JP2559842B2 - 半導体装置およびこれを用いた光電変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置およびこれを用いた光電変換装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来の半導体装置として、バイポーラトランジスタ
（以下、BPT）を例にとって説明する。

従来のBPTとしては、DOPOS BPT（Doped Poly Silico
n BPT）が、接合のシャロー化および高集積化の点で優
れたBPTとして知られている。

第12図は、従来のBPTの一例を示す概略断面図であ
る。図において、１は基板、２はn⁺埋め込み領域、３は
不純物濃度の低いn^-領域、４はベース領域となるｐ領
域、５はエミッタ領域となるn⁺領域、６はチャネル・ス
トップとなるｎ領域、７はバイポーラトランジスタのコ
レクタ抵抗を下げるためのn⁺領域、101,102,103,104は
素子、電極および配線をそれぞれ分離するための絶縁
膜、200は金属、シリサイド、ポリサイド等により形成
された電極である。

ここで、基板１は、リン（Ph）、アンチモン（Sb）、
ヒ素（As）等の不純物をドープしてｎ型とされるか、あ
るいは、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Al）、ガリウム
（Ga）等の不純物をドープしてｐ型とされている。埋め
込み領域２は、必ずしもある必要はない。n^-領域３はエ
ピタキシャル技術等により形成されている。ベース領域
４には、ボロン（Ｂ）、ガリウム（Ga）、アルミニウル
ム（Al）等とゲルマニウム（Ge）がドープされている。
なお、従来、エミッタ領域５としては、多結晶が用いら
れている。

このような従来の半導体装置において、ベース電流
は、主として以下に示す２成分からなる。

まず、ベースからエミッタへの正孔の拡散電流は、 J_B1＝｛（ｑ・n_i ²・D_P）／（N_E・L_P）｝ ×cosh（W_E/L_P）｛exp（V_BE/kT）−１｝ ……（１） で近似的に表される。また、エミッタから注入された電
子の再結合電流は J_B2＝（ｑ・n_i ²・D_n/N_B・L_n） ×［｛cosh（W_B/L_N）−１｝／｛sinh（W_B/L_N）｝］ ×［exp（V_BE/kT）−１］ ……（２） で表される。

一方、コレクタ電流は J_C＝｛（ｑ・n_i ²・D_n・）／（N_B・L_n）｝ ×cosech（W_B/L_N）｛exp（V_BE/kT）−１｝ ……（３） となる。ここで、ｑは電荷、n_iは真性半導体電荷密度
（Si）、N_Eはエミッタの不純物密度、N_Bはベースの不純
物密度、D_Pは正孔の拡散係数、D_Nは電子の拡散係数、L_P
は正孔の拡散長（≒（D_Pτ_Ｐ）^1/2）、L_Nは電子の拡散
長、（≒（D_Nτ_Ｎ）^1/2）,kはボルツマン定数、Ｔ絶対
温度、V_BEはベース・エミッタ順バイアス電子、W_Bはベ
ースの厚み、W_Eはエミッタの厚みである。なお、τ_Ｐお
よびτ_Ｎは正孔および電子の少数キャリア寿命である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このような従来のBPTは、以下のような課題
を有していた。

（１）従来のBPTでは、エミッタ領域５の不純物濃度は1
0¹⁹〜10²¹cm^-3、ベース領域の不純物濃度は10¹⁶〜10¹⁸c
m^-3、コレクタ領域の不純物濃度は10¹⁴〜10¹⁶cm^-3程度
であったが、このようなBPTにおいては、エミッタ領域
の不純物濃度が高い（10¹⁹cm^-3以上）ためにバンドギャ
ップのナローイングが起こり、このためエミッタからベ
ースへのキャリアの注入効率が低下する（すなわち電流
増幅率h_FEが下がる）という課題があった。

半導体中の不純物濃度を増加してゆくと、自由キャリ
ア密度は増加（少数キャリア移動度は徐々に低下し、か
つ、バンドギャップ（禁止帯幅））の現少が出てくる。
不純物密度が10¹⁷〜10¹⁸以上では、ｎ形あるいはＰ形半
導体で伝導帯、価電子帯の端からのバンド・テーリング
がおこる。

第13図（ａ），（ｂ）に、半導体中のバンド構造を示
す。図において、縦軸はエネルギー、横軸は状態密度
（キャリアの入ることができる数／単位体積）を示す。
第２図（ａ）は不純物密度の低いｎ型の半導体の場合を
示す例であり、ｎ形のドナー準位は導電帯から分離して
いる。一方、第２図（ｂ）は高密度の不純物を含む半導
体の場合であり、ドナー準位の幅が広がってドナー帯と
なり、本来の半導体の伝導帯とエネルギー的につながっ
てしまっている。すなわち図中の縮退伝導帯を形成す
る。その結果、バンド端テーリングがおこり、バンドギ
ャップはE_gからE_g′になり、ΔE_g＝E_g−E_g′のバンドナ
ローイングがおこる。

第13図ではｎ形半導体の場合について説明したが、Ｐ
形半導体の高密度ドーピングにおいては価電子帯の方で
同様なバンド・テーリング生じ、バンド幅（禁止帯幅）
E_gのナローイングが生ずる。

バンドナローイングの値は近似的に次式で表わせる。

ΔE_g＝｛3q²/（16πε_Ｓ）｝｛（q²・Ｎ）／（ε_SkT）｝^1/2 ……（４） なお、ｑは電荷、ε_Ｓは半導体の誘電率、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度、Ｎは不純物密度である。

ここで、室温で、かつ、シリコン半導体の場合は、 ΔE_g＝22.5（N/10¹⁸）^1/2meV ……（５） で表わされる。例えば、Ｎ＝10¹⁸cm^-3であれば、ΔE_g＝
22.5meVとなる。

第14図にSiにおいてボロン（Ｂ）を高濃度ドーピング
した場合のバンドギャップのナローイングの幅を（５）
式を使って計算した例を示す。図において、横軸に不純
物密度（cm^-3）、縦軸はバンドギャップのナロー化され
た幅ΔE_g（meV）を示す。

バンドギャップナローイングがおこったときの本質的
なキャリア密度n_i′^２は、ナローイングがない場合に比
較して、 n_i′^２＝n_i ²exp（ΔE_g/kT） ……（６） となる。

