JPH0279435A - バイポーラトランジスタ素子 - Google Patents
バイポーラトランジスタ素子Info
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- JPH0279435A JPH0279435A JP22976388A JP22976388A JPH0279435A JP H0279435 A JPH0279435 A JP H0279435A JP 22976388 A JP22976388 A JP 22976388A JP 22976388 A JP22976388 A JP 22976388A JP H0279435 A JPH0279435 A JP H0279435A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
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。
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、ＧａＡｓを用いたホモ接合バイポーラトラン
ジスタ素子に係り、特に、を流増幅率が大きく高周波特
性に優れたバイポーラトランジスタ素子に関する。
ジスタ素子に係り、特に、を流増幅率が大きく高周波特
性に優れたバイポーラトランジスタ素子に関する。
バイポーラトランジスタは、電界効果トランジスタ＜Ｆ
ＥＴ）に比べ電流駆動能力に優れているため、負荷の大
きい回路を高速で動作させるための回路素子として注目
されている。特に、ａａＡｓ（ガリウム・砒素）などの
化合物半導体はＳｉ（シリコン）よりも電子移動度が大
きいので、バイポーラトランジスタの高速性を生かす上
で有利である。
ＥＴ）に比べ電流駆動能力に優れているため、負荷の大
きい回路を高速で動作させるための回路素子として注目
されている。特に、ａａＡｓ（ガリウム・砒素）などの
化合物半導体はＳｉ（シリコン）よりも電子移動度が大
きいので、バイポーラトランジスタの高速性を生かす上
で有利である。
従来、ＧａＡｓを主材料としたバイポーラトランジスタ
においては、Ｇ ａ Ａ ｓからなるベースに対して、
エミッタにＡＱＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・砒
素）の３元素からなるバンドギャップ幅の広い材料を用
い、エミッタ・ベース間をペテロ接合に形成したトラン
ジスタが開発の主流を占めており、このようなヘテロ接
合バイポーラトランジスタは既に実用化の時期にさしか
かっている。ヘテロ接合バイポーラトランジスタが発達
した理由は、この構造がエミッタ注入効率を低下させる
ことなくベース不純物の高濃度化を可能とするため、ベ
ース抵抗が小さくなり、高速な素子が実現できるからで
ある。
においては、Ｇ ａ Ａ ｓからなるベースに対して、
エミッタにＡＱＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・砒
素）の３元素からなるバンドギャップ幅の広い材料を用
い、エミッタ・ベース間をペテロ接合に形成したトラン
ジスタが開発の主流を占めており、このようなヘテロ接
合バイポーラトランジスタは既に実用化の時期にさしか
かっている。ヘテロ接合バイポーラトランジスタが発達
した理由は、この構造がエミッタ注入効率を低下させる
ことなくベース不純物の高濃度化を可能とするため、ベ
ース抵抗が小さくなり、高速な素子が実現できるからで
ある。
一方、エミッタをベースと同じＧａＡｓで構成したホモ
接合バイポーラトランジスタは従来あまり注目されなか
ったが、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと比較し１
次のような長所がある。
接合バイポーラトランジスタは従来あまり注目されなか
ったが、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと比較し１
次のような長所がある。
まず、第１に、市販のＧ ａ Ａ ｓ基板に、不純物を
拡散もしくはイオン注入することにより、ｎ型層および
