特許 5821925 バイポーラトランジスタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5821925

(24)【登録日】2015年10月16日

(45)【発行日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】バイポーラトランジスタ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/331 20060101AFI20151104BHJP

   H01L 29/732 20060101ALI20151104BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/72 P

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-218238(P2013-218238)

(22)【出願日】2013年10月21日

(65)【公開番号】特開2015-82523(P2015-82523A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2015年2月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大川 峰司

(72)【発明者】

【氏名】江口 博臣

(72)【発明者】

【氏名】金原 啓道

(72)【発明者】

【氏名】池田 智史

【審査官】 棚田 一也

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１１６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３１４８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２１４４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３３−３３１

Ｈ０１Ｌ ２９／６８−７３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板を有するバイポーラトランジスタであって、
半導体基板が、
半導体基板の上面の一部に設けられたｐ型のエミッタ領域と、
半導体基板の上面の一部に設けられたｐ型のコレクタ領域と、
半導体基板の上面の一部であって、エミッタ領域とコレクタ領域の間に設けられたｎ型のベース領域と、
ベース領域の下方に設けられたｐ型の第１埋込領域と、
ベース領域よりもｎ型不純物濃度が低く、エミッタ領域とコレクタ領域とベース領域と第１埋込領域に接しており、エミッタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しており、コレクタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しているｎ型領域と、
を有しており、
ベース領域が、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもコレクタ領域側に位置する第２ベース領域を有しており、
第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｎ型不純物濃度が高い、
バイポーラトランジスタ。

【請求項2】

半導体基板が、ｎ型領域よりもｎ型不純物濃度が高く、第１埋込領域に対してコレクタ領域側から部分的に接しており、ｎ型領域によってエミッタ領域及びコレクタ領域から分離されているストップ領域をさらに有する請求項１のバイポーラトランジスタ。

【請求項3】

半導体基板が、第１埋込領域の下方に設けられており、ｎ型領域によってエミッタ領域、コレクタ領域及び第１埋込領域から分離されているｐ型の第２埋込領域をさらに有する請求項１又は２のバイポーラトランジスタ。

【請求項4】

半導体基板を有するバイポーラトランジスタであって、
半導体基板が、
半導体基板の上面の一部に設けられたｎ型のエミッタ領域と、
半導体基板の上面の一部に設けられたｎ型のコレクタ領域と、
半導体基板の上面の一部であって、エミッタ領域とコレクタ領域の間に設けられたｐ型のベース領域と、
ベース領域の下方に設けられたｎ型の第１埋込領域と、
ベース領域よりもｐ型不純物濃度が低く、エミッタ領域とコレクタ領域とベース領域と第１埋込領域に接しており、エミッタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しており、コレクタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しているｐ型領域と、
を有しており、
ベース領域が、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもエミッタ領域側に位置する第２ベース領域を有しており、
第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｐ型不純物濃度が高い、
バイポーラトランジスタ。

【請求項5】

半導体基板が、ｐ型領域よりもｐ型不純物濃度が高く、第１埋込領域に対してエミッタ領域側から部分的に接しており、ｐ型領域によってエミッタ領域及びコレクタ領域から分離されているストップ領域をさらに有する請求項４のバイポーラトランジスタ。

【請求項6】

半導体基板が、第１埋込領域の下方に設けられており、ｐ型領域によってエミッタ領域、コレクタ領域及び第１埋込領域から分離されているｎ型の第２埋込領域をさらに有する請求項４又は５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】

本明細書で開示する技術は、バイポーラトランジスタに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、横型のｐｎｐトランジスタが開示されている。このｐｎｐトランジスタでは、コレクタ領域の下方に、ｐ^＋型のコレクタ第２領域が形成されている。これにより、キャリア（ホール）の移動距離を短くし、電流増幅率の向上が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−２１４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、コレクタ領域とエミッタ領域の間にベース領域を配置する構造のバイポーラトランジスタも知られている。この構造のバイポーラトランジスタでは、コレクタ領域とエミッタ領域の間の距離が長く確保されるため、耐圧を向上できるという利点がある。しかしながら、コレクタ領域とエミッタ領域の間の距離が長いため、キャリアの移動距離も長くなり、電流増幅率が低下してしまう場合がある。

