JP3001600B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3001600B2
JP3001600B2 JP2042067A JP4206790A JP3001600B2 JP 3001600 B2 JP3001600 B2 JP 3001600B2 JP 2042067 A JP2042067 A JP 2042067A JP 4206790 A JP4206790 A JP 4206790A JP 3001600 B2 JP3001600 B2 JP 3001600B2
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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、基板上に集積回路等を形成した半導体装置
に関するものであり、さらに詳細には該集積回路を構成
する横形バイポーラトランジスタを有する半導体装置に
関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device having an integrated circuit or the like formed on a substrate, and more particularly to a semiconductor device having a lateral bipolar transistor constituting the integrated circuit. It concerns the device.

[従来の技術] 従来より、電流の流れる方向が横方向、すなわち基板
面に沿う方向である横形バイポーラトランジスタ(以下
BPTという)が知られているが、該横形BPTは、電流の流
れる方向が縦方向、すなわち基板の深さ方向である縦型
BPTと容易に共存(なお、例えば横形BPTの伝導型配列が
pnpである場合、縦型BPTのそれは逆形の伝導型配列であ
るnpnとして共載)できるという有利性を備えている等
から広く用いられている。
[Prior Art] Conventionally, a lateral bipolar transistor (hereinafter referred to as a horizontal bipolar transistor) in which a current flows in a lateral direction, that is, along a substrate surface.
BPT) is known, but the horizontal BPT is a vertical type in which the current flows in the vertical direction, that is, the depth direction of the substrate.
Easily coexists with BPT (for example, the conduction type array of horizontal BPT
In the case of pnp, it is widely used because it has the advantage that it can be mounted on the vertical BPT as npn which is an inverted conduction type arrangement).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の横形BPTは以下の理由により電
流増幅率(hFE)を大きくできないという欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional horizontal BPT has a drawback that the current amplification factor (h FE ) cannot be increased for the following reasons.

すなわち、横形BPTは、エミッタ領域とコレクタ領域
とが対称となっているので、エミッタ−コレクタ耐圧が
低く、ベース幅がコレクタ電圧の影響を受け易くなって
いわゆるアーリー効果(空乏層広がり効果)が発生し易
いこと、そして、エミッタからベースに注入される電流
が広く内部に広がるので、ベース領域内での再結合電流
が支配的になり、ベース電流が大となって電流増幅率
(hFE)の低下が著しくなること等の問題がある。
That is, in the horizontal BPT, since the emitter region and the collector region are symmetrical, the emitter-collector breakdown voltage is low, the base width is easily affected by the collector voltage, and the so-called Early effect (depletion layer spreading effect) occurs. Because the current injected from the emitter to the base spreads widely inside, the recombination current in the base region becomes dominant, the base current increases, and the current amplification factor (h FE ) increases. There is a problem that the decrease becomes remarkable.

本発明は、上記従来技術の課題を解決すべくなされた
ものであり、横形BPTの電流増幅率を容易に増大させる
ことができる半導体装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems of the related art, and has as its object to provide a semiconductor device capable of easily increasing the current amplification factor of a lateral BPT.

[課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置は、半導体基板内に第1伝導型の
エミッタ領域及びコレクタ領域と、第2伝導型のベース
領域とを横形構造にしてなる半導体装置において、 前記ベース領域は表面側の禁制帯幅の狭い領域とそれ
に接するそれより禁制帯幅の広い領域とで前記ベース領
域の少数キヤリアに対して半導体基板の深さ方向に障壁
を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a first conductivity type emitter region and a collector region and a second conductivity type base region are formed in a semiconductor substrate in a horizontal structure. The base region has a narrow bandgap region on the front surface side and a wide bandgap region adjacent thereto that has a barrier in the depth direction of the semiconductor substrate with respect to a small number of carriers in the base region. .

