JP2006332257A - ヘテロ接合半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半絶縁性基板1の上にエピタキシャル成長法によって、メタモルフィックバッファ層2を形成し、その上にコレクタ層3、ベース層4、エミッタ層5、およびエミッタキャップ層6を順次積層し、コレクタ電極7をメタモルフィックバッファ層2の上部層2cに接して設ける。メタモルフィックバッファ層2には、結晶成長中における不純物ドープ法によって、従来のサブコレクタ層と同等またはそれ以上の不純物を導入し、メタモルフィックバッファ層2がコレクタ電流をコレクタ電極7へ導く役割を果たすことができるようにする。熱抵抗の大きい三元混晶などで形成されることの多いサブコレクタ層を省略できるので、半導体装置内で発生した熱を速やかに基板1へ放熱することができる。
【選択図】 図1
Description
前記メタモルフィックバッファ層を構成する層のうち、少なくとも、前記活性層に接 する半導体層に高濃度の不純物が導入され、この高濃度不純物含有層に接して電極が設 けられている
ことを特徴とする、ヘテロ接合半導体装置に係わり、また、このヘテロ接合半導体装置の製造方法であって、
前記基体上に前記メタモルフィックバッファ層を形成する工程と、
その上に前記活性層を形成する工程と、
前記メタモルフィックバッファ層を構成する層のうち、少なくとも、前記活性層に接 する半導体層に高濃度の不純物を導入する工程と
を有する、ヘテロ接合半導体装置の製造方法に係わるものである。
実施の形態1は、主として請求項1、2および8に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項15に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系メタモルフィックHBT10およびその製造方法について説明する。実施の形態1では、前記メタモルフィックバッファ層を構成する結晶層を成長させながら不純物を導入する方法によって、バッファ層の全部に前記不純物を導入する。
実施の形態2は、主として請求項1、2、9および10に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項15に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系メタモルフィックHBT20およびその製造方法について説明する。実施の形態2では、実施の形態1と同様、前記メタモルフィックバッファ層を構成する結晶層を成長させながら前記不純物を導入する方法を用いるが、バッファ層の全部ではなく、前記活性層に接する半導体層にだけ不純物を導入する点が実施の形態1と異なっている。それ以外については実施の形態1と全く同じであるので、主として相違点について説明する。
実施の形態3は、主として請求項1、2、9および10に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項15に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系メタモルフィックHBT30およびその製造方法について説明する。
2…メタモルフィックバッファ層(InGaAs層など)、
2a〜2c、2f…高濃度にドープされたメタモルフィックバッファ層(n+型)、
2d、2e、2g〜2i…ドープされていないメタモルフィックバッファ層、
2j…メタモルフィックバッファ上部層に形成された、高濃度にドープされた領域、
3…コレクタ層(n-型InP層)、4…ベース層(p+型InGaAs層)、
5…エミッタ層(n-型InP層)、6…エミッタキャップ層(n+型InGaAs層)、
7…コレクタ電極、8…ベース電極、9…エミッタ電極、
10…メタモルフィックHBT、
12a〜12c、12f…高濃度にドープされたメタモルフィックバッファ構成材料層、
12d、12e、12g〜12i…ドープされていないメタモルフィックバッファ構成材料層、12j…メタモルフィックバッファ構成材料上部層に形成された、高濃度にドープされた領域、13…コレクタ構成材料層、14…ベース構成材料層、
15…エミッタ構成材料層、16…エミッタキャップ構成材料層、17…電極材料層、
20、30…メタモルフィックHBT、51、52、53…フォトレジスト、
54…マスク層、100…従来のメタモルフィックHBT、
102a〜102c…メタモルフィックバッファ層、107…コレクタ電極、
110…サブコレクタ層(n+型InGaAs層)
Claims (16)
- 基体上にメタモルフィックバッファ層が形成され、その上に活性層が形成されているヘテロ接合半導体装置において、
前記メタモルフィックバッファ層を構成する層のうち、少なくとも、前記活性層に接 する半導体層に高濃度の不純物が導入され、この高濃度不純物含有層に接して電極が設 けられている
ことを特徴とする、ヘテロ接合半導体装置。 - 前記活性層が、少なくとも、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層からなり、前記電極がコレクタ電極であるバイポーラトランジスタとして構成されている、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記メタモルフィックバッファ層がインジウム・リンInPと格子整合する、請求項1又は2に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記基体がガリウム砒素GaAsからなる、請求項3に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記メタモルフィックバッファ層がインジウム・リンInP、インジウム・ガリウム砒素InGaAs或いはインジウム・アルミニウム砒素InAlAs、又はこれらの材料の組み合わせで構成されている、請求項4に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層が、インジウム・リンと格子整合する材料からなる、請求項5に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記コレクタ層がインジウム・リンからなり、前記ベース層がインジウム・ガリウム砒素からなり、前記エミッタ層がインジウム・リンからなり、エミッタキャップ層がインジウム・ガリウム砒素からなる、請求項6に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記メタモルフィックバッファ層の全部に、前記不純物が導入されている、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記メタモルフィックバッファ層の一部に、前記不純物が導入されている、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記メタモルフィックバッファ層におけるインジウム濃度が、その厚さ方向において前記基体側から前記活性層側に向かって連続的又は段階的に増加しており、前記活性層に接する、インジウム濃度が最も高い半導体層において、その全層又はその途中深さまで前記不純物が導入されている、請求項9に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 結晶成長中における不純物ドープ法、又は、結晶成長後の拡散法或いはイオン打ち込み法によって前記不純物が導入されている、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記不純物の濃度が1×1019/cm3以上である、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記不純物がn型の不純物である、請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 前記コレクタ電極が、チタン、白金及び金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造からなる、請求項2に記載したヘテロ接合半導体装置。
- 請求項1に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法であって、
前記基体上に前記メタモルフィックバッファ層を形成する工程と、
その上に前記活性層を形成する工程と、
前記メタモルフィックバッファ層を構成する層のうち、少なくとも、前記活性層に接 する半導体層に高濃度の不純物を導入する工程と
を有する、ヘテロ接合半導体装置の製造方法。 - 請求項2〜14のいずれか1項に記載したヘテロ接合半導体装置を製造する、請求項15に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法。
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