JP2003273118A - Hetero-junction bipolar transistor - Google Patents

Hetero-junction bipolar transistor

Info

Publication number
JP2003273118A
JP2003273118A JP2002072359A JP2002072359A JP2003273118A JP 2003273118 A JP2003273118 A JP 2003273118A JP 2002072359 A JP2002072359 A JP 2002072359A JP 2002072359 A JP2002072359 A JP 2002072359A JP 2003273118 A JP2003273118 A JP 2003273118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ingaas
substrate
emitter
bipolar transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002072359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Sato
薫由 佐藤
Yohei Otogi
洋平 乙木
Takayuki Tsuji
隆之 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2002072359A priority Critical patent/JP2003273118A/en
Publication of JP2003273118A publication Critical patent/JP2003273118A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a driving voltage of an HBT, the parasitic resistance of each layer, and electrode contact resistance in processing a device by using GaAs for a substrate. <P>SOLUTION: A hetero-junction bipolar transistor has a laminated structure comprising an InGaAs sub-collector layer 2, an InGaAs collector layer 3, an InGaAs base layer 4, an InGaP emitter layer 5, an InGaAs emitter contact layer 6, and InGaAs non-alloy contact layers 7, 8 arranged in this order from the substrate side. GaAs is used for the substrate and a buffer layer 1, e.g. in the form of an InGaAs gradient composition layer, is provided between the GaAs substrate and the sub-collector layer 2 to alleviates lattice mismatching between them. <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、半絶縁性化合物半
導体基板上に、III−V族化合物半導体結晶により、サ
ブコレクタ層、コレクタ層、ベース層、エミッタ層、エ
ミッタコンタクト層、ノンアロイ層を設けたへテロ接合
バイポーラトランジスタ(HBT)に係り、特に、基板
としてGaAs基板を用いた低電圧駆動のHBTに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a sub-collector layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, an emitter contact layer and a non-alloy layer on a semi-insulating compound semiconductor substrate with a III-V group compound semiconductor crystal. The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor (HBT), and more particularly to a low voltage drive HBT using a GaAs substrate as a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】エミッタ・ベース接合にヘテロ接合を用
いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)は、
エミッタ層のバンドギャップがベース層のバンドギャッ
プよりも広いことにより、エミッタ注入効率を高くする
ことができるため、超高速、高出力デバイスとして利用
されている。
2. Description of the Related Art A heterojunction bipolar transistor (HBT) using a heterojunction as an emitter-base junction is
Since the bandgap of the emitter layer is wider than the bandgap of the base layer, the emitter injection efficiency can be increased, and thus the device is used as an ultrahigh-speed, high-power device.

【0003】III−V族化合物半導体で構成され、エミ
ッタにワイドバンドギャップ半導体を用いたHBTは、
エミッタとしてAlGaAsを用いたAlGaAs/G
aAs系HBTが一般的である。また、エミッタに、よ
り大きなバンドキャップを持つInGaPを用いること
で、酸素不純物やベースからエミッタへのリーク電流を
低減させるなどの特徴をもつInGaP/GaAs系H
BTも開発されている。また、InP/InGaAs系
HBTの開発も行われるようになってきた。これは、I
nGaAs層内の電子の移動度が高いために、高速動作
に適していることによる。
An HBT which is composed of a III-V group compound semiconductor and uses a wide band gap semiconductor for the emitter is
AlGaAs / G using AlGaAs as an emitter
The aAs-based HBT is common. Further, by using InGaP having a larger band cap for the emitter, InGaP / GaAs-based H having characteristics such as reduction of oxygen impurities and leak current from the base to the emitter.
BT is also being developed. In addition, InP / InGaAs HBTs have also been developed. This is I
This is because the high mobility of electrons in the nGaAs layer makes it suitable for high-speed operation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】いずれのHBTにおい
ても、今まではエミッタ層やベース層に着目して、結晶
性やそれらの界面の改善を図ることで、素子の信頼性を
向上させようと試みられてきた。
In any of the HBTs, it has been attempted so far to improve the reliability of the device by focusing on the emitter layer and the base layer and improving the crystallinity and the interface between them. It has been tried.

【0005】しかしながら、次のような考察の下では、
基板上に異なる格子定数を持つエピタキシャル層を形成
する方が、より優れたヘテロ接合バイポーラトランジス
タを得ることができると考えられる。
However, under the following consideration,
It is considered that a better heterojunction bipolar transistor can be obtained by forming epitaxial layers having different lattice constants on the substrate.

【0006】まず、ベース材料について考察するに、I
nGaAsはGaAsに比べてバンドキャップが狭いた
め、InGaAsでベース層を作成すればHBTを動作
させるのに必要なターンオン(turn on)電圧を小さく
することができ、低電力駆動のHBTの開発に有望であ
る。
First, considering the base material, I
Since nGaAs has a narrower band cap than GaAs, if the base layer is made of InGaAs, the turn-on voltage required to operate the HBT can be reduced, and it is promising for the development of a low-power HBT. Is.

