JP3249032B2 - Compound semiconductor device - Google Patents

Compound semiconductor device

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JP3249032B2
JP3249032B2 JP24503895A JP24503895A JP3249032B2 JP 3249032 B2 JP3249032 B2 JP 3249032B2 JP 24503895 A JP24503895 A JP 24503895A JP 24503895 A JP24503895 A JP 24503895A JP 3249032 B2 JP3249032 B2 JP 3249032B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器、特にU
HF帯以上の高周波回路に用いる化合物半導体装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to communication equipment, and
The present invention relates to a compound semiconductor device used for a high-frequency circuit of the HF band or higher.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、通信機器の高周波回路に用いる半
導体装置として、化合物半導体基板の上に形成された化
合物半導体装置が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a compound semiconductor device formed on a compound semiconductor substrate has attracted attention as a semiconductor device used for a high-frequency circuit of communication equipment.

【0003】以下、従来の化合物半導体装置について説
明する。図10は、従来の化合物半導体装置を概略的に
示す斜視図である。同図において、符号2は化合物半導
体基板を、符号18はN型半導体領域を、符号19はP
型半導体領域を、符号20はN型半導体領域18へのオ
ーミック電極を、符号21はP型半導体領域19へのオ
ーミック電極をそれぞれ示す。半導体装置を表面から見
た場合に、N型半導体領域18の長辺と短辺の長さをそ
れぞれa、bとすると、N型半導体領域18の面積Sは
abとなり、周辺長Lは2(a+b)となる。したがっ
て、面積Sに対する周辺長Lの比L/Sは2(1/a+
1/b)となる。
Hereinafter, a conventional compound semiconductor device will be described. FIG. 10 is a perspective view schematically showing a conventional compound semiconductor device. In the figure, reference numeral 2 denotes a compound semiconductor substrate, reference numeral 18 denotes an N-type semiconductor region, and reference numeral 19 denotes a P-type semiconductor region.
Reference numeral 20 denotes an ohmic electrode to the N-type semiconductor region 18, and reference numeral 21 denotes an ohmic electrode to the P-type semiconductor region 19. Assuming that the length of the long side and the short side of the N-type semiconductor region 18 are a and b, respectively, when the semiconductor device is viewed from the surface, the area S of the N-type semiconductor region 18 is ab, and the peripheral length L is 2 a + b). Therefore, the ratio L / S of the peripheral length L to the area S is 2 (1 / a +
1 / b).

【0004】ここで、N型半導体領域18の短辺bを極
めて小さくした矩形状として、1/bを大きくし、比L
/Sの値を比較的大きな値をとるようにしたものが知ら
れている。すなわち、比L/Sの小さな半導体装置の場
合、PN接合に順方向バイアスを印加すると、電流はN
型半導体領域18の中心部分には流れずN型半導体領域
18の周辺部分のみに流れるので、N型半導体領域18
の中心部分は単に寄生容量として働く。しかし、N型半
導体領域18の短辺を微細化することにより、中心部分
が狭められるので、注入電流はN型半導体領域18全体
に効率よく流れる。その結果、N型半導体領域18の中
心部分は、単なる寄生容量としてではなく、半導体装置
の真性領域として機能するので、高い高周波特性を実現
することができる。なお、N型半導体領域18とP型半
導体領域19の順序は逆でもよく、P型半導体領域19
が矩形形状でもよい。
Here, the short side b of the N-type semiconductor region 18 is made to have a very small rectangular shape, and 1 / b is increased so that the ratio L
It is known that the value of / S is set to a relatively large value. That is, in the case of a semiconductor device having a small ratio L / S, when a forward bias is applied to the PN junction, the current becomes N
Since it does not flow to the central portion of the N-type semiconductor region 18 but flows only to the peripheral portion of the N-type semiconductor region 18,
The central part simply acts as a parasitic capacitance. However, by miniaturizing the short side of the N-type semiconductor region 18, the center portion is narrowed, so that the injection current flows efficiently through the entire N-type semiconductor region 18. As a result, the central portion of the N-type semiconductor region 18 functions not as a mere parasitic capacitance but as an intrinsic region of the semiconductor device, so that high-frequency characteristics can be realized. The order of the N-type semiconductor region 18 and the P-type semiconductor region 19 may be reversed.
May have a rectangular shape.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の化合物半導体装置において、N型半導体領域18の
短辺と長辺との比L/Sを大きくしていくと、例えばバ
イポーラトランジスタにおけるエミッタ注入効率が低下
してくという現象が見られた。その原因を究明すべく実
験を行った結果、注入効率の低下と、N型半導体領域1
8の各辺の方位との関係が非常に大きいことが解明され
た。例えばヘテロ接合を用いたバイポーラ型半導体装置
において、矩形状N型半導体領域18の長辺方向の方位
を[01−1]とした場合、ベース電流密度とL/Sの
関係は図9の破線で示す特性線に沿って変化する。つま
り、比L/Sを大きくするに従って、ベース電流密度が
増大する。その原因は以下の現象にあると推定される。
However, when the ratio L / S between the short side and the long side of the N-type semiconductor region 18 in the conventional compound semiconductor device is increased, for example, the emitter injection efficiency in a bipolar transistor is increased. The phenomenon was observed that the temperature decreased. As a result of conducting an experiment to determine the cause, a decrease in the injection efficiency and an increase in the N-type semiconductor region 1 were observed.
It was found that the relationship between the orientation of each side of No. 8 and each side was very large. For example, in a bipolar semiconductor device using a heterojunction, when the long side direction of the rectangular N-type semiconductor region 18 is [01-1], the relationship between the base current density and L / S is represented by a broken line in FIG. It changes along the characteristic line shown. That is, as the ratio L / S increases, the base current density increases. The cause is presumed to be the following phenomenon.

【0006】PN接合を形成する2つの半導体領域の一
方から他方に注入された少数キャリアは、他方の半導体
領域内でキャリア濃度の低い領域へ拡散していくが、一
部の少数キャリアは当該半導体領域の表面領域の表面準
位で再結合し消滅する。上述のごとく、中心部分を低減
させて高い高周波特性を得るためにPN接合を形成する
2つの領域のうち一方の領域を微細化し、周辺長Lの面
積Sに対する比L/Sを大きくした場合、長辺方向の結
晶学的方位が他方の半導体領域に応力によるピエゾ電荷
を生ぜしめやすい方向に一致して、このピエゾ電荷によ
って少数キャリアが表面領域に移動せしめられることが
起こり得る。かかる場合、表面領域に移動した少数キャ
リアは表面準位で再結合を生じやすいので、この再結合
電流が支配的となり注入効率が極端に低下することにな
る。
[0006] Minority carriers injected from one of the two semiconductor regions forming the PN junction into the other diffuse into the region having a low carrier concentration in the other semiconductor region. It recombine and disappear at the surface level of the surface region of the region. As described above, when one of the two regions forming the PN junction is miniaturized and the ratio L / S of the peripheral length L to the area S is increased in order to reduce the center portion and obtain high-frequency characteristics, The crystallographic orientation in the long side direction coincides with the direction in which piezo charges are likely to be generated by stress in the other semiconductor region, and the piezo charges may cause minority carriers to move to the surface region. In such a case, the minority carriers that have moved to the surface region are apt to recombine at the surface level, so that the recombination current is dominant and the injection efficiency is extremely reduced.

