JP2004228137A - Hetero junction bipolar transistor - Google Patents
Hetero junction bipolar transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004228137A JP2004228137A JP2003011155A JP2003011155A JP2004228137A JP 2004228137 A JP2004228137 A JP 2004228137A JP 2003011155 A JP2003011155 A JP 2003011155A JP 2003011155 A JP2003011155 A JP 2003011155A JP 2004228137 A JP2004228137 A JP 2004228137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ingaas
- bipolar transistor
- collector
- ingap
- 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.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】
III−V族化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下「HBT」という。)は、エミッタにワイドバンドギャップ半導体であるInGaPを用い、エミッタ以外の各層にGaAsを用いたInGaP/GaAs系HBTが開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
このInGaP/GaAs系HBTにおいて、InGaAsをHBTのベース層及びコレクタ層に用いると、InGaAsは高い電子移動度を有するため、高速動作に有利である。また、InGaAsはエネルギーギャップがGaAsに比べて小さいため、ターンオン電圧を低下させることができる。
【0004】
InGaAsはGaAsとは格子定数が異なるので、高速動作や低ターンオン電圧のためには、In混晶比を0.2以下とすることが望ましい。また、図2に示すようなIn、Ga、As各組成の混晶比をGaAsからInGaAsに向けて徐々に変化させたグレーデッド層を設けたメタモルフィックHBTエピタキシャルウェハが作製されている。
【0005】
図2は従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタに用いられるエピタキシャルウェハの構造図である。
【0006】
同図に示すメタモルフィックHBTエピタキシャルウェハは、GaAs基板1上に、In組成傾斜InGaAsバッファ層2、InGaAsサブコレクタ層3、InGaAsコレクタ層4、InGaAsベース層5、InGaPエミッタ層6、InGaAsエミッタコンタクト層7及びInGaAsノンアロイ層8が順次形成されたものである(例えば、特願2002−72359号参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−50630号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
InGaAsをベース層に用いることでデバイスのON電圧であるターンオン電圧を低下させることができるのが、メタモルフィックHBTのメリットではあるが、一方で従来のメタモルフィックHBTエピタキシャルウェハを用いたHBTではオフセット電圧(コレクタ電流が零の時のコレクタ−エミッタ間電圧)が高かった。オフセット電圧はデバイスの動作下限電圧となるため、低い方が望ましい。
【0009】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、オフセット電圧を低下させ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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、基板側から順に、バッファ層、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及び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InGaP/InGaAs系ヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、コレクタ層とベース層との間にInGaP層若しくはAlGaAs層を有するものである。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成に加え、基板がGaAsからなり、バッファ層、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタコンタクト層がInGaAsからなり、エミッタ層がInGaP層からなり、InGaAs層のIn混晶比が0.2以下であるのが好ましい。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の構成に加え、コレクタ層に挿入するInGaP層のIn混晶比が0.52〜0.60の範囲内にあるのが好ましい。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の構成に加え、バッファ層、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及び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ものであるのが好ましい。
【0014】
本発明によれば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、コレクタ層とベース層との間にInGaP層を有するので、ヘテロ障壁がコレクタ層とベース層との間に形成されてオフセット電圧が低下する。また、本発明によれば、コレクタ層に挿入されるInGaP層のIn混晶比を0.52〜0.60の範囲内にあるとすることにより、InGaAsベースと格子整合させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0016】
図1は本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタに用いられるエピタキシャルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【0017】
同図に示すエピタキシャルウェハは、GaAs基板1上に、In組成傾斜InGaAsバッファ層2、InGaAsサブコレクタ層3、InGaAsコレクタ層4、InGaPコレクタ層10、InGaAsベース層5、InGaPエミッタ層6、InGaAsエミッタコンタクト層7及びInGaAsノンアロイ層8を順次形成したものである。
【0018】
このような構造を有するHBTは、メタモルフィックHBTエピタキシャルウェハにおいて、InGaAsコレクタ層4の一部にInGaP層10を設けることによって、オフセット電圧を減少させるものである。
【0019】
HBTにおいて、ベース層5とエミッタ層6との間及びベース層5とコレクタ層4との間の伝導帯のエネルギーの不連続量をそれぞれΔEc1、ΔEc2とすると、ΔEc1とΔEc2との差がオフセット電圧の原因である。従って、コレクタ層4のベース層との界面近傍の一部をInGaPコレクタ層10とし、ベース層5とコレクタ層4間にもヘテロ障壁を設けることによってオフセット電圧を低下させることができる。
【0020】
InGaAsベース層5に格子整合させるため、コレクタ層4に挿入するInGaP層10のIn混晶比は0.52〜0.60の範囲内にあるのが好ましい。
【0021】
HBTのコレクタ層のベース界面近傍を一部InGaPとし、ベース層とコレクタ層との間にもヘテロ障壁を設けることによってオフセット電圧を低下させることができる。
【0022】
図2に示した構造を有するHBTと図1に示した構造を有するHBTとのオフセット電圧を比較したところ、図2に示した従来の構造のHBTのオフセット電圧が115mV〜120mVの間であったのに対し、図1に示した本発明の構造のHBTのオフセット電圧が95mV〜100mVと低い値であった。
【0023】
尚、本実施の形態では、コレクタ層に挿入されるワイドバンドギャップ材料がInGaPの場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、GaAsとの格子整合が可能なAlGaAsでもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、オフセット電圧を低下させたヘテロ接合バイポーラトランジスタの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタに用いられるエピタキシャルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【図2】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタに用いられるエピタキシャルウェハの構造図である。
