JPH04332132A - 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Info
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- JPH04332132A JPH04332132A JP10088191A JP10088191A JPH04332132A JP H04332132 A JPH04332132 A JP H04332132A JP 10088191 A JP10088191 A JP 10088191A JP 10088191 A JP10088191 A JP 10088191A JP H04332132 A JPH04332132 A JP H04332132A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＧａＡｓ系のヘテロ接合
バイポーラトランジスタに関する。
バイポーラトランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、特にＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系の半導体におけるエピタキシャル成長
技術の進歩に伴い、従来は作製できなかったヘテロ接合
を有する半導体素子が実現されている。その例が高電子
移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）であり、また本件に挙
げられているヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）などである。特に、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタでは、半絶縁性基板上に禁制帯幅の異なる材料系を
成長することで素子を作製するため、設計の自由度が大
きく、それにより、より高速動作が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、エミッタ
層・ベース層のヘテロ接合部にてベース層中の多数キャ
リアがエミッタ層中へ流れ込むことを阻止する。その阻
止能力が増大した分だけベース層中の多数のキャリアを
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。
Ａｓ／ＧａＡｓ系の半導体におけるエピタキシャル成長
技術の進歩に伴い、従来は作製できなかったヘテロ接合
を有する半導体素子が実現されている。その例が高電子
移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）であり、また本件に挙
げられているヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）などである。特に、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタでは、半絶縁性基板上に禁制帯幅の異なる材料系を
成長することで素子を作製するため、設計の自由度が大
きく、それにより、より高速動作が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、エミッタ
層・ベース層のヘテロ接合部にてベース層中の多数キャ
リアがエミッタ層中へ流れ込むことを阻止する。その阻
止能力が増大した分だけベース層中の多数のキャリアを
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。
【０００３】実際にヘテロ接合バイポーラトランジスタ
により集積回路を作製することを考えると、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタ単位の立上がり電圧Ｖｔｈを決
定するしきい値電圧は、エミッタ・ベース材料の材料定
数により決定されるため、ウエハ面内での均一性：σＶ
ｔｈは実用上問題ない程度の低い値が実現される。
により集積回路を作製することを考えると、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタ単位の立上がり電圧Ｖｔｈを決
定するしきい値電圧は、エミッタ・ベース材料の材料定
数により決定されるため、ウエハ面内での均一性：σＶ
ｔｈは実用上問題ない程度の低い値が実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
面内での電流利得β、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タのＯＮ状態での電流ＩＯＮは、プロセス上のばらつき
の影響、特にベース抵抗の影響によりばらつく。例えば
、１０００オングストロームのベース層厚に対し、エミ
ッタメサエッチングにより１００オングストロームのば
らつきがあったとすると、外部ベース部のシート抵抗に
１０％、コンタクト部の抵抗としてわずかではあるが、