【0007】しかるに、従来、例えば(100)面を主
面とするGaAsデバイスでは、劈開面が{011}面
であるために{011}面に沿って結晶をスクライブし
て矩形状のチップを取り出すようにすることが一般的に
行われている。その場合、矩形状PN接合部の長辺方向
の方位が[01−1]となることが多く、この方向が少
数キャリアが表面領域に移動せしめられやすい方向に一
致すると、注入効率が悪化することになる。
However, conventionally, in a GaAs device having, for example, a (100) plane as a main surface, since a cleavage plane is a {011} plane, a crystal is scribed along the {011} plane to take out a rectangular chip. It is common to do so. In this case, the direction of the long side direction of the rectangular PN junction is often [01-1], and if this direction coincides with the direction in which minority carriers are likely to be moved to the surface region, the injection efficiency is deteriorated. become.

【0008】また、このような注入効率の低下という現
象は、特に短辺長と長辺長とが極端に異なる矩形状の部
材を化合物半導体基板上に搭載した場合に一般的に生じ
るものであるとともに、さらに、必ずしも矩形状の部材
を有するものでなくても、異種の半導体材料で構成され
る領域を設けた場合にも、その境界面でピエゾ電荷の発
生があれば生じ得ることが判明した。
Further, such a phenomenon that the injection efficiency is reduced generally occurs when a rectangular member having extremely different short side lengths and long side lengths is mounted on a compound semiconductor substrate. In addition, it has been found that even when a region made of a different kind of semiconductor material is provided, even if it does not necessarily have a rectangular member, if a piezo charge is generated at the boundary surface, it can occur. .

【0009】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、半導体領域においてピエゾ電荷によ
って少数キャリアの移動方向が影響を受けて半導体領域
中のキャリアが表面準位で再結合する確率を低減させる
手段を講ずることにより、高い注入効率を実現し得る化
合物半導体装置の提供を図ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to control the movement direction of minority carriers by piezo charges in a semiconductor region, so that carriers in the semiconductor region recombine at surface levels. An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device capable of realizing high injection efficiency by taking measures for reducing the probability of performing the injection.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が講じた解決手段は、半導体領域においてピ
エゾ電荷によって少数キャリアの拡散方向が影響を受け
て半導体領域中のキャリアが表面準位と再結合する確率
を低減させることにある。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a solution taken by the present invention is that a direction of minority carrier diffusion is affected by piezo charges in a semiconductor region, so that carriers in the semiconductor region have a surface level. The purpose is to reduce the probability of recombination with the position.

【0011】本発明に係る第1の化合物半導体装置は、
請求項1に記載されるように、(100)面を主面とす
る化合物半導体基板の一部に、少数キャリアが拡散移動
する第1半導体領域と、該第1半導体領域上に形成され
上記第1半導体領域とは異なる格子定数を有する第2
導体領域とを備えた化合物半導体装置において、上記第
2半導体領域は、平面形状が直角四辺形に構成され、か
つ、長辺又は短辺の方向が、ピエゾ電荷をほとんど発生
させない第1半導体領域の結晶学的方位に一致するよう
に形成されているものである。
A first compound semiconductor device according to the present invention is:
As described in claim 1, a first semiconductor region in which minority carriers diffuse and move on a part of a compound semiconductor substrate having a (100) plane as a main surface, and a first semiconductor region formed on the first semiconductor region.
A second half having a lattice constant different from that of the first semiconductor region;
In the compound semiconductor device having a conductive region, said first
(2) The semiconductor region has a planar shape of a right-angled quadrilateral,
, The direction of the long side or short side almost generates piezo charge
To match the crystallographic orientation of the first semiconductor region not to be
It is formed in.

【0012】この構成により、第2半導体領域の互いに
平行な2組の辺のうち1つの組の方向が[010]方向
に他の組の方向が[001]方向に一致することにな
る。第1半導体領域の[010]方向又は[001]方
向に直行する面内で上記第2半導体領域やその周囲の部
材から第1半導体領域内に応力が生じても、第1半導体
領域内にはその応力によるピエゾ電荷の発生がほとんど
ない。したがって、第1半導体領域に注入された少数キ
ャリアがピエゾ電荷の影響によって表面領域側に誘導さ
れることなく拡散移動する。すなわち、第1半導体領域
に注入された少数キャリアの表面準位との再結合に起因
する注入効率の低下を抑制することが可能となる。
With this configuration, one of the two parallel sides of the second semiconductor region has the [010] direction, and the other group has the [001] direction. Even if stress is the [010] direction or the [001] in a plane perpendicular to the direction from said second semiconductor region and the surrounding member first semiconductor region of the first semiconductor region, the first semiconductor <br/> Piezoelectric charge hardly occurs in the region due to the stress. Therefore, the minority carriers injected into the first semiconductor region diffuse and move without being guided to the surface region side by the influence of the piezo charge. That is, it is possible to suppress a decrease in the injection efficiency due to the recombination of the minority carriers injected into the first semiconductor region with the surface states.

【0013】請求項2に記載されるように、上記第2半
導体領域は、直角四辺形の長辺又は 短辺を、上記化合物
半導体基板の[010]方向に平行であるように形成す
ることが好ましい。
[0013] As described in claim 2, the second half
The conductor region is formed by forming the long side or the short side of the rectangular
Formed so as to be parallel to the [010] direction of the semiconductor substrate
Preferably.

【0014】求項に記載されるように、上記第1
導体領域を、(100)面に平行な表面を有する第1導
電型半導体で構成し、上記第2半導体領域を、上記第1
半導体領域との間で直角四辺形のPN接合部を形成する
ように第2導電型半導体で構成することができる。
[0014] As described Motomeko 3, the first half
The conductor region is formed of a first conductivity type semiconductor having a surface parallel to the (100) plane, and the second semiconductor region is formed of the first semiconductor .
The second conductivity type semiconductor can be formed so as to form a rectangular PN junction with the semiconductor region.

【0015】この構成により、第2半導体領域からPN
接合部を介し第1半導体領域に注入された少数キャリア
がピエゾ電荷の影響によって表面領域に拡散するのが防
止され、少数キャリアの注入効率の低下が抑制される。
According to this structure, the PN is transferred from the second semiconductor region.
The minority carriers injected into the first semiconductor region via the junction are prevented from diffusing into the surface region due to the influence of the piezo charge, and a decrease in the minority carrier injection efficiency is suppressed.

【0016】上記第2領域は、請求項に記載されるよ
うに、上記直角四辺形の短辺が微細化された矩形状に形
成されていることが好ましい。
[0016] The second region, as described in claim 4, it is preferable that the short sides of the right angles quadrilateral is formed in miniaturized rectangular.

【0017】この構成により、化合物半導体装置の寄生
容量となる中心部分の割合が極めて小さくなるので、高
周波特性が大幅に向上し、かつ注入効率の低下も抑制さ
れることになる。
With this configuration, the ratio of the central portion serving as the parasitic capacitance of the compound semiconductor device becomes extremely small, so that the high-frequency characteristics are significantly improved and the decrease in the injection efficiency is suppressed.

