JP2009231594A - Hetero-junction bipolar transistor - Google Patents

Hetero-junction bipolar transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2009231594A
JP2009231594A JP2008076164A JP2008076164A JP2009231594A JP 2009231594 A JP2009231594 A JP 2009231594A JP 2008076164 A JP2008076164 A JP 2008076164A JP 2008076164 A JP2008076164 A JP 2008076164A JP 2009231594 A JP2009231594 A JP 2009231594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gaas
layer
collector layer
collector
concentration
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
JP2008076164A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Nogome
雅信 能米
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2008076164A priority Critical patent/JP2009231594A/en
Publication of JP2009231594A publication Critical patent/JP2009231594A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an HBT capable of simultaneously improving both on-state resistance and a breakdown voltage in the state that a collector current is flowing. <P>SOLUTION: The hetero-junction bipolar transistor includes an n-type GaAs sub collector layer 101, an InGaP collector layer 102 formed on the GaAs sub collector layer 101, an n-type GaAs spacer layer 103 formed on the InGaP collector layer 102, an n-type GaAs second collector layer 104 and a GaAs first collector layer 105 formed on the GaAs spacer layer 103, a p-type GaAs base layer 110 formed on the GaAs first collector layer 105, and an n-type InGaP emitter layer 111 formed on the GaAs base layer 110. The GaAs sub collector layer 101 has a carrier density higher than that of the GaAs second collector layer 104 and the GaAs first collector layer 105, and the GaAs second collector layer 104 has the carrier density higher than that of the GaAs first collector layer 105. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに関する。   The present invention relates to heterojunction bipolar transistors.

電界効果トランジスタ(以下、FETと記す)又はヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下、Heterojunction Bipoiar Transistor:HBTと記す)等の化合物半導体デバイスは、例えば、携帯電話機の部品の一つである送信用高出力電力増幅器等に用いられている。近年、HBTに対して、高出力特性、高利得特性、および低歪み特性が求められており、これらを実現するために、高い耐圧であって且つ低いオン抵抗を有するHBTの実現が要求されている。   A compound semiconductor device such as a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) or a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) is, for example, a high output power amplifier for transmission which is one of the components of a mobile phone. Etc. are used. In recent years, high output characteristics, high gain characteristics, and low distortion characteristics have been demanded for HBTs, and in order to realize these, it is required to realize HBTs having high breakdown voltage and low on-resistance. Yes.

HBTのエミッタ層に使われる材料としてAlGaAsに代わり、近年InGaPが主流になりつつある。InGaPの利点として、In組成0.5付近でGaAsに格子整合すること、GaAsに対するウェットエッチングの選択比が高いこと、GaAsベース層に接合した時の価電子帯不連続量がAlGaAsの場合に比べ大きいこと、AlGaAsに見られたDXセンターのような深い不純物準位が無いこと、表面再結合速度が小さいこと等が挙げられる。   As a material used for the emitter layer of the HBT, InGaP is becoming mainstream in recent years instead of AlGaAs. Advantages of InGaP include lattice matching with GaAs near In composition 0.5, high selectivity of wet etching to GaAs, and valence band discontinuity when bonded to GaAs base layer compared to AlGaAs. For example, it is large, there is no deep impurity level like the DX center found in AlGaAs, and the surface recombination velocity is low.

次に、従来のHBTのデバイス構造について、図12の断面図を参照しながら説明する(例えば特許文献1参照)。   Next, a device structure of a conventional HBT will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. 12 (see, for example, Patent Document 1).

GaAs基板500上に、電子濃度5E18cm-3で膜厚600nmのn型GaAsサブコレクタ層501、アンドープで膜厚100nmのInGaPコレクタ層502、電子濃度2E18cm-3で膜厚10nmのn型GaAsスペーサ層503、電子濃度1E16cm-3で膜厚500nmのn型GaAsコレクタ層504、ホール濃度4E19cm-3で膜厚80nmのp型GaAsベース層510、電子濃度3E17cm-3で膜厚30nmのn型InGaPエミッタ層511、電子濃度3E18cm-3で膜厚200nmのn型GaAsエミッタキャップ層512、および電子濃度1E19cm-3で膜厚100nmのn型InGaAsエミッタコンタクト層513が各々この順で成長されている。GaAsサブコレクタ層501上にはコレクタ電極520、GaAsベース層510上にはベース電極521、およびInGaAsエミッタコンタクト層513上にはエミッタ電極522がそれぞれ形成されている。 On a GaAs substrate 500, an n-type GaAs subcollector layer 501 having an electron concentration of 5E18 cm −3 and a thickness of 600 nm, an undoped InGaP collector layer 502 having a thickness of 100 nm, and an n-type GaAs spacer layer having an electron concentration of 2E18 cm −3 and a thickness of 10 nm 503, an n-type GaAs collector layer 504 having an electron concentration of 1E16 cm −3 and a thickness of 500 nm, a p-type GaAs base layer 510 having a hole concentration of 4E19 cm −3 and a thickness of 80 nm, an n-type InGaP emitter having an electron concentration of 3E17 cm −3 and a thickness of 30 nm A layer 511, an n-type GaAs emitter cap layer 512 having an electron concentration of 3E18 cm −3 and a thickness of 200 nm, and an n-type InGaAs emitter contact layer 513 having an electron concentration of 1E19 cm −3 and a thickness of 100 nm are grown in this order. A collector electrode 520 is formed on the GaAs subcollector layer 501, a base electrode 521 is formed on the GaAs base layer 510, and an emitter electrode 522 is formed on the InGaAs emitter contact layer 513.

InGaPコレクタ層502を導入している意味は、特許文献1に詳細に記されているように、コレクタ電流が流れている状態でのエミッタコレクタ間耐圧(BVcex)を向上させるためである。このときの電界強度のピークはコレクタ層とサブコレクタ層との間に発生しており、この位置に衝突イオン化係数がGaAsより小さいInGaPを導入することにより、耐圧を向上させている。   The meaning of introducing the InGaP collector layer 502 is to improve the emitter-collector breakdown voltage (BVcex) in a state where the collector current flows, as described in detail in Patent Document 1. The peak of the electric field strength at this time occurs between the collector layer and the subcollector layer, and the breakdown voltage is improved by introducing InGaP having a collision ionization coefficient smaller than GaAs at this position.

InGaPは成長条件に応じて、結晶での原子の配列状態およびバンドギャップが変化するという性質を持つ。InGaPの成長温度を変化させると、III族元素のInとGaがIII族原子層面内で規則的に配列してオーダー型(CuPt型自然超格子構造)を形成する場合と、不規則に配列してディスオーダー型を形成する場合とが観測される。InGaPがディスオーダー型で成長されているならば、InGaPとGaAsとの間にはおよそ0.2eVの伝導帯不連続(ΔEc)が発生してしまう。そのため、コレクタ電圧に対するコレクタ電流の立ち上がり具合を示すオン抵抗(Ron)が増大する。特許文献1のHBTにおけるInGaPコレクタ層502は、ディスオーダー型を想定しており、この問題を防止するため、特許文献1のHBTではn型GaAsスペーサ層503を導入することにより、実効的なΔEcを小さくし、Ronの増大を防止している。   InGaP has the property that the atomic arrangement state and band gap in the crystal change according to the growth conditions. When the growth temperature of InGaP is changed, the group III elements In and Ga are regularly arranged in the group III atomic layer surface to form an order type (CuPt type natural superlattice structure), and irregularly arranged. The case where a disordered type is formed is observed. If InGaP is grown in a disordered type, a conduction band discontinuity (ΔEc) of approximately 0.2 eV occurs between InGaP and GaAs. Therefore, the on-resistance (Ron) indicating the rise of the collector current with respect to the collector voltage increases. The InGaP collector layer 502 in the HBT of Patent Document 1 is assumed to be a disordered type. To prevent this problem, an effective ΔEc is introduced by introducing an n-type GaAs spacer layer 503 in the HBT of Patent Document 1. Is reduced to prevent an increase in Ron.

一方、InGaPが仮にオーダー型で成長されているならば、InGaPとGaAsとの間には伝導帯不連続は殆ど存在せず、それを原因としたオン抵抗の増大は発生しない。ところが、オーダー型ではInGaPとGaAsとの界面に濃度分布状態の異常が発生することが知られているが、原因は明確にされていない。界面準位の密度はおよそ2E12cm-2と言われているが定かでは無い。このため、InGaP層とその上方の層との界面(InGaPのGaAsとの界面)でキャリアの空乏化が起こり、プラスに帯電した状態となる。一方、InGaP層とその下方の層との界面でキャリアの蓄積が起こり、マイナスに帯電した状態となる。その結果、InGaPとGaAsとの間の伝導帯のフラット性に変調が起こされ、この変調はコレクタ電流が流れている場合の障害になるので、オン抵抗が増大する。 On the other hand, if InGaP is grown in order, there is almost no conduction band discontinuity between InGaP and GaAs, and no increase in on-resistance due to that occurs. However, it is known that the order type has an abnormality in the concentration distribution state at the interface between InGaP and GaAs, but the cause is not clarified. The interface state density is said to be about 2E12 cm -2 , but it is not clear. For this reason, carrier depletion occurs at the interface between the InGaP layer and the layer above it (interface with InGaP GaAs), resulting in a positively charged state. On the other hand, carrier accumulation occurs at the interface between the InGaP layer and the layer below the InGaP layer, resulting in a negatively charged state. As a result, modulation occurs in the flatness of the conduction band between InGaP and GaAs, and this modulation becomes an obstacle when the collector current flows, so that the on-resistance increases.