プロセス電図としてルえワ約３％程度のばらつきを与え
ることとなり、実用上の大きな問題となる。
面内での電流利得β、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タのＯＮ状態での電流ＩＯＮは、プロセス上のばらつき
の影響、特にベース抵抗の影響によりばらつく。例えば
、１０００オングストロームのベース層厚に対し、エミ
ッタメサエッチングにより１００オングストロームのば
らつきがあったとすると、外部ベース部のシート抵抗に
１０％、コンタクト部の抵抗としてわずかではあるが、
プロセス電図としてルえワ約３％程度のばらつきを与え
ることとなり、実用上の大きな問題となる。
【０００５】また、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ヘテロ接
合バイポーラトランジスタでは、ベース抵抗を下げるた
めにベース層の不純物密度を上げると、電流増幅率の低
下が起こり、両者にはトレードオフの関係が有った。そ
して、付随する問題として、Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ Ａｓ
／ＧａＡｓグレーデッドベース構造のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタでは、エミッタ・ベース接合がＡｌｘ
Ｇａｌ−ｘ Ａｓとなることによるしきい値電圧の上
昇、コンタクト抵抗の増大の問題があった。
合バイポーラトランジスタでは、ベース抵抗を下げるた
めにベース層の不純物密度を上げると、電流増幅率の低
下が起こり、両者にはトレードオフの関係が有った。そ
して、付随する問題として、Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ Ａｓ
／ＧａＡｓグレーデッドベース構造のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタでは、エミッタ・ベース接合がＡｌｘ
Ｇａｌ−ｘ Ａｓとなることによるしきい値電圧の上
昇、コンタクト抵抗の増大の問題があった。
【０００６】上記した点は、均一性及びベースのキャリ
ア走行時間よりの問題点だが、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの超高速化という意味合いから考えると、コ
レクタ空乏層の走行時間の改善が最も重要な問題点とし
て挙げられ、その解決が望まれていた。しかしながら従
来のヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、上記で挙
げた諸問題に対し、本質的な解決を与えるには至ってい
なかった。また将来的にヘテロ接合バイポーラトランジ
スタの高速化を行うには、ベース層の薄膜化も重要な課
題の一つとなるが、現時点ではベース層を薄膜化するた
めの結晶構造的、及びプロセス的なアプローチは全く行
われていなかった。
ア走行時間よりの問題点だが、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの超高速化という意味合いから考えると、コ
レクタ空乏層の走行時間の改善が最も重要な問題点とし
て挙げられ、その解決が望まれていた。しかしながら従
来のヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、上記で挙
げた諸問題に対し、本質的な解決を与えるには至ってい
なかった。また将来的にヘテロ接合バイポーラトランジ
スタの高速化を行うには、ベース層の薄膜化も重要な課
題の一つとなるが、現時点ではベース層を薄膜化するた
めの結晶構造的、及びプロセス的なアプローチは全く行
われていなかった。
【０００７】本発明は、かかる諸問題を解決したヘテロ
接合バイポーラトランジスタを提供することを課題とし
ている。
接合バイポーラトランジスタを提供することを課題とし
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）などの基板上に、第１導電型のサブコレク
タ層及びコレクタ層、第２導電型のベース層及び第１導
電型エミッタ層が順次積層した構造体が形成されたヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ層か
らコレクタ層から方向に向かってのベース内蔵電界を形
成する（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ
ベース層が用いられ、かつコレクタ層内に、ベース・コ
レクタ界面付近で禁制帯幅を変える事で、伝搬するキャ
リアにエネルギを与えるように、またはベース層近傍の
コレクタ層内の電界を緩和するように禁制帯幅を変えた
（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ ＩｎｙＡｓ層を用い
られていることを特徴とする。
（ＧａＡｓ）などの基板上に、第１導電型のサブコレク
