JP2003234352A - Hetero-bipolar transistor - Google Patents

Hetero-bipolar transistor

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JP2003234352A
JP2003234352A JP2003016050A JP2003016050A JP2003234352A JP 2003234352 A JP2003234352 A JP 2003234352A JP 2003016050 A JP2003016050 A JP 2003016050A JP 2003016050 A JP2003016050 A JP 2003016050A JP 2003234352 A JP2003234352 A JP 2003234352A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hetero-bipolar transistor which can suppress a recombination current between an emitter and a base and can have characteristics of high-current amplification and the like while lowering a drive voltage using an SiGeC layer. <P>SOLUTION: An Si-collector embedded layer 11, a first base region 12 of an SiGeC layer having a high C content, a second base region 13 of an SiGeC or SiGe layer having a low C content and an Si gap layer 14 containing an emitter region 14a are stacked on an Si substrate 10. A content at least at the end of the second base region 13 on its emitter region side is set to lower than 0.8%. Thereby, in a depletion layer of an emitter/base junction, the formation of recombination centers due to C can be suppressed, improvements in the electrical characteristics, including current amplification caused by the reduction of a recombination current can be achieved while maintaining low- voltage drive characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンを含む半
導体層を利用したヘテロバイポーラトランジスタに係
り、特に、低駆動電圧化対策に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hetero-bipolar transistor using a semiconductor layer containing silicon, and more particularly to a measure for lowering driving voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、エミッタ領域のバンドギャッ
プがベース領域よりも大きくなるように、エミッタ領域
とベース領域の組成を変化させることにより、エミッタ
の注入効率を大幅に向上させ、トランジスタの特性を向
上させるヘテロバイポーラトランジスタ(以下、HBT
という)は高機能素子として注目を集めている。このH
BTは、特に高周波特性が優れていることからマイクロ
波・ミリ波帯域でのデバイスとして用いられつつある。
HBTは、従来、III-V族化合物半導体であるGaAs
とAlGaAsとの組み合わせなどにより作製されてい
たが、近年、SiGe層からなるベース層のバンドギャ
ップがSiより小さいことを利用したSiGeHBTの
研究開発がさかんに進められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, by changing the composition of the emitter region and the base region so that the bandgap of the emitter region is larger than that of the base region, the injection efficiency of the emitter is significantly improved and the characteristics of the transistor are improved. Hetero-bipolar transistor to improve (hereinafter, HBT
Is attracting attention as a high-performance element. This H
BT is being used as a device in the microwave / millimeter wave band because of its excellent high frequency characteristics.
HBT is conventionally GaAs which is a III-V group compound semiconductor.
Although it was produced by a combination of AlGaAs and AlGaAs, research and development of SiGe HBT utilizing the fact that the band gap of the base layer made of SiGe layer is smaller than Si has been actively pursued in recent years.

【0003】SiGeHBTは、Geのバンドギャップ
(室温時0.66eV)がSiのバンドギャップ(室温
時1.12eV)より小さく、SiGe混晶がSiより
バンドギャップが小さくなることを利用している。そし
て、エミッタ領域としてSi層をベース領域としてSi
Ge層をそれぞれ用い、エミッタ層に対してベース層の
バンドギャップを小さくすることで、ホモSiバイポー
ラトランジスタでの駆動電圧(約0.7V)より低い電
圧で駆動させることが可能となる。ここでの駆動電圧と
は、バイポーラトランジスタが能動領域において、ベー
ス・エミッタ間の電圧がベース・エミッタ間の拡散電位
に等しくなった状態を指す。つまり、NPNバイポーラ
トランジスタにおいては、エミッタ層とベース層との価
電子帯端のエネルギ差をある程度大きくして、ベース層
からエミッタ層への正孔の注入を抑制しつつ、エミッタ
層とベース層との伝導帯端のエネルギ差を小さくできる
ことから、駆動電圧を低電圧化することができる。
The SiGe HBT utilizes the fact that the band gap of Ge (0.66 eV at room temperature) is smaller than that of Si (1.12 eV at room temperature), and that the SiGe mixed crystal has a smaller band gap than Si. Then, the Si layer is used as the emitter region and the Si is used as the base region.
By using each Ge layer and reducing the bandgap of the base layer with respect to the emitter layer, it becomes possible to drive at a voltage lower than the drive voltage (about 0.7 V) in the homo Si bipolar transistor. The driving voltage here means a state in which the voltage between the base and the emitter becomes equal to the diffusion potential between the base and the emitter in the active region of the bipolar transistor. That is, in the NPN bipolar transistor, the energy difference at the valence band edge between the emitter layer and the base layer is increased to some extent to suppress the injection of holes from the base layer into the emitter layer, and Since the energy difference at the conduction band edge can be reduced, the drive voltage can be lowered.

【0004】また、HBTでは、ベース領域のGe含有
率をエミッタ領域からコレクタ領域へ向かう方向に徐々
に増加させることにより、ベース領域のバンドギャップ
がエミッタ領域からコレクタ領域に向かう方向に徐々に
小さくする傾斜組成を構成することが可能になる。この
傾斜組成によって生じる電界により、ベース層中に注入
されたキャリアが加速されドリフト走行する。このドリ
フト電界によって、拡散によるキャリアの速度より高速
にできるため、ベース走行時間の短縮が図られ遮断周波
数(fT )を向上させることも可能となる。
In the HBT, the Ge content of the base region is gradually increased in the direction from the emitter region to the collector region, so that the band gap of the base region is gradually reduced in the direction from the emitter region to the collector region. It is possible to construct a graded composition. The electric field generated by this gradient composition accelerates the carriers injected into the base layer and drifts. This drift electric field can be made faster than the speed of carriers due to diffusion, so that the base transit time can be shortened and the cutoff frequency (f T ) can be improved.

【0005】しかし、Geの格子定数(5.65Å)が
Siの格子定数(5.43Å)と異なるので、Geの含
有率を大きくすると格子定数差による歪みに起因する転
位が発生し、電気的特性が劣化する。すなわち、より低
電圧駆動化を進めるには、SiGe層におけるGeの含
有率を大きくする必要があるが、上述のように、SiG
e層におけるGeの含有率を高くすると、Si層との格
子定数差がより大きくなるので、Geの含有率には上限
がある。そこで、C結晶の格子定数がSi結晶の格子定
数よりも小さいことに着目して、SiGe層にCを含有
させたSiGeC混晶では歪みを低減させることが可能
となる(非特許文献1参照)。そして、Si層とSiG
eC層との間のヘテロ接合を利用したHBTが考えられ
るが、このHBTにおいては、熱処理時にベース領域中
に含まれる不純物がコレクタ領域側に拡散することによ
り、ベース・コレクタ間にいわゆるパラスティックバリ
アが形成される問題がある(非特許文献2参照)。そし
て、このパラスティックバリアが形成されることで、電
流増倍率(β)の低下、アーリー電圧Vaや遮断周波数
T の劣化がおこる。これを解決するために、ベース・
コレクタ間にアンドープのスペーサ層を介在する方法が
ある(非特許文献3参照)。Cは不純物拡散を抑制する
効果がある(非特許文献4参照)。この効果により、ベ
ース領域のp型不純物であるボロンのプロファイルが維
持され、アーリー電圧Vaや遮断周波数fT などの特性
が向上することが期待されている。
However, since the lattice constant of Ge (5.65Å) is different from the lattice constant of Si (5.43Å), increasing the Ge content causes dislocations due to strain due to the difference in the lattice constants, and causes an electrical change. The characteristics deteriorate. That is, in order to drive the device at a lower voltage, it is necessary to increase the Ge content in the SiGe layer.
When the content of Ge in the e layer is increased, the difference in lattice constant with the Si layer becomes larger, so that the content of Ge has an upper limit. Therefore, paying attention to the fact that the lattice constant of the C crystal is smaller than that of the Si crystal, the strain can be reduced in the SiGeC mixed crystal containing C in the SiGe layer (see Non-Patent Document 1). . And Si layer and SiG
An HBT utilizing a heterojunction with the eC layer is conceivable. However, in this HBT, impurities contained in the base region diffuse to the collector region side during heat treatment, so that a so-called parasitic barrier is formed between the base and collector. Is formed (see Non-Patent Document 2). The formation of this parasitic barrier causes a decrease in the current multiplication factor (β) and a deterioration in the early voltage Va and the cutoff frequency f T. In order to solve this,
There is a method of interposing an undoped spacer layer between collectors (see Non-Patent Document 3). C has an effect of suppressing impurity diffusion (see Non-Patent Document 4). This effect is expected to maintain the profile of boron, which is a p-type impurity in the base region, and improve the characteristics such as the early voltage Va and the cutoff frequency f T.

【0006】[0006]

【非特許文献1】L. D. Lanzerotti, A. St. Amour, C.
W. Liu, J. C. Strum, J. K. Watanabeand N. D. Theo
dore, IEEE Electron Device Letters, Vol.17 No.7 33
4(1996)
[Non-Patent Document 1] LD Lanzerotti, A. St. Amour, C.
W. Liu, JC Strum, JK Watanabeand ND Theo
dore, IEEE Electron Device Letters, Vol.17 No.7 33
4 (1996)

【非特許文献2】J. W. Slotboom, G. Streutker, A. P
ruijmboom and D. J. Gravesteijn, IEEE Electron Dev
ice Letters 12 p.p. 486 (1991)
[Non-Patent Document 2] JW Slotboom, G. Streutker, A. P
ruijmboom and DJ Gravesteijn, IEEE Electron Dev
ice Letters 12 pp 486 (1991)

【非特許文献3】E. J. Prinz, P. M. Garone, P. V. S
chwartz, X. Xiano and J. C. Strum,IEDM Technology
Digital p.p.853 (1991))。
[Non-Patent Document 3] EJ Prinz, PM Garone, PV S
chwartz, X. Xiano and J. C. Strum, IEDM Technology
Digital pp853 (1991)).