なお、図12と同様な構造が特許文献2にも開示されているが、特許文献2ではオーダー型のInGaPを想定している。特許文献2でも、n型スペーサ層をInGaPコレクタ層上に導入している。さらに特許文献3においても、InGaPコレクタ層とGaAsコレクタ層との間にn型スペーサ層を導入する構造が開示されている。なお、n型スペーサ層の電子濃度は耐圧低下の防止から1E18cm-3以下の制限がかけられている。
特開2007−103784号公報(第6図) 特許第3573737号公報 特開2005−39169号公報
A structure similar to that shown in FIG. 12 is also disclosed in Patent Document 2, but Patent Document 2 assumes order-type InGaP. Also in Patent Document 2, an n-type spacer layer is introduced on the InGaP collector layer. Further, Patent Document 3 discloses a structure in which an n-type spacer layer is introduced between an InGaP collector layer and a GaAs collector layer. Note that the electron concentration of the n-type spacer layer is limited to 1E18 cm −3 or less in order to prevent a decrease in breakdown voltage.
JP2007-103784A (FIG. 6) Japanese Patent No. 3573737 JP 2005-39169 A

ところで、従来の技術である図12のHBTにおいて、n型GaAsスペーサ層503の電子濃度は、Ronを低下させるために、無制限に高くすることは出来ない。なぜなら、電子濃度を仮に5E18cm-3のような高濃度に設定した場合、BVcexが低下してしまうからである。これについて詳述する。 Incidentally, in the conventional HBT of FIG. 12, the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 503 cannot be increased without limitation in order to reduce Ron. This is because if the electron concentration is set to a high concentration such as 5E18 cm −3 , BVcex will decrease. This will be described in detail.

図12のHBTにおいて、n型GaAsスペーサ層503の電子濃度を高くしたときの、コレクタ電流が十分に流れている場合での、コレクタ層内のキャリア濃度(電子濃度)および電界強度(絶対値)の分布を各々図13(a)および図13(b)に示す。なお、図13(a)において、横軸はGaAsベース層510表面からの距離、縦軸はキャリア濃度を示し、図13(b)において、横軸はGaAsベース層510表面からの距離、縦軸は電界強度を示している。   In the HBT of FIG. 12, the carrier concentration (electron concentration) and the electric field strength (absolute value) in the collector layer when the collector current sufficiently flows when the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 503 is increased. The distributions of are shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), respectively. 13A, the horizontal axis represents the distance from the surface of the GaAs base layer 510, the vertical axis represents the carrier concentration, and in FIG. 13B, the horizontal axis represents the distance from the surface of the GaAs base layer 510, and the vertical axis. Indicates electric field strength.

図13(a)に示すように、GaAsコレクタ層504の領域で、エミッタから注入された電子の濃度が設定濃度を上回りマイナスに帯電している。一方、n型GaAsスペーサ層503の領域で、設定された電子濃度(設定濃度)の方が実際の電子濃度を上回りプラスに帯電している。また、InGaPコレクタ層502の領域ではアンドープのためマイナスに帯電している。その結果、図13(b)に示すように、電界強度はn型GaAsスペーサ層503の領域で大きく低下してしまい、InGaPコレクタ層502には僅かしか電界がかからず、InGaPの高耐圧性が生かされていない。この場合、耐圧はGaAsコレクタ層504とn型GaAsスペーサ層503との境界の電界強度で決定されるが、n型GaAsスペーサ層503がこのような高濃度のときは、アンドープ領域で同じ電界強度が発生する場合に比べ、低い臨界電界強度で破壊に至ってしまう。そのため、図12のHBTにおいて、n型GaAsスペーサ層503の電子濃度を高く設定した場合には、十分に高い耐圧を得ることが出来ない。   As shown in FIG. 13A, in the region of the GaAs collector layer 504, the concentration of electrons injected from the emitter exceeds the set concentration and is negatively charged. On the other hand, in the region of the n-type GaAs spacer layer 503, the set electron concentration (set concentration) exceeds the actual electron concentration and is positively charged. Further, the region of the InGaP collector layer 502 is negatively charged due to undoping. As a result, as shown in FIG. 13B, the electric field strength is greatly reduced in the region of the n-type GaAs spacer layer 503, and the InGaP collector layer 502 is only slightly applied with an electric field. Is not alive. In this case, the breakdown voltage is determined by the electric field strength at the boundary between the GaAs collector layer 504 and the n-type GaAs spacer layer 503. When the n-type GaAs spacer layer 503 has such a high concentration, the same electric field strength is obtained in the undoped region. As compared with the case where the occurrence occurs, destruction occurs at a lower critical electric field strength. Therefore, in the HBT of FIG. 12, when the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 503 is set high, a sufficiently high breakdown voltage cannot be obtained.

しかしながら、耐圧を上げようと、図12のHBTにおいてn型GaAsスペーサ層503の電子濃度を例えば5E17cm-3のような低濃度にすると、電界強度のピークはInGaPコレクタ層502にかかり、高耐圧が得られることが期待されるが、逆にオン抵抗が悪化してしまう。ここで、InGaPコレクタ層502をオーダー型とした場合は、前述したようにInGaP層とその上方の層との界面でキャリアの空乏化が起こり、プラスに帯電した状態となる。その結果、InGaPとGaAsとの間の伝導帯のフラット性に変調が起こされ、この変調はコレクタ電流が流れている場合の障害になるので、オン抵抗が増大する。 However, to increase the breakdown voltage, when the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 503 in the HBT of FIG. 12 is set to a low concentration such as 5E17 cm −3 , the peak of the electric field strength is applied to the InGaP collector layer 502 and the high breakdown voltage is increased. Although it is expected to be obtained, the on-resistance deteriorates conversely. Here, when the InGaP collector layer 502 is of the order type, as described above, carrier depletion occurs at the interface between the InGaP layer and the layer above the InGaP collector layer 502, resulting in a positively charged state. As a result, modulation occurs in the flatness of the conduction band between InGaP and GaAs, and this modulation becomes an obstacle when the collector current flows, so that the on-resistance increases.

そこで、本発明は、コレクタ電流が流れている状態でのオン抵抗および耐圧を両方同時に向上させることが可能なHBTを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an HBT that can simultaneously improve both the on-resistance and the breakdown voltage in a state where a collector current flows.

前記の課題を解決するために、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、n型のGaAsサブコレクタ層と、前記GaAsサブコレクタ層上に形成されたInGaPコレクタ層と、前記InGaPコレクタ層上に形成されたn型のGaAsスペーサ層と、前記GaAsスペーサ層上に形成されたn型のGaAsコレクタ層と、前記GaAsコレクタ層上に形成されたp型のベース層と、前記ベース層上に形成されたn型のエミッタ層とを備え、前記GaAsサブコレクタ層のキャリア濃度は、前記GaAsコレクタ層のキャリア濃度より高く、前記GaAsコレクタ層のキャリア濃度は、前記ベース層と向き合う部分から前記GaAsスペーサ層と向き合う部分に向けて高くなることを特徴としている。ここで、前記GaAsスペーサ層のキャリア濃度は、前記GaAsコレクタ層の最大のキャリア濃度より高くてもよい。   In order to solve the above problems, a heterojunction bipolar transistor of the present invention is formed on an n-type GaAs subcollector layer, an InGaP collector layer formed on the GaAs subcollector layer, and the InGaP collector layer. An n-type GaAs spacer layer; an n-type GaAs collector layer formed on the GaAs spacer layer; a p-type base layer formed on the GaAs collector layer; and a base layer formed on the base layer. an n-type emitter layer, wherein the carrier concentration of the GaAs subcollector layer is higher than the carrier concentration of the GaAs collector layer, and the carrier concentration of the GaAs collector layer is from the portion facing the base layer to the GaAs spacer layer. It is characterized by being raised toward the facing part. Here, the carrier concentration of the GaAs spacer layer may be higher than the maximum carrier concentration of the GaAs collector layer.

これにより、臨界電界強度が高い低キャリア濃度のGaAsコレクタ層で、耐圧を決める電界強度のピークを発生させることができるので、HBTの高耐圧化を図ることができる。同時に、n型GaAsスペーサ層内に電界強度のピークが発生しないので、耐圧の低下を考慮することなくn型GaAsスペーサ層のキャリア濃度を高くし、オン抵抗を低減することができる。その結果、コレクタ電流が流れている状態でのオン抵抗および耐圧を両方同時に向上させることが可能なHBTを実現できる。   Thereby, the peak of the electric field strength that determines the breakdown voltage can be generated in the low carrier concentration GaAs collector layer having a high critical electric field strength, so that the breakdown voltage of the HBT can be increased. At the same time, no peak of electric field strength occurs in the n-type GaAs spacer layer, so that the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer can be increased and the on-resistance can be reduced without considering the decrease in breakdown voltage. As a result, it is possible to realize an HBT capable of simultaneously improving both the on-resistance and the breakdown voltage in a state where the collector current is flowing.

上述したように、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、コレクタ電流が流れている状態でのオン抵抗および耐圧を両方同時に向上させることが出来る。   As described above, the heterojunction bipolar transistor of the present invention can simultaneously improve both the on-resistance and the breakdown voltage in the state where the collector current flows.

以下、本発明の実施の形態におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタについて、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, heterojunction bipolar transistors according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態のHBTの構造を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the HBT of this embodiment.

図1に示すように、GaAs基板100上に、電子濃度5E18cm-3および膜厚600nmのn型GaAsサブコレクタ層101、アンドープで膜厚100nmのInGaPコレクタ層102、電子濃度5E18cm-3および膜厚10nmのn型GaAsスペーサ層103、電子濃度4E16cm-3および膜厚400nmのn型GaAs第2コレクタ層104、電子濃度1.4E16cm-3および膜厚600nmのn型GaAs第1コレクタ層105、ホール濃度4E19cm-3および膜厚80nmのp型GaAsベース層110、電子濃度3E17cm-3および膜厚30nmのn型InGaPエミッタ層111、電子濃度3E18cm-3および膜厚200nmのn型GaAsエミッタキャップ層112、ならびに電子濃度1E19cm-3および膜厚100nmのn型InGaAsエミッタコンタクト層113が各々この順で成長されている。これら半導体層のエッチングおよび電極の蒸着処理により、オーミック電極として、GaAsサブコレクタ層101上にコレクタ電極120、GaAsベース層110上にベース電極121、およびInGaAsエミッタコンタクト層113上にエミッタ電極122が形成されている。 As shown in FIG. 1, on a GaAs substrate 100, an electron concentration 5E18 cm -3 and the n-type GaAs subcollector layer 101 with a thickness of 600 nm, the thickness 100nm of InGaP collector layer 102 an undoped electron concentration 5E18 cm -3 and the thickness An n-type GaAs spacer layer 103 having a thickness of 10 nm, an n-type GaAs second collector layer 104 having an electron concentration of 4E16 cm −3 and a thickness of 400 nm, an n-type GaAs first collector layer 105 having an electron concentration of 1.4E16 cm −3 and a thickness of 600 nm, holes A p-type GaAs base layer 110 having a concentration of 4E19 cm −3 and a thickness of 80 nm, an n-type InGaP emitter layer 111 having an electron concentration of 3E17 cm −3 and a thickness of 30 nm, and an n-type GaAs emitter cap layer 112 having an electron concentration of 3E18 cm −3 and a thickness of 200 nm. , as well as the electron concentration 1E19cm -3 And n-type InGaAs emitter contact layer 113 having a thickness of 100nm are grown respectively in this order. By etching these semiconductor layers and electrode deposition, a collector electrode 120 is formed on the GaAs subcollector layer 101, a base electrode 121 is formed on the GaAs base layer 110, and an emitter electrode 122 is formed on the InGaAs emitter contact layer 113 as ohmic electrodes. Has been.

このとき、InGaPコレクタ層102はディスオーダー型で成長している。従って、InGaPコレクタ層102の結晶状態は、自然超格子状態となっておらずディスオーダー状態となっている。   At this time, the InGaP collector layer 102 is grown in a disordered type. Therefore, the crystal state of the InGaP collector layer 102 is not a natural superlattice state but a disordered state.

次に上記構造を有するHBTの耐圧について考察する。図2(a)および図2(b)は各々十分に高いコレクタ電流が流れている時のコレクタ層内のキャリア濃度(電子濃度)および電界強度(絶対値)の分布を表す図である。なお、図2(a)において、横軸はGaAsベース層110表面からの距離、縦軸はキャリア濃度を示し、図2(b)において、横軸はGaAsベース層110表面からの距離、縦軸は電界強度を示している。   Next, the breakdown voltage of the HBT having the above structure will be considered. FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the distribution of carrier concentration (electron concentration) and electric field strength (absolute value) in the collector layer when a sufficiently high collector current flows. 2A, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 110, the vertical axis indicates the carrier concentration, and in FIG. 2B, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 110, and the vertical axis. Indicates electric field strength.

図2(a)に示すように、GaAs第1コレクタ層105の領域およびInGaPコレクタ層102の領域では、実際の電子濃度が設定された電子濃度(設定濃度)を上回っており、マイナスに帯電している。一方、GaAs第2コレクタ層104およびn型GaAsスペーサ層103の領域では、反対にプラスに帯電している。そのため、図2(b)に示すように、電界強度はGaAs第2コレクタ層104とGaAs第1コレクタ層105との境界においてピークを持つ。このように、臨界電界強度の高い低濃度のGaAsコレクタ層の領域で電界強度のピークを発生させることにより、電界強度の占める面積(図2(b)において電界強度を積分した値)である耐圧が大きくなる。n型GaAsスペーサ層103の領域で電界強度が低下しているため、InGaPコレクタ層102の領域で殆ど電界がかかっていない。そのため、InGaPの高耐圧性は生かされているとは言えない。しかし、InGaPはGaAsに対しウェットエッチングの選択性がある。高耐圧型のHBTでは、コレクタ層が1μm程度の厚膜を有しているため、このような厚膜になる程、HBTの製造プロセスの難易度が増大していく。従って、エッチング選択性のあるInGaPを用いることにより、HBTの製造プロセスが容易になるため、HBTに対するInGaPの使用は必須といえる。   As shown in FIG. 2A, in the region of the GaAs first collector layer 105 and the region of the InGaP collector layer 102, the actual electron concentration exceeds the set electron concentration (set concentration), and is negatively charged. ing. On the other hand, the regions of the GaAs second collector layer 104 and the n-type GaAs spacer layer 103 are positively charged. Therefore, as shown in FIG. 2B, the electric field strength has a peak at the boundary between the GaAs second collector layer 104 and the GaAs first collector layer 105. In this way, by generating the electric field intensity peak in the region of the low concentration GaAs collector layer having a high critical electric field intensity, the breakdown voltage which is the area occupied by the electric field intensity (the value obtained by integrating the electric field intensity in FIG. 2B). Becomes larger. Since the electric field strength is reduced in the region of the n-type GaAs spacer layer 103, almost no electric field is applied in the region of the InGaP collector layer 102. Therefore, it cannot be said that the high pressure resistance of InGaP is utilized. However, InGaP has wet etching selectivity over GaAs. In the high breakdown voltage type HBT, the collector layer has a thick film of about 1 μm. Therefore, as the film becomes thicker, the difficulty of the HBT manufacturing process increases. Therefore, the use of InGaP having etching selectivity facilitates the manufacturing process of HBT, so it can be said that the use of InGaP for HBT is essential.

GaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104の電子濃度の設定について、図3および図4を用いて説明する。   The setting of the electron concentration of the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104 will be described with reference to FIGS.

図3は、GaAs第1コレクタ層105の電子濃度をパラメータとした、BVcexとGaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104の電子濃度の比(コレクタ層濃度比)との関係を表す図である。図4は、コレクタ電流が流れていない状態での、GaAs第1コレクタ層105の電子濃度をパラメータとした、エミッタコレクタ間の耐圧(BVceo)とコレクタ層濃度比との関係を表す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between BVcex and the ratio of the electron concentrations of the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104 (collector layer concentration ratio) using the electron concentration of the GaAs first collector layer 105 as a parameter. It is. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the collector-collector breakdown voltage (BVceo) and the collector layer concentration ratio using the electron concentration of the GaAs first collector layer 105 as a parameter when no collector current is flowing.

図3に示すように、BVcexは所定のコレクタ層濃度比でピークを持ち、その値はGaAs第1コレクタ層105の電子濃度が高いほど大きい。GaAs第1コレクタ層105の電子濃度が所定値で、GaAs第2コレクタ層104の電子濃度が低いときは、n型GaAsスペーサ層103上に電界強度のピークが来て、この電界強度のピークにより耐圧が決定される。一方、GaAs第2コレクタ層104の電子濃度が高いときは、GaAs第1コレクタ層105とGaAs第2コレクタ層104との境界に電界強度のピークがきて、この電界のピークにより耐圧が決定される。BVcexがピークを持つ濃度条件では、前述した2つの位置で同時に破壊が起きていると考えられる。   As shown in FIG. 3, BVcex has a peak at a predetermined collector layer concentration ratio, and the value increases as the electron concentration of the GaAs first collector layer 105 increases. When the electron concentration of the GaAs first collector layer 105 is a predetermined value and the electron concentration of the GaAs second collector layer 104 is low, an electric field intensity peak comes on the n-type GaAs spacer layer 103, and this electric field intensity peak causes The breakdown voltage is determined. On the other hand, when the electron concentration of the GaAs second collector layer 104 is high, an electric field strength peak appears at the boundary between the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104, and the breakdown voltage is determined by the electric field peak. . Under the concentration condition where BVcex has a peak, it is considered that destruction occurs simultaneously at the two positions described above.

図4に示すように、今度は、GaAs第1コレクタ層105の電子濃度が低いほど、BVceoは高くなる。GaAs第1コレクタ層105が所定の電子濃度を有するとき、GaAs第2コレクタ層104の電子濃度が高くなる程、BVceoは低くなっていく。   As shown in FIG. 4, this time, the lower the electron concentration of the GaAs first collector layer 105, the higher the BVceo. When the GaAs first collector layer 105 has a predetermined electron concentration, the BVceo decreases as the electron concentration in the GaAs second collector layer 104 increases.

図3および図4から、GaAs第1コレクタ層105の電子濃度の範囲を1.0E16cm-3以上1.8E16cm-3以下とし、GaAs第2コレクタ層104の電子濃度の範囲を1.0E16cm-3以上7.0E16cm-3以下と設定した。 Figure 3 and Figure 4, GaAs electron concentration in the range of the first collector layer 105 and 1.0E16cm -3 or more 1.8E16cm -3 or less, 1.0E16cm the range of electron concentration in the GaAs second collector layer 104 -3 This was set to 7.0E16 cm −3 or less.