【0007】また、サブコレクタにInGaAsを用い
れば、デバイスを作成する際にコレクタ電極との接触を
低減することができ、デバイス工程に有利である。
Further, if InGaAs is used for the sub-collector, it is possible to reduce the contact with the collector electrode when manufacturing the device, which is advantageous for the device process.

【0008】そこで、このInGaAsサブコレクタ層
を成長させる基板材料について考察するに、In組成比
が0.53であるIn0.53GA0.47Asは、InPと格
子整合する。よって、InP基板上にIn0.53GA0.47
Asを成長させれば格子不整合による表面ラフネスの増
大を生じることなくHBT構造を作成することができ
る。
Considering the substrate material for growing the InGaAs subcollector layer, In 0.53 GA 0.47 As having an In composition ratio of 0.53 is lattice-matched with InP. Therefore, In 0.53 GA 0.47 on the InP substrate
If As is grown, an HBT structure can be created without causing an increase in surface roughness due to lattice mismatch.

【0009】しかしながらInP基板は高価であり、且
つ破損しやすい。
However, the InP substrate is expensive and easily damaged.

【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、III−V族化合物半導体の基板として一般的なGa
As基板を用い、HBT動作の駆動電圧、各層の寄生抵
抗、デバイスプロセス時の電極接触抵抗の低減を実現し
たヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a general Ga as a substrate for III-V group compound semiconductors.
(EN) A heterojunction bipolar transistor that uses an As substrate and realizes reduction of driving voltage for HBT operation, parasitic resistance of each layer, and electrode contact resistance during device process.

【0011】本発明は、III−V族化合物半導体の基板
として一般的なGaAs基板を用いた低電圧駆動HBT
として、GaAs基板上にエミッタ/ベース接合がIn
GaP/InGaAsヘテロ接合により構成されるIn
GaP/InGaAs系のHBTを作成する技術、特
に、GaAsとInGaAsの格子不整合系における格
子不整合による表面のラフネスを低減させる技術を提供
する。そして、本発明のHBTは、InGaAsベース
層を有することによりターンオン電圧を低減可能、すな
わち低電力駆動のHBTとするものである。また、本発
明のHBTは、InGaAs層内の電子の移動度が高い
ために、高速動作に適し、さらにInGaAsサブコレ
クタ層を有することにより、デバイス作成時の電極との
接触抵抗を低減することができる。
The present invention is a low voltage drive HBT using a general GaAs substrate as a substrate of a III-V group compound semiconductor.
As an In / emitter junction on the GaAs substrate
In composed of a GaP / InGaAs heterojunction
Provided is a technique for producing a GaP / InGaAs-based HBT, and in particular, a technique for reducing surface roughness due to lattice mismatch in a lattice mismatch system of GaAs and InGaAs. The HBT of the present invention has an InGaAs base layer, so that the turn-on voltage can be reduced, that is, a low-power drive HBT. Further, the HBT of the present invention has a high electron mobility in the InGaAs layer, and thus is suitable for high-speed operation. Further, by having the InGaAs subcollector layer, the contact resistance with the electrode during device fabrication can be reduced. it can.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0013】請求項1の発明に係るヘテロ接合バイポー
ラトランジスタは、基板側から順に、サブコレクタ層、
コレクタ層、ベース層、エミッタ層、エミッタコンタク
ト層、ノンアロイコンタクト層を形成した積層構造を備
えた化合物半導体によるヘテロ接合バイポーラトランジ
スタにおいて、前記基板と前記サブコレクタ層との間
に、両者間の格子不整合を緩和するためのバッファ層を
設けたことを特徴とする。
The heterojunction bipolar transistor according to the first aspect of the present invention comprises a subcollector layer,
In a heterojunction bipolar transistor made of a compound semiconductor having a laminated structure in which a collector layer, a base layer, an emitter layer, an emitter contact layer, and a non-alloy contact layer are formed, a lattice between the substrate and the subcollector layer is provided. A feature is that a buffer layer is provided to alleviate the mismatch.

【0014】ここで、基板上にバッファ層を形成する形
態としては、組成傾斜層により形成する形態(図2
(c)参照)が挙げられる。
Here, as a form of forming the buffer layer on the substrate, a form of a composition gradient layer (FIG. 2) is used.
(See (c)).

【0015】請求項2の発明は、請求項1に記載のヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタにおいて、前記バッファ
層として、組成傾斜層を用いたことを特徴とする。これ
は図2(c)の形態に対応するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the first aspect, a composition graded layer is used as the buffer layer. This corresponds to the form shown in FIG.

【0016】請求項3の発明は、請求項1又は2に記載
のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、前記基
板がGaAsから成り、前記バッファ層、前記サブコレ
クタ層、前記コレクタ層、前記ベース層、前記エミッタ
コンタクト層がInGaAsから成り、前記エミッタ層
がInGaP層から成ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the first or second aspect, the substrate is made of GaAs, and the buffer layer, the subcollector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter. The contact layer is made of InGaAs, and the emitter layer is made of an InGaP layer.