【0005】

本明細書では、耐圧を向上しながら、電流増幅率を向上させることができるバイポーラトランジスタを開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書で開示する一つのバイポーラトランジスタは、半導体基板を有するバイポーラトランジスタである。半導体基板は、半導体基板の上面の一部に設けられたｐ型のエミッタ領域と、半導体基板の上面の一部に設けられたｐ型のコレクタ領域と、半導体基板の上面の一部であって、エミッタ領域とコレクタ領域の間に設けられたｎ型のベース領域と、ベース領域の下方に設けられたｐ型の第１埋込領域と、ベース領域よりもｎ型不純物濃度が低く、エミッタ領域とコレクタ領域とベース領域と第１埋込領域に接しており、エミッタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しており、コレクタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しているｎ型領域と、を有している。ベース領域は、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもコレクタ領域側に位置する第２ベース領域を有している。第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｎ型不純物濃度が高い。

【0007】

上記のバイポーラトランジスタでは、コレクタ領域とエミッタ領域の間にベース領域が配置されているため、コレクタ領域とエミッタ領域の間の距離を長く確保できることができ、耐圧を向上することができる。また、半導体層内のｎ型のベース領域の下方に、ｐ型の第１埋込領域を有している。エミッタ‐コレクタ間でキャリア（ホール）が移動する場合、第１埋込領域内では電荷とキャリアの結合が起きず、損失が生じない。そのため、電流増幅率の低下を抑制することができる。従って、上記のバイポーラトランジスタによると、耐圧を向上しながら電流増幅率を向上させることができる。

【0008】

また、上記のバイポーラトランジスタでは、ベース領域は、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもコレクタ領域側に位置する第２ベース領域を有している。第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｎ型不純物濃度が高い。そのため、バイポーラトランジスタをオフした場合に、コレクタ‐ベース間に形成される空乏層が、第２ベース領域よりも第１ベース領域側に到達することが抑制される。その結果、空乏層が、第１埋込領域内まで到達することを抑制することができる。即ち、第１埋込領域の空乏化を抑制することができる。そのため、バイポーラトランジスタをオフからオンへ切り替える際に、空乏化されていた領域に供給されるホールの量が少なく済むため、ターンオン時間を短くすることができる。

【0009】

半導体基板が、ｎ型領域よりもｎ型不純物濃度が高く、第１埋込領域に対してコレクタ領域側から部分的に接しており、ｎ型領域によってエミッタ領域及びコレクタ領域から分離されているストップ領域をさらに有していてもよい。

【0010】

この構成によると、第１埋込領域に対してコレクタ領域側から部分的に接しているストップ領域が備えられるため、バイポーラトランジスタをオフした場合に、空乏層が、第１埋込領域内まで到達することをさらに抑制することができる。そのため、バイポーラトランジスタをオフからオンへ切り替える際に、オフ時に空乏化されていた領域に供給されるホールの量がさらに少なく済むため、ターンオン時間をさらに短くすることができる。

【0011】

半導体基板が、第１埋込領域の下方に設けられており、ｎ型領域によってエミッタ領域、コレクタ領域及び第１埋込領域から分離されているｐ型の第２埋込領域をさらに有していてもよい。

【0012】

この構成によると、エミッタ‐コレクタ間でホールが移動する際に生じる損失をより低減することができる。このため、電流増幅率をさらに向上させることができる。

【0013】

本明細書で開示するもう一つのバイポーラトランジスタは、半導体基板を有するバイポーラトランジスタである。半導体基板は、半導体基板の上面の一部に設けられたｎ型のエミッタ領域と、半導体基板の上面の一部に設けられたｎ型のコレクタ領域と、半導体基板の上面の一部であって、エミッタ領域とコレクタ領域の間に設けられたｐ型のベース領域と、ベース領域の下方に設けられたｎ型の第１埋込領域と、ベース領域よりもｐ型不純物濃度が低く、エミッタ領域とコレクタ領域とベース領域と第１埋込領域に接しており、エミッタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しており、コレクタ領域をベース領域及び第１埋込領域から分離しているｐ型領域と、を有している。ベース領域は、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもエミッタ領域側に位置する第２ベース領域を有している。第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｐ型不純物濃度が高い。

【0014】

上記のバイポーラトランジスタでも、耐圧を向上させながら電流増幅率を向上させることができる。なお、上記のバイポーラトランジスタでは、エミッタ‐コレクタ間で移動するキャリアは電子である。

【0015】

また、上記のバイポーラトランジスタでは、ベース領域は、第１埋込領域の上方に位置する第１ベース領域と、第１ベース領域よりもエミッタ領域側に位置する第２ベース領域を有している。第２ベース領域は、第１ベース領域よりもｐ型不純物濃度が高い。そのため、バイポーラトランジスタをオフした場合に、エミッタ‐ベース間に形成される空乏層が、第２ベース領域よりも第１ベース領域側に到達することが抑制される。その結果、空乏層が、第１埋込領域内まで到達することを抑制することもできる。即ち、第１埋込領域の空乏化を抑制することができる。そのため、バイポーラトランジスタをオフからオンへ切り替える際に、オフ時に空乏化されていた領域に供給される電子の量が少なく済むため、ターンオン時間を短くすることができる。

【0016】

半導体基板が、ｐ型領域よりもｐ型不純物濃度が高く、第１埋込領域に対してエミッタ領域側から部分的に接しており、ｐ型領域によってエミッタ領域及びコレクタ領域から分離されているストップ領域をさらに有していてもよい。

【0017】

この構成によると、第１埋込領域に対してエミッタ領域側から部分的に接しているストップ領域が備えられるため、バイポーラトランジスタをオフした場合に、空乏層が、第１埋込領域内まで到達することをさらに抑制することができる。そのため、バイポーラトランジスタをオフからオンへ切り替える際に、オフ時に空乏化されていた領域に供給される電子の量がさらに少なく済むため、ターンオン時間をさらに短くすることができる。

【0018】

半導体基板が、第１埋込領域の下方に設けられており、ｐ型領域によってエミッタ領域、コレクタ領域及び第１埋込領域から分離されているｎ型の第２埋込領域をさらに有していてもよい。

【0019】

この構成によると、エミッタ‐コレクタ間で電子が移動する際に生じる損失をより低減することができる。このため、電流増幅率をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図2】第１実施例のバイポーラトランジスタがオフしている状態を模式的に示す図。

【図3】第１実施例の変形例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図4】第２実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図5】第３実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図6】第４実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図7】第４実施例のバイポーラトランジスタがオフしている状態を模式的に示す図。

【図8】第４実施例の変形例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図9】第５実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【図10】第６実施例のバイポーラトランジスタの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施例）
図１に示すように、本実施例のバイポーラトランジスタ１０は、主にＳｉからなる半導体基板１１を有している。半導体基板１１は、裏面層１２と、裏面層１２の表面側（図１の上側）に形成されている埋込絶縁膜１４と、埋込絶縁膜１４の表面側に形成されている半導体層１６と、を有している。また、半導体基板１１の表面には、電極２６、３６、４６と、金属配線等（図示しない）が設けられている。本実施例のバイポーラトランジスタ１０は、横型のｐｎｐトランジスタである。

【0022】

半導体層１６内には、ｐ型のエミッタ領域４０、ｐ型のコレクタ領域２０、ｎ型のベース領域３０、ｐ型の第１埋込領域５０、及び、ｎ型領域１８が設けられている。エミッタ領域４０、コレクタ領域２０、ベース領域３０は、半導体層１６の表面の一部に形成されている。また、ベース領域３０は、エミッタ領域４０とコレクタ領域２０の間に設けられている。第１埋込領域５０は、ベース領域３０の下方に設けられている。

【0023】

ｎ型領域１８のｎ型不純物濃度は、ベース領域３０の低濃度領域３４のｎ型不純物濃度よりも低い。ここで、「不純物濃度」の語は、当該領域における平均不純物濃度のことを意味する。以下、本明細書において「不純物濃度」という場合にも同様である。ｎ型領域１８は、エミッタ領域４０とコレクタ領域２０とベース領域３０と第１埋込領域５０に接している。ｎ型領域１８は、エミッタ領域４０を、ベース領域３０、第１埋込領域５０、及び、コレクタ領域２０から分離している。ｎ型領域１８は、コレクタ領域２０を、ベース領域３０、第１埋込領域５０、及び、エミッタ領域４０から分離している。

【0024】

エミッタ領域４０は、ｐ型不純物濃度が高い高濃度領域４２と、高濃度領域４２に比べてｐ型不純物濃度が低い低濃度領域４４とを有している。エミッタ領域４０は、半導体層１６の表面に露出する範囲に島状に形成されている。エミッタ領域４０の表面には、エミッタ電極４６が接続されている。

【0025】

コレクタ領域２０は、ｐ型不純物濃度が高い高濃度領域２２と、高濃度領域２２に比べてｐ型不純物濃度が低い低濃度領域２４とを有している。コレクタ領域２０は、半導体層１６の表面に露出する範囲に島状に形成されている。コレクタ領域２０は、エミッタ領域４０から間隔を空けて形成されている。コレクタ領域２０の表面には、コレクタ電極２６が接続されている。