以上のように、本実施の形態のHBTによれば、コレクタ層にキャリア濃度の異なるGaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104が設けられ、GaAs第2コレクタ層104のキャリア濃度がGaAs第1コレクタ層105のキャリア濃度より高くなるように設定される。従って、低キャリア濃度のコレクタ層の領域で電界のピークが発生するので、HBTの高耐圧化を実現できる。また、高濃度のn型GaAsスペーサ層103に耐圧を決める電界のピークが発生しないので、n型GaAsスペーサ層103のキャリア濃度を高くし、低オン抵抗のHBTを実現できる。   As described above, according to the HBT of the present embodiment, the collector layer is provided with the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104 having different carrier concentrations, and the carrier concentration of the GaAs second collector layer 104 is GaAs. It is set to be higher than the carrier concentration of the first collector layer 105. Therefore, an electric field peak is generated in the region of the collector layer having a low carrier concentration, so that a high breakdown voltage of the HBT can be realized. In addition, since the electric field peak that determines the withstand voltage does not occur in the high-concentration n-type GaAs spacer layer 103, the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer 103 can be increased and a low on-resistance HBT can be realized.

なお、本実施の形態において、GaAs第2コレクタ層104にはそのキャリア濃度が4E16cm-3となるように、GaAs第1コレクタ層105にはそのキャリア濃度が1.4E16cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、GaAs第2コレクタ層104のキャリア濃度がGaAs第1コレクタ層105のキャリア濃度より高くなるように不純物が添加されればこれに限られない。 In this embodiment, the GaAs second collector layer 104 has an impurity concentration of 4E16 cm −3, and the GaAs first collector layer 105 has an impurity concentration of 1.4E16 cm −3. Was added. However, the present invention is not limited to this as long as impurities are added so that the carrier concentration of the GaAs second collector layer 104 is higher than the carrier concentration of the GaAs first collector layer 105.

また、本実施の形態において、GaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104というキャリア濃度の異なる2つの半導体層を積層することで、n型GaAsスペーサ層103側のキャリア濃度がGaAsベース層110側のキャリア濃度より高くなる濃度分布をコレクタ層内に形成するとした。しかし、n型GaAsスペーサ層103とGaAsベース層110との間に1つのGaAs層のみを形成し、GaAsベース層110側の部分からn型GaAsスペーサ層103側の部分に向けてキャリア濃度が高くなる濃度分布をこの1つのGaAs層内に形成してもよい。この場合、GaAsベース層110側の部分からn型GaAsスペーサ層103側の部分に向けて不純物濃度が高くなるように、半導体層に不純物を段階的もしくは連続的に注入することで濃度分布が形成される。   Further, in the present embodiment, by laminating two semiconductor layers having different carrier concentrations, that is, the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104, the carrier concentration on the n-type GaAs spacer layer 103 side is changed to the GaAs base layer. A concentration distribution higher than the carrier concentration on the 110 side is formed in the collector layer. However, only one GaAs layer is formed between the n-type GaAs spacer layer 103 and the GaAs base layer 110, and the carrier concentration increases from the portion on the GaAs base layer 110 side to the portion on the n-type GaAs spacer layer 103 side. The following concentration distribution may be formed in this one GaAs layer. In this case, concentration distribution is formed by stepwise or continuous implantation of impurities into the semiconductor layer so that the impurity concentration increases from the GaAs base layer 110 side toward the n-type GaAs spacer layer 103 side. Is done.

また、本実施の形態において、n型GaAsスペーサ層103には、そのキャリア濃度が5E18cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、n型GaAsスペーサ層103には、伝導帯不連続によるオン抵抗の増大を防止することが可能で、かつn型GaAsスペーサ層103の領域で電界強度のピークを発生させないキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。具体的には、2E18cm-3以上という高濃度で、かつGaAsコレクタ層(GaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104)の最大のキャリア濃度である4E16cm-3よりも高いキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。 Further, in the present embodiment, the n-type GaAs spacer layer 103 is doped with impurities so that the carrier concentration is 5E18 cm −3 . However, the n-type GaAs spacer layer 103 can prevent an increase in on-resistance due to conduction band discontinuity, and has a carrier concentration that does not cause a peak of electric field strength in the region of the n-type GaAs spacer layer 103. If an impurity is added to this, it will not be restricted to this. Specifically, a high concentration of 2E18 cm -3 or more and a maximum of higher carrier concentration than 4E16cm -3 is a carrier concentration of the GaAs collector layer (GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104) Thus, it is not limited to this as long as impurities are added.

また、本実施の形態において、GaAsサブコレクタ層101のキャリア濃度は5E18cm-3であるとしたが、GaAs第1コレクタ層105およびGaAs第2コレクタ層104のキャリア濃度より高ければこれに限られない。 In the present embodiment, the carrier concentration of the GaAs subcollector layer 101 is 5E18 cm −3 , but is not limited thereto as long as it is higher than the carrier concentrations of the GaAs first collector layer 105 and the GaAs second collector layer 104. .

(第2の実施の形態)
図5は、本実施の形態のHBTの構造を示す断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the HBT of the present embodiment.

図5に示すように、GaAs基板200上に、電子濃度5E18cm-3および膜厚600nmのn型GaAsサブコレクタ層201、アンドープで膜厚100nmのInGaPコレクタ層202、電子濃度5E18cm-3および膜厚10nmのn型GaAsスペーサ層203、電子濃度4E16cm-3および膜厚250nmのn型GaAs第4コレクタ層204、電子濃度3E16cm-3および膜厚250nmのn型GaAs第3コレクタ層205、電子濃度2E16cm-3および膜厚250nmのn型GaAs第2コレクタ層206、電子濃度1E16cm-3および膜厚250nmのn型GaAs第1コレクタ層207、ホール濃度4E19cm-3および膜厚80nmのp型GaAsベース層210、電子濃度3E17cm-3および膜厚30nmのn型InGaPエミッタ層211、電子濃度3E18cm-3および膜厚200nmのn型GaAsエミッタキャップ層212、ならびに電子濃度1E19cm-3および膜厚100nmのn型InGaAsエミッタコンタクト層213が各々この順で成長されている。これら半導体層のエッチングおよび電極の蒸着処理により、オーミック電極として、GaAsサブコレクタ層201上にコレクタ電極220、GaAsベース層210上にベース電極221、およびInGaAsエミッタコンタクト層213上にエミッタ電極222が形成されている。 As shown in FIG. 5, on a GaAs substrate 200, an electron concentration 5E18 cm -3 and the n-type GaAs subcollector layer 201 with a thickness of 600 nm, InGaP collector layer having a thickness of 100nm undoped 202, electron concentration 5E18 cm -3 and the thickness n-type GaAs spacer layer 203 of 10 nm, electron concentration 4E16cm -3 and the n-type GaAs fourth collector layer 204 having a thickness of 250nm, electron concentration 3E16cm -3 and the thickness 250nm of n-type GaAs third collector layer 205, the electron concentration 2E16cm -3 and 250 nm thick n-type GaAs second collector layer 206, electron concentration 1E16 cm -3 and 250 nm thick n-type GaAs first collector layer 207, hole concentration 4E19 cm -3 and 80 nm thick p-type GaAs base layer 210, electron concentration 3E17 cm -3 and thickness 3 nm of n-type InGaP emitter layer 211, the electron concentration 3E18 cm -3 and the n-type GaAs emitter cap layer 212 having a thickness of 200 nm, and electron concentration 1E19 cm -3 and a thickness of 100 nm n-type InGaAs emitter contact layer 213 are each in this order Has grown. By etching these semiconductor layers and depositing electrodes, a collector electrode 220 is formed on the GaAs subcollector layer 201, a base electrode 221 is formed on the GaAs base layer 210, and an emitter electrode 222 is formed on the InGaAs emitter contact layer 213 as ohmic electrodes. Has been.

このとき、図1と同様にInGaPコレクタ層202は、ディスオーダー型で成長している。従って、InGaPコレクタ層202の結晶状態は、自然超格子状態となっておらずディスオーダー状態となっている。   At this time, as in FIG. 1, the InGaP collector layer 202 is grown in a disordered type. Therefore, the crystal state of the InGaP collector layer 202 is not a natural superlattice state but a disordered state.

次に上記構造を有するHBTの耐圧について考察する。図6(a)および図6(b)は各々十分に高いコレクタ電流が流れている時のコレクタ層内のキャリア濃度(電子濃度)および電界強度(絶対値)の分布を表す図である。なお、図6(a)において、横軸はGaAsベース層210表面からの距離、縦軸はキャリア濃度を示し、図6(b)において、横軸はGaAsベース層210表面からの距離、縦軸は電界強度を示している。   Next, the breakdown voltage of the HBT having the above structure will be considered. FIGS. 6A and 6B are graphs showing the distribution of carrier concentration (electron concentration) and electric field strength (absolute value) in the collector layer when a sufficiently high collector current flows. 6A, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 210, the vertical axis indicates the carrier concentration, and in FIG. 6B, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 210, and the vertical axis. Indicates electric field strength.