【0017】請求項4の発明に係るヘテロ接合バイポー
ラトランジスタは、GaAs基板上に、バッファ層とし
て、InGaAsをIn組成比を0から所定値(例えば
0.15)まで徐々に増大させて、GaAs結晶上のI
nGaAs結晶が擬似整合な状態を保持できる臨界膜厚
以上の厚さに成長したInGaAsグレーデッド層(組
成傾斜層)を形成し、このバッファ層上に、InGaA
sサブコレクタ層、InGaAsコレクタ層、InGa
Asベース層、InGaPエミッタ層、InGaAsエ
ミッタコンタクト層、InGaAsノンアロイコンタク
ト層を順に形成したことを特徴とする。
In a heterojunction bipolar transistor according to a fourth aspect of the present invention, InGaAs is used as a buffer layer on a GaAs substrate to gradually increase the In composition ratio from 0 to a predetermined value (for example, 0.15) to form a GaAs crystal. I above
An InGaAs graded layer (composition gradient layer) grown to a thickness equal to or greater than the critical thickness capable of maintaining a pseudo-matching state of the nGaAs crystal is formed, and InGaA is formed on the buffer layer.
s subcollector layer, InGaAs collector layer, InGa
It is characterized in that an As base layer, an InGaP emitter layer, an InGaAs emitter contact layer, and an InGaAs non-alloy contact layer are sequentially formed.

【0018】請求項5の発明は、請求項3〜5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におい
て、前記InGaAs層のIn組成比が0.2以下であ
ることを特徴とする。
The invention of claim 5 is the heterojunction bipolar transistor according to any one of claims 3 to 5, wherein the In composition ratio of the InGaAs layer is 0.2 or less.

【0019】請求項6の発明は、請求項1〜6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におい
て、前記バッファ層、前記サブコレクタ層、前記コレク
タ層、前記ベース層、前記エミッタ層、前記エミッタコ
ンタクト層、前記ノンアロイコンタクト層を有機金属気
相成長法により形成したことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to any one of the first to sixth aspects, the buffer layer, the subcollector layer, the collector layer, the base layer, the emitter layer, the emitter. The contact layer and the non-alloy contact layer are formed by a metal organic chemical vapor deposition method.

【0020】<発明の要点>本発明では、低電圧駆動の
HBTを実現するため、GaAsに比べてバンドキャッ
プが狭いInGaAsをベースに用いたHBTを作成す
る。また、エミッタ抵抗、デバイス工程時のコレクタ電
極の接触抵抗の低減のため、エミッタコンタクト、コレ
クタ、サブコレクタをInGaAsを用いて作成する。
<Points of the Invention> In the present invention, in order to realize an HBT driven at a low voltage, an HBT using InGaAs having a narrow band cap as compared with GaAs is prepared. Further, in order to reduce the emitter resistance and the contact resistance of the collector electrode during the device process, the emitter contact, collector, and subcollector are made of InGaAs.

【0021】一般的なGaAs基板とInGaAsは格
子不整合系であるため、上述の低電圧駆動のHBTをG
aAs基板上に作成するために、格子不整合ヘテロエピ
タキシー技術を用いる。格子不整合ヘテロエピタキシー
では基板と成長面内の格子定数が合うように成長するた
め、成長面内に歪みを持った状態で成長する。このた
め、成長層は多数の転移を含んでおり、また、成長表面
を平滑から島状に変形させることで歪みを緩和しようと
する3次元成長となる。HBT構造の各エピタキシャル
層内に高密度の転位を含んでいることや、各層の界面の
平滑性が低いことは、高性能のHBT特性の実現を妨げ
る要因である。
Since a general GaAs substrate and InGaAs have a lattice mismatch system, the above-mentioned low voltage driven HBT is
Lattice-mismatched heteroepitaxy technology is used for fabrication on aAs substrates. In the lattice-mismatched heteroepitaxy, the growth occurs so that the substrate and the lattice constant in the growth plane match each other, so that the growth occurs in a strained state in the growth plane. For this reason, the growth layer includes many dislocations, and the growth surface is deformed from smooth to island-like, which results in three-dimensional growth in which strain is alleviated. The inclusion of high-density dislocations in each epitaxial layer of the HBT structure and the low smoothness of the interface between the layers are factors that hinder the achievement of high-performance HBT characteristics.

【0022】したがって、上述のような転移の発生や3
次元成長が抑制されるようにバッファ層を設計すること
が格子不整合ヘテロエピタキシーの要点である。
Therefore, the occurrence of the above-mentioned transition or 3
Designing the buffer layer so that dimensional growth is suppressed is a key point of lattice mismatch heteroepitaxy.

【0023】本発明はこのバッファ層としてメタモルフ
ィック層を設けたものである。
The present invention provides a metamorphic layer as the buffer layer.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
を中心に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples.

