JPH0380543A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0380543A
JPH0380543A JP21594889A JP21594889A JPH0380543A JP H0380543 A JPH0380543 A JP H0380543A JP 21594889 A JP21594889 A JP 21594889A JP 21594889 A JP21594889 A JP 21594889A JP H0380543 A JPH0380543 A JP H0380543A
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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〕 ヘテロジャンクシぎンバイポーラトランジスタC以下、
HBTと云う、)、ホットエレクトロントランジスタ(
以下、)IETと云う、)、及び、レゾナントトンネリ
ングホットエレクトロントランジスタ(以下、RHET
と云う、)の改良、特に、ベース・コレクタ間の接合容
量を低減する改良に関し、 ベース・コレクタ間の接合面積を小さくして接合容量を
減少し、動作速度の速いHBT、WET、及び、RHE
Tを供給することを目的とし、上記の目的のうちのHB
Tは、基板上にn型のInGaAs層よりなるコレクタ
コンタクト層が形成され、このn型のInGaAs層よ
りなるコレクタコンタクト層の一部領域上に、n型のI
nP層よりなるコレクタ層が形成され、このn型のIn
P)iよりなるコレクタ層上に、このコレクタ層よりひ
さし状に突出してp型のI nGaAs層よりなるベー
ス層が形成され、このp型のI nGaAsよりなるベ
ース層上に、n型のI nAj!As層よりなり、前記
のコレクタ層とお〜む藤岡−の面積を有するエミッタ層
が形成され、このn型のInAjjAs層よりなるエミ
ッタ層上に、n0型のI rCSaAs層よりなるエミ
ッタコンタクト層が形成され、このn“型のI nGa
As層よりなるエミッタコンタクト層上にエミッタ電極
が形成され、前記のp型のInGaAs層よりなるベー
ス層上にベース電極が形成され、前記のn型のInGa
As層よりなるコレクタコンタクト層上にコレクタ電極
が形成されている半導体装置をもって構成される。
上記の目的のうちのHETは、基板上にn型のInGa
As層よりなるコレクタ層が形成され、このn型のIn
GaAs層よりなるコレクタ層の一部領域上に、i型の
I n PJiよりなるコレクタバリヤ層が形成され、
このi型のInP層よりなるコレクタバリヤ層上に、こ
のコレクタバリヤ層よりひさし状に突出してn型のI 
nGaAs層よりなるベース層が形成され、このn型の
I nGaAs1lよりなるベース層上に、i型の1 
nGaAs層よりなり前記のコレクタバリヤ層とお\む
ね同一の面積を有するエミッタバリヤ層が形成され、こ
の1型のInAj!As層よりなるエミッタバリヤ層上
に、n型のI nGaAs層よりなるエミッタ層が形成
され、このn型のInGaAs層よりなるエミッタ層上
にエミッタ電極が形成され、前記のn型のI nC;a
As層よりなるベース層上にベース電極が形成され、前
記のn型のI nGaAs層よりなるコレクタ層上にコ
レクタ層上が形成されている半導体装置をもって構成さ
れる。
上記の目的のうちのRHETは、基板上にn型のI n
GaAs層よりなるコレクタ層が形成され、このn型の
InGaAs層よりなるコレクタ層の一部領域上に、i
型のInP層よりなるコレクタバリヤ層が形成され、こ
のi型のInP層よりなるコレクタバリヤ層上に、この
コレクタバリヤ層よりひさし状に突出してn型の1nG
aAs層よりなるベース層が形成され、このn型のI 
nGaAs層よりなるベース層上に、i型のI nAj
!As層よりなり前記のコレクタバリヤ層とお覧むね同
一の面積を有する第1のエミッタバリヤ層が形成され、
このi型のI nAI!、As層よりなる第1のエミッ
タバリヤ層上に、i型のInCaAs層とi型のI n