ｐ型層を形成できるので、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタを作製するときに用いる複雑なエピタキシャル成
長装置を用いなくても比較的簡便に製作できることであ
る。
拡散もしくはイオン注入することにより、ｎ型層および
ｐ型層を形成できるので、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタを作製するときに用いる複雑なエピタキシャル成
長装置を用いなくても比較的簡便に製作できることであ
る。
第２に、ヘテロ接合を用いない従来のシリコン・バイポ
ーラトランジスタ技術やＭＥＳＦＥＴ技術が容易に転用
できるため、大規模集積回路の製作や量産化に適してい
る。
ーラトランジスタ技術やＭＥＳＦＥＴ技術が容易に転用
できるため、大規模集積回路の製作や量産化に適してい
る。
第３に、Ａ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ中の捕獲準位に起因す
る空乏層内での再結合電流が無いため、素子特性の安定
性・再現性が優れている。
る空乏層内での再結合電流が無いため、素子特性の安定
性・再現性が優れている。
〔発明が解決しようとするｉｌ１題〕
このような長所を持ちながら、ＧａＡｓを材料とするホ
モ接合バイポーラトランジスタが広く利用されない理由
は、ベース抵抗を下げるため、ベースの不純物濃度を上
げるに従って、エミッタ注入効率が低下し、十分な電流
利得が得られなくなるためである。
モ接合バイポーラトランジスタが広く利用されない理由
は、ベース抵抗を下げるため、ベースの不純物濃度を上
げるに従って、エミッタ注入効率が低下し、十分な電流
利得が得られなくなるためである。
本発明の目的は、このエミッタ注入効率の低下を改善し
、ベース抵抗を下げても十分な電流利得が得られるホモ
接合バイポーラトランジスタを提供することにある。
、ベース抵抗を下げても十分な電流利得が得られるホモ
接合バイポーラトランジスタを提供することにある。
上記課題を解決するために１本発明のバイポーラトラン
ジスタ素子は、＃［縁性またはｎ型のＧａＡｓ単結晶の
（１１１）Ｇａ面または（１１１）Ａｓ面（以下、単に
Ｇ ａ Ａ ｓの（１１１）面と称す）上に、ｎ型層
ａ Ａ ｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、ｎ型層 ａ Ａ ｓ層
がこの順序に設けられ、かつ、各々の層がオーミック電
極と接続されていることを特徴とする。
ジスタ素子は、＃［縁性またはｎ型のＧａＡｓ単結晶の
（１１１）Ｇａ面または（１１１）Ａｓ面（以下、単に
Ｇ ａ Ａ ｓの（１１１）面と称す）上に、ｎ型層
ａ Ａ ｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、ｎ型層 ａ Ａ ｓ層
がこの順序に設けられ、かつ、各々の層がオーミック電
極と接続されていることを特徴とする。
なお、上記の各層は、（１１１）面を表面とする半絶縁
性またはｎ型層 ａ Ａ ｓ単結晶基板に、エピタキシ
ャル成長によって形成するか、あるいは、Ｇ ａ Ａ
ｓに対してｎ型およびｐ型の導電性を持つ不純物をイオ
ン注入もしくは熱拡散によって注入して形成する。
性またはｎ型層 ａ Ａ ｓ単結晶基板に、エピタキシ
ャル成長によって形成するか、あるいは、Ｇ ａ Ａ
ｓに対してｎ型およびｐ型の導電性を持つ不純物をイオ
ン注入もしくは熱拡散によって注入して形成する。
以下、上記課題を解決するための本発明の構成の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
バイポーラトランジスタの性能指標である遮断周波数ｆ
ｔと最大発振周波数ｆ□８は、各々次のように表わされ
る。
ｔと最大発振周波数ｆ□８は、各々次のように表わされ
る。
ここで（１）式のτＢはエミッタ充電時間、τＢはキア
のベース走行時間、τＣはコレクタ走行時間、τ′Ｃは
コレクタ充電時間である。また、（２）式のｒｈはベー
ス抵抗、ＣＣはコレクタ容量である。
のベース走行時間、τＣはコレクタ走行時間、τ′Ｃは
コレクタ充電時間である。また、（２）式のｒｈはベー
ス抵抗、ＣＣはコレクタ容量である。
