JPH02291135A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents

ヘテロ接合バイポーラトランジスタ

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JPH02291135A
JPH02291135A JP11251289A JP11251289A JPH02291135A JP H02291135 A JPH02291135 A JP H02291135A JP 11251289 A JP11251289 A JP 11251289A JP 11251289 A JP11251289 A JP 11251289A JP H02291135 A JPH02291135 A JP H02291135A
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JP
Japan
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layer
collector layer
collector
electric field
bipolar transistor
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JP11251289A
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Hiroyuki Okada
裕之 岡田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はへテロ接合ハイポーラ1・ランジスタに関する
ものである。
〔従来の技術〕
■−■化合物゛1ヘ導体、特にAΩGaAs/GaAs
系の半導体におけるエビタキシャル成長技術の進歩に伴
い、従来は作製できなかったヘテロ接合を釘する半導体
素子か実現されている。その中でも特にペテロ接合ハイ
ポーラ1・ランシスタでは、半絶縁性基板上に禁制帯幅
の異なる材料を成長することで素子を作製するため、設
J1の自由度か大きく、それにより高速動作か可能な素
子の実現が期待される。一般には、エミッタ層に少なく
ともベース層より禁制帯幅の大きな半導体を用いること
で、ベース層中の多数キャリアに対する阻止能力か増大
した分たけベース層中の多数キャリアを増すことにより
、ベース層が低抵抗化され、高性能化が実現されている
ヘテロ接合ハイポーラi・ランジスタのより一層の高性
能化、特に信号処理能力の向上のためは、デハイス中を
キャリアか横切る走行時間の短縮を図らねばならない。
キャリアの走行時間は大別して、エミッタ、ベース、コ
レクタ空乏層、及びサブコレクタ層の走行時間に分けら
れる。ヘテロ接合ハイポーラ1・ランジスタでは、その
中でも特にコレクタ空乏層での走行時間の全体に対して
占める割合か大きく、これを短縮することが高性能化の
指標となる。
その事から、従来より数種の工夫がコレクタの不純物設
t1に対して試みられている。第1の従来例としては、
コレクタにGa ASを用い、不純物添加のないl型層
(厚さ200OA)と、不純物密度か2 X i O 
18cm−3のp+型層(厚さ200八)を組合せる方
法かある( IEEE r l−ランザクション・エレ
クトロン・デバイシズ」 “TransElecLro
nDcviccs. ” Vol.35,No.4,p
.401(1988) ) o 第2の従来例としては
、コレクタ層をp型層とn型層の二領域に分けることで
、従来構造に比較して良好な高周波特性をi′1る方法
がある(IEEErエレクトロンφデハイス●レタース
」 “ElectronDevice Lcttcrs
  ”Vo19.No.ll..p.570(198B
)、同Vol.9.No.II..p.585(1.9
88) )。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、第1および第2の従来例によれば、コレクタ層
のハンド措造を制御するためにp型層を用いているため
、カーク効果を引き起しやすくなる。また、ベース・コ
レクタ間の耐圧も一般的構造のものに比べて低くなる欠
点かある。
本発明は、このような従来技術の欠点を克服した高性能
のへテロ接合ハイボーラ1・ランジスタを提供すること
を課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るペテロ接合バイポーラ1・ランジス夕は、
コレクタ層がベース層の近傍で内部電界か緩和される不
純物分布を有していることを特徴とする。あるいは、コ
レクタ層がサブコレクタ層の近傍で内部電界が強調され
る不純物分布を有していることを特徴とする。
〔作用〕
本発明の構成によれば、ベース層近傍での電界緩和によ
