JP2803147B2 - バイポーラトランジスタ - Google Patents
バイポーラトランジスタInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバイポーラトランジスタの高速化に関し、特
にベース抵抗を低減する素子構造に関する。
にベース抵抗を低減する素子構造に関する。
バイポーラトランジスタの特徴は、電界効果トランジ
スタに比べ電流駆動能力が大きいこと、しきい値電圧が
ｐ−ｎ接合によって決まるため均一性，再現性が良いこ
とである。このため集積規模が上がり、配線が長くな
り、配線の負荷容量が大きくなり、またしきい値の制御
性が求められるようになった場合に、その特徴を発揮
し、高速集積回路を実現してきた。
スタに比べ電流駆動能力が大きいこと、しきい値電圧が
ｐ−ｎ接合によって決まるため均一性，再現性が良いこ
とである。このため集積規模が上がり、配線が長くな
り、配線の負荷容量が大きくなり、またしきい値の制御
性が求められるようになった場合に、その特徴を発揮
し、高速集積回路を実現してきた。
これまでバイポーラトランジスタ自身を高速化する手
段としてエミッタ層，ベース層の高濃度薄層化によるト
ランジスタ内のキャリア走行時間の短縮と、外部寄性抵
抗，寄性容量の低減化との二つの手段がとられてきた。
段としてエミッタ層，ベース層の高濃度薄層化によるト
ランジスタ内のキャリア走行時間の短縮と、外部寄性抵
抗，寄性容量の低減化との二つの手段がとられてきた。
前者の手段によれば、第４図のSiバイポーラトランジ
スタにおいては、エミッタ層1,ベース層２を高濃度薄層
化してトランジスタ内のキャリア走行時間を短縮する。
後者の手段によれば、寄性抵抗の低減方法として、第４
図のSiバイポーラトランジスタにおいては、n+およびp+
多結晶シリコン層７、およびPtSi,TiSi2等のシリサイド
層10を外部エミッタ，ベース層に用いることにより、Ga
Asヘテロバイポーラトランジスタにおいては、InGaAs、
Ge等をエミッタ層上部に成長することにより抵抗を低減
した。また寄性容量の低減方法として、第４図のSiバイ
ポーラトランジスタにおいては、LOCOS等による、溝掘
り、Si3N4層8,SiO2層９等の絶縁膜埋め込み技術によ
り、GaAsバイポーラトランジスタにおいてはボロン，水
素，酸素イオン注入技術が用いられてきた。
スタにおいては、エミッタ層1,ベース層２を高濃度薄層
化してトランジスタ内のキャリア走行時間を短縮する。
後者の手段によれば、寄性抵抗の低減方法として、第４
図のSiバイポーラトランジスタにおいては、n+およびp+
多結晶シリコン層７、およびPtSi,TiSi2等のシリサイド
層10を外部エミッタ，ベース層に用いることにより、Ga
Asヘテロバイポーラトランジスタにおいては、InGaAs、
Ge等をエミッタ層上部に成長することにより抵抗を低減
した。また寄性容量の低減方法として、第４図のSiバイ
ポーラトランジスタにおいては、LOCOS等による、溝掘
り、Si3N4層8,SiO2層９等の絶縁膜埋め込み技術によ
り、GaAsバイポーラトランジスタにおいてはボロン，水
素，酸素イオン注入技術が用いられてきた。
また真性ベース抵抗の低減は第４図に示すように外部
ベース層と真性ベース層との距離を素子自体を微細化す
ることによって短縮することによりなされていた。
ベース層と真性ベース層との距離を素子自体を微細化す
ることによって短縮することによりなされていた。
なお第４図において、３はコレクタ層、５はエミッタ
金属、６はベース金属である。
金属、６はベース金属である。
第5a図は第４図の従来のSiバイポーラトランジスタの
エネルギーバンド図であり、第5b図は動作時におけるエ
ネルギーバンド図である。
エネルギーバンド図であり、第5b図は動作時におけるエ
ネルギーバンド図である。
しかしながら、素子の微細化は露光技術から0.2〜0.1
μｍが現状では限界である。また、ベース層２は半導体
結晶で構成されているため、そのシート抵抗は金属のシ
ート抵抗値に比べ非常に大きい。例えば厚さ3nmのアル
ミニウム金属のシート抵抗は8.7Ω／□であるのに対し
て、Siバイポーラトランジスタのベースシート抵抗は6.