ここで、通常、W_B＜L_nでかつ、J_B1＞J_B2であるので、
電流増幅率は、概略的に h_FE≒J_C/J_B1 ≒（L_P・D_n・N_E・n_iB ²）／（W_B・D_p・N_B・n_ie ²）× tanh（W_E/L_p） ＝（L_pD_nN_E/W_BD_pN_B）tanh（W_E/L_p） ×exp｛（ΔE_gb−ΔE_ge）/kT｝ ……（７） であり、バンドギャップのナローイングのみを考慮して
表わすと、次式となる。

h_FE≒h_FEO・exp｛（ΔE_gb−ΔE_ge）/kT｝ ……（８） なお、h_FEOはバンドギャップのナローイングがない時
の電流増幅率である。

従来のBPTはエミッタの不純物濃度が10²⁰〜10²¹cm^-3
程度であり、ベースの不純物濃度が10¹⁶〜10¹⁸cm^-3であ
るため、ΔE_geが大きく、ΔE_gbはほとんどなかった。そ
のため、h_PEが本質的な値より小さくなっていたのであ
る。

（２）BPTのシャロウ化を行った場合には、電流増幅率h
_FEを大きくするためにはベースの不純物濃度を大きくす
る必要がある。しかし、ベースの不純物濃度を大きくす
ると、ベース・エミッタ間の耐圧が低下し、さらにベー
ス・エミッタ間のキャパシタンスが大きくなるという問
題があった。

（３）さらに、従来のBPTを用いた光電変換装置は、周
波数f_Tが1GH_Z程度しかないため、HD（High Division;ハ
イビジョン対応のエリアセンサ）に対応できないという
課題も有していた。

これに対して、電流増幅率h_FEをを大きくするための
方法として、エミッタ領域とベース領域との間に膜厚10
〜20Å程度のシリコン酸化物を形成する方法が従来試み
られていた。このようなBPTは、ベースとエミッタとの
界面形成された酸化膜により価電子帯に形成される電位
障壁によってベースからエミッタへの正孔の浸入を阻止
することができ、このため、電流増幅率を向上させるこ
とができるという長所を有していた。

第15図は、第12図に示した半導体装置のエミッタ領域
とベース領域との間にシリコン酸化物を形成した場合
の、第12図Ａ−Ａ′断面における通常動作時の電位を示
す図である。図において、W_Eはエミッタ中性領域の厚さ
を示し、W_Bはベース中性領域の厚さを示している。ま
た、図に示したように、エミッタ領域とベース領域との
間にシリコン酸化物が形成されていることにより、W_E′
の位置に電位障壁が存在する。

しかし、酸化膜による電位障壁は、価電子帯のみなら
ず伝導帯にも形成されるので、エミッタ中の多数キャリ
アである電子の流れの障害ともなり、エミッタ抵抗の原
因となっていた。従ってコレクタ電流I_Cの流れの障害と
もなり、電流増幅率h_FEの電流依存性に傾きを生じる原
因（すなわちh_FEがベース・エミッタ間電圧V_BEに依存し
てしまう原因）となっていた。

また、酸化膜の酸素含有量を均一に形成することが困
難であり、さらには個々のBPTによって酸素含有量にバ
ラツキが生じるため、BPTの特性にバラツキが生じると
いう課題も有していた。

特に、個々のBPTの特性バラツキが問題となる線形I
C、ラインセンサ等においては、この影響が顕著であ
り、重要視されていた。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するために
なされたものであり、特性のバラツキが少なく、電流増
幅率h_FEが高く、かつ、周波数の大きい半導体装置およ
びそれを用いた光電変換装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置は、第１導電型を有するエミッタ
領域と、第２導電型を有するベース領域と、第１導電型
を有するコレクタ領域と、エミッタ電極とを少なくとも
具備した半導体装置であって、 前記エミッタ領域が単結晶により形成され、 少なくとも前記エミッタ領域内の前記ベース領域との
界面近傍において、キャリア濃度が１×10¹⁹cm^-3以下で
あり、 前記エミッタ電極と前記エミッタ領域との間に不純物
濃度が１×10¹⁹〜１×10²¹cm^-3の高濃度エミッタ領域を
有し、 前記ベース領域に不純物としてＢおよびGeが添加さ
れ、かつ、該Geの濃度が該Ｂの濃度よりも大きいことを
特徴とする。

上記特徴において、ベースの不純物濃度は１×10¹⁸cm
^-3以上である。

上記特徴において、ベースの不純物濃度は１×10²⁰cm
^-3以下である。

上記特徴において、前記Geの濃度が前記Ｂの濃度の8.
25倍以上である。

上記特徴において、前記エミッタ領域内の前記高濃度
エミッタ領域との界面付近の不純物濃度をN_E1とし、前
記高濃度エミッタ領域の不純物濃度をN_E2としたとき、N
_E2＞eN_E1である。

本発明の光線変換装置は、上記の特徴を有する半導体
装置を用いたことを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、以下の理由により、特性のバラツキ
が少なく、電流増幅率h_FEが高く、かつ、周波数の大き
い半導体装置およびそれを用いた光電変換装置を提供す
ることができる。

従来、ベースとエミッタとの界面形成されていた酸化
膜を除去したので、特性のバラツキを少なくすることが
でき、また、電流増幅率h_FEがV_BEに依存しないようにす
ることができる。

エミッタ領域が単結晶により形成したことにより、少
数キャリア（正孔）の拡散長を多結晶シリコンにより形
成した場合よりも大きくすることができ、これによっ
て、ベースからエミッタへの正孔の拡散電流を増加させ
ることができるので、電流増幅率h_FEを向上させること
ができる。

エミッタ領域内の前記ベース領域との界面近傍におい
て、キャリア濃度を１×10¹⁹cm^-3以下としたので、バン
ドギャップナイローイングが起こらないようにすること
ができる。

エミッタ電極と前記エミッタ領域との間に不純物濃度
が１×10¹⁹〜10×10²¹cm^-3の高濃度エミッタ領域を設け
たので、正孔を阻止し、オーミック抵抗を小さくするこ
とができる。

ベース領域に不純物としてＢおよびGeを添加したの
で、混晶の効果とバンドギャップナローイングの効果と
を同時にもたせることができ、したがって、ベースのバ
ンドギャップを小さくし、同時にエミッタ注入効率を向
上させることができる。

このようなBPTを用いて光電変換装置を構成すること
により、周波数の大きい光電変換装置を提供することが
できる。

以下、本発明について詳細に説明する。

（エミッタ領域） 本発明のBPTでは、上記およびに示したように、
ベースとエミッタとの界面に形成されていた酸化膜を除
去し、かつ、エミッタ領域を単結晶シリコンにより形成
した。

上述のように、従来のBPTではベースとエミッタとの
界面に酸化膜が形成されていたので、電流増幅率h_FEを
大きくすることができた。上記（１）式で、エミッタの
厚みW_E′を微小にしてゆくと、J_B1′が小さくなり、従
ってh_FEは次式で表わされる。

h_FE＝J_C/（J_B1＋J_B2） ……（９） ベースとエミッタとの界面に酸化膜が形成されている
場合、ベースからエミッタへの正孔の拡散電流は、以下
のようになる。

J_B1＝｛（ｑ・n_i ²・D_p）／（N_E・L_p）｝ ×tanh（W_E/Lp）｛exp（V_BF/kT）−１｝ ……（10） ここで酸化膜を取り除くと、ベースからエミッタへの
正孔の拡散電流は上記（１）式で表されるようになり、
少数キャリアである正孔の拡散長L_Pが小さくなり、この
ためJ_B1が大きくなり、従って電流増幅率h_FEは小さくな
る。

この課題を解決するために、本発明ではエミッタを単
結晶シリコンにより形成した。エミッタを単結晶シリコ
ンにより形成した場合、エミッタ中の少数キャリアであ
る正孔の拡散長L_Pが大きくなり、従って、電流増幅率h
_FEはエミッタを酸化膜のない多結晶シリコンにより形成
した場合よりも大きくなる。

また酸化膜を除去したことにより、電流増幅率h_FEがV
_BEに依存しないようにすることができる（但し、exp（V
_BE/kT）〉〉１の条件下）。

第２図は、h_FEのV_BE依存性を模式的に示したグラフで
ある。図において、縦軸はh_FE、横軸はV_BEである。図
中、の領域は通常（１）〜（３）および（９）式で表
わせる電流領域であり、の領域は大電流領域なので
（１）〜（３）および（９）式では表わしきれない。

例えば、従来のDOPOS BPTでシリコン酸化膜が10Å程
度のときには、図中（ｂ）で示したように、領域で電
流増幅率h_FEがV_BEに依存する。さらにSiO₂を厚くする
と、図中（ａ）で示したように依存性は大きくなる。こ
れにたいして、全く酸化膜をなくした場合は、h_FEのV_BE
依存性は、図中（ｃ）で示したように無視できる程に小
さくなった。h_FEがV_BE依存性をもつ原因をJ_BとJ_Cに分け
て検討したところ、ベース電流J_Bはexp（V_BE/kT）にほ
ぼ比例していたが、コレクタ電流J_CはJ_C∝exp（V_BE/nk
T）で表わされることが解った。ｎ値は、薄いシリコン
酸化膜（10〜30Å）があるときには、1.01〜1.05程度に
なり、通常より１〜５％程度大きくなっていた。このた
めに、h_FEがV_BE依存性を有していたのである。すなわ
ち、薄いシリコン酸化膜を取り除くことによりh_FEのV_BE
依存性をなくすことができたのは、このためであると思
われる。また、薄いシリコン酸化膜があるときにｎ値が
大きくなるのは、シリコン酸化膜による伝導帯側の電位
障壁がエミッタからベースへの電子注入に影響を及ぼし
ているためであると思われる。

ここで、ｎ値をｎ＝１＋δ（δ≪１）とし、 J_B≒J_BO・exp（V_BE/kT） ……（11） J_C≒J_CO・exp（V_BE/（１＋δ）kT） ……（12） として、h_FE＝J_C/J_Bを求めると、 h_FE≒（I_EO/I_BO）（１−δ/kT・V_BE） ≒h_FEO（１−δ/kT・V_BE） ……（13） となり、h_FEのV_BE依存性を求めることができる。常温で
はkT≒0.025Vであるため、δ＝0.01（ｎ＝1.01）,V_BE＝
1Vであるとすると、h_FE＝0.6h_FEOとなり、V_BE＝0Vのと
きに対して40％も変化することになる。V_BE＝1Vでのh_FE
の変化を５％以内におさえるにためは、δ≦1.25×10^-3
でなければならない。このように、エミッタ中の電位障
壁はBPTのh_FE特性に非常に大きな影響を与える。

BPTをセンサーとして使用する場合はh_FEのV_BE依存性
は光入力対電気出力比（ｒ値）に大きな影響を及ぼす。
また、各素子を均一に製造する場合も大きな問題とな
る。

この電位障壁の大きさは、n⁺型エミッタにおいては伝
導体でkT程度までは許すことができるが、それ以上であ
ると電気特性に影響が出ると言える。p⁺形エミッタにお
いては当然価電子帯の電位障壁が問題となる。

半導体のフェルミレベルは近似的に次式で表わされ
る。

ｎ型半導体 E_F−E_i＝kT・l_n（N_D/n_i） ……（14） ｐ型半導体 E_i−E_F＝kT・l_n（N_A/n_i） ……（15） ここに、E_Fはフェルミレベル、N_Dはｎ形不純物の密
度、N_Aはｐ形不純物の密度である。

しかし、上記（14）式および（15）式はボルツマン統
計の使用できる範囲でのみ成立し、不純物密度がフェル
ミディラック統計が適用されるような高濃度であるばあ
いには上記（14）式および（15）式からずれてしまう。

第３図にSiにおけるフェルミレベルE_Fとキャリア密度
との関係を示す。図において、横軸は、kTで規格化され
たエネルギーであり、ｎ形半導体の場合は（E_F−E_C）/k
T、ｐ形半導体の場合は（E_V−E_F）/kTである。なお、
E_C,E_vはそれぞれ伝導体、価電子帯端のエネルギーであ
る。また、縦軸はキャリア密度（cm^-3）であり、常温で
は不純物密度とほぼ等しい。図からわかるように、規格
化エネルギーが零のときはフェルミレベルがE_C,E_vと一
致し、それより高濃度であるとE_Fは帯止帯の中にはな
く、バンド帯の中に入り込む。このときの不純物濃度
は、ｎ形で2.1×10¹⁹cm^-3、ｐ形で８×10¹⁸cm^-3であ
る。

図中、１点鎖線で示した線はボルツマン統計を使用し
た場合を示すが、規格化エネルギーが−１より大きい場
合には、両方の統計で差が生じ、フェルミディラック統
計を使わないとフェルミエネルギーは正確に評価できな
い。