AffiAstiよりなる第2のエミッタバリヤ層とが
順次形成され、このi型のInAn!As層よりなる第
2のエミッタバリヤ層上に、n型のI nGaAs層よ
りなるエミッタ層が形成され、このn型のI nGaA
s層よりなるエミッタ層上にエミッタ電極が形成され、
前記のn型のInGaAs層よりなるベース層上にベー
ス電極が形成され、前記のn型のInGaAs層よりな
るコレクタ層上にコレクタ電極が形成されている半導体
装置をもって構成される。
〔産業上の利用分野] 本発明は、HBT%HET、及び、RHETの改良、特
に、ベース・コレクタ間の接合容量を低減する改良に関
する。
〔従来の技術〕
化合物半導体を使用したHETは、ベース層を走行する
電子の速度がlQ”c+*/s程度で、電界効果トラン
ジスタに比べて1桁程度速いため、超高速デバイスとし
て注目されている。現在は、エミッタ層、ベース層、コ
レクタ層にGaAsを使用し、エミッタバリヤ層にAj
!GaAsを使用したHETが主流をなしているが、エ
ミッタ層、ベース層、コレクタ層にInGaAsを使用
し、エミッタバリヤ層にI nAj!Asを使用すると
、InGaAsの電子の移動度がGapsに比べて大き
いことから、より高速化が可能になり、また、InGa
AsのL谷とr谷のセパレージぢンエネルギーがGaA
sに比べて大きいので、電流利得をさらに大きくするこ
とが可能である。
また、I nGaAs層と、InGaAsよりバンドギ
ャップE、の大きいInAl!、Aslとのヘテロジャ
ンクシランを使用したHBTは、電流利得が高いこと、
寄生抵抗が低いこと等の特徴を有している。
HBT、HET、さらにはHETのエミッタバリヤ層を
2段に形成したRHETは、いずれも類似した構成をな
しているので、それらの代表例としてHETの構成を第
8図に示す0図において、1はInP基板であり、16
は不純物濃度約1×10”ell−”、厚さ約3,00
0人のn”−1nGaAsJiよりなるコレクタ層であ
り、17は不純物濃度約I X I O”am−”、厚
さ約1,000人のn−rnGaAsliよりなるサブ
コレクタ層であり、18は厚さ約2,000人の1−I
nAjtGaAs層よりなるコレクタバリヤ層であり、
11は不純物濃度約l×10目CI −”、厚さ約30
0人のn−InC;aAs層よりなるベース層であり、
12は厚さ約50人の1−InGaAs層よりなるエミ
ッタバリヤ層であり、13は不純物濃度約5X10”c
l−2、淳さ約2,000人のn−InGaAs層より
なる工よツタ層であり、Eは工ξシタ電極であり、Bは
ベース電極であり、Cはコレクタ電極である。第9図に
、このHBTにバイアス電圧を印加した時のバンドダイ
ヤグラムを示す、こ\で、ECは伝導帯の底のエネルギ
ーを示し、E、はファルξレベルを示す、バイアス電圧
印加時には、エミッタ層からのホットエレクトロンがエ
ミッタバリヤ層をトンネリングしてベース層に流れ、さ
らにコレクタバリヤ層を越えてコレクタ層に流入する。
なお、ベース層に本来存在するエレクトロンがコレクタ
層に流れるのは、コレクタバリヤ層によって抑制される
〔発明が解決しようとする!!8〕 ところで、HETをはしめ、HETと類(以した構成を
有するHBTSRHETをさらに高速化するためには、
いずれもベース・コレクタ間の接合容量を低減すること
が必要である。
第8図に示すHETにおいてベース・コレクタ間の接合
容量を低減するには、1−1nAffiGaAsllよ
りなるコレクタバリヤ層18をコレクタ電流通路として
必要のない領域、即ち、ベース1i極B直下の領域から
選択的にエツチング除去する方法と、同じくベース電極
日直下のn−1nGaAsJiよりなるサブコレクタl
itマにイオン注入をなしてこれを不活性化する方法と
が考えられる。
しかし、l−1nAfGaAslilよりなるコレクタ
バリヤ層1Bは、HETを構成する他の層と同一の元素
を含むため、これを選択的にエツチングすることは困難
である。また、イオン注入による不活性化も、サブコレ
クタ層17をなすInGaAsのバンドギャップが0.
