JPH03153043A - 高速半導体装置 - Google Patents

高速半導体装置

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JPH03153043A
JPH03153043A JP29130089A JP29130089A JPH03153043A JP H03153043 A JPH03153043 A JP H03153043A JP 29130089 A JP29130089 A JP 29130089A JP 29130089 A JP29130089 A JP 29130089A JP H03153043 A JPH03153043 A JP H03153043A
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JP
Japan
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layer
collector
type
emitter
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP29130089A
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English (en)
Inventor
Kenichi Imamura
健一 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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〕 ペテロ接合バイポーラ・トランジスタと呼ばれる高速半
導体装置の改良に関し、 半導体層の構成材料を適切に選択することで、コレクタ
層の所要部分を良好に不活性化できるようにすることを
目的とし、 Inf’からなる基板に不純物を導入して形成され且つ
エミッタ層の下方に対向する部分を除いて不活性化され
たコレクタ層と、該コレクタ層上のInCaAsからな
るベース層と、該ベース層上のI nAffiAsから
なるエミッタ層とを備えてなるよう構成する。
(産業上の利用分野〕 本発明は、ペテロ接合バイポーラ・トランジスタ(he
terojunction  bipolar  tr
ansistor:HBT)と呼ばれる高速半導体装置
の改良に関する。
一般に、HBTは、電流利得が大きいこと、寄生抵抗が
小さいこと、低消費電力であることなどの利点があり、
高速半導体装置として期待されているものの一つである
が、ベース・コレクタ間のリーク電流を抑止すること、
或いは、ベース・コレクタ間容量を低減させることなど
の面で更に改良されなければならない。
〔従来の技術〕
第8図は従来の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は半導体1nP基板、 2はn型1nGaAsコレクタ・コンタクト層、3はn
型 nGaAs  コレクタ層、4はp型 nGaAs
ベース層、 5はn型1 nAffiAsエミッタ層、6はn 型1
 n G a A sエミッタ・コンタクト層、7はC
r / A uからなるエミッタ電極、8は同じ(ベー
ス電極、9は同じくコレクタ電極をそれぞれ示している
このような構成のHBTは電流利得が大きいこと、寄生
抵抗が少ないこと、I nGaAsのエネルギ・バンド
・ギャップが狭いことから低消費電力化が可能なことな
どの利点をもっている。
〔発明が解決しようとする課題) 第8図について説明したH B Tでは、p型InGa
Asベース層4の下側には全面に亙ってn型I nGa
Asコレクタ層3が存在しているが、必要であるのはn
型1nAffiAs工ミツタ層5の下方に在る部分のみ
であって、その他の部分は寄生容量を増大させることは
あっても、動作上からは何も役に立っていない。
そこで、n型1 nGaAsコレクタ層3のうち、n型
1nAffiAs工ミツタ層5の下方に在る部分を除き
、例えば酸素イオン或いは硼素イオンなどを打ち込んで
不活性化することが行われている。
然しなから、前記したように、I nGaAs/InA
ffiAs系HBTに於いては、コレクタ層3を構成し
ている1 nGaAsのエネルギ・バンド・ギャップは
0.75(eV)と狭いので、前記したようなイオンの
打ち込みを行っても、不活性化することは難しく、そし
て、絶縁膜を形成した場合、それとn型InGaAsコ
レクタ層3との間にリーク電流が発生するなどの問題が
ある。
本発明は、半導体層の構成材料を適切に選択することで
、コレクタ層の所要部分を良好に不活性化できるように
する。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の詳細な説明する為のHBTの要部切断
側面図を表し、第8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。
図に於いて、11はn゛型1nPコレクタ・コンタクト
層、12はn型1nPコレクタ層をそれぞれ示している
図及びその説明を比較すると判るように、第1図に見ら
れるHBTと第8図に見られるそれとでは、コレクタ・
コンタクト層及びコレクタ層の材料が相違していて、本
発明ではInPを用いている。
InPは、−1nGaAsに比較し、エネルギ・バンド
・ギャップが1.35 (eV)と大きいので、酸素イ
オンや硼素イオンを注入して不活性化し易く、また、絶
縁膜との間にリーク電流は生じない。尚、InPとIn
GaAs並びにInA I Asとは格子整合している
ので、結晶上の問題は全く発生しない。また、I nG
aAsとInPとの間には、伝導帯の底で0.22 (
eV)の不連続が存在しているのであるが、このHBT
では、コレクタ・ベース間に正のバイアス電圧を印加し
て使用するので動作上の問題も生じない。
このようなことから、本発明に依る高速半導体装置に於
いては、InPからなる基板(例えばn型InP基板1
)に不純物を導入して形成され且つエミッタ層の下方に
対向する部分を除いて不活性化されたコレクタ層(例え
ばn型1nPコレクタN12)と、該コレクタ層上のI
 nGaAsからなるベース層(例えばP型1nGaA
sベース層4)と、該ベース層上のI nAlAsから
なるエミッタ層(例えばn型I nAlAsエミッタ層
5)とを備えてなるよう構成する。
〔作用〕 前記手段を採ることに依り、コレクタ層のエネルギ・バ
ンド・ギャップは広くなるから、酸素イオンや硼素イオ
ンを打ち込んで不活性化することカ容易となり、従って
、ベース・コレクタ間容量の低減に有利であり、また、
絶縁膜との間に生ずるリーク電流も少なくなる。
〔実施例〕
第2図乃至第7図は本発明一実施例を製造する場合につ
いて解説する為の工程要所に於けるHBTの要部切断側
面図を表し、以下、これ等の図について詳細に説明する
。尚、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。
第2図参照 (2)−1 イオン注入法を通用することに依り、半絶縁性1nP基
板1にn゛型1nPコレクタ・コンタクト層11及びn
型1nPコレクタ層12を形成する為のイオン打ち込み
を行う。
この際のイオン注入条件を例示すると次の通りである。
■ コレクタ・コンタクト層11について注入イオン:
Si ドーズ量: I X 10 ” (cm−”)加速エネ
ルギ:250 (KeV) ■ コレクタ層12について 注入イオン:Si ドーズ量: 5 X 10 ” (c+r”)加速エネ
ルギ: 100 (KeV) (2)−2 化学気相堆積(chemical  vap。
ur  deposition:CVD)を適用するこ
とに依り、厚さが例えば1000 [人]程度である二
酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。
(2L−3 温度を例えば850(’C)とし、また、時間を例えば
10[秒〕として熱処理を行う。
これに依って、n“型1nPコレクタ・コンタクト層1
1の厚さは約3000 C人〕程度、そして、n型1n
Pコレクタ層12の厚さは約2000 [入〕程度とな
る。
第3図参照 (3)−1 分子線エピタキシャル成長(molecular  b
eam  epitaxy:MBE)法を適用すること
に依り、 p型1 nGaAsベース層4、 n型1nAfAsコミンタ層5、 n型1 nGaAsエミッタ・コンタクト層6を成長さ
せる。
この場合の各半導体層に関する主要データを例示すると
次の通りである。
■ ベース層4について 厚さ: 1000 (人〕 不純物濃度: I X 10 ” (cab−3)■ 
エミッタ層5について 厚さ:1500(人] 不純物濃度: I X 10 ” (cm−”)■ エ
ミッタ・コンタクト層6について厚さ:2000 C人
〕 不純物濃度: 5 X 1019(cm−’)第4図参
照 (4)−1 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用することに依り、
Cr/Au=200C人〕/3000(人]のエミッタ
電極7を形成する。
(4)−2 エツチング・ガスをCH4とする反応性イオン・エツチ
ング(reactive  ionetching:R
IE)法を適用することに依り、エミッタ電極7をマス
クとしてn型InGaAsエミッタ・コンタクト層6並
びにn型I nAj2Asエミッタ層5のメサ・エツチ
ングを行ってp型1nGaAsベース層4の一部を表出
させる。
(4)−3 イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を例えば
3 X I O” (cab−”)程度、また、加速エ
ネルギを例えば150 (KeV)程度としてメサ・エ
ツチングされたn型1 nAj!Asエミッタ層5の下
方に在る部分を除くn型1nPコレクタ層12の部分を
不活性化する為のプロトンの打ち込みを行って不活性領
域13を形成する。
第5図参照 (5)−1 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用することに依り、
Cr /Au=200 C人]/3000(人]のベー
ス電極8を形成する。
第6図参照 (6)−1 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
並びにエンチング・ガスをCH4とするRIE法を通用
することに依り、p型InGaAsベース層4及び不活
性領域13の階段状エツチングを行って、n゛型1nP
コレクタ・コンタクト層11の一部を表出させる。
(6)−2 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用することに依り、
Cr/Au=200(人〕/3000(人〕のコレクタ
電極9を形成する。
第7図参照 (7)−1 CVD法を通用することに依り、厚さ例えば4000 
(人〕程度の二酸化シリン或いは窒化シリコンからなる
カバー膜14を形成する。
〔発明の効果] 本発明の高速半導体装置では、InPからなる基板に不
純物を導入して形成され且つエミッタ層の下方に対向す
る部分を除いて不活性化されたコレクタ層と、8亥コレ
クタ層上のI nGaAsからなるベース層と、該ベー
ス層上のI nAj!Asからなるエミッタ層とを備え
ている。
前記構成を採ることに依り、コレクタ層のエネルギ・バ
ンド・キャップは広くなるから、酸素イオンや硼素イオ
ンを打ち込んで不活性化することが容易となり、従って
、ベース・コレクタ間容量の低減に有利であり、また、
絶縁膜との間に生ずるリーク電流も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明する為のHBTの要部切断
側面図、第2図乃至第7図は本発明一実施例を製造する
場合について説明する為の工程要所に於けるHBTの要
部切断側面図、第8図は従来のHBTを説明する為の要
部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、 1は半絶縁性1nP基板 2はn型 nGaAsコレクタ・コンタクト層、3はn
型 nGaAsコレクタ層、 4はp型 nGaAsベース層、 5はn型 nAjl!Asエミッタ層、6はn型 nG
aAsエミッタ・コンタクト層、7はCr / A u
からなるエミッタ電極、8は同じくベース電極、9は同
じくコレクタ電極、11はn゛型1nPコレクタ・コン
タクト層、12はn型1nPコレクタ層、13は不活性
領域、14はカバー膜をそれぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 InPからなる基板に不純物を導入して形成され且つエ
    ミッタ層の下方に対向する部分を除いて不活性化された
    コレクタ層と、 該コレクタ層上のInGaAsからなるベース層と、 該ベース層上のInAlAsからなるエミッタ層と を備えてなることを特徴とする高速半導体装置。
JP29130089A 1989-11-10 1989-11-10 高速半導体装置 Pending JPH03153043A (ja)

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JP29130089A JPH03153043A (ja) 1989-11-10 1989-11-10 高速半導体装置

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JPH03153043A true JPH03153043A (ja) 1991-07-01

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JP29130089A Pending JPH03153043A (ja) 1989-11-10 1989-11-10 高速半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05109756A (ja) * 1991-04-05 1993-04-30 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体デバイス製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6249659A (ja) * 1985-08-29 1987-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法

Patent Citations (1)

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