図2(a)および図2(b)について行ったのと同様な考察から、この場合は電界強度のピークはGaAs第2コレクタ層206とGaAs第3コレクタ層205との境界で発生している。このように、コレクタ層内で設定濃度が多段階で少しずつ変化している構造では、電界強度のピークからの電界強度の変化が図2(b)に比べてなだらかであるため、電界強度が占める面積で表される耐圧がさらに大きくなる。   From the same consideration as that performed for FIGS. 2A and 2B, in this case, the peak of the electric field strength occurs at the boundary between the GaAs second collector layer 206 and the GaAs third collector layer 205. . In this way, in the structure in which the set concentration changes little by little in the collector layer, the change in the electric field strength from the peak of the electric field strength is gentle compared to FIG. The breakdown voltage expressed by the area occupied is further increased.

以上のように本実施の形態のHBTによれば、第1の実施の形態のHBTと同様の理由により、高耐圧および低オン抵抗のHBTを実現できる。   As described above, according to the HBT of the present embodiment, a high breakdown voltage and low on-resistance HBT can be realized for the same reason as the HBT of the first embodiment.

なお、本実施の形態において、GaAs第4コレクタ層204にはそのキャリア濃度が4E16cm-3となるように、GaAs第3コレクタ層205にはそのキャリア濃度が3E16cm-3となるように、GaAs第2コレクタ層206にはそのキャリア濃度が2E16cm-3となるように、GaAs第1コレクタ層207にはそのキャリア濃度が1E16cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、GaAs第1コレクタ層207、GaAs第2コレクタ層206、GaAs第3コレクタ層205、およびGaAs第4コレクタ層204の順で電子濃度が高くなるように不純物が添加されればこれに限られない。 In the present embodiment, the GaAs fourth collector layer 204 has a carrier concentration of 4E16 cm −3, and the GaAs third collector layer 205 has a carrier concentration of 3E16 cm −3 . Impurities are added so that the carrier concentration of the two collector layers 206 is 2E16 cm −3 and the carrier concentration of the GaAs first collector layer 207 is 1E16 cm −3 . However, if impurities are added so that the electron concentration increases in the order of the GaAs first collector layer 207, the GaAs second collector layer 206, the GaAs third collector layer 205, and the GaAs fourth collector layer 204, it is limited to this. Absent.

また、本実施の形態において、GaAs第1コレクタ層207、GaAs第2コレクタ層206、GaAs第3コレクタ層205、およびGaAs第4コレクタ層204というキャリア濃度の異なる4つのGaAs層を積層することで、n型GaAsスペーサ層203側のキャリア濃度がGaAsベース層210側のキャリア濃度より高くなる濃度分布をコレクタ層内に形成するとした。しかし、n型GaAsスペーサ層203とGaAsベース層210との間に1つのGaAs層のみを形成し、GaAsベース層210側の部分からn型GaAsスペーサ層203側の部分に向けてキャリア濃度が高くなる濃度分布をこの1つのGaAs内に形成してもよい。この場合、GaAsベース層210側の部分からn型GaAsスペーサ層203側の部分に向けて不純物濃度が高くなるように、GaAs層に不純物を段階的もしくは連続的に注入することで濃度分布が形成される。   Further, in the present embodiment, four GaAs layers having different carrier concentrations, such as a GaAs first collector layer 207, a GaAs second collector layer 206, a GaAs third collector layer 205, and a GaAs fourth collector layer 204, are stacked. It is assumed that a concentration distribution in which the carrier concentration on the n-type GaAs spacer layer 203 side is higher than the carrier concentration on the GaAs base layer 210 side is formed in the collector layer. However, only one GaAs layer is formed between the n-type GaAs spacer layer 203 and the GaAs base layer 210, and the carrier concentration increases from the portion on the GaAs base layer 210 side to the portion on the n-type GaAs spacer layer 203 side. This concentration distribution may be formed in this single GaAs. In this case, a concentration distribution is formed by stepwise or continuous implantation of impurities into the GaAs layer so that the impurity concentration increases from the GaAs base layer 210 side toward the n-type GaAs spacer layer 203 side. Is done.

また、本実施の形態において、n型GaAsスペーサ層203には、そのキャリア濃度が5E18cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、n型GaAsスペーサ層203には、伝導帯不連続によるオン抵抗の増大を防止することが可能で、かつn型GaAsスペーサ層203の領域で電界強度のピークを発生させないキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。具体的には、2E18cm-3以上という高濃度で、かつGaAsコレクタ層(GaAs第1コレクタ層207、GaAs第2コレクタ層206、GaAs第3コレクタ層205、およびGaAs第4コレクタ層204)の最大のキャリア濃度である4E16cm-3よりも高いキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。 Further, in the present embodiment, the n-type GaAs spacer layer 203 is doped with impurities so that the carrier concentration is 5E18 cm −3 . However, the n-type GaAs spacer layer 203 can prevent an increase in on-resistance due to conduction band discontinuity, and has a carrier concentration that does not generate a peak of electric field strength in the region of the n-type GaAs spacer layer 203. If an impurity is added to this, it will not be restricted to this. Specifically, the maximum concentration of the GaAs collector layer (GaAs first collector layer 207, GaAs second collector layer 206, GaAs third collector layer 205, and GaAs fourth collector layer 204) at a high concentration of 2E18 cm −3 or more. However, the present invention is not limited to this as long as impurities are added so that the carrier concentration is higher than the carrier concentration of 4E16 cm −3 .

また、本実施の形態において、GaAsサブコレクタ層201のキャリア濃度は5E18cm-3であるとしたが、GaAs第1コレクタ層207、GaAs第2コレクタ層206、GaAs第3コレクタ層205、およびGaAs第4コレクタ層204のキャリア濃度より高ければこれに限られない。 In the present embodiment, the carrier concentration of the GaAs subcollector layer 201 is 5E18 cm −3 , but the GaAs first collector layer 207, the GaAs second collector layer 206, the GaAs third collector layer 205, and the GaAs first collector layer 201. If it is higher than the carrier concentration of 4 collector layers 204, it will not be restricted to this.

(第3の実施の形態)
図7は、本実施の形態のHBTの構造を示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the HBT of the present embodiment.

図7に示すように、GaAs基板300上に、電子濃度5E18cm-3および膜厚600nmのn型GaAsサブコレクタ層301、アンドープで膜厚100nmのInGaPコレクタ層302、電子濃度1E18cm-3および膜厚10nmのn型GaAsスペーサ層303、電子濃度1.4E16cm-3および膜厚1000nmのn型GaAsコレクタ層304、ホール濃度4E19cm-3および膜厚80nmのp型GaAsベース層310、電子濃度3E17cm-3および膜厚30nmのn型InGaPエミッタ層311、電子濃度3E18cm-3および膜厚200nmのn型GaAsエミッタキャップ層312、ならびに電子濃度1E19cm-3および膜厚100nmのn型InGaAsエミッタコンタクト層313が各々この順で成長されている。これら半導体層のエッチングおよび電極の蒸着処理により、オーミック電極として、GaAsサブコレクタ層301上にコレクタ電極320、GaAsベース層310上にベース電極321、およびInGaAsエミッタコンタクト層313上にエミッタ電極322が形成されている。 As shown in FIG. 7, on a GaAs substrate 300, an electron concentration 5E18 cm -3 and the n-type GaAs subcollector layer 301 with a thickness of 600 nm, InGaP collector layer having a thickness of 100nm undoped 302, electron concentration 1E18 cm -3 and the thickness An n-type GaAs spacer layer 303 having a thickness of 10 nm, an n-type GaAs collector layer 304 having an electron concentration of 1.4E16 cm −3 and a thickness of 1000 nm, a p-type GaAs base layer 310 having a hole concentration of 4E19 cm −3 and a thickness of 80 nm, and an electron concentration of 3E17 cm −3. An n-type InGaP emitter layer 311 having a thickness of 30 nm, an n-type GaAs emitter cap layer 312 having an electron concentration of 3E18 cm −3 and a thickness of 200 nm, and an n-type InGaAs emitter contact layer 313 having an electron concentration of 1E19 cm −3 and a thickness of 100 nm. In this order It is. By etching these semiconductor layers and electrode deposition, a collector electrode 320 is formed on the GaAs subcollector layer 301, a base electrode 321 is formed on the GaAs base layer 310, and an emitter electrode 322 is formed on the InGaAs emitter contact layer 313 as ohmic electrodes. Has been.

このとき、InGaPコレクタ層302はオーダー型で成長している。従って、InGaPコレクタ層302の結晶状態は、部分的にまたは完全に(CuPt型)自然超格子状態となっておりオーダー状態となっている。InGaPコレクタ層302がオーダー型であるため、伝導帯不連続によるオン抵抗の悪化は発生しない。しかし、前述したように、オーダー型の場合は、InGaP層とその上方の層との界面でキャリアの空乏化が起こり、プラスに帯電した状態となる。このプラスの帯電を無くすために、InGaPコレクタ層302とその上方のGaAsコレクタ層304との間に低濃度のn型GaAsスペーサ層303が導入される。n型GaAsスペーサ層303からのフリーな電子が空乏領域のプラス電荷と相殺して消滅する。またドナーは電子不足によりプラスに帯電しているわけであるが、InGaPコレクタ層302の下方のGaAsサブコレクタ層301との界面に発生している電子がn型GaAsスペーサ層303(ドナーの領域)に移動し、ドナーのプラス電荷を解消する。こうすることで、プラスの帯電と電子とが打ち消し合い、InGaPコレクタ層302のプラス帯電が消滅する。従って、n型GaAsスペーサ層303の電子濃度は、伝導帯不連続によるオン抵抗の増大を防止する程度に高いものである必要はなく、InGaPコレクタ層302のプラス帯電が消滅する程度、つまり少なくとも1E18cm-3以上で2E18cm-3より下であればよいため、低濃度とされる。 At this time, the InGaP collector layer 302 is grown in order. Therefore, the crystal state of the InGaP collector layer 302 is partially or completely (CuPt type) natural superlattice state, which is in the order state. Since the InGaP collector layer 302 is of the order type, the on-resistance is not deteriorated due to the conduction band discontinuity. However, as described above, in the case of the order type, the carrier is depleted at the interface between the InGaP layer and the layer above it, and is in a positively charged state. In order to eliminate this positive charge, a low-concentration n-type GaAs spacer layer 303 is introduced between the InGaP collector layer 302 and the GaAs collector layer 304 thereabove. Free electrons from the n-type GaAs spacer layer 303 cancel with the positive charges in the depletion region. The donor is positively charged due to electron shortage, but the electrons generated at the interface with the GaAs subcollector layer 301 below the InGaP collector layer 302 are n-type GaAs spacer layer 303 (donor region). To eliminate the positive charge of the donor. By doing so, the positive charge and the electrons cancel each other, and the positive charge of the InGaP collector layer 302 disappears. Therefore, the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 303 does not need to be high enough to prevent an increase in on-resistance due to conduction band discontinuity. -3 or more and lower than 2E18 cm -3 , so the concentration is low.

次に上記構造を有するHBTの耐圧について考察する。図8(a)および図8(b)は各々十分に高いコレクタ電流が流れている時のコレクタ層内のキャリア濃度(電子濃度)および電界強度(絶対値)の分布を表す図である。なお、図8(a)において、横軸はGaAsベース層310表面からの距離、縦軸はキャリア濃度を示し、図8(b)において、横軸はGaAsベース層310表面からの距離、縦軸は電界強度を示している。   Next, the breakdown voltage of the HBT having the above structure will be considered. FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the distribution of carrier concentration (electron concentration) and electric field strength (absolute value) in the collector layer when a sufficiently high collector current flows. 8A, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 310, the vertical axis indicates the carrier concentration, and in FIG. 8B, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 310, and the vertical axis. Indicates electric field strength.

n型GaAsスペーサ層303の設定濃度が低いことから、このn型GaAsスペーサ層303内で電界強度の傾きが殆ど発生しない。そのため、InGaPコレクタ層302に高電界をかけることが出来て、InGaPの高耐圧性を生かしているといえる。この時、耐圧を決定している電界の位置は、InGaPコレクタ層302とGaAsサブコレクタ層301との界面か、またはn型GaAsスペーサ層303のどちらかである。この位置はInGaPコレクタ層302内、またはn型GaAsスペーサ層303内のキャリア濃度の大小条件により変化する。キャリア濃度が高いところでは、低い電界強度で破壊して耐圧が決定されてしまうため、電界強度が最も高い位置で耐圧を決めているとは限らない。このように、InGaPコレクタ層302がオーダー型の場合は、ΔEcによるオン抵抗の悪化現象は発生しないため、n型GaAsスペーサ層303の電子濃度を従来のHBTの構造(図12のHBTの構造)より低濃度にすることで、InGaPコレクタ層302に高電界を掛けることが出来て、InGaPの高耐圧性が生かされている状況になっている。   Since the set concentration of the n-type GaAs spacer layer 303 is low, an electric field strength gradient hardly occurs in the n-type GaAs spacer layer 303. Therefore, it can be said that a high electric field can be applied to the InGaP collector layer 302 and the high breakdown voltage of InGaP is utilized. At this time, the position of the electric field that determines the breakdown voltage is either the interface between the InGaP collector layer 302 and the GaAs subcollector layer 301 or the n-type GaAs spacer layer 303. This position changes depending on the condition of the carrier concentration in the InGaP collector layer 302 or in the n-type GaAs spacer layer 303. Where the carrier concentration is high, the breakdown voltage is determined by breakdown at a low electric field strength, so the breakdown voltage is not always determined at the position where the electric field strength is the highest. In this way, when the InGaP collector layer 302 is of the order type, the on-resistance deterioration phenomenon due to ΔEc does not occur, and therefore the electron concentration of the n-type GaAs spacer layer 303 is changed to the conventional HBT structure (HBT structure in FIG. 12). By lowering the concentration, a high electric field can be applied to the InGaP collector layer 302, and the high breakdown voltage of InGaP is utilized.

以上のように本実施の形態のHBTによれば、オーダー型のInGaPコレクタ層302の上方にはn型GaAsスペーサ層303が設けられる。従って、InGaPとGaAsとの間の伝導帯のフラット性の変調に基づくオン抵抗の増大を解消することができる。また、n型GaAsスペーサ層303のキャリア濃度は低く設定される。従って、InGaPコレクタ層302に高電界がかかるので、HBTを高耐圧化することができる。   As described above, according to the HBT of the present embodiment, the n-type GaAs spacer layer 303 is provided above the order-type InGaP collector layer 302. Therefore, an increase in on-resistance due to modulation of the flatness of the conduction band between InGaP and GaAs can be eliminated. Further, the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer 303 is set low. Accordingly, since a high electric field is applied to the InGaP collector layer 302, the HBT can have a high breakdown voltage.

また、本実施の形態において、n型GaAsスペーサ層303には、そのキャリア濃度が1E18cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、n型GaAsスペーサ層303には、InGaPコレクタ層302のプラス帯電が消滅することが可能で、かつn型GaAsスペーサ層303の領域で電界強度のピークを発生させないキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。具体的には、1E18cm-3以上で2E18cm-3より下という低濃度で、かつGaAsコレクタ層304のキャリア濃度である1.4E16cm-3よりも高いキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。 In the present embodiment, the n-type GaAs spacer layer 303 is doped with impurities so that its carrier concentration is 1E18 cm −3 . However, in the n-type GaAs spacer layer 303, the positive charge of the InGaP collector layer 302 can be extinguished, and the impurity concentration is set so as to have a carrier concentration that does not cause an electric field strength peak in the region of the n-type GaAs spacer layer 303. If is added, it is not limited to this. Specifically, at concentrations as low as below 2E18 cm -3 at 1E18 cm -3 or more, and if impurities are added to a higher carrier concentration than 1.4E16cm -3 is a carrier concentration of the GaAs collector layer 304 It is not limited to this.

また、本実施の形態において、GaAsサブコレクタ層301のキャリア濃度は5E18cm-3であるとしたが、GaAsコレクタ層304のキャリア濃度より高ければこれに限られない。 In the present embodiment, the carrier concentration of the GaAs subcollector layer 301 is 5E18 cm −3 , but is not limited thereto as long as it is higher than the carrier concentration of the GaAs collector layer 304.

(第4の実施の形態)
図9は、本実施の形態のHBTの構造を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the HBT of the present embodiment.

図9に示すように、GaAs基板400上に、電子濃度5E18cm-3および膜厚600nmのn型GaAsサブコレクタ層401、アンドープで膜厚100nmのInGaPコレクタ層402、電子濃度1E18cm-3および膜厚10nmのn型GaAsスペーサ層403、電子濃度4E16cm-3および膜厚400nmのn型GaAs第2コレクタ層404、電子濃度1.4E16cm-3および膜厚600nmのn型GaAs第1コレクタ層405、ホール濃度4E19cm-3および膜厚80nmのp型GaAsベース層410、電子濃度3E17cm-3および膜厚30nmのn型InGaPエミッタ層411、電子濃度3E18cm-3および膜厚200nmのn型GaAsエミッタキャップ層412、ならびに電子濃度1E19cm-3および膜厚100nmのn型InGaAsエミッタコンタクト層413が各々この順で成長されている。これら半導体層のエッチングおよび電極の蒸着処理により、オーミック電極として、GaAsサブコレクタ層401上にコレクタ電極420、GaAsベース層410上にベース電極421、およびInGaAsエミッタコンタクト層413上にエミッタ電極422が形成されている。 As shown in FIG. 9, on a GaAs substrate 400, an electron concentration 5E18 cm -3 and the n-type GaAs subcollector layer 401 with a thickness of 600 nm, InGaP collector layer having a thickness of 100nm undoped 402, electron concentration 1E18 cm -3 and the thickness An n-type GaAs spacer layer 403 having a thickness of 10 nm, an n-type GaAs second collector layer 404 having an electron concentration of 4E16 cm −3 and a thickness of 400 nm, an n-type GaAs first collector layer 405 having an electron concentration of 1.4E16 cm −3 and a thickness of 600 nm, holes A p-type GaAs base layer 410 having a concentration of 4E19 cm −3 and a thickness of 80 nm, an n-type InGaP emitter layer 411 having an electron concentration of 3E17 cm −3 and a thickness of 30 nm, and an n-type GaAs emitter cap layer 412 having an electron concentration of 3E18 cm −3 and a thickness of 200 nm. , as well as the electron concentration 1E19cm -3 And n-type InGaAs emitter contact layer 413 having a thickness of 100nm are grown respectively in this order. By etching these semiconductor layers and electrode deposition, a collector electrode 420 is formed on the GaAs subcollector layer 401, a base electrode 421 is formed on the GaAs base layer 410, and an emitter electrode 422 is formed on the InGaAs emitter contact layer 413 as ohmic electrodes. Has been.