【0018】また、請求項に記載されるように、上
化合物半導体装置をバイポーラトランジスタとし、上記
第1半導体領域を上記バイポーラトランジスタのベース
領域とし、上記第2半導体領域を上記バイポーラトラン
ジスタのエミッタ領域とし、上記ベース領域の下方に上
記バイポーラトランジスタのコレクタ領域を形成する構
成とすることができる。
Further, as described in claim 5, the upper title compound semiconductor device is a bipolar transistor, said first semiconductor region as a base region of the bipolar transistor, the emitter of the bipolar transistor said second semiconductor region The collector region of the bipolar transistor may be formed below the base region.

【0019】この構成により、バイポーラトランジスタ
のエミッタ領域からベース領域に注入された少数キャリ
アがベース領域においてピエゾ電荷の影響によって表面
領域に拡散するのが抑制される。したがって、エミッタ
注入効率の低下が抑制されることになる。
According to this configuration, the minority carriers injected from the emitter region of the bipolar transistor into the base region are prevented from diffusing into the surface region due to the piezo charge in the base region. Therefore, a decrease in emitter injection efficiency is suppressed.

【0020】求項に記載されるように、上記化合物
半導体装置をバイポーラトランジスタとし、上記第1
導体領域を上記バイポーラトランジスタのベース領域と
し、上記第2半導体領域を上記バイポーラトランジスタ
のコレクタ領域とし、上記ベース領域の下方に上記バイ
ポーラトランジスタのエミッタ領域を形成する構成とす
ることができる。
[0020] As described Motomeko 6, and the compound semiconductor device with a bipolar transistor, the first half
The structure may be such that a conductor region is a base region of the bipolar transistor, the second semiconductor region is a collector region of the bipolar transistor, and an emitter region of the bipolar transistor is formed below the base region.

【0021】この構成により、コレクタ領域と接するベ
ース領域内で、ピエゾ電荷の発生が抑制されるため、エ
ミッタ領域からベース領域に注入された少数キャリアが
表面準位で再結合する確率が低減され、エミッタ注入効
率の低下が抑制されることになる。
According to this structure, the generation of piezo charges is suppressed in the base region in contact with the collector region, so that the probability that minority carriers injected from the emitter region into the base region recombine at the surface level is reduced, A decrease in emitter injection efficiency is suppressed.

【0022】求項に記載されるように、上記第2
導体領域を、上記第1半導体領域にコンタクトする電極
で構成することができる。
[0022] As described Motomeko 7, the second half
The conductor region may be constituted by an electrode that contacts the first semiconductor region.

【0023】この構成により、電極部材直下の第1半導
領域において、少数キャリアの注入効率の低下が抑制
されることになる。
With this configuration, the first semiconductor directly under the electrode member is provided.
In the body region, a decrease in the minority carrier injection efficiency is suppressed.

【0024】本発明に係る第2の化合物半導体装置は、
請求項8に記載されるように、化合物半導体基板の(1
00)面上に、互いに格子定数が相異なる第1半導体領
域及び第2半導体領域が形成され、上記第1半導体領域
及び第2半導体領域が接してなるPN接合部を有する化
合物半導体装置において、上記PN接合部は、その平面
形状が互いに直交する2つの長辺と2つの短辺とからな
る矩形状に形成され、上記PN接合部の長辺又は短辺が
上記化合物半導体基板の[010]方向に平行であり、
かつ、長辺又は短辺の方向が、ピエゾ電荷をほとんど発
生させない第1半導体領域の結晶学的方位に一致するよ
うに形成されているものである。
According to a second compound semiconductor device of the present invention,
As described in claim 8, (1) of the compound semiconductor substrate
The first semiconductor regions having different lattice constants from each other on the (00) plane.
Forming a region and a second semiconductor region, wherein the first semiconductor region
Having a PN junction where the second semiconductor region and the second semiconductor region are in contact with each other
In the compound semiconductor device, the PN junction is formed in a plane
The shape consists of two long sides and two short sides that are orthogonal to each other.
And the long side or short side of the PN junction is
Parallel to the [010] direction of the compound semiconductor substrate,
In addition, the direction of the long side or the short side almost generates piezo charge
The crystallographic orientation of the first semiconductor region not generated
It is formed as follows.

【0025】この構成により、直角四辺形のPN接合部
の互いに平行な2組の辺のうち1つの組の方向が[01
0]方向に他の組の方向が[001]方向に一致するこ
とになる。したがって、PN接合部を形成する第1領域
と第2領域との間で生じる歪み等に起因する応力がいず
れかの半導体領域内に生じても、PN接合部に作用する
応力が原因となるピエゾ電荷の発生が抑制されるため、
PN接合部を介していずれかの領域に注入された少数キ
ャリアはピエゾ電荷の影響を受けることなく拡散するこ
とが可能となり、表面領域方向への拡散が抑制される。
したがって、少数キャリアの表面準位での再結合に起因
する注入効率の低下が抑制されることになる。
With this configuration, one of the two parallel sides of the right-angled quadrilateral PN junction has a direction of [01].
The direction of the other set coincides with the [001] direction in the [0] direction. Therefore, even if a stress due to a strain or the like generated between the first region and the second region forming the PN junction occurs in any of the semiconductor regions, the piezo caused by the stress acting on the PN junction is generated. Because the generation of electric charge is suppressed,
Minority carriers injected into any of the regions via the PN junction can be diffused without being affected by the piezo charge, and the diffusion toward the surface region is suppressed.
Therefore, a decrease in the injection efficiency due to the recombination of the minority carriers at the surface level is suppressed.

【0026】求項に記載されるように、上記PN接
合部の形状を、短辺が微細化された矩形状とすることが
できる。
[0026] As described Motomeko 9, the shape of the PN junction, a short side can be miniaturized rectangular.

【0027】この構成により、PN接合部の寄生容量が
低減し、高い高周波特性が得られるとともに、少数キャ
リアの表面準位との再結合に起因する注入効率の低下を
抑制することが可能となる。
With this configuration, the parasitic capacitance at the PN junction is reduced, high frequency characteristics can be obtained, and a decrease in injection efficiency due to recombination of minority carriers with the surface level can be suppressed. .

