JP2000031162A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラトランジスタInfo
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- JP2000031162A JP2000031162A JP20198198A JP20198198A JP2000031162A JP 2000031162 A JP2000031162 A JP 2000031162A JP 20198198 A JP20198198 A JP 20198198A JP 20198198 A JP20198198 A JP 20198198A JP 2000031162 A JP2000031162 A JP 2000031162A
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- emitter
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベース層が傾斜組成を有する混晶からなるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの特性を改善する。 【解決手段】 エミッタ層およびコレクタ層はＳｉによ
り構成され、ベース層はＳｉとＧｅの混晶により構成さ
れており、ベース層のＧｅ組成率はエミッタ側からコレ
クタ側に向かって８％から２０％まで漸次増加（傾斜）
している。一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側からコ
レクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ
-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ベース層におけ
るＧｅ組成率の傾斜を弱くしても、ベース層における伝
導帯のバンド端の傾きを十分大きく確保できるので、ベ
ース層の高い電界強度によるキャリア走行時間を小さく
維持しながら、混晶組成の変化率を小さくすることがで
きる。 その結果、電流増幅率βmax を向上させること
ができる。
テロ接合バイポーラトランジスタの特性を改善する。 【解決手段】 エミッタ層およびコレクタ層はＳｉによ
り構成され、ベース層はＳｉとＧｅの混晶により構成さ
れており、ベース層のＧｅ組成率はエミッタ側からコレ
クタ側に向かって８％から２０％まで漸次増加（傾斜）
している。一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側からコ
レクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ
-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ベース層におけ
るＧｅ組成率の傾斜を弱くしても、ベース層における伝
導帯のバンド端の傾きを十分大きく確保できるので、ベ
ース層の高い電界強度によるキャリア走行時間を小さく
維持しながら、混晶組成の変化率を小さくすることがで
きる。 その結果、電流増幅率βmax を向上させること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース層が混晶か
らなるヘテロ接合バイポーラトランジスタに関するもの
である。
らなるヘテロ接合バイポーラトランジスタに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｓｉバイポーラトランジスタ
の微細化および高速化を実現するためには、ベース層の
薄膜化が必要であることは認識されている。しかし、ベ
ース層が薄すぎると、エミッタおよびコレクタとの間の
接合部における空乏層がベース層全体に広がってエミッ
タ−コレクタ間がパンチスルー状態になり、かつ、ベー
ス引き出し層の抵抗も高くなってしまうという別の不具
合が生じる。そこで、この別の不具合を回避するために
は、ベース層における不純物濃度ＮB を大きくすればよ
いことはわかっている。反面、この不純物濃度ＮB が大
きくなると、例えばｎｐｎ型ホモ接合バイポーラトラン
ジスタにおいて次式（１）で示される最大電流増幅率β
max が低下してしまう。
の微細化および高速化を実現するためには、ベース層の
薄膜化が必要であることは認識されている。しかし、ベ
ース層が薄すぎると、エミッタおよびコレクタとの間の
接合部における空乏層がベース層全体に広がってエミッ
タ−コレクタ間がパンチスルー状態になり、かつ、ベー
ス引き出し層の抵抗も高くなってしまうという別の不具
合が生じる。そこで、この別の不具合を回避するために
は、ベース層における不純物濃度ＮB を大きくすればよ
いことはわかっている。反面、この不純物濃度ＮB が大
きくなると、例えばｎｐｎ型ホモ接合バイポーラトラン
ジスタにおいて次式（１）で示される最大電流増幅率β
max が低下してしまう。
【０００３】 βmax ＝（ＮE /ＮB ）・（ｖn ／ｖp ） （１） ＮE ，ＮB ：エミッタ，ベースのドーピング濃度 ｖn ，ｖp ：電子，正孔の速度 このように、エミッタ・ベース・コレクタの各層がＳｉ
等の同一組成の材料からなるホモ接合バイポーラトラン
ジスタでは、トランジスタ動作の高速化と高電流増幅率
を同時に実現することが困難である。
等の同一組成の材料からなるホモ接合バイポーラトラン
ジスタでは、トランジスタ動作の高速化と高電流増幅率
を同時に実現することが困難である。
【０００４】ここで、1948年にShockleyにより提案され
たヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ層の
バンドギャップがベース層のそれよりも大きいことを特
徴としている。このヘテロ接合バイポーラトランジスタ
においては、エミッタ層のバンドギャップがベース層の
それよりも大きいために、ｎｐｎ型の場合を例にとる
と、エミッタ層からベース層へ注入される電子に対する
エネルギー障壁よりもベース層からエミッタ層へ逆注入
される正孔に対するエネルギー障壁の方が大きくなるた
め、次式（２）で示される最大電流増幅率βmax を大き
くとることができる。
たヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ層の
バンドギャップがベース層のそれよりも大きいことを特
徴としている。このヘテロ接合バイポーラトランジスタ
においては、エミッタ層のバンドギャップがベース層の
それよりも大きいために、ｎｐｎ型の場合を例にとる
と、エミッタ層からベース層へ注入される電子に対する
エネルギー障壁よりもベース層からエミッタ層へ逆注入
される正孔に対するエネルギー障壁の方が大きくなるた
め、次式（２）で示される最大電流増幅率βmax を大き
くとることができる。
【０００５】 βmax ＝（ＮE ／ＮB ）・（ｖn ／ｖp ）・exp （ΔＥg ／ｋＴ） （２） ΔＥg ：エミッタ−ベース間のバンドギャプ差 ｋ：ボルツマン定数 Ｔ：絶対温度 上式（２）において、バンドギャップ差ΔＥg が０の
時、式（２）は式（１）に帰着することは容易に確かめ
られる。
時、式（２）は式（１）に帰着することは容易に確かめ
られる。
【０００６】式（２）より、最大電流増幅率βmax は、
エミッタ層−ベース層間のバンドギャプ差ΔＥg に指数
関数的に依存し、バンドギャップ差ΔＥg が大きいほど
最大電流増幅率βmax を大きくとることができる。この
