JP2001326231A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コレクタ電流の低い領域では、低電流になる
ほど電流利得は低減する。 【課題を解決するための手段】 電子供給層２３によ
り、電子捕獲中心を介した再結合電流の発生を抑制して
電流利得を改善する。層構造は、ＧａＡｓ基板６上に５
×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓの
コレクタ電極層５、アンドープＧａＡｓのコレクタ層
４、４×１０19ｃｍ-3のＣをドーピングしたｐ型ＧａＡ
ｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ｇａ
Ａｓの第１エミッタ層２１、２×１０19ｃｍ-3のＳｉを
ドーピングしたｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１、
第１，２エミッタ層２１，２２との界面に施される電子
供給層２３である。電子供給層２３から供給する電子濃
度はシート濃度にして１×１０12ｃｍ-2になるようなＳ
ｉドーピング濃度と層厚である。
ほど電流利得は低減する。 【課題を解決するための手段】 電子供給層２３によ
り、電子捕獲中心を介した再結合電流の発生を抑制して
電流利得を改善する。層構造は、ＧａＡｓ基板６上に５
×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓの
コレクタ電極層５、アンドープＧａＡｓのコレクタ層
４、４×１０19ｃｍ-3のＣをドーピングしたｐ型ＧａＡ
ｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ｇａ
Ａｓの第１エミッタ層２１、２×１０19ｃｍ-3のＳｉを
ドーピングしたｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１、
第１，２エミッタ層２１，２２との界面に施される電子
供給層２３である。電子供給層２３から供給する電子濃
度はシート濃度にして１×１０12ｃｍ-2になるようなＳ
ｉドーピング濃度と層厚である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体を用いた超高速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。
物半導体を用いた超高速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】エミッタ層にワイドギャップ半導体を用
いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterostructu
re Bipolar Transistor:HBT)は、高速・高周波素子とし
ての優れた特性を有しており、さまざまな応用が期待さ
れている。ＧａＡｓ基板上にＨＢＴを構成する場合、Ｇ
ａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組み合わせやＩｎＧａＰとＧ
ａＡｓの組み合わせを基本とする半導体材料の構成が、
また、ＩｎＰ基板上にＨＢＴを構成する場合には、Ｉｎ
ＰとＩｎＧａＡｓの組み合わせを基本とする半導体材料
の構成が、実用上最も重要度が高くかつ広範に用いられ
ている。
いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterostructu
re Bipolar Transistor:HBT)は、高速・高周波素子とし
ての優れた特性を有しており、さまざまな応用が期待さ
れている。ＧａＡｓ基板上にＨＢＴを構成する場合、Ｇ
ａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組み合わせやＩｎＧａＰとＧ
ａＡｓの組み合わせを基本とする半導体材料の構成が、
また、ＩｎＰ基板上にＨＢＴを構成する場合には、Ｉｎ
ＰとＩｎＧａＡｓの組み合わせを基本とする半導体材料
の構成が、実用上最も重要度が高くかつ広範に用いられ
ている。
【０００３】ＧａＡｓ基板上に構成されるＨＢＴにおい
て、ＩｎＧａＰとＧａＡｓの組み合わせを基本とする半
導体材料の構成が注目されている。これは、ＩｎＧａＰ
とＧａＡｓとの組み合わせを基本とする半導体材料で構
成されたＨＢＴは、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとの組み合
わせを基本とする半導体材料の構成に比べて、ＨＢＴの
素子寿命が格段に長いためである。また、相互に選択エ
ッチングが可能であるという素子製作プロセス上の利点
もある。以上のような利点から、ＩｎＧａＰとＧａＡｓ
との組み合わせを基本とする半導体材料から構成される
ＨＢＴが注目されている。
て、ＩｎＧａＰとＧａＡｓの組み合わせを基本とする半
導体材料の構成が注目されている。これは、ＩｎＧａＰ
とＧａＡｓとの組み合わせを基本とする半導体材料で構
成されたＨＢＴは、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとの組み合
わせを基本とする半導体材料の構成に比べて、ＨＢＴの
素子寿命が格段に長いためである。また、相互に選択エ
ッチングが可能であるという素子製作プロセス上の利点
もある。以上のような利点から、ＩｎＧａＰとＧａＡｓ
との組み合わせを基本とする半導体材料から構成される
ＨＢＴが注目されている。
【０００４】図８は、従来例における典型的なＩｎＧａ
Ｐ／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。ＧａＡｓ
基板６上に第１の導電型を与える導電性不純物を添加さ
れたｎ型ＧａＡｓのコレクタ電極層５、アンドープＧａ
Ａｓのコレクタ層４、第２の導電型を与える導電性不純
物を添加されたｐ型ＧａＡｓのベース層３、ｎ型ＧａＡ
ｓの第１エミッタ層２１、ｎ型ＩｎＧａＡｓの第２エミ
ッタ層２２とｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１を用
いている。なお、エミッタ層２は第１エミッタ層２１と
第２エミッタ層２２とから構成されている。また、Ｍ１
はエミッタ電極、Ｍ２はベース電極、Ｍ３はコレクタ電
極である。
Ｐ／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。ＧａＡｓ
基板６上に第１の導電型を与える導電性不純物を添加さ
れたｎ型ＧａＡｓのコレクタ電極層５、アンドープＧａ
Ａｓのコレクタ層４、第２の導電型を与える導電性不純
物を添加されたｐ型ＧａＡｓのベース層３、ｎ型ＧａＡ
ｓの第１エミッタ層２１、ｎ型ＩｎＧａＡｓの第２エミ
ッタ層２２とｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１を用
いている。なお、エミッタ層２は第１エミッタ層２１と
第２エミッタ層２２とから構成されている。また、Ｍ１
はエミッタ電極、Ｍ２はベース電極、Ｍ３はコレクタ電
極である。
【０００５】図９は、従来例におけるＨＢＴをエミッタ
接地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流
をエミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたもの
（ガンメルプロット）である。図において、１はコレク
タ電流、２はベース電流である。
接地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流
をエミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたもの
（ガンメルプロット）である。図において、１はコレク
タ電流、２はベース電流である。
【０００６】図１０は、従来例におけるコレクタ電流と
ベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流に
対してプロットしたものである。バイポーラトランジス
タはｐ−ｎ接合の組み合わせで構成されており、その電
流・電圧特性はダイオード特性を反映し、電流は印加電
圧に対して次式で与えられるような指数関数的な振る舞
いを示す。 Ｉ∝ｅｘｐ（ｑＶEB／ｎｋＴ） ここで、ｑは素電荷、ＶEBはエミッタ・ベース間電圧、
ｋはボルツマン係数、Ｔは温度である。また、ｎは理想
係数(Ideality factor) あるいは単にｎ値と呼ばれる。
電流がキャリアの拡散により規定されるような理想的な
場合、理想係数は１となる。一方、空乏層中に何らかの
再結合中心が存在するような場合、再結合電流が支配的
になる領域では理想係数は２になる。
ベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流に
対してプロットしたものである。バイポーラトランジス
タはｐ−ｎ接合の組み合わせで構成されており、その電
流・電圧特性はダイオード特性を反映し、電流は印加電
圧に対して次式で与えられるような指数関数的な振る舞
いを示す。 Ｉ∝ｅｘｐ（ｑＶEB／ｎｋＴ） ここで、ｑは素電荷、ＶEBはエミッタ・ベース間電圧、
ｋはボルツマン係数、Ｔは温度である。また、ｎは理想
係数(Ideality factor) あるいは単にｎ値と呼ばれる。
電流がキャリアの拡散により規定されるような理想的な
場合、理想係数は１となる。一方、空乏層中に何らかの
再結合中心が存在するような場合、再結合電流が支配的
になる領域では理想係数は２になる。
【０００７】コレクタ電流はエミッタから注入された電
子が層厚の薄いベース層中を再結合することなく拡散し
てコレクタ層に達したものであり、基本的にはエミッタ
からの注入された電子の拡散過程で規定される。従っ
て、コレクタ電流の理想係数は通常１に極めて近い値を
とる。一方、ベース電流には、ベースからエミッタヘ注
入される正孔がエミッタ・ベース空乏層中で電子と再結
合する成分と、エミッタからベースに注入される電子が
ベース層中を拡散する成分とがある。前者が支配的な場
合は理想係数は２に近い値になり、後者が支配的な場合
は理想係数は１に近い値になる。ＨＢＴでは、ワイドギ
ャップエミッタを採用しているためにベース層中の正孔
に対するエネルギー障壁が存在する。従って、原理的に
はベース層からエミッタ層への正孔の注入は基本的には
ほとんど無視でき、ベース電流の理想係数も１に近い値
にすることができる。
子が層厚の薄いベース層中を再結合することなく拡散し
てコレクタ層に達したものであり、基本的にはエミッタ
からの注入された電子の拡散過程で規定される。従っ
て、コレクタ電流の理想係数は通常１に極めて近い値を
とる。一方、ベース電流には、ベースからエミッタヘ注
入される正孔がエミッタ・ベース空乏層中で電子と再結
合する成分と、エミッタからベースに注入される電子が
ベース層中を拡散する成分とがある。前者が支配的な場
合は理想係数は２に近い値になり、後者が支配的な場合
は理想係数は１に近い値になる。ＨＢＴでは、ワイドギ
ャップエミッタを採用しているためにベース層中の正孔
に対するエネルギー障壁が存在する。従って、原理的に
はベース層からエミッタ層への正孔の注入は基本的には
ほとんど無視でき、ベース電流の理想係数も１に近い値
にすることができる。
【０００８】しかし、エミッタ層の結晶品質が良好でな
くエミッタ・ベース空乏層内に欠陥や不純物に起因した
何らかの準位が存在するような場合や、エミッタ・ベー
ス界面の急峻性が良好でなく界面準位が存在するような
場合には、こうした準位を介した再結合電流が発生し、
それによってベース電流の理想係数が２に近い値になっ
てしまうことがある。再結合電流が無視できる場合には
コレクタ電流・ベース電流とも理想係数は１であり、結
果的に電流利得はコレクタ電流にほとんど依存しない。
しかし、再結合電流が支配的になるとコレクタ電流に対
し１／２乗の依存性を示すことになり、低電流での電流
利得が低減してしまうことになる。
くエミッタ・ベース空乏層内に欠陥や不純物に起因した
何らかの準位が存在するような場合や、エミッタ・ベー
ス界面の急峻性が良好でなく界面準位が存在するような
場合には、こうした準位を介した再結合電流が発生し、
それによってベース電流の理想係数が２に近い値になっ
てしまうことがある。再結合電流が無視できる場合には
コレクタ電流・ベース電流とも理想係数は１であり、結
果的に電流利得はコレクタ電流にほとんど依存しない。
しかし、再結合電流が支配的になるとコレクタ電流に対
し１／２乗の依存性を示すことになり、低電流での電流
利得が低減してしまうことになる。
【０００９】従来例におけるＨＢＴのガンメルプロット
が示すように、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいても
ベース電流の理想係数は、比較的印加電圧の高い領域で
は１に近い値を取っているにも関わらず、低電圧域（コ
レクタ電流の低い領域）では２に近い値になっており、
これが低電流域において電流利得が低減してしまう要因
となっている。
が示すように、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいても
ベース電流の理想係数は、比較的印加電圧の高い領域で
は１に近い値を取っているにも関わらず、低電圧域（コ
レクタ電流の低い領域）では２に近い値になっており、
これが低電流域において電流利得が低減してしまう要因
となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の詳細な説明から
明らかなように、コレクタ電流の低い領域での電流利得
はコレクタ電流に強く依存し、低電流になるほど電流利
得は低減してしまうという問題があった。すなわち、Ｉ
ｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいては、エミッタ・ベー
ス空乏層中に何らかの再結合中心が形成されやすく、そ
こを介した再結合電流が発生してコレクタ電流の低い領
域における電流利得を低減させているという問題点があ
った。
明らかなように、コレクタ電流の低い領域での電流利得
はコレクタ電流に強く依存し、低電流になるほど電流利
得は低減してしまうという問題があった。すなわち、Ｉ
ｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいては、エミッタ・ベー
ス空乏層中に何らかの再結合中心が形成されやすく、そ
こを介した再結合電流が発生してコレクタ電流の低い領
域における電流利得を低減させているという問題点があ
った。
【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、上記の欠点を解消し、低コレクタ電流域にお
ける電流利得を改善したヘテロ接合バイポーラトランジ
スタを提供することを目的とする。
のであり、上記の欠点を解消し、低コレクタ電流域にお
ける電流利得を改善したヘテロ接合バイポーラトランジ
スタを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図７は、ｎ型ＧａＡｓ／
