[发明专利]一种横向PNP功率晶体管

说明书

技术领域

在单片式半导体集成电路（IC）设备中，将横向PNP晶体管与NPN垂直晶体管一同应用在双极设备电路中已经越来越普遍。特别的是，当需要高功耗的时候，就会使用大面积NPN晶体管。在许多情况下，一个大面积集电极用来与一系列具有相互交叉的基区电极的独立发射极相对应。指状电极通常用来连接独立的发射极，并且这些发射极可能包括作为发射极负反馈电阻的电阻部分，以此来保证总电流在众多元件中的合理分配。一个十分普通的IC设备就是一个稳压器，其中，传输晶体管就是主要的功率消散元件。当一个正向电压受到控制，NPN传输晶体管的集电极就接在输入端上。这就意味着可获得的最小压降要大于晶体管的                                               。如果使用达林顿连接，其限值就为。但是，如果使用了PNP传输晶体管，发射极连接在输入端上，那么压降就可以下降至，并且一般情况下是要大大低于的。

另一个关于NPN正向电压稳压器的问题与IC的版本有关。如上所述，输入端连接在传输晶体管的集电极，在IC结构中，这就会形成一个独立的PN结区域。如果这样的设备不小心以错误的极性接到电源上，独立的二极管就会被正向偏置。如果电源电压高于0.6伏，就会产生很大的电流流过IC，并且损坏IC。但是，当传输晶体管为PNP 时，基极表示独立区域。如果P型发射极以错误的极性连接在电源上，它就会反向偏置二极管，这样就不会产生过剩电流。

背景技术

如果一个横向晶体管具有高电流增益β，那它就应该具有与其面积比相应的大周长。这个要求就需要通过一个相对较小的圆形发射极来满足，该发射极周围被集电极环绕。当这样的结构应用于高功率设备中时，就需要大量的独立平行连接的器件。同样很明显的是，基极电流必须经过镇流，以此来克服这种平行连接结构产生拱电流的自然趋势。由于使用了大量的元件，问题也随之产生，例如平行连接如何与基极电流的镇流电阻一同产生。更多诸如此类的问题被认为是十分艰难的，以至于尽管高功率PNP晶体管在IC中的实用性十分理想，但其使用程度并不可观。

发明内容

本发明的一个目的是产生一个用于双极单片式半导体IC的大电流横向PNP功率晶体管。

本发明的进一步的目的是将一系列横向晶体管平行连接，以此来提供用于IC的PNP晶体管的大工作电流。

本发明的进一步目的是在IC中使用穿接电阻元件来同时为大电流PNP横向晶体管的电流分配进行镇流，同时使得大金属通道能够将独立的发射极和集电极相互连接。

本发明的技术解决方案是：

这些以及其他目的由下述方法达到。一系列PNP晶体管在传统的双极单片式半导体IC中形成，其中，独立的PN结区域包括导电埋层。晶体管按组排列在中心区域的两侧。每一部分包括一个单个的共集电极扩散区，以及一系列位于集电极扩散区空穴内的发射极。中心区域包括一系列受控的穿接电阻，构成用来调整基极电流分流的镇流电阻。穿接部分包括一个独立的P型基极扩散区，受限于基极扩散区类型的电阻为N+发射极扩散。在最后的金属镀层中，发射极由位于平面氧化物顶部的横向金属条的端子平行连接，表面氧化物位于中心区域之上。由其他横向金属条平行连接的集电极同样位于氧化物的顶部。众多的电阻元件由金属镀层欧姆连接至位于共集电极扩散区的共基连接上。

对比专利文献：CN87209110U  MOS栅控横向晶闸管87209110.4

附图说明：

图1为本发明功率晶体管的原理图；

图2展示了图1中晶体管的局部剖面；

图3展示了图2中IC结构的金属镀层；

图4为图2结构中通过中心区域的交叉部分；

图5为图2结构中单个晶体管元件的交叉部分。

具体实施方式：

横向功率晶体管由图1的图解形式进行展示。由8个独立的晶体管10—17，举例说明了其原理。它们的发射极共同接在接点18上，集电极共同接在接点19上。

基极端20通过镇流电阻22—29驱动晶体管基极。镇流电阻的值通过调整来补偿众多平行连接晶体管的电流消耗。箭头表明了电阻中电流的流向。原理图本身很好地举例说明了在多元件设备设计中最令人头痛的问题之一。可以看到，有许多地方的发射极和集电极的连线必须穿过基极连线。这就使得元件很难在平行连接的同时仍然能对基极电流驱动进行镇流。