【符号の説明】
1 GaAs基板
2 In組成傾斜InGaAsバッファ層
3 InGaAsサブコレクタ層
4 InGaAsコレクタ層
5 InGaAsベース層
6 InGaPエミッタ層
7 InGaAsエミッタコンタクト層
8 InGaAsノンアロイ層
10 InGaPコレクタ層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to heterojunction bipolar transistors.
[0002]
[Prior art]
A heterojunction bipolar transistor (hereinafter, referred to as “HBT”) using a III-V compound semiconductor includes an InGaP / GaAs-based HBT using InGaP, which is a wide band gap semiconductor, as an emitter, and GaAs as layers other than the emitter. It has been developed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In this InGaP / GaAs-based HBT, if InGaAs is used for the base layer and the collector layer of the HBT, InGaAs has high electron mobility, which is advantageous for high-speed operation. In addition, since InGaAs has a smaller energy gap than GaAs, the turn-on voltage can be reduced.
[0004]
Since InGaAs has a different lattice constant from GaAs, it is desirable that the In mixed crystal ratio be 0.2 or less for high-speed operation and low turn-on voltage. Further, a metamorphic HBT epitaxial wafer provided with a graded layer in which the mixed crystal ratio of each composition of In, Ga, and As is gradually changed from GaAs to InGaAs as shown in FIG.
[0005]
FIG. 2 is a structural view of an epitaxial wafer used for a conventional heterojunction bipolar transistor.
[0006]
The metamorphic HBT epitaxial wafer shown in FIG. 1 has an In composition gradient
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-50630
[Problems to be solved by the invention]
The use of InGaAs for the base layer can reduce the turn-on voltage which is the ON voltage of the device, which is an advantage of the metamorphic HBT. On the other hand, the offset voltage of the HBT using the conventional metamorphic HBT epitaxial wafer is reduced. (Collector-emitter voltage when the collector current is zero) was high. Since the offset voltage is the lower limit voltage of the operation of the device, it is desirable that the offset voltage be lower.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a heterojunction bipolar transistor having a reduced offset voltage.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 provides a laminated structure in which a buffer layer, a subcollector layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, an emitter contact layer, and a non-alloy contact layer are formed in order from the substrate side. The InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor using the compound semiconductor provided has an InGaP layer or an AlGaAs layer between a collector layer and a base layer.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the substrate is made of GaAs, the buffer layer, the subcollector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter contact layer are made of InGaAs, and the emitter layer is made of the InGaP layer. It is preferable that the In mixed crystal ratio of the InGaAs layer is 0.2 or less.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, it is preferable that the In composition ratio of the InGaP layer inserted into the collector layer be in the range of 0.52 to 0.60.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to third aspects, 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 made of an organic metal. It is preferably formed by a phase growth method.
[0014]
According to the present invention, since the heterojunction bipolar transistor has the InGaP layer between the collector layer and the base layer, a hetero barrier is formed between the collector layer and the base layer, and the offset voltage is reduced. According to the present invention, the InGaP layer inserted into the collector layer has an In mixed crystal ratio in the range of 0.52 to 0.60, whereby lattice matching with the InGaAs base can be achieved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of an epitaxial wafer used for a heterojunction bipolar transistor of the present invention.