τＢはキャリアがベース領域を拡散するのに要する時間
を表わしており、ｆ、の値を決定する重要なファクタで
あるが、この値は、ベース幅をＷ、キャリアの拡散定数
をＤとすると、均一不純物べ一スの場合、次式で与えら
れる。
を表わしており、ｆ、の値を決定する重要なファクタで
あるが、この値は、ベース幅をＷ、キャリアの拡散定数
をＤとすると、均一不純物べ一スの場合、次式で与えら
れる。
τ５−Ｗ２／２Ｄ
したがって、高周波特性向上のためにはベースを薄くし
、キャリア走行時間を短縮する必要がある。
、キャリア走行時間を短縮する必要がある。
一方、ベース幅Ｗを薄くするとベース抵抗ｒ６が増−大
するため、（２）式から最大発振周波数ｆ□８は低下す
ることが判る。以上のことから、バイポーラトランジス
タの高周波特性を向上させるためには、ベース層厚を薄
くすると同時に、ベース層の不純物濃度を高めることに
よりシート抵抗値を下げる必要がある。
するため、（２）式から最大発振周波数ｆ□８は低下す
ることが判る。以上のことから、バイポーラトランジス
タの高周波特性を向上させるためには、ベース層厚を薄
くすると同時に、ベース層の不純物濃度を高めることに
よりシート抵抗値を下げる必要がある。
バイポーラトランジスタにおいて重要なもうひとつの特
性は電流増幅率ｈＦＥであるが、直流動作におけるエミ
ッタ接地回路の電流増幅率ｈＦ！−は、次式で与えられ
る。
性は電流増幅率ｈＦＥであるが、直流動作におけるエミ
ッタ接地回路の電流増幅率ｈＦ！−は、次式で与えられ
る。
ｈＦＥ＝γ α丁Ｍ／ （１−γ α７Ｍ）
（３）ただし、 γ ：エミツタ注入効率 α丁二ベース輸送効率 Ｍ ：コレクタ倍増係数 である。
（３）ただし、 γ ：エミツタ注入効率 α丁二ベース輸送効率 Ｍ ：コレクタ倍増係数 である。
ここで、ベース輸送効率αＴおよびコレクタ倍増係数Ｍ
はほぼ１とみなせるので、ｈＦＥはγ／（１−γ）とな
る、したがって、ｎｐｎ型トランジスタの場合、電流増
幅率ｈＦＥは、次式で表わされる。
はほぼ１とみなせるので、ｈＦＥはγ／（１−γ）とな
る、したがって、ｎｐｎ型トランジスタの場合、電流増
幅率ｈＦＥは、次式で表わされる。
ただし、
ｎＢ ：ベース中の少数キャリア（ｆｌ子）濃度ｐＥ
：エミッタ中の少数キャリア（正孔）濃度 Ｄ８ 二ベース中の少数キャリア（ｆｆｔ子）拡散定数 ＤＥ ＝エミッタ中の少数キャリア（正孔）拡散定数 ＬＢ ：ベース中の少数キャリア（電子）の拡散長 ＬＥ ：エミッタ中の少数キャリア（正孔）の拡散長 である。
：エミッタ中の少数キャリア（正孔）濃度 Ｄ８ 二ベース中の少数キャリア（ｆｆｔ子）拡散定数 ＤＥ ＝エミッタ中の少数キャリア（正孔）拡散定数 ＬＢ ：ベース中の少数キャリア（電子）の拡散長 ＬＥ ：エミッタ中の少数キャリア（正孔）の拡散長 である。
ところで、拡散定数りとキャリアの移動度μの間には、
Ｄ＝ｋＴμ／ｑ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、
ｑ：キャリアの電荷）の関係があり、また、キャリアの
寿命をτとすると、Ｌ＝ｆτＤが成り立つので、電流増
幅率ｈＦＥは５次式％式％ ただし、 μｎＢ：ｎ−：ベース中の移動度 μＰＥ：エミッタ中の正孔の移動度 τｎ８：ベース中の電子の寿命 τ、Ｅ：エミッタ中の正孔の寿命 である。
Ｄ＝ｋＴμ／ｑ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、
ｑ：キャリアの電荷）の関係があり、また、キャリアの
寿命をτとすると、Ｌ＝ｆτＤが成り立つので、電流増
幅率ｈＦＥは５次式％式％ ただし、 μｎＢ：ｎ−：ベース中の移動度 μＰＥ：エミッタ中の正孔の移動度 τｎ８：ベース中の電子の寿命 τ、Ｅ：エミッタ中の正孔の寿命 である。
（５）式から明らかなように、電流増幅率ｈＦＥはエミ
ッタ中の正孔移動度μ、Ｅの平方根に反比例する。一方
、この移動度μは正孔の有効質量ｍ傘の３７２乗に反比
例するため、結局 ｈｐ−Ｈｃｃ −ｏｃ （ｍ 傘）”
（６）西ｉ となり、電流増幅率ｈＦＥは、正孔の有効質量ｍ傘の３
／４乗に比例して大きくなることが判る。すなわち、電
流増幅率ｈＦ！を増大させるためには、正孔の有効質量