5kΩ／□（ベース層厚200nm,正孔濃度1017cm-3,正孔の
移動度480cm2/Vs）、GaAsヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのベース層シート抵抗は230Ω／□（ベース層厚1
50nm,正孔濃度２×1019cm-3,正孔の移動度90cm2/Vs）で
ある。このベース層シート抵抗の値は、バイポーラトラ
ンジスタのベース層が半導体で形成されていることに起
因する本質的なものであり、バイポーラトランジスタの
高速化を図る上で、ベース抵抗による限界が決められて
しまう。
μｍが現状では限界である。また、ベース層２は半導体
結晶で構成されているため、そのシート抵抗は金属のシ
ート抵抗値に比べ非常に大きい。例えば厚さ3nmのアル
ミニウム金属のシート抵抗は8.7Ω／□であるのに対し
て、Siバイポーラトランジスタのベースシート抵抗は6.
5kΩ／□（ベース層厚200nm,正孔濃度1017cm-3,正孔の
移動度480cm2/Vs）、GaAsヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのベース層シート抵抗は230Ω／□（ベース層厚1
50nm,正孔濃度２×1019cm-3,正孔の移動度90cm2/Vs）で
ある。このベース層シート抵抗の値は、バイポーラトラ
ンジスタのベース層が半導体で形成されていることに起
因する本質的なものであり、バイポーラトランジスタの
高速化を図る上で、ベース抵抗による限界が決められて
しまう。
本発明の目的は、バイポーラトランジスタの高速化の
理論的限界を打破し、しきい値電圧がｐ−ｎ接合で決定
される特徴を生かしながら、ベース抵抗を大幅に低減で
きるバイポーラトランジスタを提供することにある。
理論的限界を打破し、しきい値電圧がｐ−ｎ接合で決定
される特徴を生かしながら、ベース抵抗を大幅に低減で
きるバイポーラトランジスタを提供することにある。
第１の発明のNPN型バイポーラトランジスタは、ベー
ス層とエミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合
を形成する、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの
金属層を含むことを特徴とする。
ス層とエミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合
を形成する、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの
金属層を含むことを特徴とする。
第２の発明のNPN型バイポーラトランジスタは、ベー
ス層とエミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合
を形成する、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの
金属層を含むことを特徴とする。
ス層とエミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合
を形成する、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの
金属層を含むことを特徴とする。
第３の発明のNPN型バイポーラトランジスタは、ベー
ス層中に、ベース層とオーミック接合を形成する、少数
キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層を含むこと
を特徴とする。
ス層中に、ベース層とオーミック接合を形成する、少数
キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層を含むこと
を特徴とする。
従来技術において、バイポーラトランジスタのベース
層は高濃度不純物ドープ半導体層で構成されていたた
め、ベース抵抗の低減化には限界があった。
層は高濃度不純物ドープ半導体層で構成されていたた
め、ベース抵抗の低減化には限界があった。
本発明によれば、ベース層とエミッタ層との間、ベー
ス層とコレクタ層との間、あるいはベース層内に、ベー
ス層とオーミック接合を形成する金属層を設けることに
より、ベース抵抗は大幅に低減でき、トランジスタの高
速化が図れる。また金属層厚を少数キャリアの平均自由
行程以下にすることにより、ベース層中での再結合は少
なく、電流増幅率βの低下も少ない。さらに金属層はベ
ース層とオーミック接合を形成しているため、トランジ
スタのしきい値電圧はｐ−ｎ接合で決定され、しきい値
電圧の均一性が良好であるバイポーラトランジスタの特
徴も損なわれない。
ス層とコレクタ層との間、あるいはベース層内に、ベー
ス層とオーミック接合を形成する金属層を設けることに
より、ベース抵抗は大幅に低減でき、トランジスタの高
速化が図れる。また金属層厚を少数キャリアの平均自由
行程以下にすることにより、ベース層中での再結合は少
なく、電流増幅率βの低下も少ない。さらに金属層はベ
ース層とオーミック接合を形成しているため、トランジ
スタのしきい値電圧はｐ−ｎ接合で決定され、しきい値
電圧の均一性が良好であるバイポーラトランジスタの特
徴も損なわれない。
（実施例１） 第１の発明の実施例を説明する。
本実施例のバイポーラトランジスタは、ベース層とエ
ミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合を形成す
る。少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層が
設けられている。
ミッタ層との間に、ベース層とオーミック接合を形成す
