JPH0462931A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特にヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（以下、ＨＢ　Ｔと称する）に関する。

〔従来の技術〕

−ｉにワイドバンドギャップ型ＨＢＴは、エミッタにベ
ースよりもバンドギャップエネルギの大きな材料を用い
ることにより、エミッタ側への少数キャリア注入を抑え
てエミッタ注入効率を上げることができる。このため電
流増幅率を下げることなしに、ベースの不純物濃度を高
くしベース幅を狭くすることによりｆｌを上げて、これ
により高周波特性を向上させることができる。

このため、従来のシリコンＨＢ　Ｔでは、シリコンより
もバンドギャップエネルギーの大きい炭化シリコン（Ｓ
　ｉ　Ｃ）等をシリコン基板上に５００人〜１０００人
堆積することによりエミッタ領域を形成している。

第３図は従来のＨＢＴの断面図である。ｐ型シリコン基
板１にｎ゛埋込層２とｐ＋埋込層３を設け、これらの上
にｎ−エピタキシャル層４を形成し、さらに素子間分離
のための酸化膜５により素子領域を画成する。そして、
基板上に多結晶シリコン膜６．絶縁膜７を形成し、また
エピタキシャル層４にｐ１型外部ベース領域８．ｐ型ベ
ース領域９．ｎ゛コレクタ取出領域１０を形成する。

さらに、このｐ型ベース領域９上に６００人〜１０００
人の炭化シリコン膜１２を設け、この炭化シリコン膜１
２をホスフィンＰＨ３等によりｎ型にドーピングするこ
とでエミッタ領域１１Ａを構成している。このエミッタ
領域１１Ａおよび前記多結晶シリコン膜６にはそれぞれ
エミッタ電極、コレクタＮ極、ベース電極としてのアル
ミニウム電極１４を設けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような従来のＨＢＴでは、電流増幅率向上のた
めにエミッタ領域をベース領域よりもバンドギャップエ
ネルギの大きな物質で形成している。すなわち第３図の
例では、エミッタ領域１１Ａを炭化シリコンで構成して
いる。しかしながら、一般にバンドギャップエネルギの
大きな物質は不純物のイオン化エネルギーが大きいため
、抵抗が大きいことが知られている。このためバンドギ
ャップエネルギの大きな炭化シリコンをエミッタ領域に
用いた第３図の例では、エミッタ抵抗が大きくなり、十
分な高速動作ができなくなる。したがって、電流増幅率
を高めるとともにエミッタ抵抗を低減して高速動作を可
能とするＨＢＴを実現することが難しいという問題があ
る。

本発明の目的は、電流増幅率の向上と高速動作を可能に
したＨＢＴを備える半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのエミッタ領域を、シリコンよりもバンドギャップ
エネルギの大きな二元系化合物半導体膜と多結晶シリコ
ン膜とで多層に構成している。

例えば、二元系化合物半導体膜には炭化シリコン膜が採
用される。

〔作用〕

本発明によれば、バンドギャップエネルギの大きな二元
系化合物半導体膜により電流増幅率を向上することがで
きるとともに、これと多層に構成した多結晶シリコン膜
によってエミッタ抵抗を低減して高速動作を可能にする
ことができる。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図であり、第３図の従
来構造と同一部分には同一符号を付しである。同図にお
いて、ｐ型シリコン基板１上にｎ゛゛込層２とｐ゛゛込
層３を設け、これらの上にｎエピタキシャル層４を形成
し、素子間分離のための酸化膜５によって素子領域を画
成している。また、前記シリコン基板１上には多結晶シ
リコン膜６と絶縁膜７を選択的に形成し、前記エピタキ
シャル層４にはｐ゛梨型外ベース領域８．　　ｐ型ベー
ス領域９．ｎ＋コレクタ取出領域１０をそれぞれ形成し
ている。そして、前記ｐ型ベース領域９上にエミッタ領
域１１を形成している。

このエミッタ領域１１は、第２図に拡大図示するように
、ｎ１型炭化シリコン膜１２とｎ゛多多結晶シリコ脱膜
１３多層構造として構成される。

この例においては、エミッタ領域１１は、例えば６０人
の炭化シリコン膜１２と４００人の多結晶シリコン膜１
３とをそれぞれ３層ずつの多層構造上しており、かつこ
れらの膜１２．１３にホスフィンＰＨ３をドーピングす
ることでｎ型エミッタ領域１１を構成している。