を増加させれば良い。
ッタ中の正孔移動度μ、Ｅの平方根に反比例する。一方
、この移動度μは正孔の有効質量ｍ傘の３７２乗に反比
例するため、結局 ｈｐ−Ｈｃｃ −ｏｃ （ｍ 傘）”
（６）西ｉ となり、電流増幅率ｈＦＥは、正孔の有効質量ｍ傘の３
／４乗に比例して大きくなることが判る。すなわち、電
流増幅率ｈＦ！を増大させるためには、正孔の有効質量
を増加させれば良い。
有効質量は、ｋ−空間におけるエネルギー・バンドの２
階微分に関係するため、同じ材料においても結晶方位に
よって値の異なる場合がある。特に、Ｇ ａ Ａ ｓに
おいて゛は、早川らの報告によれば、重い正孔の有効質
量ｍｈｈ”は［１１１］方位と［１００１方位では異な
っており、自由空間における電子の質量をｍｏとすると
、 ｍｈｈ串 ［１１１］ ＝０．９ｍ０ｍｈｈ−［１０
０コ ＝ ０ 、３４ ｍ 。
階微分に関係するため、同じ材料においても結晶方位に
よって値の異なる場合がある。特に、Ｇ ａ Ａ ｓに
おいて゛は、早川らの報告によれば、重い正孔の有効質
量ｍｈｈ”は［１１１］方位と［１００１方位では異な
っており、自由空間における電子の質量をｍｏとすると
、 ｍｈｈ串 ［１１１］ ＝０．９ｍ０ｍｈｈ−［１０
０コ ＝ ０ 、３４ ｍ 。
になると報告されている。（トシローハヤカワ他著、フ
ィジカルレビュー レターズ第６０巻４号、３４９−３
５２頁）したがって、［１１１］方位へ運動する重い正
孔は移動度が小さく、（６）式から判るようにホモ接合
バイポーラトランジスタの電流増幅率ｈｐｔは増大する
。また、早川らによると軽い正孔の有効質量は変化せず
。
ィジカルレビュー レターズ第６０巻４号、３４９−３
５２頁）したがって、［１１１］方位へ運動する重い正
孔は移動度が小さく、（６）式から判るようにホモ接合
バイポーラトランジスタの電流増幅率ｈｐｔは増大する
。また、早川らによると軽い正孔の有効質量は変化せず
。
ｍｌｈ傘 ［１１１］ ＝ｍｔｈ申 ［１００］＝０
．１１７ｍ０ である。
．１１７ｍ０ である。
重い正孔ｍｈｈ傘と軽い正孔ｍｌｈ串の両方を考慮した
有効質量ｍ傘は ｍ傘＝ （ｍｈｈ傘”２＋ｍ１１．傘ｆｆ／２） ２
／３で与えられるので、この式から［１１１１および［
１００］方位の有効質量ｍ傘はそれぞれ、ｍｓ ［１１
１］ ＝０．９３ｍ０ ｍ傘 ［１００コ ＝０．３８ｍ０ となり１ｍ拳 ［１１１１はｍｓ ［１００１の約２．
５倍となる。したがって、（６）式から電流増幅率ｈＦ
Ｅでは２倍の増加となることが判る。
有効質量ｍ傘は ｍ傘＝ （ｍｈｈ傘”２＋ｍ１１．傘ｆｆ／２） ２
／３で与えられるので、この式から［１１１１および［
１００］方位の有効質量ｍ傘はそれぞれ、ｍｓ ［１１
１］ ＝０．９３ｍ０ ｍ傘 ［１００コ ＝０．３８ｍ０ となり１ｍ拳 ［１１１１はｍｓ ［１００１の約２．
５倍となる。したがって、（６）式から電流増幅率ｈＦ
Ｅでは２倍の増加となることが判る。
以上説明したように、ＧａＡｓにおいては、［１１１］
方位の正孔の有効質量増加を利用し、ＧａＡｓの（１１
１）面を用いることにより、バイポーラトランジスタの
特性向上を図ることができる。
方位の正孔の有効質量増加を利用し、ＧａＡｓの（１１
１）面を用いることにより、バイポーラトランジスタの
特性向上を図ることができる。
第１図は、（１００）面のＧａＡｓ上に製作したホモ接
合バイポーラトランジスタと、（１１１）面に製作した
ホモ接合バイポーラトランジスタの電流増幅率をベース
不純物濃度の関数として比較したものである。但し、こ
こでは高濃度ドーピングによるバンドギャップ縮小を考
慮に入れて計算している。図から明らかなように、同一
の電流増幅率が得られるベース濃度は（１１１）面の方
が約２倍大きく、この方位がベースの高濃度化を可能に
していることが判る。
合バイポーラトランジスタと、（１１１）面に製作した
ホモ接合バイポーラトランジスタの電流増幅率をベース
不純物濃度の関数として比較したものである。但し、こ
こでは高濃度ドーピングによるバンドギャップ縮小を考
慮に入れて計算している。図から明らかなように、同一
の電流増幅率が得られるベース濃度は（１１１）面の方
が約２倍大きく、この方位がベースの高濃度化を可能に
していることが判る。
第２図は、エミッタ、ベースの不純物濃度をＩ×１０１
１１１とした場合の電流増幅率ｈＦＥとベース幅Ｗとの
関係を示したものである。図に示した通り、（１１１）
面に製作したトランジスタにおいては、ベース幅Ｗ ＝
５００人においても電流増幅率ｈＰＥは３００と大き
く１表面再結合の影響によりｈＦＥの低下するエミッタ
寸法の小さな素子においても実用上十分な増幅が可能と
考えられる。
１１１とした場合の電流増幅率ｈＦＥとベース幅Ｗとの
関係を示したものである。図に示した通り、（１１１）
面に製作したトランジスタにおいては、ベース幅Ｗ ＝
５００人においても電流増幅率ｈＰＥは３００と大き
く１表面再結合の影響によりｈＦＥの低下するエミッタ
寸法の小さな素子においても実用上十分な増幅が可能と
考えられる。
以上の計算から、Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶の（１１１）面
に製作したホモ接合バイポーラトランジスタの電流増幅
率は十分大きいため、ベースの高濃度化、薄層化および
素子の微細化に適しており、バイポーラトランジスタの
高速化が達成できる。
に製作したホモ接合バイポーラトランジスタの電流増幅
率は十分大きいため、ベースの高濃度化、薄層化および
素子の微細化に適しており、バイポーラトランジスタの
高速化が達成できる。
次に、具体的な素子構造を実施例を挙げて説明する。
実施例 １
第３図は、本発明の第１の実施例の半導体素子の概略断
面構造を示す図である。
面構造を示す図である。
図において、３１は半絶縁性ＧａＡｓ（１１１，）基板
、３２はｎ型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、３３は
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓコレクタ層、３４はｐ型ＧａＡｓベ
ース層、３５はｎ型ＧａＡｓエミツタ層、３６はｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓキャップ層、３７はエミッタ電極、３８は
ベース電極、３９はコレクタ電極である。
、３２はｎ型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、３３は
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓコレクタ層、３４はｐ型ＧａＡｓベ
ース層、３５はｎ型ＧａＡｓエミツタ層、３６はｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓキャップ層、３７はエミッタ電極、３８は
ベース電極、３９はコレクタ電極である。
本実施例の素子は、半絶縁性ＧａＡｓ （１１１）基板
上に、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）もしくは有機金
属気相成長法（○ＭＶＰＥ）などのエピタキシャル成長
法により、ＧａＡｓ薄膜結晶の多層膜を形成することに
より製作した素子である。
上に、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）もしくは有機金
属気相成長法（○ＭＶＰＥ）などのエピタキシャル成長
法により、ＧａＡｓ薄膜結晶の多層膜を形成することに
より製作した素子である。
すなわち１本実施例の素子を作製するには、まず、半絶
縁性ＧａＡｓ基板３１上に、高濃度（１ＸＩＯ”ｃｍ−
３以上）のｎ型Ｇ ａ Ａ ｓコレクタ・コンタクト層
３２を成長し１次に、低濃度（ＩＸＩＯ”〜Ｉ Ｘｌ０
１７ｃｘ−’程度）のｎ型ＧａＡｓコレクタ層３３を成
長し、次に、高濃度（ＩＸＩＯｌ“国−３以上）のｐ型
ＧａＡｓベース層３４を成長し、次に、ｌＸｌ０”〜Ｉ
ＸＩＯ”ａｍ−’程度のｎ型ＧａＡｓエミツタ層３５
を成長し１次に、高濃度（ＩＸＩＯ’″１−３以上）の
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層３６を成長する。
縁性ＧａＡｓ基板３１上に、高濃度（１ＸＩＯ”ｃｍ−
３以上）のｎ型Ｇ ａ Ａ ｓコレクタ・コンタクト層