[作用] 請求項1の構成では、ベース領域の中にヘテロ接合を
形成することにより、該エミッタ領域の深さ方向にベー
ス領域の少数キャリアに対する電位障壁が形成され、エ
ミッタから注入されたキャリアを基板内部に拡散させな
いようにし、もって、横形BPTの電流増幅率(hFE)の増
大を図る。
[Operation] In the configuration of claim 1, by forming a heterojunction in the base region, a potential barrier for minority carriers in the base region is formed in the depth direction of the emitter region, and carriers injected from the emitter are removed. The current amplification factor (h FE ) of the horizontal BPT is increased by preventing diffusion into the inside of the substrate.

請求項2の構成では、障壁は当該室温でも十分に機能
する。
In the configuration of claim 2, the barrier functions sufficiently even at the room temperature.

請求項3の構成では、エミッタ電流が基板の深さ方向
に拡散するのを防止できる障壁を容易に形成できる。
According to the configuration of the third aspect, a barrier that can prevent the emitter current from diffusing in the depth direction of the substrate can be easily formed.

請求項4の構成では、正孔の再結合電流を激減させ得
る。
According to the configuration of the fourth aspect, the recombination current of holes can be drastically reduced.

請求項5の構成では、各領域のコンタクト抵抗を一様
に低下させる。
According to the configuration of the fifth aspect, the contact resistance of each region is uniformly reduced.

[実施例] 第1図は本発明の第1実施例を示している。Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

同図中、1はP型Si基板であり、該Si基板1はボロン
(B)等P型不純物をドープしたP型Si基板である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a P-type Si substrate, and the Si substrate 1 is a P-type Si substrate doped with a P-type impurity such as boron (B).

2は埋め込み領域であり、該埋め込み領域2は、例え
ば不純物濃度が1016〜1020[cm-3]のものから成るもの
である。
Reference numeral 2 denotes a buried region, and the buried region 2 has, for example, an impurity concentration of 10 16 to 10 20 [cm −3 ].

3はベース領域BRの一部としてのn型領域であり、該
n型領域3はエピタキシャル技術等で形成された不純物
濃度の低いもの(例えば、1014〜5×107[cm-3]程度
のもの)から成る。
3 is an n-type region as part of the base region B R, the n-type region 3 having a low impurity concentration formed by epitaxial technique or the like (for example, 10 14 ~5 × 10 7 [ cm -3] Degree).

4は本発明において重要な構成部分となるn型領域で
あり、該n型領域4は禁止帯幅の狭い混晶Si1-XGeXによ
り形成され、ベース領域BRを構成する。
4 is an n-type region serving as an important component in the present invention, the n-type region 4 is formed by a narrow mixed crystal Si 1-X Ge X of band gap, constituting the base region B R.

5、5′はP+領域であり、該両P+領域5、5′は前記
n型領域4内に形成され、夫々エミッタ領域ERとコレク
タ領域CRを構成する。
5,5 'are P + regions, the both P + regions 5 and 5' are formed in the n-type region 4, constituting the respective emitter region E R and a collector area C R.

6はn+領域であり、該n+領域6は横形BPTのベース抵
抗を下げるべく、前記埋め込み領域2と金属電極である
ベース電極201とを接続するものである。
6 is an n + region, said n + region 6 to reduce the base resistance of the horizontal BPT, is intended for connecting the base electrode 201 is the buried region 2 and the metal electrode.

7、8は、夫々チャネル・ストップとなるn領域、p
領域である。
Reference numerals 7 and 8 denote an n region serving as a channel stop, p
Area.

30は酸化膜、100は素子分離用領域、110は電極間を分
離する絶縁領域である。
Reference numeral 30 denotes an oxide film, 100 denotes an element isolation region, and 110 denotes an insulating region for separating electrodes.

なお、201、202は夫々金属電極であるベース電極、コ
レクタ電極である。
Reference numerals 201 and 202 denote a base electrode and a collector electrode which are metal electrodes, respectively.