このとき、InGaPコレクタ層402はオーダー型で成長している。従って、InGaPコレクタ層402の結晶状態は、部分的にまたは完全に(CuPt型)自然超格子状態となっておりオーダー状態となっている。InGaPコレクタ層402はオーダー型であるため、伝導帯不連続によるオン抵抗の悪化は発生しない。また、InGaPコレクタ層402の上方にはn型GaAsスペーサ層403が設けられるため、InGaPとGaAsとの間の伝導帯のフラット性の変調に基づくオン抵抗の増大を解消することができる。   At this time, the InGaP collector layer 402 is grown in order. Therefore, the crystal state of the InGaP collector layer 402 is partially or completely (CuPt type) natural superlattice state, which is an order state. Since the InGaP collector layer 402 is an order type, on-resistance is not deteriorated due to conduction band discontinuity. Further, since the n-type GaAs spacer layer 403 is provided above the InGaP collector layer 402, an increase in on-resistance due to modulation of the flatness of the conduction band between InGaP and GaAs can be eliminated.

次に上記構造を有するHBTの耐圧について考察する。図10(a)および図10(b)は各々十分に高いコレクタ電流が流れている時のコレクタ層内のキャリア濃度(電子濃度)および電界強度の分布を表す図である。なお、図10(a)において、横軸はGaAsベース層410表面からの距離、縦軸はキャリア濃度を示し、図10(b)において、横軸はGaAsベース層410表面からの距離、縦軸は電界強度を示している。   Next, the breakdown voltage of the HBT having the above structure will be considered. FIGS. 10A and 10B are graphs showing the distribution of carrier concentration (electron concentration) and electric field strength in the collector layer when a sufficiently high collector current flows. 10A, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 410, the vertical axis indicates the carrier concentration, and in FIG. 10B, the horizontal axis indicates the distance from the surface of the GaAs base layer 410, and the vertical axis. Indicates electric field strength.

図2(a)および図2(b)について行ったのと同様な考察から、臨界電界強度が高い低濃度のコレクタ層の領域で電界強度のピークが発生しており、電界強度の占める面積である耐圧が大きくなる。耐圧を決定している電界強度のピークの位置は、InGaPコレクタ層402とGaAsサブコレクタ層401との界面、n型GaAsスペーサ層403、および低濃度のコレクタ層のうちのどれかである。この位置はInGaPコレクタ層402、またはn型GaAsスペーサ層403、またはn型GaAs第1コレクタ層405とn型GaAs第2コレクタ層404との境界領域のキャリア濃度の大小条件により異なってくる。仮に図7のHBTにおいてn型GaAsスペーサ層303で耐圧が決まっていたのなら、n型GaAsスペーサ層303での電界強度が図8(b)および図10(b)で等しくなり、両図の電界強度の占める面積を比較すると、耐圧は少なくとも図7のHBTよりは図9のHBTの方が大きくなるといえる。   From the same consideration as that performed for FIGS. 2A and 2B, the peak of the electric field strength occurs in the region of the low concentration collector layer where the critical electric field strength is high. A certain withstand voltage increases. The position of the electric field intensity peak that determines the breakdown voltage is one of the interface between the InGaP collector layer 402 and the GaAs subcollector layer 401, the n-type GaAs spacer layer 403, and the low concentration collector layer. This position varies depending on the condition of the carrier concentration in the boundary region between the InGaP collector layer 402, the n-type GaAs spacer layer 403, or the n-type GaAs first collector layer 405 and the n-type GaAs second collector layer 404. If the breakdown voltage is determined in the n-type GaAs spacer layer 303 in the HBT of FIG. 7, the electric field strength in the n-type GaAs spacer layer 303 becomes equal in FIG. 8B and FIG. Comparing the area occupied by the electric field strength, it can be said that the breakdown voltage is higher in the HBT in FIG. 9 than in the HBT in FIG.

なお、本実施の形態において、n型GaAsスペーサ層403には、そのキャリア濃度が1E18cm-3となるように不純物が添加されるとした。しかし、n型GaAsスペーサ層403には、InGaPコレクタ層402のプラス帯電を消滅することが可能で、かつn型GaAsスペーサ層403の領域で電界強度のピークを発生させないキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。具体的には、1E18cm-3以上2E18cm-3以下という低濃度で、かつGaAsコレクタ層(GaAs第2コレクタ層404およびGaAs第1コレクタ層405)の最大のキャリア濃度である4E16cm-3よりも高いキャリア濃度となるように不純物が添加されればこれに限られない。 In the present embodiment, the n-type GaAs spacer layer 403 is doped with impurities so that its carrier concentration is 1E18 cm −3 . However, in the n-type GaAs spacer layer 403, the impurity concentration can be such that the positive charge of the InGaP collector layer 402 can be eliminated and the carrier concentration does not cause a field strength peak in the region of the n-type GaAs spacer layer 403. If is added, it is not limited to this. Specifically, at a low concentration of 1E18 cm -3 or more 2E18 cm -3 or less, and higher than 4E16cm -3, the largest carrier concentration of the GaAs collector layer (GaAs second collector layer 404 and the GaAs first collector layer 405) The present invention is not limited to this as long as impurities are added so that the carrier concentration is achieved.

また、本実施の形態において、GaAsサブコレクタ層401のキャリア濃度は5E18cm-3であるとしたが、GaAs第2コレクタ層404およびGaAs第1コレクタ層405のキャリア濃度より高ければこれに限られない。 In the present embodiment, the carrier concentration of the GaAs subcollector layer 401 is 5E18 cm −3 , but is not limited thereto as long as it is higher than the carrier concentrations of the GaAs second collector layer 404 and the GaAs first collector layer 405. .

これまで検討したHBTについて、電気測定結果を図11に示す。図11は、図1、図5、図7および図9のHBTについて、所定のIbにおけるIce−Vce測定結果を表す図である。なお、図11において、横軸はVce、縦軸はIceを示している。   FIG. 11 shows the electrical measurement results for the HBTs examined so far. FIG. 11 is a diagram showing Ice-Vce measurement results at a predetermined Ib for the HBTs of FIGS. 1, 5, 7 and 9. In FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates Vce and the vertical axis indicates Ice.

前述したように図1、図5および図12のHBTはInGaPコレクタ層がディスオーダー型であり、図7および図9のHBTはオーダー型である。図12のHBTでは、n型GaAsスペーサ層のキャリア濃度が適切なものでなく、InGaPのΔEcのためIceの立ち上がりが悪く、オン抵抗が図1、図5、図7および図9に比べ高い。図1および図5のHBTでは、n型GaAsスペーサ層のキャリア濃度が高いため、Iceの立ち上がりが良く、オン抵抗が低い。また図7および図9のHBTではInGaPがオーダー型であり、かつn型GaAsスペーサ層のキャリア濃度が低いため、ΔEcの問題およびInGaPとGaAsとの間の伝導帯のフラット性の変調の問題が無く、同様にオン抵抗が低い。   As described above, in the HBTs of FIGS. 1, 5, and 12, the InGaP collector layer is a disorder type, and the HBTs of FIGS. 7 and 9 are an order type. In the HBT of FIG. 12, the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer is not appropriate, the rise of Ice is poor due to ΔEc of InGaP, and the on-resistance is higher than those of FIGS. 1, 5, 7, and 9. In the HBTs of FIGS. 1 and 5, since the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer is high, the rise of Ice is good and the on-resistance is low. In addition, since the InBT of the HBT of FIGS. 7 and 9 is of the order type and the carrier concentration of the n-type GaAs spacer layer is low, there is a problem of ΔEc and a problem of modulation of the flatness of the conduction band between InGaP and GaAs. Similarly, the on-resistance is low.

また耐圧については、コレクタ層をより多層化した図5のHBTの方が、図1のHBTより高い。図7および図9のHBTと図1および図5のHBTの耐圧の大小は、InGaPコレクタ層、またはn型GaAsスペーサ層、またはn型GaAsコレクタ層内のキャリア濃度の大小条件により変化するが、少なくとも従来の図12のHBTよりは、どのHBTも高い。このようなコレクタ層を多層化する技術については、特開2007−173624号公報および特開2006−60221号公報でも紹介されているが、いずれも本発明のような高濃度のn型GaAsスペーサ層については、触れられていない。   Further, with respect to the withstand voltage, the HBT in FIG. 5 in which the collector layer is further multilayered is higher than the HBT in FIG. The breakdown voltage of the HBT in FIGS. 7 and 9 and the HBT in FIGS. 1 and 5 varies depending on the condition of the carrier concentration in the InGaP collector layer, n-type GaAs spacer layer, or n-type GaAs collector layer. Any HBT is higher than at least the conventional HBT of FIG. Such a technique for multilayering the collector layer is also introduced in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-173624 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-60221, both of which are high-concentration n-type GaAs spacer layers as in the present invention. Is not touched on.

以上、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。   Although the heterojunction bipolar transistor of the present invention has been described based on the embodiment, the present invention is not limited to this embodiment. The present invention includes various modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに利用でき、特に携帯電話機等に用いられる送信用高出力電力増幅器等に利用することができる。   The present invention can be used for heterojunction bipolar transistors, and in particular, can be used for transmission high-output power amplifiers and the like used for cellular phones and the like.