タ層及びコレクタ層、第２導電型のベース層及び第１導
電型エミッタ層が順次積層した構造体が形成されたヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ層か
らコレクタ層から方向に向かってのベース内蔵電界を形
成する（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ
ベース層が用いられ、かつコレクタ層内に、ベース・コ
レクタ界面付近で禁制帯幅を変える事で、伝搬するキャ
リアにエネルギを与えるように、またはベース層近傍の
コレクタ層内の電界を緩和するように禁制帯幅を変えた
（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ ＩｎｙＡｓ層を用い
られていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の構成によれば、エミッタ層からコレク
タ層方向に向かってのベース内蔵電界を形成する（Ａｌ
ｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙＩｎｙ Ａｓ層を用いている
ので、Ｉｎの組成比ｙをある値以上とすることで、エミ
ッタ層の選択エッチングが可能となり、ベース抵抗の均
一化と低減をなし得る。また、コレクタ層において禁制
帯幅を変えることで、伝搬するキャリアにエネルギを与
え、あるいは電界を緩和できるので、コレクタ層におけ
るキャリアの伝搬時間を短縮し得る。
タ層方向に向かってのベース内蔵電界を形成する（Ａｌ
ｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙＩｎｙ Ａｓ層を用いている
ので、Ｉｎの組成比ｙをある値以上とすることで、エミ
ッタ層の選択エッチングが可能となり、ベース抵抗の均
一化と低減をなし得る。また、コレクタ層において禁制
帯幅を変えることで、伝搬するキャリアにエネルギを与
え、あるいは電界を緩和できるので、コレクタ層におけ
るキャリアの伝搬時間を短縮し得る。
【００１０】
【実施例】以下、実施例の説明に先立ち、本発明の特徴
的作用を３点にわたって概略的に説明する。
的作用を３点にわたって概略的に説明する。
【００１１】第１は、ベース層に（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ
）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ を用いたことに関する。す
なわち、ベース層に（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ
Ｉｎｙ Ａｓ層を用いる事で、Ｉｎの組成比ｙをある値
以上に大きくするならば、エミッタ層のエッチングの際
にエミッタ層のみが選択エッチングできるようになる。 それにより、ベース層は結晶成長した際の膜厚のまま残
ることとなる。すなわち、ベース層のシート抵抗のばら
つきに影響を与えるのは、結晶成長上のばらつきのみと
なり、より均一性は増す。 ここで、エッチング上のばらつきは、ベース層厚をヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ高速化を狙うために、よ
り薄くした際に顕著になるため本発明の手法は実用上は
より有益性を増す。また、ベース層については、Ａｌの
組成比ｘを変えることに加え、Ｉｎ組成を変えることで
グレーディングを設けることが可能であるため、従来の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同様の高速化、高
電流利得化の手法が生かせる。結晶成長上としては、Ｉ
ｎの組成比ｙを上げすぎると転位が生ずるが、この問題
は（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ膜厚
を臨界膜厚以下とすることで、ある程度の解決が可能と
なる。
）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ を用いたことに関する。す
なわち、ベース層に（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ
Ｉｎｙ Ａｓ層を用いる事で、Ｉｎの組成比ｙをある値
以上に大きくするならば、エミッタ層のエッチングの際
にエミッタ層のみが選択エッチングできるようになる。 それにより、ベース層は結晶成長した際の膜厚のまま残
ることとなる。すなわち、ベース層のシート抵抗のばら
つきに影響を与えるのは、結晶成長上のばらつきのみと
なり、より均一性は増す。 ここで、エッチング上のばらつきは、ベース層厚をヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ高速化を狙うために、よ
り薄くした際に顕著になるため本発明の手法は実用上は
より有益性を増す。また、ベース層については、Ａｌの