【0025】<実施例>図1は、本発明に従い、GaA
s基板を用いて構成したInGaP/InGaAs系H
BTの概略構成を示す断面図であり、表1は、この図1
に示したHBTのGaAs基板上の各層の構成を示すも
のである。
<Embodiment> FIG. 1 is a schematic diagram of GaA according to the present invention.
InGaP / InGaAs system H constructed by using s substrate
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of BT, and Table 1 shows this FIG.
3 shows the structure of each layer on the GaAs substrate of the HBT shown in FIG.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】すなわち本実施形態のHBTの場合、図1
で、1はGaAs基板上に形成されたun−InGaA
sバッファ層、2はn−InGaAsサブコレクタ層、
3はn−InGaAsコレクタ層、4はp−InGaA
sベース層、5はn−In0. 58Ga0.42Pエミッタ層、
6はn−InGaAsエミッタコンタクト層、7、8は
n−InGaAsノンアロイコンタクト層を示す。な
お、表中の、エピタキシャル層の名称のn−はエピタキ
シャル層がn型であることを表し、同様にp−はp型を
表し、un−はアンドープを表している。
That is, in the case of the HBT of the present embodiment, FIG.
1 is un-InGaA formed on the GaAs substrate
s buffer layer, 2 is an n-InGaAs subcollector layer,
3 is an n-InGaAs collector layer, 4 is p-InGaA
s base layer, 5 n-In 0. 58 Ga 0.42 P emitter layer,
Reference numeral 6 is an n-InGaAs emitter contact layer, and 7 and 8 are n-InGaAs non-alloy contact layers. In the table, n− in the name of the epitaxial layer represents that the epitaxial layer is n-type, similarly p− represents p-type, and un− represents undoped.

【0028】表1に示すように、サブコレクタ層2、コ
レクタ層3、ベース層4、エミッタコンタクト層6の各
InxGa1-xAs層は、GaAs基板との格子ミスマッ
チを考慮してIn組成比xを0.15とし、In0.15
0.85Asとした。バッファ層1のInxGa1-xAs層
は、は50nmにわたってIn組成比xが0から0.1
5に徐々に変化するIn(0→0.15)GaAs組成傾斜層
とした。
As shown in Table 1, the In x Ga 1-x As layers of the sub-collector layer 2, the collector layer 3, the base layer 4 and the emitter contact layer 6 are made of In considering the lattice mismatch with the GaAs substrate. In 0.15 G with a composition ratio x of 0.15
a 0.85 As. The In x Ga 1-x As layer of the buffer layer 1 has an In composition ratio x of 0 to 0.1 over 50 nm.
An In (0 → 0.15) GaAs composition graded layer gradually changing to 5 was used.

【0029】また、InGaPエミッタ層5のInx
1-xP層は、成長時のInの原料であるトリメチルイ
ンジウム(TMI)とGaの原料であるトリメチルガリ
ウム(TMG)の流量比をさまざまに設定して下地のI
0.15Ga0.85As上に成長を試み、X線回折反射測定
から下地のIn0.15Ga0.85As上と格子整合する流量
比を決定した。この条件で成長させたInxGa1-x
は、In組成比xが0.58であるIn0.58Ga0.42
である。
Further, the InGaP emitter layer 5 is made of In x G
The a 1-x P layer is formed by setting various flow rate ratios of trimethylindium (TMI) that is a raw material of In and trimethylgallium (TMG) that is a raw material of Ga during growth.
Growth was attempted on n 0.15 Ga 0.85 As, and the flow rate ratio that was lattice-matched with the underlying In 0.15 Ga 0.85 As was determined by X-ray diffraction reflection measurement. In x Ga 1-x P grown under these conditions
Is In 0.58 Ga 0.42 P having an In composition ratio x of 0.58
Is.

【0030】表2は、比較例であり、一般的なInGa
P/GaAs系HBTとして構成した場合の、GaAs
基板上の各層の構成を示すものである。一般的なInG
aP/GaAs系HBTの場合、図1で、1はGaAs
バッファ層、2はGaAsサブコレクタ層、3はGaA
sコレクタ層、4はGaAsベース層、5はInGaP
エミッタ層、6はGaAsエミッタコンタクト層、7、
8はInGaAsノンアロイコンタクト層を示す。
Table 2 is a comparative example, and general InGa
GaAs when configured as a P / GaAs HBT
3 shows a configuration of each layer on a substrate. General InG
In the case of aP / GaAs HBT, 1 is GaAs in FIG.
Buffer layer, 2 is GaAs subcollector layer, 3 is GaA
s collector layer, 4 is a GaAs base layer, 5 is InGaP
Emitter layer, 6 is a GaAs emitter contact layer, 7,
Reference numeral 8 indicates an InGaAs non-alloy contact layer.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】本発明との相違は、比較例(表2)の場
合、サブコレクタ層2、コレクタ層3、ベース層4、エ
ミッタコンタクト層6にそれぞれGaAsを用いている
点にある。これに対して、本発明(表1)では、サブコ
レクタ層2、コレクタ層3、ベース層4、エミッタコン
タクト層6にそれぞれIn0.15Ga0.85Asを用いてい
る。
The difference from the present invention is that in the comparative example (Table 2), GaAs is used for the subcollector layer 2, the collector layer 3, the base layer 4, and the emitter contact layer 6, respectively. On the other hand, in the present invention (Table 1), In 0.15 Ga 0.85 As is used for the sub-collector layer 2, the collector layer 3, the base layer 4, and the emitter contact layer 6, respectively.