ことは、見方を変えれば、同程度の最大電流増幅率βma
x を得るために、ホモ接合バイポーラトランジスタより
もヘテロ接合バイポーラトランジスタの方がベース層の
ドーピング濃度ＮB を大きくすることができることを意
味する。すなわち、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
により、ベース引き出し抵抗の増大を抑制しつつベース
層を薄膜化することが可能となり、微細化，高速化と高
電流増幅率とを同時に実現することができる。
エミッタ層−ベース層間のバンドギャプ差ΔＥg に指数
関数的に依存し、バンドギャップ差ΔＥg が大きいほど
最大電流増幅率βmax を大きくとることができる。この
ことは、見方を変えれば、同程度の最大電流増幅率βma
x を得るために、ホモ接合バイポーラトランジスタより
もヘテロ接合バイポーラトランジスタの方がベース層の
ドーピング濃度ＮB を大きくすることができることを意
味する。すなわち、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
により、ベース引き出し抵抗の増大を抑制しつつベース
層を薄膜化することが可能となり、微細化，高速化と高
電流増幅率とを同時に実現することができる。
【０００７】ところで、従来より、このヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの動作のさらなる高速化のために、
混晶よりなるベース層の構成元素の組成率をエミッタ側
とコレクタ側の間で変化（傾斜）させたものが知られて
いる。これは、混晶組成の変化に伴うバンドギャップの
変化による電界をベース層内部に発生させ、エミッタ層
からベース層に注入された少数キャリアをこの電界によ
り加速して、ベース走行時間を短縮する、というもので
ある。この従来の方法について、ベース層がＳｉＧｅよ
り成るｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタを例
にとって、図５（ａ），（ｂ）を参照しながら説明す
る。
ポーラトランジスタの動作のさらなる高速化のために、
混晶よりなるベース層の構成元素の組成率をエミッタ側
とコレクタ側の間で変化（傾斜）させたものが知られて
いる。これは、混晶組成の変化に伴うバンドギャップの
変化による電界をベース層内部に発生させ、エミッタ層
からベース層に注入された少数キャリアをこの電界によ
り加速して、ベース走行時間を短縮する、というもので
ある。この従来の方法について、ベース層がＳｉＧｅよ
り成るｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタを例
にとって、図５（ａ），（ｂ）を参照しながら説明す
る。
【０００８】図５（ａ）は、エミッタ層，ベース層及び
コレクタ層の概略的な構造と、各層におけるＧｅ組成率
と、ｐ型不純物であるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図
である。同図に示すように、ベース層におけるＧｅ組成
率は、エミッタ層との境界では０であり、コレクタ層と
の境界では２０％である。ただし、ベース層の厚さは５
０ｎｍとし、ベース層中のＢ濃度は５×１０18ｃｍ-3で
一定としている。なお、文献（E.F.Crable et al.，Pro
ceedings of IDEM 93,p.83(1993)）には、ベース層にお
けるＧｅ組成率が、エミッタ層との境界では０で、コレ
クタ層との境界では１５％又は２５％であるＨＢＴの例
が記載されている。また、図５（ｂ）は、バイポーラト
ランジスタに動作電圧を印加したときのエミッタ層，ベ
ース層及びコレクタ層における伝導帯および価電子帯の
バンド構造を示すバンド図である。図５（ｂ）に示すよ
うに、ベース層におけるバンドギャップは、Ｇｅ組成率
がエミッタ側からコレクタ側に向かって直線的に増加す
るのに伴い直線的に減少するので、ベース層の伝導帯側
にバンド端位置の傾斜が生じる。すなわち、ベース層内
にこのバンド端位置の傾斜に対応する電界が発生する。
これにより、ベース層に注入された電子が加速されてベ
ース走行時間が短縮されるのである。
コレクタ層の概略的な構造と、各層におけるＧｅ組成率
と、ｐ型不純物であるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図
である。同図に示すように、ベース層におけるＧｅ組成
率は、エミッタ層との境界では０であり、コレクタ層と
の境界では２０％である。ただし、ベース層の厚さは５
０ｎｍとし、ベース層中のＢ濃度は５×１０18ｃｍ-3で
一定としている。なお、文献（E.F.Crable et al.，Pro
ceedings of IDEM 93,p.83(1993)）には、ベース層にお
けるＧｅ組成率が、エミッタ層との境界では０で、コレ
クタ層との境界では１５％又は２５％であるＨＢＴの例
が記載されている。また、図５（ｂ）は、バイポーラト
ランジスタに動作電圧を印加したときのエミッタ層，ベ
ース層及びコレクタ層における伝導帯および価電子帯の
バンド構造を示すバンド図である。図５（ｂ）に示すよ
うに、ベース層におけるバンドギャップは、Ｇｅ組成率
がエミッタ側からコレクタ側に向かって直線的に増加す
るのに伴い直線的に減少するので、ベース層の伝導帯側
にバンド端位置の傾斜が生じる。すなわち、ベース層内
にこのバンド端位置の傾斜に対応する電界が発生する。
これにより、ベース層に注入された電子が加速されてベ
ース走行時間が短縮されるのである。
【０００９】図５（ａ）に示すＧｅ組成率およびＢの不
純物濃度におけるベース層中の電界強度は、３．０×１
０4 Ｖ／ｃｍである。電界強度Ｅを有する幅Ｗのベース
層中を移動度μを有するキャリアが走行するのに要する
時間（ベース走行時間）τは、ΔＥgr >> ｋＴ（Δ
Ｅgr：エミッタ側とコレクタ側の伝導帯下端のエネルギ
ー差、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）のとき、次
式（３）で与えられる。
純物濃度におけるベース層中の電界強度は、３．０×１
０4 Ｖ／ｃｍである。電界強度Ｅを有する幅Ｗのベース
層中を移動度μを有するキャリアが走行するのに要する
時間（ベース走行時間）τは、ΔＥgr >> ｋＴ（Δ
Ｅgr：エミッタ側とコレクタ側の伝導帯下端のエネルギ
ー差、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）のとき、次
式（３）で与えられる。
【００１０】 τ＝Ｗ／μＥ （３） したがって、移動度μが一定の時ベース走行時間τは電
界強度Ｅに反比例するので、電界強度Ｅが大きいほどベ
ース走行時間τを短縮することができる。
界強度Ｅに反比例するので、電界強度Ｅが大きいほどベ
ース走行時間τを短縮することができる。
【００１１】また、電流利得遮断周波数ｆT は、ベース
走行時間τがエミッタ−コレクタ間の全遅延時間に対し
て支配的である場合、次式（４）で与えられる。
走行時間τがエミッタ−コレクタ間の全遅延時間に対し
て支配的である場合、次式（４）で与えられる。
【００１２】 ｆT ＝１／（２πτ） （４） 上記式（４）より、ベース走行時間τが短縮されれば電
流利得遮断周波数ｆTも高くなることがわかる。
流利得遮断周波数ｆTも高くなることがわかる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような傾斜混晶組成のベース層を有するヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、以下に述べるような問
