JPH03125476A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法Info
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- JPH03125476A JPH03125476A JP26215689A JP26215689A JPH03125476A JP H03125476 A JPH03125476 A JP H03125476A JP 26215689 A JP26215689 A JP 26215689A JP 26215689 A JP26215689 A JP 26215689A JP H03125476 A JPH03125476 A JP H03125476A
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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、高速動作に好適なパイポーラトランジスタに
関する。
関する。
【従来の技術Ｉ
ＳｉとＧｅの混晶によりベース層を形成した従来のヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタについては、信学技報、
第８８巻、Ｎ０．４１０（１９８９年）第２５頁から第
３０頁に記載されている。
ロ接合バイポーラトランジスタについては、信学技報、
第８８巻、Ｎ０．４１０（１９８９年）第２５頁から第
３０頁に記載されている。
このトランジスタの断面図を第２図に示す。Ｐ型Ｓｉ基
板１上に、ｎ型の高不純物濃度コレクタ層２、ｎ型の低
不純物濃度コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層７が
積層されている。このトランジスタにおいては、ベース
層４のみが歪みを持つＳｉとＧｅの混晶（ＳｉＧｅ）に
より形成され、その他の部分はＳｉによって形成されて
いる。本構造では、歪みを持つ５ｉＧｅの禁制帯幅がＳ
ｉよりも小さいためベース層からエミッタ層へのキャリ
アの注入が起こり難く、ホモ接合バイポーラＩ・ランジ
スタよりも高い電流増幅率が得られるため高速化に有利
であるという特徴髪持つ。また、ベース層からコレクタ
層へのキャリアの注入も起こりにくいため、飽和動作の
場合にホモ接合バイポーラトランジスタよりも高速動作
が可能となる。
板１上に、ｎ型の高不純物濃度コレクタ層２、ｎ型の低
不純物濃度コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層７が
積層されている。このトランジスタにおいては、ベース
層４のみが歪みを持つＳｉとＧｅの混晶（ＳｉＧｅ）に
より形成され、その他の部分はＳｉによって形成されて
いる。本構造では、歪みを持つ５ｉＧｅの禁制帯幅がＳ
ｉよりも小さいためベース層からエミッタ層へのキャリ
アの注入が起こり難く、ホモ接合バイポーラＩ・ランジ
スタよりも高い電流増幅率が得られるため高速化に有利
であるという特徴髪持つ。また、ベース層からコレクタ
層へのキャリアの注入も起こりにくいため、飽和動作の
場合にホモ接合バイポーラトランジスタよりも高速動作
が可能となる。
（発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、飽和動作においては高速化に有利であ
るが、最も高速動作が可能となるはずの非飽和動作にお
いては、ベース層から低不純物濃度コレクタ層にホール
の注入が起こりにくいため、コレクタ電流密度がある値
を超えると、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の間ト
こコレクタ電流に対するポテンシャル障壁が発生し、コ
レクタ電流密度が大きく取れなくなり、逆に動作速度の
低下が起こるという問題があった。
るが、最も高速動作が可能となるはずの非飽和動作にお
いては、ベース層から低不純物濃度コレクタ層にホール
の注入が起こりにくいため、コレクタ電流密度がある値
を超えると、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の間ト
こコレクタ電流に対するポテンシャル障壁が発生し、コ
レクタ電流密度が大きく取れなくなり、逆に動作速度の
低下が起こるという問題があった。
本発明の目的は、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の
間のコレクタ電流に対するポテンシャル障壁の発生を抑
制した構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供
することにある。
間のコレクタ電流に対するポテンシャル障壁の発生を抑
制した構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供
することにある。
本発明の他の目的は、高コレクタ電流領域でカーク効果
が発生した場合の動作速度の低下を抑制し、高速動作が
可能なヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供するこ