【0028】[0028]

【発明の実施形態】(第1の実施形態) 以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照しな
がら説明する。図1は、第1の実施形態に係る化合物半
導体装置の半導体基板とカソード領域との間の結晶学的
方位関係を概略的に示す斜視図である。同図において、
符号1は平面形状が長辺と極端に小さな短辺とからなる
矩形状の第2領域であるカソード領域(ダイオードのP
型領域)を、符号2は化合物半導体基板を、符号3は化
合物半導体基板2の(100)面を、符号4は化合物半
導体基板2の(0−1−1)面を、符号5は化合物半導
体基板2の(01−1)面をそれぞれ示す。同図に示す
ように、カソード領域1は、その長辺の方向が化合物半
導体基板2の[010]方向(あるいは[001]方
向)になるように形成されている。ただし、カソード領
域1と化合物半導体基板2との結晶学的方位は一致して
いるので、カソード領域1と後述のアノード領域との間
のPN接合部が矩形状にかつその長辺の方向が[01
0]方向(又は[001]方向)になるように設定され
ている。なお、長辺の方向が[010]方向であれば短
辺の方向が[001]方向となり、長辺の方向が[00
1]方向であれば短辺の方向が[010]方向となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between a semiconductor substrate and a cathode region of the compound semiconductor device according to the first embodiment. In the figure,
Reference numeral 1 denotes a cathode region (P diode of a diode) which is a second rectangular region having a planar shape including a long side and an extremely small short side.
Reference numeral 2 denotes a compound semiconductor substrate, reference numeral 3 denotes a (100) plane of the compound semiconductor substrate 2, reference numeral 4 denotes a (0-1-1) plane of the compound semiconductor substrate 2, reference numeral 5 denotes a compound semiconductor. The (01-1) plane of the substrate 2 is shown. As shown in the figure, the cathode region 1 is formed such that the direction of the long side thereof is in the [010] direction (or the [001] direction) of the compound semiconductor substrate 2. However, since the crystallographic orientations of the cathode region 1 and the compound semiconductor substrate 2 match, the PN junction between the cathode region 1 and an anode region described later has a rectangular shape and the direction of the long side is [ 01
0] direction (or [001] direction). If the direction of the long side is the [010] direction, the direction of the short side is the [001] direction, and the direction of the long side is [00].
In the [1] direction, the direction of the short side is the [010] direction.

【0029】また、図2は、上記図1に示すカソード領
域1の長辺に直交する面における化合物半導体装置の構
造を示す断面図である。同図に示すように、化合物半導
体基板2のカソード領域1に対向する領域が第1領域と
してのアノード領域6(ダイオードのN型領域)であ
り、カソード領域1とアノード領域6との間にPN接合
部Rpnが形成されている。また、カソード領域1の上に
カソード電極7が設けられ、化合物半導体基板2のアノ
ード領域6となる部分の裏面にはアノード電極8が設け
られ、化合物半導体基板2の表面からカソード電極7の
一部に跨がって、絶縁膜9が設けられている。つまり、
この化合物半導体装置は、ダイオードとして機能するこ
とになる。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the compound semiconductor device on a plane orthogonal to the long side of the cathode region 1 shown in FIG. As shown in the figure, a region facing the cathode region 1 of the compound semiconductor substrate 2 is an anode region 6 (N-type region of a diode) as a first region, and a PN region is provided between the cathode region 1 and the anode region 6. A junction Rpn is formed. A cathode electrode 7 is provided on the cathode region 1, and an anode electrode 8 is provided on the back surface of the compound semiconductor substrate 2, which is to be the anode region 6, and a part of the cathode electrode 7 extends from the surface of the compound semiconductor substrate 2. , An insulating film 9 is provided. That is,
This compound semiconductor device functions as a diode.

【0030】以上のように構成された本実施形態の化合
物半導体装置について、以下、その動作を説明する。本
実施形態の半導体装置に順方向バイアスを印加した場
合、カソード領域1からPN接合部Rpnを介して注入さ
れる少数キャリアはアノード領域6内を拡散していく。
そのとき、カソード領域1の長辺方向の結晶学的方位を
図1に示すように、化合物半導体基板2の[010]方
向(又は[001]方向)に一致させることにより、ア
ノード領域6に接する絶縁膜9の応力が作用しても、上
記従来のようなピエゾ電荷はほとんど発生しない。した
がって、アノード領域6に注入された少数キャリアは、
ピエゾ電荷の影響を受けることなく、キャリア濃度の差
に応じ、つまり、アノード電極8の方向に向かって、ア
ノード領域6内を拡散する。その結果、アノード領域6
の表面領域での少数キャリアの再結合が抑制され、高い
注入効率を得ることができるのである。
The operation of the compound semiconductor device of the present embodiment configured as described above will be described below. When a forward bias is applied to the semiconductor device of the present embodiment, minority carriers injected from the cathode region 1 via the PN junction Rpn diffuse in the anode region 6.
At this time, the crystallographic orientation in the long side direction of the cathode region 1 is matched with the [010] direction (or the [001] direction) of the compound semiconductor substrate 2 as shown in FIG. Even if the stress of the insulating film 9 acts, almost no piezo charge is generated as in the above-described conventional case. Therefore, the minority carriers injected into the anode region 6 are:
Without being affected by the piezo charge, it diffuses in the anode region 6 according to the difference in carrier concentration, that is, toward the anode electrode 8. As a result, the anode region 6
The recombination of minority carriers in the surface region is suppressed, and high injection efficiency can be obtained.

【0031】なお、後述の各実施形態でも同様である
が、化合物半導体基板2は、必ずしもGaAs等の基板
その喪のでなくても、絶縁体上にエピタキシャル成長さ
せたGaAs層等であってもよい。
Although the same applies to each embodiment described later, the compound semiconductor substrate 2 is not necessarily a substrate such as GaAs, but may be a GaAs layer or the like epitaxially grown on an insulator.

【0032】(第2の実施形態) 次に、第2の実施形態について図面を参照しながら説明
する。本実施例においても、化合物半導体装置の化合物
半導体基板とカソード領域との間の結晶学的方位関係
は、上記第1実施例における図1に示す関係と同じであ
る。カソード領域1は、その長辺方向が化合物半導体基
板2の[010]方向(あるいは[001]方向)にな
るように形成されている点も同じである。また、図3
は、本実施形態に係る化合物半導体装置の断面図であ
り、この化合物半導体装置は、基本的には上記第1の実
施形態における図2に示す断面形状と同じ断面形状を有
する。ただし、本実施形態では、カソード領域1を構成
する材料の格子定数が化合物半導体基板2を構成する材
料の格子定数とは異なる。つまり、PN接合部Rpnはい
わゆるヘテロ接合により構成されている。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. Also in this embodiment, the crystallographic orientation relationship between the compound semiconductor substrate and the cathode region of the compound semiconductor device is the same as the relationship shown in FIG. 1 in the first embodiment. The cathode region 1 is the same in that the long side direction is formed in the [010] direction (or the [001] direction) of the compound semiconductor substrate 2. FIG.
Is a cross-sectional view of the compound semiconductor device according to the present embodiment. This compound semiconductor device has basically the same cross-sectional shape as the cross-sectional shape shown in FIG. 2 in the first embodiment. However, in the present embodiment, the lattice constant of the material forming the cathode region 1 is different from the lattice constant of the material forming the compound semiconductor substrate 2. That is, the PN junction Rpn is formed by a so-called hetero junction.