本発明の第1の実施形態によるHBTのデバイス構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the device structure of HBT by the 1st Embodiment of this invention. (a)本発明の第1の実施の形態によるHBTのキャリア濃度分布を表す図である。(b)本発明の第1の実施の形態によるHBTの電界強度分布を表す図である。(A) It is a figure showing the carrier concentration distribution of HBT by the 1st Embodiment of this invention. (B) It is a figure showing the electric field strength distribution of HBT by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態によるHBTのコレクタ層濃度を変化させた時の、BVcexとコレクタ層濃度比との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between BVcex and collector layer concentration ratio when changing the collector layer concentration of HBT by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態によるHBTのコレクタ層濃度を変化させた時の、BVceoとコレクタ層濃度比との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between BVceo and collector layer concentration ratio when changing the collector layer concentration of HBT by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態によるHBTのデバイス構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the device structure of HBT by the 2nd Embodiment of this invention. (a)本発明の第2の実施の形態によるHBTのキャリア濃度分布を表す図である。(b)本発明の第2の実施の形態によるHBTの電界強度分布を表す図である。(A) It is a figure showing the carrier concentration distribution of HBT by the 2nd Embodiment of this invention. (B) It is a figure showing the electric field strength distribution of HBT by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態によるHBTのデバイス構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the device structure of HBT by the 3rd Embodiment of this invention. (a)本発明の第3の実施の形態によるHBTのキャリア濃度分布を表す図である。(b)本発明の第3の実施の形態によるHBTの電界強度分布を表す図である。(A) It is a figure showing the carrier concentration distribution of HBT by the 3rd Embodiment of this invention. (B) It is a figure showing the electric field strength distribution of HBT by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態によるHBTのデバイス構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the device structure of HBT by the 4th Embodiment of this invention. (a)本発明の第4の実施の形態によるHBTのキャリア濃度分布を表す図である。(b)本発明の第4の実施の形態によるHBTの電界強度分布を表す図である。(A) It is a figure showing the carrier concentration distribution of HBT by the 4th Embodiment of this invention. (B) It is a figure showing the electric field strength distribution of HBT by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第1〜第4の実施の形態および従来技術によるHBTのIce−Vce電気特性を表す図である。It is a figure showing the Ice-Vce electrical characteristic of 1st-4th embodiment of this invention and HBT by a prior art. 従来の技術によるHBTのデバイス構造を表す断面図である。It is sectional drawing showing the device structure of HBT by a prior art. (a)従来の技術によるHBTのキャリア濃度分布を表す図である。(b)従来の技術によるHBTの電界強度分布を表す図である。(A) It is a figure showing the carrier concentration distribution of HBT by a prior art. (B) It is a figure showing the electric field strength distribution of HBT by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300、400、500 GaAs基板
101、201、301、401、501 GaAsサブコレクタ層
102、202、302、402、502 InGaPコレクタ層
103、203、303、403、503 GaAsスペーサ層
104、206、404 GaAs第2コレクタ層
105、207、405 GaAs第1コレクタ層
110、210、310、410、510 GaAsベース層
111、211、311、411、511 InGaPエミッタ層
112、212、312、412、512 GaAsエミッタキャップ層
113、213、313、413、513 InGaAsエミッタコンタクト層
120、220、320、420、520 コレクタ電極
121、221、321、421、521 ベース電極
122、222、322、422、522 エミッタ電極
204 GaAs第4コレクタ層
205 GaAs第3コレクタ層
304、504 GaAsコレクタ層
100, 200, 300, 400, 500 GaAs substrate 101, 201, 301, 401, 501 GaAs subcollector layer 102, 202, 302, 402, 502 InGaP collector layer 103, 203, 303, 403, 503 GaAs spacer layer 104, 206, 404 GaAs second collector layer 105, 207, 405 GaAs first collector layer 110, 210, 310, 410, 510 GaAs base layer 111, 211, 311, 411, 511 InGaP emitter layer 112, 212, 312, 412, 512 GaAs emitter cap layer 113, 213, 313, 413, 513 InGaAs emitter contact layer 120, 220, 320, 420, 520 Collector electrode 121, 221, 321, 421, 521 Electrodes 122,222,322,422,522 emitter electrode 204 GaAs fourth collector layer 205 GaAs third collector layer 304, 504 GaAs collector layer

Claims (6)

n型のGaAsサブコレクタ層と、
前記GaAsサブコレクタ層上に形成されたInGaPコレクタ層と、
前記InGaPコレクタ層上に形成されたn型のGaAsスペーサ層と、
前記GaAsスペーサ層上に形成されたn型のGaAsコレクタ層と、
前記GaAsコレクタ層上に形成されたp型のベース層と、
前記ベース層上に形成されたn型のエミッタ層とを備え、
前記GaAsサブコレクタ層のキャリア濃度は、前記GaAsコレクタ層のキャリア濃度より高く、
前記GaAsコレクタ層のキャリア濃度は、前記ベース層と向き合う部分から前記GaAsスペーサ層と向き合う部分に向けて高くなる
ことを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
an n-type GaAs subcollector layer;
An InGaP collector layer formed on the GaAs subcollector layer;
An n-type GaAs spacer layer formed on the InGaP collector layer;
An n-type GaAs collector layer formed on the GaAs spacer layer;
A p-type base layer formed on the GaAs collector layer;
An n-type emitter layer formed on the base layer,
The carrier concentration of the GaAs subcollector layer is higher than the carrier concentration of the GaAs collector layer,
The heterojunction bipolar transistor, wherein the carrier concentration of the GaAs collector layer increases from a portion facing the base layer toward a portion facing the GaAs spacer layer.
前記GaAsスペーサ層のキャリア濃度は、前記GaAsコレクタ層の最大のキャリア濃度より高い
ことを特徴とする請求項1に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein the carrier concentration of the GaAs spacer layer is higher than the maximum carrier concentration of the GaAs collector layer.
前記GaAsコレクタ層は、前記GaAsスペーサ層と向き合うGaAs第2コレクタ層と、前記ベース層と向き合うGaAs第1コレクタ層とから構成され、
前記GaAs第2コレクタ層のキャリア濃度は、前記GaAs第1コレクタ層のキャリア濃度より高い
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
The GaAs collector layer includes a GaAs second collector layer facing the GaAs spacer layer and a GaAs first collector layer facing the base layer.
The heterojunction bipolar transistor according to claim 1 or 2, wherein the carrier concentration of the GaAs second collector layer is higher than the carrier concentration of the GaAs first collector layer.
前記GaAs第1コレクタ層のキャリア濃度は、1.0E16cm-3以上1.8E16cm-3以下であり、
前記GaAsコ第2レクタ層のキャリア濃度は、1.0E16cm-3以上7.0E16cm-3以下である
ことを特徴とする請求項3記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
The carrier concentration of the GaAs first collector layer is 1.0E16cm -3 or more 1.8E16cm -3 or less,
The GaAs co carrier concentration of the second collector layer, a heterojunction bipolar transistor according to claim 3, wherein the at 1.0E16cm -3 or more 7.0E16cm -3 or less.
前記InGaPコレクタ層の結晶状態は、ディスオーダー状態となっており、
前記GaAsスペーサ層のキャリア濃度は、2E18cm-3以上である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
The crystal state of the InGaP collector layer is in a disordered state,
5. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein a carrier concentration of the GaAs spacer layer is 2E18 cm −3 or more.
前記InGaPコレクタ層の結晶状態は、自然超格子状態となっており、
前記GaAsスペーサ層のキャリア濃度は、1E18cm-3以上で2E18cm-3より下である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
The crystal state of the InGaP collector layer is a natural superlattice state,
5. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein a carrier concentration of the GaAs spacer layer is 1E18 cm −3 or more and lower than 2E18 cm −3 .
JP2008076164A 2008-03-24 2008-03-24 Hetero-junction bipolar transistor Pending JP2009231594A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008076164A JP2009231594A (en) 2008-03-24 2008-03-24 Hetero-junction bipolar transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008076164A JP2009231594A (en) 2008-03-24 2008-03-24 Hetero-junction bipolar transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009231594A true JP2009231594A (en) 2009-10-08

Family

ID=41246655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008076164A Pending JP2009231594A (en) 2008-03-24 2008-03-24 Hetero-junction bipolar transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009231594A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870166A (en) * 2016-04-22 2016-08-17 杭州立昂东芯微电子有限公司 Indium-gallium-phosphorus heterojunction bipolar type transistor and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870166A (en) * 2016-04-22 2016-08-17 杭州立昂东芯微电子有限公司 Indium-gallium-phosphorus heterojunction bipolar type transistor and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100508894B1 (en) Heterojunction bipolar transistor and semiconductor integrated circuit device using the same
JP2007103784A (en) Hetero-junction bipolar transistor
US10636897B2 (en) Semiconductor device having a collector layer including first-conductivity-type semiconductor layers
US20050133821A1 (en) Semiconductor device
TWI695504B (en) Heterojunction bipolar transistor
US9331187B2 (en) Bipolar transistor
TWI643337B (en) Heterojunction bipolar transistor crystal structure with hole barrier layer with gradient energy gap
TW200427088A (en) Semiconductor device
JP2003297849A (en) Heterojunction bipolar transistor and manufacture method therefor
JP5160071B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
TW201813088A (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2018101652A (en) Bipolar transistor and method for manufacturing the same
JP2004207583A (en) Semiconductor device
JP2007128989A (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2009231594A (en) Hetero-junction bipolar transistor
US7023072B2 (en) Bipolar transistor
JP2009094148A (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2010287603A (en) Compound semiconductor element, and method of manufacturing the same
JP5681031B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2002305204A (en) Semiconductor structure, and heterojunction bipolar transistor
JP2009231593A (en) Hetero-junction bipolar transistor
JP2004022818A (en) Double heterojunction bipolar transistor
JP2003347307A (en) Semiconductor device
JP6096503B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2008060247A (en) Hetero-junction bipolar transistor