とにある。
が発生した場合の動作速度の低下を抑制し、高速動作が
可能なヘテロ接合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］
上記目的は、（１）高不純物濃度コレクタ層、低不純物
濃度コレクタ層、ベース層及びエミッタ層の積層よりな
るバイポーラトランジスタにおいて、ベース層と低不純
物濃度コレクタ層がＳｉとＧｅの混晶よりなることを特
徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（２）上
記低不純物濃度コレクタ層を形成する混晶のＧｅの比率
が、該低不純物濃度コレクタ層とベース層との境界から
該低不純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレクタ層と
の境界にかけて増大していることを特徴とする上記１項
記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（３）上記
エミッタ層はＳｉとＧｅの混晶よりなり、該混晶のＧｅ
の比率は、上記ベース層を形成する混晶のＧｅの比率の
最小値とほぼ同じかそれより小さいことを特徴とする上
記１項又は２項記載のヘテロ接合バイポーラトランジス
タ、（４）高不純物濃度コレクタ層、低不純物濃度コレ
クタ層、ベース層及びエミッタ層の積層よりなるバイポ
ーラトランジスタにおいて、低不純物濃度コレクタ層が
ＳｉとＧｅの混晶により形成され、− 該混晶のＧｅの比率が、該低不純物濃度コレクタ層とベ
ース層との境界から該低不純物濃度コレクタ層と高不純
物濃度コレクタ層との境界にかけて増大していることを
特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（５）
上記エミッタ層及び上記ベース層は、ＳｉとＧｅの混晶
よりなり、該混晶のＧｅの比率は、上記低不純物濃度コ
レクタ層を形成する混晶のＧｅの比率の最小値とほぼ同
じかそれより小さいことを特徴とする上記４項記載のヘ
テロ接合バイポーラトランジスタによって達成される。
濃度コレクタ層、ベース層及びエミッタ層の積層よりな
るバイポーラトランジスタにおいて、ベース層と低不純
物濃度コレクタ層がＳｉとＧｅの混晶よりなることを特
徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（２）上
記低不純物濃度コレクタ層を形成する混晶のＧｅの比率
が、該低不純物濃度コレクタ層とベース層との境界から
該低不純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレクタ層と
の境界にかけて増大していることを特徴とする上記１項
記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（３）上記
エミッタ層はＳｉとＧｅの混晶よりなり、該混晶のＧｅ
の比率は、上記ベース層を形成する混晶のＧｅの比率の
最小値とほぼ同じかそれより小さいことを特徴とする上
記１項又は２項記載のヘテロ接合バイポーラトランジス
タ、（４）高不純物濃度コレクタ層、低不純物濃度コレ
クタ層、ベース層及びエミッタ層の積層よりなるバイポ
ーラトランジスタにおいて、低不純物濃度コレクタ層が
ＳｉとＧｅの混晶により形成され、− 該混晶のＧｅの比率が、該低不純物濃度コレクタ層とベ
ース層との境界から該低不純物濃度コレクタ層と高不純
物濃度コレクタ層との境界にかけて増大していることを
特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ、（５）
上記エミッタ層及び上記ベース層は、ＳｉとＧｅの混晶
よりなり、該混晶のＧｅの比率は、上記低不純物濃度コ
レクタ層を形成する混晶のＧｅの比率の最小値とほぼ同
じかそれより小さいことを特徴とする上記４項記載のヘ
テロ接合バイポーラトランジスタによって達成される。
本発明におけるＳｉとＧｅの混晶中のＧｅの比率（原子
比）は０．１〜０．４程度である。Ｇｅの比率が０．１
未満の混晶は禁制帯幅のＳｉとの差が十分でなく、０．
４を超える混晶は歪が大きすぎて結晶成長により得るこ
とが困難である。なお、混晶の組成が層の膜圧方向に変
化しているときは、上記比率は平均の値を意味する。
比）は０．１〜０．４程度である。Ｇｅの比率が０．１
未満の混晶は禁制帯幅のＳｉとの差が十分でなく、０．
４を超える混晶は歪が大きすぎて結晶成長により得るこ
とが困難である。なお、混晶の組成が層の膜圧方向に変
化しているときは、上記比率は平均の値を意味する。
また本発明は、上記（１）〜（３）項においてはエミッ
タ層が、（４）〜（５）項においては工ミッタ層とベー
ス層がそれぞれＳｉにより形成されているバイポーラト
ランジスタのみでなく、」二記の混晶の組成のＧｅの最
小値とほぼ同じかそれよりさらに小さいＧｅの比率を持
つ５ｊＧｅの混晶を、上記Ｓ１の代わりに用いたバイポ
ーラ１ヘランジスタも含むものである。
タ層が、（４）〜（５）項においては工ミッタ層とベー
ス層がそれぞれＳｉにより形成されているバイポーラト