組成比ｘを変えることに加え、Ｉｎ組成を変えることで
グレーディングを設けることが可能であるため、従来の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同様の高速化、高
電流利得化の手法が生かせる。結晶成長上としては、Ｉ
ｎの組成比ｙを上げすぎると転位が生ずるが、この問題
は（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ膜厚
を臨界膜厚以下とすることで、ある程度の解決が可能と
なる。
【００１２】第２に、不純物密度の問題なしにベース抵
抗を下げるためには、（１）多数キャリアの移動度を向
上させる、（２）エミッタベース間の禁制帯幅差を大と
し、ベースのキャリア閉じ込めを大とする、と言う解決
法がある。これに対しては、本発明の手法によるとベー
ス層の禁制帯幅が小となることで禁制帯幅差が大となる
。これにより、電流利得を一定として設計するならば、
不純物密度を上げることができベース抵抗の低減が可能
となる。
抗を下げるためには、（１）多数キャリアの移動度を向
上させる、（２）エミッタベース間の禁制帯幅差を大と
し、ベースのキャリア閉じ込めを大とする、と言う解決
法がある。これに対しては、本発明の手法によるとベー
ス層の禁制帯幅が小となることで禁制帯幅差が大となる
。これにより、電流利得を一定として設計するならば、
不純物密度を上げることができベース抵抗の低減が可能
となる。
【００１３】第３に、エミッタ・ベース接合面のベース
層の禁制帯幅をＧａＡｓより小とするならば、しきい値
電圧が低減でき消費電力の低減も可能となる。そして、
コレクタ走行時間の観点からは、一部については、まず
コレクタ中に走行したキャリアに大きな初速度を与える
ために禁制帯幅を小とし、エネルギを与える。その後、
バレー間の遷移により、キャリアに与えられたエネルギ
を失わないように電界を緩和する方向で禁制帯幅を徐々
に大とすることで、キャリアはコレクタ層中を充分高速
化に伝搬することが可能となる。
層の禁制帯幅をＧａＡｓより小とするならば、しきい値
電圧が低減でき消費電力の低減も可能となる。そして、
コレクタ走行時間の観点からは、一部については、まず
コレクタ中に走行したキャリアに大きな初速度を与える
ために禁制帯幅を小とし、エネルギを与える。その後、
バレー間の遷移により、キャリアに与えられたエネルギ
を失わないように電界を緩和する方向で禁制帯幅を徐々
に大とすることで、キャリアはコレクタ層中を充分高速
化に伝搬することが可能となる。
【００１４】以上、列挙した作用効果により、本発明に
よってヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供するな
らば、その充分な集積化及び性能向上が図れる。以下、
実施例を図面を参照しながら具体的に示す。
よってヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供するな
らば、その充分な集積化及び性能向上が図れる。以下、
実施例を図面を参照しながら具体的に示す。
【００１５】図１に本発明を実現した際のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの断面構造図を示す。構造として
は、半絶縁物ＧａＡｓ基板１上には高濃度ＧａＡｓサブ
コレクタ層２、第１コレクタ層３１および第２コレクタ
層３２からなるコレクタ層３、高濃度ベース層４、エミ
ッタ層５およびエミッタキャプ層６が設けられている。 そして、サブコレクタ層２、ベース層４およびエミッタ
キャップ層６上には、オーミック性のコレクタ電極７１
、ベース電極７２、エミッタ電極７３が設けられている
。特にベース層４が（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ
Ｉｎｙ Ａｓとなっている点、及びベース付近に（Ａｌ
ｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓよりなる第１
コレクタ層引が存在する点が、従来ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタとの相違点である。
イポーラトランジスタの断面構造図を示す。構造として
は、半絶縁物ＧａＡｓ基板１上には高濃度ＧａＡｓサブ
コレクタ層２、第１コレクタ層３１および第２コレクタ
層３２からなるコレクタ層３、高濃度ベース層４、エミ
ッタ層５およびエミッタキャプ層６が設けられている。 そして、サブコレクタ層２、ベース層４およびエミッタ
キャップ層６上には、オーミック性のコレクタ電極７１
、ベース電極７２、エミッタ電極７３が設けられている
。特にベース層４が（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ
Ｉｎｙ Ａｓとなっている点、及びベース付近に（Ａｌ
ｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓよりなる第１
