JPH02189931A

JPH02189931A - バイポーラトランジスタ

Info

Publication number: JPH02189931A
Application number: JP1059189A
Authority: JP
Inventors: Akio Furukawa; 昭雄古川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1990-07-25

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】（産業上の利用分野）本発明はへテロ構造を有するバイポーラトランジスタ、
特にその材料に関するものである。

（従来の技術）従来のバイポーラトランジスタ材料としては、Ｓｉバイ
ポーラトランジスタにおいては、エミッタ、ベース、コ
レクタはすべてＳｉを用い、ＩＩＩ　−Ｖ化合物半導体
においては、エミッタにＡｌＧａＡｓ、ベースとコレク
タにＧａＡｓを用いるなどして高速のトランジ・スタを
得ていた。しかしＳｉでは電子の速度が小さいため高速
性は今一つ遅く、ＧａＡｓを用いたトランジスタでは、
電子速度はかなり改善されたもののまだ小さく、またエ
ミッタ及びコレクタのコンタクト抵抗が大きいため、そ
れによる高速性の制限がある。さらに、エミッタ、ベー
ス、コレクタと３層構造にし、そのうえに電極をとらな
ければならず、構造が少し複雑になるなどの問題点があ
った（例えば、Ｈ，ＫＲＯＥＭＥＲ”へ−ｒ　凹構造バ
イポーラトランジスタと集積回路”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ　ＩＥＥＥ　Ｖｏｌ、　７０゜１９８２、　Ｐ、　１
３）。

（発明が解決しようとする課題）従来材料を用いたバイポーラトランジスタでは、電子速
度が遅く、エミッタ、コレクタへのコンタクト抵抗が大
きく、また構造が複雑であるという問題点を持っていた
。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、より高速
で構造が簡単なバイポーラトランジスタを提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明は、バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ
材料として金属を用い、ベース月相、にｐ型ＩｎＡｓを
用いコレクタ材料としてｎ型ＩｎＡｓまたは金属を用い
ることを特徴とする。

（作用）バイポーラトランジスタ材料として、本発明によるもの
を用いた場合、バイポーラトランジスタ動作することか
ら先ず最初に説明する。金属とＩｎＡｓを接触させた場
合、金属のフェルミ準位は、ＩｎＡｓの伝導帯の底から
０．２ｅＶ上になる。そのため第１図のように、金属１
とｐ型ＩｎＡｓ２を接触させると、ｐ型ＩｎＡｓ２にお
いては、金属との界面付近では、ＩｎＡｓの伝導帯４と
価電子帯５は図のように変形する。このため、金属中の
電子がＩｎＡｓの伝導帯を通って反対側に抜けるのに必
要なエネルギーは、ＩｎＡｓのバンドギャップに相当す
るエネルギーでよい。他方ｐ型ＩｎＡｓ中の正孔が金属
側に抜けるには、ＩｎＡｓのバンドギャップよりさらに
０．２ｅＶ高いエネルギーが必要である。そのため、も
し金属に対しｐ型ＩｎＡｓを正にバイアスすれば、金属
からＩｎＡｓへの電子電流と１［ｎＡｓから金属への正
孔電流が流れることになるが、この２つの電流のうち、
電子電流が正孔電流より圧倒的に多くなる。第１図の構
造の右側に金属またはｎ型ＩｎＡｓをつけ、ｐ型１ｎＡ
ｓよりも正にバイアスすれば、上記の電子電流を右側の
金属またはｎ型ＩｎＡｓ側に集めることができる。他方
ｐ型ＩｎＡｓ中の正孔電流は／Ｊ１；５＜保つことがで
きる。これはバイポーラトランジスタ動作であり、金属
、ｐ型ＩｎＡｓ、金属またはｎ型ＩｎＡｓをそれぞれ、
エミッタ、ベス、コレクタとずれば、本発明のバイポー
ラトランジスタ相別ｔなる。第２図及び第３図に本発明
の材料として、コレクタにｎ型ＩｎＡｓを用いたときと
金属を用いたときのトランジスタのバンド構造を、それ
ぞれについて示す。

次に本発明による材料を用いたトランジスタの特徴につ
いて述べる。先ず電子の走行速度については、電子の走
るベース領域がＩｎＡｓであるために、ＧａＡｓなどに
比較して４倍程度高速であり、ベース通過時間を４分の
１に短縮することが可能となる。コンタクト抵抗につい
ては、エミッタ及びコレクタへのコンタクトは、エミッ
タへは金属に、コレクタには、コレクタ材料・に金属を
用いたときは金属にコンタクＩ・をとることになり、コ
レクタ材料にＩｎＡｓを用いたときは、ＩｎＡｓにコン
タクトをとることになる。金属またはＩｎＡｓへのコン
タクト抵抗は極めて小さいため、エミッタ、及びコレク
タへのコンタクト抵抗を極めて）」）さくすることがで
きる。

また、本発明のバイポーラトランジスタでは、エミッタ
に金属を用いるために、エミッタにコンタクト用の金属
を改めてつける必要がなく、ｐ型ベースであるＩｎＡｓ
のうえにエミッタを兼ねるコンタクト用金属をつけるだ
けでよく、構造が非常に簡単となる。以」二が主な特徴
である。

また、ベース材料にｐ型ＩｎＡｓを用いたが、ＩｎＡｓ
の場合は、フェルミレベルのピンニングが伝導帯の上０
．２ｅＶ程度になるため、本発明の材料として使用でき
るが、他の材料は、フェルミレベルのピンニング位置が
禁制帯にあるために、使用できない。

（実施例）第４図、及び第５図に本発明の拐料を用いたバイポーラ
Ｉ・ランジスタの例を示す。第４図はコレクタにｎ型Ｉ
ｎＡｓを用いた例であり、第５図はコレクタに金属を用
いた例である。

第４図においては、基板２０としてＩｎＡｓを用い、そ
の」−に絶縁層１９としてＡｌＧａＳｂを５０００人、
サブコレクタ１８としてｎ型ＩｎＡｓを５０００人、コ
レクタ１７としてｎ型ＩｎＡｓを５０００人、ベース１
６としてｐ型ＩｎＡｓを１０００人成長する。

成長方法は例えば分子線エピタキシャル法が使用できる
。成長後トランジスタ作成プロセスでサブコレクタの上
面までメサエッチングし、表面保護膜１１として窒化膜
をつける。次にベースコンタクト金属１３としてＡｎＺ
ｎを蒸着後アロイする。その後エミッタ１２としてＡＩ
を蒸着し、コレクタコンタクト金属１５としてＡｕＧｅ
を蒸着し完了する。

第５図においては、基板２８としてガラスを用い、その
上にコレクタ２７としてＡｕを１ｏｏｏＡ成長し、さら
に上にベース２６としてｐ型ＩｎＡｓを１００ＯＡ成長
する。成長後、コレクタの上面までメザエノチングし、
表面保護膜２１として窒化膜をつける。次にベースコン
タクト金属２３としてＡｎＺｎを蒸着後アロイする。そ
の後エミッタ２２としてＡＩを蒸着し、コレクタコンタ
クト金属２５としてＡｕを蒸着し完了する。このように
して作製したバイポーラトランジスタの特性を評価した
ところ、ＧａＡｓのバイポーラトランジスタに比べて、
電子のベース通過時間を１／４にすることができた。

エミッタ及びコレクタの金属はＡ１やＡｕに限らず、シ
リサイド等地の金属でも良いことは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によるバイポーラトランジ
スタ材料を用いた場合、ベースにＩｎＡｓを用いるため
に、電子のベース通過時間をＧａＡｓなとのバイポーラ
トランジスタに比べ約４分の１にすることができる。さ
らに、エミッタやコレクタへのコンタクト抵抗を非常に
小さくすることができるため、ＧａＡｓなとの従来のバ
イポーラトランジスタと比較して数倍の高速性が得られ
る。構造に関してはエミッタ材料として金属を用いるた
め、改めてコンタクト金属をつける必要がなく、簡単な
構造となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための金属／ｐ型Ｉｎ
Ａｓのバンド構造を示す図、第２図は本発明の詳細な説
明するための金属ｌｐ型ＩｎＡｓ／ｎ型ＩｎＡｓのバン
ド構造を示す図、第３図は本発明の詳細な説明するため
の金属／ｐ型ＩｎＡｓ／金属のバンド構造を示す図、第
４図は本発明の一実施例のバイポーラトランジスタの断
面構造図、第５図は本発明の他の実施例のバイポーラト
ランジスタの断面構造図である。１１・・・表面保護膜（窒化膜）、１２・・・エミッタ
（ＡＩ）、１３・・・ベースコンタクト金属（ＡｕＺｎ
）、１４・・・アロイ部、１５・・・コレクタコンタクト金属（ＡｕＧｅ）、１６
・・−ベース（ｐ型ＩｎＡｓ）、１７・・・コレクタ（ｎ型ＩｎＡｓ）、１８・・・サブ
コレクタ（ｎ型ＩｎＡｓ）、１９・・・絶縁層（ＡＩＧ
ａＳｂ）、２０・・・基板（ＩｎＡｓ）、２１・・・表
面保護膜（窒化膜）、勿・・・エミッタ（Ａ１）、２３
・・・ベースコンタクト金属（ＡｕＺｎ）、２４・・・
アロイ部、２５・・・コレクタコンタクト金Ｘ（４ｕ八２６、・・
ベース（ｐ型ＩｎＡｓ）、２７−、コレクタ（Ａｕ）、
２８・・・基板（ガラス）第１図

Claims

【特許請求の範囲】

エミッタ材料として金属を用い、ベース材料にｐ型Ｉｎ
Ａｓを用い、コレクタ材料としてｎ型ＩｎＡｓまたは金
属を用いることを特徴とするバイポーラトランジスタ。