【0033】図3はHBTの基本特性を示すガンメルプ
ロットと呼ばれる電流−電圧特性で、本発明(本実施
例)のInGaP/InGaAs系HBTと、上記比較
例の一般的なInGaP/GaAs系HBTとを、比較
して示したものである。本発明のInGaP/InGa
As系HBTは一般的なInGaP/GaAs系HBT
に比べて低電圧から電流増幅が得られていることがわか
る。
FIG. 3 is a current-voltage characteristic called a Gummel plot showing the basic characteristics of the HBT. And are compared and shown. InGaP / InGa of the present invention
As-based HBT is a general InGaP / GaAs-based HBT
It can be seen that current amplification is obtained from a lower voltage than that of.

【0034】図4はn値と呼ばれるHBT特性の理想因
子のIn組成比依存性を示したものである。n値は図3
のガンメルプロットの傾きであり、1以上の値をとる。
理想結晶の場合にn値=1と定義される。図4による
と、n値はIn組成比が0.2以上でn値が著しく増大
している。この結果により、本発明のInGaP/Ga
As系HBTのIn組成比は0.2以下を採用した。
FIG. 4 shows the In composition ratio dependency of the ideal factor of the HBT characteristic called n value. n value is shown in Figure 3.
Is the slope of the Gummel plot of and takes a value of 1 or more.
In the case of an ideal crystal, n value = 1 is defined. According to FIG. 4, the n value significantly increases when the In composition ratio is 0.2 or more. From this result, InGaP / Ga of the present invention
The In composition ratio of As-based HBT was 0.2 or less.

【0035】上記した本実施例のHBTは、III−V族
化合物半導体の基板として一般的なGaAs基板を用い
ているため、InP基板に較べ安価であり、且つ破損し
難い。
The HBT of this embodiment described above uses a general GaAs substrate as the substrate of the III-V group compound semiconductor, so that it is less expensive than the InP substrate and less susceptible to damage.

【0036】GaAsとInGaAsの格子不整合系で
あるが、GaAs基板上に、バッファ層1として、In
GaAsをIn組成比を0から所定値(ここでは0.1
5)まで徐々に増大させて、GaAs結晶上のInGa
As結晶が擬似整合な状態を保持できる臨界膜厚以上の
厚さに成長したInGaAsグレーデッド層(組成傾斜
層)を形成しているため、格子不整合による表面のラフ
ネスを低減させることができる。すなわち、本実施例に
より、GaAs基板を用いたInGaP/InGaAs
系HBTが実現できる。
Although a lattice mismatch system of GaAs and InGaAs, a buffer layer 1 of In is formed on a GaAs substrate.
GaAs has an In composition ratio of 0 to a predetermined value (here, 0.1).
5) until the InGa on the GaAs crystal is gradually increased.
Since the InGaAs graded layer (composition gradient layer) grown to a thickness equal to or greater than the critical film thickness capable of maintaining the pseudo-matching state of the As crystal is formed, surface roughness due to lattice mismatch can be reduced. That is, according to this embodiment, InGaP / InGaAs using a GaAs substrate is used.
A system HBT can be realized.

【0037】本実施例のHBTは、ベース材料に、Ga
Asに比べてバンドキャップが狭いInGaAsでベー
ス層を作成しているため、HBTのターンオン電圧が小
さくなる。よって、低電力駆動のHBTを得ることがで
きる。
In the HBT of this embodiment, the base material is Ga
Since the base layer is made of InGaAs having a band cap narrower than that of As, the turn-on voltage of the HBT becomes small. Therefore, it is possible to obtain an HBT driven by low power.

【0038】また、本実施例のHBTは、InGaAs
層内の電子の移動度が高いために、高速動作に適し、さ
らにInGaAsでサブコレクタ層を作成しているた
め、デバイス作成時の電極との接触抵抗を低減すること
ができ、デバイス工程に有利である。
The HBT of this embodiment is InGaAs.
Since the mobility of electrons in the layer is high, it is suitable for high-speed operation. Moreover, since the subcollector layer is made of InGaAs, the contact resistance with the electrode at the time of making the device can be reduced, which is advantageous for the device process Is.

【0039】また、本実施例によれば、サブコレクタ
層、コレクタ層、ベース層、エミッタコンタクト層に、
それぞれIn組成比が0.2以下のInGaAs層、例
えばIn0.15Ga0.85Asを用いて、HBT動作の駆動
電圧、各層の寄生抵抗、デバイスプロセス時の電極接触
抵抗の低減を実現することができる。
Further, according to this embodiment, the sub-collector layer, the collector layer, the base layer and the emitter contact layer are
By using InGaAs layers each having an In composition ratio of 0.2 or less, for example, In 0.15 Ga 0.85 As, it is possible to realize reduction of driving voltage for HBT operation, parasitic resistance of each layer, and electrode contact resistance during device processing.

【0040】上記実施例では、GaAs基板にIn0.15
Ga0.85Asを成長させる為にGaAs基板上にIn
(0→0.15)GaAs組成傾斜層を形成したが、GaAs
基板上に形成するバッファ層は、上記実施例で記載した
組成傾斜層の他にも、いくつかの形態が考えられる。
In the above embodiment, In 0.15 is formed on the GaAs substrate.
In order to grow Ga 0.85 As, In is grown on the GaAs substrate.
(0 → 0.15) GaAs composition gradient layer was formed,
The buffer layer formed on the substrate may have some forms other than the composition gradient layer described in the above embodiment.

【0041】図2(a)、(b)、(c)はGaAs基
板にIn0.15Ga0.85Asを成長させる為にGaAs基
板上に形成するバッファ層の例であり、これらの構造は
図1における基板からサブコレクタ層2までの構造に対
応する。
FIGS. 2A, 2B and 2C are examples of the buffer layer formed on the GaAs substrate for growing In 0.15 Ga 0.85 As on the GaAs substrate, and these structures are shown in FIG. It corresponds to the structure from the substrate to the subcollector layer 2.

【0042】図2(a)はGaAs基板にIn0.15Ga
0.85Asサブコレクタ層2を直接成長したものである。
そこで、単にバッファ層と言った場合、この図2(a)
のようにサブコレクタ層を厚くすることで仮想的にバッ
ファ層を形成する形態も含まれる。
FIG. 2A shows In 0.15 Ga on a GaAs substrate.
The 0.85 As sub-collector layer 2 is directly grown.
Therefore, when the term “buffer layer” is simply used, this FIG.
As described above, a mode in which the buffer layer is virtually formed by thickening the subcollector layer is also included.

【0043】図2(b)はGaAs基板にバッファ層1
としてIn0.2Ga0.8Asを形成した後、In0.15Ga
0.85Asサブコレクタ層2を成長したものである。In
xGa1-xAsはIn組成比xが大きいほど化学結合が弱
く、すなわち軟らかい。よって、GaAs基板上にはじ
めにIn組成比xを0.2としたIn0.2Ga0.8Asバ
ッファ層を形成しておくと、この上にIn0.15Ga0.85
Asサブコレクタ層を成長させたとき、In0.15Ga
0.85Asサブコレクタ層の方が硬いので、In 0.15Ga
0.85Asサブコレクタ層に合わせて下層のIn0.2Ga
0.8Asバッファ層が強く歪むことで、In0.15Ga
0.85Asサブコレクタ層とGaAs基板との格子不整合
を吸収させることができるものである。
FIG. 2B shows a buffer layer 1 on a GaAs substrate.
As In0.2Ga0.8After forming As, In0.15Ga
0.85The As subcollector layer 2 is grown. In
xGa1-xThe chemical bond of As is weaker as the In composition ratio x is larger.
I.e. soft. Therefore, on the GaAs substrate
Therefore, the In composition ratio x is set to 0.20.2Ga0.8As Ba
If a buffer layer is formed, In0.15Ga0.85
When the As sub-collector layer is grown, In0.15Ga
0.85Since the As subcollector layer is harder, In 0.15Ga
0.85In the lower layer in accordance with the As subcollector layer0.2Ga
0.8As the As buffer layer is strongly strained, In0.15Ga
0.85Lattice mismatch between As subcollector layer and GaAs substrate
Can be absorbed.

【0044】図2(c)は上述した組成傾斜層をバッフ
ァ層1として形成した後、In0.15Ga0.85Asサブコ
レクタ層2を成長したHBTの形態(表1)を示すもの
である。図2(a)、図2(b)よりも図2(c)の形
態バッファ層の方がより良い特性を得ることができる。
FIG. 2C shows a form of HBT (Table 1) in which the In 0.15 Ga 0.85 As subcollector layer 2 is grown after the above-mentioned compositionally graded layer is formed as the buffer layer 1. The morphological buffer layer of FIG. 2C can obtain better characteristics than those of FIGS. 2A and 2B.

【0045】上記本発明のInGaP/InGaAs系
HBTは、基板としてJUST基板とオフアングル付き
基板のどちらでも用いることができる。
The InGaP / InGaAs HBT of the present invention can be used as a substrate, either a JUST substrate or a substrate with an off angle.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.