第2図(b)に示すように、第1図のB−B′線に沿
う電位は通常のBPTと同様な電位を示し、コレクタ電流I
Cはベース領域BRの濃度NBと、ベース幅WBで決まるので
容易に算出することができる。ところが、横形BPTは、
エミッタ領域とコレクタ領域が相対している部分が極め
て少ないのに対し、基板の面に沿って広がる部分が極め
て多いので、エミッタ領域ERからベース領域BRに基板の
深さ方向に沿って注入される正孔が寄与する電流と、ベ
ース領域からエミッタ領域に流れる電子が寄与する拡散
電流とが支配的になり、その電流増幅率hFEは増大化に
制約を受ける。
As shown in FIG. 2 (b), the potential along the line BB 'in FIG. 1 shows the same potential as the normal BPT, and the collector current I
C is a concentration N B of the base region B R, so determined by the base width W B can be easily calculated. However, the horizontal BPT
Emitter region and the collector region whereas very few parts are relative, since very often the portion extending along the surface of the substrate, injected from the emitter region E R along the depth direction of the substrate to the base region B R The current contributed by the generated holes and the diffusion current contributed by the electrons flowing from the base region to the emitter region become dominant, and the current amplification factor hFE is restricted from increasing.

そのために、本発明では、エミッタ領域から注入され
る正孔の基板深さ方向への拡散を阻止すべく、n型領域
3及び領域4とのヘテロ界面をXBの深さに形成させてい
る。
Therefore, in the present invention, in order to prevent the diffusion of holes into the substrate depth direction to be injected from the emitter region, thereby forming a hetero interface between the n-type region 3 and the region 4 to a depth of X B .

次に、横形BPTの各成分について説明する。 Next, each component of the horizontal BPT will be described.

(イ)コレクタ電流IC コレクタ電流ICは、相対向するエミッタ−コレクタ間
において下記(1)式で略決定されるものである。
(A) Collector current I C The collector current I C is approximately determined by the following equation (1) between the opposing emitter and collector.

なお、エミッタ深さをXE、エミッタ長さをLとする
と、横形BPTにおけるコレクタ領域と相対向するエミッ
タ領域の面積は近似的にXE・Lで表すことができる。
Incidentally, the emitter depth X E, when the emitter length is L, the area of the emitter region which faces the collector region in the horizontal BPT can be expressed approximately by X E · L.

但し、qは素電荷量[C]、DPは正孔の拡散係数[cm
2/s]、LPは正孔の拡散距離[cm]niは真性キャリア密
度[cm-3]、VBEはエミッタ、ベース間印加電圧、WB
ベース幅[cm]、NBはベース不純物濃度[cm-3]、XE
エミッタ深さ、Lはエミッタ長さ、Rはボルツマン定数
[J/K]、Tは絶対温度[K]である。
Here, q is the elementary charge [C], and D P is the hole diffusion coefficient [cm].
2 / s], L P is the hole diffusion length [cm] n i is the intrinsic carrier density [cm -3], V BE is emitter-base voltage applied, W B is base width [cm], N B is Base impurity concentration [cm −3 ], XE is the emitter depth, L is the emitter length, R is the Boltzmann constant [J / K], and T is the absolute temperature [K].

(ロ)ベース電流IB ベース電流IBは、以下のように主として下記(2)〜
(4)式に示す3つの成分からなる。
(B) the base current I B the base current I B is less predominantly below (2) as ~
It consists of the three components shown in equation (4).

(a).エミッタ領域ERから横方向に流れる正孔による
ベース領域BR中での再結合電流IB1 (b).エミッタ領域ERから縦方向に流れる正孔の再結
合電流IB2 但し、XBはエミッタ領域ERから深さ方向に沿う領域、
WEはエミッタ幅である。
(A). Recombination in the base region B R by the positive holes flowing laterally from the emitter region E R current I B1 (B). Recombination current of holes flowing vertically from the emitter area E R I B2 However, X B is along the depth direction from the emitter region E R region,
W E is the emitter width.

(c).ベース領域BRからエミッタ領域ERへの電子の拡
散電流IB3 但し、NEはエミッタ領域ERの不純物密度、Lnは電子の拡
散距離、Dnは電子の拡散係数である。
(C). Diffusion from the base region B R of electrons to emitter region E R current I B3 However, N E is impurity concentration in the emitter region E R, L n is the electron diffusion length, the D n is the diffusion coefficient of the electrons.

本発明において上記各式のうち特に留意すべきもの
は、(3)式のベース電流成分IB2である。
In the present invention, one of the above equations that should be particularly noted is the base current component IB2 in the equation (3).

