JPH02218133A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

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JPH02218133A
JPH02218133A JP3846889A JP3846889A JPH02218133A JP H02218133 A JPH02218133 A JP H02218133A JP 3846889 A JP3846889 A JP 3846889A JP 3846889 A JP3846889 A JP 3846889A JP H02218133 A JPH02218133 A JP H02218133A
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ingaas
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inas
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Kenichi Imamura
健一 今村
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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〕 ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタと呼ばれる高速の
化合物半導体装置に関し、 キャリヤの有効質量が小さい半導体材料、或いは、「谷
とL谷とのセパレーション・エネルギが大きい半導体材
料などを適切に選択することに依って化合物半導体装置
を高速化することを目的とし、 半絶縁性InP基板上にInGaAsコレクタ層とIn
Asベース層とInGaAsエミッタ層とが積層されて
なるか、或いは、そのコレクタ層をI n A s /
 I n G a A sからなる超格子で構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(he
terojunction  bipolar  tr
ansistor:HBT)と呼ばれる高速の化合物半
導体装置に関する。
HBTは、エミッタにエネルギ・バンド・ギャップが広
い材料を用いていることから電流利得が高く、従って、
ベースに高濃度のドーピングを行ってベース抵抗を低減
させることができるなどの利点がある。
然しなから、そのようなHBTに於いても、キャリヤが
ベースを走行する時間或いはコレクタの空乏層を走行す
る時間に依ってスイッチング・スピードが制限されてい
る。
そこで、現在以上の高速化を望むのであれば、前記の諸
点を改善しなければならない。
〔従来の技術〕
第3図は従来のG a A s / A I G a 
A s系HBTを説明する為の要部切断側面図を表して
いる。
図に於いて、 1は半絶縁性GaAs基板、 2はn型GaAsコレクタ・コンタクト層(厚さ例えば
2000 (人〕程度、不純物濃度例えば5 x l 
0I8((13−’)程度)、3はn型GaASコレク
タ層 (厚さ例えば2000 (人〕程度、不純物濃度例えば
lX1017(値−コ〕程度)、4はp型GaASベー
ス層 (厚さ例えば1000 (人)程度、不純物濃度例えば
1xlOI9 (ロー3〕程度)、5はn型A I G
 a A’ s エミッタ層(厚さ例えば1000 (
人〕程度、不純物濃度例えばl X I Q ”  (
ell−’)程度)、6はn 型G a A Sエミッ
タ・コンタクト層(厚さ例えば2000 (人〕程度、
不純物濃度例えば5 X I 018[cn−’)程度
)、7はA u G e / A uからなるエミッタ
電極、8はA u G e / A uからなるベース
電極、9はA u G e / A uからなるコレク
タ電極をそれぞれ示している。
第4図は従来のInGaAs/I nAlAs系HBT
を説明する為の要部切断側面図を表している。
図に於いて、 1)は半絶縁性InP基板、 12はn型1nGaAsコレクタ・コンタクト層(厚さ
例えば2000 (人)程度、不純物濃度例えば5 X
 I Q10(c+n−’)程度)、13はn型1nG
aAs:]レクタ層 (厚さ例えば2000 (人〕程度、不純物濃度例えば
l X I Q 17(elm−’)程度)、14はp
型l nGaA3ベース層 (厚さ例えば1000 (人〕程度、不純物濃度例えば
l X I Q I9(am−’3程度)、15はn型
1 nAlAsエミッタ層 (厚さ例えば1000 (人)程度、不純物濃度例えば
l X l 0I8((J−’)程度)、16はn型!
nGaAsエミッタ・コンタクト層(厚さ例えば200
0 (人〕程度、不純物濃度例えば5 X 10 I8
(cm−’)程度)、17はCr / A uからなる
エミッタ電極、18はCr / A uからなるベース
電極、19はCr / A uからなるコレクタ電極を
それぞれ示している。
第3図に見られる従来例では、エミッタ層5がAlGa
Asで、そして、第4図に見られる従来例では、エミッ
タ層15がInGaAsでそれぞれ構成され、いずれの
従来例に於いてもエミッタにはエネルギ・バンド・ギャ
ップが広い材料が採用されていることから、その電流利
得は高(、従って、その分だけベースに高濃度のドーピ
ングを行ってベース抵抗を低減させることが可能である
〔発明が解決しようとする課題〕
第3図の従来例に於いては、ベースやコレクタにGaA
sが、また、第4図の従来例に於いては、ベースやコレ
クタにInGaAsがそれぞれ用いられている。従って
、ベース中に於けるキャリヤの散乱確率や有効質量が大
きいことからベース走行速度は低(、また、コレクタに
於けるr谷とL谷とのセパレーション・エネルギ(se
paration  energy)が、GaAsの場
合には約0.30 (eV) 、そして、I nGaA
sの場合には約0.55 [eV)と小さい為、コレク
タに入ったキャリヤは、L谷へのインター・バレー (
inter  va 1)ey)散乱を受は易く、その
ようになると急激に減速してしまう。
本発明は、キャリヤの有効質量が小さい半導体材料、或
いは、r谷とL谷とのセパレーション・エネルギが大き
い半導体材料などを適切に選択することに依って化合物
半導体装置を高速化しようとする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依る化合物半導体装置に於いては、半絶縁性I
nP基板上にInGaAsコレクタ層とInAsベース
層とInGaAsエミッタ層とが積層されてなるよう構
成するか、或いは、そのコレクタ層をInAs/InG
aAsからなる超格子で構成している。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、ベース層に於けるキャリヤ
の有効質量は小さいから、例えば、ベース層の厚さが1
000 [人]であるとした場合には、InGaAs/
(nAj?A、s系に比較し、キャリヤのベース走行時
間は〃に、また、コレクタ走行時間もηにそれぞれ短縮
することができる。
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
を表している。
図に於いて、 21は半絶縁性InP基板、 22はn型1nGaAsコレクタ・コンタクト層(厚さ
例えば2000 (入)程度、不純物濃度例えば5 X
 1018(ell−’)程度)、23はn型InGa
Asコレクタ層 (厚さ例えば2000(A)程度、不純物濃度例えばl
X1017(口1〕程度)、24はp型1 nAsベー
ス層 (厚さ例えば1000 (人〕程度、不純物濃度例えば
I X 10” (C1)1−”)程度)、25はn型
1nGaAs工ミツタ層 (厚さ例えば1000 (人〕程度、不純物濃度例えば
I X 101” (C1)−3)程度)、26はn型
1nGaAsエミ7り・コンタクト層(厚さ例えば20
00 (人)程度、不純物濃度例えば5 X 10I8
(cm−”)程度)、27はCr / A uからなる
エミッタ電極、28はCr / A uからなるベース
電極、29はCr / A uからなるコレクタ電極を
それぞれ示している。
図から明らかなように、本実施例に於いては、コレクタ
層23並びにエミッタ層25にInGaAsを用い、そ
して、ベース層24にInAsを用いている。尚、In
GaAsとInAsとの間には格子不整合が存在する。
然しなから、ベース層24は、例えば500−1000
 (人〕程度と薄いので、その格子不整合が特性に悪影
響を与えることはない。
本実施例に於いて、ベース層24にrnAsを用いてい
ることから、キャリヤがベースを走行する時間は、従来
のGaAsを用いたものに比較すると、1/2〜2/3
程度に短縮される。
その理由は、ベース層24を構成しているInAsの有
効質量が0.023であって、GaAsの0.068に
比較すると著しく小さいことに依る。因に、1nQaA
sの有効質量は0.042である。
ところで、ベース層の外、コレクタ層にもInAsを用
いると、r谷とL谷との間のセパレーション・エネルギ
が約1.1  (eV)と大きいことから、キャリヤが
インター・バレー散乱を受は難く、また、コレクタ層に
於ける空乏層走行時間も大幅に短縮される。然しなから
、この場合、格子不整合に起因する歪の影響を受は易い
ので、コレクタ層をInAs/InGaAsの超格子に
するなどの工夫が必要になる。
第2図は本発明に於ける他の実施例を説明する為の要部
切断側面図を表し、第1図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
本実施例が第1図に見られる実施例と相違している点は
、コレクタ層がn型E n A s / I n G 
aAsの超格子で形成されていることであり、図では、
これを記号23′で指示しである。
このコレクタ層23′は、例えば、厚さがそれぞれ20
〔人〕であるn型InAs層とn型InGaAs層とを
50周期、従って、全体の厚さを約1000 (人〕程
度にしたもので構成されている。
本実施例は、第1図について説明した実施例に比較する
と超格子を必要とする点で製造工程は複雑化するが、更
に高速化される。
前記何れの実施例に於いても、エミッタ、ベース、コレ
クタの各電極はCr / A uを材料としてノン・ア
ロイでオーミック・コンタクトをとっである。これはI
nGaAs’PInAsのエネルギ・バンド・ギャップ
が小さい為、ノン・70イでも充分に低いコンタクト抵
抗が得られることに起因するものであり、これに依って
寄生抵抗の低減を図ることができる。
〔発明の効果〕
本発明に依る化合物半導体装置に於いては、半絶縁性1
nP基板上にInGaAsコレクタ層とInAsベース
層とInGaAsnGaAsエミッタされてなるよう構
成するか、或いは、そのコレクタ層をInAs/1nG
aAsからなる超格子で構成している。
前記構成を採ることに依り、ベース層に於けるキャリヤ
の有効質量は小さいから、例えば、ベース層の厚さが1
,000(人〕であるとした場合には、I n G a
 A s / I n A I A s系に比較し、キ
ャリヤのベース走行時間は〃に、また、コレクタ走行時
間もAにそれぞれ短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明に於けるそれぞれ異なる実施
例の要部切断側面図、第3図及び第4図はそれぞれ異な
る従来例の要部切断側面図を表している。 図に於いて、 21は半絶縁性1nP基板、 22はn型1nGaAsコレクタ・コンタクト層、23
はn型1nGaAsコレクタ層、 24はp型1nAsベース層、 25はn型1nGaAs工ミフタ層、 26はn型1nGaAsエミッタ・コンタクト層、27
はCr / A uからなるエミッタ電極、28はCr
 / A uからなるベース電極、29はCr / A
 uからなるコレクタ電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図第1図 従来例を説明する為の要部切断側面図 第3図 本発明−実施例を説明する為の嬰部切断側面図第2図 従来例を説明する為の要部切断側面図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性InP基板上にInGaAsコレクタ層
    とInAsベース層とInGaAsエミッタ層とが積層
    されてなることを特徴とする化合物半導体装置。
  2. (2)コレクタ層がInAs/InGaAsからなる超
    格子で構成されていることを特徴とする請求項(1)記
    載の化合物半導体装置。
JP1038468A 1989-02-20 1989-02-20 化合物半導体装置 Expired - Lifetime JP2777898B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56147477A (en) * 1980-03-26 1981-11-16 Ibm Semiconductor transistor
JPS624366A (ja) * 1985-07-01 1987-01-10 Fujitsu Ltd ホツトエレクトロントランジスタ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56147477A (en) * 1980-03-26 1981-11-16 Ibm Semiconductor transistor
JPS624366A (ja) * 1985-07-01 1987-01-10 Fujitsu Ltd ホツトエレクトロントランジスタ

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