[0017]
The epitaxial wafer shown in FIG. 1 has an In composition gradient
[0018]
The HBT having such a structure reduces the offset voltage by providing the
[0019]
In the HBT, when the discontinuous amounts of conduction band energy between the base layer 5 and the emitter layer 6 and between the base layer 5 and the
[0020]
In order to lattice match with the InGaAs base layer 5, the In mixed crystal ratio of the
[0021]
The offset voltage can be reduced by partially forming InGaP near the base interface of the collector layer of the HBT and providing a hetero barrier between the base layer and the collector layer.
[0022]
Comparing the offset voltages of the HBT having the structure shown in FIG. 2 and the HBT having the structure shown in FIG. 1, the offset voltage of the HBT having the conventional structure shown in FIG. 2 was between 115 mV and 120 mV. On the other hand, the offset voltage of the HBT of the structure of the present invention shown in FIG. 1 was as low as 95 mV to 100 mV.
[0023]
In this embodiment, the case where the wide band gap material inserted into the collector layer is InGaP has been described. However, the present invention is not limited to this, and AlGaAs capable of lattice matching with GaAs may be used. .
[0024]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, it is possible to provide a heterojunction bipolar transistor having a reduced offset voltage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram showing one embodiment of an epitaxial wafer used for a heterojunction bipolar transistor of the present invention.
FIG. 2 is a structural view of an epitaxial wafer used for a conventional heterojunction bipolar transistor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003011155A JP4222033B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003011155A JP4222033B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004228137A true JP2004228137A (en) | 2004-08-12 |
JP4222033B2 JP4222033B2 (en) | 2009-02-12 |
Family
ID=32900139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003011155A Expired - Fee Related JP4222033B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4222033B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007335586A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Sony Corp | Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method |
CN113130638A (en) * | 2020-01-14 | 2021-07-16 | 全新光电科技股份有限公司 | High robustness heterojunction bipolar transistor |
-
2003
- 2003-01-20 JP JP2003011155A patent/JP4222033B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007335586A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Sony Corp | Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method |
CN113130638A (en) * | 2020-01-14 | 2021-07-16 | 全新光电科技股份有限公司 | High robustness heterojunction bipolar transistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4222033B2 (en) | 2009-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW200411927A (en) | Semiconductor device | |
Welser et al. | Role of neutral base recombination in high gain AlGaAs/GaAs HBT's | |
Mochizuki et al. | GaInP/GaAs collector-up tunneling-collector heterojunction bipolar transistors (C-up TC-HBTs): Optimization of fabrication process and epitaxial layer structure for high-efficiency high-power amplifiers | |
US20070096150A1 (en) | Heterojunction bipolar transistor | |
US5814843A (en) | Heterojunction bipolar transistor having a graded-composition base region | |
EP1583154B1 (en) | P-type nitride semiconductor structure and bipolar transistor | |
JP4222033B2 (en) | InGaP / InGaAs heterojunction bipolar transistor | |
JP2002359249A (en) | Compound semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2000357801A (en) | Hetero-junction semiconductor device | |
Welty et al. | Design and performance of tunnel collector HBTs for microwave power amplifiers | |
JP2004140038A (en) | Method for manufacturing thin film crystal wafer, semiconductor device and its manufacturing method | |
Hsin et al. | Electron saturation velocity of GaInP deduced in a GaInP/GaAs/GaInP double heterojunction bipolar transistor | |
JP2001298031A (en) | Junction-type bipolar transistor, its manufacturing method, and semiconductor integrated circuit device | |
JP3255973B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2004273891A (en) | Heterojunction bipolar transistor | |
JP3801963B2 (en) | Nitride semiconductor heterojunction bipolar transistor | |
JP2001203216A (en) | Semiconductor epitaxial wafer | |
JPS6381977A (en) | Hetero junction bipolar transistor | |
JP3141841B2 (en) | Heterojunction field effect transistor | |
JPH06209008A (en) | Hetero junction bipolar transistor | |
Liu et al. | High-Gain Arsenic-Rich npn InP/GaAsSb DHBTs With $ F_ {T}≫\hbox {420}\\hbox {GHz} $ | |
JP2004281950A (en) | Hetero-junction bipolar transistor | |
JPH02271534A (en) | Heterojunction bipolar transistor | |
Song et al. | Degradation of AlGaAs/GaAs HBTs induced by hot carriers | |
JP2004014922A (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: 20050318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070713 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070731 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20070914 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080212 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20080328 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080805 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080829 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20081007 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081028 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20081110 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |