JP2007173841A - ベース領域上に炭化ケイ素保護層を有する炭化ケイ素バイポーラ接合トランジスタとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るバイポーラ接合トランジスタでは、第1の導電型のエピタキシャル炭化ケイ素保護層が、炭化ケイ素エミッタメサの外側にあるエピタキシャル炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部に設けられる。また、エピタキシャル炭化ケイ素保護層が、0デバイスバイアスで完全空乏状態になるように構成される。
【選択図】図3
Description
β=iC/iB
により表される。ここで、βは電流増幅率を表し、iCはコレクタ電流を表し、iBはベース電流を表す。ベース電流iBは、さらに、
iB=iBr+iBi+iBsr
により表すことができる。ここで、iBrは再結合電流を表し、iBiはエミッタ接合間に注入される多数キャリアを表し、iBsrは表面再結合電流を表す。したがって、電流増幅率βは、
β=iC/(iBr+iBi+iBsr)
により表すことができる。ベース領域内の表面再結合電流iBsrが増大すると、デバイスの電流増幅率が低くなる可能性がある。
Claims (26)
- バイポーラ接合トランジスタであって、
第1の導電型の炭化ケイ素コレクタ層と、
前記炭化ケイ素コレクタ層上の、前記第1の導電型と異なる、第2の導電型のエピタキシャル炭化ケイ素ベース層と、
前記炭化ケイ素コレクタ層から離れた位置にある前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上の前記第1の導電型のエピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサと、
前記炭化ケイ素エミッタメサの外側にある前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部の上の、前記第1の導電型のエピタキシャル炭化ケイ素保護層と
を備えることを特徴とするバイポーラ接合トランジスタ。 - 前記第1の導電型の前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記第1の導電型のキャリア濃度を持ち、一定の厚さがあり、前記キャリア濃度および厚さは、BJTにおいて、バイアス0で、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層により前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層が完全空乏状態になるように選択されることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサは、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層から離れた位置にある上端および前記上端と、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層との間に広がる側壁を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの外側にある前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部の上に広がり、前記側壁上には広がらないことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサは、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層から離れた位置にある上端および前記上端と、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層との間に広がる側壁を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの外側にある前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部の上および前記側壁に広がり、前記上端上には広がらないことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサは、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層から離れた位置にある上端および前記上端と、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層との間に広がる側壁を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの外側にある前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部の上、前記側壁上、および前記上端上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層は、第1の部分および前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記第1の部分よりもキャリア濃度の高い第2の部分を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から前記第2の部分の隣までの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層は、第1の部分および前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記第1の部分よりもキャリア濃度の高い第2の部分を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から前記第2の部分までの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層は、第1の部分および前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記第1の部分よりもキャリア濃度の高い第2の部分を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサから前記第2の部分の隣までの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層は、第1の部分および前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記第1の部分よりもキャリア濃度の高い第2の部分を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサから前記第2の部分までの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層は、第1の部分および前記第1の部分内の第1の部分よりもキャリア濃度が高く、前記エミッタメサから相隔てて並ぶ埋め込み部分(implant)を含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から前記埋め込み部分までの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上のエピタキシャルベースメサをさらに含み、前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から前記ベースメサの隣、ただし相隔てて並ぶところまでの前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上に広がることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層から離れた位置にある、前記第2の導電型の前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層上の誘電体保護層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記誘電体保護層は、二酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項13に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記エピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサは、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層に隣接する第1の部分、および第1の部分の上の、前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層から離れた位置にある第2の部分を含み、前記第2の部分は、前記第1の部分よりもキャリア濃度が高いことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記炭化ケイ素コレクタ層上の前記第1の導電型の炭化ケイ素基板と、
前記炭化ケイ素基板上のコレクタ接点と、
前記エピタキシャル炭化ケイ素ベース層上のベース接点と、
前記エピタキシャル炭化ケイ素エミッタメサ上のエミッタ接点と
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ接合トランジスタ。 - バイポーラ接合トランジスタを製造する方法であって、
第2の導電型の炭化ケイ素ベース層を前記第2の導電型と異なる、第1の導電型の炭化ケイ素コレクタ層上にエピタキシャル成長させることと、
前記第1の導電型の炭化ケイ素エミッタメサを前記炭化ケイ素ベース層上にエピタキシャル成長させることと、
前記第1の導電型の炭化ケイ素保護層を前記炭化ケイ素エミッタメサの外側にある前記炭化ケイ素ベース層の少なくとも一部の上にエピタキシャル成長させることと
を含むことを特徴とするバイポーラ接合トランジスタの製造方法。 - 前記炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることは、前記バイポーラ接合トランジスタ上において0バイアスで前記シリコン炭化ケイ素ベース層により前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層を完全空乏状態にするように選択された、前記第1の導電型のキャリア濃度と厚さで前記第1の導電型の前記炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることを含むことを特徴とする請求項17に記載のバイポーラ接合トランジスタの製造方法。
- 前記炭化ケイ素ベース層内にあり、前記エミッタメサから相隔てて並ぶ、前記炭化ケイ素ベース層よりもキャリア濃度の高い領域を注入することをさらに含み、前記炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることは、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から注入される前記領域までの前記炭化ケイ素ベース層上に広がる前記第1の導電型の炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることを含むことを特徴とする請求項17に記載のバイポーラ接合トランジスタの製造方法。
- 前記第2の導電型のベースメサを前記エミッタメサから相隔てて並ぶ前記炭化ケイ素ベース層上にエピタキシャル成長させることをさらに含み、前記炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることは、前記炭化ケイ素エミッタメサの隣から前記ベースメサの隣、ただし前記ベースメサから相隔てて並ぶところまでの前記炭化ケイ素ベース層上に広がる前記第1の導電型の前記炭化ケイ素保護層をエピタキシャル成長させることを含むことを特徴とする請求項17に記載のバイポーラ接合トランジスタの製造方法。
- 誘電体保護層を前記炭化ケイ素ベース領域から離れた位置にある前記炭化ケイ素保護層上に形成することをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載のバイポーラ接合トランジスタの製造方法。
- 前記第2の導電型の炭化ケイ素ベース層を前記第2の導電型と異なる第1の導電型の炭化ケイ素コレクタ層上にエピタキシャル成長させることに先立って、前記第1の導電型の前記炭化ケイ素コレクタ層を前記第1の導電型の炭化ケイ素基板上にエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項17に記載のバイポーラ接合トランジスタの製造方法。
- バイポーラ接合トランジスタであって、
エミッタ、ベース、およびコレクタ領域を含む炭化ケイ素構造と、
前記ベース領域の少なくとも一部の上の、前記ベース領域とは反対の導電型のエピタキシャル炭化ケイ素保護層と
を含むことを特徴とするバイポーラ接合トランジスタ。 - 前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層は、前記バイポーラ接合トランジスタ上において0バイアスで完全空乏状態になるように構成されることを特徴とする請求項24に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
- 前記ベース領域から離れた位置にある前記エピタキシャル炭化ケイ素保護層上の誘電体保護層をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載のバイポーラ接合トランジスタ。
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