従来の横形BPTでは、エミッタ領域ERから注入された
正孔の殆どは縦方向に流れて再結合してベース電流とな
るのに対し、本発明では、エミッタ領域ERからの距離XB
にポテンシャル障壁△φを形成し、この障壁により注
入キャリアが阻止されるようにする。
In the conventional horizontal type BPT, most of holes injected from the emitter region E R whereas the base current by recombination flows vertically, in the present invention, the distance from the emitter region E R X B
To form a potential barrier △ phi B in, so that injected carriers are blocked by this barrier.

そして、この障壁△φを越える確率は、 exp(−△φB/RT)となる。Then, the probability of exceeding the barrier △ phi B is, exp - a (△ φ B / RT).

該確率は、室温の場合△φ=0.1[eV]で、従来の
横形BPTに比べ約1/54になる。
The probability is △ φ B = 0.1 [eV] at room temperature, which is about 1/54 as compared with the conventional horizontal BPT.

上記(3)式で、XB《LPが成立すると、 tanh(XB/LP)≒XB/LPであるので、従来の横形BPTに
比べ、本発明の横形BPTでは、IB2が著しく減少する。
In the above equation (3), if X B << L P holds, then tanh (X B / L P ) ≒ X B / L P , so that the horizontal BPT of the present invention has I B2 compared to the conventional horizontal BPT. Is significantly reduced.

次に、n型領域中の正孔の拡散距離LPについて述べ
る。
Next, we describe the diffusion distance L P of positive holes in the n-type region.

ところで、正孔の移動度μについては、n型不純物
濃度NDの広い範囲に渡って、次式が成立する。
Incidentally, for the hole mobility mu P, over a wide range of the n-type impurity concentration N D, the following equation is established.

従ってこの(5)式から理解できるように、不純物濃
度NDが小さくなると、移動度μは500[cm2/V・sec]
という一定値に近づくようになる。また、不純物濃度が
107[cm-3]以上になると、移動度μは不純物濃度ND
の関数となる。
Thus, as can be understood from this equation (5), the impurity concentration N D becomes smaller, the mobility mu P is 500 [cm 2 / V · sec ]
Approaching a certain value. Also, the impurity concentration
When the density is 10 7 [cm −3 ] or more, the mobility μ P becomes the impurity concentration N D
Is a function of

一方、少数キャリアの寿命τは、不純物濃度が1017
[cm-3]以上の場合次式の関係で示される。
On the other hand, the lifetime τ P of the minority carrier depends on the impurity concentration of 10 17
In the case of [cm -3 ] or more, it is expressed by the following equation.

不純物濃度が1017[cm-3]以上になると、移動度μ
はNDの関数となる。
When the impurity concentration becomes 10 17 [cm −3 ] or more, the mobility μ P
Is a function of N D.

一方、少数キャリアの寿命τは、不純物濃度が1017
[cm-3]以上では次式で示される。
On the other hand, the lifetime τ P of the minority carrier depends on the impurity concentration of 10 17
Above [cm -3 ], it is expressed by the following equation.

前記移動度μ及び寿命τから正孔の拡散距離L
Pは、一般的に次式で示される。
From the mobility μ P and lifetime τ P , the hole diffusion distance L
P is generally represented by the following equation.

第3図は、n型Siの場合における、少数キャリアであ
る正孔の移動度μ(曲線F3)、寿命τ(曲線F1)、
拡散距離LP(曲線F2)を、夫々上記(5)(6)(7)
式に基いて得た計算値としてNDが1017〜1019[cm-3]の
範囲について示したものである。
FIG. 3 shows the mobility μ P (curve F 3 ), lifetime τ P (curve F 1 ), and hole mobility of minority carriers in the case of n-type Si.
The diffusion distance L P (curve F 2 ) is calculated by the above (5), (6) and (7), respectively.
In which N D as calculated values obtained based on the expression shown for a range of 10 17 ~10 19 [cm -3] .

第3図にて明らかな如く、正孔の拡散距離LPは極めて
長く、ND=1017[cm-3]では、LP=120[μm]に達す
る。なお、不純物濃度NDが1018[cm-3]であっても、LP
≒30[μm]である。
As is apparent from FIG. 3, the hole diffusion distance L P is extremely long, and reaches L P = 120 [μm] when N D = 10 17 [cm −3 ]. Even impurity concentration N D is 10 18 [cm -3], L P
≒ 30 [μm].

通常、npnタイプの縦型BPTと同一基板に形成される6P
nPタイプの横形BPTの場合、ベース領域の不純物濃度
は、npnタイプの縦型BPTのコレクタ領域の不純物濃度と
同じになるので小さいものとなり、例えば1014〜5×10
17[cm-3]程度となる。そのため、XB《LPの関係は容易
に成立させることができるが、 XB≦LP/10程度であれば望ましい。
Normally, 6P formed on the same substrate as npn type vertical BPT
In the case of the nP type horizontal BPT, the impurity concentration of the base region becomes small because it is the same as the impurity concentration of the collector region of the npn type vertical BPT. For example, 10 14 to 5 × 10
It is about 17 [cm -3 ]. Therefore, although the relationship X B "L P can be easily established, preferably it is about X B ≦ L P / 10.

かかる条件下では前記再結合電流IB2が激減するの
で、ベース電流IBはIB1、IB3が支配的になり、電流増幅
率hFEを縦形BPTのそれに近づけることができる。なお、
Si1-XGeXの混晶の場合、合金効果によりキャリアの移動
度が減少するが、不純物濃度の高い領域(例えば10
18[cm-3]以上の範囲)になると、不純物効果の影響が
大きくなり、該混晶とSi単結晶とはほとんど同様のもの
となる。
Since the recombination current I B2 is drastically reduced in such conditions, the base current I B becomes I B1, I B3 is dominant, it is possible to make the current amplification factor h FE that of vertical BPT. In addition,
In the case of a mixed crystal of Si 1-X Ge X , the mobility of carriers is reduced due to the alloy effect, but the region having a high impurity concentration (for example, 10
In the case of 18 [cm -3 ] or more), the effect of the impurity effect increases, and the mixed crystal and the Si single crystal are almost the same.

前記再結合電流IB2が減少すると、ベース電流成分はI
B3》IB1の関係があるので、横形BPTの電流増幅率hFE
増加させるには、WE《LPが成立していれば、 で示される比を大にすればよい。この(8)式において
設計上の問題として容易に設定できるのは、XE/WE
大、NE/NBを大にすることである。なお、NE/NBを大にす
ることは、通常のBPTと同様であるがXE/WEを大にするこ
とは横形BPTに特有のものである。
When the recombination current I B2 decreases, the base current component becomes I
Since there is a relationship of B3 >> I B1 , in order to increase the current amplification factor h FE of the horizontal BPT, if W E << L P holds, May be increased. What can be easily set as a design problem in the equation (8) is to increase X E / W E and increase N E / N B. Incidentally, to the N E / N B to the large, it is specific to the horizontal BPT is similar to the conventional BPT for the X E / W E to atmospheric.

次に、第1図に示した第1実施例の製造プロセスにつ
いて説明する。
Next, the manufacturing process of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described.

P型の伝導型のSi基板1に、第V族元素であるAs、S
b、P等をイオン注入(不純物拡散等でもよい)するこ
とにより、不純物濃度が例えば1015〜1019[cm-3]のn+
埋め込み領域2を形成する。
Group V elements As and S are deposited on a P-type conduction type Si substrate 1.
b, P etc. are ion-implanted (impurity diffusion or the like may be performed) to obtain n + having an impurity concentration of, for example, 10 15 to 10 19 [cm −3 ].
The buried region 2 is formed.

エピタキシャル技術等により、不純物濃度が例えば10
14〜1017[cm-3]のn型領域3を形成する。
The impurity concentration is 10
An n-type region 3 of 14 to 10 17 [cm −3 ] is formed.

ベースの抵抗を減少させるためのn+領域6(不純物濃
度を例えば1017〜1020[cm-3]とする)を形成する。
Forming an n + region 6 for reducing the base resistance (and the impurity concentration of, for example, 10 17 ~10 20 [cm -3] ).

素子分離用の絶縁膜100を、選択酸化法、CVD法等によ
り作成し、該絶縁膜100の下部にチャネル・ストップ領
域7を形成させる。
An insulating film 100 for element isolation is formed by a selective oxidation method, a CVD method, or the like, and a channel / stop region 7 is formed below the insulating film 100.

Si基板1に選択的にGeを、例えば、濃度1×1016〜1
×1017[cm-2]でイオン注入し、熱処理してSi1-XGeX
n型領域4を作成する。
Ge is selectively applied to the Si substrate 1, for example, at a concentration of 1 × 10 16 to 1
Ion implantation is performed at × 10 17 [cm −2 ] and heat treatment is performed to form an n-type region 4 of Si 1-X Ge X.

エミッタ・コレクタ領域となるP+領域5、5′を、1
×1015[cm-2]のB+をイオン注入をした後、熱処理して
作成する。
P + regions 5 and 5 ′ serving as emitter and collector regions are
After ion implantation of B + of × 10 15 [cm −2 ], heat treatment is performed.

絶縁膜110を堆積し、これをアニールした後、コンタ
クトの開口を行う。
After an insulating film 110 is deposited and annealed, an opening for a contact is made.

電極200、201、202となるAl−Si(1%)をスパッタ
し、その後、Al−Siのパターン化を行う。
Al-Si (1%) to be the electrodes 200, 201, and 202 is sputtered, and thereafter, patterning of Al-Si is performed.

前記Al−Siの電極のアロイを、例えば、450[℃]で3
0分行った後、パッシベーション膜を形成する。
The alloy of the Al-Si electrode is, for example,
After 0 minutes, a passivation film is formed.

第4図はSi1-XGeXの混晶のバンド・ギャップの変化を
示したものである。
FIG. 4 shows the change of the band gap of the mixed crystal of Si 1-X Ge X.

第4図中、横軸はGeの混晶率(混入量X×100%)を
示し、縦軸はSi単結晶に比較したバンド・ギャップ減少
量−△Eを示している。同図中曲線HOは歪なし状態、及
び曲線HUは歪状態を夫々しているが、半導体装置中では
歪状態のものをとる。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the Ge mixed crystal ratio (mixing amount X × 100%), and the vertical axis indicates the band gap reduction amount −ΔE compared to the Si single crystal. In the figure, a curve H O shows a state without distortion, and a curve H U shows a distortion state, respectively, which are taken in a semiconductor device in a distortion state.

同図により、バンド・ギャップ減少量−△E1≒0.1[e
V]は前記混入量X=0.12程度のときに対応し、このと
き障壁0.1[eV]が形成される。
According to the figure, the band gap reduction amount − △ E 1 ≒ 0.1 [e
V] corresponds to the case where the mixing amount X is about 0.12, and at this time, a barrier 0.1 [eV] is formed.

Geを濃度1×1016[cm-2]であって、加速電圧150[k
eV]の条件でイオン注入した場合、ピーク濃度は、約1
×1020[cm-3]になる。従って、該Geの混入量は単結晶
Siの密度が5×1022[cm-3]であるので約2%となる。
X=0.12は例えばGeの濃度が6×1016[cm-3]程度で達
成できる。
Ge has a concentration of 1 × 10 16 [cm −2 ] and an acceleration voltage of 150 [k]
eV], the peak concentration is about 1
× 10 20 [cm -3 ]. Therefore, the mixing amount of Ge is a single crystal
Since the density of Si is 5 × 10 22 [cm −3 ], it is about 2%.
X = 0.12 can be achieved, for example, when the concentration of Ge is about 6 × 10 16 [cm −3 ].

[他の実施例] 第5図は第2実施例を示すものである。[Other Embodiments] FIG. 5 shows a second embodiment.

本実施例では、Si1-XGeXの混晶から成るn型領域4
が、上記第1実施例に比べて少い範囲に限定されてい
る。すなわち、該n型領域4の深さは、エミッタ領域及
びコレクタ領域であるP+領域5、5′の深さと略々同程
度である。
In this embodiment, the n-type region 4 made of a mixed crystal of Si 1-X Ge X is used.
However, it is limited to a smaller range as compared with the first embodiment. That is, the depth of the n-type region 4 is substantially the same as the depth of the P + regions 5 and 5 ′ serving as the emitter region and the collector region.

