò)散層。在這樣的情況下，當(dāng)多條配置于連續(xù)配置的第1基極配線上的第2基極配線的長(zhǎng)度不同時(shí)，能夠形成使基極電流均勻化的有效手段。在各實(shí)施形態(tài)中都使用PNP晶體管，但也可以使用NPN晶體管。即使是NPN晶體管，也能夠得到與各實(shí)施形態(tài)相同的效果。此外，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)也可以以附加各種變更的形態(tài)實(shí)施。
本發(fā)明在不脫離其精神或主要特征的情況下，能夠以各種形態(tài)實(shí)施。因此，所述實(shí)施形態(tài)在所有的點(diǎn)上不過(guò)是單純的例示，本發(fā)明的范圍是權(quán)利要求書(shū)的范圍所示的內(nèi)容，而不限于說(shuō)明書(shū)正文本身。還有，屬于權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的變形或變更也全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在平面型半導(dǎo)體芯片的表面的集電極層(1)上形成基極層(3)，在基極層(3)上形成射極層(4)，在基極層(3)上形成絕緣層(5)，在該絕緣層(5)上形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)，在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層(5)上形成第1基極配線(6)與基極電極，在第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)與射極層(4)之間的基極層(3a、3e)、即在射極層(4)或形成于射極層(4)之間的基極層(3a、3e)上的絕緣層(5)上形成第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(14)，在第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(14)內(nèi)充填導(dǎo)電性材料，在絕緣層(5)上形成第2基極配線(8)，以基極層(3d)，連接第1基極配線(6)與第2基極配線(8)。
2.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在連接第1基極配線(6)與第2基極配線(8)的基極層(3d)上，形成與射極層(4)相同的導(dǎo)電型的擴(kuò)散層(16)。
3.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在連接第1基極配線(6)與第2基極配線(8)的基極層(3d)上，形成與射極層(4)相同的導(dǎo)電型的多個(gè)島狀擴(kuò)散層(17)。
4.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，網(wǎng)狀地形成連接第1基極配線(6)與第2基極配線(8)的基極層(3d)。
5.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，網(wǎng)狀地形成第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)。
6.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，充填在連續(xù)配置的第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)內(nèi)的導(dǎo)電性材料的充填部(6a)的終端部分，具有平行于第2基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(14)間的、第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)的延伸方向的方向的元件間隔(L)的一半(L/2)的長(zhǎng)度。
7.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，第1基極接觸點(diǎn)開(kāi)口(13)配設(shè)成其延長(zhǎng)方向與第2基極配線(8)相交叉。
8.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，晶體管是網(wǎng)狀地形成射極層(4)的網(wǎng)狀射極層構(gòu)成的網(wǎng)狀射極晶體管。
9.權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，晶體管是多個(gè)島狀射極層地構(gòu)成射極層(4)的多射極晶體管。
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包含權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種晶體管結(jié)構(gòu)，不加大元件尺寸而能夠避免電場(chǎng)集中，擴(kuò)大安全工作區(qū)域，而且與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，更能夠降低集電極與射極之間的飽和電壓。第1基極配線(6)與第2基極配線(8)不用導(dǎo)電性材料連接只用基極層(3d)連接，連接第1與第2基極配線(6、8)的基極層(3d)構(gòu)成平穩(wěn)電阻(15)。而且，不加大元件尺寸就能夠避免電場(chǎng)集中，能夠擴(kuò)大安全工作區(qū)域，而且與已有的平穩(wěn)電阻配置方式相比，也降低了集電極與射極之間的飽和電壓。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1870290SQ20061008474
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者高橋徹 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社