【非特許文献4】L. D. Lanzerotti, J. C. Strum, E.
Stach, R. Hull, T. Buyuklimanli andC. Magee, Appl
ied Physics Letters 70 (23) 3125 (1997)
[Non-Patent Document 4] LD Lanzerotti, J. C. Strum, E.
Stach, R. Hull, T. Buyuklimanli and C. Magee, Appl
ied Physics Letters 70 (23) 3125 (1997)

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
SiGeC/Siヘテロ接合を利用したSiGeC−H
BTにおいては、以下のような問題があった。
However, the SiGeC-H using the conventional SiGeC / Si heterojunction is used.
The BT has the following problems.

【0008】電流増倍率をより向上させるなどのため
に、SiGeC−HBTのベース領域であるSiGeC
層のバンドギャップをより小さくするには、Geの含有
率をより大きくしなければならない。このとき、上述の
ように、Ge含有率の増大に伴う格子歪みを低減するに
は、Cの含有率を大きくすればよい。しかるに、本発明
者達の行なった実験によると、例えば、Cの含有率が
0.8%以上であるSiGeC層をベース領域として用
いたHBTにおいて、ベース電流のn値が約2となるな
ど、Cの含有率を高くするとHBTの高周波特性が劣化
することがわかった。以下、本発明者達の行なった実験
結果について説明する。
In order to further improve the current multiplication factor, SiGeC which is the base region of SiGeC-HBT
In order to reduce the band gap of the layer, the Ge content must be increased. At this time, as described above, in order to reduce the lattice strain due to the increase in the Ge content, the content of C may be increased. However, according to the experiments conducted by the present inventors, for example, in an HBT using a SiGeC layer having a C content rate of 0.8% or more as a base region, the n value of the base current is about 2. It was found that when the content ratio of C was increased, the high frequency characteristics of HBT were deteriorated. Hereinafter, the results of experiments conducted by the present inventors will be described.

【0009】図8(a),(b)は、それぞれ順に、S
iGe0.268 HBT,SiGe0.26 80.0091HBTの
ガンメルプロットを示す図である。図9(a),(b)
は、それぞ順に、SiGe0.268 HBT,SiGe
0.2680.0091HBTの電流増倍率(β)を示す図であ
る。ただし、本明細書において、「SiGe0.268 HB
T」,「SiGe0.2680.0091HBT」などと表記す
るときは、Siの組成率は、1から他の材料(Ge,C
など)の含有率を差し引いた値であることを意味する。
FIGS. 8A and 8B respectively show S in order.
IgE 0.268 HBT, a diagram illustrating a Gummel plot of SiGe 0.26 8 C 0.0091 HBT. 9 (a), (b)
Are SiGe 0.268 HBT and SiGe, respectively.
It is a diagram illustrating a 0.268 C 0.0091 HBT current multiplication factor of the (beta). However, in the present specification, "SiGe 0.268 HB
T ”,“ SiGe 0.268 C 0.0091 HBT ”, etc., the composition ratio of Si is from 1 to other materials (Ge, C
Etc.) is the value obtained by subtracting the content rate.

【0010】図8(a),(b)を比較するとわかるよ
うに、SiGe0.2680.0091HBTのベース電流Ib
のn値(傾き)は、SiGe0.268 HBTのn値に比べ
て著しく劣化している。また、図9(a),(b)を比
較するとわかるように、SiGe0.2680.0091HBT
の電流増倍率βは最大値でも50しかなく、SiGe
0.268 HBTの電流増倍率βの最大値が400であるの
に比べて劣化している。この原因は、SiGeC−HB
TにおいてCの含有率が1%に近くなると再結合電流が
増大することからn値が劣化し、このn値の劣化によっ
て、電流増倍率βが低下するものと思われる。
It can be seen by comparing FIGS. 8 (a) and 8 (b).
Sea urchin, SiGe0.268 C0.0091HBT base current Ib
The n value (slope) of is SiGe0.268 Compared to the n value of HBT
It has deteriorated significantly. In addition, FIG. 9 (a) and (b) are compared.
As you can see by comparison, SiGe0.268 C0.0091HBT
The current multiplication factor β of has a maximum value of only 50, and SiGe
0.268 The maximum value of the current multiplication factor β of HBT is 400
It is deteriorated compared to. The cause is SiGeC-HB
When the C content in T approaches 1%, the recombination current becomes
The n value deteriorates due to the increase, and due to this deterioration of the n value,
It seems that the current multiplication factor β decreases.

【0011】図10は、SiGe0.268 HBT,SiG
0.2680.0091HBTのエミッタ・ベース間のダイオ
ード特性の順方向の電流電圧特性の測定結果と、電子の
再結合電流と拡散電流の和の計算値の測定結果とのフィ
ッティングを調べるための図である。同図においては、
ダイオードの電子の再結合電流と拡散電流の和の計算値
をエミッタ・ベース間の空乏層中での再結合寿命(τr
)をパラメータとして測定結果とフィッティングさせ
ている。このダイオード特性の結果から分かるように、
Cの含有率が0%のSiGeC層(つまりSiGe層)
においては再結合寿命が約100nsecであるのに対
して、Cの含有率が0.91%のSiGeC層において
は再結合寿命が約400psecになる。このように、
Cの含有率が1%に近くなると再結合寿命が著しく小さ
くなって再結合電流が非常に大きくなる結果、特性の劣
化が生じているものと考えられる。
FIG. 10 shows SiGe 0.268 HBT, SiG.
e A diagram for investigating the fitting between the measurement result of the forward current-voltage characteristic of the diode characteristic between the emitter and the base of the 0.268 C 0.0091 HBT and the measurement result of the sum of the recombination current of electrons and the diffusion current. is there. In the figure,
The calculated recombination current of the electrons of the diode and the diffusion current is calculated as the recombination lifetime (τr in the depletion layer between the emitter and the base).
) Is used as a parameter to fit the measurement results. As you can see from the results of this diode characteristic,
SiGeC layer with 0% C content (that is, SiGe layer)
, The recombination lifetime is about 100 nsec, whereas the recombination lifetime is about 400 psec in the SiGeC layer having a C content of 0.91%. in this way,
It is considered that when the C content is close to 1%, the recombination life becomes extremely small and the recombination current becomes very large, resulting in deterioration of the characteristics.

【0012】図11(a),(b)は、それぞれ順に、
ベース領域に均一にGeを含有しているSiGe0.268
HBTのベース領域における再結合寿命を1×10-5
ecから1×10-9secまで変化させてガンメルプロ
ット,電流増倍率をシミュレ−ションした結果を示す図
である。図11(a)からわかるように、再結合寿命が
小さくなると、コレクタ電流はあまり影響は受けないも
のの、ベ−ス電流の再結合電流が非常に大きくなること
によってn値が劣化することがわかる。また、図11
(b)からわかるように、再結合寿命が小さくなると、
上述のようにベ−ス電流の再結合電流が増加することに
よって電流増倍率βが大幅に低下する。このように、再
結合寿命が小さくなった場合、トランジスタの特性を劣
化させる原因となる。
11 (a) and 11 (b) respectively show,
SiGe 0.268 containing Ge evenly in the base region
The recombination lifetime in the base region of HBT is 1 × 10 -5 s
It is a figure which shows the result of simulating a Gummel plot and a current multiplication factor by changing from ec to 1 * 10 <-9> sec. As can be seen from FIG. 11 (a), when the recombination life becomes short, the collector current is not affected so much, but the n value is deteriorated because the recombination current of the base current becomes very large. . In addition, FIG.
As can be seen from (b), when the recombination life becomes short,
As described above, the current multiplication factor β is significantly reduced due to the increase in the recombination current of the base current. As described above, when the recombination life becomes short, it causes deterioration of the characteristics of the transistor.

【0013】Cの含有率が高いSiGeC−HBTにお
いて、再結合寿命が小さくなる原因の一つとして、Cの
含有率が高いSiGeC結晶の場合、結晶中の格子間位
置に存在するCの量が増加することが挙げられる。この
格子間位置に存在するCが再結合準位を構成し、再結合
電流を増加させると考えられる。
In SiGeC-HBT having a high content of C, one of the causes of shortening the recombination life is that in the case of a SiGeC crystal having a high content of C, the amount of C existing in the interstitial position in the crystal is large. It can be increased. It is considered that C existing in this interstitial position constitutes a recombination level and increases the recombination current.

【0014】本発明の目的は、エミッタ・ベ−ス間の再
結合電流の減少と、低電圧駆動化,高周波特性の向上と
を併せて実現しうるヘテロバイポーラトランジスタを提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a hetero-bipolar transistor which can realize a reduction in recombination current between the emitter and the base, a lower voltage driving and an improvement in high frequency characteristics.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のヘテロバ
イポーラトランジスタは、基板上に設けられ、Siを含
む半導体材料からなる第1導電型のコレクタ領域と、上
記コレクタ領域の上に設けられ、C含有率が不均一であ
るSi1-x-y Gexy 層(0<x<1,0<y<1)
からなる第2導電型のベース領域と、上記ベース領域の
上に設けられ、上記ベース領域との間でヘテロ接合を形
成するSiを含む半導体材料からなる第1導電型のエミ
ッタ領域とを備え、上記ベース領域のうちC含有率が最
大の部分は、上記エミッタ領域に隣接する領域とは離れ
ており、上記ベース領域のうち上記エミッタ領域に隣接
する領域を除く領域が、上記エミッタ領域から上記コレ
クタ領域に向かう方向にC含有率が増大する組成を有す
る。
A first hetero-bipolar transistor of the present invention is provided on a substrate, and is provided on a collector region of a first conductivity type made of a semiconductor material containing Si, and on the collector region. , Si 1-xy Ge x C y layer with non-uniform C content (0 <x <1, 0 <y <1)
And a first conductivity type emitter region made of a semiconductor material containing Si, which is provided on the base region and forms a heterojunction with the base region. A portion of the base region having the highest C content is separated from a region adjacent to the emitter region, and a region of the base region excluding a region adjacent to the emitter region is separated from the emitter region to the collector. It has a composition in which the C content increases in the direction toward the region.