コレクタ層引が存在する点が、従来ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタとの相違点である。
【００１６】Ｉｎｙ Ｇａｌ−ｙ Ａｓ層のＩｎの組成
比ｙを変えた際の、エッチングの選択性の一例としては
、アイ イーイーイー エレクトロン デバイス
レターズの第１１巻、第１０号のｐ．４２５（ＩＥ
ＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１１，ｐ．４２５（１９９０））に
、フェロシアン化カリウム系水溶液／塩酸溶液により、
Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ ＡｓのエッチングがＩｎ０．
０５Ｇａ０．９５Ａｓに対し、３倍程度あることが示さ
れている。また、アンモニア／過酸化水素の３：１水溶
液によりＩｎ０．５ Ｇａ０．５Ａｓ程度までＩｎ組成
を上げてゆくと、１００以上のエッチング選択性が生じ
ることを確認している。以上のように、Ｉｎ添加層はエ
ッチングストッパ層として有効で、エッチングによるベ
ース抵抗のばらつきに対する影響の低減化が期待される
。
比ｙを変えた際の、エッチングの選択性の一例としては
、アイ イーイーイー エレクトロン デバイス
レターズの第１１巻、第１０号のｐ．４２５（ＩＥ
ＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１１，ｐ．４２５（１９９０））に
、フェロシアン化カリウム系水溶液／塩酸溶液により、
Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ ＡｓのエッチングがＩｎ０．
０５Ｇａ０．９５Ａｓに対し、３倍程度あることが示さ
れている。また、アンモニア／過酸化水素の３：１水溶
液によりＩｎ０．５ Ｇａ０．５Ａｓ程度までＩｎ組成
を上げてゆくと、１００以上のエッチング選択性が生じ
ることを確認している。以上のように、Ｉｎ添加層はエ
ッチングストッパ層として有効で、エッチングによるベ
ース抵抗のばらつきに対する影響の低減化が期待される
。
【００１７】図２は本発明によって実施するためのエミ
ッタ、ベース、コレクタ層５，４，３（３１，３２）で
のＡｌ組成の構造を示す図である。実際には、図３のＩ
ｎ組成の構造と組合わせてヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタを実現することで、本発明の特徴が発揮される。 図２（ａ）は傾斜接合エミッタ、同図（ｂ）は同図（ａ
）にてベース層４のＡｌＧａＡｓのグレーディングを無
くした構造、同図（ｃ）は階段接合エミッタ構造のＡｌ
組成である。また、同図（ｄ）は、同図（ａ）〜（ｃ）
のエミッタ層５及びベース層４のいずれかの構造を採用
したうえで、第１コレクタ層３１に電界緩和層を、第２
コレクタ層３２に電界増大層を用いた構造である。図２
（ｅ）は、同図（ａ）〜（ｃ）のエミッタ層５、及びベ
ース層４のいずれかの構造を採用したうえで、かつ第１
コレクタ層３１に電界緩和層を設け、第１及び第２コレ
クタ層３１，３２の境界にエネルギ不連続層を設けるこ
とで、キャリアの加速を狙った構造である。ここで、ｘ
ｌは０．３程度、ｘ２は０以上０．１前後の組成をとる
。特にｘ２については、Ｉｎ組成によってベース層４に
グレーディングを作り込む構造とするならば、０．１以
下の値においても充分なグレーディングの形成が可能と
なる。ｘ３については０〜０．３程度の値をとる。
ッタ、ベース、コレクタ層５，４，３（３１，３２）で
のＡｌ組成の構造を示す図である。実際には、図３のＩ
ｎ組成の構造と組合わせてヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタを実現することで、本発明の特徴が発揮される。 図２（ａ）は傾斜接合エミッタ、同図（ｂ）は同図（ａ
）にてベース層４のＡｌＧａＡｓのグレーディングを無
くした構造、同図（ｃ）は階段接合エミッタ構造のＡｌ
組成である。また、同図（ｄ）は、同図（ａ）〜（ｃ）
のエミッタ層５及びベース層４のいずれかの構造を採用
したうえで、第１コレクタ層３１に電界緩和層を、第２
コレクタ層３２に電界増大層を用いた構造である。図２
（ｅ）は、同図（ａ）〜（ｃ）のエミッタ層５、及びベ
ース層４のいずれかの構造を採用したうえで、かつ第１
コレクタ層３１に電界緩和層を設け、第１及び第２コレ
クタ層３１，３２の境界にエネルギ不連続層を設けるこ
とで、キャリアの加速を狙った構造である。ここで、ｘ
ｌは０．３程度、ｘ２は０以上０．１前後の組成をとる
。特にｘ２については、Ｉｎ組成によってベース層４に
グレーディングを作り込む構造とするならば、０．１以
下の値においても充分なグレーディングの形成が可能と
なる。ｘ３については０〜０．３程度の値をとる。
【００１８】図３は本発明を実現するためのベース層４
中のＩｎ組成の構造を示す図である。同図（ａ）は、ベ