本発明では、n型領域4とP+領域5の間のpn接合は、
P+領域5とn型領域3のpn接合に比べて半導体のバンド
ギャップが小さくなることから、p−n注入効率が変化
する現象を利用している。
In the present invention, the pn junction between the n-type region 4 and the P + region 5 is
Since the band gap of the semiconductor is smaller than that of the pn junction between the P + region 5 and the n-type region 3, a phenomenon that the pn injection efficiency changes is used.

なお、本第2実施例では、コレクタ電流ICは上記
(1)式において、exp(△E/RT)の係数を乗ずる必要
があること、そして、上記(2)式の再結合電流IB1
おいても、前記と同様にexp(△E/RT)を乗ずる必要が
あることが第1実施例と異なる。かかる特徴点に基づい
て電流増幅率hFEを増大させる。
In the second embodiment, the collector current I C needs to be multiplied by the coefficient of exp (△ E / RT) in the above equation (1), and the recombination current I B1 in the above equation (2) must be multiplied. Is different from the first embodiment in that it is necessary to multiply exp (expE / RT) as in the above. The current amplification factor hFE is increased based on such a feature point.

なお、本実施例ではコレクタ電流を表面付近に封じ込
めることが本質的に重要な点である。この点から領域4
の深さは領域5、5′より浅くしてもよい。
In this embodiment, it is essentially important to confine the collector current near the surface. Area 4 from this point
May be shallower than the regions 5, 5 '.

他の構成、作用は上記第1実施例と同様であるので説
明を省略する。
The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and thus the description is omitted.

第6図は第3実施例を示すものである。 FIG. 6 shows a third embodiment.

本実施例では、Si1-XGeXの混晶から成るn型領域層4
をイオン注入法で形成させるのでなく、エピタキシャル
法で成長させた後、その内部にエミッタ・コレクタ部と
なるP+領域5、5′を作成する。この場合、ベース領域
のコンタクト部も、Si−Geの混晶により形成されている
がこれは本質的な問題ではない。また、領域4は領域
5、5′より浅く作成されていても、バンドギャップ差
によればコレクタ電流が領域4に閉じこめられていれば
よい。
In this embodiment, the n-type region layer 4 made of a mixed crystal of Si 1-X Ge X is used.
Are formed not by ion implantation but by epitaxial growth, and P + regions 5 and 5 'serving as emitter and collector portions are formed therein. In this case, the contact portion of the base region is also formed of a mixed crystal of Si—Ge, but this is not an essential problem. Further, even if the region 4 is formed shallower than the regions 5 and 5 ', it is sufficient that the collector current is confined in the region 4 according to the band gap difference.

上記第1、第2実施例においてもベース取り出し部を
Si−Geの混晶にて形成してもよいことは同様である。こ
れにより、各領域のコンタクト抵抗が一様に低下する。
Also in the first and second embodiments, the base take-out portion
It is the same that it may be formed of a mixed crystal of Si-Ge. Thereby, the contact resistance of each region is uniformly reduced.

上述の各実施例においては、pnpタイプの横形BPTに適
用する場合について説明したが、npn形タイプの横形BPT
に適用してもよいことは勿論である。
In each of the embodiments described above, the case where the present invention is applied to the pnp type horizontal BPT has been described.
Needless to say, it may be applied to

[発明の効果] 本発明によれば、簡単な構成により、容易に横形BPT
の電流増幅率の増大化を実現することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a horizontal BPT can be easily formed with a simple configuration.
Can be increased.

また、従来の集積回路の量産技術を流用できるので、
安価に提供できる。さらには、他のMOS構造トランジス
タ等を同時に集積できるので、半導体装置としての応用
範囲が広い。
In addition, since the conventional integrated circuit mass production technology can be used,
Can be provided at low cost. Further, since other MOS transistors and the like can be integrated at the same time, the range of application as a semiconductor device is wide.

請求項2の構成によれば、障壁は当該室温でも十分に
機能する。
According to the configuration of claim 2, the barrier functions sufficiently at the room temperature.

請求項3の構成では、正孔の再結合電流を激減させ得
ることができ、さらに電流増幅率の増大化を実現でき
る。
According to the configuration of the third aspect, the recombination current of holes can be drastically reduced, and the current amplification factor can be further increased.

請求項4の構成では、各領域のコンタクト抵抗を一様
に低下させ得る。
According to the configuration of the fourth aspect, the contact resistance of each region can be reduced uniformly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第1実施例を示す断面図、第2図
(a)は、第1図のA−A′線に沿う断面における電位
を示す模式図、第2図(b)は、第1図のB−B′線に
沿う断面における電位を示す模式図、第3図はn型不純
物濃度に対する正孔の移動度、寿命、拡散距離の変化を
示すグラフ、第4図はSi1-X−GeXの混晶率に対するバン
ド・ギャップの変化を示すグラフ、第5図は第2実施例
を示す断面図、第6図は第3実施例を示す断面図であ
る。 4……n型領域(半導体層)、5……P+型領域(エミッ
タ領域)、ER……エミッタ領域、BR……ベース領域、CR
……コレクタ領域、Δφ……障壁の電位。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a schematic view showing a potential in a cross section taken along line AA 'of FIG. 1, and FIG. 2 (b). Is a schematic diagram showing a potential in a cross section along the line BB 'in FIG. 1, FIG. 3 is a graph showing changes in hole mobility, lifetime, and diffusion distance with respect to n-type impurity concentration, and FIG. FIG. 5 is a graph showing a change in band gap with respect to a mixed crystal ratio of Si 1-X -Ge X. FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment, and FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment. 4... N-type region (semiconductor layer), 5... P + -type region (emitter region), E R ... Emitter region, BR ... Base region, CR
... Collector region, Δφ B ... Barrier potential.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/68 - 29/737 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/68-29/737

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板内に第1伝導型のエミッタ領域
及びコレクタ領域と、第2伝導型のベース領域とを横形
構造にしてなる半導体装置において、 前記ベース領域は表面側の禁制帯幅の狭い領域とそれに
接するそれより禁制帯幅の広い領域とで前記ベース領域
の少数キヤリアに対して半導体基板の深さ方向に障壁を
有することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a lateral structure of a first conductivity type emitter region and a collector region and a second conductivity type base region in a semiconductor substrate, wherein the base region has a forbidden band width on a surface side. A semiconductor device having a narrow region and a region having a wider forbidden band than the narrow region and a small carrier in the base region in a depth direction of the semiconductor substrate.
【請求項2】前記障壁の電位の大きさが当該温度の熱エ
ネルギー相当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。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the magnitude of the potential of the barrier is equal to or higher than the heat energy at the temperature.
【請求項3】前記エミッタ領域及びコレクタ領域は前記
ベース領域の障壁を形成する禁制帯幅の狭い領域内に設
けられるとともに、該障壁を形成する界面から該エミッ
タ領域の界面までの距離が、少なくとも該エミッタ領域
から注入された少数キヤリアの拡散長に比べて短く設定
されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the emitter region and the collector region are provided in a narrow band gap region forming a barrier of the base region, and a distance from an interface forming the barrier to an interface of the emitter region is at least. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion length is set to be shorter than a diffusion length of the minority carrier injected from the emitter region.
【請求項4】前記エミッタ領域及びコレクタ領域は前記
ベース領域の障壁を形成する該禁制帯幅が狭い領域とそ
れよりも禁制帯幅が広い領域の一部を含むことを特徴と
する請求項1又は2記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the emitter region and the collector region include a narrow band gap region forming a barrier of the base region and a part of a wider band gap region. Or the semiconductor device according to 2.
【請求項5】前記エミッタ領域の深さが、少なくとも前
記ベース領域から流入される少数キャリアの拡散長に比
べて短く設定されていることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a depth of said emitter region is set to be shorter than at least a diffusion length of minority carriers flowing from said base region.
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