題があった。
たような傾斜混晶組成のベース層を有するヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、以下に述べるような問
題があった。
【００１４】ベース層内で電子を加速するためには、図
５（ａ）に示すように、Ｇｅの組成率をエミッタ側で小
さく、コレクタ側で大きくしなければならないが、コレ
クタ側であまりＧｅの組成率を大きくすると、コレクタ
層はＳｉにより構成されているので、以下の式（５）で
示されるベース−コレクタ接合における格子不整合率Δ
ａが大きくなる。その結果、格子不整合率がある臨界値
を越えると、ベース層に格子不整合緩和のための転位等
の欠陥が発生する。そして、この転位等の欠陥の発生に
よって、電流による欠陥の増殖や、金属や不純物の欠陥
を介した拡散による素子特性の劣化によって、信頼性の
低下を招くおそれがある。
５（ａ）に示すように、Ｇｅの組成率をエミッタ側で小
さく、コレクタ側で大きくしなければならないが、コレ
クタ側であまりＧｅの組成率を大きくすると、コレクタ
層はＳｉにより構成されているので、以下の式（５）で
示されるベース−コレクタ接合における格子不整合率Δ
ａが大きくなる。その結果、格子不整合率がある臨界値
を越えると、ベース層に格子不整合緩和のための転位等
の欠陥が発生する。そして、この転位等の欠陥の発生に
よって、電流による欠陥の増殖や、金属や不純物の欠陥
を介した拡散による素子特性の劣化によって、信頼性の
低下を招くおそれがある。
【００１５】 Δａ＝ベース−コレクタ間の格子定数差／コレクタ層の格子定数 （５） したがって、図５（ａ）に示されるようなヘテロ接合バ
イポーラトランジスタでは、傾斜混晶組成のベース層を
実現しようとすると、エミッタ側のＧｅ組成率は小さく
せざるを得ず、特に、十分な伝導帯の傾斜を得るために
はエミッタ側のＧｅ組成率はほとんど０にせざるを得な
い。すなわち、エミッタ−ベース接合は事実上ホモ接合
になってしまう。このため、上記式（２）においてエミ
ッタ−ベース間のバンドギャプ差ΔＥg はほとんど０と
なってしまい、最大電流増幅率βmax は小さく抑えられ
る。一方、ベース層の不純物濃度ＮB はあまり高くする
ことができないので、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タに傾斜組成ベース層を設けようとすると、高速化と高
電流増幅率を同時に実現することができるという、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ本来の長所が失われるお
それがあった。
イポーラトランジスタでは、傾斜混晶組成のベース層を
実現しようとすると、エミッタ側のＧｅ組成率は小さく
せざるを得ず、特に、十分な伝導帯の傾斜を得るために
はエミッタ側のＧｅ組成率はほとんど０にせざるを得な
い。すなわち、エミッタ−ベース接合は事実上ホモ接合
になってしまう。このため、上記式（２）においてエミ
ッタ−ベース間のバンドギャプ差ΔＥg はほとんど０と
なってしまい、最大電流増幅率βmax は小さく抑えられ
る。一方、ベース層の不純物濃度ＮB はあまり高くする
ことができないので、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タに傾斜組成ベース層を設けようとすると、高速化と高
電流増幅率を同時に実現することができるという、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ本来の長所が失われるお
それがあった。
【００１６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、傾斜混晶組成のベース層を有するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、混晶の組成
比の変化だけでなく、ベース層におけるキャリア速度を
向上させるための他の手段を講ずることにより、傾斜組
成ベース層によってもたらされる不利益を緩和し、もっ
て、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ本来の長所を維
持しつつ、ベース層におけるキャリア速度の向上を図る
ことにある。
あり、その目的は、傾斜混晶組成のベース層を有するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、混晶の組成
比の変化だけでなく、ベース層におけるキャリア速度を
向上させるための他の手段を講ずることにより、傾斜組
成ベース層によってもたらされる不利益を緩和し、もっ
て、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ本来の長所を維
持しつつ、ベース層におけるキャリア速度の向上を図る
ことにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバイポーラトランジスタは、第１導電型不
純物を含む半導体により構成されるコレクタ層と、上記
コレクタ層に隣接して設けられ、第２導電型不純物を含
む混晶半導体により構成されるベース層と、上記ベース
層を挟んで上記コレクタ層に対向するように設けられ、
第１導電型不純物を含む半導体により構成されるエミッ
タ層とを備え、上記ベース層は、混晶半導体のバンドギ
ャップがエミッタ側からコレクタ側にかけて漸次減少す
るように組成率が変化し、かつ、上記第２導電型不純物
の濃度がエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次減少
するように設けられている。
に、本発明のバイポーラトランジスタは、第１導電型不
純物を含む半導体により構成されるコレクタ層と、上記
コレクタ層に隣接して設けられ、第２導電型不純物を含
む混晶半導体により構成されるベース層と、上記ベース
層を挟んで上記コレクタ層に対向するように設けられ、
第１導電型不純物を含む半導体により構成されるエミッ
タ層とを備え、上記ベース層は、混晶半導体のバンドギ
ャップがエミッタ側からコレクタ側にかけて漸次減少す
るように組成率が変化し、かつ、上記第２導電型不純物
の濃度がエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次減少
するように設けられている。
【００１８】これにより、キャリア生成用の不純物濃度
が変化すると伝導帯及び価電子帯のバンド端の間におけ
るフェルミ準位の位置が変化することから、第２導電型
不純物の濃度の変化によって、ベース層の伝導帯のバン
ド端は、ｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタで
は、エミッタ側で高くコレクタ側で低くなるように傾斜
する。この傾斜の方向は、Ｇｅ組成率の変化によっても
たらされる伝導帯のバンド端の傾斜方向と一致してお
り、ベース層においてこの伝導帯のバンド端の傾きを利
用してキャリアをコレクタ側に加速するための電界を生
ぜしめることができる。そのため、ベース層の混晶組成
率の変化だけでは成しえなかった高速化と高電流増幅率
とを同時に実現することが可能になる。すなわち、ベー
ス層を傾斜組成ベース構造としながら、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ本来の長所を有効に発揮することが
できる。
が変化すると伝導帯及び価電子帯のバンド端の間におけ