ランジスタのみでなく、」二記の混晶の組成のＧｅの最
小値とほぼ同じかそれよりさらに小さいＧｅの比率を持
つ５ｊＧｅの混晶を、上記Ｓ１の代わりに用いたバイポ
ーラ１ヘランジスタも含むものである。
（作用１
歪みを持つ５ｉＧｅの混晶でベース層と低不純物濃度コ
レクタ層の両方を形成した場合、従来のベース層のみに
５ｊＧｅの混晶を用いた場合と異なり、ベース層と低不
純物濃度コレクタ層の禁制帯幅に差がなくなるため、非
飽和動作でコレクタ電流密度が大きくなったときに、低
不純物濃度コレクタ層にホールが注入される。従って、
従来の場合のようにベース層と低不純物濃度コレクタ層
の間にコレクタ電流に対するポテンシャル障壁が発生し
、コレクタ電流密度が大きくとれないということは起こ
らない。また、エミッタ層とベース層は従来の場合と同
様にＳｉとＳｉより狭い禁制帯幅を持つ歪んだ５ｉＧｅ
のヘテロ接合となっているため、ホモ接合よりも高い電
流増幅率が得られるという効果はそのまま保存される。
レクタ層の両方を形成した場合、従来のベース層のみに
５ｊＧｅの混晶を用いた場合と異なり、ベース層と低不
純物濃度コレクタ層の禁制帯幅に差がなくなるため、非
飽和動作でコレクタ電流密度が大きくなったときに、低
不純物濃度コレクタ層にホールが注入される。従って、
従来の場合のようにベース層と低不純物濃度コレクタ層
の間にコレクタ電流に対するポテンシャル障壁が発生し
、コレクタ電流密度が大きくとれないということは起こ
らない。また、エミッタ層とベース層は従来の場合と同
様にＳｉとＳｉより狭い禁制帯幅を持つ歪んだ５ｉＧｅ
のヘテロ接合となっているため、ホモ接合よりも高い電
流増幅率が得られるという効果はそのまま保存される。
次に、低不純物濃度コレクタ層を組成に勾配を有する５
ｊＧｅの混晶で形成した場合は、低不純物濃度コレクタ
層内に接合の拡散電位による電場以外に、接合バイアス
によらない電場が発生する。
ｊＧｅの混晶で形成した場合は、低不純物濃度コレクタ
層内に接合の拡散電位による電場以外に、接合バイアス
によらない電場が発生する。
特に、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の境界から、
低不純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレクタ層との
境界にかけて組成のＧｅの比率を徐々に大きくした場合
には、コレクタ電流を担う電子を加速する電場を発生さ
せることができる。例えば、低不純物濃度コレクタ層の
厚さを１０００人とし、ベース層と低不純物濃度コレク
タ層の境界でのＧｅの比率を０．１、低不純物濃度コレ
クタ層と高不純物濃度コレクタ層の境界でのＧｅの比率
を０．２としその間の低不純物濃度コレクタ層内ではＧ
ｅの比率が線型に変化するようにした場合、禁制帯幅が
線型に変化することにより電子をベースから高不純物濃
度コレクタ層方向に加速する約１０ ＫＶ／ａｍの電場
が接合電場に加わる。従ってコレクタ電流密度が大きく
なりカーク効果が起こった場合にも、従来のバイポーラ
トランジスタと異なり低不純物濃度コレクタ層中に約１
０ＫＶ／ｃｍの電場が存在するために、電子はほぼ飽和
速度に近い速度で移動し、高速動作が可能となる。
低不純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレクタ層との
境界にかけて組成のＧｅの比率を徐々に大きくした場合
には、コレクタ電流を担う電子を加速する電場を発生さ
せることができる。例えば、低不純物濃度コレクタ層の
厚さを１０００人とし、ベース層と低不純物濃度コレク
タ層の境界でのＧｅの比率を０．１、低不純物濃度コレ
クタ層と高不純物濃度コレクタ層の境界でのＧｅの比率
を０．２としその間の低不純物濃度コレクタ層内ではＧ
ｅの比率が線型に変化するようにした場合、禁制帯幅が
線型に変化することにより電子をベースから高不純物濃
度コレクタ層方向に加速する約１０ ＫＶ／ａｍの電場
が接合電場に加わる。従ってコレクタ電流密度が大きく
なりカーク効果が起こった場合にも、従来のバイポーラ
トランジスタと異なり低不純物濃度コレクタ層中に約１
０ＫＶ／ｃｍの電場が存在するために、電子はほぼ飽和
速度に近い速度で移動し、高速動作が可能となる。
また以上の説明において、Ｓ」とＳ ］、 Ｇ ｅの混
晶の組み合わせのヘテロ接合について説明したが、該５
ｉＧｅの混晶の組成のＧｅの最小値より、Ｇｅの組成が
さらに小さい値を持つ５ｉＧｅの混晶を上記Ｓｉの代わ
りに用いたときも同様な作用が得られることは言うまで
もない。
晶の組み合わせのヘテロ接合について説明したが、該５
ｉＧｅの混晶の組成のＧｅの最小値より、Ｇｅの組成が
さらに小さい値を持つ５ｉＧｅの混晶を上記Ｓｉの代わ
りに用いたときも同様な作用が得られることは言うまで
もない。
［実施例１
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例 １
第１図、第３図を用いて第１の実施例を説明する。第１
図に本発明のバイポーラトランジスタの断面図を示す。
図に本発明のバイポーラトランジスタの断面図を示す。
Ｐ型Ｓｉ基板１上に、高濃度ｎ型Ｓ１よりなる高不純物
濃度コレクタ層２、低濃度ｎ型５ｉｏ６Ｇｅｏ２よりな
る低不純物濃度コレクタＩ岬３ （厚さ１０００人、キ
ャリア濃度Ｉ Ｘ １．０” ｃｍ−３）、Ｐ型Ｓｉｏ
、Ｇｅｏ、よりなるベース層４（厚さ１０００人、キャ
リア濃度５Ｘ］、０１１１ｃｍ−３）、ｎ型Ｓｉよりな
るエミッタ層７（厚さ１０００人、キャリア濃度１×１
０’ｇｃｍ−’）が積層され、さらに高濃度Ｐ型５ｊｏ
ｌｌＧｃｏ、２層５．５ｊｏ２膜６、金属電極８．９．
１０が配置されている。
濃度コレクタ層２、低濃度ｎ型５ｉｏ６Ｇｅｏ２よりな
る低不純物濃度コレクタＩ岬３ （厚さ１０００人、キ
ャリア濃度Ｉ Ｘ １．０” ｃｍ−３）、Ｐ型Ｓｉｏ
、Ｇｅｏ、よりなるベース層４（厚さ１０００人、キャ
リア濃度５Ｘ］、０１１１ｃｍ−３）、ｎ型Ｓｉよりな
るエミッタ層７（厚さ１０００人、キャリア濃度１×１
０’ｇｃｍ−’）が積層され、さらに高濃度Ｐ型５ｊｏ
ｌｌＧｃｏ、２層５．５ｊｏ２膜６、金属電極８．９．
１０が配置されている。
第３図に、このバイポーラトランジスタのエミッタ、ベ
ース、コレクタの非飽和大電流動作時のバンド図を示す
。また比較のため、第２図に示した従来のバイポーラト
ランジスタの同様なバンド図を第４図に示す。本実施例
のバイポーラ１−ランジスタにおいては、ベース層４と
、低不純物濃度コレクタ層３は、両方とも歪みを有する
５ｉｌｌ。
ース、コレクタの非飽和大電流動作時のバンド図を示す
。また比較のため、第２図に示した従来のバイポーラト
ランジスタの同様なバンド図を第４図に示す。本実施例
のバイポーラ１−ランジスタにおいては、ベース層４と
、低不純物濃度コレクタ層３は、両方とも歪みを有する
５ｉｌｌ。
Ｇ ｅｏ、 ２によって形成されているため、それらの
間で禁制帯幅には差はない。従って大電流非飽和動作時
に、ホールがベース層から低不純物濃度コレクタ層に注
入されるため、低不純物濃度コレクタ層における電子に
対する障壁は生じない。そのため従来の装置よりも大き
なコレクタ電流密度が得ることができ、より高速なトラ
ンジスタ動作が可能である。
間で禁制帯幅には差はない。従って大電流非飽和動作時
に、ホールがベース層から低不純物濃度コレクタ層に注
入されるため、低不純物濃度コレクタ層における電子に
対する障壁は生じない。そのため従来の装置よりも大き
なコレクタ電流密度が得ることができ、より高速なトラ
ンジスタ動作が可能である。
また、本実施例及び上記従来のバイポーラトランジスタ
のコレクタ電流Ｉｃと遮断周波数ｆＴの関係を第１２図
に曲線１０２及び曲線１０１として示す。図に見られる
ように、本実施例のバイポーラトランジスタの最大遮断
周波数ｆ Ｔｍａ×は、従来のそれの約１．７倍となっ
た。
のコレクタ電流Ｉｃと遮断周波数ｆＴの関係を第１２図
に曲線１０２及び曲線１０１として示す。図に見られる
ように、本実施例のバイポーラトランジスタの最大遮断
周波数ｆ Ｔｍａ×は、従来のそれの約１．７倍となっ
た。
このバイポーラトランジスタの製造方法を第１３図に示
した工程図により説明する。Ｐ型Ｓｉ基板１上に、熱拡
散法により高濃度ｎ型Ｓｉ／曽２’を形成する。さらに
分子線エピタキシー法により、低濃度ｎ型５ｉＧｅ層３
′、Ｐ型５ｉＧｅ層４′、ｎ型８１層７′を連続的にエ
ピタキシャル成長させる（第１３図（ａ））。次にホト
リソグラフィとエツチングにより素子分離溝を形成し、
そこに５ｉｎ２膜６を埋め込む（第１３図（ｂ））。次
に同じくホトリソグラフィとエツチングにより、エッミ
タ層７となる部分以外のｎ型Ｓｉ層７′をエツチング除
去し、さらにベース層４、低不純物濃度コレクタ層３と
なる部分以外のＰ型５ｊＧｅ層４′、低濃度ｎ型５ｉＧ
ｅ層３′をエツチング除去する（第１３図（Ｃ））。最
後に素子表面に気相反応堆積法により５ｉｎ２膜を形成
し、通常の方法によりエミッタ、ベース、コレクタの金
属電極８．９．１０を形成し第１図に示したバイポーラ
トランジスタを形成する。
した工程図により説明する。Ｐ型Ｓｉ基板１上に、熱拡
散法により高濃度ｎ型Ｓｉ／曽２’を形成する。さらに
分子線エピタキシー法により、低濃度ｎ型５ｉＧｅ層３
′、Ｐ型５ｉＧｅ層４′、ｎ型８１層７′を連続的にエ
ピタキシャル成長させる（第１３図（ａ））。次にホト
リソグラフィとエツチングにより素子分離溝を形成し、
そこに５ｉｎ２膜６を埋め込む（第１３図（ｂ））。次
に同じくホトリソグラフィとエツチングにより、エッミ
タ層７となる部分以外のｎ型Ｓｉ層７′をエツチング除
去し、さらにベース層４、低不純物濃度コレクタ層３と
なる部分以外のＰ型５ｊＧｅ層４′、低濃度ｎ型５ｉＧ
ｅ層３′をエツチング除去する（第１３図（Ｃ））。最
後に素子表面に気相反応堆積法により５ｉｎ２膜を形成
し、通常の方法によりエミッタ、ベース、コレクタの金
属電極８．９．１０を形成し第１図に示したバイポーラ
トランジスタを形成する。
なお、エミッタ層として、Ｓｉの代わりに、ベース層の
混晶の組成のＧｅの最小値よりさらに小さいＧｅの比率
を持つ５ｊＧｅの混晶を用いたバイポーラトランジスタ
を製造したが、上記の場合とほぼ同様な効果が得られた
。
混晶の組成のＧｅの最小値よりさらに小さいＧｅの比率