【0026】

ベース領域３０は、ｎ型不純物濃度が高い第１高濃度領域３２と、第１高濃度領域３２に比べてｎ型不純物濃度が低い低濃度領域３４と、低濃度領域３４に比べてｎ型不純物濃度が高い第２高濃度領域３５とを有している。ベース領域３０も、半導体層１６の表面に露出する範囲に島状に形成されている。上記の通り、ベース領域３０は、コレクタ領域２０とエミッタ領域４０の間に配置されている。ベース領域３０の表面には、ベース電極３６が接続されている。

【0027】

本実施例では、低濃度領域３４及び第１高濃度領域３２は、第１埋込領域５０の上方に位置する。第１高濃度領域３２は、半導体層１６の表面に露出する範囲に形成されている。低濃度領域３４は、第１高濃度領域３２の側方及び下方を取り囲んで形成されている。第２高濃度領域３５は、低濃度領域３４よりもコレクタ領域２０側に位置する。第２高濃度領域３５の下方には、第１埋込領域５０は配置されていない。言い換えると、第２高濃度領域３５は、第１埋込領域５０よりもコレクタ領域２０側に突出している。また、第２高濃度領域３５は、半導体層１６の表面からの深さ方向において、低濃度領域３４とほぼ同じ深さまで形成されている。

【0028】

上記の通り、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度は、低濃度領域３４のｎ型不純物濃度よりも高い。また、本実施例では、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度は、第１高濃度領域３２のｎ型不純物濃度よりも高い。ただし、変形例では、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度は、第１高濃度領域３２のｎ型不純物濃度と同じ、又は、第１高濃度領域３２のｎ型不純物濃度よりも低くてもよい。

【0029】

第１高濃度領域３２、低濃度領域３４、及び、第２高濃度領域３５は、いずれも、ｎ型領域１８に対してｎ型不純物を注入することによって形成された領域である。このため、第１高濃度領域３２のｎ型不純物濃度、低濃度領域３４のｎ型不純物濃度、及び、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度は、それぞれ、ｎ型領域１８のｎ型不純物濃度よりも高い。ｎ型領域１８ではｎ型不純物の濃度が略均一であるのに対し、ベース領域３０はその均一なｎ型不純物濃度よりも高い不純物濃度を有している。本実施例では、ｎ型領域１８のｎ型不純物濃度は、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であり、ベース領域３０のｎ型不純物濃度は、１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である。

【0030】

第１埋込領域５０は、上記の通り、ベース領域３０のうちの低濃度領域３４及び第１高濃度領域３２の下方に位置する。本実施例では、第１埋込領域５０は、低濃度領域３４の下端部に接して形成されている。

【0031】

半導体層１６には、バイポーラトランジスタ１０を他の領域（図示省略）から分離するための分離トレンチ６０が形成されている。分離トレンチ６０は、半導体層１６の表面から下方に伸び、埋込絶縁膜１４の表面に達している。分離トレンチ６０には、分離トレンチ６０の内壁を被覆する分離絶縁層６２が形成されている。分離絶縁層６２の内側には、埋め込み電極６４が形成されている。図１では図示していないが、本実施例では、埋め込み電極６４は、コレクタ電極２６と接続されている。このため、埋め込み電極６４は、コレクタ電極２６と同電位を有する。

【0032】

次に、本実施例のバイポーラトランジスタ１０の動作を説明する。エミッタ電極４６とコレクタ電極２６の間に、エミッタ電極４６がプラスとなる電圧（即ち、バイポーラトランジスタ１０に対する順電圧）を印加し、ベース電極３６に所定のオン電位を印加すると、バイポーラトランジスタ１０がオンする。即ち、電子が、コレクタ領域２０からエミッタ領域４０に向かってｎ型領域１８内を移動するとともに、キャリア（ホール）が、エミッタ領域４０からコレクタ領域２０に向かって移動する。これにより、エミッタ電極４６からコレクタ電極２６に電流が流れる。多くのホールは、エミッタ領域４０からコレクタ領域２０に向かって移動する際、第１埋込領域５０内を通過する。第１埋込領域５０内では電子とホールの結合が起きず、損失が生じない。そのため、ホールはエミッタ領域４０からコレクタ領域２０まで移動する際に、第１埋込領域５０の分だけホールの実質的な移動距離が短くなる。その結果、バイポーラトランジスタ１０の電流増幅率を向上させることができる。

【0033】

また、上記の通り、本実施例のバイポーラトランジスタ１０では、コレクタ領域２０とエミッタ領域４０との間にベース領域３０が配置されているため、コレクタ領域２０とエミッタ領域４０の間の距離を長く確保でき、耐圧を向上させることもできる。従って、バイポーラトランジスタ１０は、耐圧が高く、かつ、電流増幅率が高い。