【0047】本発明のHBTによれば、GaAsとIn
GaAsの格子不整合系であるが、GaAs基板上に、
サブコレクタ層との間の格子不整合を緩和するためのバ
ッファ層を、例えば、組成傾斜層の形で有しているた
め、格子不整合による表面のラフネスを低減させ、In
P基板に較べて安価で破損し難いGaAs基板を用いた
InGaP/InGaAs系HBTを実現することがで
きる。
According to the HBT of the present invention, GaAs and In
It is a lattice mismatch system of GaAs, but on a GaAs substrate,
Since the buffer layer for relaxing the lattice mismatch with the sub-collector layer is provided in the form of, for example, a compositionally graded layer, the surface roughness due to the lattice mismatch is reduced, and In
It is possible to realize an InGaP / InGaAs-based HBT using a GaAs substrate that is less expensive and less likely to be damaged than a P substrate.

【0048】また本発明のHBTは、InGaAsのベ
ース層を有することによりターンオン電圧の低減が可能
であり、低電力駆動のHBTが得られる。
Further, the HBT of the present invention has the InGaAs base layer, so that the turn-on voltage can be reduced, and an HBT driven at low power can be obtained.

【0049】また、本発明のHBTは、InGaAs層
内の電子の移動度が高いために、高速動作に適する。
Further, the HBT of the present invention has a high electron mobility in the InGaAs layer and therefore is suitable for high speed operation.

【0050】さらに本発明のHBTは、InGaAsの
サブコレクタ層を有することから、デバイス作成時の電
極との接触抵抗を低減することができる。
Further, since the HBT of the present invention has the InGaAs sub-collector layer, it is possible to reduce the contact resistance with the electrode when the device is manufactured.

【0051】このように、本発明によれば、サブコレク
タ層、コレクタ層、ベース層、エミッタコンタクト層に
InGaAsを用いて、HBT動作の駆動電圧、各層の
寄生抵抗、デバイスプロセス時の電極接触抵抗の低減を
実現することができる。
As described above, according to the present invention, by using InGaAs for the subcollector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter contact layer, the driving voltage of the HBT operation, the parasitic resistance of each layer, and the electrode contact resistance during the device process. Can be realized.

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

【図1】本発明のInGaP/InGaAs系HBTの
構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of an InGaP / InGaAs-based HBT of the present invention.

【図2】本発明のHBTのバッファ層の構成例を示した
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a buffer layer of the HBT of the present invention.

【図3】HBTの基本特性を示すガンメルプロットと呼
ばれる電流−電圧特性を、本発明のHBTと比較例のH
BTについて示した図である。
FIG. 3 shows current-voltage characteristics called a Gummel plot showing the basic characteristics of HBT, showing HBT of the present invention and H of a comparative example.
It is the figure shown about BT.

【図4】本発明のHBTのn値のIn組成比依存性を示
した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the In composition ratio dependence of the n value of the HBT of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バッファ層 2 サブコレクタ層 3 コレクタ層 4 ベース層 5 エミッタ層 6 エミッタコンタクト層 7、8 ノンアロイコンタクト層 1 buffer layer 2 Sub collector layer 3 Collector layer 4 base layer 5 Emitter layer 6 Emitter contact layer 7,8 Non-alloy contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 隆之 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 日 立電線株式会社内 Fターム(参考) 5F003 BC01 BF06 BP31    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takayuki Tsuji             1-6-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Standing Wire Co., Ltd. F-term (reference) 5F003 BC01 BF06 BP31