75eVと狭いため困難である。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、ベー
ス・コレクタ間の接合面積を小さくして接合容量を減少
し、動作速度の速いHBT、HETl及び、RHETを
供給することにある。
(課題を解決するための手段〕 上記の目的のうちのHBTは、基板(1)上にn型のI
 nGaAs層よりなるコレクタコンタクト層(2)が
形成され、このn型のInGaAs層よりなるコレクタ
コンタクト層(2)の一部領域上に、n型のfnP層よ
りなるコレクタ層(3)が形成され、このn型のInP
層よりなるコレクタ層(3)上に、このコレクタ層(3
)よりひさし状に突出してp型のInGaAs層よりな
るベース層(4)が形成され、このp’MのI nGa
Asよりなるベース層(4)上に、n型のI nAI!
As層よりなり、前記のコレクタ層(3)とお\むね同
一の面積を有するエミッタ層(5)が形成され、このn
型のI nA/!As層よりなる工雫ツタ層(5)上に
、n9型のI nGaAs層よりなるエミッタコンタク
ト層(6)が形成され、このn9型のInGaAs層よ
りなるエミッタコンタクト層(6)上に工電ツタ電極(
E)が形成され、前記のn型のInGaAsJliより
なるベース層(4)上にベース電極(B)が形成され、
前記のn型のInGaAs層よりなるコレクタコンタク
ト層(2)上にコレクタ電極(C)が形成されている半
導体装置によって遠戚される。
上記の目的のうちのHETは、基板(1)上にn型のI
nGaAs層よりなるコレクタ層(9)が形成され、こ
のn型のInClaAs層よりなるコレクタ層(9)の
一部領域上に、i型のInP層よりなるコレクタバリヤ
層(10)が形成され、このi型のInP層よりなるコ
レクタバリヤ層(lO)上に、このコレクタバリヤ層(
10)よりひさし状に突出してn型のI nGaAs層
よりなるベース層(11)が形成され、このn型のI 
nGaAs層よりなるベース層(11)上に、i型のI
nAj!As層よりなり前記のコレクタバリヤ層(10
)とお\むね同一の面積を有するエミッタバリヤ層(1
2)が形成され、このi型のI nAlAs層よりなる
エミッタバリヤ層(12)上に、n型のInGaAs層
よりなるエミッタ層(13)が形成され、このn型のI
nGaAs1lよりなるエミッタ層(13)上にエミッ
タ電極(E)が形成され、前記のn型のInGaAs1
!よりなるベース層(11)上にベース電極(B)が形
成され、前記のn型のInGaAs層よりなるコレクタ
層(9)上にコレクタ電極(C)が形成されている半導
体装置によって達成される。
上記の目的のうちのRHETは、基板(1)上にn型の
I nGaAs層よりなるコレクタ層(9)が形成され
、このn型のI nGaAs層よりなるコレクタ層(9
)の一部領域上に、i型のInP層よりなるコレクタバ
リヤ層(10)が形成され、このi型のInP層よりな
るコレクタバリヤ層(10)上に、このコレクタバリヤ
層(10)よりひさし状に突出してn型のI nGaA
s層よりなるベース層(11)が形成され、このn型の
I nGaAs層よりなるベース層(11)上に、i型
のInAj!As層よりなり前記のコレクタバリヤ層(
lO)とお〜むね同一の面積を有する第1のエミッタバ
リヤ層(12)が形成され、このi型のI nAj!A
s層よりなる第1のエミッタバリヤ層(12)上に、i
型のInGaAs11(14)と1型のInAlAs層
よりなる第2のエミッタバリヤ層(15)とが順次形成
され、このi型のI nAj!As層よりなる第2のエ
ミッタバリヤ層(15)上に、n型のInGaAs層よ
りなる工稟ツタ層(13)が形成され、このn型のIn
ClaAs層よりなるエミッタ層(13)上に工果ツタ
電極(E)が形成され、前記のn型のInGaAs層よ
りなるベース層(11)上にベース電極(B)が形成さ
れ、前記のn型のI nGaAs層よりなるコレクタ層
(9)上にコレクタ電極(C)が形成されている半導体
装置によって遠戚される。
〔作用〕
本発明の請求項1に対応するHBTにおいては、コレク
タ層にn−1nPを使用し、また、請求項2に対応する