るフェルミ準位の位置が変化することから、第２導電型
不純物の濃度の変化によって、ベース層の伝導帯のバン
ド端は、ｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタで
は、エミッタ側で高くコレクタ側で低くなるように傾斜
する。この傾斜の方向は、Ｇｅ組成率の変化によっても
たらされる伝導帯のバンド端の傾斜方向と一致してお
り、ベース層においてこの伝導帯のバンド端の傾きを利
用してキャリアをコレクタ側に加速するための電界を生
ぜしめることができる。そのため、ベース層の混晶組成
率の変化だけでは成しえなかった高速化と高電流増幅率
とを同時に実現することが可能になる。すなわち、ベー
ス層を傾斜組成ベース構造としながら、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ本来の長所を有効に発揮することが
できる。
【００１９】上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタに
おいて、上記コレクタ層および上記エミッタ層をシリコ
ンにより構成し、上記ベース層をシリコンとゲルマニウ
ムの混晶により構成することにより、高周波化に適した
ヘテロ接合型バイポーラトランジスタを低コストで実現
することができる。
おいて、上記コレクタ層および上記エミッタ層をシリコ
ンにより構成し、上記ベース層をシリコンとゲルマニウ
ムの混晶により構成することにより、高周波化に適した
ヘテロ接合型バイポーラトランジスタを低コストで実現
することができる。
【００２０】上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタに
おいて、上記ベース層と上記エミッタ層との接合部にお
いて、上記ベース層のバンドギャップを上記エミッタ層
のバンドギャップよりも小さくすることにより、さら
に、電流増幅率を高めることができる。
おいて、上記ベース層と上記エミッタ層との接合部にお
いて、上記ベース層のバンドギャップを上記エミッタ層
のバンドギャップよりも小さくすることにより、さら
に、電流増幅率を高めることができる。
【００２１】上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタに
おいて、上記ベース層と上記コレクタ層との接合部にお
いて、上記ベース層と上記コレクタ層との格子不整合率
を、ベース層において格子不整合緩和のための欠陥が発
生しない範囲にしておくことにより、信頼性の高いヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタを実現することができ
る。
おいて、上記ベース層と上記コレクタ層との接合部にお
いて、上記ベース層と上記コレクタ層との格子不整合率
を、ベース層において格子不整合緩和のための欠陥が発
生しない範囲にしておくことにより、信頼性の高いヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタを実現することができ
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳しく説明する。
て詳しく説明する。
【００２３】（第１の実施形態）まず、第１の実施形態
に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢ
Ｔと略して呼ぶ）について、図１（ａ），（ｂ）を参照
しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るｎ
ｐｎ型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の
概略的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純
物であるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図
に示すように、エミッタ層およびコレクタ層はＳｉによ
り構成され、ベース層はＳｉとＧｅの混晶により構成さ
れており、ベース層のＧｅ組成率はエミッタ側からコレ
クタ側に向かって８％から２０％まで漸次増加（傾斜）
している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側からコレ
クタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3
まで逆に漸次減少（傾斜）している。そして、ベース層
の膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に
示す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は
一定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース
層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点と、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜を緩和させている点とが特徴
である。
に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢ
Ｔと略して呼ぶ）について、図１（ａ），（ｂ）を参照
しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るｎ
ｐｎ型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の
概略的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純
物であるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図
に示すように、エミッタ層およびコレクタ層はＳｉによ
り構成され、ベース層はＳｉとＧｅの混晶により構成さ
れており、ベース層のＧｅ組成率はエミッタ側からコレ
クタ側に向かって８％から２０％まで漸次増加（傾斜）
している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側からコレ
クタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3
まで逆に漸次減少（傾斜）している。そして、ベース層
の膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に
示す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は
一定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース
層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点と、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜を緩和させている点とが特徴
である。
【００２４】このようなＨＢＴの構造は、例えば以下の
ような製造工程によって実現することができる。
ような製造工程によって実現することができる。
【００２５】まず、Ｓｉ基板にｎ型コレクタ層をイオン
注入等によって形成するか、Ｓｉ基板上へのＳｉ層のエ
ピタキシャル成長によって形成しておく。このエピタキ
シャル成長は、例えばＵＨＶ／ＣＶＤ法により、チャン
バ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＰＨ3 （フォス
フィン）とを流すことにより容易に行なわれる。
注入等によって形成するか、Ｓｉ基板上へのＳｉ層のエ
ピタキシャル成長によって形成しておく。このエピタキ
シャル成長は、例えばＵＨＶ／ＣＶＤ法により、チャン
バ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＰＨ3 （フォス
フィン）とを流すことにより容易に行なわれる。
【００２６】次に、例えばＵＨＶ／ＣＶＤ法により、チ
ャンバ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＧｅＨ4
（ゲルマン）とＢ2 Ｈ6 （ジボラン）とを流すことによ
り、ＳｉＧｅ層を成長させてベース層とする。このと
き、上記図１（ａ）に示すようなコレクタ側からエミッ
タ側に向かって、Ｇｅ組成率が８％から２０％まで増大
し、Ｂ濃度が１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3ま
で減少するという変化状態は、例えば以下のような条件
でＵＨＶ／ＣＶＤを行なうことにより実現することがで
きる。例えば５５０℃程度の温度の下で、Ｓｉ2 Ｈ6
（ジシラン）の流量を３０ｓｃｃｍと一定にしておい
て、ＧｅＨ4 （ゲルマン）の流量を５０ｓｃｃｍから２
０ｓｃｃｍまで漸次減少させ、Ｂ2 Ｈ6 （ジボラン）の
流量を０．００８ｓｃｃｍから０．０８ｓｃｃｍまで漸
次増大させる。このガス流量を変化させるときに連続的
に変化させるかあるいは階段的に変化させるかによっ
て、Ｇｅ組成率，Ｂ濃度のプロファイルも多少異なる。
例えば、図２（ａ）に示すごとくＢ濃度がコレクタ側に
向かって連続的に減少するようにしてもよいし、図２
（ｂ）に示すごとくＢ濃度がコレクタ側に向かって階段
的に減少するようにしてもよい。
ャンバ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＧｅＨ4
（ゲルマン）とＢ2 Ｈ6 （ジボラン）とを流すことによ
り、ＳｉＧｅ層を成長させてベース層とする。このと
き、上記図１（ａ）に示すようなコレクタ側からエミッ
タ側に向かって、Ｇｅ組成率が８％から２０％まで増大
し、Ｂ濃度が１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3ま
で減少するという変化状態は、例えば以下のような条件
でＵＨＶ／ＣＶＤを行なうことにより実現することがで
きる。例えば５５０℃程度の温度の下で、Ｓｉ2 Ｈ6
（ジシラン）の流量を３０ｓｃｃｍと一定にしておい
て、ＧｅＨ4 （ゲルマン）の流量を５０ｓｃｃｍから２
０ｓｃｃｍまで漸次減少させ、Ｂ2 Ｈ6 （ジボラン）の
流量を０．００８ｓｃｃｍから０．０８ｓｃｃｍまで漸
次増大させる。このガス流量を変化させるときに連続的
に変化させるかあるいは階段的に変化させるかによっ
て、Ｇｅ組成率，Ｂ濃度のプロファイルも多少異なる。
例えば、図２（ａ）に示すごとくＢ濃度がコレクタ側に
向かって連続的に減少するようにしてもよいし、図２
（ｂ）に示すごとくＢ濃度がコレクタ側に向かって階段
的に減少するようにしてもよい。
【００２７】次に、例えばＵＨＶ／ＣＶＤ法により、チ
ャンバ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＰＨ3 （フ
ォスフィン）とを流すことにより、ベース層の上にｎ型
エミッタ層をエピタキシャル成長させる。
ャンバ内に例えばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラン）とＰＨ3 （フ
ォスフィン）とを流すことにより、ベース層の上にｎ型
エミッタ層をエピタキシャル成長させる。
【００２８】図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＧｅ組成
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。基本的原理として、ｐ型不純物濃度が高い
ほど、フェルミ準位Ｅｆは伝導帯から遠ざかり価電子帯
に近づく。したがって、ベース層のＢ濃度が図１（ａ）
に示すような傾斜を有することにより、ベース層の伝導
帯のバンド端は、エミッタ側で高くコレクタ側で低くな
るように傾斜する。この傾斜の方向は、Ｇｅ組成率の変
化によってもたらされる伝導帯のバンド端の傾斜方向と
一致する。そのため、図１（ｂ）に示すように、本実施
形態のＨＢＴのベース層における伝導帯のバンド端の傾
きは、ベース層におけるＧｅ組成率の傾斜を従来の構造
よりも弱くしているにもかかわらず、従来のＨＢＴのベ
ース層における伝導帯のバンド端の傾きと同程度であ
る。
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。基本的原理として、ｐ型不純物濃度が高い
ほど、フェルミ準位Ｅｆは伝導帯から遠ざかり価電子帯
に近づく。したがって、ベース層のＢ濃度が図１（ａ）
に示すような傾斜を有することにより、ベース層の伝導
帯のバンド端は、エミッタ側で高くコレクタ側で低くな
るように傾斜する。この傾斜の方向は、Ｇｅ組成率の変
化によってもたらされる伝導帯のバンド端の傾斜方向と
一致する。そのため、図１（ｂ）に示すように、本実施
形態のＨＢＴのベース層における伝導帯のバンド端の傾
きは、ベース層におけるＧｅ組成率の傾斜を従来の構造
よりも弱くしているにもかかわらず、従来のＨＢＴのベ
ース層における伝導帯のバンド端の傾きと同程度であ
る。
【００２９】したがって、本実施形態に係るＨＢＴによ
ると、キャリアのある特定のベース走行時間（ベース層
内の電界強度）を得るための混晶組成の変化率（傾斜）
を、不純物濃度が均一である場合に比べて小さくするこ
とができる。ベース層における不純物濃度の変化を図１
（ａ）に示すように設定した場合、従来のＨＢＴにおい
て得られたベース層における電界強度値３．０×１０4
Ｖ／ｃｍを得るために必要となるＧｅ組成率の変化は、
約１２％と見積もることができる。したがって、ベース
層におけるＧｅ組成率を８％から２０％に変化させれ
ば、従来のＨＢＴのベース層におけると同じ電界強度つ
まり同じベース走行時間を維持しながら、エミッタ−ベ
ース接合部における両者のバンドギャップ差ΔＥg を設
けることができる。すなわち、エミッタ−ベース間のバ
ンドギャップ差ΔＥg を、０ではなくある程度確保する
ことができるので、式（２）で示される最大電流増幅率
βmax の計算式において、最大電流増幅率βmax に対す
る寄与率の大きい指数関数部分が大幅に向上する。具体
的に計算すると、本実施形態のＨＢＴの場合、エミッタ
−ベース間のバンドギャップ差ΔＥg を６０ｍｅＶ程度
確保することができるので、最大電流増幅率βmax は従
来のＨＢＴの約５倍になる。これは、式（２）におい
て、ベース層の不純物濃度ＮB は従来のＨＢＴの２倍に
なるが、指数関数部分が室温において従来のＨＢＴの約
１０倍になるためである。
ると、キャリアのある特定のベース走行時間（ベース層
内の電界強度）を得るための混晶組成の変化率（傾斜）
を、不純物濃度が均一である場合に比べて小さくするこ
とができる。ベース層における不純物濃度の変化を図１
（ａ）に示すように設定した場合、従来のＨＢＴにおい
て得られたベース層における電界強度値３．０×１０4
Ｖ／ｃｍを得るために必要となるＧｅ組成率の変化は、
約１２％と見積もることができる。したがって、ベース
層におけるＧｅ組成率を８％から２０％に変化させれ
ば、従来のＨＢＴのベース層におけると同じ電界強度つ
まり同じベース走行時間を維持しながら、エミッタ−ベ
ース接合部における両者のバンドギャップ差ΔＥg を設
けることができる。すなわち、エミッタ−ベース間のバ
ンドギャップ差ΔＥg を、０ではなくある程度確保する
ことができるので、式（２）で示される最大電流増幅率
βmax の計算式において、最大電流増幅率βmax に対す
る寄与率の大きい指数関数部分が大幅に向上する。具体
的に計算すると、本実施形態のＨＢＴの場合、エミッタ
−ベース間のバンドギャップ差ΔＥg を６０ｍｅＶ程度
確保することができるので、最大電流増幅率βmax は従
来のＨＢＴの約５倍になる。これは、式（２）におい
て、ベース層の不純物濃度ＮB は従来のＨＢＴの２倍に
なるが、指数関数部分が室温において従来のＨＢＴの約
１０倍になるためである。
【００３０】以上のように、本実施形態のＨＢＴによれ
ば、キャリアのベース走行時間を従来のＨＢＴと同じ程
度に、つまり、式（４）で表される電流利得遮断周波数
ｆTを従来のＨＢＴと同じ程度に保ちながら最大電流増
幅率βmax を大幅に増加させることができ、その効果は
極めて大きい。
ば、キャリアのベース走行時間を従来のＨＢＴと同じ程
度に、つまり、式（４）で表される電流利得遮断周波数
ｆTを従来のＨＢＴと同じ程度に保ちながら最大電流増
幅率βmax を大幅に増加させることができ、その効果は
極めて大きい。
【００３１】さらに、ベース層とコレクタ層との間の接
合部におけるベース層の不純物濃度を小さくすることが
できるので、ベース−コレクタ接合容量を小さくするこ
とができ、ＨＢＴの動作の高速化および高耐圧化が可能
となる。
合部におけるベース層の不純物濃度を小さくすることが
できるので、ベース−コレクタ接合容量を小さくするこ
とができ、ＨＢＴの動作の高速化および高耐圧化が可能
となる。
【００３２】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
に係るＨＢＴについて、図３（ａ），（ｂ）を参照しな
がら説明する。図３（ａ）は、本実施形態に係るｎｐｎ
型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の概略
的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純物で
あるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図に示
すように、本実施形態においても、ＨＢＴのエミッタ層
およびコレクタ層はＳｉにより構成され、ベース層はＳ
ｉとＧｅの混晶により構成され、ベース層のＧｅ組成率
はエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次増加（傾
斜）している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側から
コレクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃ
ｍ-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ただし、第１
の実施形態とは異なり、ベース層のＧｅ組成率はエミッ
タ側からコレクタ側に向かって０％から２０％まで増加
しており、組成率の変化が大きい。そして、ベース層の
膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に示
す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は一
定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜は従来のＨＢＴと同じとし、
ベース層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点が特徴
である。
に係るＨＢＴについて、図３（ａ），（ｂ）を参照しな
がら説明する。図３（ａ）は、本実施形態に係るｎｐｎ
型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の概略
的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純物で
あるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図に示
すように、本実施形態においても、ＨＢＴのエミッタ層
およびコレクタ層はＳｉにより構成され、ベース層はＳ
ｉとＧｅの混晶により構成され、ベース層のＧｅ組成率
はエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次増加（傾
斜）している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側から
コレクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０18ｃ
ｍ-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ただし、第１
の実施形態とは異なり、ベース層のＧｅ組成率はエミッ
タ側からコレクタ側に向かって０％から２０％まで増加
しており、組成率の変化が大きい。そして、ベース層の
膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に示
す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は一
定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜は従来のＨＢＴと同じとし、
ベース層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点が特徴
である。
【００３３】図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＧｅ組成
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。本実施形態のＨＢＴでは、ベース層のＢ濃
度が図３（ａ）に示すような傾斜を有することと、Ｇｅ
組成率が上記図５（ａ）に示す従来のＨＢＴと同じ傾斜
を有していることが相俟って、本実施形態のＨＢＴにお
けるベース層においては、伝導帯のバンド端がエミッタ
側からコレクタ側へ傾斜し、かつ、その傾斜度合いが図
５（ａ）に示す従来のＨＢＴのベース層における伝導帯
の傾斜よりもさらに強くなっている。したがって、従来
の不純物濃度が均一である場合と比べて、エミッタ層か
ら注入された電子はベース層内でより強く加速されるこ
とになる。このように、ベース層のｐ型不純物濃度をエ
ミッタ側からコレクタ側にかけて減少（傾斜）させるこ
とにより、電子のベース走行時間を減少させ、ＨＢＴの
動作をより高速にすることができる。
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。本実施形態のＨＢＴでは、ベース層のＢ濃
度が図３（ａ）に示すような傾斜を有することと、Ｇｅ
組成率が上記図５（ａ）に示す従来のＨＢＴと同じ傾斜
を有していることが相俟って、本実施形態のＨＢＴにお
けるベース層においては、伝導帯のバンド端がエミッタ
側からコレクタ側へ傾斜し、かつ、その傾斜度合いが図
５（ａ）に示す従来のＨＢＴのベース層における伝導帯
の傾斜よりもさらに強くなっている。したがって、従来
の不純物濃度が均一である場合と比べて、エミッタ層か
ら注入された電子はベース層内でより強く加速されるこ
とになる。このように、ベース層のｐ型不純物濃度をエ
ミッタ側からコレクタ側にかけて減少（傾斜）させるこ
とにより、電子のベース走行時間を減少させ、ＨＢＴの
動作をより高速にすることができる。
【００３４】具体的には、本実施形態のＨＢＴにおける
ベース層内の電界強度は、４．２×１０4 Ｖ／ｃｍとな
り、上記従来のＨＢＴにおけるベース層の電界強度の
１．４倍になる。その結果、上述の式（３）より、ベー
ス走行時間τも約７１％に短縮され、さらに、式（４）
より、電流利得遮断周波数ｆT も高くなることが導き出
される。すなわち、高周波特性が大幅に向上することが
わかる。
ベース層内の電界強度は、４．２×１０4 Ｖ／ｃｍとな
り、上記従来のＨＢＴにおけるベース層の電界強度の
１．４倍になる。その結果、上述の式（３）より、ベー
ス走行時間τも約７１％に短縮され、さらに、式（４）
より、電流利得遮断周波数ｆT も高くなることが導き出
される。すなわち、高周波特性が大幅に向上することが
わかる。
【００３５】また、図３（ａ）に示されるように、本実
施形態のＨＢＴによれば、ベース層のコレクタ接合端で
の不純物濃度を従来の構造におけるよりも小さくするこ
とができる。したがって、ベース−コレクタ接合容量を
従来例に比べて小さくすることができ、この点からも高
速化することができる。また、ベース−コレクタ間の耐
圧も高くすることができる。
施形態のＨＢＴによれば、ベース層のコレクタ接合端で
の不純物濃度を従来の構造におけるよりも小さくするこ
とができる。したがって、ベース−コレクタ接合容量を
従来例に比べて小さくすることができ、この点からも高
速化することができる。また、ベース−コレクタ間の耐
圧も高くすることができる。
【００３６】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
に係るＨＢＴについて、図４（ａ），（ｂ）を参照しな
がら説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係るｎｐｎ
型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の概略
的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純物で
あるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図に示
すように、本実施形態においても、ＨＢＴのエミッタ層
およびコレクタ層はＳｉにより構成され、ベース層はＳ
ｉとＧｅの混晶により構成されており、ベース層のＧｅ
組成率はエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次増加
（傾斜）している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側
からコレクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０
18ｃｍ-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ただし、
上記第１，第２の実施形態とは異なり、ベース層のＧｅ
組成率の増加は、エミッタ側からコレクタ側に向かって
０％から１２％までの増加にとどまっている。ベース層
の膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に
示す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は
一定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース
層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点と、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜を緩和させてコレクタ層との
接合部でのＧｅ組成率を抑制している点とが特徴であ
る。
に係るＨＢＴについて、図４（ａ），（ｂ）を参照しな
がら説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係るｎｐｎ
型ＨＢＴのエミッタ層，ベース層及びコレクタ層の概略
的な構造と、各層におけるＧｅ組成率と、ｐ型不純物で
あるＢ（ホウ素）濃度の変化を示す図である。同図に示
すように、本実施形態においても、ＨＢＴのエミッタ層
およびコレクタ層はＳｉにより構成され、ベース層はＳ
ｉとＧｅの混晶により構成されており、ベース層のＧｅ
組成率はエミッタ側からコレクタ側に向かって漸次増加
（傾斜）している一方、ベース層のＢ濃度はエミッタ側
からコレクタ側に向けて１×１０19ｃｍ-3から１×１０
18ｃｍ-3まで逆に漸次減少（傾斜）している。ただし、
上記第１，第２の実施形態とは異なり、ベース層のＧｅ
組成率の増加は、エミッタ側からコレクタ側に向かって
０％から１２％までの増加にとどまっている。ベース層
の膜厚は５０ｎｍである。すなわち、上記図５（ａ）に
示す従来のＨＢＴにおいてはベース層におけるＢ濃度は
一定であったが、本実施形態に係るＨＢＴでは、ベース
層におけるＢ濃度の傾斜をもたせている点と、ベース層
におけるＧｅ組成率の傾斜を緩和させてコレクタ層との
接合部でのＧｅ組成率を抑制している点とが特徴であ
る。
【００３７】図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＧｅ組成
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。本実施形態のＨＢＴにおいては、ベース層
における不純物濃度の傾斜およびＧｅ組成率の変化量
（１２％）は上記第１の実施形態のＨＢＴと同じなの
で、これらにより得られる電界強度も第１の実施形態の
ＨＢＴと同様に、３．０×１０4 Ｖ／ｃｍとなり、ベー
ス走行時間も同じになる。
率およびＢ濃度プロファイルを有するＨＢＴの動作時に
おける伝導帯および価電子帯のプロファイルを示すバン
ド図である。本実施形態のＨＢＴにおいては、ベース層
における不純物濃度の傾斜およびＧｅ組成率の変化量
（１２％）は上記第１の実施形態のＨＢＴと同じなの
で、これらにより得られる電界強度も第１の実施形態の
ＨＢＴと同様に、３．０×１０4 Ｖ／ｃｍとなり、ベー
ス走行時間も同じになる。
【００３８】ここで、本実施形態のＨＢＴにおいては、
ベース層とコレクタ層との接合部におけるベース層のＧ
ｅ組成率が１２％と小さいので、式（５）で示される格
子不整合率Δａを従来のＨＢＴよりも小さくすることが
できる。その結果、ベース層の格子不整合率を、格子不
整合緩和のための転位等の欠陥が発生しない範囲に設定
することが容易となり、ベース層の結晶性が向上する。
すなわち、電流による欠陥の増殖や、金属や不純物の欠
陥を介した拡散による素子特性の劣化を抑制することが
でき、ＨＢＴの信頼性が向上する。
ベース層とコレクタ層との接合部におけるベース層のＧ
ｅ組成率が１２％と小さいので、式（５）で示される格
子不整合率Δａを従来のＨＢＴよりも小さくすることが
できる。その結果、ベース層の格子不整合率を、格子不
整合緩和のための転位等の欠陥が発生しない範囲に設定
することが容易となり、ベース層の結晶性が向上する。
すなわち、電流による欠陥の増殖や、金属や不純物の欠
陥を介した拡散による素子特性の劣化を抑制することが
でき、ＨＢＴの信頼性が向上する。
【００３９】以上のように、本実施形態に係るＨＢＴに
よれば、キャリアのベース走行時間は従来のＨＢＴと同
じ程度に、したがって、電流利得遮断周波数を従来のＨ
ＢＴと同じ程度に維持しながら、ベース層の結晶性の向
上により、ＨＢＴの信頼性の向上を図ることができる。
よれば、キャリアのベース走行時間は従来のＨＢＴと同
じ程度に、したがって、電流利得遮断周波数を従来のＨ
ＢＴと同じ程度に維持しながら、ベース層の結晶性の向
上により、ＨＢＴの信頼性の向上を図ることができる。
【００４０】さらに、ベース層とコレクタ層との接合部
におけるベース層の不純物濃度を小さくすることができ
るので、第１及び第２の実施形態と同様に、ベース−コ
レクタ接合容量を小さくすることができ、高速化および
高耐圧化が可能となる。
におけるベース層の不純物濃度を小さくすることができ
るので、第１及び第２の実施形態と同様に、ベース−コ
レクタ接合容量を小さくすることができ、高速化および
高耐圧化が可能となる。
【００４１】なお、上記各実施形態においては、全てベ
ース層がＳｉとＧｅの混晶により形成されるｎｐｎ型Ｈ
ＢＴを例にとって説明したが、本発明はかかる実施形態
に限定されるものではなく、ｐｎｐ型のＨＢＴや、他の
材料系のＨＢＴにもそのまま適用できることは明らかで
ある。
ース層がＳｉとＧｅの混晶により形成されるｎｐｎ型Ｈ
ＢＴを例にとって説明したが、本発明はかかる実施形態
に限定されるものではなく、ｐｎｐ型のＨＢＴや、他の
材料系のＨＢＴにもそのまま適用できることは明らかで
ある。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、混晶ベース層を有するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ベース層の
混晶組成および不純物濃度のプロファイルを素子の目的
に応じて最適に組み合わせることにより、素子の高速化
および高電流増幅率化および結晶性の向上を実現するこ
とができ、大変有意義なものである。
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ベース層の
混晶組成および不純物濃度のプロファイルを素子の目的
に応じて最適に組み合わせることにより、素子の高速化
および高電流増幅率化および結晶性の向上を実現するこ
とができ、大変有意義なものである。
【図１】順に、第１の実施形態に係るＨＢＴの各層にお
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
【図２】第１の実施形態におけるガスの濃度を調節する
ための２つの方法を示す図である。
ための２つの方法を示す図である。
【図３】順に、第２の実施形態に係るＨＢＴの各層にお
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
【図４】順に、第３の実施形態に係るＨＢＴの各層にお
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
けるＧｅ組成率およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及
び価電子帯のプロファイルを示すバンド図である。
【図５】順に、従来のＨＢＴの各層におけるＧｅ組成率
およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及び価電子帯のプ
ロファイルを示すバンド図である。
およびＢ濃度の変化を示す図、伝導帯及び価電子帯のプ
ロファイルを示すバンド図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能澤 克弥 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 久保 実 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F003 BB01 BB04 BF06 BM01 BP31
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型不純物を含む半導体により構
成されるコレクタ層と、 上記コレクタ層に隣接して設けられ、第２導電型不純物
を含む混晶半導体により構成されるベース層と、 上記ベース層を挟んで上記コレクタ層に対向するように
設けられ、第１導電型不純物を含む半導体により構成さ
れるエミッタ層とを備え、 上記ベース層は、混晶半導体のバンドギャップがエミッ
タ側からコレクタ側にかけて漸次減少するように組成率
が変化し、かつ、上記第２導電型不純物の濃度がエミッ
タ側からコレクタ側に向かって漸次減少するように設け
られていることを特徴とするヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ。 - 【請求項２】 請求項１記載のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタにおいて、 上記コレクタ層および上記エミッタ層はシリコンにより
構成され、 上記ベース層はシリコンとゲルマニウムの混晶により構
成されていることを特徴とするヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタにおいて、 上記ベース層と上記エミッタ層との接合部において、上
記ベース層のバンドギャップが上記エミッタ層のバンド
ギャップよりも小さいことを特徴とするヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、 上記ベース層と上記コレクタ層との接合部において、上
記ベース層と上記コレクタ層との格子不整合率が、ベー
ス層において格子不整合緩和のための欠陥が発生しない
範囲であることを特徴とするヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20198198A JP2000031162A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20198198A JP2000031162A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031162A true JP2000031162A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16449968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20198198A Withdrawn JP2000031162A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000031162A (ja) |
Cited By (5)
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-
1998
- 1998-07-16 JP JP20198198A patent/JP2000031162A/ja not_active Withdrawn
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