ｎ形とｐ形の差はバンド構造の違いおよび有効質量の
差から生ずる。また、材料が異なれば当然この値は異な
る。

（高濃度領域） 本発明ではエミッタ表面に10¹⁹cm^-3以上の高濃度領域
を作成している。このときの電位分布図は、第４図に示
すようになり、エミッタ中に電位障壁ΔE_Bができてい
る。この電位障壁は第４図で示したキャリア濃度に対す
るフェルミ準位差によって生ずる。この電位障壁により
ベースから注入された正孔が阻止され、ベース電流が減
少し、h_FEが改善される。

正孔阻止の効果を得るためには、ΔE_B＞kTとなるよう
に不純物濃度を設定すればよい。また、ΔE_B＞2kTにす
ると効果が大きくなり、ベースから注入された正孔の再
結合による電流はベースとエミッタとの間に薄いシリコ
ン酸化膜を形成した場合と近似的に同じ式、すなわち
（１）式で表わすことができるようになる。このとき、
W_E′≪L_Pとすると、J_B1は小さくなり、BPTのh_FEが改善
される。

エミッタ内のベース近傍の不純物濃度をN_E1とし、高
濃度領域の不純物濃度をN_E2とすると、（14）式より、
近似的に N_E2＞eN_E1 ……（16） の条件で、ΔE_B＞kTとなる。正確には、第３図のデータ
を使いてN_E1、N_E2を決めることができる。ここに、ΔE_B
≧kTはN_E2≧eN_E1と等価である。なお、W_E′は＜少なく
とも、2W_E′≦L_Pとしなければ、効果は少ない。

（ベース領域） 本発明では、ベースの不純物濃度を高くすることによ
り、電流増幅率h_FEを向上させることができる。

例えば、上述の（８）式において、エミッタの不純物
密度を10¹⁸cm^-3とし、ベースの不純物密度を10¹⁹cm^-3と
すると、ΔE_gb−ΔE_ge≒50meVであり、従ってh_FE≒74h
_FEOとなる。

ベースの不純物としては、Ｂを用いることが望まし
い。

Ｐ形不純物は、ｎ形不純物であるリン（Ｐ）、ヒ素
（As）に比較して、シリコン中の溶解度が低い。第５図
にシリコン中の不純物の固相での溶解度のデータを示
す。横軸に温度（Ｔ℃）、縦軸に固相中の溶解度を示
す。Ｐ形不純物としては、Ｂ、Ga、Al等があるが、Ｂが
最も高濃度まで溶解することができる。固溶度以上にド
ープすると、半導体装置の製−造工程中にSi中に析出
し、欠陥ができ、BPTの特性に悪影響を及ぼす（但し、
プロセスの温度に依存する）。

以上の理由により、最も安定に高濃度までドープでき
るＢが、Ｐ形不純物として最適である。

また、本発明では、Ｂとともに、Geをベースに添加す
る。Geを添加するのは、 本発明では、Ｂと同時にGeをベース領域にドープす
る。

Geをドープするのは、バンドギャップを狭くするため
である。

GeはSiよりバンドギャップが小さい。Siのバンドギャ
ップがE_gSi≒1.1eVであるのに対し、Geのバンドギャッ
プはE_gGe≒0.7eVである。また、Si_1-xGe_xと結晶組成を
すると、近似的に次式で表わされる。

E_g′＝E_gSi−Ｘ（E_gSi−E_gGe） ……（17） したがって、Ｘ＝0.1であるとすれば、ΔE_g（＝E_g′
−E_gSi）は約20meVである。

次に、Geの濃度限定について説明する。

本発明においては、Geの濃度は、Ｂの濃度の8.25倍以
上にすることが望ましい。以下、この理由について説明
する。

高濃度に不純物をドープした場合、その不純物の、Si
中における四面体原子半径が問題となる。Siはダイヤモ
ンド結晶なので、四面体結合を組み、その時の原子半径
ｒが問題となる。原子半径の差を100×（r_Ge−r_Si）/r
_Siで表わすと、Ｂの場合、ほぼ−25である。

Geの100×（r_Ge−r_Si）/r_Siは、ほぼ＋４である。す
なわち、Siよりも４％大きい。理想的には、Ｂに対する
Geのドープ量を25/4＝8.25倍にすると、完全に格子の歪
補正ができる。

しかし、本発明では、例えばイオン注入によりベース
のｐ領域も不純物濃度の分布をもたせる如く作製するの
で、上記格子歪が発生しにくい構造になり、Geをこのよ
うな濃度に限定する必要はない。従って、バンドギャッ
プを狭くするために、Geのドープ量は、Ｂのドープ量の
8.25倍よりも大きくしたほうがよい。

なお、Al,GaをＰ形不純物として使用した場合には（A
l,Gaともに、100・（ｒ−r_Si）/r_Si≒＋８）、格子歪を
補正するための添加物として、原子半径が小さいもの、
例えばカーボン（Ｃ）が使用可能であるが、Si_1-xC_xは
バンドギャップが大になる方向であるため、バンドギャ
ップナローイングと反対の性質をもち、良い組み合わせ
でない。ＢとGeがＰ形ベースとして最も良いといえる。

ベース濃度の下限値は、バンドテーリングで決めるの
で、１×10¹⁸cm^-3である。一方ベース濃度の上限は、第
５図の固溶限であるので、ほぼ１×10²⁰となる。

（エミッタ濃度） ベースの濃度を高くすると、エミッタとの接合の耐圧
が下がる。通常のICで使用するときは耐圧は少なくとも
2V以上必要である。安全をみて、3Vとした方がよい。

pn接合の耐圧は、通常、10¹⁷cm^-3以下ではなだれ増倍
で決まるが、10¹⁷cm^-3以上ではトンネル電流も影響する
ようになる。さらに、10¹⁸cm^-3以上の場合はトンネル電
流だけで決まる。従って、3V程度の耐圧となる領域で
は、耐圧は主にトンネル電流によって決まる。ここに、
トンネル電流は、近似的に次式で表わされる。

J_t＝｛（2m^＊）^1/2q³・ε・Ｖ｝／｛４・π^２・ｈ・E_g ^1/2｝ ×exp｛（−４・ｍ^＊1/2・E_g ^3/2）／（３・ｑ・ε・ｈ）｝ ……（18） 但し、εは電界（V/m）、E_gはバンドギャップ、Ｖは
印加電圧、ｍ^＊は有効質量、ｑは電荷、ｈは（ブランク
定数/2π）である。シリコンの場合であれば、（18）式
は、以下のようになる。