なお、前記多結晶シリコン膜６およびエミッタ領域１１
上にはそれぞれアルミニウム電極１４が形成され、それ
ぞれコレクタ電極、ベース電極。

エミッタ電極を構成している。

この構成のＨＢＴにおいては、エミッタ領域１１が炭化
シリコン膜１２と多結晶シリコン膜１３の多層構造に構
成されていることがら、次のような利点を得ることがで
きる。

すなわち、炭化シリコンのバンドギャップエネルギは約
２．２ｅＶであり、これはシリコンのバンドギャップエ
ネルギの約１．１ｅＶに比べて大きいことは明らかであ
る。このため、炭化シリコンでエミッタ領域を構成する
ことで、電流増幅率が向上されたワイドギャップ型ＨＢ
Ｔが構成できるとともに、この炭化シリコンに低抵抗の
多結晶シリコンを積層することで、エミツタ領域１１全
体としての抵抗が低減される。この場合、電流増幅率を
低下させない程度に炭化シリコン膜１２を薄く、多結晶
シリコン膜１３を厚くすることが重要である。

なお、炭化シリコン膜】２をあまり薄くすると広いバン
ドギャップ層が形成されないので、炭化シリコン膜１２
が１層につき４０人〜８０人の厚さが適当である。一方
、多結晶シリコン膜１３は３００人〜５００人程度が適
当である。そして、これらの膜をそれぞれ３層〜５層、
合わせて６層〜１０層の多層構造に構成することが好ま
しい。

前記した多層構造のエミッタ領域１１の製造方法として
は、例えばシリコン基板１の表面の自然酸化膜を除去し
た後、１０００°Ｃに基板温度を保持しながらＨ２ガス
とＣ３Ｈ，を流すことにより薄い炭化シリコン膜のバッ
ファ層を形成し、その後、１０００°Ｃの温度で５ｉＨ
ｃｆｆ、ガスとＨ２ガスと、Ｃ３Ｈ１＋ガスを流すこと
により所要の厚さの炭化シリコン膜１２を形成する。そ
の上で、常法により多結晶シリコン膜１３を形成する。

以下、これを複数回繰り返すことで多層構造に構成する
ことができる。

ここで、エミッタ領域を構成する炭化シリコンは、シリ
コンよりもバンドギャップエネルギの大きな二元系化合
物半導体であれば、他の物質を利用することもできる。

また、本発明はＰＮＰ型ＨＢＴに適用することも可能で
あり、さらに各半導体領域の形状を変更すること等も可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、エミッタ領域を、シリコ
ンよりもバンドギャップエネルギの大きな二元系化合物
半導体膜と多結晶シリコン膜とで多層に構成しているの
で、電流増幅率を向上することができるとともに、エミ
ッタ抵抗を低減して高速動作を可能にすることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
要部の拡大断面図、第３図は従来のＨＢＴの断面図であ
る。 １・・・ｐ型シリコン基板、２・・・ｎ“埋込層、３・
・・ｐ゛埋込層、４・・・ｎ−エピタキシャル層、５・
・・酸化膜、６・・・多結晶シリコン膜、７・・・絶縁
膜、８・・・ｐ゛梨型外ベース領域、９・・・ｐ型ベー
ス領域、１０・・・ｎ“型コレクタ取出領域、１１，１
．１Ａ・・・ｎ′″型エミッタ領域、１２・・・炭化シ
リコン膜、１３・・・多結晶シリコン膜、１４・・・ア
ルミニウム電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン基体にコレクタ領域とベース領域を形成し
   、このベース領域上に接するように設けた半導体膜でエ
   ミッタ領域を構成してなるヘテロ接合バイポーラトラン
   ジスタにおいて、前記エミッタ領域を、シリコンよりも
   バンドギャップエネルギの大きな二元系化合物半導体膜
   と多結晶シリコン膜とで多層に構成したことを特徴とす
   る半導体装置。 ２、二元系化合物半導体膜を炭化シリコン膜で構成して
   なる特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。