り、電子をL − 「4移を起こさぜずにサブコレクタ
層へ導き得る。また、サブコレクタ層近傍での電界強調
により、電子をより加速させることが可能になる。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1実施例に係るヘテロ接合ハイボーラトランジスタを
第1図に示す。同図(a)に示す通り、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタはn型のエミッタキャップ層10,
n型のエミッタ層20,p型のベース層30,n型のコ
レクタ層40およびn型のサブコレクタ層50を含んで
構成される。
エミッタ層20は中央のエミッタ層22と、エミッタキ
ャップ層10に接するエミッタグレーディング層21と
、ベース層30に接するエミッタグレーディング層23
を有する。エミッタキャップ層10、ベース層30およ
びサブコレクタ層50の上にはエミッタ電極6]、ベー
ス電極62およびコレクタ電極63かそれそれオーミッ
ク接触して設けられる。
第1実施例で特徴点なことは、コレクタ層40が不純物
密度n1の第1コレクタ層41と、不純物密度n2の第
2コレクタ層42と、不純物密度n3の第3コレクタ層
43とからなり、これら01〜n3の値かベース層30
及びザブコレクタ層50の不純物密度p  ,n  と
の間で、第1図B   SC (C)に示す関係を有していることである。なお、第2
コレクタ層42の不純物密度n2については非ドープ状
態でもよいか、第1図(c)の点線のような値になって
いてもよい。
この第1実施例によれば、コレクタ層40の内部の電界
は第1図(b)のようになる。すなイっち、ベース層3
〔]近傍のコレクタ層40中て電界か緩和される。この
緩和された電界の効果により、ヘス層30から飛び出し
た1−L了(キャリア)は[゛点よりL点へエネルギー
遷移することなく、尚速性を保ぢなからコレクタ層40
を走行ずる。また、ザブコレクタ層50の近傍の第3コ
レクタ層4′3の電界を11Jぢ上げているので、サブ
コレクタ層50の近傍で電界か強12!jされる。この
ため、コレクタ層40を走行して散乱、衝突によりエネ
ルギを失ってきた電工に加速効果かJJえられ、品速動
作を実現することか可能になる。
次に、第2実施例に係るヘテロ接合ハイボ−ラ1・ラン
ノスタを第2図に示す。
この実施例で特徴点なことは、コレクタ層40かベース
層30側の第]コレクタ層4]と→ノ−ブコレクタ層5
0側の第2コレクタ層42に別けられ、これらの不純物
密度n  ,n  か第2図(C)のようになっている
ことである。この実施例によれば、ベース層30近傍の
コレクタ層40中て屯界か緩和されることはないか、ザ
ブコレクタ層50近傍のコレクタ層40中で電界か強調
される。このため、走行する電子を加速して高速動作を
可能にする効果かある。なお、第]コレクタ層4]の不
純物密度n については、同図(C)の点線のような値
になっていてもよい。
次に、第3実施例に係るヘテロ接合バイポーラトランジ
スタを第3図に示す。
この実施例では、コレクタ層40か第]コレクタ層41
、第2コレクタ層42および第3コレクタ層43の3層
となり、その不純物分布は同図(C)のようになってい
る。このようにすれば、→ノ′ブコレクタ層50の近傍
での電界か強調され、第2実施例と同様に電子の加速か
可能になる。なお、第]コレクタ層41および第3コレ
クタ層413の不純物密度n  ,n  は、第3図(
C)の点線のような値になっていてもよい。
この第3実施例では、空乏層は第3コレクタ層4Bに達
していてもよいし、あるいは第3コレクタ層43全体か
空乏化していてもよい。
第4実施例に係るヘテロ接合バイボーラ1・ランシスタ
を第4図に示す。
この実施例のへテロ接合ハイボーラ1・ランシス夕は、
コレクタ層40は第2実施例と同様に2層となっている
か、その不純物分(1』か第4図(C)のようにn >
02となっている。このため、ザブコレクタ層50の近
傍での電界強調は期待できないか、ベース層30の近傍
での電界緩和か可能こなる。従って、コレクタ層40に
入った電工をL−1″遷移さ仕ることなく、ザブコレク
タ層50へ偉くことかできる。なお、第2コレクタ層4
2の不純物密度n2は点線の通りでもよい。
本発明は」二記実施例に限定されることなく、種々の変
形か可能である。
例えば、不純物は階段的に変化するものに限らず、傾斜
的に斐化するものでもよい。また、ヘテロ接合ハイボー
ラ1・ランジスタはn−p−n型に限らず、i) − 
1”1 − 1)型であってもよい。
次に、」二記第1〜第4実施例に係るヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの具体例を説明する。
まず、エミソタキャップ層]0は不純物密度か1.  