J_t＝1.649×10⁴・ε・Ｖ・exp［−3.052×10⁹/ε］……
（19） ここで、Ｖ＝３［Ｖ］とすれば、ε＝1MV/cmとすると
J_t＝2.75×10^-5A/cm²である。ε＝1.5MV/cmとするとJ_t
＝1.02A/cm²、ε＝2MV/cmとするとJ_t＝2.33×10²A/cm²
である。

集積回路では、ベース・エミッタ間の耐圧は、少なく
とも2V以上は必要であるが、安全のためには、エミッタ
−ベース間の印加電圧を3Vとし、電界ε＝1MV/cmとした
場合のエミッタの不純物濃度の下限よりも高い濃度とす
ることが望ましい。なぜなら、実際の半導体装置等では
エミッタサイズが小さくなり（例えば３×３μm²等）、
かつエミッタ接合の深さが浅く（例えば0.5μｍ近傍以
下）になると、エミッタ周辺の電流が影響して、電流が
上記（18）式および（11）式のよりも大きくなるからで
ある。

まず、エミッタの不純物濃度の下限について説明す
る。

上述のように、コレクタ電流は（３）式で表わされる
が、W_B≪L_n,V_BE≫kTの条件下では、 J_C＝｛（ｑ・n_i ²・D_n）／（N_B・W_B）｝exp（V_BE/kT）…
…（20） となる。通常、この式がなりたつのは少数キャリア近似
の N_D≫（n_i ²/N_B）exp（V_BE/kT） ……（21） （N_Dはエミッタの不純物濃度） がなりたつ範囲であり、これがくずれる領域がこのトラ
ンジスタの電流駆動限界となる。

従って、（n_i ²/N_B）exp（V_BE/kT）をエミッタ濃度N_D
でおきかえた、 J_C≒ｑ・（D_n/W_B）・N_D ……（22） が、このトランジスタのエミッタ濃度規定の電流駆動限
界となる。

通常のトランジスタにおいては、J_Cとして１×10⁴〜1
0⁵A/cm²は必要である。

D_n＝（kT/q）μｎであるからμｎとして従来のデータを
用いてD_nを計算し、W_B＝0.05,0.1,0.2μｍとしてN_Dの下
限を計算すると、第６図（ａ）のようになる。

すなわち、第７図のＶ＝6V,ε_ｍ＝1MV/mのN_Dの上限濃
度と第６図（ａ）の下限濃度がW_Bの値によって一義的に
決まる。第６図（ｂ）は、W_B＝0.1μｍとしてJ_Cをパラ
メータとした資料である。

集積回路では少なくとも2V以上の耐圧は必要である
が、安全のためには、エミッタ−ベース間の印加電圧を
3Vとし、電界ε＝1MV/cmとした場合のエミッタの不純物
濃度の下限よりも高い濃度とすることが望ましい。なぜ
なら、実際の半導体装置等ではエミッタサイズが小さく
なり（例えば３×３μm²等）、かつエミッタ接合の深さ
が浅く（例えば0.5μｍ近傍以下）になると、エミッタ
周辺の電流が影響して電流が大となるからである。

次に、エミッタの不純物濃度の上限について説明す
る。

ｐ−ｎ接合の最大電界（階段接合近似）ε_ｍと空乏層
幅Ｗは、次式で示すことができる。

ε_ｍ＝［｛2q（V_bi＋Ｖ）／ε_ｓ｝｛（N_B・N_D）／（N_B＋N_D）｝］^1/2……（23） Ｗ＝［｛２ε_s/q｝｛（N_B・N_D）／（N_B＋N_D）｝｛V_bi＋
Ｖ｝］^1/2 ……（24） 但し、V_biは拡散電位、ε_ｓは誘電率、N_Bはベース濃
度、N_Dはエミッタ濃度、Ｖは印加電圧である。

第７図は、ε_ｍ＝1MV/cmとした場合のベース濃度N_Bと
エミッタ濃度N_Dの関係を示すグラフであり、印加電圧Ｖ
＝１、２、３、4.5Vについて示した。例えば、印加電圧
を3V以上とする場合、ベース濃度が１×10¹⁸cm^-3では、
エミッタ濃度は4.5×10¹⁸cm^-3以下とすればよい。ま
た、ベース濃度が５×10¹⁸cm^-3であればエミッタ濃度は
１×10¹⁸cm^-3以下、ベース濃度１×10¹⁹cm^-3であれば９
×10¹⁷cm^-3以下とすればよい。さらに、ベース濃度を１
×10¹⁸cm^-3以上とするとエミッタ濃度は4.5×10¹⁸cm^-3
以下がよいことになり、これが上限である。

また、加圧電圧が2.5Vで、ε_ｍ＝1MV/cmの場合にはエ
ミッタ濃度は１×10¹⁹cm^-3となり、この場合はこれが上
限となる。

（コレクタの不純物濃度） ベース濃度を上述の如く高くすると、コレクタに対す
るベース・コレクタの耐圧が問題となる。

コレクタの濃度の上限はこの耐圧により決まる。BPT
のエミッタ・コレクタ（Ｅ−Ｃ）間の耐圧はベース濃度
が高くなるとベース・コレクタ（Ｂ−Ｃ）間の耐圧によ
り決まる。通常の5V駆動のBPTであれば、Ｅ−Ｃ間耐圧
は安全のため10Vは必要である。耐圧を10V以上とするた
めにはコレクタの濃度はN_C＜1.5×10¹⁷cm^-3とな。3V駆
動の場合には、耐圧は6V以上あればよいから、N_Cは、お
よそ３×10¹⁷cm^-3となる。

コレクタ濃度の下限は、電流の限界から決まる。コレ
クタ側では、ベースコレクタの接合において加速電界が
あり、高電界（10⁵V/cm以上）ではキャリアが飽和速度V
_S≒10⁷cm/secで走行し、次の式に従う。

J_C＝ｑ・ｎ・V_S ……（25） ここで、ｎはキャリアの数である。またｎの下限はコ
レクタのキャリア濃度となる。（すなわち、ｎ＝N_Dが限
界）なぜなら、キャリア濃度がこれ以下の場合には、キ
ャリアによって半導体中の電荷中性が保つことができな
くなり、コレクタ抵抗が非常に高くなるからである（空
間電荷効果と呼ばれている）。しかし、空間電荷効果が
おこっても、ベースからの正孔の注入がおこり、（ベー
ス広がり効果）、この影響が緩和されるので、J_Cの限界
を10000A/cm²とすると、コレクタの不純物濃度は、（2
5）式から略々６×10¹⁵cm^-3以上であればよい。しか
し、光電変換素子等の光の感度を優先してJ_Cの電流限界
を犠牲にする場合は、上記下限に拘束される必要はな
い。

（ベース幅） ベース幅は、h_FEの要求によって決められるものであ
るから、あえて限定はしない。

（BPTの高速化） BPTの高速化を行うときの限界を以上に述べる。

BPTの遮断周波数f_Tについて説明する。

一般的に解析的にf_Tは次式で表わされる。

1/（２πf_T）＝｛（ｋ・Ｔ）／（ｑ・I_C） ＋r_EE｝（C_be＋C_bc）＋τ_Ｂ＋τ_Ｃ＋r_cc・C_bc ……（2
6） ここに、I_Cはコレクタ電流、C_beはエミッタ・ベース
間容量、C_bcはベース・コレクタ間容量、r_EEはエミッタ
の直列抵抗、r_CCはコレクタの直列抵抗、L_Bはベース走
行時間、L_Cはコレクタ空乏層中の走行時間である。

f_Tを大にするためには、（１）式右辺の項を小さくし
なければならない。

r_EEは、ほとんどオーミック接触における抵抗であ
り、表面濃度と電極に依存する。表面はn⁺⁺であること
が望ましい。

r_CCは、第１図中２および７で示したn⁺領域よりも、n
^-領域の厚みに、より大きく影響される。

f_Tの物理的意味は、エミッタからコレクタへのキャリ
アの時間遅れであり、それをτ_ecで表わすと、 f_T＝1/（２πτ_ec） ……（27） となる。一例としてf_T＝10GH_Zをすると、τ_ec＝16psec
となる。以下、これを基準に述べる。

τ_Ｂはベース走行時間であり、次式で表わされる。

τ_Ｂ＝W_B ²/（ηD_B） ……（28） ベースが一様ドープの場合、η＝２であり、電位勾配
ε_b1がある場合は、ηが次式となる。

η≒２｛１＋（ε_b1/ε_Ｏ）^3/2｝ ……（29） ここに、ε_Ｏ＝2D_B/μ_BW_Bである。ε_bi＝０であり、
かつ、N_B＝10¹⁸cm^-3、μｎ＝300cm²/sec・Ｖ、W_E0＝0.1
μｍとすると、τ_Ｂ＝13psecとなり、ベースの走行時間
は非常に長い。拡散で走行するため遅いのである。

τ_VCはコレクタ空乏層の走行速度であり、次式で表わ
せる。

τ_VC＝W_BC/2v_S ……（30） ここに、W_BCはベースコレクタ間空乏層幅、V_Sは走行
速度である。通常、V_Sの飽和速度は107cm/sec（但し、
＞10⁵V/m）なので、W_BC＝0.1μm,0.5μm,1μｍとする
と、τ_VC＝0.5psec,2.5psec,5psecである。W_BCは、１μ
ｍ以下になるようにベース、コレクタの濃度を決める。

τ_ｅ（エミッタ充電時間）について説明する。

通常、C_be≫C_bc、エミッタ面積A_E＝1.5×1.5μm²であ
れば、J_C＝10⁴〜10⁵A/cm²の高電流まで使用するので、I
_C＝J_C・A_E＝0.225〜2.25mA、kT/qI_Cは111〜11.1Ωとな
る。

ここで、エミッタ充電時間は、 τｅ＝｛kT/（ｑ・I_C）＋γ_EE｝｛C_be＋C_bc｝ ≒（kT/qI_C＋r_EE）C_be ……（31） であるから、J_C＝10⁴A/cm²、kT/q・I_C・γ≫γ_EEより、
τｅ＜5psecとすると、kT/qI_C・C_be＜5psecとなり、C_be
＜５×10^-12・qI_C/kT＝4.5×10^-14Fとなる。従って、例
えばc_beが45fF以下ならτ_ｅは5psec以下、c_beが10fFの
場合、τ_ｅは1psecとなる。C_beは10fF以下のときは、τ
_ｅのスピードは全く問題ない。また、高電流ではτ_ｅは
全く問題ない。

コレクタ充電時間τ_Ｃは（１）式右辺の最終項であ
り、 τ_ｅ＝r_CC・（ε・Ｓ）/W_BC ……（32） である。ここで、Ｓ＝４×４μm²とすれば、L_C＝r
_CC（1.66×10^-19）/W_BC＜1psecよりr_CC＜６×10⁶W_BCで
あるから、W_BC＝0.1μｍであってもr_CC＜60Ω以下とす
れば問題なくなる。

ベースのキャリア濃度は、注入少数キャリアの数n_i ²/
N_Bexp（V_BE＋ΔE_g/kT）より多ければよい。この場合、
電荷中性を保つことができる。すなわち、 N_B≫n_i ²/N_Bexp（V_BE＋ΔE_g/kT） ……（33） であればよい。

N_Bがn_iexp（Ｖ＋ΔE_g/2kT）近傍になると、空間電荷
効果が表われて、ベース中の抵抗が急激に高くなる。

次に、ベースコレクタ間の空乏層の幅W_BCにより、ベ
ースコレクタの不純物密度を検討する。

W_BCと、ベースに広がる空乏層幅x_pは、 W_BC＝［｛（２ε_Ｓ）/q｝｛（1/N_B）＋（1/N_C）｝ ×｛（kT/q）・ln（N_B・N_C/n_i ²）＋V_R｝］^1/2 ……（3
4） x_p＝｛N_C/（N_B＋N_C）｝・W_BC ……（35） により表わすことができる。

ΔE_g＝0.1eV,室温,V_R＝5Vの一定条件下での、コレク
タ不純物密度N_Bが１×10¹⁶cm^-3,3×10¹⁶cm^-3,6×10¹⁶cm
^-3のときの、空乏層厚みW_BCとx_p（μｍ）との関係を第
８図に示す。例えばN_C＝３×10¹⁶cm^-3ではW_BC＝0.35μ
ｍとなり、（29）式のτ_VCは、1.75psecとなり、問題な
い。また、W_Bは（27）式より0.1μｍ以下でなければな
らないから、ベース・コレクタ間の印加電圧が5Vの場
合、x_pは少なくともx_p＜W_Bとなり、第11図から、N_Bはほ
ぼ２×10¹⁷cm^-3以上である必要がある。