る。少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層が
設けられている。
第1a図は本実施例のバイポーラトランジスタのエネル
ギーバンド図である。ここで、１はエミッタ層、２はベ
ース層、３はコレクタ層、４は金属層である。
ギーバンド図である。ここで、１はエミッタ層、２はベ
ース層、３はコレクタ層、４は金属層である。
第1b図はベース層2,コレクタ層３にバイアス電圧を加
え、エミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注
入されて動作しているときのエネルギーバンド図であ
る。ここで13はベース層２中の多数キャリアである。
え、エミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注
入されて動作しているときのエネルギーバンド図であ
る。ここで13はベース層２中の多数キャリアである。
金属層４は、ベース層２とオーミック接合を形成して
いるため、ベース層と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。したがって、しきい値電圧は
エミッタ層１とベース層２のビルトイン電圧Vbi12（第1
a図参照）で決定され制御性が良い。また金属層４の厚
さは少数キャリアの平均自由行程以下であるため、金属
層４中での再結合14（第1b図参照）は少なく抑えられて
いる。
いるため、ベース層と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。したがって、しきい値電圧は
エミッタ層１とベース層２のビルトイン電圧Vbi12（第1
a図参照）で決定され制御性が良い。また金属層４の厚
さは少数キャリアの平均自由行程以下であるため、金属
層４中での再結合14（第1b図参照）は少なく抑えられて
いる。
また、ベース層2,金属層4,エミッタ層１間の多数キャ
リア13に対する障壁は、金属層４とエミッタ層１のショ
ットキー障壁によって決定されるため、Siバイポーラト
ランジスタにおいても第5a図に示す従来例のようにベー
ス層２の不純物濃度に対してエミッタ層１を高濃度にし
なければならないという制約がなくなり、ベース層２に
高濃度不純物を添加することができる。
リア13に対する障壁は、金属層４とエミッタ層１のショ
ットキー障壁によって決定されるため、Siバイポーラト
ランジスタにおいても第5a図に示す従来例のようにベー
ス層２の不純物濃度に対してエミッタ層１を高濃度にし
なければならないという制約がなくなり、ベース層２に
高濃度不純物を添加することができる。
まず、本実施例の構造を有するSiバイポーラトランジ
スタの例について説明する。
スタの例について説明する。
ｐ型Si（111）基板上に分子線エピタキシ（MBE）によ
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層３として、不純物濃度１×1020cm-3のp+Si層をベ
ース層２として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に
照射し金属層４としてNiSi2を3nm成長し、そして再び不
純物濃度５×1017cm-3のｎ型Si層をエミッタ層として20
0nm成長した。高濃度p+Siベース層２とNiSi2金属層４と
はオーミック接合を形成している。
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層３として、不純物濃度１×1020cm-3のp+Si層をベ
ース層２として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に
照射し金属層４としてNiSi2を3nm成長し、そして再び不
純物濃度５×1017cm-3のｎ型Si層をエミッタ層として20
0nm成長した。高濃度p+Siベース層２とNiSi2金属層４と
はオーミック接合を形成している。
第5a図および第5b図の従来構造のSiバイポーラトラン
ジスタでは、ベース層２からエミッタ層１に注入される
多数キャリア13の量を抑えるため、ベース層２の不純物
濃度は1017cm-3程度であり、高濃度化できない。このた
めベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動度480cm2
/Vsとして見積もると、6.5kΩ／□となり非常に高い。
ジスタでは、ベース層２からエミッタ層１に注入される
多数キャリア13の量を抑えるため、ベース層２の不純物
濃度は1017cm-3程度であり、高濃度化できない。このた
めベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動度480cm2
/Vsとして見積もると、6.5kΩ／□となり非常に高い。
これに対して本実施例のSiバイポーラトランジスタの
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。これにより、バイポーラトランジスタの特徴
であるしきい値電圧の均一性を保ちながら、さらに高速
化できた。
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。これにより、バイポーラトランジスタの特徴
であるしきい値電圧の均一性を保ちながら、さらに高速
化できた。
次にAlGaAs/GaAsヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の例について述べる。
の例について述べる。
高抵抗GaAs（100）基板上に、分子線エピタキシ（MB
E）により、基板温度500℃でSiドープ２×1018cm-3のn+
