JP2519740B2 - ヘテロ接合トランジスタ及びその製造法 - Google Patents
ヘテロ接合トランジスタ及びその製造法Info
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- JP2519740B2 JP2519740B2 JP62212469A JP21246987A JP2519740B2 JP 2519740 B2 JP2519740 B2 JP 2519740B2 JP 62212469 A JP62212469 A JP 62212469A JP 21246987 A JP21246987 A JP 21246987A JP 2519740 B2 JP2519740 B2 JP 2519740B2
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- heterojunction transistor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐熱性が改良された、半導体デバイスであ
るヘテロ接合トランジスタに関する。
るヘテロ接合トランジスタに関する。
［従来の技術］ 現在、論理回路やアナログICなどに広く用いられてい
るホモ接合バイポーラトランジスタはSi（ケイ素）のPN
P接合あるいはNPN接合で構成されている。しかし、ホモ
接合バイポーラトランジスタでは、電流増幅率や高周波
化の点で限界がある。
るホモ接合バイポーラトランジスタはSi（ケイ素）のPN
P接合あるいはNPN接合で構成されている。しかし、ホモ
接合バイポーラトランジスタでは、電流増幅率や高周波
化の点で限界がある。
そこで、より大きな電流増幅率や高周波化を実現する
ためにバンドキャップの異なる半導体材料の接合、つま
り、ヘテロ接合を利用したトランジスタについて開発が
進められている。たとえば、エミッタにSiによりバンド
キャップの大きいβ−SiC（立方晶炭化ケイ素）を用い
て、エミッタがＮ型β−SiC、ベースがＰ型Si、コレク
タがＮ型Siといった構造のヘテロ接合トランジスタでは
ホモ接合トランジスタに比べて次のような利点がある。
（ｉ）エミッタからのキャリアの注入効率が大きく、電
流増幅率を大きくできる。（ii）ベース抵抗を小さくで
き、高周波化を図れる。
ためにバンドキャップの異なる半導体材料の接合、つま
り、ヘテロ接合を利用したトランジスタについて開発が
進められている。たとえば、エミッタにSiによりバンド
キャップの大きいβ−SiC（立方晶炭化ケイ素）を用い
て、エミッタがＮ型β−SiC、ベースがＰ型Si、コレク
タがＮ型Siといった構造のヘテロ接合トランジスタでは
ホモ接合トランジスタに比べて次のような利点がある。
（ｉ）エミッタからのキャリアの注入効率が大きく、電
流増幅率を大きくできる。（ii）ベース抵抗を小さくで
き、高周波化を図れる。
ヘテロ接合トランジスタの例としては、β−SiC/Si系
の他に、Si/SiO2、Si/GaP、Si/Ge、Ge/ZnSe、Ge/GaAs、
GaAs/AlGaAs、ZnSe/GaAsで作成されたトランジスタが知
られている。
の他に、Si/SiO2、Si/GaP、Si/Ge、Ge/ZnSe、Ge/GaAs、
GaAs/AlGaAs、ZnSe/GaAsで作成されたトランジスタが知
られている。
β−SiCはバンドキャップが2.2eVと大きいため、500
℃まで使用可能である。しかし、Si及びGeは200℃以
上、GaAsは300℃以上の高温では使用できないという問
題がある。これはバンドギャップがSiにおいて1.1eV、G
eにおいて0.8eV、GaAsにおいて1.5eVと小さく、Si及びG
eは200℃以上、GaAsは300℃以上でキャリア密度が増大
してしまうためである。従って、現在知られているヘテ
ロ接合トランジスタは、耐熱性に劣るという問題を有す
るのである。
℃まで使用可能である。しかし、Si及びGeは200℃以
上、GaAsは300℃以上の高温では使用できないという問
題がある。これはバンドギャップがSiにおいて1.1eV、G
eにおいて0.8eV、GaAsにおいて1.5eVと小さく、Si及びG
eは200℃以上、GaAsは300℃以上でキャリア密度が増大
してしまうためである。従って、現在知られているヘテ
ロ接合トランジスタは、耐熱性に劣るという問題を有す
るのである。
また、主にSiを用いた集積回路の集積度は、近年増々
高まる傾向にあるが、それに伴って素子の発熱生の割合
も高まり、これは回路の誤動作の原因となるため、熱放
散の手段も問題になっている。
高まる傾向にあるが、それに伴って素子の発熱生の割合
も高まり、これは回路の誤動作の原因となるため、熱放
散の手段も問題になっている。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、耐熱性及び熱放散性に優れたヘテロ
接合トランジスタを提供することにある。
接合トランジスタを提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、ダイヤモンドと炭化ケイ素のヘテロ
接合を少なくとも１つ以上有するヘテロ接合トランジス
タによって達成される。
接合を少なくとも１つ以上有するヘテロ接合トランジス
タによって達成される。
ダイヤモンドはバンドキャップが5.5eV、β−SiCは2.