を持つ５ｊＧｅの混晶を用いたバイポーラトランジスタ
を製造したが、上記の場合とほぼ同様な効果が得られた
。
実施例 ２
第５図に本発明のバイポーラトランジスタの第２の実施
例の断面図を示す。第５図における１〜９の部分は第１
図の場合と同じであり、１２は低濃度ｎ型５ｉＧｅ層（
厚さ１０００人、キャリア濃度１×１０”ｃｍ−′）、
１３はＰ型５ｉＧｅ層、（厚さ５００人、キャリア濃度
５×１０“［１ｃｍ３）である。第５図のＡＡ断面にお
けるこのバイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁制帯
幅を第６図に示す。低濃度ｎ型５ｉ＝１１ ＧｅＮ］、２、Ｐ型５ｉＧｅＮ１３は、それぞれ図に示
すようなＧｅ比率の勾配を有する５ｉＧｅによって形成
されている。低濃度ｎ型５ｉＧｅ層１２は低不純物濃度
コレクタ層、Ｐ型５ｉＧｅ層１３はベース層として働く
。なお、第５図においてはコレクタ電極は省略しである
。
例の断面図を示す。第５図における１〜９の部分は第１
図の場合と同じであり、１２は低濃度ｎ型５ｉＧｅ層（
厚さ１０００人、キャリア濃度１×１０”ｃｍ−′）、
１３はＰ型５ｉＧｅ層、（厚さ５００人、キャリア濃度
５×１０“［１ｃｍ３）である。第５図のＡＡ断面にお
けるこのバイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁制帯
幅を第６図に示す。低濃度ｎ型５ｉ＝１１ ＧｅＮ］、２、Ｐ型５ｉＧｅＮ１３は、それぞれ図に示
すようなＧｅ比率の勾配を有する５ｉＧｅによって形成
されている。低濃度ｎ型５ｉＧｅ層１２は低不純物濃度
コレクタ層、Ｐ型５ｉＧｅ層１３はベース層として働く
。なお、第５図においてはコレクタ電極は省略しである
。
本実施例においては、第６図に示すようにベース層及び
低不純物濃度コレクタ層にがけて禁制帯幅が約０ 、２
ｅＶ小さくなっている。従って、第７図にバンド図を示
すように、非飽和大電流動作時においても、低不純物濃
度コレクタ層内には、高濃度コレクタ層方向に電子を加
速する約１ｏ数ＫＶ／ｃｍの電場が存在している。その
ため、非飽和大電流動作時にカーク効果によって低不純
物濃度コレクタ層内の電場が小さくなり、電子速度が低
下し、動作速度が小さくなってしまうという従来のバイ
ポーラトランジスタにおける問題を改善し、より高速な
トランジスタ動作が可能となる。
低不純物濃度コレクタ層にがけて禁制帯幅が約０ 、２
ｅＶ小さくなっている。従って、第７図にバンド図を示
すように、非飽和大電流動作時においても、低不純物濃
度コレクタ層内には、高濃度コレクタ層方向に電子を加
速する約１ｏ数ＫＶ／ｃｍの電場が存在している。その
ため、非飽和大電流動作時にカーク効果によって低不純
物濃度コレクタ層内の電場が小さくなり、電子速度が低
下し、動作速度が小さくなってしまうという従来のバイ
ポーラトランジスタにおける問題を改善し、より高速な
トランジスタ動作が可能となる。
本実施例のバイポーラｌ−ランジメタのコレクタ電流Ｉ
Ｃと遮断周波数ｆＴの関係を第１２図に曲線２− １０３として示す。図に見られるように、本実施例のバ
イポーラトランジスタの最大遮断周波数ｆ Ｔｍ１ｌＸ
は、従来のそれの約３倍となった。
Ｃと遮断周波数ｆＴの関係を第１２図に曲線２− １０３として示す。図に見られるように、本実施例のバ
イポーラトランジスタの最大遮断周波数ｆ Ｔｍ１ｌＸ
は、従来のそれの約３倍となった。
なお、エミッタ層として、Ｓｉの代わりに、ベース層の
混晶の組成のＧｅの最小値よりさらに小さいＧｅの比率
を持っ５ｉＧｅの混晶を用いたバイポーラトランジスタ
を製造したが、」二記の場合とほぼ同様な効果が得られ
た。
混晶の組成のＧｅの最小値よりさらに小さいＧｅの比率
を持っ５ｉＧｅの混晶を用いたバイポーラトランジスタ
を製造したが、」二記の場合とほぼ同様な効果が得られ
た。
実施例 ３
第８図に本発明のバイポーラトランジスタの第３の実施
例の断面図を示す。第８図における１〜１２の部分は第
５図の場合と同じである。１４はＰ型Ｓ］層、（厚さ５
００人、キャリア濃度ｓｘ １０”ｃｍ−３）、１５は
高濃度Ｐ型Ｓｉ層、１６はＰ型多結晶Ｓ１膜、１７はｎ
型機結晶Ｓ」膜である。第８図のＢＢ断面におけるこの
バイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁制帯幅を第９
図に示す。低濃度ｎ型Ｓ ｉＧｅ層１２は、図に示すよ
うなＧｅ比率の勾配を有するＳ ｉ Ｇ ｅによって形
成されている。低濃度り型５ＩＧｅ層１２は低不純物濃
度コレクタ層、Ｐ型ＳｉＮ１４はベース層、Ｐ型多結晶
Ｓｉ膜１６はベース取り出し電極、ｎ型機結晶Ｓｉ膜１
７はエミッタ層として働く。エッミタ層に広い禁制帯幅
を有するｎ型微結晶Ｓｉ膜を用いており、Ｐ型Ｓ１から
なるベース層との間でヘテロ接合が形成されている。
例の断面図を示す。第８図における１〜１２の部分は第
５図の場合と同じである。１４はＰ型Ｓ］層、（厚さ５
００人、キャリア濃度ｓｘ １０”ｃｍ−３）、１５は
高濃度Ｐ型Ｓｉ層、１６はＰ型多結晶Ｓ１膜、１７はｎ
型機結晶Ｓ」膜である。第８図のＢＢ断面におけるこの
バイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁制帯幅を第９
図に示す。低濃度ｎ型Ｓ ｉＧｅ層１２は、図に示すよ
うなＧｅ比率の勾配を有するＳ ｉ Ｇ ｅによって形
成されている。低濃度り型５ＩＧｅ層１２は低不純物濃
度コレクタ層、Ｐ型ＳｉＮ１４はベース層、Ｐ型多結晶
Ｓｉ膜１６はベース取り出し電極、ｎ型機結晶Ｓｉ膜１
７はエミッタ層として働く。エッミタ層に広い禁制帯幅
を有するｎ型微結晶Ｓｉ膜を用いており、Ｐ型Ｓ１から
なるベース層との間でヘテロ接合が形成されている。
本実施例のバイポーラトランジスタの最大遮断周波数ｆ
Ｔｍａ×は、第１２図に曲線１０３として示すように
、従来のそれの約３倍となった。この場合にも、非飽和
大電流動作時において、実施例２の場合と同様に低不純
物濃度コレクタ層に電子を加速する電場が存在するため
に低不純物濃度コレクタ層がＳｉのみからなる従来の構
造のバイポーラトランジスタよりも高速動作に適してい
る。
Ｔｍａ×は、第１２図に曲線１０３として示すように
、従来のそれの約３倍となった。この場合にも、非飽和
大電流動作時において、実施例２の場合と同様に低不純
物濃度コレクタ層に電子を加速する電場が存在するため
に低不純物濃度コレクタ層がＳｉのみからなる従来の構
造のバイポーラトランジスタよりも高速動作に適してい
る。
なお、エミッタ層とベース層として、それぞれＳｉの代
りに、上記低不純物濃度コレクタ層の混晶の組成のＧｅ
の最小値とほぼ同じＧｅの比率を持つ５ｉＧｅの混晶を
用いたバイポーラトランジスタを製造したが、はぼ同様
な効果が得られた。
りに、上記低不純物濃度コレクタ層の混晶の組成のＧｅ
の最小値とほぼ同じＧｅの比率を持つ５ｉＧｅの混晶を
用いたバイポーラトランジスタを製造したが、はぼ同様
な効果が得られた。
実施例 ４
第１０図に本発明のバイポーラトランジスタの第４の実
施例の断面図を示す。第１０図における１〜１２の部分
は第５図の場合と同じである。１８はＰ型Ｓｉ層（厚さ
５００人、キャリア濃度１×１０１１０ｌ９’ ）、１
９はｎ型Ｓｉ層（厚さ１０００人、キャリア濃度Ｉ Ｘ
１０１５ｃｍ”−” ）である。第１０図のＣＣ断面
におけるこのバイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁
制帯幅を第１１図に示す。低濃度ｎ型５ｉＧｅ層１２は
、図に示すようなＧｅ比率の勾配を有する５ｉＧｅによ
って形成されている。Ｐ型Ｓｉ層１８はベース層、ｎ型
Ｓｉ層１９はエミッタ層として働く。
施例の断面図を示す。第１０図における１〜１２の部分
は第５図の場合と同じである。１８はＰ型Ｓｉ層（厚さ
５００人、キャリア濃度１×１０１１０ｌ９’ ）、１
９はｎ型Ｓｉ層（厚さ１０００人、キャリア濃度Ｉ Ｘ
１０１５ｃｍ”−” ）である。第１０図のＣＣ断面
におけるこのバイポーラトランジスタのＧｅ比率及び禁
制帯幅を第１１図に示す。低濃度ｎ型５ｉＧｅ層１２は
、図に示すようなＧｅ比率の勾配を有する５ｉＧｅによ
って形成されている。Ｐ型Ｓｉ層１８はベース層、ｎ型
Ｓｉ層１９はエミッタ層として働く。
本実施例においては、ベースの高濃度不純物添加による
禁制帯幅狭小化効果によって、第１１図に示すようにエ
ミッタとベースの禁制帯に約０．０３ｅＶの差が生じて
いる。従って液体窒素温度程度に冷却して動作させると
、エミッターベースがヘテロ接合の場合と同様に高い電
流増幅率が得られる。
禁制帯幅狭小化効果によって、第１１図に示すようにエ
ミッタとベースの禁制帯に約０．０３ｅＶの差が生じて
いる。従って液体窒素温度程度に冷却して動作させると
、エミッターベースがヘテロ接合の場合と同様に高い電
流増幅率が得られる。
本実施例のバイポーラトランジスタの最大遮断周波数ｆ
丁ｍａｘは、第１２図に曲線１０３として示すように
、従来のそれの約３倍となった。この場合にも、非飽和
大電流動作時において実施例２と１５ 同様に低不純物濃度コレクタ層に電子を加速する電場が
存在するために、低不純物濃度コレクタ層がＳｉのみか
らなる従来の構造よりも高速動作に適している。
丁ｍａｘは、第１２図に曲線１０３として示すように
、従来のそれの約３倍となった。この場合にも、非飽和
大電流動作時において実施例２と１５ 同様に低不純物濃度コレクタ層に電子を加速する電場が
存在するために、低不純物濃度コレクタ層がＳｉのみか
らなる従来の構造よりも高速動作に適している。
なお、エミッタ層とベース層として、それぞれＳｉの代
りに、上記低不純物濃度コレクタ層の混晶の組成のＧｅ
の最小値よりさらに／４ＸさいＧｅの比率を持つ５ｉＧ
ｅの混晶を用いたバイポーラ１ヘランジスタを製造した
が、はぼ同様な効果が得られた。
りに、上記低不純物濃度コレクタ層の混晶の組成のＧｅ
の最小値よりさらに／４ＸさいＧｅの比率を持つ５ｉＧ
ｅの混晶を用いたバイポーラ１ヘランジスタを製造した
が、はぼ同様な効果が得られた。
［発明の効果１
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、ベース
層と低不純物濃度コレクタ層がＳｉとＧｅの混晶よりな