GaAs層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層
を300nmをコレクタ層３として、Beドープ２×1019cm-3
のp+GaAs層150nmをベース層２として成長し、その上にN
i,Al金属を照射しNiAlを金属層として6nm成長した。さ
らにSiドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１と
して300nm成長した。
E）により、基板温度500℃でSiドープ２×1018cm-3のn+
GaAs層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層
を300nmをコレクタ層３として、Beドープ２×1019cm-3
のp+GaAs層150nmをベース層２として成長し、その上にN
i,Al金属を照射しNiAlを金属層として6nm成長した。さ
らにSiドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１と
して300nm成長した。
このバイポーラトランジスタのAlNi金属層のシート抵
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで、120Ω／□となっ
た。この値は従来の構造のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベ
ース層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm−3,正孔の移動
度90cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列の抵抗として
は80Ω／□となり、1/4になった。このため高周波特性
が大幅に改善された。
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで、120Ω／□となっ
た。この値は従来の構造のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベ
ース層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm−3,正孔の移動
度90cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列の抵抗として
は80Ω／□となり、1/4になった。このため高周波特性
が大幅に改善された。
（実施例２） 第２の発明の実施例を説明する。
本実施例のバイポーラトランジスタは、ベース層とコ
レクタ層との間に、ベース層とオーミック接合を形成す
る、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層が
設けられている。
レクタ層との間に、ベース層とオーミック接合を形成す
る、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの金属層が
設けられている。
第2a図は本実施例のバイポーラトランジスタのエネル
ギーバンド図である。ここで、１はエミッタ層、２はベ
ース層、３はコレクタ層、４は金属層である。
ギーバンド図である。ここで、１はエミッタ層、２はベ
ース層、３はコレクタ層、４は金属層である。
第2b図はベース層2,コレクタ層３にバイアス電圧を加
えエミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注入
されて動作しているときのエネルギーバンド図である。
えエミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注入
されて動作しているときのエネルギーバンド図である。
金属層４はベース層２とオーミック接合を形成してい
るため、ベース層２と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。
るため、ベース層２と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。
またこの構造では、エミッタ・ベース接合は従来のバ
イポーラトランジスタと同じであり、エミッタ・ベース
接合での再結合電流は従来のバイポーラトランジスタと
比べ劣らず、金属層４による再結合電流の増加はない。
さらにベース層２とコレクタ層３間の金属層４での再結
合電流は、少数キャリアが電界により加速されているた
め、小さく抑えられる。また金属層４により、ベース抵
抗は大幅に低減できる。
イポーラトランジスタと同じであり、エミッタ・ベース
接合での再結合電流は従来のバイポーラトランジスタと
比べ劣らず、金属層４による再結合電流の増加はない。
さらにベース層２とコレクタ層３間の金属層４での再結
合電流は、少数キャリアが電界により加速されているた
め、小さく抑えられる。また金属層４により、ベース抵
抗は大幅に低減できる。
まず、本実施例の構造を有するSiバイポーラトランジ
スタの例について説明する。
スタの例について説明する。
ｐ型Si（111）基板上に分子線エピタキシ（MBE）によ
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層３として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に
照射し金属層４としてNiSi2を3nm成長した。そして、さ
らにベース層とオーミック接合を形成するため、不純物
濃度1019cm-3厚さ20nmのp+Si層および不純物濃度1017cm
-3200nm厚のｐ型Si層をベース層２として、不純物濃度1
019cm-3の200nmのn+Si層をエミッタ層１として順次成長