【0033】以上のように構成された第2の実施形態の
化合物半導体装置について、以下、その動作を説明す
る。第2の実施形態の化合物半導体装置に順方向バイア
スを印加した場合、カソード領域1からPN接合部Rpn
を介して注入される少数キャリアは、アノード領域6を
拡散していく。そのとき、カソード領域1の長辺方向を
[010]方向(又は[001]方向)とすることによ
り、上記第1の実施形態と同じ作用により、少数キャリ
アは、アノード領域6に接するカソード領域1および絶
縁膜9の応力が原因となるピエゾ電荷の影響を受けるこ
となく、アノード領域6の内部を拡散する。特に、本実
施形態では、PN接合部Rpnがヘテロ接合で構成されて
いるので、PN接合部Rpn及びその周辺部に作用する応
力が大きいが、かかる場合にも、アノード領域6の表面
領域での少数キャリアの再結合が抑制され、高い注入効
率を得ることができる。
The operation of the compound semiconductor device of the second embodiment configured as described above will be described below. When a forward bias is applied to the compound semiconductor device of the second embodiment, the PN junction Rpn
Minority carriers diffuse through the anode region 6. At this time, by setting the long side direction of the cathode region 1 to the [010] direction (or the [001] direction), the minority carriers are transferred to the cathode region 1 in contact with the anode region 6 by the same operation as in the first embodiment. Further, the inside of the anode region 6 is diffused without being affected by piezo charges caused by the stress of the insulating film 9. In particular, in the present embodiment, since the PN junction Rpn is composed of a hetero junction, the stress acting on the PN junction Rpn and its peripheral portion is large. Recombination of minority carriers is suppressed, and high injection efficiency can be obtained.

【0034】(第3の実施形態) 次に、第3の実施形態について説明する。図4は、第3
の実施形態に係る化合物半導体装置の化合物半導体基板
とエミッタ領域との間の結晶学的方位関係を概略的に示
す斜視図である。同図において、符号2は化合物半導体
基板を、符号3は化合物半導体基板2の(100)面
を、符号4は化合物半導体基板2の(0−1−1)面
を、符号5は化合物半導体基板の(01−1)面を、符
号10は平面形状が長辺と極端に小さな短辺とからなる
矩形状のエミッタ領域をそれぞれ示す。ここで、エミッ
タ領域10は、図1に示す方位関係と同様に、その長辺
方向の結晶学的方位が[010]方向(あるいは[00
1]方向)になるように形成されている。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. FIG.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between a compound semiconductor substrate and an emitter region of the compound semiconductor device according to the embodiment. 2, reference numeral 2 denotes a compound semiconductor substrate, reference numeral 3 denotes a (100) plane of the compound semiconductor substrate 2, reference numeral 4 denotes a (0-1-1) plane of the compound semiconductor substrate 2, and reference numeral 5 denotes a compound semiconductor substrate. Numeral 10 indicates a rectangular emitter region having a planar shape composed of long sides and extremely small short sides. Here, similarly to the orientation relationship shown in FIG. 1, the crystallographic orientation in the long side direction of the emitter region 10 is the [010] direction (or [00]
1] direction).

【0035】図5は、図4に示す化合物半導体装置のエ
ミッタ領域10の長辺に直交する面における断面図であ
る。同図に示すように、化合物半導体基板2の上にはコ
レクタ領域13が形成され、コレクタ領域13の上に第
1領域としてのベース領域12が形成されており、さら
にベース領域12の上に第2領域としてのエミッタ領域
10が形成されている。また、エミッタ領域10の上に
はエミッタ電極14が形成され、エミッタ領域10の両
側のベース領域12の上にはベース電極15が形成さ
れ、コレクタ領域13に設けられたリセス部にはコレク
タ電極16が形成されている。そして、全面上に絶縁膜
9が堆積されている。上記エミッタ領域10、ベース領
域12、コレクタ領域13は化合物半導体基板2上にM
OCVD法あるいはMBE法により成長されたn型Al
GaAs、p型GaAs、n型GaAsによりそれぞれ
構成されている。ただし、ベース領域12は、Alの混
晶比を傾斜的に変化させたAlGaAsにより構成して
もよい。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the long side of the emitter region 10 of the compound semiconductor device shown in FIG. As shown in FIG. 1, a collector region 13 is formed on the compound semiconductor substrate 2, a base region 12 as a first region is formed on the collector region 13, and a second region is formed on the base region 12. An emitter region 10 is formed as two regions. An emitter electrode 14 is formed on the emitter region 10, a base electrode 15 is formed on the base region 12 on both sides of the emitter region 10, and a collector electrode 16 is formed in a recess provided in the collector region 13. Are formed. Then, an insulating film 9 is deposited on the entire surface. The emitter region 10, the base region 12, and the collector region 13 are formed on the compound semiconductor substrate 2 by M
N-type Al grown by OCVD or MBE
It is composed of GaAs, p-type GaAs and n-type GaAs, respectively. However, the base region 12 may be made of AlGaAs in which the mixed crystal ratio of Al is inclined.

【0036】なお、本実施形態では、エミッタ領域10
の短辺方向の長さであるエミッタ幅、エミッタ領域10
の長辺方向の長さであるエミッタ長は、良好な高周波特
性を実現するために、例えば、それぞれ、2μm、20
μm程度とすることができる。また、エミッタ領域1
0、ベース領域12、コレクタ領域13の材料として、
エミッタ領域10のバンドギャップがベース領域12の
バンドギャップより大きい他の材料系を用いても構わな
い。
In this embodiment, the emitter region 10
The emitter width which is the length in the short side direction of the emitter region 10
The emitter length, which is the length in the long side direction, is, for example, 2 μm and 20 μm, respectively, in order to realize good high-frequency characteristics.
It can be about μm. Also, the emitter region 1
0, base region 12 and collector region 13
Another material system in which the band gap of the emitter region 10 is larger than the band gap of the base region 12 may be used.

【0037】以上のように構成された第3の実施形態に
ついて、以下、その動作を説明する。第3の実施形態の
半導体装置にバイアスを印加した場合、エミッタ領域1
0から注入される少数キャリアは、ベース領域12の内
部を拡散していく。そのとき、エミッタ領域10の長辺
方向を化合物半導体基板2の[010](又は[00
1]方向)に一致させることにより、少数キャリアは、
ベース領域12に接するエミッタ領域10および絶縁膜
9の応力が原因となるピエゾ電荷の影響を受けることな
く、コレクタ領域13に到達する。この作用について
は、後に詳述する。その結果、速い再結合速度を持つp
型GaAsの外部ベース領域での少数キャリアの再結合
が抑制され、高い電流増幅率を得ることができる。
The operation of the third embodiment configured as described above will be described below. When a bias is applied to the semiconductor device of the third embodiment, the emitter region 1
Minority carriers injected from 0 diffuse inside the base region 12. At this time, the direction of the long side of the emitter region 10 is set to [010] (or [00] of the compound semiconductor substrate 2).
1) direction), the minority carrier becomes
The electrons reach the collector region 13 without being affected by piezo charges caused by the stress of the emitter region 10 and the insulating film 9 in contact with the base region 12. This operation will be described later in detail. As a result, p with a fast recombination rate
Recombination of minority carriers in the external base region of type GaAs is suppressed, and a high current amplification factor can be obtained.

【0038】(第4の実施形態) 次に、第4の実施形態について説明する。図6は第4の
実施形態に係る化合物半導体装置の化合物半導体基板と
コレクタ領域との間の結晶学的方位関係を概略的に示す
斜視図である。符号2は化合物半導体基板を、符号3は
化合物半導体基板2の(100)面を、符号4は化合物
半導体基板2の(0−1−1)面を、符号5は化合物半
導体基板2の(01−1)面を、符号13は平面形状が
長辺と極端に小さな短辺とからなる矩形状のコレクタ領
域をそれぞれ示す。コレクタ領域13は、その長辺方向
が[010]方向(あるいは[001]方向)になるよ
うに配置されている。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between the compound semiconductor substrate and the collector region of the compound semiconductor device according to the fourth embodiment. Reference numeral 2 denotes a compound semiconductor substrate, reference numeral 3 denotes a (100) plane of the compound semiconductor substrate 2, reference numeral 4 denotes a (0-1-1) plane of the compound semiconductor substrate 2, and reference numeral 5 denotes a (01) surface of the compound semiconductor substrate 2. Reference numeral 13 denotes a rectangular collector region having a plane shape composed of long sides and extremely small short sides. The collector region 13 is arranged so that the long side direction is the [010] direction (or the [001] direction).

【0039】図7は、図6に示すコレクタ領域13の長
辺に直交する面における化合物半導体装置の断面図であ
る。同図に示すように、化合物半導体基板2の上には注
入分離によりエミッタ領域10が選択的に形成され、エ
ミッタ領域10の上に第1領域としてのベース領域12
が形成されており、さらにベース領域12の上に第2領
域としてのコレクタ領域13が形成されている。また、
コレクタ領域13の上にはコレクタ電極16が形成さ
れ、コレクタ領域13の両側のベース領域12の上には
ベース電極15が形成され、エミッタ領域10に設けら
れたリセス部にはエミッタ電極14が形成されている。
そして、全面上に絶縁膜9が堆積されている。上記エミ
ッタ領域10、ベース領域12、コレクタ領域13は化
合物半導体基板2上にMOCVD法あるいはMBE法に
より成長されたn型GaAs、p型GaAs、n型Al
GaAsの結晶によってそれぞれ構成されている。ただ
し、ベース領域12はAlの混晶比を傾斜的に変化させ
たAlGaAsにより構成してもよい。コレクタ領域1
3の短辺方向の長さであるコレクタ幅、コレクタ領域1
3の長辺方向の長さであるコレクタ長は、良好な高周波
特性を実現するために、例えば、それぞれ、2μm、2
0μm程度とすることができる。また、エミッタ注入効
率を向上させるため、ベース領域12のベース電極15
直下の領域はイオン注入により高抵抗化されており、エ
ミッタ領域10のコレクタ電極16下方となる領域のみ
が半導体装置の真性領域として動作に関与する。そのた
め、エミッタ領域10の実効的な形状はコレクタ電極1
6の形状と同様に矩形となる。なお、エミッタ領域1
0、ベース領域12、コレクタ領域13の材料として、
エミッタ領域10のバンドギャップがベース領域12の
バンドギャップより大きい他の材料系を用いても構わな
い。
FIG. 7 is a sectional view of the compound semiconductor device taken along a plane orthogonal to the long side of collector region 13 shown in FIG. As shown in FIG. 1, an emitter region 10 is selectively formed on the compound semiconductor substrate 2 by injection separation, and a base region 12 as a first region is formed on the emitter region 10.
Are formed, and a collector region 13 as a second region is formed on the base region 12. Also,
A collector electrode 16 is formed on the collector region 13, a base electrode 15 is formed on the base region 12 on both sides of the collector region 13, and an emitter electrode 14 is formed on a recess provided in the emitter region 10. Have been.
Then, an insulating film 9 is deposited on the entire surface. The emitter region 10, base region 12, and collector region 13 are n-type GaAs, p-type GaAs, and n-type Al grown on the compound semiconductor substrate 2 by MOCVD or MBE.
Each is constituted by a GaAs crystal. However, the base region 12 may be made of AlGaAs in which the mixed crystal ratio of Al is inclined. Collector area 1
Collector width, which is the length in the short side direction of 3, collector region 1
The collector length, which is the length in the long side direction, is, for example, 2 μm, 2 μm,
It can be about 0 μm. Further, in order to improve the emitter injection efficiency, the base electrode 15 of the base region 12 is formed.
The region immediately below is increased in resistance by ion implantation, and only the region below the collector electrode 16 of the emitter region 10 is involved in the operation as the intrinsic region of the semiconductor device. Therefore, the effective shape of the emitter region 10 is the collector electrode 1
It becomes a rectangle like the shape of No. 6. Note that the emitter region 1
0, base region 12 and collector region 13
Another material system in which the band gap of the emitter region 10 is larger than the band gap of the base region 12 may be used.

【0040】以上のように構成された第4の実施形態の
バイポーラ型半導体装置について、以下、その動作を説
明する。第4の実施形態のバイポーラ型半導体装置にバ
イアスを印加した場合、エミッタ領域10から注入され
る少数キャリアは、ベース領域12の内部を拡散してい
く。しかし、コレクタ領域13の長辺方向の結晶学的方
位を[010]方向又は[001]方向とすることによ
り、少数キャリアは、ベース領域12に接するエミッタ
領域10および絶縁膜9の応力が原因となるピエゾ電荷
の影響を受けることなく、コレクタ領域13に到達す
る。その結果、速い再結合速度を持つp型GaAsの外
部ベース領域での少数キャリアの再結合が抑制され、高
い電流増幅率を得ることができる。
The operation of the bipolar semiconductor device according to the fourth embodiment configured as described above will be described below. When a bias is applied to the bipolar semiconductor device of the fourth embodiment, minority carriers injected from the emitter region 10 diffuse inside the base region 12. However, by setting the crystallographic orientation of the collector region 13 in the long side direction to the [010] direction or the [001] direction, minority carriers are generated due to stress in the emitter region 10 and the insulating film 9 in contact with the base region 12. It reaches the collector region 13 without being affected by the piezo charge. As a result, recombination of minority carriers in the external base region of p-type GaAs having a high recombination speed is suppressed, and a high current amplification factor can be obtained.

【0041】次に、上記各実施形態における少数キャリ
アの動作と従来の構造における少数キャリアの動作との
相違について説明する。
Next, the difference between the operation of the minority carrier in each of the above embodiments and the operation of the minority carrier in the conventional structure will be described.

【0042】図8(a)は本発明の化合物半導体装置に
おける少数キャリアの動作を示す断面図であり、図8
(b)は従来の化合物半導体装置における少数キャリア
の動作を示す断面図である。図8(a),(b)は、上
記各実施形態の化合物半導体装置の構造において共通の
動作を示すが、便宜上、ここでは、エミッタ領域からベ
ース領域に注入された少数キャリアの動作について説明
する(上記第3の実施形態に相当する)。従来の化合物
半導体装置の構造では、ベース領域に応力を生ぜしめる
エミッタ領域の辺(この場合は長辺)が[01−1]方
向となっているので、エミッタ領域の端部下方における
ベース領域にはピエゾ電荷が発生する。そして、このピ
エゾ電荷の影響によって、ベース領域に注入された少数
キャリアがベース領域の表面領域に拡散し、表面準位で
再結合する確率が増大する。そのため、図9の破線に示
すように、PN接合部の上のエミッタ領域等の短辺が微
細化されて比L/Sが大きくなると、少数キャリアを表
面領域に誘導して再結合を促進するピエゾ電荷の発生領
域が拡大するので、ベース電流が増大し、エミッタ注入
効率が低下する。それに対し、本発明では、エミッタ領
域の長辺側が[010]方向(または[001]方向)
となっているので、ベース領域内にピエゾ電荷はほとん
ど生じない。したがって、図8(a)に示すように、ベ
ース領域内に注入された少数キャリアはピエゾ電荷によ
る影響を受けることなくキャリア濃度に応じて拡散し、
コレクタ領域側に拡散することになる。すなわち、図9
の実線で示すように、比L/Sが低いときにも従来の構
造よりも小さいベース電流(高い注入効率)を示すとと
もに、比L/Sが増大してもほとんど一定の小さいベー
ス電流を示し、エミッタ注入効率の低下を有効に防止で
きることが判る。
FIG. 8A is a sectional view showing the operation of minority carriers in the compound semiconductor device of the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view showing the operation of minority carriers in a conventional compound semiconductor device. FIGS. 8A and 8B show common operations in the structure of the compound semiconductor device of each of the above embodiments. For convenience, the operation of minority carriers injected from the emitter region into the base region will be described here. (Corresponding to the third embodiment). In the structure of the conventional compound semiconductor device, the side (in this case, the long side) of the emitter region that generates a stress in the base region is in the [01-1] direction. Generates a piezo charge. Then, due to the influence of the piezo charge, the probability that the minority carriers injected into the base region diffuse into the surface region of the base region and recombine at the surface level increases. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 9, when the short side of the emitter region or the like above the PN junction is miniaturized and the ratio L / S is increased, minority carriers are guided to the surface region to promote recombination. Since the region where the piezo charge is generated is enlarged, the base current increases and the emitter injection efficiency decreases. On the other hand, in the present invention, the long side of the emitter region is in the [010] direction (or the [001] direction).
Therefore, almost no piezo charge is generated in the base region. Therefore, as shown in FIG. 8A, the minority carriers injected into the base region are diffused according to the carrier concentration without being affected by the piezo charge.
It will diffuse to the collector region side. That is, FIG.
As shown by the solid line, when the ratio L / S is low, the base current (higher injection efficiency) is smaller than that of the conventional structure, and the base current is almost constant even when the ratio L / S is increased. It can be seen that a decrease in emitter injection efficiency can be effectively prevented.

【0043】なお、本発明におけるエミッタ領域やカソ
ード領域等の第2領域の寸法、あるいはPN接合部の寸
法は、上記各実施形態で延べた例に限定されるものでは
ない。ただし、短辺長が0.5〜6μm程度、長辺側が
1〜50μm程度であることが、高い高周波特性を発揮
するためには好ましい。
In the present invention, the dimensions of the second regions such as the emitter region and the cathode region or the dimensions of the PN junction are not limited to the examples described in the above embodiments. However, it is preferable that the short side length is about 0.5 to 6 μm and the long side is about 1 to 50 μm in order to exhibit high high frequency characteristics.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の第1の化合物半導体装置によれ
ば、少数キャリアが拡散移動する第1半導体領域の上に
第2半導体領域を形成し、第2半導体領域を、平面形状
が直角四辺形に構成され、かつ、長辺又は短辺の方向
が、ピエゾ電荷をほとんど発生させない第1半導体領域
の結晶学的方位に一致するように形成したので、ピエゾ
電荷の影響に起因する少数キャリアの注入効率の低下の
抑制を図ることができる。
According to the first compound semiconductor device of the present invention,
For example, on the first semiconductor region where minority carriers diffuse and move,
Forming a second semiconductor region, and forming the second semiconductor region in a planar shape
Is a right-angled quadrilateral and the direction of the long side or short side
But a first semiconductor region that hardly generates piezoelectric charges
Was formed to match the crystallographic orientation of
Reduction of minority carrier injection efficiency due to charge effects
Suppression can be achieved.

【0045】本発明の第2の化合物半導体装置によれ
ば、化合物半導体基板の(100)面に平行な面内で直
角四辺形のPN接合部を形成するように相隣接する第1
半導体領域と第2半導体領域とが設けられた化合物半導
体装置において、PN接合部の長辺又は短辺を化合物半
導体基板の[010]方向に平行とし、かつ、長辺又は
短辺の方向を、ピエゾ電荷をほとんど発生させない第1
半導体領域の結晶学的方位に一致させたので、少数キャ
リアの表面準位での再結合に起因する注入効率の低下の
抑制を図ることができる。
According to the second compound semiconductor device of the present invention,
For example, if the compound semiconductor substrate is directly in a plane parallel to the (100) plane,
First adjacent ones to form a square quadrilateral PN junction
Compound semiconductor provided with semiconductor region and second semiconductor region
In the body device, the long side or short side of the PN junction is
Make it parallel to the [010] direction of the conductor board, and
The direction of the short side is changed to the first which generates almost no piezo charge.
Because the crystallographic orientation of the semiconductor region was matched,
Reduction of injection efficiency due to recombination at rear surface states
Suppression can be achieved.

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

【図1】第1の実施形態に係る化合物半導体装置の化合
物半導体基板とカソード領域との間の結晶学的方位関係
を概略的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between a compound semiconductor substrate and a cathode region of a compound semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に係る化合物半導体装置のカソ
ード領域の長辺に直交する面における構造を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of the compound semiconductor device according to the first embodiment in a plane orthogonal to a long side of a cathode region.

【図3】第2の実施形態に係る化合物半導体装置のカソ
ード領域の長辺に直交する面における断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a plane orthogonal to a long side of a cathode region of a compound semiconductor device according to a second embodiment.

【図4】第3の実施形態に係る化合物半導体装置の化合
物半導体基板とエミッタ領域との間の結晶学的方位関係
を概略的に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between a compound semiconductor substrate and an emitter region of a compound semiconductor device according to a third embodiment.

【図5】第3の実施形態に係る化合物半導体装置のエミ
ッタ領域の長辺に直交する面における断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to a long side of an emitter region of a compound semiconductor device according to a third embodiment.

【図6】第4の実施形態に係る化合物半導体装置の化合
物半導体基板とコレクタ領域との間の結晶学的方位関係
を概略的に示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a crystallographic orientation relationship between a compound semiconductor substrate and a collector region of a compound semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図7】第4の実施形態に係る化合物半導体装置のコレ
クタ領域の長辺に直交する面における断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view in a plane orthogonal to a long side of a collector region of a compound semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図8】本発明の構造による少数キャリアの動作と従来
の構造による少数キャリアの動作との相違を説明するた
めの断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the difference between the operation of minority carriers according to the structure of the present invention and the operation of minority carriers according to the conventional structure.

【図9】比L/Sの変化に対するベース電流の変化特性
について従来の化合物半導体装置と本発明の化合物半導
体装置との相違を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the difference between the conventional compound semiconductor device and the compound semiconductor device of the present invention in the change characteristic of the base current with respect to the change in the ratio L / S.