り、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の間のコレクタ
電流に対するポテンシャル障壁の発生を抑制し、大きな
コレクタ電流を取ることができる。
層と低不純物濃度コレクタ層がＳｉとＧｅの混晶よりな
り、ベース層と低不純物濃度コレクタ層の間のコレクタ
電流に対するポテンシャル障壁の発生を抑制し、大きな
コレクタ電流を取ることができる。
また、低不純物濃度コレクタ層を組成に勾配を有する５
ｉＧｅで形成した本発明のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタは、従来のバイポーラ１−ランジスタと比較して
、例えば最大遮断周波数ｆｒｍａｘ６ が約３倍となる。
ｉＧｅで形成した本発明のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタは、従来のバイポーラ１−ランジスタと比較して
、例えば最大遮断周波数ｆｒｍａｘ６ が約３倍となる。
第１図は本発明の第１の実施例のバイポーラトランジス
タの断面図、第２図は従来のバイポーラトランジスタの
断面図、第３図は本発明の第１の実施例のエミッタ、ベ
ース、コレクタの非飽和大電流動作時のバンド図、第４
図は従来のトランジスタの場合の同様なバンド図、第５
図は本発明の第２の実施例のバイポーラトランジスタの
断面図、第６図は第５図におけるＡＡ断面のＧｅ含有比
率及び禁制帯幅を示す図、第７図は第５図に示したバイ
ポーラトランジスタの非飽和大電流動作時のバンド図、
第８図及び第１０図はそれぞれ本発明の第３、第４の実
施例のバイポーラトランジスタの断面図、第９図及び第
１１図はそれぞれ第８図及び第１０図におけるＢＢ、Ｃ
Ｃ断面のＧｅ含有比率及び禁制帯幅を示す図、第１２図
は本発明の各実施例及び従来のバイポーラトランジスタ
のコレクタ電流Ｉｃと遮断周波数ｆｔの関係を示す図、
第１３図は本発明の第１の実施例のパイボーラトランジ
スタの製造工程を説明する工程図である。 １・・・・・・Ｐ型Ｓｉ基板 ２・・・・・・高不純物濃度コレクタ層２′・・・高濃
度ｎ型Ｓｉ層 ３・・・・・・低不純物濃度コレクタ層３′・・・低濃
度ｎ型５ｉＧｅ層 ４・・・・・・ベース層 ４′・・・Ｐ型５ｉＧｅ
層５−＝−高濃度Ｐ型Ｓ ｉｏ、Ｇｅｏ２Ｊ１６・・・
・・・ＳｉＯ□膜 ７・・・・・・エミッタ層７’
、１９・・・ｎ型Ｓｉ層 ８．９．１０・・金属電極 １２・低濃度ｎ型５ｉＧｅ層 １３ ・ｉ Ｐ型５ｉＧｅ層 １４．１８−Ｐ型Ｓ１層
１５・・・高濃度Ｐ型Ｓｉ層 １６・・・Ｐ型多結晶Ｓｉ膜 １７・・・ｎ型機結晶Ｓｉ膜 １０１．１０２．１０３・・・曲線
タの断面図、第２図は従来のバイポーラトランジスタの
断面図、第３図は本発明の第１の実施例のエミッタ、ベ
ース、コレクタの非飽和大電流動作時のバンド図、第４
図は従来のトランジスタの場合の同様なバンド図、第５
図は本発明の第２の実施例のバイポーラトランジスタの
断面図、第６図は第５図におけるＡＡ断面のＧｅ含有比
率及び禁制帯幅を示す図、第７図は第５図に示したバイ
ポーラトランジスタの非飽和大電流動作時のバンド図、
第８図及び第１０図はそれぞれ本発明の第３、第４の実
施例のバイポーラトランジスタの断面図、第９図及び第
１１図はそれぞれ第８図及び第１０図におけるＢＢ、Ｃ
Ｃ断面のＧｅ含有比率及び禁制帯幅を示す図、第１２図
は本発明の各実施例及び従来のバイポーラトランジスタ
のコレクタ電流Ｉｃと遮断周波数ｆｔの関係を示す図、
第１３図は本発明の第１の実施例のパイボーラトランジ
スタの製造工程を説明する工程図である。 １・・・・・・Ｐ型Ｓｉ基板 ２・・・・・・高不純物濃度コレクタ層２′・・・高濃
度ｎ型Ｓｉ層 ３・・・・・・低不純物濃度コレクタ層３′・・・低濃
度ｎ型５ｉＧｅ層 ４・・・・・・ベース層 ４′・・・Ｐ型５ｉＧｅ
層５−＝−高濃度Ｐ型Ｓ ｉｏ、Ｇｅｏ２Ｊ１６・・・
・・・ＳｉＯ□膜 ７・・・・・・エミッタ層７’
、１９・・・ｎ型Ｓｉ層 ８．９．１０・・金属電極 １２・低濃度ｎ型５ｉＧｅ層 １３ ・ｉ Ｐ型５ｉＧｅ層 １４．１８−Ｐ型Ｓ１層
１５・・・高濃度Ｐ型Ｓｉ層 １６・・・Ｐ型多結晶Ｓｉ膜 １７・・・ｎ型機結晶Ｓｉ膜 １０１．１０２．１０３・・・曲線
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高不純物濃度コレクタ層、低不純物濃度コレクタ層
、ベース層及びエミッタ層の積層よりなるバイポーラト
ランジスタにおいて、ベース層と低不純物濃度コレクタ
層がＳｉとＧｅの混晶よりな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、上記低不純物濃度コレクタ層を形成する混晶のＧｅ
の比率が、該低不純物濃度コレクタ層とベース層との境
界から該低不純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレク
タ層との境界にかけて増大していることを特徴とする請
求項１記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。 ３、上記エミッタ層はＳｉとＧｅの混晶よりなり、該混
晶のＧｅの比率は、上記ベース層を形成する混晶のＧｅ
の比率の最小値とほぼ同じかそれより小さいことを特徴
とする請求項１又は２記載のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ。 ４、高不純物濃度コレクタ層、低不純物濃度コレクタ層
、ベース層及びエミッタ層の積層よりなるバイポーラト
ランジスタにおいて、低不純物濃度コレクタ層がＳｉと
Ｇｅの混晶により形成され、該混晶のＧｅの比率が、該
低不純物濃度コレクタ層とベース層との境界から該低不
純物濃度コレクタ層と高不純物濃度コレクタ層との境界
にかけて増大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。 ５、上記エミッタ層及び上記ベース層は、ＳｉとＧｅの
混晶よりなり、該混晶のＧｅの比率は、上記低不純物濃
度コレクタ層を形成する混晶のＧｅの比率の最小値とほ
ぼ同じかそれより小さいことを特徴とする請求項４記載
のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26215689A JP2963704B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26215689A JP2963704B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125476A true JPH03125476A (ja) | 1991-05-28 |
| JP2963704B2 JP2963704B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17371841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26215689A Expired - Fee Related JP2963704B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963704B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962880A (en) * | 1996-07-12 | 1999-10-05 | Hitachi, Ltd. | Heterojunction bipolar transistor |
| US7064416B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-06-20 | International Business Machines Corporation | Semiconductor device and method having multiple subcollectors formed on a common wafer |
| US9199670B2 (en) | 2012-04-10 | 2015-12-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Vehicle body |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP26215689A patent/JP2963704B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962880A (en) * | 1996-07-12 | 1999-10-05 | Hitachi, Ltd. | Heterojunction bipolar transistor |
| US7064416B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-06-20 | International Business Machines Corporation | Semiconductor device and method having multiple subcollectors formed on a common wafer |
| US7303968B2 (en) | 2001-11-16 | 2007-12-04 | International Business Machines Corporation | Semiconductor device and method having multiple subcollectors formed on a common wafer |
| US9199670B2 (en) | 2012-04-10 | 2015-12-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Vehicle body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2963704B2 (ja) | 1999-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |