JPH0637104A - 半絶縁性燐化インジュウム基体上に形成されたアンチモン化合物ベースを含むｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents
半絶縁性燐化インジュウム基体上に形成されたアンチモン化合物ベースを含むｎｐｎ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタInfo
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- JPH0637104A JPH0637104A JP5127404A JP12740493A JPH0637104A JP H0637104 A JPH0637104 A JP H0637104A JP 5127404 A JP5127404 A JP 5127404A JP 12740493 A JP12740493 A JP 12740493A JP H0637104 A JPH0637104 A JP H0637104A
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、通常のＨＢＴよりも高いｆmax を
有する優れた特性のＨＢＴ装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 ＡｌＩｎＡｓまたはＩｎＰのＮ型エミッタ層
18と、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＡｌＩｎＡｓから
なるＮ型コレクタ層14とそれらエミッタ層18とコレクタ
層14との間に配置されたベース層16とよりなり、ベース
層16がガリウム、砒素、およびアンチモンを含むことを
特徴とする。ベース層16は例えば３元合金のＧａＡｓＳ
ｂで構成され、或いはＧａＡｓとＧａＳｂの交互の超格
子層を含む歪層超格子から構成され、ＧａＡｓ層とＧａ
Ｓｂ層のいずれかがＳｉのようなＰ型不純物でドープさ
れているものが使用される。
有する優れた特性のＨＢＴ装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 ＡｌＩｎＡｓまたはＩｎＰのＮ型エミッタ層
18と、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＡｌＩｎＡｓから
なるＮ型コレクタ層14とそれらエミッタ層18とコレクタ
層14との間に配置されたベース層16とよりなり、ベース
層16がガリウム、砒素、およびアンチモンを含むことを
特徴とする。ベース層16は例えば３元合金のＧａＡｓＳ
ｂで構成され、或いはＧａＡｓとＧａＳｂの交互の超格
子層を含む歪層超格子から構成され、ＧａＡｓ層とＧａ
Ｓｂ層のいずれかがＳｉのようなＰ型不純物でドープさ
れているものが使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速電子トランジスタ
装置の分野に関し、特に本発明は、半絶縁性燐化インジ
ュウム（ＩｎＰ）基体上に形成されたアンチモン化合物
のベースを含むＮＰＮ型ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ（ＨＢＴ）に関する。
装置の分野に関し、特に本発明は、半絶縁性燐化インジ
ュウム（ＩｎＰ）基体上に形成されたアンチモン化合物
のベースを含むＮＰＮ型ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ（ＨＢＴ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＢＴは電子とホールに作用する力とし
て電界に加えてエネルギギャップ変化を利用できること
によって通常のホモ接合バイポーラトランジスタに比較
して優れた特性を有している。ＨＢＴではエミッタはベ
ースより広いバンドキャップを有するように設計され、
エミッタベース接合において価電子帯中にエネルギバリ
アを生成し、それはベースからエミッタへのホールの不
所望な流れを阻止し、実質的にエミッタ注入効率、電流
利得および動作周波数を増加させる。
て電界に加えてエネルギギャップ変化を利用できること
によって通常のホモ接合バイポーラトランジスタに比較
して優れた特性を有している。ＨＢＴではエミッタはベ
ースより広いバンドキャップを有するように設計され、