ｎ型ＩｎＧａＰ界面のキャリア濃度プロファイルを示し
たものである。ｎ型ＩｎＧａＰ層の上にｎ型ＧａＡｓ層
を成長した場合、図に示すように界面でキャリア濃度が
低下する。すなわち、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓの界面には
何らかの電子捕獲中心が存在していることを示してい
る。
ｎ型ＩｎＧａＰ界面のキャリア濃度プロファイルを示し
たものである。ｎ型ＩｎＧａＰ層の上にｎ型ＧａＡｓ層
を成長した場合、図に示すように界面でキャリア濃度が
低下する。すなわち、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓの界面には
何らかの電子捕獲中心が存在していることを示してい
る。
【００１３】従来例におけるＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢ
Ｔを見ると、ＩｎＧａＰエミッタ層の上にＧａＡｓ層が
成長されており、この部分にも電子捕獲中心が存在して
いることが予想される。ここに電子捕獲中心が存在する
場合、ここを介した再結合電流が発生することになる。
これがＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいてコレクタ電
流の低い領域で再結合電流が支配的になって電流利得が
低減する原因であると考えられる。
Ｔを見ると、ＩｎＧａＰエミッタ層の上にＧａＡｓ層が
成長されており、この部分にも電子捕獲中心が存在して
いることが予想される。ここに電子捕獲中心が存在する
場合、ここを介した再結合電流が発生することになる。
これがＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴにおいてコレクタ電
流の低い領域で再結合電流が支配的になって電流利得が
低減する原因であると考えられる。
【００１４】従って、電子捕獲中心を介した再結合過程
を抑制することによって電流利得の改善が可能となる。
本発明においては、電子をあらかじめ供給しておくこと
によって電子捕獲中心に電子を捕獲させ、電子捕獲中心
として働かなくなるようにすることによって電子捕獲中
心を介した再結合電流の発生を抑制し、電流利得を改善
する。
を抑制することによって電流利得の改善が可能となる。
本発明においては、電子をあらかじめ供給しておくこと
によって電子捕獲中心に電子を捕獲させ、電子捕獲中心
として働かなくなるようにすることによって電子捕獲中
心を介した再結合電流の発生を抑制し、電流利得を改善
する。
【００１５】すなわち、上記目的は、ベース層の導電型
と異なる導電型を与える導電性不純物を高濃度に含ん
だ、キャリア供給のための半導体層をエミッタ層中に含
ませることによって実現される。
と異なる導電型を与える導電性不純物を高濃度に含ん
だ、キャリア供給のための半導体層をエミッタ層中に含
ませることによって実現される。
【００１６】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、第１の導電型
を与える導電性不純物を添加されたエミッタ電極層１，
コレクタ電極層５と、第２の導電型を与える導電性不純
物を添加されたベース層３と、エミッタ層２，コレクタ
層４とを有し、エミッタ層２とベース層３が異なる材料
で構成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ
接合パイポーラトランジスタにおいて、エミッタ層２
は、第１の導電型を特徴づけるキャリアを供給する電子
供給層を含むことに特徴を有している。
のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、第１の導電型
を与える導電性不純物を添加されたエミッタ電極層１，
コレクタ電極層５と、第２の導電型を与える導電性不純
物を添加されたベース層３と、エミッタ層２，コレクタ
層４とを有し、エミッタ層２とベース層３が異なる材料
で構成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ
接合パイポーラトランジスタにおいて、エミッタ層２
は、第１の導電型を特徴づけるキャリアを供給する電子
供給層を含むことに特徴を有している。
【００１７】また、本発明のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタは、エミッタ層２がＶ族元素としてＡｓを含む
材料からなる第１エミッタ層２１とＰを含む材料からな
る第２エミッタ層２２を有しており、前記第１の導電型
を特徴づけるキャリヤを供給する電子供給層は、第１エ
ミッタ層２１と第２エミッタ層２２の境界にあることに
特徴を有している。
ンジスタは、エミッタ層２がＶ族元素としてＡｓを含む
材料からなる第１エミッタ層２１とＰを含む材料からな
る第２エミッタ層２２を有しており、前記第１の導電型
を特徴づけるキャリヤを供給する電子供給層は、第１エ
ミッタ層２１と第２エミッタ層２２の境界にあることに
特徴を有している。
【００１８】さらに、本発明のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタは、前記第１の導電型を特徴づけるキャリア
を供給する電子供給層が、第１の導電型を与える導電性
不純物をプレナードーピングした層であることに特徴を
有している。
ランジスタは、前記第１の導電型を特徴づけるキャリア
を供給する電子供給層が、第１の導電型を与える導電性
不純物をプレナードーピングした層であることに特徴を
有している。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１〜図３に基
づいて説明する。なお、図８と同一符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示している。図１は、ＩｎＧａＰ
／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図であり、電子供給層
２３としてｎ型ＧａＡｓを用いた例を説明したものであ
る。
づいて説明する。なお、図８と同一符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示している。図１は、ＩｎＧａＰ
／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図であり、電子供給層
２３としてｎ型ＧａＡｓを用いた例を説明したものであ
る。
【００２０】第１実施例で用いたＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ
ＨＢＴの構造は、図に示すように、ＧａＡｓ基板６上に
５×１０18ｃｍ-3の第１の導電型を与える導電性不純物
としてのＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓのコレクタ
電極層５、導電性不純物を添加されていないアンドープ
ＧａＡｓのコレクタ層４、４×１０19ｃｍ-3の第２の導
電型を与える導電性不純物としてのＣをドーピングした
ｐ型ＧａＡｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3の第１の
導電型を与える導電性不純物としてのＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ -3の第１の導電型を与える導電性不
純物としてのＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓの第１
エミッタ層２１、２×１０19ｃｍ-3の第１の導電型を与
える導電性不純物としてのＳｉをドーピングしたｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓ層のエミッタ電極層１を用いている。電子供
給層２３はエミッタ層２を構成するＩｎＧａＰとＧａＡ
ｓの界面に挿入し、供給する電子濃度がシート濃度にし
て１×１０12ｃｍ-2になるようなＳｉドーピング濃度と
層厚である。なお、第１の導電型を与える導電性不純物
を添加されたコレクタ層を用いることもできる。
ＨＢＴの構造は、図に示すように、ＧａＡｓ基板６上に
５×１０18ｃｍ-3の第１の導電型を与える導電性不純物
としてのＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓのコレクタ
電極層５、導電性不純物を添加されていないアンドープ
ＧａＡｓのコレクタ層４、４×１０19ｃｍ-3の第２の導
電型を与える導電性不純物としてのＣをドーピングした
ｐ型ＧａＡｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3の第１の
導電型を与える導電性不純物としてのＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ -3の第１の導電型を与える導電性不
純物としてのＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓの第１
エミッタ層２１、２×１０19ｃｍ-3の第１の導電型を与
える導電性不純物としてのＳｉをドーピングしたｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓ層のエミッタ電極層１を用いている。電子供
給層２３はエミッタ層２を構成するＩｎＧａＰとＧａＡ
ｓの界面に挿入し、供給する電子濃度がシート濃度にし
て１×１０12ｃｍ-2になるようなＳｉドーピング濃度と
層厚である。なお、第１の導電型を与える導電性不純物
を添加されたコレクタ層を用いることもできる。
【００２１】図２は、第１実施例のＨＢＴをエミッタ接
地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流を
エミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたものであ
る。図において、１はコレクタ電流、２はベース電流で
ある。印加電圧の低い（コレクタ電流の低い）領域まで
ベース電流はほぼ直線的な振る舞いを示している。
地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流を
エミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたものであ
る。図において、１はコレクタ電流、２はベース電流で
ある。印加電圧の低い（コレクタ電流の低い）領域まで
ベース電流はほぼ直線的な振る舞いを示している。
【００２２】図３は、第１実施例におけるコレクタ電流
とベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流
に対してプロットしたものである。コレクタ電流の低い
領域までベース電流はほぼ直線的に振る舞うのを反映し
て電流利得も低電流域に至るまでコレクタ電流に対する
依存性が小さい。
とベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流
に対してプロットしたものである。コレクタ電流の低い
領域までベース電流はほぼ直線的に振る舞うのを反映し
て電流利得も低電流域に至るまでコレクタ電流に対する
依存性が小さい。
【００２３】さらに、本発明の第２実施例を図４〜図６
に基づいて説明する。なお、図１と同一符号を付したも
のはそれぞれ同一の要素を示している。図４は、ＩｎＧ
ａＰ／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図であり、電子供
給層２４としてｎ型不純物をプレナードーピングした層
を用いた例を説明したものである。
に基づいて説明する。なお、図１と同一符号を付したも
のはそれぞれ同一の要素を示している。図４は、ＩｎＧ
ａＰ／ＧａＡｓＨＢＴの層構造を示す図であり、電子供
給層２４としてｎ型不純物をプレナードーピングした層
を用いた例を説明したものである。
【００２４】第２実施例で用いたＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ
ＨＢＴの構造は、図に示すように、ＧａＡｓ基板６上に
５×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓ
のコレクタ電極層５、アンドープＧａＡｓのコレクタ層
４、４×１０19ｃｍ-3のＣをドーピングしたｐ型ＧａＡ
ｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ｇａ
Ａｓの第１エミッタ層２１と、２×１０19ｃｍ-3のＳｉ
をドーピングしたｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１
を用いている。電子供給層２４を形成するためのＳｉプ
レナードーピングはエミッタ層２を構成するＩｎＧａＰ
とＧａＡｓの界面に施し、供給する電子濃度がシート濃
度にして１×１０12ｃｍ-2になるようにドーピングす
る。
ＨＢＴの構造は、図に示すように、ＧａＡｓ基板６上に
５×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓ
のコレクタ電極層５、アンドープＧａＡｓのコレクタ層
４、４×１０19ｃｍ-3のＣをドーピングしたｐ型ＧａＡ
ｓのベース層３、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピング
したｎ型ＩｎＧａＰのエミッタ層２の第２エミッタ層２
２、３×１０17ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ｇａ
Ａｓの第１エミッタ層２１と、２×１０19ｃｍ-3のＳｉ
をドーピングしたｎ型ＩｎＧａＡｓのエミッタ電極層１
を用いている。電子供給層２４を形成するためのＳｉプ
レナードーピングはエミッタ層２を構成するＩｎＧａＰ
とＧａＡｓの界面に施し、供給する電子濃度がシート濃
度にして１×１０12ｃｍ-2になるようにドーピングす
る。
【００２５】図５は、第２実施例のＨＢＴをエミッタ接
地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流を
エミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたものであ
る。図において、１はコレクタ電流、２はベース電流で
ある。第１実施例の場合と同様、印加電圧の低い（コレ
クタ電流の低い）領域までベース電流はほぼ直線的は振
る舞いを示している。
地で動作させた場合のコレクタ電流およびベース電流を
エミッタ・ベース間電圧に対してプロットしたものであ
る。図において、１はコレクタ電流、２はベース電流で
ある。第１実施例の場合と同様、印加電圧の低い（コレ
クタ電流の低い）領域までベース電流はほぼ直線的は振
る舞いを示している。
【００２６】図６は、第２実施例におけるコレクタ電流
とベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流
に対してプロットしたものである。第１実施例の場合と
同様、コレクタ電流の低い領域までベース電流はほぼ直
線的に振る舞うのを反映して電流利得も低電流域に至る
までコレクタ電流に対する依存性が小さい。
とベース電流の比で見積もった電流利得をコレクタ電流
に対してプロットしたものである。第１実施例の場合と
同様、コレクタ電流の低い領域までベース電流はほぼ直
線的に振る舞うのを反映して電流利得も低電流域に至る
までコレクタ電流に対する依存性が小さい。
【００２７】第１実施例では、ｎ型ＧａＡｓを電子供給
層として用いたが、ｎ型ＩｎＧａＰを用いても同様の効
果が得られる。
層として用いたが、ｎ型ＩｎＧａＰを用いても同様の効
果が得られる。
【００２８】第２実施例では、電子供給層を形成するた
めのプレナードーピングをエミッタ層を構成するＩｎＧ
ａＰとＧａＡｓの界面に施したが、エミッタ層を構成す
るｎ型ＩｎＧａＰ層内、あるいは、ｎ型ＧａＡｓ層内に
施してもよい。また、いずれの例でも、電子供給層から
供給される電子濃度が１×１０12ｃｍ -2になるようにし
たが、これは２×１０11ｃｍ-2以上であれば同様の効果
が得られる。
めのプレナードーピングをエミッタ層を構成するＩｎＧ
ａＰとＧａＡｓの界面に施したが、エミッタ層を構成す
るｎ型ＩｎＧａＰ層内、あるいは、ｎ型ＧａＡｓ層内に
施してもよい。また、いずれの例でも、電子供給層から
供給される電子濃度が１×１０12ｃｍ -2になるようにし
たが、これは２×１０11ｃｍ-2以上であれば同様の効果
が得られる。
【００２９】さらに、ｎ型不純物としてＳｉ、ｐ型不純
物としてＣを用いているが、これは例えばＳｅやＴｅな
ど他のｎ型不純物や、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅなど他のｐ型不
純物を用いてもよい。
物としてＣを用いているが、これは例えばＳｅやＴｅな
ど他のｎ型不純物や、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅなど他のｐ型不
純物を用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のヘテロ接
合バイポーラトランジスタは、エミッタ層中に電子供給
層を形成することにより、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面に
生成される電子捕獲中心の働きを阻害し、再結合電流の
発生を抑制することができるため、コレクタ電流の低い
領域における電流利得を改善することが可能となる。
合バイポーラトランジスタは、エミッタ層中に電子供給
層を形成することにより、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面に
生成される電子捕獲中心の働きを阻害し、再結合電流の
発生を抑制することができるため、コレクタ電流の低い
領域における電流利得を改善することが可能となる。
【図１】本発明の第１実施例におけるＩｎＧａＰ／Ｇａ
ＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。
ＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。
【図２】第１実施例におけるＨＢＴのガンメルプロット
を示した図である。
を示した図である。
【図３】第１実施例におけるＨＢＴの電流利得をコレク
タ電流に対してプロットした図である。
タ電流に対してプロットした図である。
【図４】本発明の第２実施例におけるＩｎＧａＰ／Ｇａ
ＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。
ＡｓＨＢＴの層構造を示す図である。
【図５】第２実施例におけるＨＢＴのガンメルプロット
を示した図である。
を示した図である。
【図６】第２実施例におけるＨＢＴの電流利得をコレク
タ電流に対してプロットした図である。
タ電流に対してプロットした図である。
【図７】ｎ型ＧａＡｓ／ｎ型ＩｎＧａＰ界面のキャリア
濃度プロファイルを示したものである。
濃度プロファイルを示したものである。
【図８】従来例におけるＩｎＧａＰ／ＧａＡｓＨＢＴの
層構造を示す図である。
層構造を示す図である。
【図９】従来例におけるＨＢＴのガンメルプロットを示
した図である。
した図である。
【図１０】従来例におけるＨＢＴの電流利得をコレクタ
電流に対してプロットした図である。
電流に対してプロットした図である。
【符号の説明】 １ エミッタ電極層（ｎ型ＩｎＧａＡｓ） ２ エミッタ層 ２１ 第１エミッタ層（ｎ型ＧａＡｓ） ２２ 第２エミッタ層（ｎ型ＩｎＧａＰ） ２３ 電子供給層（ｎ型ＧａＡｓ） ２４ 電子供給層（Ｓｉプレナードーピング層） ３ ベース層（ｐ型ＧａＡｓ） ４ コレクタ層（アンドープＧａＡｓ） ５ コレクタ電極層（ｎ型ＧａＡｓ） ６ ＧａＡｓ基板 Ｍ１ エミッタ電極 Ｍ２ ベース電極 Ｍ３ コレクタ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の導電型を与える導電性不純物を添
加されたエミッタ電極層（１），コレクタ電極層（５）
と、第２の導電型を与える導電性不純物を添加されたベ
ース層（３）と、エミッタ層（２），コレクタ層（４）
とを有し、 エミッタ層（２）とベース層（３）が異なる材料で構成
されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ接合パ
イポーラトランジスタにおいて、 エミッタ層（２）は、第１の導電型を特徴づけるキャリ
アを供給する電子供給層を含む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】 エミッタ層（２）がＶ族元素としてＡｓ
を含む材料からなる第１エミッタ層（２１）とＰを含む
材料からなる第２エミッタ層（２２）を有しており、 前記第１の導電型を特徴づけるキャリヤを供給する電子
供給層は、第１エミッタ層（２１）と第２エミッタ層
（２２）の境界にあることを特徴とする請求項１に記載
のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。 - 【請求項３】 前記第１の導電型を特徴づけるキャリア
を供給する電子供給層が、第１の導電型を与える導電性
不純物をプレナードーピングした層であることを特徴と
する請求項１、２のいずれかに記載のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141652A JP2001326231A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2000141652A JP2001326231A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326231A true JP2001326231A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18648737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000141652A Pending JP2001326231A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1274133A2 (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Thin-film crystal wafer having a pn junction and its manufacturing method |
| US7091528B2 (en) | 2004-01-07 | 2006-08-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000141652A patent/JP2001326231A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1274133A2 (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Thin-film crystal wafer having a pn junction and its manufacturing method |
| EP1274133A3 (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-22 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Thin-film crystal wafer having a pn junction and its manufacturing method |
| US6744078B2 (en) | 2001-07-04 | 2004-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Heterojunction structure with a charge compensation layer formed between two group III-V semiconductor layers |
| JP2009016867A (ja) * | 2001-07-04 | 2009-01-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ｐｎ接合を有する薄膜結晶ウエハ及びその製造方法 |
| US7091528B2 (en) | 2004-01-07 | 2006-08-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device |
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