HETと請求項3に対応するRHETとにおいては、コ
レクタバリヤ層に1−1nPを使用し、これを水10と
塩酸1との混合液を使用して選択的にサイドエツチング
することによって、HBTの場合にはベース電極直下の
コレクタ層が除去され、また、HETとRHETとにお
いては、ベース電極直下のコレクタバリヤ層が除去され
ているので、ベース・コレクタ間の接合面積が小さくな
って接合容量が減少し、動作速度が一層高速化される。
なお、コレクタバリヤ層が従来のInAj!GaAs層
からInP層に変わっても、トランジスタの特性に大き
な変化はない。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつ〜、本発明に係る半導体装置の三
つの実施例について、その製造方法を説明して、本発明
の構成と特有の効果とをさらに明らかにする。
till(請求項1に対応するHBTの製造方法)第2
図参照 InP基板1上に、分子線エピタキシャル成長法を使用
して、不純物濃度約I X 10 ”cm−”、厚さ約
3,000人のn −1n G a A s fli 
2と、不純物濃度約lXl0”cm−3、厚さ約1,0
00人のn−[nP13と、不純物濃度約I X 10
 ”as−”厚さ約1,000人のp−1nGaAs層
4と、不純物濃度約I X 10 ”cm−”、厚さ約
1.000人のn−1nAIAsji5と、不純物濃度
約5×10−雫d−’、厚さ約2,000人のn”−1
nGaAsli6とを順次形成する。
第3図参照 全面にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー法を
使用してパターニングしてエミッタ形成領域にレジスト
層7を形成し、フッ酸を使用してn”−1nGaAsJ
i6とn−1nAlAs層5とをエツチングする。
第4図参照 再びレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー法ヲ使
用してパターニングしてエミッタ形成領域とベース形成
領域とにレジスト層8を形成し、フッ酸を使用してp−
1nGaAs層4とn−InP基板上とをエツチングす
る。
第5図参照 レジスト層8を除去し、水10と塩酸1との混合液を使
用して、n−InP層3のみを選択的にサイドエツチン
グする。
第6図参照 n”−1nGaAs層6とp−1nGaAsJ14とn
−InGaAs層2との上に、それぞれクロームと金と
の二重層を蒸着してエミッタ電極Eとベース電極Bとコ
レクタ電極Cとを形成する。
この結果、n−1nAffiAs層5を工稟ツタ層とし
、p −E n G a A s ji 4をベース層
とし、n−InP層3をコレクタ層とし、n”−1nG
aAs層6をエミッタコンタクト層とし、n−1nGa
As層2をコレクタコンタクト層とするHBTがInP
基板1上に形成され、ベース・コレクタ間の接合容量は
従来例に比べて小さくなる。
筆童貞(請求項2に対応するHETの製造方法)第6図
参照 InP基板1上に分子線エピタキシャル成長性を使用し
て、不純物濃度約I X 10 ”crs−”、厚さ約
3,000人のn−1nGaAs層9と、厚さ約2.0
00人の1−1nP層10と、不純物濃度約lX l 
O”CI−”、厚さ約300人のn−InGaAs層1
1と、厚さ約50人の1−1nAfAs層12と、不純
物濃度約5×101c11I″′、厚さ約2.000人
のn−1nGaAsJi13とを順次形成する。
第7図参照 第1例と同様の方法を使用してメサエッチングをなして
、第7図に示す形状に形成する。
第1b図参照 水10と塩酸lとの混合液を使用して、1−InP層1
0を選択的にサイドエツチングした後、第1例と同様に
、エミッタ電極Eとベース電極Bとコレクタ電極Cとを
形成することによって、n−InGaAs1il13を
工Q ”/夕層とし、1−1nAn!AsJi12を工
S−/タバリャ層とし、n−1nGaAs1111をベ
ース層とし、1−1nP層10をコレクタバリヤ層とし
、n−1nGaAs層9をコレクタ層とするHETがI
nP基板上に形成され、ベース・コレクタ間の接合容量
は従来例に比べて小さくなる。
策ユ狙(請求項3に対応するRHETの製造方法)第1
C図参照 第2例の1−1nAI!As層よりなるエミッタバリヤ
7112を2段に形成するものとし、その他の構成は第
2例と同一である。即ち、第2例の1−InAfAsn
GaAs層14GaAsl!13との間にi−I nG
aAs層14と1−1nAffiAs層15との二重層
を形成することによって、n−1nGaAs層13を工
Q ”/夕層とし、l−1nAlAs7115を第2の
エミッタバリヤ層とし、1−InAj!AsJi12を
第1のエミッタバリヤ層とし、n−1nGaAs層11
をベース層とし、1−InP層10をコレクタバリヤ層
とし、n−1nGaAs眉9をコレクタ層とし、Eを工
電ツタ電極とし、Bをベース電極とし、Cをコレクタ電
極とするRHETがInP基板1上に形成され、ベース
・コレクタ間の接合容量は従来例に比べて小さくなる。
〔発明の効果〕
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体装置において
は、ベース電極直下にはコレクタ層(HBTの場合)ま
たはコレクタバリヤ層(HET。
RHETの場合)が存在しないので、ベース・コレクタ
間の接合面積が小さくなって接合容量が減少し、半導体
装置の動作速度の一層の高速化が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、本発明の第1の実施例に係るHBTの構成
図である。 第1b図は、本発明の第2の実施例に係るHETの構成
図である。 第1c図は、本発明の第3の実施例に係るRWETの構
成図である。 第2図〜第5図は、HBTの製造工程図である。 第6図、第7図は、HETの製造工程図である。 第8図は、従来技術に係るHETの横或園である。 第9図は、HETのバイアス電圧印加時のバンドダイヤ
グラムである。 7.8 ・ 9 ・ ・ ・ 10・ ・ ・ 11・ ・ ・ 12・ ・ ・ 13・ ・ ・ InP基板、 n−1nGaAsコレクタコンタクト層、n−1nPコ
レクタ層、 p−1nGaAsベ一ス層、 n−1nAffiAs工Q”)夕眉、 n″″−1nGaAsnGaAsエミッタコン タクトジスト層、 n−InGaAsコレクタ層、 1−1nPコレクタバリヤ層、 n−1nGaAsベ一ス層、 1−InAj!Asエミッタバリヤ層、n−1nGaA
s!aツタ層、 16・ 18・ 1−1nGaAsll。 ・1−1nGaAs第2のエミッタバリヤ層、 n” −11GaAsコレクタ層、 ・n−1nGaAsサブコレクタ層、 ・1−1nAj!GaAs)レクタバリャ層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]基板(1)上にn型のInGaAs層よりなるコ
    レクタコンタクト層(2)が形成され、該コレクタコン
    タクト層(2)の一部領域上に、n型のInP層よりな
    るコレクタ層(3)が形成され、 該コレクタ層(3)上に、該コレクタ層(3)よりひさ
    し状に突出してp型のInGaAs層よりなるベース層
    (4)が形成され、 該ベース層(4)上に、n型のInAlAs層よりなり
    、前記コレクタ層(3)と対応した位置にエミッタ層(
    5)が形成されてなる ことを特徴とする半導体装置。 [2]基板(1)上にn型のInGaAs層よりなるコ
    レクタ層(9)が形成され、 該コレクタ層(9)の一部領域上に、i型のInP層よ
    りなるコレクタバリヤ層(10)が形成され、 該コレクタバリヤ層(10)上に、該コレクタバリヤ層
    (10)よりひさし状に突出してn型のInGaAs層
    よりなるベース層(11)が形成され、 該ベース層(11)上に、前記コレクタバリヤ層(10
    )と対応した位置にエミッタバリヤ層(12)が形成さ
    れ、 該エミッタバリヤ層(12)上に、n型の InGaAs層よりなるエミッタ層(13)が形成され
    てなる ことを特徴とする半導体装置。
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