エミッタベース接合において価電子帯中にエネルギバリ
アを生成し、それはベースからエミッタへのホールの不
所望な流れを阻止し、実質的にエミッタ注入効率、電流
利得および動作周波数を増加させる。
【０００３】広いバンドキャップのエミッタは非常に高
いベースドープを可能にし、ベース幅が非常に小さい場
合でも低いベース抵抗を得ることを可能にする。エミッ
タドープは適当な値に減少させることができるため、ベ
ースエミッタキャパシタンスの減少を可能にする。
いベースドープを可能にし、ベース幅が非常に小さい場
合でも低いベース抵抗を得ることを可能にする。エミッ
タドープは適当な値に減少させることができるため、ベ
ースエミッタキャパシタンスの減少を可能にする。
【０００４】ＨＢＴの利点は高速の砒化アルミニウムガ
リウム／砒化ガリウム（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）ＨＢ
Ｔに対して広く説明されている。さらにＨＢＴを製造す
るための別の材料には燐化インジュウム／砒化インジュ
ウムガリウム（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ）および砒化アル
ミニウムインジュウム／砒化インジュウムガリウム（Ａ
ｌＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓ）が含まれ、文献に記載され
ているように優れた性質を示している（Ｊ．Ｊensen 他
IEEE Journal of Solid-State Circuits,Vol.26,No.3,4
15〜421 頁）。
リウム／砒化ガリウム（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）ＨＢ
Ｔに対して広く説明されている。さらにＨＢＴを製造す
るための別の材料には燐化インジュウム／砒化インジュ
ウムガリウム（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ）および砒化アル
ミニウムインジュウム／砒化インジュウムガリウム（Ａ
ｌＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓ）が含まれ、文献に記載され
ているように優れた性質を示している（Ｊ．Ｊensen 他
IEEE Journal of Solid-State Circuits,Vol.26,No.3,4
15〜421 頁）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら後者の材
料を使用して製造されたＨＢＴはベース抵抗とコレクタ
キャパシタンスとの積が比較的高い値を有するために最
大発振周波数（ｆmax ）が高域遮断周波数（ｆr ）より
低い。これはこれらのＨＢＴを使用する回路の潜在的速
度および出力電力を制限する。それは所望の設計パラメ
ータとしてｆmaxはｆr の約２倍でなければならないた
めである。
料を使用して製造されたＨＢＴはベース抵抗とコレクタ
キャパシタンスとの積が比較的高い値を有するために最
大発振周波数（ｆmax ）が高域遮断周波数（ｆr ）より
低い。これはこれらのＨＢＴを使用する回路の潜在的速
度および出力電力を制限する。それは所望の設計パラメ
ータとしてｆmaxはｆr の約２倍でなければならないた
めである。
【０００６】さらにＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓおよびＡｌＩ
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴのベース層は典型的にＰ
型ドープ不純物としてベリリウム（Ｂｅ）でドープされ
る。Ｂｅは非常に拡散速度が高く、成長中にベース層か
らエミッタ層中へ急速に移動し、この移動は装置の動作
中にも行われ、ＰＮ接合をエミッタベース接合部からエ
ミッタ層中に移動させる。その結果電子の流れに対する
エネルギ障壁が生成され、ホールの流れに対する障壁が
減少し、したがって電流利得が減少する。
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴのベース層は典型的にＰ
型ドープ不純物としてベリリウム（Ｂｅ）でドープされ
る。Ｂｅは非常に拡散速度が高く、成長中にベース層か
らエミッタ層中へ急速に移動し、この移動は装置の動作
中にも行われ、ＰＮ接合をエミッタベース接合部からエ
ミッタ層中に移動させる。その結果電子の流れに対する
エネルギ障壁が生成され、ホールの流れに対する障壁が
減少し、したがって電流利得が減少する。
【０００７】それ故、これらの問題を克服し、通常のＨ
ＢＴよりも高いｆmax の優れた特性を有し、通常知られ
ている悪影響のない、Ｂｅその他のドープ不純物でドー
プされたＨＢＴ装置が必要とされる。
ＢＴよりも高いｆmax の優れた特性を有し、通常知られ
ている悪影響のない、Ｂｅその他のドープ不純物でドー
プされたＨＢＴ装置が必要とされる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタは、燐化インジュウム（Ｉ
ｎＰ）Ｉ半絶縁性基体上に形成された砒化インジュウム
ガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、燐化インジュウム（Ｉ
ｎＰ）、または砒化アルミニウムインジュウム（ＡｌＩ
ｎＡｓ）から構成されたコレクタ層を有する。ベース層
はガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）およびアンチモン
（Ｓｂ）を含みコレクタ層上に形成され、砒化アルミニ
ウムインジュウム（ＡｌＩｎＡｓ）または燐化インジュ
ウム（ＩｎＰ）からなるエミッタ層がベース層上に形成
されている。
接合バイポーラトランジスタは、燐化インジュウム（Ｉ
ｎＰ）Ｉ半絶縁性基体上に形成された砒化インジュウム
ガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、燐化インジュウム（Ｉ
ｎＰ）、または砒化アルミニウムインジュウム（ＡｌＩ
ｎＡｓ）から構成されたコレクタ層を有する。ベース層
はガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）およびアンチモン
（Ｓｂ）を含みコレクタ層上に形成され、砒化アルミニ
ウムインジュウム（ＡｌＩｎＡｓ）または燐化インジュ
ウム（ＩｎＰ）からなるエミッタ層がベース層上に形成
されている。
【０００９】ベース層はベリリウムでドープされた３元
合金の砒化アンチモン化ガリウム（ＧａＡｓＳｂ）でも
よく、或いはドープしない砒化ガリウム（ＧａＡｓ）と
Ｐ型アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）の交互の超格子
層を含む歪層超格子構造でもよい。ＧａＳｂの超格子層
はシリコンでドープされることが好ましく、それはＢｅ
より拡散速度が遅く、製造中におけるＰＮ接合のエミッ
タベース接合からエミッタ層中への移動は無視できる程
度である。
合金の砒化アンチモン化ガリウム（ＧａＡｓＳｂ）でも
よく、或いはドープしない砒化ガリウム（ＧａＡｓ）と
Ｐ型アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）の交互の超格子
層を含む歪層超格子構造でもよい。ＧａＳｂの超格子層
はシリコンでドープされることが好ましく、それはＢｅ
より拡散速度が遅く、製造中におけるＰＮ接合のエミッ
タベース接合からエミッタ層中への移動は無視できる程
度である。
【００１０】通常のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓまたはＡｌＩ
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴのインジュウム（Ｉｎ）
および砒素（Ａｓ）ではなくベース層においてＳｂを使
用することによって次のような利点が得られる。
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴのインジュウム（Ｉｎ）
および砒素（Ａｓ）ではなくベース層においてＳｂを使
用することによって次のような利点が得られる。
【００１１】１．エミッタベース接合における高い価電
子帯のオフセットは、結果的にエミッタ注入効率を改善
する。 ２．エミッタベース接合における低い価電子帯のオフセ
ットは、結果的に電力消費を減少させる。
子帯のオフセットは、結果的にエミッタ注入効率を改善
する。 ２．エミッタベース接合における低い価電子帯のオフセ
ットは、結果的に電力消費を減少させる。
【００１２】３．ホール移動度の増加による減少したベ
ース抵抗は高いｆmax を生じる。 ４．ベースコレクタ接合における電位障壁はまたｆmax
を高くする。 本発明のこれら、およびその他の特徴および利点は、添
付図面を参照にした以下の好ましい実施例の詳細な説明
から明らかにされるであろう。
ース抵抗は高いｆmax を生じる。 ４．ベースコレクタ接合における電位障壁はまたｆmax
を高くする。 本発明のこれら、およびその他の特徴および利点は、添
付図面を参照にした以下の好ましい実施例の詳細な説明
から明らかにされるであろう。
【００１３】
【実施例】図１を参照にすると、本発明の１実施例のＮ
ＰＮ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は
簡単化された形態で全体を10で示されている。ＨＢＴ10
は半絶縁性ＩｎＰ基体12と、この基体12上に形成されＮ
型不純物でドープされた砒化インジュウムガリウム（Ｉ
ｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ）、燐化Ｉｎ（ＩｎＰ）または砒化
アルミニウムインジュウム（Ａｌ0.48Ｉｎ0.52Ａｓ）の
コレクタ層14と、コレクタ層14上に形成されたＰ型の３
元のＧａy Ａｓ1-y Ｓｂのベース層16と、ベース層16上
に形成されたＮ型のＩｎＰまたはＡｌ0.48Ｉｎ0.52Ａｓ
のエミッタ層18とを具備している。Ｇａy Ａｓ1-y Ｓｂ
におけるｙの値は０と１の間で変化可能であり、０．５
が好ましい。
ＰＮ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は
簡単化された形態で全体を10で示されている。ＨＢＴ10
は半絶縁性ＩｎＰ基体12と、この基体12上に形成されＮ
型不純物でドープされた砒化インジュウムガリウム（Ｉ
ｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ）、燐化Ｉｎ（ＩｎＰ）または砒化
アルミニウムインジュウム（Ａｌ0.48Ｉｎ0.52Ａｓ）の
コレクタ層14と、コレクタ層14上に形成されたＰ型の３
元のＧａy Ａｓ1-y Ｓｂのベース層16と、ベース層16上
に形成されたＮ型のＩｎＰまたはＡｌ0.48Ｉｎ0.52Ａｓ
のエミッタ層18とを具備している。Ｇａy Ａｓ1-y Ｓｂ
におけるｙの値は０と１の間で変化可能であり、０．５
が好ましい。
【００１４】コレクタ層14、ベース層16、およびエミッ
タ層18は基体とできるだけ格子整合される。コレクタ層
14は図ではベース層16と基体12との間に配置されている
が、コレクタ層14とエミッタ層18の相対位置が反対の場
合にも本発明の技術的範囲に含まれる。図にはさらに導
電性の金属コレクタコンタクト20、ベースコンタクト2
2、およびエミッタコンタクト24が示されている。
タ層18は基体とできるだけ格子整合される。コレクタ層
14は図ではベース層16と基体12との間に配置されている
が、コレクタ層14とエミッタ層18の相対位置が反対の場
合にも本発明の技術的範囲に含まれる。図にはさらに導
電性の金属コレクタコンタクト20、ベースコンタクト2
2、およびエミッタコンタクト24が示されている。
【００１５】ＨＢＴ10は通常の技術を使用して製造され
ることができ、固体ソース分子ビームエピタキシ（ＭＢ
Ｅ）を使用することが好ましい。製造プロセス自体は本
発明の要旨とは関係ない。
ることができ、固体ソース分子ビームエピタキシ（ＭＢ
Ｅ）を使用することが好ましい。製造プロセス自体は本
発明の要旨とは関係ない。
【００１６】コレクタ層14は約250 乃至500nm の厚さを
有し、約300nm が好ましい。コレクタ層14は約１乃至５
×1016電子／cm3 の自由キャリア密度にＳｉでドープさ
れ、好ましいドープ値は１×1016である。エミッタ層18
は約150 乃至250nm の厚さを有し、約150nm が好まし
い。エミッタ層18は約４乃至８×1017電子／cm3 の自由
キャリア密度にＳｉでドープされ、好ましいドープ値は
１×1017である。ベース層16は約50乃至100nm の厚さを
有し、好ましい実施例では約50nmの厚さで、約３乃至６
×1019ホール／cm3 の自由キャリア密度にＢｅでドープ
され、好ましいドープ値は５×1019であり、主層16a
と、主層16a とコレクタ層14との間に配置されたスペー
サ層16b とより構成されている。スペーサ層16b は15nm