以上の説明から明らかなように、本発明BPTでは、電
流駆動条件をJ_C＝５×10⁴A/cm²とすると、 コレクタ不純物密度 N_C＞３×10¹⁶cm^-3 ベース不純物密度 N_B＞２×10¹⁷cm^-3 （但し、ベース幅W_B＝0.1μｍ） エミッタ不純物密度 N_D＞２×17¹⁷cm^-3 とまとめることができる。

また、エミッタサイズをA_E＝1.5×1.5μm²、ベース面
積をA_B＝４×４μm²、エミッタベースを電バイアス、ベ
ース・コレクタ＝＋5Vとすると、 C_be＝3.6fF C_bc＝4.9fF W_BC＝0.35μｍ であり、C_VC,τ_Ｃは充分小さくなる。また、τ_ｅは基本
的にはτ_Ｃに逆比例し、大電流域では極めて小さくな
る。τ_ecの下限を決めるのはベースの走行時間τ_Ｂであ
る。通常は拡散によるためτ_Ｂがf_Tの上限を決めてしま
う。

［実施例］ （実施例１） 第１図は本発明の一実施例に係わる半導体装置を示す
概略的断面図である。図において、第15図を同じ符号を
付した部分は、それぞれ第15図と同じものを示す。但
し、本実施例に係わる半導体装置は、以下の点で従来の
半導体装置とことなる。

ベース領域４とエミッタ領域５との界面に形成されて
いたシリコン酸化膜を除去した。

エミッタ領域５を単結晶シリコンにより形成した。

エミッタ領域５内のベース領域４との界面近傍の不純
物濃度を１×10¹⁹cm^-3以下とし、バンドギャップナロー
イングが起こらないようにした。

エミッタ電極200とエミッタ領域５との間に不純物濃
度が１×10¹⁹〜１×10²¹cm^-3の高濃度エミッタ領域９を
設けた。

ベース領域４に不純物としてＢおよびGeを添加し、ベ
ース領域の格子歪を補正し、バンドギャップがナロー化
をおこるようにした。

次に、第１図に示した半導体装置の製造プロセスにつ
いて説明する。

ｐ型あるいはｎ型基板１に、As,Sb,P等をイオン注
入、不純物拡散等することにより、n⁺埋め込み領域２
（不純物濃度１×10¹⁶〜10¹⁹cm^-3）を作製した。

エピタキシャル技術等により、n^-領域３（不純物濃度
１×10¹⁴〜10¹⁷cm^-3）を作製した。

コレクタの抵抗を減少させるためのn⁺領域７（不純物
濃度１×10¹⁷〜10²⁰cm^-3）を形成した。

イオン注入、熱拡散等により、チャンネルストップ６
を形成した。

素子分離領域101を、選択酸化法、CVD法等により作成
した。

ベース領域４を作製し、GeとＢ（Ｂの代りにBF₂,Gu等
を用いてもよい）をイオン注入し（例えばＢであれば、
３×10¹⁴/cm²、40keV）、900℃で20分間の熱処理を行な
った。

酸化膜102にエミッタ・コンタクトを開口した後、薄
い酸化膜が介在しない様にエミッタ領域５を作成した。
本実施例では、900℃、10Torr、H₂雰囲気の条件下でエ
ピタキシャル法により表面清浄化を行なった後、850〜9
00℃、50Torr、SiH₂Cl₂＋H₂雰囲気で、エピタキシャル
成長により、エミッタ層５を作成した。このとき、エミ
ッタ開口部は単結晶シリコンになるが、SiO₂は多結晶シ
リコンになる。

シリコンに、As,Ph等のｎ型不純物をイオン注入（例
えばPhであれば、不純物濃度2.5×10¹⁴cm^-2、加速電圧6
0kV）し、1000℃で30分の熱処理を行なった後、再度表
面にｎ型不純物をイオン注入し、急速加熱（1000℃、30
分）によりエミッタ、ベースの不純物分布をくずさない
ように熱処理を行なう。

追加熱処理を行なった後、絶縁膜103を堆積し、これ
をアニールした後、コンタクトの開口を行なった。

電極200となるAl−Siをスパッタし、その後、Al−Si
のパターン化を行なった。

Al−Si電極のアロイ後104のパッシベーション膜を作
成した。

以上のプロセスにより第１図に示したBPTを作成し
た。ここで、本発明で最も重要なプロセスは、ベースを
作製する工程、エミッタの単結晶を作成する工程お
よびエミッタ中の不純物の分布を作成する工程であ
る。以下、これらの工程について、より詳細に説明す
る。

ベースを作製する工程は、Geのイオン注入によって
プリアモルファス化することによりベースの浅化と、Ge
をドープすることによる結晶的な効果がある。BPTの高
速化をはかるためには、ベースを高濃度化し、しかも浅
くする必要がある。

エミッタ作成工程では、下部シリコンの間にうすい
酸化膜を介在さると、よい単結晶Siが堆積できない。上
記プロセスでは、H₂減圧下の還元作用によって、自然酸
化膜を除去したが、他の方法としては、HFガス、真空中
での元素イオンによるスパッタ等の表面清浄化も有る。
また、堆積法とそても、プラズマCVD、スパッタによるC
VD等、種々の方法が有る。重要なのは、堆積中のベース
からエミッタへの不純物の拡散をおさえることであり、
通常900℃以下のプロセスであれば、この拡散をおさえ
ることができる。

エミッタ中の不純物の分布を作成する工程で、エミ
ッタベース接合部から不純物濃度の低い領域（LO）と高
い表面積（HI）を作成（LO−HI構造）する方法として
は、不純物導入法、熱処理条件等があり、分布を作成す
るためには最も重要である。