【0034】

バイポーラトランジスタ１０がオンしている間に、エミッタ電極４６、及び、ベース電極３６に印加する電位をともにゼロにすると、バイポーラトランジスタ１０がオフする。この場合、エミッタ電極４６とベース電極３６の間に電位差がなく、コレクタ電極２６の電位がエミッタ電極４６とベース電極３６の電位より低い状態（負電位が印加された状態）になる。その場合、図２に示すように、コレクタ‐ベース間に空乏層７０が形成される。空乏層７０の一方の端部７０ａは、コレクタ領域２０の低濃度領域２２内まで到達する。また、空乏層７０の他方の端部７０ｂは、第２高濃度領域３５まで到達する。このとき、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度が高いので、空乏層７０の広がりが第２高濃度領域３５内でストップする。このため、空乏層７０が、第２高濃度領域３５よりも低濃度領域３４側に伸展することが防止される。その結果、空乏層７０の端部７０ｂが、第１埋込領域５０内まで到達することもない。第１埋込領域５０が空乏化されることがない。

【0035】

ここで、比較例として、バイポーラトランジスタ１０において、ベース領域３０が、第２高濃度領域３５を有さない構成を考える。この場合、図２中の二点鎖線に示すように、空乏層７０の他方の端部７０ｃは、低濃度領域３４内まで到達するとともに、第１埋込領域５０内まで到達する。即ち、第１埋込領域５０の一部が空乏化される。第１埋込領域５０のうち、空乏化された部分にはホールが存在しない。そのため、比較例のバイポーラトランジスタでは、ターンオン時に、空乏化されていた第１埋込領域５０にホールを供給しなければならず、ターンオン時間が長くなる。

【0036】

これに対し、本実施例のバイポーラトランジスタ１０は、上記の通りベース領域３０が第２高濃度領域３５を有するため、オフ時に第１埋込領域５０が空乏化されることがない。そのため、ターンオン時に第１埋込領域５０にホールを供給する必要がない。そのため、バイポーラトランジスタ１０をオフからオンへ切り替える際に、オフ時に空乏化されていた領域に供給されるホールの量が少なく済むため、ターンオン時間を短くすることができる。

【0037】

以上、本実施例のバイポーラトランジスタ１０の構成及び動作を説明した。本実施例における低濃度領域３４が「第１ベース領域」の一例であり、第２高濃度領域３５が「第２ベース領域」の一例である。

【0038】

（第１実施例の変形例）
図３のバイポーラトランジスタ１０ａは、第１実施例の変形例である。図３に示すように、第１埋込領域５０よりもコレクタ領域２０側に突出する突出領域３８の一部が、第２高濃度領域３５であり、突出領域３８の残りの部分が低濃度領域３４であってもよい。このような構成でも、突出領域３８のｎ型不純物濃度（より詳細には、突出領域３８の平均不純物濃度）が高いので、突出領域３８によって空乏層の広がりを止めることができる。従って、このような構成でも、第１実施例と同様に、ターンオン時間を短くすることができる。なお、この変形例では、突出領域３８が「第２ベース領域」の一例であり、残りのベース領域３０が「第１ベース領域」の一例である。

【0039】

（第２実施例）
続いて、図４を参照して、第２実施例のバイポーラトランジスタ１００について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のバイポーラトランジスタ１００は、第１埋込領域５０に対してコレクタ領域２０側から部分的に接しているｎ型のストップ領域１５２が備えられている点が第１実施例とは異なる。

【0040】

本実施例では、ストップ領域１５２のｎ型不純物濃度は、第２高濃度領域３５のｎ型不純物濃度とほぼ等しい。なお、変形例では、ストップ領域１５２のｎ型不純物濃度は、ｎ型領域１８のｎ型不純物濃度よりも高ければ、任意の濃度とすることができる。

【0041】

本実施例でも、バイポーラトランジスタ１００がオンされ、エミッタ領域４０からコレクタ領域２０に向かってキャリア（ホール）が移動する場合、一部のホールが、第１埋込領域５０内を通過する。この際、第１埋込領域５０内を通過するホールは、図４の矢印１５４、１５６に示すように、ストップ領域１５２が存在しない部分を通って第１埋込領域５０内を通過する。即ち、本実施例のバイポーラトランジスタ１００も、第１実施例と同様に、耐圧が高く、かつ、電流増幅率も高い。

【0042】

また、本実施例のバイポーラトランジスタ１００は、第１埋込領域５０のコレクタ領域２０側にストップ領域１５２を有している。そのため、バイポーラトランジスタ１００をオフした場合に、コレクタ‐ベース間に形成される空乏層が、ストップ領域１５２まで到達することはあっても、第１埋込領域５０内まで到達することは適切に防止される。そのため、バイポーラトランジスタ１００をオフからオンへ切り替える際に、空乏化されていた領域に供給されるホールの量がより少なく済むため、ターンオン時間をさらに短くすることができる。

【0043】

（第３実施例）
続いて、図５を参照して、第３実施例のバイポーラトランジスタ２００について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のバイポーラトランジスタ２００は、第１埋込領域５０の下方に、第１埋込領域５０と間隔を空けてｐ型の第２埋込領域２５０が形成されている点が第１実施例とは異なる。

【0044】

本実施例のバイポーラトランジスタ２００も、第１実施例のバイポーラトランジスタ１０とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。さらに、本実施例では、上記の通り、第１埋込領域５０の下方に、第２埋込領域２５０が形成されている。そのため、バイポーラトランジスタ２００がオンされ、エミッタ領域４０からコレクタ領域２０に向かってキャリア（ホール）が移動する場合、より多くのホールが、第１及び第２埋込領域５０、２５０内を移動することとなる。即ち、より多くのホールが、第１及び第２埋込領域５０、２５０の分だけ実質的な移動距離を短くすることができる。従って、電流増幅率をさらに向上させることができる。また、ホールが移動する経路も分散され易くなり（図中矢印２５４、２５６参照）、バイポーラトランジスタ２００の発熱を抑制することもできる。

【0045】

（第４実施例）
続いて、図６を参照して、第４実施例のバイポーラトランジスタ３００について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のバイポーラトランジスタ３００は、横型のｎｐｎトランジスタである点が第１実施例とは異なる。

【0046】

本実施例では、半導体層１６内には、ｎ型のエミッタ領域３４０、ｎ型のコレクタ領域３２０、ｐ型のベース領域３３０、ｎ型の第１埋込領域３５０、及び、ｐ型領域３１８が設けられている。各領域の配置は第１実施例の各領域の配置とほぼ同様である。

【0047】

本実施例では、ベース領域３３０の形状が第１実施例とは異なる。ベース領域３３０は、ｐ型不純物濃度が高い第１高濃度領域３３２と、第１高濃度領域３３２に比べてｐ型不純物濃度が低い低濃度領域３３４と、低濃度領域３３４に比べてｐ型不純物濃度が高い第２高濃度領域３３５とを有している。本実施例でも、低濃度領域３３４及び第１高濃度領域３３２は、第１埋込領域３５０の上方に位置する。第１高濃度領域３３２は、半導体層１６の表面に露出する範囲に島状に形成されている。低濃度領域３３４は、第１高濃度領域３３２の側方及び下方を取り囲んで形成されている。第２高濃度領域３３５は、低濃度領域３３４よりもエミッタ領域３４０側に位置する。第２高濃度領域３３５の下方には、第１埋込領域３５０は配置されていない。言い換えると、第２高濃度領域３３５は、第１埋込領域３５０よりもエミッタ領域３４０側に突出している。また、第２高濃度領域３３５は、半導体層１６の表面からの深さ方向において、低濃度領域３３４とほぼ同じ深さまで形成されている。

【0048】

第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度は、低濃度領域３３４のｐ型不純物濃度よりも高い。また、本実施例では、第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度は、第１高濃度領域３３２のｎ型不純物濃度よりも高いが、変形例では、第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度は、第１高濃度領域３３２のｐ型不純物濃度と同じ、又は、第１高濃度領域３３２のｐ型不純物濃度よりも低くてもよい。

【0049】

第１高濃度領域３３２、低濃度領域３３４、及び、第２高濃度領域３３５は、いずれも、ｐ型領域３１８に対してｐ型不純物を注入することによって形成された領域である。このため、第１高濃度領域３３２のｐ型不純物濃度、低濃度領域３３４のｐ型不純物濃度、及び、第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度は、それぞれ、ｐ型領域３１８のｐ型不純物濃度よりも高い。ｐ型領域３１８ではｐ型不純物の濃度が略均一であるのに対し、ベース領域３３０はその均一なｐ型不純物濃度よりも高い不純物濃度を有している。本実施例では、ｐ型領域３１８のｐ型不純物濃度は、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であり、ベース領域３３０のｐ型不純物濃度は、１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である。

【0050】

第１埋込領域３５０は、上記の通り、ベース領域３３０のうちの低濃度領域３３４及び第１高濃度領域３３２の下方に位置する。本実施例では、第１埋込領域３５０は、低濃度領域３３４の下端部に接して形成されている。

【0051】

エミッタ領域３４０は、ｎ型不純物濃度が高い高濃度領域３４２と、高濃度領域３４２に比べてｎ型不純物濃度が低い低濃度領域３４４とを有している。コレクタ領域３２０は、ｎ型不純物濃度が高い高濃度領域３２２と、高濃度領域３２２に比べてｎ型不純物濃度が低い低濃度領域３２４とを有している。

【0052】

次に、本実施例のバイポーラトランジスタ３００の動作を説明する。コレクタ電極２６とエミッタ電極４６の間に、コレクタ電極２６がプラスとなる電圧（即ち、バイポーラトランジスタ３００に対する順電圧）を印加し、ベース電極３６に所定のオン電位を印加すると、バイポーラトランジスタ３００がオンする。即ち、ホールが、コレクタ領域３２０からエミッタ領域３４０に向かってｐ型領域３１８内を移動するとともに、キャリア（電子）が、エミッタ領域３４０からコレクタ領域３２０に向かって移動する。これにより、コレクタ電極２６からエミッタ電極４６に電流が流れる。多くの電子は、エミッタ領域３４０からコレクタ領域３２０に向かって移動する際、第１埋込領域３５０内を通過する。第１埋込領域３５０内では電子とホールの結合が起きず、損失が生じない。そのため、電子はエミッタ領域３４０からコレクタ領域３２０まで移動する際に、第１埋込領域３５０の分だけ電子の実質的な移動距離が短くなる。その結果、バイポーラトランジスタ３００の電流増幅率を向上させることができる。

【0053】

また、本実施例でも、コレクタ領域３２０とエミッタ領域３４０との間にベース領域３３０が配置されているため、コレクタ領域３２０とエミッタ領域３４０の間の距離を長く確保でき、耐圧を向上させることもできる。従って、本実施例のバイポーラトランジスタ３００も、耐圧が高く、かつ、電流増幅率が高い。

【0054】

ベース電極３６に印加する電位をゼロにすると、バイポーラトランジスタ１０がオフする。この場合、エミッタ電極４６の電位がコレクタ電極２６の電位より低い状態になる。その場合、図７に示すように、エミッタ−ベース間に空乏層３７０が形成される。空乏層３７０の一方の端部３７０ａは、エミッタ領域３４０の低濃度領域３４２内まで到達する。また、空乏層３７０の他方の端部３７０ｂは、第２高濃度領域３３５まで到達する。このとき、第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度が高いので、空乏層３７０の広がりが第２高濃度領域３３５内でストップする。このため、空乏層３７０が、第２高濃度領域３３５よりも低濃度領域３３４側に伸展することが防止される。その結果、空乏層３７０の他方の端部３７０ｂが、第１埋込領域３５０内まで到達することもない。即ち、第１埋込領域３５０が空乏化されることがない。そのため、本実施例でも、バイポーラトランジスタ３００をオフからオンへ切り替える際に、オフ時に空乏化されていた領域に供給されるホールの量が少なく済むため、ターンオン時間を短くすることができる。

【0055】

以上、本実施例のバイポーラトランジスタ３００の構成及び動作を説明した。本実施例における低濃度領域３３４が「第１ベース領域」の一例であり、第２高濃度領域３３５が「第２ベース領域」の一例である。

【0056】

（第４実施例の変形例）
図８のバイポーラトランジスタ３００ａは、第４実施例の変形例である。図８に示すように、第１埋込領域３５０よりもエミッタ領域３４０側に突出する突出領域２３８の一部が、第２高濃度領域２３５であり、突出領域２３８の残りの部分が低濃度領域２３４であってもよい。このような構成でも、突出領域２３８のｐ型不純物濃度（より詳細には、突出領域３８の平均不純物濃度）が高いので、突出領域３３８によって空乏層の広がりを止めることができる。従って、このような構成でも、第４実施例と同様に、ターンオン時間を短くすることができる。なお、この変形例では、突出領域３３８が「第２ベース領域」の一例であり、残りのベース領域３３０が「第１ベース領域」の一例である。

【0057】

（第５実施例）
続いて、図９を参照して、第５実施例のバイポーラトランジスタ４００について、第４実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のバイポーラトランジスタ４００は、第１埋込領域３５０に対してエミッタ領域３４０側から部分的に接しているｐ型のストップ領域４５２が備えられている点が第４実施例とは異なる。

【0058】

本実施例では、ストップ領域４５２のｐ型不純物濃度は、第２高濃度領域３３５のｐ型不純物濃度とほぼ等しい。変形例では、ストップ領域４５２のｐ型不純物濃度は、ｐ型領域３１８のｐ型不純物濃度よりも高ければ、任意の濃度とすることができる。