5x 1 018cm ”(Si  l’−プ)で厚さ
か1 000八のn型Ga Asて形成し、エミッタ層
20は不純物密度か5X1、017cm−3(Si  
ドープ)のn型Af! Ga   Asて形成する。こ
こで、X   l−X エミッタクレーデインク層2]は組成比x=0−0.3
であって厚さか30〇八、エミッタ層22はx−0.3
であって厚さか100〇八、エミッタクレーディング層
23はx=0.3→0てあって厚さか3 0 O Aと
ずる。ベース層30は不純物密度かl’)  = I 
X 1 019cm” (Zn l’−プ)のpB 型G it A sてI’i’さは1、 O O O 
Aとずる。
コレクタ層40はアン1・−プ(l型)または81 F
ーブ(n型)のGa Asて形成ずる。ここで、第1図
のへテロ接畠ハイボーラ1・ランジスタテ+.i、第1
コレクタ層41はn  =2X]OI7cm ”てI1
7Iさは20OAとし、第2コレクタ層42はn −2
×1016cm−3で厚さは250OAとし、第3コレ
クタ層43はn  −1. X ] 017cm−”で
厚さは80〇八とする。第2図のへテロ接合ハイボボ−
ラ1・ランンスタては、第1コlノクタ層41は] 0 アンドープ又はn  − 1. X 1 0lccm−
3で厚さは250OAとし、第2コレクタ層42はn2
−1.  5x 1 017c+n ”で厚さはIOO
OAとする。
第3図のへテロ接合ハイポーラトランジスタでは、第1
コレクタ層41はアンドープ又はn1=1×1016c
m””3で厚さは200OAとし、第2コレクタ層42
はn  = 3 X 1. 0 17cm−3で厚さは
500八とし、第3コレクタ層43はアンドープ又はl
6  −3 n3一I×10 cm で厚さは1000八とする。
さらに、第4図のへテロ接合バイポーラl・ランジスタ
では、第1コレクタ層41は11=]−x10l7cm
−3で厚さは150OAとし、第2コレクタ層42はア
ンドープ又はh  =IX1.016cm”で厚さは2
00OAとする。
サブコレクタ層50は不純物密度08B=1.5XIO
18cm−”(Si ドー力のn型Ga Asで形成し
、厚さは7500Aとする。なお、エミッタ電極61お
よびコレクタ電極63にはAu Ge /Ni/Auを
用い、ベース電極62にはAu ZnあるいはAuMn
を用いる。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した通り、本発明によれば、ペース層
近傍での電界緩和により、電子をL−r遷移を起こさせ
ずにサブコレクタ層へ導き得る。
また、サブコレクタ層近傍での電界強調により、電子を
より加速させることが可能になる。このため、高速動作
が可能なヘテロ接合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図は本発明の第1実施例に係るヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの説明図、第2図は本発明の第2実施例
に係るペテロ接合バイポーラトランジスタの説明図、第
3図は本発明の第3実施例に係るヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの説明図、第4図は本発明の第4実施例に
係るヘテロ接合バイポーラトランジスタの説明図である
。 10・・・エミッタキャップ層、20・・・エミッタ層
、30・・・ベース層、40・・・コレクタ層、41・
・・第1コレクタ層、42・・第2コレクタ層、43・
・・第3コレクタ層、50・・・サブコレクタ層、61
・・・エミッタ電極、62・・・ベース電極、63・・
コレクタ電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に第1導電型のサブコレクタ層およびコレク
    タ層、第2導電型のベース層および第1導電型のエミッ
    タ層が順次に積層されたヘテロ接合バイポーラトランジ
    スタにおいて、 前記コレクタ層は前記ベース層の近傍で内部電界が緩和
    される不純物分布を有していることを特徴とするヘテロ
    接合バイポーラトランジスタ。 2、基板上に第1導電型のサブコレクタ層およびコレク
    タ層、第2導電型のベース層および第1導電型のエミッ
    タ層が順次に積層されたヘテロ接合バイポーラトランジ
    スタにおいて、 前記コレクタ層は前記サブコレクタ層の近傍で内部電界
    が強調される不純物分布を有していることを特徴とする
    ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。 3、前記コレクタ層は前記ベース層の近傍で前記内部電
    界が緩和される不純物分布を更に有している請求項2記
    載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
JP11251289A 1989-05-01 1989-05-01 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ Pending JPH02291135A (ja)

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