ース層４中に傾斜グレーディングを設け、コレクタ層３
中ではキャリアに対し緩やかに電界緩和するように構成
した構造で、ｙ２の値はエミッタ層５のエッチング時に
、充分選択的にエッチングできる程度のＩｎ組成とする
。グレーディングはベース層４中の走行時間を充分短縮
可能な程度に形成する。また、ベース層４の厚さ１００
０オングストローム程度とするならば、Ｉｎ組成ｙ１は
最大０．１５程度の値を取ることができる。図３（ｂ）
は、同図（ａ）の状態に対し、ベース・コレクタ界面付
近で禁制帯幅を変えることで、伝搬するキャリアにエネ
ルギを与えるよう工夫した構成である。ここでのＩｎ組
成の値としては、組成ｙ１とｙ２の変化によりエネルギ
差が充分与えられる程度の値とする。特に、ここでは不
純物密度に制限はないが、高不純物密度の層をベース層
４付近のコレクタ層３に挿入することで、より効果を強
調することが可能である。
中のＩｎ組成の構造を示す図である。同図（ａ）は、ベ
ース層４中に傾斜グレーディングを設け、コレクタ層３
中ではキャリアに対し緩やかに電界緩和するように構成
した構造で、ｙ２の値はエミッタ層５のエッチング時に
、充分選択的にエッチングできる程度のＩｎ組成とする
。グレーディングはベース層４中の走行時間を充分短縮
可能な程度に形成する。また、ベース層４の厚さ１００
０オングストローム程度とするならば、Ｉｎ組成ｙ１は
最大０．１５程度の値を取ることができる。図３（ｂ）
は、同図（ａ）の状態に対し、ベース・コレクタ界面付
近で禁制帯幅を変えることで、伝搬するキャリアにエネ
ルギを与えるよう工夫した構成である。ここでのＩｎ組
成の値としては、組成ｙ１とｙ２の変化によりエネルギ
差が充分与えられる程度の値とする。特に、ここでは不
純物密度に制限はないが、高不純物密度の層をベース層
４付近のコレクタ層３に挿入することで、より効果を強
調することが可能である。
【００１９】図３（ｃ）は、特にベース中にＩｎ組成の
変化を設けない際の例である。同図（ｄ）は、同図（ｃ
）と同様に、Ｉｎ組成の変化を設けずに、かつベース・
コレクタ界面付近で禁制帯幅を変えることで、伝搬する
キャリアにエネルギを与えるよう工夫した構成である。
変化を設けない際の例である。同図（ｄ）は、同図（ｃ
）と同様に、Ｉｎ組成の変化を設けずに、かつベース・
コレクタ界面付近で禁制帯幅を変えることで、伝搬する
キャリアにエネルギを与えるよう工夫した構成である。
【００２０】図（ｅ）はＩｎ組成比ｙの傾斜層の厚さを
、ベース層４の厚さ以下とした例である。特にベース層
４のグレーディングとしては、エミッタ層５付近のベー
ス層４について必要となる。なぜならば、エミッタ層５
よりベース層４へ入ったキャリアは、初速が小でコレク
タ層３付近である程度の速度を持つが、特にエミッタ層
５付近のキャリア走行速度は小であることによる。すな
わち、キャリア走行特性を改善するためには、エミッタ
層３の近傍での改善が重要となるためである。第１コレ
クタ層３１としては、図３（ａ）の際と同様に、キャリ
アに対し緩やかに電界緩和するように構成した構造であ
る。図３（ｆ）は、ベース層４の発想は同図（ｅ）と同
様に、コレクタ層３の構造は同図（ｂ）と同様な発想で
構成することを狙った構造である。
、ベース層４の厚さ以下とした例である。特にベース層
４のグレーディングとしては、エミッタ層５付近のベー
ス層４について必要となる。なぜならば、エミッタ層５
よりベース層４へ入ったキャリアは、初速が小でコレク
タ層３付近である程度の速度を持つが、特にエミッタ層
５付近のキャリア走行速度は小であることによる。すな
わち、キャリア走行特性を改善するためには、エミッタ
層３の近傍での改善が重要となるためである。第１コレ
クタ層３１としては、図３（ａ）の際と同様に、キャリ
アに対し緩やかに電界緩和するように構成した構造であ
る。図３（ｆ）は、ベース層４の発想は同図（ｅ）と同
様に、コレクタ層３の構造は同図（ｂ）と同様な発想で
構成することを狙った構造である。
【００２１】ここで、ベース層４、コレクタ層４にＩｎ
添加層を導入しているが、本発明を有効とするためには
、（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ層は
結晶構造上、転位等を生ずることの無い臨界膜厚以内で
あることが望ましい。
添加層を導入しているが、本発明を有効とするためには
、（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ層は
結晶構造上、転位等を生ずることの無い臨界膜厚以内で
あることが望ましい。
【００２２】以上のような（５×６＝）３０種の組合わ
せを持つ図２での５種のＡｌ組成、図３での６種のＩｎ
組成の組合わせを採用することで、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ特性の面内均一性が改善されるばかりで
なく、デバイスの高周波特性をも向上させることが可能
となり、望ましいヘテロ接合バイポーラトランジスタが
実現できる。