３２を成長し１次に、低濃度（ＩＸＩＯ”〜Ｉ Ｘｌ０
１７ｃｘ−’程度）のｎ型ＧａＡｓコレクタ層３３を成
長し、次に、高濃度（ＩＸＩＯｌ“国−３以上）のｐ型
ＧａＡｓベース層３４を成長し、次に、ｌＸｌ０”〜Ｉ
ＸＩＯ”ａｍ−’程度のｎ型ＧａＡｓエミツタ層３５
を成長し１次に、高濃度（ＩＸＩＯ’″１−３以上）の
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層３６を成長する。
次に、ウェットエツチングもしくはドライエツチングに
よりベース層３４およびコレクタ層３２を露出させ、エ
ミッタとコレクタに対してはｎ型ＧａＡｓに対しオーミ
ック接触となるＡｕＧｅＮｉなどの金属を電極３７．３
９として接続し、ベースに対しては、ｐ型ＧａＡｓに対
しオーミック接触となるＡｕＺｎＮｉ、ＡｕＣｒなどの
金属を電極３８として接続する。
よりベース層３４およびコレクタ層３２を露出させ、エ
ミッタとコレクタに対してはｎ型ＧａＡｓに対しオーミ
ック接触となるＡｕＧｅＮｉなどの金属を電極３７．３
９として接続し、ベースに対しては、ｐ型ＧａＡｓに対
しオーミック接触となるＡｕＺｎＮｉ、ＡｕＣｒなどの
金属を電極３８として接続する。
本実施例では、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板を用いたが
、ｎ型ＧａＡｓ基板上に同様の層構成、もしくはコレク
タ・コンタクト層３９のみを除いた層構成で形成しても
良く、この場合は、コレクタ電極は基板裏面から取るこ
とが可能である。
、ｎ型ＧａＡｓ基板上に同様の層構成、もしくはコレク
タ・コンタクト層３９のみを除いた層構成で形成しても
良く、この場合は、コレクタ電極は基板裏面から取るこ
とが可能である。
実施例 ２
第２図は、本発明の第２の実施例の半導体素子の概略断
面構造を示す図である。図において、４−１は半絶縁性
ＧａＡ、５（１１１）基板、４２はｎ型コレクタ層、４
３はｐ型ベース層、４４はｎ型エミツタ層、４５はエミ
ッタ電極、４６はベース電極、４７はコレクタ電極であ
る。
面構造を示す図である。図において、４−１は半絶縁性
ＧａＡ、５（１１１）基板、４２はｎ型コレクタ層、４
３はｐ型ベース層、４４はｎ型エミツタ層、４５はエミ
ッタ電極、４６はベース電極、４７はコレクタ電極であ
る。
本実施例の素子は、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板４１に
、イオン注入法もしくは熱拡散法によりｎ型導電層４４
．４２およびｎ型導電層４３を形成した素子である。す
なわち、まずＳｉ、、Ｓｅ、Ｓなどのｎ型不純物を高濃
度に注入もしくは拡散し、次に、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃ等のｐ
型不純物を高濃度に注入もしくは拡散する。最後に、再
びｎ型不純物を注入もしくは拡散し、ｎｐｎ層を形成し
た後、各々の層の導電性に応じたオーミック電極４５．
４６．４３を形成することで素子ができ上がる。
、イオン注入法もしくは熱拡散法によりｎ型導電層４４
．４２およびｎ型導電層４３を形成した素子である。す
なわち、まずＳｉ、、Ｓｅ、Ｓなどのｎ型不純物を高濃
度に注入もしくは拡散し、次に、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃ等のｐ
型不純物を高濃度に注入もしくは拡散する。最後に、再
びｎ型不純物を注入もしくは拡散し、ｎｐｎ層を形成し
た後、各々の層の導電性に応じたオーミック電極４５．
４６．４３を形成することで素子ができ上がる。
本実施例では、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板の代わりに
、ｎ型ＧａＡｓ基板を使用しても製作可能であリ、その
場合は、基板をコレクタ層として利用可能なため、最初
のｎ層形成工程を省略することができる。
、ｎ型ＧａＡｓ基板を使用しても製作可能であリ、その
場合は、基板をコレクタ層として利用可能なため、最初
のｎ層形成工程を省略することができる。
以上説明したように、本発明によるバイポーラトランジ
スタ素子は、原理的に従来のＧ ａ Ａ ｓ（１００）
基板に形成したホモ接合バイポーラトランジスタ素子に
比べ電流増幅率が大きく取れるため、ベース層の薄層化
および高濃度化が可能であり、したがって、トランジス
タの高周波特性が向上する。さらに、本発明による素子
はエピタキシャル技術を使用して製作することも可能で
あるが、この他、Ｓｉパイボーラ工程およびＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴ工程で使用されている、イオン注入法もしく
は熱拡散法によっても製作できるという特徴を持ってい
る。したがって、製作工程が簡便なため、大規模集積回
路の製作に適するという利点がある。
スタ素子は、原理的に従来のＧ ａ Ａ ｓ（１００）
基板に形成したホモ接合バイポーラトランジスタ素子に
比べ電流増幅率が大きく取れるため、ベース層の薄層化
および高濃度化が可能であり、したがって、トランジス
タの高周波特性が向上する。さらに、本発明による素子
はエピタキシャル技術を使用して製作することも可能で
あるが、この他、Ｓｉパイボーラ工程およびＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴ工程で使用されている、イオン注入法もしく
は熱拡散法によっても製作できるという特徴を持ってい
る。したがって、製作工程が簡便なため、大規模集積回
路の製作に適するという利点がある。
第１図は、従来のＧａＡｓ （１００）面に製作したホ
モ接合バイポーラトランジスタと本発明による（１１１
）面に製作したホモ接合バイポーラトランジスタの電流
増幅率ｈＦＥをベース不純物濃度の関数として表わした
グラフ、第２図は、従来ｃ７）ＧａＡｓ （Ｚｏｏ）
面に製作したホモ接合バイポーラトランジスタと本発明
による（１１１）面に製作したホモ接合バイポーラトラ
ンジスタの電流増幅率ｈｒｇをベース幅Ｗの関数として
表わしたグラフ、第３図は１本発明の第１の実施例であ
る素子の断面を簡略に示したものであり、エピタキシャ
ル層から構成された素子の例を示す図、第４図は、本発
明の第２の実施例である素子の断面を簡略に示したもの
であり、ＧａＡｓ（１１１）基板にイオン注入法もしく
は熱拡散法により不純物を分布させた素子の例を示す図
である。 ３１−・・半絶縁性ＧａＡｓ （１１１）基板３２・・
・ｎ型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層３３・・・ｎ型
ＧａＡｓコレクタ層 ３４−ｐ型ＧａＡｓベース層 ３５・・・ｎ型ＧａＡｓエミツタ層 ３６・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓエミッタ・キャップ層３
７・・・エミッタ電極 ３８・・・ベース電極 ３９・・・コレクタ電極 ４１ ・・・半絶縁性ＧａＡｓ （１１１）基板４２・
・・ｎ型コレクタ層 ４３・・・ｐ型ベース層 ４４・・・ｎ型エミツタ層 ４５・・・エミッタ電極 ４６・・・ベース電極 ４７・・・コレクタ電極 特許出願人 日本電信電話株式会社
モ接合バイポーラトランジスタと本発明による（１１１
）面に製作したホモ接合バイポーラトランジスタの電流
増幅率ｈＦＥをベース不純物濃度の関数として表わした
グラフ、第２図は、従来ｃ７）ＧａＡｓ （Ｚｏｏ）
面に製作したホモ接合バイポーラトランジスタと本発明
による（１１１）面に製作したホモ接合バイポーラトラ
ンジスタの電流増幅率ｈｒｇをベース幅Ｗの関数として
表わしたグラフ、第３図は１本発明の第１の実施例であ
る素子の断面を簡略に示したものであり、エピタキシャ
ル層から構成された素子の例を示す図、第４図は、本発
明の第２の実施例である素子の断面を簡略に示したもの
であり、ＧａＡｓ（１１１）基板にイオン注入法もしく
は熱拡散法により不純物を分布させた素子の例を示す図
である。 ３１−・・半絶縁性ＧａＡｓ （１１１）基板３２・・
・ｎ型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層３３・・・ｎ型
ＧａＡｓコレクタ層 ３４−ｐ型ＧａＡｓベース層 ３５・・・ｎ型ＧａＡｓエミツタ層 ３６・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓエミッタ・キャップ層３
７・・・エミッタ電極 ３８・・・ベース電極 ３９・・・コレクタ電極 ４１ ・・・半絶縁性ＧａＡｓ （１１１）基板４２・
・・ｎ型コレクタ層 ４３・・・ｐ型ベース層 ４４・・・ｎ型エミツタ層 ４５・・・エミッタ電極 ４６・・・ベース電極 ４７・・・コレクタ電極 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (1)
- １、半絶縁性またはｎ型導電性のＧａＡｓ単結晶の（１
１１）Ｇａ面または（１１１）Ａｓ面上に、ｎ型導電性
ＧａＡｓ層、ｐ型導電性ＧａＡｓ層、ｎ型導電性ＧａＡ
ｓ層がこの順序に設けられ、かつ、上記各々の層にオー
ミック電極が接続されていることを特徴とするバイポー
ラトランジスタ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229763A JP2758611B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | バイポーラトランジスタ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229763A JP2758611B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | バイポーラトランジスタ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279435A true JPH0279435A (ja) | 1990-03-20 |
| JP2758611B2 JP2758611B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16897291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63229763A Expired - Fee Related JP2758611B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | バイポーラトランジスタ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2758611B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05121353A (ja) * | 1991-04-29 | 1993-05-18 | Telefunken Electronic Gmbh | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のｎ−ドーピング半導体層上にオーム接触部を形成する方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247157A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP63229763A patent/JP2758611B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247157A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | Nec Corp | 半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05121353A (ja) * | 1991-04-29 | 1993-05-18 | Telefunken Electronic Gmbh | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体のｎ−ドーピング半導体層上にオーム接触部を形成する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2758611B2 (ja) | 1998-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |