JPH01196869A - バイポーラ型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 バイポーラトランジスタ等のバイポーラ型半導体装置に
関し、エミッタシリーズ抵抗を減少させて、消費電力を
低減させるとともに動作を高速化させ、更に低温でも良
好に動作させることを目的とし、ｎｐ接合又はｐｎ接合
を有する半導体物質上に、ペロブスカイト構造を有する
超電導セラミックスを設け、エミッタを形成した構成と
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バイポーラトランジスタ等のバイポーラ型半
導体装置に関する。

今日まで、種々のタイプのトランジスタが提案され、実
用化されている。このうち、バイポーラ動作をするバイ
ポーラトランジスタは、スイッチング速度が速いという
特徴を有する。バイポーラトランジスタは、その構造上
の相違による種々のタイプのものがある。特に最近はＭ
ＩＳ構造やＳＩｓ構造でトランジスタ動作するバイポー
ラトランジスタが提案されている。

〔従来の技術〕

ＭＩＳ構造やＳＩＳ構造では、バイポーラトランジスタ
のエミッタをアルミニウム等のメタル又はポリシリコン
で形成し、ベースとの界面にＳｉＯ２等のトンネル酸化
膜を形成している。このうち、ポリシリコンでエミッタ
を形成した場合は、ポリシリコンがエミッタの拡散源と
して礪能するとともにエミッタ電極として働き、さらに
Ａ４にくらべ高い電流増幅率が得られるという特徴を有
する。メタルをエミッタとする場合、トンネル酸化膜は
、トランジスタ動作を得るために必要である。このトン
ネル酸化膜がないと、エミッタはベース界面とオーミッ
クコンタクトを形成し、トランジスタ動作が得られない
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記構造のバイポーラトランジスタは、
以下の問題点を有する。

トンネル酸化膜は通常、数」人と厚い。この結果、エミ
ッタのシリーズ抵抗が高く、消費電力及びスイッチング
スピード等の特性上問題がある。

また、バイポーラトランジスタは低温になる程不純物添
加によるバンドギャップナローイング効果で、電流増幅
率が低下してしまうという問題点もある。

従って、本発明は上記問題点を解決し、エミッタシリー
ズ抵抗を減少させて、消費電力を低減させるとともに動
作を高速化させ、更に低温でも良好に動作させることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ｎｐ接合又はｐｎ接合を有する半導体物質上
に、ベロアスカイト構造を有する超電導セラミックスを
設け、エミッタを形成することで構成する。

〔作用〕

超電導物質をｍで表わすと、超電導物質ｍとの間でｍ−
ｐ−ｎ接合又はｍ−ｎ−ｐ接合が形成され、超電導物質
がエミッタとして別能する３、この結果、バイポーラ動
作が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説朗する。

第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

同図において、ｐ−シリコン基板１０上にはｎ＋埋込層
１１が形成されている。ｎ＋埋込層１１のＬＯＣＯ８絶
縁層１２＋　と１２２の間には、ｎ−エピタキシャル層
１３及びその上にｐベース領域１４が形成されている。

更に、表面には酸化膜１５が設けられている。

ｐベース領域１４上には、ペロブスカイト構造を有する
超電導物質１６が設けられ、エミッタが構成されている
。ベロアスカイト構造を有する超電導物質（超電導セラ
ミックス）としては、例えばＹ−Ｂ　　−Ｃ−０，５ｒ
−Ｂａ−ＣＵ−０又ａ　　　　　Ｕ はＥｕ−Ｂａ−Ｃｕ−０等を用いることができる。

ベロアスカイト構造の超電導セラミックスは、液体窒素
温度で超電導状態となる（７７に以上）。

超電導物質１６は、〜０．３μ程度が好ましい。

ｐベース領域１４には、電極窓を介してＡ２等の金属で
形成された電極１７が設けられている。

この電極１７はベース電極である。また、ｎ＋埋込層１
１上には、電極窓を介してＡｅ等の金属で形成された゛
を極１８が設けられている。この電極１８はコレクタ電
極である。

以上のとおり構成されたエミッタとベースはショットキ
ー接合し、トランジスタ動作が得られる。

エミッタは超電導物質で形成されているので、エミッタ
に関係するシリーズ抵抗は小さく時定数は小さい。従っ
て、低消費電力かつ高速で、低温でも良好に動作できる
。

第１図に示す構造は、第２図に示す工程に従い製造され
る。第２図（ａ）は、ベース領域形成までの工程は、従
来のバイポーラトランジスタの製造工程と同様である。

すなわち、ｐ−シリコン基板１０上にｎ＋埋込層１１．
ｎ−エピタキシャル層１３．ＬＯＣＯ３絶縁層１２及び
イオン注入によるρベース領域１４を形成し、ベースと
コレクタの接合を形成する。そして、表面をプレーナ法
等で形成されたＳ　！　０７等の絶縁膜１５で保護した
後、エミッタ部分のみを開口する。

次に、全面にスパッタリング等の薄膜形成方法で、〜０
．３μ程度の厚みの超電導物質を形成する。この超電導
物質は、前述したように、ヘロブス力イト構造を有する
超電導セラミックスである。

続いて、全面に形成された超電導セラミックスをエミッ
タ電極形状にバターニングし、イオンミリング等で加工
し、第２図（ｂ）に示す超電導物質１６のエミッタを形
成する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、酸化膜１５にコレク
タ及びベースの電極窓を間口する。そして、最後に、こ
れらの電極窓にオーミックコンタクトとなるＡ４等のメ
タルを形成し、第１図に示すバイポーラトランジスタが
形成される。

尚、第１図の超電導物質をｍで表わすとすれば、第１図
に示すバイポーラトランジスタはｍ−ｐ・ｎの構造（ベ
ース・コレクタはｐｎ接合）を有すると言える。

第３図は、本発明の他の実施例の断面図である。

第３図に示す実施例は、第１図に示す実施例において１
、超電導物質１６の下部に、薄い（１０〜２０人程度）
程度ネル絶縁膜１９を設け、トランジスタ動作を補強し
たものである。このトンネル絶縁膜１９は、電子に対し
てスルーとなり、ホールに対してバリアとなる。トンネ
ル絶縁膜１つは、エミッタ部分のｐベース領域１４表面
を意図的にＨＮＯ３等の薬品で化学的に酸化させること
で形成できる。尚、この場合は、トンネル絶縁膜１９の
抵抗が存在するので、第１図の実施例に対しエミッタが
超電導物質によるエミッタシリーズ抵抗の削減のみの効
果が得られる。勿論、この場合のシリーズ抵抗は、従来
のバイポーラトランジスタにくらべ小さい。

以上、本発明の詳細な説明した。前述したように、上記
実施例はいずれもｐｎ接合のベースコレクタ接合を有す
るが、ｎｐ接合、すなわちｍ・ｎ−ｐのバイポーラトラ
ンジスタも導電型を反対にすることで同様に構成できる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、エミッタをＩｉ
３’Ｔｆ導物質で形酸物質エミッタとベースをショット
キー接合で構成したので、低消費電力がっ高速で、低温
でも電流増幅率が低下することなく良好に動作するバイ
ポーラトランジスタが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、 第２図は本発明の一実施例の製造工程図、及び第３図は
本発明の他の実施例の断面図である。 図において、 １０はｐ−シリコン基板、 １１はｎ＋埋込層、 １２．１２＋　、１２２はＬＯＧＯ８絶縁層、１３はｎ
“エピタキシャル層、 １４はｐベース領域、 １５は絶縁膜、 １６は超電導物質、 １７と１８はそれぞれ電極、 １９はトンネル絶縁膜 である。 ＣＥＢ 本発明の一実施例の断面図 第１図 本発明の他の実施例の断面図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ｎｐ接合又はｐｎ接合を有する半導体物質上に、ペロ
   ブスカイト構造を有する超電導セラミックスを設け、エ
   ミッタを形成したことを特徴とするバイポーラ型半導体
   装置。