【0016】これにより、ベース領域のうちエミッタ領
域に隣接する領域では比較的C含有率が低いので、エミ
ッタ・ベース接合部に形成される空乏層にはC含有率の
高い領域が少なくなり、空乏層における再結合中心の数
を低減することができる。よって、再結合中心が空乏層
に存在することに起因する再結合電流を抑制することが
できる。すなわち、SiGeC層からなるベース領域を
利用したヘテロ接合を利用して、低駆動電圧化を図りつ
つ、電流増倍率や高周波特性などの電気的特性の改善を
図ることができる。そして、ベース領域のうちエミッタ
領域に隣接する領域を除く領域が、エミッタ領域から上
記コレクタ領域に向かう方向にC含有率が増大する組成
を有することにより、C含有率が高く再結合中心の多い
領域をできるだけエミッタ・ベース接合部から遠ざけ
て、再結合電流を抑制しつつ、低駆動電圧化を図ること
ができるという利点がある。
As a result, the C content is relatively low in the region of the base region adjacent to the emitter region, and therefore the depletion layer formed at the emitter-base junction has few regions having a high C content, resulting in depletion. The number of recombination centers in the layer can be reduced. Therefore, the recombination current caused by the recombination center existing in the depletion layer can be suppressed. That is, it is possible to improve the electric characteristics such as the current multiplication factor and the high frequency characteristic while lowering the driving voltage by using the heterojunction using the base region made of the SiGeC layer. A region of the base region excluding a region adjacent to the emitter region has a composition in which the C content increases in the direction from the emitter region to the collector region, and thus has a high C content and a large number of recombination centers. Is as far as possible from the emitter-base junction, and there is an advantage that the recombination current can be suppressed and the driving voltage can be lowered.

【0017】本発明の第2のヘテロバイポーラトランジ
スタは、基板上に設けられ、Siを含む半導体材料から
なる第1導電型のコレクタ領域と、上記コレクタ領域の
上に設けられ、C含有率が不均一であるSi1-x-y Ge
xy 層(0<x<1,0<y<1)からなる第2導電
型のベース領域と、上記ベース領域の上に設けられ、上
記ベース領域との間でヘテロ接合を形成するSiを含む
半導体材料からなる第1導電型のエミッタ領域とを備
え、上記ベース領域のうちC含有率が最大の部分は、上
記エミッタ領域に隣接する領域とは離れており、上記ベ
ース領域は、上記コレクタ領域に隣接する領域を含む第
1ベース領域と、上記エミッタ領域に隣接する領域を含
む第2ベース領域とに分けられており、第1ベース領域
の少なくとも第2ベース領域側端部のバンドギャップが
上記第2ベース領域のバンドギャップと等しいか小さ
く、上記第1ベース領域の少なくとも第2ベース領域側
端部と第2ベース領域とにおけるGe含有率の差をΔx
とし、第1ベース領域の少なくとも第2ベース領域側端
部と第2ベース領域とにおけるC含有率の差をΔyとし
たときに、Δx≧4.288Δyの関係がある。
The second hetero-bipolar transistor of the present invention is provided on the substrate, is provided on the collector region of the first conductivity type made of a semiconductor material containing Si, and is provided on the collector region, and has a C content not higher than that of the collector region. Uniform Si 1-xy Ge
Si that is provided on the second conductivity type base region formed of the x C y layer (0 <x <1, 0 <y <1) and the base region, and forms a heterojunction between the base region and the Si. And a first conductivity type emitter region made of a semiconductor material containing, a portion of the base region having the largest C content is separated from a region adjacent to the emitter region, and the base region is It is divided into a first base region including a region adjacent to the collector region and a second base region including a region adjacent to the emitter region, and a band gap of at least an end of the first base region on the second base region side. Is equal to or smaller than the bandgap of the second base region, and the difference in Ge content between at least the second base region side end of the first base region and the second base region is Δx.
Then, when the difference in C content between at least the second base region side end portion of the first base region and the second base region is Δy, there is a relation of Δx ≧ 4.288Δy.

【0018】これにより、ベース領域のうちエミッタ領
域に隣接する領域では比較的C含有率が低いので、エミ
ッタ・ベース接合部に形成される空乏層にはC含有率の
高い領域が少なくなり、空乏層における再結合中心の数
を低減することができる。よって、再結合中心が空乏層
に存在することに起因する再結合電流を抑制することが
できる。すなわち、SiGeC層からなるベース領域を
利用したヘテロ接合を利用して、低駆動電圧化を図りつ
つ、電流増倍率や高周波特性などの電気的特性の改善を
図ることができる。そして、第1ベース領域の少なくと
も第2ベース領域側端部のバンドギャップが上記第2ベ
ース領域のバンドギャップと等しいか小さいことによ
り、特に低駆動電圧化を著しく図ることができる。
As a result, since the C content is relatively low in the region of the base region adjacent to the emitter region, the depletion layer formed at the emitter-base junction has few regions having a high C content and is depleted. The number of recombination centers in the layer can be reduced. Therefore, the recombination current caused by the recombination center existing in the depletion layer can be suppressed. That is, it is possible to improve the electric characteristics such as the current multiplication factor and the high frequency characteristic while lowering the driving voltage by using the heterojunction using the base region made of the SiGeC layer. Further, since the band gap of at least the second base region side end portion of the first base region is equal to or smaller than the band gap of the second base region, it is possible to remarkably reduce the driving voltage.

【0019】また、上記第1ベース領域のうち上記第2
ベース領域側端部を除く領域では、第1ベース領域にお
いて第2ベース領域からコレクタ領域に向かう方向にバ
ンドギャップが小さくなるように構成されていることに
より、上述のように、キャリアのベース走行速度の向上
による高周波特性の改善を図ることができる。
The second base of the first base region
In the region excluding the end portion on the side of the base region, the band gap is reduced in the direction from the second base region to the collector region in the first base region, so that the base traveling speed of the carrier as described above. It is possible to improve the high frequency characteristic by improving.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】各実施形態について説明する前
に、Si,Ge及びCを含む三元混晶半導体であるSi
GeC層によってヘテロバイポーラトランジスタのベー
ス層を構成したヘテロバイポーラトランジスタの基本的
な利点について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing each embodiment, Si which is a ternary mixed crystal semiconductor containing Si, Ge and C is described.
The basic advantage of the hetero-bipolar transistor in which the base layer of the hetero-bipolar transistor is composed of the GeC layer will be described.

【0021】図1は、SiGeC三元混晶半導体におけ
るGe及びCの含有率とバンドギャップ,格子歪みの関
係を示す状態図である。同図において、横軸はGe含有
率を表し縦軸はC含有率を表し、かつ、歪み量(圧縮歪
み及び引っ張り歪みを含む),バンドギャップがそれぞ
れ一定となる組成条件を直線によって示している。図1
中、ドットハッチングを施した領域は、Si層上のSi
GeC層における格子歪み量が1.0%以内で、かつバ
ンドギャップが従来の実用的なSiGe(Ge含有率が
約10%)のバンドギャップよりも小さくできる領域で
ある。この領域は、Si1-x-y Gexy とあらわされ
るSiGeCにおいて、Geの含有率をx、Cの含有率
をyとした場合、次の4つの直線 直線 :y=0.122x−0.032 直線 :y=0.1245x+0.028 直線 :y=0.2332x−0.0233(Ge含
有率が22%以下) 直線 :y=0.0622x+0.0127(Ge含
有率が22%以下) によって囲まれる領域である。なお、図中、格子歪みが
0%と記された直線上の組成を有するSiGeC層は、
下地のSi層と格子整合している。
FIG. 1 is a state diagram showing the relationship between the Ge and C contents, the band gap, and the lattice strain in the SiGeC ternary mixed crystal semiconductor. In the figure, the horizontal axis represents the Ge content rate, the vertical axis represents the C content rate, and the straight line indicates the composition condition in which the strain amount (including compressive strain and tensile strain) and the band gap are constant. . Figure 1
In the middle, the dot-hatched area is the Si on the Si layer.
This is a region where the lattice strain amount in the GeC layer is within 1.0% and the band gap can be made smaller than the band gap of the conventional practical SiGe (Ge content is about 10%). This region is represented by Si 1-xy Ge x C y. In SiGeC, where the Ge content is x and the C content is y, the following four straight lines: y = 0.122x-0. 032 Straight line: y = 0.1245x + 0.028 Straight line: y = 0.2332x-0.0233 (Ge content rate is 22% or less) Straight line: y = 0.0622x + 0.0127 (Ge content rate is 22% or less) This is the area to be used. In the figure, the SiGeC layer having a linear composition with a lattice strain of 0% is
It is lattice-matched with the underlying Si layer.

【0022】したがって、エミッタ層、ベース層、コレ
クタ層からなるヘテロバイポーラトランジスタにおい
て、ベース層を図1のドットハッチングで示された領域
の組成からなるSiGeCによって構成することで、格
子歪みによつ不具合を招くことなくナローバンドギャッ
プベースを実現することができる。
Therefore, in the hetero-bipolar transistor composed of the emitter layer, the base layer and the collector layer, the base layer is made of SiGeC having the composition of the region shown by dot hatching in FIG. A narrow bandgap base can be realized without inviting.

【0023】つまり、ベース層にバンドギャップが小さ
く、かつ格子歪み量が小さくなる材料としてSiGeC
三元混晶半導体材料を選択することにより、信頼性が高
く、低電圧動作、高速動作が可能なヘテロバイポーラト
ランジスタを実現することができる。
That is, SiGeC is used as a material for the base layer having a small band gap and a small amount of lattice distortion.
By selecting a ternary mixed crystal semiconductor material, it is possible to realize a highly reliable hetero-bipolar transistor capable of low-voltage operation and high-speed operation.

【0024】なお、図1は、SiGeC層の下地層がS
i単一組成を有する場合の状態図であるが、下地層がS
iにGeやCを多少含む場合であっても、SiGeC層
の格子歪みが1.0%以下で、かつ、下地層とSiGe
C層とバンドギャップの差を大きく確保できる限り、同
様の効果を発揮することができる。
In FIG. 1, the underlayer of the SiGeC layer is S.
i is a state diagram in the case of having a single composition, but the underlayer is S
Even when i contains a small amount of Ge or C, the lattice strain of the SiGeC layer is 1.0% or less, and the underlying layer and SiGe
The same effect can be exhibited as long as a large difference between the C layer and the band gap can be secured.

【0025】図2は、本発明の各実施形態に共通するヘ
テロバイポーラトランジスタ(HBT)の断面図であ
る。同図に示すように、本実施形態のHBTは、p型不
純物を含むSi基板10と、Si基板10にn型不純物
(例えばリン)を導入して形成されたSiコレクタ埋め
込み層11と、Siコレクタ埋め込み層11の上に設け
られたC含有率の高いSiGeC層からなる第1ベース
領域12と、第1ベース領域12の上に設けられたC含
有率の低いSiGeC層又はSiGe層からなる第2ベ
ース領域13と、第2ベース領域13の上に設けられた
Siキャップ層14と、Siキャップ層14の上に設け
られたポリシリコン膜からなるエミッタ電極15とを備
えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a hetero bipolar transistor (HBT) common to each embodiment of the present invention. As shown in the figure, the HBT of this embodiment includes a Si substrate 10 containing a p-type impurity, a Si collector buried layer 11 formed by introducing an n-type impurity (for example, phosphorus) into the Si substrate 10, and a Si substrate 10. A first base region 12 formed of a SiGeC layer having a high C content provided on the collector buried layer 11, and a SiGeC layer having a low C content or a SiGe layer provided on the first base region 12. The second base region 13, the Si cap layer 14 provided on the second base region 13, and the emitter electrode 15 made of a polysilicon film provided on the Si cap layer 14 are provided.

【0026】次に、このHBTの製造方法について説明
する。まず、Si基板10の表面部にイオン注入法など
を用いてn型の不純物となるリン(p)を濃度が約2×
10 17/cm3 で導入して、コレクタ埋め込み層11を
形成する。そして、コレクタ埋め込み層11の上に、U
HV−CVD法などにより、Cの含有率の高いSiGe
C層からなる第1ベ−ス領域12と、第1ベース領域1
2よりもCの含有率の低いSiGeC層又はSiGe層
からなる第2ベース領域13とを、順にエピタキシャル
成長させる。ここで、第2ベース領域13の少なくとも
エミッタ領域側端部(Siキャップ層側端部)において
は、C含有率を0.8%未満とする。このとき、エピタ
キシャル成長のソースとして、Siの原料にはシランや
ジシランを用い、Geの原料にはゲルマンを用い、Cの
原料にはメチルシランやメチルゲルマンなどを用いる。
第1,第2ベ−ス領域12,13には、例えばp型不純
物となるボロン(B)を約4×1018/cm3 の濃度で
ド−ピングし、第1ベ−ス領域12の膜厚は約35nm
程度と第2ベ−ス領域13の膜厚は約25nm程度(合
計膜厚が約60nm)とする。その後、第2ベース領域
13の上にSi層からなるSiキャップ層14をエピタ
キシャル成長させる。Siキャップ層14には不純物を
ド−ピングせず、Siキャップ層14の膜厚は約10n
m程度とする。さらに、Siキャップ層14の上に、一
部だけを開口させたシリコン酸化膜16を形成し、その
開口部及びシリコン酸化膜16の上に、砒素(As)や
リン(P)などのn型不純物を含むn+ 型ポリシリコン
膜からなるエミッタ電極15を形成する。このエミッタ
電極15には、砒素(又はリン)が約1×1020/cm
3 以上の高濃度でドープされており、熱処理によってS
iキャップ層14内にn型不純物を拡散させて、Siキ
ャップ層14内にエミッタ領域14aを形成する。
Next, a method of manufacturing this HBT will be described.
To do. First, an ion implantation method or the like is performed on the surface of the Si substrate 10.
The concentration of phosphorus (p), which becomes an n-type impurity, is about 2 ×
10 17/ Cm3 And the collector burying layer 11 is introduced.
Form. Then, on the collector buried layer 11, U
SiGe having a high C content by HV-CVD method or the like
A first base region 12 composed of a C layer and a first base region 1
SiGeC layer or SiGe layer having a lower C content than 2
And a second base region 13 composed of
Grow. Here, at least the second base region 13
At the end of the emitter region (end of the Si cap layer)
Makes the C content less than 0.8%. At this time, Epita
As a source for axial growth, silane or
Disilane is used, Ge is used as a raw material of Ge, and C
Methylsilane or methylgermane is used as the raw material.
The first and second base regions 12 and 13 are, for example, p-type impurities.
About 4 × 10 of boron (B) that becomes a thing18/ Cm3 At the concentration of
Doping, and the film thickness of the first base region 12 is about 35 nm.
And the thickness of the second base region 13 is about 25 nm (
The total film thickness is about 60 nm). Then the second base area
An Si cap layer 14 made of a Si layer is epitaxially formed on the
Grow kiaxially. Impurities are added to the Si cap layer 14.
Without doping, the thickness of the Si cap layer 14 is about 10 n
It is about m. Further, on the Si cap layer 14, one
Forming a silicon oxide film 16 having an opening only
Arsenic (As) or the like is formed on the opening and the silicon oxide film 16.
N containing n-type impurities such as phosphorus (P)+ Type polysilicon
The emitter electrode 15 made of a film is formed. This emitter
Arsenic (or phosphorus) is contained in the electrode 15 in an amount of about 1 × 10.20/ Cm
3 It is doped with the above high concentration, and S
An n-type impurity is diffused in the i-cap layer 14 to form a Si capacitor.
An emitter region 14a is formed in the cap layer 14.

【0027】つまり、Cの含有率が高い第1ベース領域
12とエミッタ層14aとの間にCの含有率の低い第2
ベース領域13を介在させ、かつ、第2ベース領域13
の少なくともエミッタ領域側端部におけるC含有率を
0.8%未満とすることにより、第1ベース領域12に
おいてCの含有率が高いことによって発生する再結合中
心を、エミッタ・ベ−ス間の空乏層の外方になるように
構成されている。そして、このように構成することによ
り、ベ−ス電流のn値の改善やリ−ク電流の減少を図
り、図8(b),図9(b)等に示す不具合を抑制する
ことができる。一方、Cの含有率が高い第1ベース領域
12を設けることにより、従来のSi/SiGeCヘテ
ロ接合を利用したHBTと同様に、格子歪みの発生を抑
制しながら低電圧駆動化を図ることができる。これが、
本発明の基本的な効果である。
That is, the second low C content is provided between the first base region 12 having a high C content and the emitter layer 14a.
The second base region 13 with the base region 13 interposed
Of the C content in at least the end portion on the side of the emitter region of less than 0.8%, the recombination center generated by the high content of C in the first base region 12 is formed between the emitter and the base. It is configured to be outside the depletion layer. With this configuration, the n value of the base current can be improved and the leak current can be reduced, and the problems shown in FIGS. 8B and 9B can be suppressed. . On the other hand, by providing the first base region 12 having a high C content, it is possible to achieve low voltage driving while suppressing the occurrence of lattice strain, as in the case of the conventional HBT using a Si / SiGeC heterojunction. . This is,
This is the basic effect of the present invention.

【0028】図2においては、便宜上第1ベース領域1
2と第2ベース領域13とに分けているが、本発明は、
第1ベース領域と第2ベース領域とに分けられないもの
にも適用することができる。例えば、ベース層を構成す
るSi1-x-y Gexy の成分比がベース層全体で連続
的に変化するような場合であってもよい。すなわち、ベ
ース層のうちエミッタ層に隣接する領域におけるC含有
率が、ベース層のコレクタ層に隣接する領域におけるC
含有率よりも小さければ、本発明の基本的な効果を発揮
することができるからである。
In FIG. 2, the first base region 1 is shown for convenience.
Although it is divided into 2 and the second base region 13, the present invention is
The present invention can be applied to those that cannot be divided into the first base region and the second base region. For example, it may be a case where the component ratio of Si 1-xy Ge x C y forming the base layer continuously changes in the entire base layer. That is, the C content in the region of the base layer adjacent to the emitter layer is C in the region of the base layer adjacent to the collector layer.
This is because if the content is smaller than the content, the basic effects of the present invention can be exhibited.

【0029】(第1の実施形態)図3(a),(b)
は、第1の実施形態における第1ベース領域及び第2ベ
ース領域のC及びGe含有率と不純物であるボロン
(B)の濃度とを示す図、及び電圧印加時におけるエミ
ッタ領域−ベース領域−コレクタ領域のエネルギーバン
ド図である。なお、図3(a)において、n型不純物の
濃度の図示は省略されている。
(First Embodiment) FIGS. 3A and 3B.
FIG. 3 is a diagram showing the C and Ge contents of the first base region and the second base region and the concentration of boron (B) which is an impurity in the first embodiment, and the emitter region-base region-collector when a voltage is applied. It is an energy band figure of a field. Note that, in FIG. 3A, illustration of the concentration of the n-type impurity is omitted.

【0030】図3(a)に示すように、本実施形態にお
いては、第1ベース領域12及び第2ベース領域13に
亘って、Ge含有率は一定(例えば26.8%)とす
る。一方、Cの含有率は、第1ベース領域12において
は0.91%で、第2ベース領域13においては0.3
5%であるとする。つまり、第1ベース領域12はSi
Ge0.2680.0091層からなり、第2ベース領域13は
SiGe0.2680.0035層からなっている。
As shown in FIG. 3A, in this embodiment, the Ge content is constant (for example, 26.8%) over the first base region 12 and the second base region 13. On the other hand, the C content is 0.91% in the first base region 12 and 0.3 in the second base region 13.
It is assumed to be 5%. That is, the first base region 12 is made of Si
The Ge 0.268 C 0.0091 layer is formed, and the second base region 13 is formed of SiGe 0.268 C 0.0035 layer.

【0031】このとき、SiGe0.2680.0091層のバ
ンドギャップは約0.95eVであり、Ge0.268
0.0035層のバンドギャップは約0.92eVである。こ
のように、Ge含有率が同じ2つのSiGeC層が積層
されている場合、Cの含有率が高い方のバンドギャップ
が大きくなるため、図3(b)に示すように、エミッタ
領域14aとC含有率の高い第1ベース領域12との間
に、Cの含有率の低いSiGeC層(第2ベース領域1
3)を介在させることにより、エミッタ・ベ−ス接合部
に障壁が生じにくくなる。したがって、C含有率の低い
第2ベース領域13の存在は、HBTの駆動電圧を高く
するような悪影響を与えない。一方、上述のように、C
含有率の低い第2ベース領域13がエミッタ領域14a
と第1ベース領域12との間に介在することで、エミッ
タ・ベ−ス間の空乏層(図3(b)に示す領域Rdp)中
の再結合電流を低減することができる。つまり、HBT
において再結合電流の増大に起因するn値の劣化や電流
増倍率の低減を抑制しつつ、いっそうの低電圧駆動化を
進めることができる。
At this time, the band gap of the SiGe 0.268 C 0.0091 layer is about 0.95 eV, and Ge 0.268 C
The band gap of the 0.0035 layer is about 0.92 eV. As described above, when two SiGeC layers having the same Ge content are stacked, the bandgap having a higher C content becomes larger, so that as shown in FIG. A SiGeC layer having a low C content (second base region 1) is formed between the SiGeC layer and the first base region 12 having a high content.
By interposing 3), a barrier is less likely to be generated at the emitter-base junction. Therefore, the presence of the second base region 13 having a low C content does not adversely affect the driving voltage of the HBT. On the other hand, as described above, C
The second base region 13 having a low content is the emitter region 14a.
And the first base region 12, the recombination current in the depletion layer between the emitter and the base (region Rdp shown in FIG. 3B) can be reduced. In other words, HBT
In (1), it is possible to further reduce the driving voltage while suppressing the deterioration of the n value and the reduction of the current multiplication factor due to the increase of the recombination current.

【0032】なお、第1ベース領域12及び第2ベース
領域13との境界がなくベース層を2つの層に分けられ
ない場合や、ベース層を3つ以上の層に分けられる場
合、例えば、ベース層を構成するSi1-x-y Gexy
の成分比がベース層全体で連続的に変化するような場合
であっても、ベース層のうちエミッタ層に隣接する部分
でC含有率が十分小さければ、エミッタ・ベース接合部
に形成される空乏層における再結合電流の抑制効果を発
揮することができる。
When there is no boundary between the first base region 12 and the second base region 13 and the base layer cannot be divided into two layers, or when the base layer can be divided into three or more layers, for example, Si 1-xy Ge x C y constituting the layer
Even if the component ratio of C changes continuously over the entire base layer, if the C content in the portion of the base layer adjacent to the emitter layer is sufficiently small, the depletion formed at the emitter-base junction will occur. The effect of suppressing the recombination current in the layer can be exerted.

【0033】−第1の実施形態に関する実験データ− 図12は、本発明の効果確認のための実験に用いたサン
プルの各パラメータを表にして示す図である。図12に
おいては、Siキャップ層14の厚みをSと表示し、第
1ベース層12の厚みをD1と表示し、第2ベース層1
3の厚みをD2と表示し、第1ベース層12におけるG
e含有率,C含有率,ボロン濃度をそれぞれNG1
C1,NB1と表示し、第2ベース層13におけるGe含
有率,C含有率,ボロン濃度をそれぞれNG2,NC2,N
B2と表示している。
-Experimental Data Regarding First Embodiment- FIG. 12 is a table showing each parameter of the sample used in the experiment for confirming the effect of the present invention. In FIG. 12, the thickness of the Si cap layer 14 is represented by S, the thickness of the first base layer 12 is represented by D1, and the second base layer 1
The thickness of 3 is indicated as D2, and G in the first base layer 12
e content, C content, and boron concentration are respectively set to N G1 ,
N C1 , N B1 are shown, and the Ge content, C content, and boron concentration in the second base layer 13 are N G2 , N C2 , and N, respectively.
It is displayed as B2 .

【0034】図13は、図12に示すサンプルについて
測定したバイアス電圧−電流特性のデータを示す図であ
る。同図に示すように、C含有率の低い層(第2ベース
領域)を設けないサンプル(No.1)では、電圧−電
流特性の傾きが緩やかであることから、再結合電流が大
きいことがわかる。また、C濃度の低い第2ベース領域
13の厚みが10nmのサンプル(No.2)では、サ
ンプル(No.1)に比べると電圧−電流特性の傾きが
やや立ち上がり若干の再結合電流低減効果はみられるも
のの,その効果は小さい。また、C濃度の低い第2ベー
ス領域13の厚みが20nmのサンプル(No.3)で
は電流の傾きがやや急峻となり、再結合電流の低減効果
がはっきりと現れている。さらに、第2ベース層13の
厚みが30nmのサンプル(No.4)では、電圧−電
流特性の傾きが急峻になり、再結合電流の低減効果が非
常に大きくなっている。
FIG. 13 is a diagram showing data of bias voltage-current characteristics measured for the sample shown in FIG. As shown in the figure, in the sample (No. 1) in which the layer having a low C content (second base region) is not provided, the recombination current is large because the slope of the voltage-current characteristic is gentle. Recognize. Further, in the sample (No. 2) in which the thickness of the second base region 13 having a low C concentration is 10 nm, the slope of the voltage-current characteristic is slightly higher than that in the sample (No. 1), and a slight recombination current reducing effect is obtained. Although seen, its effect is small. Further, in the sample (No. 3) in which the thickness of the second base region 13 having a low C concentration is 20 nm, the current gradient is slightly steep, and the effect of reducing the recombination current is clearly shown. Furthermore, in the sample (No. 4) in which the thickness of the second base layer 13 is 30 nm, the slope of the voltage-current characteristics is steep, and the effect of reducing the recombination current is very large.

【0035】なお、この実験で用いたサンプルにおいて
は、第1,第2ベース領域12,13における不純物
(ボロン)の濃度を2×1018cm-3であり、標準的な
ヘテロバイポーラトランジスタのベース領域における不
純物濃度1×1019cm-3に比べるとかなり低い。その
ために、エミッタ・ベース接合における空乏層が広がっ
ているものと考えられる。すなわち、ベース領域におけ
る不純物濃度を1×10 19cm-3程度にした場合には、
この実験で用いたサンプルよりもエミッタ・ベース接合
における空乏層の広がりが狭いので、第2ベース領域1
3の厚みが5nm程度以上であれば、再結合電流の低減
効果が得られる。
In the samples used in this experiment,
Is an impurity in the first and second base regions 12 and 13.
The concentration of (boron) is 2 × 1018cm-3And standard
Hetero-bipolar transistor base region
Pure substance concentration 1 × 1019cm-3It is considerably lower than That
Therefore, the depletion layer at the emitter-base junction spreads.
It is considered that That is, in the base area
Impurity concentration is 1 × 10 19cm-3If the degree is
Emitter-base junction rather than the sample used in this experiment
Since the depletion layer in the second region is narrow, the second base region 1
If the thickness of 3 is about 5 nm or more, the recombination current is reduced.
The effect is obtained.

【0036】(第2の実施形態)図4(a),(b)
は、第2の実施形態における第1ベース領域及び第2ベ
ース領域のC及びGe含有率と不純物であるボロン
(B)の濃度とを示す図、及び電圧印加時におけるエミ
ッタ領域−ベース領域−コレクタ領域のエネルギーバン
ド図である。なお、図4(a)において、n型不純物の
濃度の図示は省略されている。
(Second Embodiment) FIGS. 4A and 4B.
FIG. 3 is a diagram showing the C and Ge contents of the first base region and the second base region and the concentration of boron (B) which is an impurity in the second embodiment, and the emitter region-base region-collector when a voltage is applied. It is an energy band figure of a field. Note that, in FIG. 4A, the illustration of the concentration of the n-type impurity is omitted.

【0037】本実施形態においては、第1ベース領域1
2と第2ベース領域13とのバンドギャップが等しくな
るように、2つの領域12,13のGe,C含有率を調
整している点が特徴である。そのためには、Ge含有率
を第1,第2ベース領域で同じ値とせずに、第1ベース
領域12におけるGe含有率を第2ベース領域13より
も高くすればよい。そして、SiGeC層における組成
を一般式Si1-x-y Gexy で表し、第1ベース領域
12と第2ベース領域13とにおけるC含有率の差をΔ
yとしたときに、第1ベース領域12と第2ベース領域
13とにおけるGe含有率の差Δxを下記式(1) Δx=4.288Δy (1) に基づき決定する。なお、第1ベース領域12,第2ベ
ース領域13のいずれにおいても、Si層に対して圧縮
歪みを受ける組成となっている。
In this embodiment, the first base region 1
The feature is that the Ge and C content rates of the two regions 12 and 13 are adjusted so that the band gaps of 2 and the second base region 13 become equal. For that purpose, the Ge content in the first base region 12 may be set higher than that in the second base region 13 without setting the Ge content in the first and second base regions to the same value. The composition of the SiGeC layer is represented by the general formula Si 1-xy Ge x C y , and the difference in C content between the first base region 12 and the second base region 13 is Δ.
When y, the difference Δx in Ge content between the first base region 12 and the second base region 13 is determined based on the following formula (1) Δx = 4.288 Δy (1). It should be noted that both the first base region 12 and the second base region 13 have a composition in which the Si layer is subjected to compressive strain.

【0038】図4(a)に示すように、本実施形態にお
いては、第1ベース領域12のGe含有率は高めの一定
値(例えば31.3%)とし、第2ベース領域13のG
e含有率を低い一定値(例えば26.8%)とする。一
方、Cの含有率は、第1ベース領域12においては1.
4%で、第2ベース領域13においては0.35%であ
るとする。つまり、第1ベース領域12はSiGe
0.3130.014 層からなり、第2ベース領域13はSi
Ge0.2680.0035層からなっている。
As shown in FIG. 4A, in the present embodiment, the Ge content of the first base region 12 is set to a relatively high constant value (for example, 31.3%), and the G content of the second base region 13 is set to G.
The e content is set to a low constant value (for example, 26.8%). On the other hand, in the first base region 12, the C content is 1.
4% and 0.35% in the second base region 13. That is, the first base region 12 is made of SiGe.
0.313 C 0.014 layer, the second base region 13 is made of Si
It consists of Ge 0.268 C 0.0035 layers.

【0039】このとき、SiGe0.3130.014 層のバ
ンドギャップは約0.92eVであり、Ge0.268
0.0035層のバンドギャップも約0.92eVであって、
図4(b)に示すように、2つのベース領域12,13
における伝導帯端はフラットになる。このように、バン
ドギャップが同じ2つのSiGeC層が積層されている
場合、よりいっそうの低電圧駆動化を図ることができ
る。そして、上述のように、C含有率の低い第2ベース
領域13がエミッタ領域14aと第1ベース領域12と
の間に介在することで、エミッタ・ベ−ス間の空乏層
(図4(b)に示す領域Rdp)中の再結合電流を低減す
ることができる。つまり、HBTにおいて再結合電流の
増大に起因するn値の劣化や電流増倍率の低減を抑制し
つつ、特に著しい低電圧駆動化を進めることができる。
At this time, the band gap of the SiGe 0.313 C 0.014 layer is about 0.92 eV and Ge 0.268 C
The band gap of the 0.0035 layer is also about 0.92 eV,
As shown in FIG. 4B, the two base regions 12, 13 are
The conduction band edge at becomes flat. In this way, when two SiGeC layers having the same band gap are stacked, it is possible to further reduce the driving voltage. Then, as described above, the second base region 13 having a low C content is interposed between the emitter region 14a and the first base region 12, so that the depletion layer between the emitter and the base (see FIG. It is possible to reduce the recombination current in the region Rdp) shown in FIG. That is, in the HBT, particularly remarkable low voltage driving can be promoted while suppressing the deterioration of the n value and the reduction of the current multiplication factor due to the increase of the recombination current.

【0040】また、2つのベース領域12,13におけ
る伝導帯端がフラットであることにより、キャリアの走
行の障害となるヘテロ障壁が存在しなくなるので、ヘテ
ロバイポーラトランジスタの動作の高速化を図ることが
できる。
Further, since the conduction band edges in the two base regions 12 and 13 are flat, there is no hetero barrier which hinders the traveling of carriers, so that the operation speed of the hetero bipolar transistor can be increased. it can.

【0041】(第3の実施形態)図5(a),(b)
は、第3の実施形態における第1ベース領域及び第2ベ
ース領域のC及びGe含有率と不純物であるボロン
(B)の濃度とを示す図、及び電圧印加時におけるエミ
ッタ領域−ベース領域−コレクタ領域のエネルギーバン
ド図である。なお、図5(a)において、n型不純物の
濃度の図示は省略されている。
(Third Embodiment) FIGS. 5A and 5B.
FIG. 3 is a diagram showing the C and Ge contents of the first base region and the second base region and the concentration of boron (B) which is an impurity in the third embodiment, and the emitter region-base region-collector when a voltage is applied. It is an energy band figure of a field. Note that, in FIG. 5A, the illustration of the concentration of the n-type impurity is omitted.

【0042】本実施形態においては、第1ベース領域1
2と第2ベース領域13の境界部おける両者のバンドギ
ャップを等しくし、第1ベース領域12のバンドギャッ
プがベース走行電子を加速する方向に変化するように、
第1,第2ベース領域12,13のGe,C含有率を調
整している点が特徴である。そのために、SiGeC層
における組成を一般式Si1-x-y Gexy で表し、第
1ベース領域12の第2ベース領域側端部と第2ベース
領域13とにおけるC含有率の差をΔyとしたときに、
第1ベース領域12の第2ベース領域側端部と第2ベー
ス領域13とにおけるGe含有率の差Δxを上記式
(1)に基づき決定する。そして、第1ベース領域12
におけるGe含有率を、第2ベース領域側端部からコレ
クタ埋め込み層11に向かう方向に増大させる。
In this embodiment, the first base region 1
The band gaps of the second base region 13 and the second base region 13 are made equal to each other so that the band gap of the first base region 12 changes in a direction of accelerating base traveling electrons.
The feature is that the Ge and C content rates of the first and second base regions 12 and 13 are adjusted. Therefore, the composition in the SiGeC layer is represented by the general formula Si 1-xy Ge x C y , and the difference in C content between the second base region side end of the first base region 12 and the second base region 13 is represented by Δy. When I did
The difference Δx in Ge content between the second base region side end of the first base region 12 and the second base region 13 is determined based on the above equation (1). Then, the first base region 12
The Ge content in is increased in the direction from the end portion on the second base region side toward the collector buried layer 11.

【0043】図5(a)に示すように、本実施形態にお
いては、第1ベース領域12の第2ベース領域側端部に
おけるGe含有率を高めの値(例えば20.0%)と
し、第1ベース領域12のコレクタ埋め込み層側端部に
おけるGe含有率をさらに高めの値(例えば30%)と
し、第2ベース領域13のGe含有率は低い一定値(例
えば15.2%)とする。一方、Cの含有率は、第1ベ
ース領域12においては高めの一定値(例えば1.4
%)で、第2ベース領域13においては低めの一定値
(例えば0.3%)であるとする。つまり、第1ベース
領域12の第2ベース領域側端部はSiGe0.20
0.014 層からなり、第1ベース領域12のコレクタ埋め
込み層側端部はSiGe0.300.014 層からなり、第2
ベース領域13はSiGe0.1520.003 層からなって
いる。
As shown in FIG. 5A, in this embodiment, the Ge content in the end portion of the first base region 12 on the second base region side is set to a higher value (for example, 20.0%), and The Ge content in the end portion of the first base region 12 on the collector buried layer side is set to a higher value (for example, 30%), and the Ge content in the second base region 13 is set to a low constant value (for example, 15.2%). On the other hand, the C content is higher in the first base region 12 by a constant value (for example, 1.4).
%), And the second base region 13 has a low constant value (for example, 0.3%). That is, the end of the first base region 12 on the second base region side is made of SiGe 0.20 C.
Consists 0.014 layer, the collector buried layer side end portion of the first base region 12 is made of SiGe 0.30 C 0.014 layer, the second
The base region 13 is composed of a SiGe 0.152 C 0.003 layer.

【0044】このとき、Ge0.200.014 層のバンドギ
ャップは約1.02eVであり、SiGe0.152
0.003 層のバンドギャップも約1.02eVであって、
図5(b)に示すように、2つのベース領域12,13
の境界部におけるバンドギャップは等しい。一方、第1
ベース領域12のコレクタ埋め込み層側端部におけるバ
ンドギャップは約0.93eVである。したがって、第
1ベース領域12において、バンドギャップが第2ベー
ス領域側端部からコレクタ埋め込み層11に向かう方向
に徐々に小さくなるように変化しているので、第1ベー
ス領域12における電子がドリフト電界により加速され
て、電子の走行時間が短縮され、ヘテロバイポーラトラ
ンジスタの高周波特性が向上する。また、境界部におい
てバンドギャップが同じ2つのSiGeC層が積層され
ている場合、上記第2の実施形態と同様に、よりいっそ
うの低電圧駆動化を図ることができる。そして、上述の
ように、C含有率の低い第2ベース領域13がエミッタ
領域14aと第1ベース領域12との間に介在すること
で、エミッタ・ベ−ス間の空乏層(図5(b)に示す領
域Rdp)中の再結合電流を低減することができる。
At this time, the band gap of the Ge 0.20 C 0.014 layer is about 1.02 eV, and SiGe 0.152 C
The band gap of the 0.003 layer is also about 1.02 eV,
As shown in FIG. 5B, the two base regions 12, 13 are
The band gaps at the boundaries of are equal. On the other hand, the first
The band gap at the end of the base region 12 on the collector buried layer side is about 0.93 eV. Therefore, in the first base region 12, the band gap changes so as to gradually decrease in the direction from the end portion on the second base region side toward the collector buried layer 11, so that electrons in the first base region 12 drift field. Is accelerated, the transit time of electrons is shortened, and the high frequency characteristics of the hetero bipolar transistor are improved. Further, when two SiGeC layers having the same band gap are laminated at the boundary portion, it is possible to achieve further lower voltage driving as in the second embodiment. Then, as described above, the second base region 13 having a low C content is interposed between the emitter region 14a and the first base region 12, so that the depletion layer between the emitter and the base (see FIG. It is possible to reduce the recombination current in the region Rdp) shown in FIG.

【0045】すなわち、本実施形態においては、上記第
2の実施形態と同じ効果に加えて、ヘテロバイポーラト
ランジスタの高周波特性の改善を図ることができる。
That is, in this embodiment, in addition to the same effect as the second embodiment, the high frequency characteristics of the hetero-bipolar transistor can be improved.

【0046】(第4の実施形態)図6(a),(b)
は、第4の実施形態における第1ベース領域及び第2ベ
ース領域のC及びGe含有率と不純物であるボロン
(B)の濃度とを示す図、及び電圧印加時におけるエミ
ッタ領域−ベース領域−コレクタ領域のエネルギーバン
ド図である。なお、図6(a)において、n型不純物の
濃度の図示は省略されている。
(Fourth Embodiment) FIGS. 6A and 6B.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of the first base region and the second base region and the concentration of boron (B) as an impurity in the fourth embodiment, and the emitter region-base region-collector at the time of voltage application. It is an energy band figure of a field. Note that, in FIG. 6A, the illustration of the concentration of the n-type impurity is omitted.

【0047】本実施形態においては、第1ベース領域1
2と第2ベース領域13との両者のバンドギャップが等
しくなり、かつ、第1,第2ベース領域12,13の境
界部における格子歪みができるだけ小さくなるように、
第1,第2ベース領域12,13のGe,C含有率を調
整している点が特徴である。そのために、第1ベース領
域12の第2ベース領域側端部におけるGe及びC含有
率は第2ベース領域13と同じとしつつ、第1ベース領
域12におけるGe含有率及びC含有率を、第2ベース
領域側端部からコレクタ埋め込み層11に向かう方向に
増大させる。その際、SiGeC層における組成を一般
式Si1-x-y Gexy で表し、第1ベース領域12の
第1ベース領域側端部を除く領域と第2ベース領域13
とにおけるC含有率の差をΔyとしたときに、第1ベー
ス領域12の第1ベース領域側端部を除く領域と第2ベ
ース領域13とにおけるGe含有率の差Δxを上記式
(1)に基づき決定する。
In this embodiment, the first base region 1
2 and the second base region 13 have equal band gaps, and the lattice strain at the boundary between the first and second base regions 12 and 13 is as small as possible.
The feature is that the Ge and C content rates of the first and second base regions 12 and 13 are adjusted. Therefore, while the Ge and C content in the second base region side end portion of the first base region 12 is the same as the second base region 13, the Ge content and C content in the first base region 12 are It is increased in the direction from the end of the base region side toward the collector buried layer 11. At that time, the composition of the SiGeC layer is represented by the general formula Si 1-xy Ge x C y , and the region of the first base region 12 excluding the end portion on the first base region side and the second base region 13 are represented.
When the difference in C content rate between and is Δy, the difference Δx in Ge content between the second base region 13 and the region of the first base region 12 excluding the end on the first base region side is expressed by the above formula (1). Based on.

【0048】図6(a)に示すように、本実施形態にお
いては、第2ベース領域13と第1ベース領域12の第
2ベース領域側端部とにおけるGe含有率を共通の値
(例えば26.8%)とし、第1ベース領域12のコレ
クタ埋め込み層側端部におけるGe含有率を高めの値
(例えば31.3%)とする。一方、Cの含有率は、第
2ベース領域13と第1ベース領域12の第2ベース領
域側端部とにおいては共通の値(例えば0.35%)
で、第1ベース領域12のコレクタ埋め込み層側端部に
おいてはより高めの値(例えば1.4%)であるとす
る。つまり、第2ベース領域13と第1ベース領域12
の第2ベース領域側端部とはSiGe0.2680. 0035
からなり、第1ベース領域12のコレクタ埋め込み層側
端部はSiGe0. 3130.014 層からなっている。
As shown in FIG. 6A, in the present embodiment, the Ge content in the second base region 13 and the end of the first base region 12 on the second base region side has a common value (for example, 26). 0.8%), and the Ge content at the end of the first base region 12 on the collector buried layer side is set to a higher value (for example, 31.3%). On the other hand, the content rate of C is a common value (for example, 0.35%) in the second base region 13 and the end of the first base region 12 on the second base region side.
Then, it is assumed that the end portion of the first base region 12 on the collector buried layer side has a higher value (for example, 1.4%). That is, the second base region 13 and the first base region 12
And the second base region end of the consist SiGe 0.268 C 0. 0035 layers, collector buried layer side end portion of the first base region 12 is made of SiGe 0. 313 C 0.014 layer.

【0049】このとき、SiGe0.2680.0035層のバ
ンドギャップは約0.93eVであり、SiGe0.313
0.014 層のバンドギャップは約0.93eVであっ
て、図6(b)に示すように、2つのベース領域12,
13におけるバンドギャップは等しい。そして、第1,
第2ベース領域12,13の境界部におけるGe,C含
有率がともに等しいので、境界部における格子定数の急
激な変化がないことで、ベース領域全体としての格子歪
みをできるだけ小さくすることができる。よって、格子
歪みによる転位などの欠陥の発生を抑制することができ
るので、ヘテロバイポーラトランジスタの電気的特性の
向上を図ることができる。
At this time, the band gap of the SiGe 0.268 C 0.0035 layer is about 0.93 eV, and SiGe 0.313
The bandgap of the C 0.014 layer is about 0.93 eV, and as shown in FIG.
The band gaps at 13 are equal. And the first,
Since the Ge and C contents are the same at the boundary between the second base regions 12 and 13, there is no sudden change in the lattice constant at the boundary, so that the lattice strain of the entire base region can be minimized. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects such as dislocations due to lattice strain, so that it is possible to improve the electrical characteristics of the hetero bipolar transistor.

【0050】一方、バンドギャップが同じ2つのSiG
eC層が積層されている場合、上記第2の実施形態と同
様に、よりいっそうの低電圧駆動化を図ることができ
る。そして、上述のように、C含有率の低い第2ベース
領域13がエミッタ領域14aと第1ベース領域12と
の間に介在することで、エミッタ・ベ−ス間の空乏層
(図6(b)に示す領域Rdp)中の再結合電流を低減す
ることができる。
On the other hand, two SiGs having the same band gap
When the eC layer is laminated, as in the second embodiment, further low voltage driving can be achieved. Then, as described above, the second base region 13 having a low C content is interposed between the emitter region 14a and the first base region 12, so that the depletion layer between the emitter and the base (see FIG. It is possible to reduce the recombination current in the region Rdp) shown in FIG.

【0051】すなわち、本実施形態においては、上記第
2の実施形態と同じ効果に加えて、欠陥の発生の抑制に
よりヘテロバイポーラトランジスタの電気的特性の改善
を図ることができる。
That is, in this embodiment, in addition to the same effect as in the second embodiment, the electrical characteristics of the hetero-bipolar transistor can be improved by suppressing the generation of defects.

【0052】(第5の実施形態)図7(a),(b)
は、第5の実施形態における第1ベース領域及び第2ベ
ース領域のC及びGe含有率と不純物であるボロン
(B)の濃度とを示す図、及び電圧印加時におけるエミ
ッタ領域−ベース領域−コレクタ領域のエネルギーバン
ド図である。なお、図7(a)において、n型不純物の
濃度の図示は省略されている。
(Fifth Embodiment) FIGS. 7A and 7B.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of the first base region and the second base region and the concentration of boron (B) which is an impurity in the fifth embodiment, and the emitter region-base region-collector when a voltage is applied. It is an energy band figure of a field. Note that, in FIG. 7A, the concentration of the n-type impurity is not shown.

【0053】本実施形態においては、第1ベース領域1
2と第2ベース領域13の境界部おける両者のバンドギ
ャップを等しくし、第1ベース領域12のバンドギャッ
プがベース走行電子を加速する方向に変化させるととも
に、第1,第2ベース領域12,13の境界部における
格子歪みができるだけ小さくなるように、第1,第2ベ
ース領域12,13のGe,C含有率を調整している点
が特徴である。そのために、第1ベース領域12の第2
ベース領域側端部におけるGe及びC含有率は第2ベー
ス領域13と同じとしつつ、第1ベース領域12におけ
るC含有率及びGe含有率を、第2ベース領域側端部か
らコレクタ埋め込み層11に向かう方向に増大させる。
In this embodiment, the first base region 1
The band gaps of the first base region 12 and the second base region 13 are made equal to each other, the band gap of the first base region 12 is changed to accelerate the base traveling electrons, and the first and second base regions 12, 13 are formed. The feature is that the Ge and C content rates of the first and second base regions 12 and 13 are adjusted so that the lattice strain at the boundary portion of 1) is minimized. To this end, the second base region 12 of the second
The Ge and C content in the base region side end portion is the same as that in the second base region 13, while the C and Ge content ratio in the first base region 12 is changed from the second base region side end portion to the collector buried layer 11. Increase in the direction.

【0054】図7(a)に示すように、本実施形態にお
いては、第2ベース領域13と第1ベース領域12の第
2ベース領域側端部とにおけるGe含有率を共通の値
(例えば15.2%)とし、第1ベース領域12のコレ
クタ埋め込み層側端部におけるGe含有率を高めの値
(例えば30%)とする。一方、Cの含有率は、第2ベ
ース領域13と第1ベース領域12の第2ベース領域側
端部とにおいては共通の値(例えば0.3%)で、第1
ベース領域12のコレクタ埋め込み層側端部においては
より高めの値(例えば1.4%)であるとする。つま
り、第2ベース領域13と第1ベース領域12の第2ベ
ース領域側端部とはSiGe0.1520.003層からなり、
第1ベース領域12のコレクタ埋め込み層側端部はSi
Ge0.300.01 4 層からなっている。
As shown in FIG. 7A, in the present embodiment, the Ge content in the second base region 13 and the end of the first base region 12 on the second base region side has a common value (for example, 15). 0.2%), and the Ge content in the end portion of the first base region 12 on the collector buried layer side is set to a higher value (for example, 30%). On the other hand, the content ratio of C has a common value (for example, 0.3%) between the second base region 13 and the end of the first base region 12 on the second base region side, and
It is assumed that the end portion of the base region 12 on the collector buried layer side has a higher value (for example, 1.4%). That is, the second base region 13 and the end of the first base region 12 on the second base region side are made of a SiGe 0.152 C 0.003 layer,
The end of the first base region 12 on the collector buried layer side is made of Si.
It consists of Ge 0.30 C 0.01 4 layers.

【0055】このとき、SiGe0.1520.003層のバン
ドギャップは約1.02eVであり、SiGe0.30
0.014 層バンドギャップは約0.93eVである。した
がって、第1ベース領域12において、バンドギャップ
が第2ベース領域側端部からコレクタ埋め込み層11に
向かう方向に徐々に小さくなるように変化しているの
で、第1ベース領域12における電子がドリフト電界に
より加速されて、電子の走行時間が短縮され、ヘテロバ
イポーラトランジスタの高周波特性が向上する。そし
て、第1,第2ベース領域12,13の境界部における
Ge,C含有率がともに等しいので、境界部における格
子定数の急激な変化がないことで、ベース領域全体とし
ての格子歪みをできるだけ小さくすることができる。よ
って、格子歪みによる転位などの欠陥の発生を抑制する
ことができるので、ヘテロバイポーラトランジスタの電
気的特性の向上を図ることができる。
At this time, the band gap of the SiGe 0.152 C 0.003 layer is about 1.02 eV, and SiGe 0.30 C
The 0.014 layer band gap is about 0.93 eV. Therefore, in the first base region 12, the band gap changes so as to gradually decrease in the direction from the end portion on the second base region side toward the collector buried layer 11, so that electrons in the first base region 12 drift field. Is accelerated, the transit time of electrons is shortened, and the high frequency characteristics of the hetero bipolar transistor are improved. Since the Ge and C contents are the same at the boundary between the first and second base regions 12 and 13, there is no sudden change in the lattice constant at the boundary, so that the lattice strain of the entire base region is minimized. can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects such as dislocations due to lattice strain, so that it is possible to improve the electrical characteristics of the hetero bipolar transistor.

【0056】また、境界部においてバンドギャップが同
じ2つのSiGeC層が積層されている場合、上記第2
の実施形態と同様に、よりいっそうの低電圧駆動化を図
ることができる。そして、上述のように、C含有率の低
い第2ベース領域13がエミッタ領域14aと第1ベー
ス領域12との間に介在することで、エミッタ・ベ−ス
間の空乏層(図7(b)に示す領域Rdp)中の再結合電
流を低減することができる。
In the case where two SiGeC layers having the same band gap are laminated at the boundary, the above-mentioned second
Similar to the above embodiment, further lower voltage driving can be achieved. Then, as described above, the second base region 13 having a low C content is interposed between the emitter region 14a and the first base region 12, so that the depletion layer between the emitter and the base (see FIG. It is possible to reduce the recombination current in the region Rdp) shown in FIG.

【0057】すなわち、本実施形態においては、上記第
3の実施形態と第4の実施形態の効果を併せて発揮する
ことができる。
That is, in this embodiment, the effects of the third embodiment and the fourth embodiment can be exhibited together.

【0058】(その他の実施形態)なお、上記各実施形
態においては、第2ベース領域13がSiGeC層であ
る場合のみについて説明したが、上記各実施形態は、第
2ベース領域13がSiGe層によって構成されている
ものについても適用することができる。
Other Embodiments In each of the above-described embodiments, only the case where the second base region 13 is the SiGeC layer has been described. However, in each of the above-described embodiments, the second base region 13 is formed of the SiGe layer. It can also be applied to what is configured.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明のヘテロバイポーラトランジスタ
によれば、SiGeC層からなるベース領域のうちエミ
ッタ領域に隣接する領域のC含有率を、コレクタ領域に
隣接領域のC含有率よりも小さくしたので、再結合電流
の抑制により、低駆動電圧化を図りつつ、電流増倍率や
高周波特性などの電気的特性の改善を図ることができ
る。
According to the hetero-bipolar transistor of the present invention, the C content of the region adjacent to the emitter region in the base region made of the SiGeC layer is made smaller than the C content of the region adjacent to the collector region. By suppressing the recombination current, electrical characteristics such as current multiplication factor and high frequency characteristics can be improved while lowering the driving voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】SiGeC三元混晶半導体におけるGe及びC
の含有率とバンドギャップ,格子歪みの関係を示す状態
図である。
FIG. 1 Ge and C in SiGeC ternary mixed crystal semiconductor
FIG. 3 is a state diagram showing the relationship between the content rate of, the band gap, and the lattice strain.

【図2】本発明の各実施形態に共通するヘテロバイポー
ラトランジスタ(HBT)の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a hetero bipolar transistor (HBT) common to each embodiment of the present invention.

【図3】(a),(b)は、第1の実施形態におけるH
BTのC,Ge含有率とボロン濃度とを示す図、及び電
圧印加時におけるエネルギーバンド図である。
3A and 3B show H in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of BT and the boron concentration, and an energy band diagram when a voltage is applied.

【図4】(a),(b)は、第2の実施形態におけるH
BTのC,Ge含有率とボロン濃度とを示す図、及び電
圧印加時におけるエネルギーバンド図である。
4A and 4B show H in the second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of BT and the boron concentration, and an energy band diagram when a voltage is applied.

【図5】(a),(b)は、第3の実施形態におけるH
BTのC,Ge含有率とボロン濃度とを示す図、及び電
圧印加時におけるエネルギーバンド図である。
5 (a) and 5 (b) are H in the third embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of BT and the boron concentration, and an energy band diagram when a voltage is applied.

【図6】(a),(b)は、第4の実施形態におけるH
BTのC,Ge含有率とボロン濃度とを示す図、及び電
圧印加時におけるエネルギーバンド図である。
6 (a) and 6 (b) are H in the fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of BT and the boron concentration, and an energy band diagram when a voltage is applied.

【図7】(a),(b)は、第5の実施形態におけるH
BTのC,Ge含有率とボロン濃度とを示す図、及び電
圧印加時におけるエネルギーバンド図である。
7A and 7B show H in the fifth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the C and Ge contents of BT and the boron concentration, and an energy band diagram when a voltage is applied.

【図8】(a),(b)は、それぞれ順に、SiGe
0.268 HBT,SiGe0.268 0.0091HBTのガンメ
ルプロットを示す図である。
8A and 8B are, respectively, SiGe.
0.268 HBT, SiGe0.268 C 0.0091HBT game
It is a figure which shows a le plot.

【図9】(a),(b)は、それぞ順に、SiGe
0.268 HBT,SiGe0.2680. 0091HBTの電流増
倍率(β)を示す図である。
9 (a) and 9 (b) are, respectively, SiGe.
0.268 HBT, a diagram illustrating a SiGe 0.268 C 0. 0091 HBT current multiplication factor of the (beta).

【図10】SiGe0.268 HBT,SiGe0.268
0.0091HBTのエミッタ・ベース間のダイオード特性の
順方向の電流電圧特性の測定結果と、電子の再結合電流
と拡散電流の和の計算値の測定結果とのフィッティング
を調べるための図である。
FIG. 10: SiGe 0.268 HBT, SiGe 0.268 C
FIG. 9 is a diagram for investigating the fitting between the measurement result of the forward current-voltage characteristic of the diode characteristic between the emitter and the base of the 0.0091 HBT and the measurement result of the sum of the recombination current of electrons and the diffusion current.

【図11】(a),(b)は、それぞれ順に、ベース領
域に均一にGeを含有しているSiGe0.268 HBTの
ベース領域における再結合寿命を変化させてガンメルプ
ロット,電流増倍率をシミュレ−ションした結果を示す
図である。
FIGS. 11 (a) and 11 (b) respectively show a Gummel plot and a current multiplication factor by sequentially changing the recombination lifetime in the base region of SiGe 0.268 HBT containing Ge uniformly in the base region. It is a figure which shows the result of having performed.

【図12】本発明の効果確認のための実験に用いたサン
プルのパラメータを表にして示す図である。
FIG. 12 is a table showing parameters of a sample used in an experiment for confirming the effect of the present invention.

【図13】図12に示すサンプルについて測定したバイ
アス電圧−電流特性のデータを示す図である。
13 is a diagram showing data of bias voltage-current characteristics measured for the sample shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 Si基板 11 コレクタ埋め込み層 12 第1ベース領域 13 第2ベース領域 14 Siキャップ層 14a エミッタ領域 15 エミッタ電極 10 Si substrate 11 Collector embedded layer 12 First base area 13 Second base area 14 Si cap layer 14a Emitter region 15 Emitter electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 剛 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 大西 照人 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 AP00 BA92 BB01 BB04 BE07 BF06 BG06 BM01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tsuyoshi Takagi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Teruhito Onishi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Minoru Kubo             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5F003 AP00 BA92 BB01 BB04 BE07                       BF06 BG06 BM01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設けられ、Siを含む半導体材
料からなる第1導電型のコレクタ領域と、 上記コレクタ領域の上に設けられ、C含有率が不均一で
あるSi1-x-y Gexy 層(0<x<1,0<y<
1)からなる第2導電型のベース領域と、 上記ベース領域の上に設けられ、上記ベース領域との間
でヘテロ接合を形成するSiを含む半導体材料からなる
第1導電型のエミッタ領域とを備え、 上記ベース領域のうちC含有率が最大の部分は、上記エ
ミッタ領域に隣接する領域とは離れており、 上記ベース領域のうち上記エミッタ領域に隣接する領域
を除く領域が、上記エミッタ領域から上記コレクタ領域
に向かう方向にC含有率が増大する組成を有する、ヘテ
ロバイポーラトランジスタ。
1. A first conductivity type collector region formed on a substrate and made of a semiconductor material containing Si, and Si 1-xy Ge x formed on the collector region and having a non-uniform C content. C y layer (0 <x <1, 0 <y <
A second conductivity type base region made of 1) and a first conductivity type emitter region made of a semiconductor material containing Si which is provided on the base region and forms a heterojunction with the base region. The portion of the base region having the largest C content is separated from the region adjacent to the emitter region, and the region of the base region excluding the region adjacent to the emitter region is separated from the emitter region. A hetero-bipolar transistor having a composition in which the C content increases in the direction toward the collector region.
【請求項2】 基板上に設けられ、Siを含む半導体材
料からなる第1導電型のコレクタ領域と、 上記コレクタ領域の上に設けられ、C含有率が不均一で
あるSi1-x-y Gexy 層(0<x<1,0<y<
1)からなる第2導電型のベース領域と、 上記ベース領域の上に設けられ、上記ベース領域との間
でヘテロ接合を形成するSiを含む半導体材料からなる
第1導電型のエミッタ領域とを備え、 上記ベース領域のうちC含有率が最大の部分は、上記エ
ミッタ領域に隣接する領域とは離れており、 上記ベース領域は、上記コレクタ領域に隣接する領域を
含む第1ベース領域と、上記エミッタ領域に隣接する領
域を含む第2ベース領域とに分けられており、第1ベー
ス領域の少なくとも第2ベース領域側端部のバンドギャ
ップが上記第2ベース領域のバンドギャップと等しいか
小さく、 上記第1ベース領域の少なくとも第2ベース領域側端部
と第2ベース領域とにおけるGe含有率の差をΔxと
し、第1ベース領域の少なくとも第2ベース領域側端部
と第2ベース領域とにおけるC含有率の差をΔyとした
ときに、 Δx≧4.288Δy の関係がある、ヘテロバイポーラトランジスタ。
2. A first conductivity type collector region formed on a substrate and made of a semiconductor material containing Si, and Si 1-xy Ge x formed on the collector region and having a non-uniform C content. C y layer (0 <x <1, 0 <y <
A second conductivity type base region made of 1) and a first conductivity type emitter region made of a semiconductor material containing Si which is provided on the base region and forms a heterojunction with the base region. A portion of the base region having the largest C content is separated from a region adjacent to the emitter region, the base region includes a first base region including a region adjacent to the collector region, and A second base region including a region adjacent to the emitter region, and a band gap of at least a second base region side end portion of the first base region is equal to or smaller than the band gap of the second base region, The difference in Ge content between at least the second base region side end of the first base region and the second base region is Δx, and at least the second base region side of the first base region. Parts and the difference between the C content in the second base region is taken as [Delta] y, a relationship of Δx ≧ 4.288Δy, hetero-bipolar transistor.
【請求項3】 請求項2に記載のヘテロバイポーラトラ
ンジスタにおいて、 上記第1ベース領域のうち上記第2ベース領域側端部を
除く領域では、第1ベース領域において第2ベース領域
からコレクタ領域に向かう方向にバンドギャップが小さ
くなるように構成されている、ヘテロバイポーラトラン
ジスタ。
3. The hetero bipolar transistor according to claim 2, wherein in the region of the first base region excluding the end portion on the second base region side, the first base region extends from the second base region toward the collector region. A hetero-bipolar transistor configured to have a small band gap in the direction.
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