せを持つ図２での５種のＡｌ組成、図３での６種のＩｎ
組成の組合わせを採用することで、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ特性の面内均一性が改善されるばかりで
なく、デバイスの高周波特性をも向上させることが可能
となり、望ましいヘテロ接合バイポーラトランジスタが
実現できる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベース抵抗の均一化と低減を同時に実現でき、かつコレ
クタ層でのキャリアの走行時間を短縮したヘテロ接合バ
イポーラトランジスタが提供できる。
ベース抵抗の均一化と低減を同時に実現でき、かつコレ
クタ層でのキャリアの走行時間を短縮したヘテロ接合バ
イポーラトランジスタが提供できる。
【図１】本発明を実現した際のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの構造図を示す図である。
ランジスタの構造図を示す図である。
【図２】本発明によって実施するためのエミッタ層５、
ベース層４でのＡｌ組成の構造を示す図である。
ベース層４でのＡｌ組成の構造を示す図である。
【図３】本発明を実現するためのベース層４中のＩｎ組
成の構造を示す図である。
成の構造を示す図である。
１…半絶縁性ＧａＡｓ基板
２…高濃度ＧａＡｓサブコレクタ層
３…コレクタ層
３１…第１コレクタ層
３２…第２コレクタ層
４…ベース層
５…エミッタ層
６…エミッタキャップ層
７１…コレクタ電極
７２…ベース電極
７３…エミッタ電極
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の導電型のサブコレクタ層及びコ
レクタ層、第２導電型のベース層及び第１導電型エミッ
タ層が順次積層されたヘテロ接合構造体が、基板上に形
成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
前記エミッタ層から前記コレクタ層方向に向かってのベ
ース内蔵電界を形成する（Ａｌｘ Ｇａｌ−ｘ ）ｌ−
ｙ Ｉｎｙ Ａｓベース層が用いられ、かつ前記コレク
タ層内に前記ベース層と前記コレクタ層の界面付近で禁
制帯幅を変える事で伝搬するキャリアにエネルギを与え
るように、または前記ベース層近傍の前記コレクタ層で
の電界を緩和するように禁制帯幅をかえた（Ａｌｘ Ｇ
ａｌ−ｘ ）ｌ−ｙ Ｉｎｙ Ａｓ層が用いられている
ことを特徴とした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 |
|---|---|---|---|
| JP10088191A JPH04332132A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088191A JPH04332132A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04332132A true JPH04332132A (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=14285674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088191A Pending JPH04332132A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04332132A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06333937A (ja) * | 1993-05-20 | 1994-12-02 | Nec Corp | バイポーラトランジスタ |
| JP2001068480A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-03-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置および半導体集積回路 |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP10088191A patent/JPH04332132A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06333937A (ja) * | 1993-05-20 | 1994-12-02 | Nec Corp | バイポーラトランジスタ |
| JP2001068480A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-03-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置および半導体集積回路 |
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