【0059】

本実施例でも、バイポーラトランジスタ４００がオンされ、エミッタ領域３４０からコレクタ領域３２０に向かってキャリア（電子）が移動する場合、一部の電子が、第１埋込領域３５０内を通過する。この際、第１埋込領域３５０内を通過する電子は、図９の矢印４５４、４５６に示すように、ストップ領域４５２が存在しない部分を通って第１埋込領域３５０内を通過する。即ち、本実施例のバイポーラトランジスタ４００も、第４実施例と同様に、耐圧が高く、かつ、電流増幅率も高い。

【0060】

また、本実施例のバイポーラトランジスタ４００は、第１埋込領域３５０のエミッタ領域３４０側にストップ領域４５２を有している。そのため、バイポーラトランジスタ４００をオフした場合に、エミッタ‐ベース間に形成される空乏層が、ストップ領域４５２まで到達することはあっても、第１埋込領域３５０内まで到達することは適切に防止される。そのため、バイポーラトランジスタ４００をオフからオンへ切り替える際に、空乏化されていた領域に供給されるホールの量がより少なく済むため、ターンオン時間をさらに短くすることができる。

【0061】

（第６実施例）
続いて、図１０を参照して、第６実施例のバイポーラトランジスタ５００について、第４実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のバイポーラトランジスタ５００は、第１埋込領域３５０の下方に、第１埋込領域３５０と間隔を空けてｎ型の第２埋込領域５５０が形成されている点が第４実施例とは異なる。

【0062】

本実施例のバイポーラトランジスタ５００も、第４実施例のバイポーラトランジスタ３００とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。さらに、本実施例では、上記の通り、第１埋込領域３５０の下方に、第２埋込領域５５０が形成されている。そのため、バイポーラトランジスタ５００がオンされ、エミッタ領域３４０からコレクタ領域３２０に向かってキャリア（電子）が移動する場合、より多くの電子が、第１及び第２埋込領域３５０、５５０内を移動することとなる。即ち、より多くの電子が、第１及び第２埋込領域３５０、５５０の分だけ実質的な移動距離を短くすることができる。従って、電流増幅率をさらに向上させることができる。また、電子が移動する経路も分散され易くなり（図中矢印５５４、５５６参照）、バイポーラトランジスタ５００の発熱を抑制することもできる。

【0063】

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を採用してもよい。

【0064】

（変形例１）上記の第３実施例では、ｎ型のベース領域３０の下方に、ｐ型の第１及び第２埋込領域５０、１５０を備えている。これに限られず、ｎ型のベース領域３０の下方に、ｐ型の埋込領域を３か所以上に形成してもよい。同様に、上記の第６実施例において、ｐ型のベース領域３３０の下方に、ｎ型の埋込領域を３か所以上に形成してもよい。

【0065】

（変形例２）上記の各実施例では、ベース領域３０（３３０）の第２高濃度領域３５（３３５）は、半導体層１６の表面からの深さ方向において、低濃度領域３４（３３４）とほぼ同じ深さに形成されている。これには限られず、第２高濃度領域３５（３３５）は、低濃度領域３４（３３４）よりも浅く形成されていてもよい。

【0066】

（変形例３）上記の各実施例では、第１埋込領域５０（３５０）は、ベース領域３０（３３０）の低濃度領域３４（３３４）の下端部に接して形成されている。これに限られず、第１埋込領域５０（３５０）は、ベース領域３０（３３０）の低濃度領域３４（３３４）の下方であれば、低濃度領域３４（３３４）とは間隔を空けて形成されていてもよい。

【0067】

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0068】

１０、１００、２００、３００、４００、５００：バイポーラトランジスタ
１１：半導体基板
１２：裏面層
１４：埋込絶縁膜
１６：半導体層
１８：ｎ型領域
３１８：ｐ型領域
２０、３２０：コレクタ領域
２２、３２２：高濃度領域
２４、３２４：低濃度領域
２６：コレクタ電極
３０、３３０：ベース領域
３２、３３２：第１高濃度領域
３４、３３４：低濃度領域
３５、３３５：第２高濃度領域
３６：ベース電極
３８、３３８：突出領域
４０、３４０：エミッタ領域
４２、３４２：高濃度領域
４４、３４４：低濃度領域
４６：エミッタ電極
５０、３５０：第１埋込領域
６０：分離トレンチ
６２：分離絶縁層
６４：埋め込み電極
７０、３７０：空乏層
１５２、４５２：ストップ領域
２５０、５５０：第２埋込領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】