した。
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層３として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に
照射し金属層４としてNiSi2を3nm成長した。そして、さ
らにベース層とオーミック接合を形成するため、不純物
濃度1019cm-3厚さ20nmのp+Si層および不純物濃度1017cm
-3200nm厚のｐ型Si層をベース層２として、不純物濃度1
019cm-3の200nmのn+Si層をエミッタ層１として順次成長
した。
第5a図および第5b図の従来構造のSiバイポーラトラン
ジスタでのベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動
度480cm2/Vsとして見積もると6.5kΩ／□となり非常に
高い。
ジスタでのベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動
度480cm2/Vsとして見積もると6.5kΩ／□となり非常に
高い。
これに対して本実施例のSiバイポーラトランジスタの
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。またエミッタ・ベース接合は従来のバイポー
ラトランジスタと同じであるため再結合電流も小さい。
これにより、バイポーラトランジスタの特徴であるしき
い値電圧の均一性を保ちながらさらに高速化できた。
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。またエミッタ・ベース接合は従来のバイポー
ラトランジスタと同じであるため再結合電流も小さい。
これにより、バイポーラトランジスタの特徴であるしき
い値電圧の均一性を保ちながらさらに高速化できた。
次にAlGaAs/GaAsヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の例について述べる。
の例について述べる。
高抵抗GaAs（100）基板上に分子線エピタキシ（MBE）に
より、基板温度500℃でSiドープ２×1018cm-3のn+GaAs
層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層を300
nmをコレクタ層３として成長し、その上にNi,Al金属を
照射し、NiAlを金属層として6nm成長した。さらにBeド
ープ２×1019cm-3のp+GaAs層150nmをベース層２とし
て、Siドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１と
して300nm成長した。
より、基板温度500℃でSiドープ２×1018cm-3のn+GaAs
層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層を300
nmをコレクタ層３として成長し、その上にNi,Al金属を
照射し、NiAlを金属層として6nm成長した。さらにBeド
ープ２×1019cm-3のp+GaAs層150nmをベース層２とし
て、Siドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１と
して300nm成長した。
このバイポーラトランジスタのAlNi金属層のシート抵
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで120Ω／□となっ
た。この値は従来構造のヘテロ接合バイポーラトランジ
スタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベー
ス層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm-3,正孔の移動度9
0cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列の抵抗としては8
0Ω／□となり、1/4になった。このため高周波特性が大
幅に改善された。
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで120Ω／□となっ
た。この値は従来構造のヘテロ接合バイポーラトランジ
スタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベー
ス層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm-3,正孔の移動度9
0cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列の抵抗としては8
0Ω／□となり、1/4になった。このため高周波特性が大
幅に改善された。
（実施例３） 第３の発明の実施例を説明する。
本実施例のバイポーラトランジスタは、ベース層中
に、ベース層とオーミック接合を形成する、少数キャリ
アの平均自由行程以下の厚さの金属が設けられている。
に、ベース層とオーミック接合を形成する、少数キャリ
アの平均自由行程以下の厚さの金属が設けられている。
第3a図は本実施例のバイポーラトランジスタのエネル
ギーバンド図である。ここで１はエミッタ層、２はベー
ス層、３はコレクタ層、４は金属層である。
ギーバンド図である。ここで１はエミッタ層、２はベー
ス層、３はコレクタ層、４は金属層である。
第3b図はベース層2,コレクタ層３にバイアス電圧を加
え、エミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注
入されて動作しているときのエネルギーバンド図であ