2eVであり、いずれもSi、Ge、GaAsなどよりも大きい。
また、ダイヤモンド及びβ−SiCは化学的にも安定な物
質である。よって、ダイヤモンドとβ−SiCを組み合せ
て作成したヘテロ接合トランジスタは高温での動作が可
能となり、耐環境性の優れたものとなる。また、熱伝導
率は、ダイヤモンドが20［W/cm・Ｋ］、β−SiCが4.9
［W/cm・Ｋ］といずれもSi、Ge、GaAsなどより大きく、
熱放散性にも優れている。さらに、ダイヤモンド及びSi
Cは破壊電界も大きいので、これらより成るトランジス
タは大電力を駆動できる。これらに加えて、ヘテロ接合
の特徴を生かして、大きな電流増幅率や高速動作を実現
できる。
2eVであり、いずれもSi、Ge、GaAsなどよりも大きい。
また、ダイヤモンド及びβ−SiCは化学的にも安定な物
質である。よって、ダイヤモンドとβ−SiCを組み合せ
て作成したヘテロ接合トランジスタは高温での動作が可
能となり、耐環境性の優れたものとなる。また、熱伝導
率は、ダイヤモンドが20［W/cm・Ｋ］、β−SiCが4.9
［W/cm・Ｋ］といずれもSi、Ge、GaAsなどより大きく、
熱放散性にも優れている。さらに、ダイヤモンド及びSi
Cは破壊電界も大きいので、これらより成るトランジス
タは大電力を駆動できる。これらに加えて、ヘテロ接合
の特徴を生かして、大きな電流増幅率や高速動作を実現
できる。
本発明のヘテロ接合トランジスタにおいて、エミッタ
がダイヤモンド、ベース及びコレクタがSiCからなるこ
とが好ましい。SiCはβ−SiC（立方晶炭化ケイ素）であ
ることが好ましい。
がダイヤモンド、ベース及びコレクタがSiCからなるこ
とが好ましい。SiCはβ−SiC（立方晶炭化ケイ素）であ
ることが好ましい。
本発明のヘテロ接合トランジスタは、ダイヤモンドか
ら成る基板を有することが好ましい。ダイヤモンド基板
により熱放散が良好に行なわれるからである。
ら成る基板を有することが好ましい。ダイヤモンド基板
により熱放散が良好に行なわれるからである。
本発明のヘテロ接合トランジスタの製造は、通常、気
相合成によりダイヤモンド及びβ−SiCの薄膜を基板上
に成長させることから成る製造法により行われる。
相合成によりダイヤモンド及びβ−SiCの薄膜を基板上
に成長させることから成る製造法により行われる。
気相合成を行う方法としては、例えば、熱CVD法、プ
ラズマCVD法、電子線CVD法、光CVD法、昇華法、反応蒸
着法、MBE法などが挙げられる。
ラズマCVD法、電子線CVD法、光CVD法、昇華法、反応蒸
着法、MBE法などが挙げられる。
第１図は、本発明のヘテロ接合トランジスタの一例の
断面図を示す。このヘテロ接合トランジスタにおいて、
好ましくはダイヤモンドからできている基板１の上にコ
レクタ２、ベース３及びエミッタ４が形成されている。
コレクタ２はＰ型β−SiC、ベース３はＮ型β−SiC、エ
ミッタ４はＰ型ダイヤモンドからそれぞれできている。
コレクタ２、ベース３及びエミッタ４のそれぞれには、
電極5,5′,5″が設けられている。
断面図を示す。このヘテロ接合トランジスタにおいて、
好ましくはダイヤモンドからできている基板１の上にコ
レクタ２、ベース３及びエミッタ４が形成されている。
コレクタ２はＰ型β−SiC、ベース３はＮ型β−SiC、エ
ミッタ４はＰ型ダイヤモンドからそれぞれできている。
コレクタ２、ベース３及びエミッタ４のそれぞれには、
電極5,5′,5″が設けられている。
［発明の効果］ 本発明のヘテロ接合トランジスタは、耐熱性、耐環境
性に優れており、自動車のエンジンルーム、原子炉、人
口衛星などの過酷な環境下で使用できる。また、高周波
パワートランジスタとしても有用である。
性に優れており、自動車のエンジンルーム、原子炉、人
口衛星などの過酷な環境下で使用できる。また、高周波
パワートランジスタとしても有用である。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を示す。
実施例１ ダイヤモンドとβ−SiCから成る第１図に示すような
ヘテロ接合トランジスタを作製した。
ヘテロ接合トランジスタを作製した。
（ｉ）Ib型人工単結晶ダイヤモンド基板の（111）面上
に熱CVD法でホウ素ドープＰ型β−SiC薄膜層２μｍを成
長させた［合成条件；基板温度＝1350℃、反応ガス組成
＝SiH4（20％）＋B2H6（0.00002％）＋C3H8（残
り）］。
に熱CVD法でホウ素ドープＰ型β−SiC薄膜層２μｍを成
長させた［合成条件；基板温度＝1350℃、反応ガス組成
＝SiH4（20％）＋B2H6（0.00002％）＋C3H8（残
り）］。
（ii）更に、熱CVD法でリンドープＮ型β−SiC薄膜層20
00Åを成長させた［合成条件；基板温度＝1350℃、反応
ガス組成＝SiH4（20％）＋PH3（0.0001％）＋C3H8（残
り）］。
00Åを成長させた［合成条件；基板温度＝1350℃、反応
ガス組成＝SiH4（20％）＋PH3（0.0001％）＋C3H8（残
り）］。
（iii）マイクロ波プラズマCVD法でホウ素ドープＰ型ダ
イヤモンド薄膜層8000Åを成長させた［合成条件；マイ
クロ波パワー＝400W、反応圧力＝30Torr、反応ガス組成
＝C3H8（0.2％）＋B2H6（0.00005％）＋H2（残り）］。
イヤモンド薄膜層8000Åを成長させた［合成条件；マイ
クロ波パワー＝400W、反応圧力＝30Torr、反応ガス組成
＝C3H8（0.2％）＋B2H6（0.00005％）＋H2（残り）］。
（iv）プラズマエッチングにより段階的にダイヤ膜、β
−SiC膜をエッチングした［エッチング条件;R.F.パワー
＝200W、圧力＝0.005Torr、反応ガス組成＝O2（50％）
＋CF4（50％）］。
−SiC膜をエッチングした［エッチング条件;R.F.パワー
＝200W、圧力＝0.005Torr、反応ガス組成＝O2（50％）
＋CF4（50％）］。
（ｖ）Au/Mo/Tiの３層電極を蒸着後、一部エッチングを
行い、オーミック電極を形成した。
行い、オーミック電極を形成した。
このようにして作製したヘテロ接合トランジスタの特
性を測定したが、500℃でもトランジスタとしての動作
を示した。
性を測定したが、500℃でもトランジスタとしての動作
を示した。
第１図は本発明のヘテロ接合トランジスタの一例の断面
図である。 １……基板、２……コレクタ、３……ベース、４……エ
ミッタ、5,5′,5″……電極。
図である。 １……基板、２……コレクタ、３……ベース、４……エ
ミッタ、5,5′,5″……電極。
Claims (5)
- 【請求項１】ダイヤモンドと炭化ケイ素のヘテロ接合を
少なくとも１つ以上有するヘテロ接合トランジスタ。 - 【請求項２】炭化ケイ素が立方晶炭化ケイ素である特許
請求の範囲第１項記載のヘテロ接合トランジスタ。 - 【請求項３】ダイヤモンドがエミッタを構成し、炭化ケ
イ素がベース及びコレクタを構成する特許請求の範囲第
１項又は第２項記載のヘテロ接合トランジスタ。 - 【請求項４】ダイヤモンドから成る基板を有する特許請
求の範囲第１〜３項のいずれかに記載のヘテロ接合トラ
ンジスタ。 - 【請求項５】ダイヤモンドと炭化ケイ素のヘテロ接合を
少なくとも１つ以上有するヘテロ接合トランジスタの製
造法であって、 気相合成によりダイヤモンド及び炭化ケイ素の薄膜を基
板上に成長させることを特徴とする製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212469A JP2519740B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | ヘテロ接合トランジスタ及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212469A JP2519740B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | ヘテロ接合トランジスタ及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6455862A JPS6455862A (en) | 1989-03-02 |
| JP2519740B2 true JP2519740B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=16623162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62212469A Expired - Lifetime JP2519740B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | ヘテロ接合トランジスタ及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519740B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04214094A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-08-05 | Hitachi Ltd | 合成ダイヤモンド薄膜の製法、該薄膜及びそれを用いた装置 |
| GB9025837D0 (en) * | 1990-11-28 | 1991-01-09 | De Beers Ind Diamond | Light emitting diamond device |
| US5378921A (en) * | 1991-10-21 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Heterojunction multicollector transistor |
| JPH05175216A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-13 | Rohm Co Ltd | ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製法 |
| DE69319360T2 (de) * | 1992-03-24 | 1998-12-17 | Sumitomo Electric Industries | Heteroübergang-Bipolartransistor mit Siliziumkarbid |
| JPH0794303A (ja) * | 1993-05-04 | 1995-04-07 | Kobe Steel Ltd | 高配向性ダイヤモンド薄膜サーミスタ |
| JPH0794805A (ja) * | 1993-05-14 | 1995-04-07 | Kobe Steel Ltd | 高配向性ダイヤモンド薄膜磁気検出素子及び磁気検出装置 |
| JP3755904B2 (ja) * | 1993-05-14 | 2006-03-15 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイヤモンド整流素子 |
| US5371383A (en) * | 1993-05-14 | 1994-12-06 | Kobe Steel Usa Inc. | Highly oriented diamond film field-effect transistor |
| JP4925508B2 (ja) * | 1998-05-28 | 2012-04-25 | エレメント シックス リミテッド | スイッチング素子 |
-
1987
- 1987-08-26 JP JP62212469A patent/JP2519740B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6455862A (en) | 1989-03-02 |
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