エミッタSiの堆積、不純物分布、不純物活性化等は、
低温熱工程（＜900℃程度）または急速熱処理法（例え
ばランプ加熱、レーザ熱処理等）によって達成できる。

以上のようにして作製したBPTについて、特性の評価
を行なったところ、電流増幅率および周波数特性が向上
していた。

（実施例２） 第９図は本発明の他の実施例である。

本実施例は、エミッタが102の絶縁中に埋め込まれて
いる点で実施例１と異なる。

このようなBPTの特性を評価したところ、実施例１で
示したBPTと同等の特性を示した。

（実施例３） 本発明の第３の実施例として、実施例１に示したBPT
を用いた光電変換装置の一例について説明する。

第10図は、本実施例に係わる光電変換装置の概略的回
路図である。

本実施例では、センサＳ（S₁、S₂…）がライン状に配
列されたラインセンサについて説明する。

各センサＳは、バイポーラトランジスタと、そのベー
スに接続されたリセットトランジスタQ_resとから構成さ
れる。バイポーラトランジスタのベースに入射光により
励起されたキャリアが蓄積され、エミッタへ続出され、
そしてQ_resをONすることで一定電位にリセットされる。

各センサＳのQ_resのゲート電極には、ON/OFF制御する
ためのパルスφ_resが入力し、Q_resの他方の主電極に
は、一定電圧V_bgが印加されている。

各センサＳのコレクタ電極には一定の正電圧が印加さ
れており、エミッタ電極は垂直ラインＬ（L₁、L₂…）に
各々接続されている。

各垂直ラインＬには、トランジスタQ_vrsを介して、一
定電圧V_egが印加され、Q_vrsのゲート電極にはON/OFF制
御のためのパルスφ_vrsが入力する。

また、各垂直ラインＬには、蓄積用キャパシタC_tに各
々接続され、更にトランジスタQ_tを介して、BPT₂から信
号を出力する。

（実施例４） 第11図は、固体撮像装置に第１実施例に示したBPTを
用いた場合を示す回路図である。第11図において、Trで
示した部分に、実施例１で示したBPTを使用した。

すなわち、本実施例では、BPTを光電変換素子として
用いた。

例えば、第11図に示したエリアセンサをカラーカメラ
として使用する場合には、同一の光電変換素子の光情報
を複数回読み出す動作を行う。この際、同一素子から複
数回読み出すために、１回目の読み出し時と２回目以降
の読み出し時との電気出力の比が問題となる。この値が
小さくなると、信号の補正が必要となる。

上記１回目と２回目との読み出し出力の比を非破壊度
と定義すると、非破壊度は次式で表される。

非破壊度＝（C_tot×h_FE）／（C_tot×h_FE＋C_v） ……（3
6） ここで、C_totは第14図中Trで示される光電変換素子の
ベースに接続されている全容量を示し、ベース・エミッ
タ間容量C_beとベース・コレクタ間容量C_bcとC_oxにより
決まる。C_vはVL₁・・・VL_nで示される読み出し線路の浮
遊容量である。ただし、C_oxは回路方式によっては存在
しない場合もある。

非破壊度はh_FEを大きくすることにより容易に改善で
きる。すなわち、h_FEを大きくすることにより非破壊度
を大きくすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、半導体装置の
電流増幅率および周波数特性を飛躍的に向上させること
ができる。

従って、本発明によれば、高性能の半導体装置および
これを用いた光電変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係るBPTの構成を表わす概
略断面図、第２図はh_FEのV_BE依存性を模式的に示したグ
ラフ、第３図はSiにおけるフェルミレベルE_Fとキャリア
密度との関係を示す図、第４図は高濃度領域の電位分布
を示す図、第５図はシリコン中の不純物の固相での溶解
度を示すグラフ、第６図（ａ）はエミッタ濃度の下限と
ベース濃度との関係を示すグラフ、第６図（ｂ）はW_B＝
0.1のときのエミッタ濃度の下限とベース濃度との関係
を示すグラフ、第７図はε_ｍ＝1MV/cmのときのベース濃
度とエミッタ濃度の関係を示す図、第８図は空乏層の厚
みと空乏層の幅との関係を示す図、第９図は本発明の第
２の実施例に係るBPTの構成を示す概略断面図、第10図
は本発明の第３の実施例に係るラインセンサを示す回路
図、第11図は本発明の第４の実施例に係るエリアセンサ
を示す回路図、第12図は従来のBPTの一例を示す概略断
面図、第13図（ａ），（ｂ）は半導体中のバンド構造を
示す図、第14図はシリコンにボロンを高濃度ドーピング
した場合のバンドギャップのナローイングの幅の計算値
を示すグラフ、第15図は第12図に示したBPTのエミッタ
領域とベース領域との間にシリコン酸化物を形成した場
合の第12図Ａ−Ａ′断面における通常動作時の電位を表
す図である。 １……基板、２……n⁺埋め込み領域、３……不純物濃度
の低いn^-領域、４……ベース領域となるｐ領域、５……
エミッタ領域となるn⁺領域、６……チャネル・ストップ
となるｎ領域、７……バイポーラトランジスタのコレク
タ抵抗を下げるためのn⁺領域、９……高濃度エミッタ領
域、101,102,103,104……素子、電極および配線をそれ
ぞれ分離するための絶縁膜、200……金属、シリサイ
ド、ポリサイド等により形成された電極。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１導電型を有するエミッタ領域と、第２
   導電型を有するベース領域と、第１導電型を有するコレ
   クタ領域と、エミッタ電極とを少なくとも具備した半導
   体装置であって、 前記エミッタ領域が単結晶により形成され、 少なくとも前記エミッタ領域内の前記ベース領域との界
   面近傍において、キャリア濃度が１×10¹⁹cm^-3以下であ
   り、 前記エミッタ電極と前記エミッタ領域との間に不純物濃
   度が１×10¹⁹〜１×10²¹cm^-3の高濃度エミッタ領域を有
   し、 前記ベース領域に不純物としてＢおよびGeが添加され、
   かつ、該Geの濃度が該Ｂの濃度よりも大きいことを特徴
   とする半導体装置
2. 【請求項２】ベースの不純物濃度が１×10¹⁸cm^-3以上で
   あることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
3. 【請求項３】ベースの不純物濃度が１×10²⁰cm^-3以上で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
   装置
4. 【請求項４】前記Geの濃度が前記Ｂの濃度の8.25倍以上
   であることを特徴とする請求項１〜３に記載の半導体装
   置
5. 【請求項５】前記エミッタ領域内の前記高濃度エミッタ
   領域との界面付近の不純物濃度をN_E1とし、前記高濃度
   エミッタ領域の不純物濃度をN_E2としたとき、N_E2＞eN_E1
   であることを特徴とする請求項１〜４に記載の半導体装
   置
6. 【請求項６】請求項１〜５に記載の半導体装置を用いた
   ことを特徴とする光電変換装置