【図10】従来の化合物半導体装置の一般的な構造を示
す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a general structure of a conventional compound semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カソード領域(第2領域) 2 化合物半導体基板 3 (100)面 4 (0−1−1)面 5 (01−1)面 6 アノード領域(第1領域) 7 アノード電極 8 カソード電極 9 絶縁膜 10 エミッタ領域(第2領域) 12 ベース領域(第1領域) 13 コレクタ領域(第2領域) 14 エミッタ電極 15 ベース電極 16 コレクタ電極 Reference Signs List 1 cathode region (second region) 2 compound semiconductor substrate 3 (100) surface 4 (0-1-1) surface 5 (01-1) surface 6 anode region (first region) 7 anode electrode 8 cathode electrode 9 insulating film Reference Signs List 10 Emitter region (second region) 12 Base region (first region) 13 Collector region (second region) 14 Emitter electrode 15 Base electrode 16 Collector electrode

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−136159(JP,A) 特開 昭63−48863(JP,A) 特開 平8−139101(JP,A) 特開 平5−243258(JP,A) 特開 平5−243257(JP,A) 特開 平2−83933(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/737 H01L 21/331 H01L 29/73 H01L 29/205 H01L 29/04 H01L 29/861 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-136159 (JP, A) JP-A-63-48863 (JP, A) JP-A-8-139101 (JP, A) JP-A-5-243258 (JP) JP-A-5-243257 (JP, A) JP-A-2-83933 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/737 H01L 21/331 H01L 29/73 H01L 29/205 H01L 29/04 H01L 29/861

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (100)面を主面とする化合物半導体
基板の一部に、少数キャリアが拡散移動する第1半導体
領域と、該第1半導体領域上に形成され上記第1半導体
領域とは異なる格子定数を有する第2半導体領域とを備
えた化合物半導体装置において、上記第2半導体領域は、平面形状が直角四辺形に構成さ
れ、かつ、長辺又は短辺の方向が、ピエゾ電荷をほとん
ど発生させない第1半導体領域の結晶学的方位に一致す
るように形成されている ことを特徴とする化合物半導体
装置。
1. A (100) to a part of the compound semiconductor substrate to the surface main surface, a first semiconductor <br/> region minority carrier diffusion movement, the first being formed on the first semiconductor region semiconductor
In a compound semiconductor device comprising a second semiconductor region having a lattice constant different from that of the region, the second semiconductor region has a planar shape of a rectangular quadrangle.
And the direction of the long side or the short side
Coincides with the crystallographic orientation of the first semiconductor region which is not generated
A compound semiconductor device characterized by being formed as follows .
【請求項2】 請求項1記載の化合物半導体装置におい2. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein
て、hand, 上記第2半導体領域は、直角四辺形の長辺又は短辺が、In the second semiconductor region, a long side or a short side of the quadrangle is
上記化合物半導体基板の[010]方向に平行であるよIt is parallel to the [010] direction of the compound semiconductor substrate.
うに形成されていることを特徴とする化合物半導体装Compound semiconductor device characterized by being formed as follows:
置。Place.
【請求項3】 請求項1又は2記載の化合物半導体装置
において、 上記第1半導体領域は、(100)面に平行な表面を有
する第1導電型半導体で構成されており、 上記第2半導体領域は、上記第1半導体領域との間で直
角四辺形のPN接合部を形成するように第2導電型半導
体で構成されていることを特徴とする化合物半導体装
置。
3. A compound semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein said first semiconductor region is composed of a first conductivity type semiconductor having parallel surfaces (100) plane, the second semiconductor region Is a compound semiconductor device formed of a second conductivity type semiconductor so as to form a rectangular PN junction with the first semiconductor region.
【請求項4】 請求項記載の半導体装置において、 上記第2半導体領域は、上記直角四辺形の短辺が微細化
された矩形状に形成されていることを特徴とする化合物
半導体装置。
The semiconductor device of claim 3, wherein said second semiconductor region, a compound semiconductor device, characterized in that the short sides of the right angles quadrilateral is formed in miniaturized rectangular.
【請求項5】 請求項3又は4記載の半導体装置におい
て、 上記化合物半導体装置は、バイポーラトランジスタであ
り、 上記第1半導体領域は、上記バイポーラトランジスタの
ベース領域であり、 上記第2半導体領域は、上記バイポーラトランジスタの
エミッタ領域であり、 上記ベース領域の下方に上記バイポーラトランジスタの
コレクタ領域が形成されていることを特徴とする化合物
半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 3 , wherein the compound semiconductor device is a bipolar transistor, the first semiconductor region is a base region of the bipolar transistor, and the second semiconductor region is A compound semiconductor device, being an emitter region of the bipolar transistor, wherein a collector region of the bipolar transistor is formed below the base region.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置において、 上記化合物半導体装置は、バイポーラトランジスタであ
り、 上記第1半導体領域は、上記バイポーラトランジスタの
ベース領域であり、 上記第2半導体領域は、上記バイポーラトランジスタの
コレクタ領域であり、 上記ベース領域の下方に上記バイポーラトランジスタの
エミッタ領域が形成されていることを特徴とする化合物
半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said compound semiconductor device is a bipolar transistor, said first semiconductor region is a base region of said bipolar transistor, and said second semiconductor region is said bipolar transistor. A compound semiconductor device, being a collector region of a transistor, wherein an emitter region of the bipolar transistor is formed below the base region.
【請求項7】 請求項1記載の化合物半導体装置におい
て、 上記第2半導体領域は、上記第1半導体領域にコンタク
トする電極であることを特徴とする化合物半導体装置。
7. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein said second semiconductor region is an electrode contacting said first semiconductor region.
【請求項8】 化合物半導体基板の(100)面上に、
互いに格子定数が相異なる第1半導体領域及び第2半導
体領域が形成され、上記第1半導体領域及び第2半導体
領域が接してなるPN接合部を有する化合物半導体装置
において、 上記PN接合部は、その平面形状が互いに直交する2つ
の長辺と2つの短辺とからなる矩形状に形成され、 上記PN接合部の長辺又は短辺が上記化合物半導体基板
の[010]方向に平行であり、かつ、長辺又は短辺の
方向が、ピエゾ電荷をほとんど発生させない第1半導体
領域の結晶学的方位に一致するように形成されている
とを特徴とする化合物半導体装置。
8. The method according to claim 8 , wherein the (100) plane of the compound semiconductor substrate is
First semiconductor region and second semiconductor having different lattice constants from each other
A first semiconductor region and a second semiconductor region;
Compound semiconductor device having PN junction where regions contact each other
In the above, the PN junction has two planar shapes orthogonal to each other.
And a long side or a short side of the PN junction is formed of the compound semiconductor substrate.
Of the long side or the short side
First semiconductor that generates almost no piezo charge
A compound semiconductor device formed to match a crystallographic orientation of a region .
【請求項9】 請求項記載の化合物半導体装置におい
て、 上記PN接合部の形状は、短辺が微細化された矩形状で
あることを特徴とする化合物半導体装置。
9. The compound semiconductor device according to claim 8 , wherein the shape of the PN junction is a rectangular shape whose short sides are miniaturized.
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