る。
え、エミッタ層１からベース層２へ少数キャリア11が注
入されて動作しているときのエネルギーバンド図であ
る。
金属層４はベース層２とオーミック接合を形成してい
るため、ベース層２と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。
るため、ベース層２と同じエネルギーを持ち、外部ベー
ス電圧により制御される。
またこの構造では、金属層４はベース層２に囲まれて
おり、エミッタ・ベース接合，ベース・コレクタ接合は
従来のバイポーラトランジスタと同じであり、従来のデ
バイス設計技術が使用でき、かつベース抵抗が低減でき
る特徴を有している。
おり、エミッタ・ベース接合，ベース・コレクタ接合は
従来のバイポーラトランジスタと同じであり、従来のデ
バイス設計技術が使用でき、かつベース抵抗が低減でき
る特徴を有している。
まず、本実施例の構造を有するSiバイポーラの例につ
いて説明する。
いて説明する。
ｐ型Si（111）基板上の分子線エピタキシ（MBE）によ
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層として、不純物濃度１×1017cm-3のｐ型Si層100n
mおよび不純物濃度１×1019cm-3のp+Si層20nmをベース
層２として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に照射
し金属層４としてNiSi2を3nm成長した。そして再び不純
物濃度１×1017cm-3のp+Si層を20nmおよび不純物濃度１
×1017cm-3のp+Si層70nmをベース層２として、不純物濃
度１×1019cm-3のn+Si層をエミッタ層１として順次成長
した。
り基板温度500℃で不純物濃度１×1019cm-3のn+Si層300
nmおよび不純物濃度１×1016cm-3のn-Si層300nmをコレ
クタ層として、不純物濃度１×1017cm-3のｐ型Si層100n
mおよび不純物濃度１×1019cm-3のp+Si層20nmをベース
層２として順次成長し、その上層にNiとSiを同時に照射
し金属層４としてNiSi2を3nm成長した。そして再び不純
物濃度１×1017cm-3のp+Si層を20nmおよび不純物濃度１
×1017cm-3のp+Si層70nmをベース層２として、不純物濃
度１×1019cm-3のn+Si層をエミッタ層１として順次成長
した。
第5a図および第5b図の従来構造のSiバイポーラトラン
ジスタのベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動度
480cm2/Vsとして見積もると、6.5kΩ／□となり非常に
高い。
ジスタのベース抵抗は、ベース層厚200nm,正孔の移動度
480cm2/Vsとして見積もると、6.5kΩ／□となり非常に
高い。
これに対して本実施例のSiバイポーラトランジスタの
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。またエミッタ・ベース接合部およびベース・
コレクタ接合部も従来設計技術が使えた。これにより、
バイポーラトランジスタの特徴であるしきい値電圧の均
一性を保ちながら、エミッタ・ベース接合、、ベース・
コレクタ接合は従来構造のままさらに高速化できた。
ベース抵抗は、NiSi2金属層４のシート抵抗として、抵
抗率50μΩ・cm,厚さ3nmで、170Ω／□となり大幅に低
減できた。またエミッタ・ベース接合部およびベース・
コレクタ接合部も従来設計技術が使えた。これにより、
バイポーラトランジスタの特徴であるしきい値電圧の均
一性を保ちながら、エミッタ・ベース接合、、ベース・
コレクタ接合は従来構造のままさらに高速化できた。
次にAlGaAs/GaAsヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の例について述べる。
の例について述べる。
高抵抗GaAs（100）基板上に分子線エピタキシ（MBE）
により、基板温度500度でSiドープ２×1018cm-3のn+GaA
s層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層300n
mをコレクタ層３として、Beドープ２×1019cm-3のp+GaA
s層70nmをベース層２として成長し、その上にNi,Al金属
を照射しNiAlを金属層として6nm成長した。さらにBeド
ープ２×1019cm-3のp+GaAs層70nmをベース層２として、
Siドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１として
300nm成長した。
により、基板温度500度でSiドープ２×1018cm-3のn+GaA
s層を300nmおよびSiドープ１×1016cm-3のn-GaAs層300n
mをコレクタ層３として、Beドープ２×1019cm-3のp+GaA
s層70nmをベース層２として成長し、その上にNi,Al金属
を照射しNiAlを金属層として6nm成長した。さらにBeド
ープ２×1019cm-3のp+GaAs層70nmをベース層２として、
Siドープ１×1017cm-3のn-GaAs層をエミッタ層１として
300nm成長した。
このバイポーラトランジスタのAlNi金属層のシート抵
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで120Ω／□となっ
た。この値は従来構造のヘテロ接合バイポーラトランジ
スタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベー
ス層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm-3,正孔の移動度9
0cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列抵抗値としては8
0Ω／□となり1/4になった。このため高周波特性が大幅
に改善された。
抗は、抵抗率70μΩ・cm,厚さ6nmで120Ω／□となっ
た。この値は従来構造のヘテロ接合バイポーラトランジ
スタにおけるベース層のシート抵抗値230Ω／□（ベー
ス層厚150nm,Beドープ濃度２×1019cm-3,正孔の移動度9
0cm2/Vs）に比較し約半分であり、並列抵抗値としては8
0Ω／□となり1/4になった。このため高周波特性が大幅
に改善された。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、従来構
造では不可能であったベース抵抗の低減を可能とし、バ
イポーラトランジスタの特徴を失うことなく、より高速
なトランジスタを実現できる。
造では不可能であったベース抵抗の低減を可能とし、バ
イポーラトランジスタの特徴を失うことなく、より高速
なトランジスタを実現できる。
第1a図および第1b図は、第１の発明の実施例であるバイ
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第2a図および第2b図は、第２の発明の実施例であるバイ
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第3a図および第3b図は、第３の発明の実施例であるバイ
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第４図は従来のバイポーラトランジスタの構造断面図、 第5a図および第5b図は、従来のバイポーラトランジスタ
のエネルギーバンド図である。 １……エミッタ層 ２……ベース層 ３……コレクタ層 ４……金属層 ５……エミッタ金属 ６……ベース金属 ７……多結晶シリコン層 ８……Si3N4層 ９……SiO2層 10……シリサイド層 11……ベース層中の少数キャリア 13……多数キャリア 14……再結合
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第2a図および第2b図は、第２の発明の実施例であるバイ
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第3a図および第3b図は、第３の発明の実施例であるバイ
ポーラトランジスタのエネルギーバンド図、 第４図は従来のバイポーラトランジスタの構造断面図、 第5a図および第5b図は、従来のバイポーラトランジスタ
のエネルギーバンド図である。 １……エミッタ層 ２……ベース層 ３……コレクタ層 ４……金属層 ５……エミッタ金属 ６……ベース金属 ７……多結晶シリコン層 ８……Si3N4層 ９……SiO2層 10……シリサイド層 11……ベース層中の少数キャリア 13……多数キャリア 14……再結合
Claims (3)
- 【請求項１】ベース層とエミッタ層との間に、ベース層
とオーミック接合を形成する、少数キャリアの平均自由
行程以下の厚さの金属層を含むことを特徴とするNPN型
バイポーラトランジスタ。 - 【請求項２】ベース層とコレクタ層との間に、ベース層
とオーミック接合を形成する、少数キャリアの平均自由
行程以下の厚さの金属層を含むことを特徴とするNPN型
バイポーラトランジスタ。 - 【請求項３】ベース層中に、ベース層とオーミック接合
を形成する、少数キャリアの平均自由行程以下の厚さの
金属層を含むことを特徴とするNPN型バイポーラトラン
ジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100110A JP2803147B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100110A JP2803147B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | バイポーラトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280339A JPH02280339A (ja) | 1990-11-16 |
| JP2803147B2 true JP2803147B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=14265234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1100110A Expired - Lifetime JP2803147B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803147B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2191037A (en) * | 1986-05-23 | 1987-12-02 | Philips Electronic Associated | Hot charge-carrier transistors |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP1100110A patent/JP2803147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02280339A (ja) | 1990-11-16 |
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