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板側から順に、サブコレクタ層、コレク
タ層、ベース層、エミッタ層、エミッタコンタクト層、
ノンアロイコンタクト層を形成した積層構造を備えた化
合物半導体によるへテロ接合バイポーラトランジスタに
おいて、 前記基板と前記サブコレクタ層との間に、両者間の格子
不整合を緩和するためのバッファ層を設けたことを特徴
とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
1. A subcollector layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, an emitter contact layer, in order from the substrate side.
In a heterojunction bipolar transistor made of a compound semiconductor having a laminated structure in which a non-alloy contact layer is formed, a buffer layer for relaxing lattice mismatch between the substrate and the subcollector layer is provided between the substrate and the subcollector layer. A heterojunction bipolar transistor characterized by the above.
【請求項2】前記バッファ層として、組成傾斜層を用い
たことを特徴とする請求項1に記載のへテロ接合バイポ
ーラトランジスタ。
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein a gradient composition layer is used as the buffer layer.
【請求項3】前記基板がGaAsから成り、 前記バッファ層、前記サブコレクタ層、前記コレクタ
層、前記ベース層、前記エミッタコンタクト層がInG
aAsから成り、 前記エミッタ層がInGaP層から成ることを特徴とす
る請求項1又は2に記載のへテロ接合バイポーラトラン
ジスタ。
3. The substrate is made of GaAs, and the buffer layer, the subcollector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter contact layer are made of InG.
The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein the heterojunction bipolar transistor is made of aAs and the emitter layer is an InGaP layer.
【請求項4】GaAs基板上に、バッファ層として、I
nGaAsをIn組成比を0から所定値まで徐々に増大
させて、GaAs結晶上のInGaAs結晶が擬似整合
な状態を保持できる臨界膜厚以上の厚さに成長したIn
GaAsグレーデッド層を形成し、 このバッファ層上に、InGaAsサブコレクタ層、I
nGaAsコレクタ層、InGaAsベース層、InG
aPエミッタ層、InGaAsエミッタコンタクト層、
InGaAsノンアロイコンタクト層を順に形成したこ
とを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
4. A buffer layer formed on a GaAs substrate as I
The In composition ratio of nGaAs was gradually increased from 0 to a predetermined value, and In grown to a thickness equal to or more than the critical thickness at which the InGaAs crystal on the GaAs crystal can maintain a pseudo-matching state.
A GaAs graded layer is formed, and on this buffer layer, an InGaAs subcollector layer, I
nGaAs collector layer, InGaAs base layer, InG
aP emitter layer, InGaAs emitter contact layer,
A heterojunction bipolar transistor characterized in that an InGaAs non-alloy contact layer is sequentially formed.
【請求項5】前記InGaAs層のIn組成比が0.2
以下であることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに
記載のへテロ接合バイポーラトランジスタ。
5. The In composition ratio of the InGaAs layer is 0.2.
The following is the heterojunction bipolar transistor according to any one of claims 3 to 5.
【請求項6】前記バッファ層、前記サブコレクタ層、前
記コレクタ層、前記ベース層、前記エミッタ層、前記エ
ミッタコンタクト層、前記ノンアロイコンタクト層を有
機金属気相成長法により形成したことを特徴とする請求
項1〜6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。
6. The buffer layer, the subcollector layer, the collector layer, the base layer, the emitter layer, the emitter contact layer, and the non-alloy contact layer are formed by a metal organic chemical vapor deposition method. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1.
JP2002072359A 2002-03-15 2002-03-15 Hetero-junction bipolar transistor Pending JP2003273118A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002072359A JP2003273118A (en) 2002-03-15 2002-03-15 Hetero-junction bipolar transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002072359A JP2003273118A (en) 2002-03-15 2002-03-15 Hetero-junction bipolar transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003273118A true JP2003273118A (en) 2003-09-26

Family

ID=29202377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002072359A Pending JP2003273118A (en) 2002-03-15 2002-03-15 Hetero-junction bipolar transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003273118A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI580037B (en) * 2015-09-04 2017-04-21 穩懋半導體股份有限公司 Heterojunction bipolar transistor
US9865715B2 (en) 2014-05-26 2018-01-09 Sumitomo Chemical Company, Limited Epitaxial wafer for heterojunction bipolar transistor and heterojunction bipolar transistor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9865715B2 (en) 2014-05-26 2018-01-09 Sumitomo Chemical Company, Limited Epitaxial wafer for heterojunction bipolar transistor and heterojunction bipolar transistor
TWI580037B (en) * 2015-09-04 2017-04-21 穩懋半導體股份有限公司 Heterojunction bipolar transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7482643B2 (en) Semiconductor device
JPH06333937A (en) Bipolar transistor
JP3177283B2 (en) Method of manufacturing GaAs device and device manufactured by the method
JP2007189200A (en) Epitaxial wafer for transistor, and transistor
US7157749B2 (en) Bipolar transistor with a GaAs substrate and a SiGe base or collector
JP2003273118A (en) Hetero-junction bipolar transistor
JP2007258258A (en) Nitride semiconductor element, and its structure and forming method
US20060060132A1 (en) Production method for thin-film crystal wafer, semiconductor device using it and production method therefor
JP2015095552A (en) Epitaxial wafer for heterojunction bipolar transistors, and heterojunction bipolar transistor element
CN117012814B (en) Epitaxial structure of InP-based heterojunction bipolar transistor and preparation method thereof
JP4158683B2 (en) Epitaxial wafer for heterojunction bipolar transistor
CN117238957B (en) Heterojunction bipolar transistor
TWI790155B (en) Semiconductor epitaxial wafer
TWI495099B (en) Heterojunction bipolar transistor with improved current gain and a fabrication method thereof
US7923752B2 (en) Thin-film crystal wafer having pn junction and method for fabricating the wafer
JP2007103925A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2003303829A (en) Epitaxial wafer for heterojunction bipolar transistor and heterojunction bipolar transistor
JP2000174034A (en) Heterojunction nitride semiconductor device
JP2000323491A (en) Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof
JP4222033B2 (en) InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor
JPH1098052A (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2557613B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2007250602A (en) Heterojunction bipolar transistor and process for fabricating heterojunction bipolar transistor
JPH05121430A (en) Heterojunction bipolar transistor
JPH06209008A (en) Hetero junction bipolar transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040423

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20040423

A977 Report on retrieval

Effective date: 20050104

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20070821

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070914

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070914

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080205