の厚さが好ましく、２×1018ホール／cm3 の自由キャリ
ア密度にＢｅでドープされている。
有し、約300nm が好ましい。コレクタ層14は約１乃至５
×1016電子／cm3 の自由キャリア密度にＳｉでドープさ
れ、好ましいドープ値は１×1016である。エミッタ層18
は約150 乃至250nm の厚さを有し、約150nm が好まし
い。エミッタ層18は約４乃至８×1017電子／cm3 の自由
キャリア密度にＳｉでドープされ、好ましいドープ値は
１×1017である。ベース層16は約50乃至100nm の厚さを
有し、好ましい実施例では約50nmの厚さで、約３乃至６
×1019ホール／cm3 の自由キャリア密度にＢｅでドープ
され、好ましいドープ値は５×1019であり、主層16a
と、主層16a とコレクタ層14との間に配置されたスペー
サ層16b とより構成されている。スペーサ層16b は15nm
の厚さが好ましく、２×1018ホール／cm3 の自由キャリ
ア密度にＢｅでドープされている。
【００１７】通常のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓおよびＡｌＩ
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴではベース層はＩｎＧａ
Ａｓで構成されている。しかしながら、本発明ではベー
ス層16はＢｅでＰ型にドープされた３元のＧａＡｓＳｂ
から形成されている。ベース層16中のＢｅでドープされ
たＧａＡｓＳｂはホール移動度の増加とベース領域にホ
ールを限定する価電子帯オフセットの増加によって通常
のＨＢＴにまさる改良された性能を提供する。
ｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＨＢＴではベース層はＩｎＧａ
Ａｓで構成されている。しかしながら、本発明ではベー
ス層16はＢｅでＰ型にドープされた３元のＧａＡｓＳｂ
から形成されている。ベース層16中のＢｅでドープされ
たＧａＡｓＳｂはホール移動度の増加とベース領域にホ
ールを限定する価電子帯オフセットの増加によって通常
のＨＢＴにまさる改良された性能を提供する。
【００１８】図２のａはＡｌＩｎＡｓエミッタ層とＩｎ
ＧａＡｓベース層を有する従来技術のＨＢＴのエネルギ
バンド図であり、図２のｂはＡｌＩｎＡｓエミッタ層と
ＧａＡｓＳｂベース層を有する本発明によるＨＢＴのエ
ネルギバンド図である。図３のａはＩｎＰエミッタ層と
ＩｎＧａＡｓベース層を有する従来技術のＨＢＴのエネ
ルギバンド図であり、図３のｂはＩｎＰエミッタ層とＧ
ａＡｓＳｂベース層を有する本発明によるＨＢＴのエネ
ルギバンド図である。エミッタ、ベース、およびコレク
タ層は図ではそれぞれＥ，Ｂ，Ｃとして示されている。
ＧａＡｓベース層を有する従来技術のＨＢＴのエネルギ
バンド図であり、図２のｂはＡｌＩｎＡｓエミッタ層と
ＧａＡｓＳｂベース層を有する本発明によるＨＢＴのエ
ネルギバンド図である。図３のａはＩｎＰエミッタ層と
ＩｎＧａＡｓベース層を有する従来技術のＨＢＴのエネ
ルギバンド図であり、図３のｂはＩｎＰエミッタ層とＧ
ａＡｓＳｂベース層を有する本発明によるＨＢＴのエネ
ルギバンド図である。エミッタ、ベース、およびコレク
タ層は図ではそれぞれＥ，Ｂ，Ｃとして示されている。
【００１９】文献（Applied Physics Letters,Vol.55,N
o.18,1877 〜1878頁）に記載されているように価電子帯
オフセットΔＥV はＩｎＧａＡｓ／ＡｌＩｎＡｓヘテロ
構造に対する０．２ｅＶと比較して、ＧａＡｓＳｂ／Ａ
ｌＩｎＡｓヘテロ構造に対して０．４３ｅＶである。Δ
ＥV における増加は図２のａおよびｂの比較から明白で
あり、ベース層16におけるホールの拘束の増加により従
来技術にまさるエミッタ注入効率の実質上の改善を与え
る。
o.18,1877 〜1878頁）に記載されているように価電子帯
オフセットΔＥV はＩｎＧａＡｓ／ＡｌＩｎＡｓヘテロ
構造に対する０．２ｅＶと比較して、ＧａＡｓＳｂ／Ａ
ｌＩｎＡｓヘテロ構造に対して０．４３ｅＶである。Δ
ＥV における増加は図２のａおよびｂの比較から明白で
あり、ベース層16におけるホールの拘束の増加により従
来技術にまさるエミッタ注入効率の実質上の改善を与え
る。
【００２０】図３のａおよびｂに示されるようにΔＥV
における増加はＩｎＰエミッタの場合にも大きい。本発
明によるＧａＡｓＳｂベースは従来のＩｎＧａＡｓベー
スに対する０．３３ｅＶと比較して０．６２ｅＶのΔＥ
V を与える。格子整合されたΔＥV ＝０．６２ｅＶのＩ
ｎＰ／ＧａＡｓＳｂのエミッタ／ベース構造は特に効率
的なエミッタ注入効率を与える。
における増加はＩｎＰエミッタの場合にも大きい。本発
明によるＧａＡｓＳｂベースは従来のＩｎＧａＡｓベー
スに対する０．３３ｅＶと比較して０．６２ｅＶのΔＥ
V を与える。格子整合されたΔＥV ＝０．６２ｅＶのＩ
ｎＰ／ＧａＡｓＳｂのエミッタ／ベース構造は特に効率
的なエミッタ注入効率を与える。
【００２１】本発明はまた従来の技術に比較して導電帯
オフセットΔＥc を減少させる。これはベースエミッタ
ターンオン電圧ＶBEを減少させ、対応する電力消費を減
少させる。図２のａおよびｂに示されるようなＡｌＩｎ
Ａｓエミッタ構造に対して、ΔＥc の値は従来の場合の
値０．４６ｅＶから本発明においては０．２８ｅＶに減
少される。図３のａおよびｂに示されるようなＩｎＰエ
ミッタ構造に対して、ΔＥc の値は従来の場合の値０．
２４ｅＶから０．０６ｅＶに減少される。
オフセットΔＥc を減少させる。これはベースエミッタ
ターンオン電圧ＶBEを減少させ、対応する電力消費を減
少させる。図２のａおよびｂに示されるようなＡｌＩｎ
Ａｓエミッタ構造に対して、ΔＥc の値は従来の場合の
値０．４６ｅＶから本発明においては０．２８ｅＶに減
少される。図３のａおよびｂに示されるようなＩｎＰエ
ミッタ構造に対して、ΔＥc の値は従来の場合の値０．
２４ｅＶから０．０６ｅＶに減少される。
【００２２】ＩｎＰ基体12に格子整合された本発明によ
るＧａＡｓＳｂベースは、従来技術のＩｎＧａＡｓベー
スに対して約２倍のホール移動度を与え、結果的にベー
ス抵抗を減少させ、高いｆmax が得られる。特にＧａＡ
ｓＳｂのホール移動度は約1400cm2 ／Ｖ秒であり、これ
に対して従来のＩｎＧａＡｓでは430 cm2 ／Ｖ秒であ
る。
るＧａＡｓＳｂベースは、従来技術のＩｎＧａＡｓベー
スに対して約２倍のホール移動度を与え、結果的にベー
ス抵抗を減少させ、高いｆmax が得られる。特にＧａＡ
ｓＳｂのホール移動度は約1400cm2 ／Ｖ秒であり、これ
に対して従来のＩｎＧａＡｓでは430 cm2 ／Ｖ秒であ
る。
【００２３】さらに図２のａおよびｂに示されるよう
に、本発明のＧａＡｓＳｂベースは、従来の通常のＩｎ
ＧａＡｓベースＨＢＴには存在しないベースコレクタ接
合における価電子帯および導電帯におけるオフセットが
生成されている。このベースコレクタ接合における価電
子帯オフセットΔＥV は約０．２３ｅＶであり、一方対
応する導電帯オフセットは０．１８ｅＶである。これら
のオフセットは電位障壁を生成し、それはベース層16中
にホールを閉込めて電荷蓄積を減少させ、ｆmaxを増加
させる。
に、本発明のＧａＡｓＳｂベースは、従来の通常のＩｎ
ＧａＡｓベースＨＢＴには存在しないベースコレクタ接
合における価電子帯および導電帯におけるオフセットが
生成されている。このベースコレクタ接合における価電
子帯オフセットΔＥV は約０．２３ｅＶであり、一方対
応する導電帯オフセットは０．１８ｅＶである。これら
のオフセットは電位障壁を生成し、それはベース層16中
にホールを閉込めて電荷蓄積を減少させ、ｆmaxを増加
させる。
【００２４】図４は本発明の別の実施例のＨＢＴ30を示
す。図１と同一素子には同一符号が使用されている。Ｈ
ＢＴ30はＨＢＴ10と異なり、３元のＧａＡｓＳｂベース
16は、Ｓｉでドープされたアンチモン化ガリウム（Ｇａ
Ｓｂ）の超格子層32a とドープされないＧａＡｓの超格
子層32b との交互の層を含む歪層超格子構造（ＳＬＳ）
の形態のベース層32によって置換されている。
す。図１と同一素子には同一符号が使用されている。Ｈ
ＢＴ30はＨＢＴ10と異なり、３元のＧａＡｓＳｂベース
16は、Ｓｉでドープされたアンチモン化ガリウム（Ｇａ
Ｓｂ）の超格子層32a とドープされないＧａＡｓの超格
子層32b との交互の層を含む歪層超格子構造（ＳＬＳ）
の形態のベース層32によって置換されている。
【００２５】ＳＬＳのベース層32は２．５周期（超格子
層32a と32b の対の数）を有するものとして示されてい
るが、本発明により製造された実際のＨＢＴ30は50乃至
100nmの厚さを有する約２１乃至２７周期を有するＳＬ
Ｓベース層32を備えている。ＳＬＳベース層32は結果的
に生成された自由キャリア密度が２×1018ホール／cm3
である。
層32a と32b の対の数）を有するものとして示されてい
るが、本発明により製造された実際のＨＢＴ30は50乃至
100nmの厚さを有する約２１乃至２７周期を有するＳＬ
Ｓベース層32を備えている。ＳＬＳベース層32は結果的
に生成された自由キャリア密度が２×1018ホール／cm3
である。
【００２６】ＳｉはＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＩｎＡ
ｓ、およびＧａＡｓＳｂ中ではＮ型ドープ不純物である
が、ＧａＳｂ中ではＰ型ドープ不純物である（Applied
Physics Letters,Vol.57,No.21,2256 〜2258頁参照）。
ＳｉはＢｅに比較して拡散速度が著しく遅く、ＨＢＴ30
の製造中にＰＮ接合がエミッタベース接合からエミッタ
層18中に移動する量を無視できる程度にすることができ
る。これはまた只１つの種類のドープ不純物しか必要と
しないから、製造プロセスを簡単にする。
ｓ、およびＧａＡｓＳｂ中ではＮ型ドープ不純物である
が、ＧａＳｂ中ではＰ型ドープ不純物である（Applied
Physics Letters,Vol.57,No.21,2256 〜2258頁参照）。
ＳｉはＢｅに比較して拡散速度が著しく遅く、ＨＢＴ30
の製造中にＰＮ接合がエミッタベース接合からエミッタ
層18中に移動する量を無視できる程度にすることができ
る。これはまた只１つの種類のドープ不純物しか必要と
しないから、製造プロセスを簡単にする。
【００２７】ＢｅはＧａＳｂ超格子層32a に対してそれ
程好ましいＰ型ドープ不純物ではないが、これをＳｉの
代りに使用することも本発明の技術的範囲に含まれるべ
きものである。
程好ましいＰ型ドープ不純物ではないが、これをＳｉの
代りに使用することも本発明の技術的範囲に含まれるべ
きものである。
【００２８】ＧａＳｂ超格子層32a は約３．５％の圧縮
応力を有し、一方ＧａＡｓ超格子層32b はほぼ同じ大き
さの伸長応力を有する。圧縮および伸長応力は互いに補
償するから、ＳＬＳベース層32はＳｂとＡｓのモル比率
が等しくされていれば任意の多数の周期のものを製造す
ることができる。ＳＬＳベース層32中のＳｂのモル比率
が増加すると、ＨＢＴ30は、ホール移動度が増加し、導
電帯オフセットΔＥc が減少し、価電子帯オフセットΔ
ＥV が増加するから特性が改善される。しかしながら、
Ｓｂのモル比率の増加の実際的な上限は約６７％であ
り、それ以上ではＳＬＳの応力が過度になり不適合によ
る欠陥を生成するであろう。この構造による価電子帯オ
フセットΔＥV は約０．８９ｅＶである。
応力を有し、一方ＧａＡｓ超格子層32b はほぼ同じ大き
さの伸長応力を有する。圧縮および伸長応力は互いに補
償するから、ＳＬＳベース層32はＳｂとＡｓのモル比率
が等しくされていれば任意の多数の周期のものを製造す
ることができる。ＳＬＳベース層32中のＳｂのモル比率
が増加すると、ＨＢＴ30は、ホール移動度が増加し、導
電帯オフセットΔＥc が減少し、価電子帯オフセットΔ
ＥV が増加するから特性が改善される。しかしながら、
Ｓｂのモル比率の増加の実際的な上限は約６７％であ
り、それ以上ではＳＬＳの応力が過度になり不適合によ
る欠陥を生成するであろう。この構造による価電子帯オ
フセットΔＥV は約０．８９ｅＶである。
【００２９】実験例 図４に示されるようなＨＢＴが製造され、ＳｂとＡｓの
モル比率は等しくされ、ＳＬＳベース層のＰ型ドープ不
純物レベルは約２×1018ホール／cm3 であった。室温に
おける平均のホール移動度は約800 cm2 ／Ｖ秒であり、
ＢｅでドープされたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓベースを有す
る通常のＨＢＴの約４倍であった。
モル比率は等しくされ、ＳＬＳベース層のＰ型ドープ不
純物レベルは約２×1018ホール／cm3 であった。室温に
おける平均のホール移動度は約800 cm2 ／Ｖ秒であり、
ＢｅでドープされたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓベースを有す
る通常のＨＢＴの約４倍であった。
【００３０】以上本発明のいくつかの実施例について例
示し、説明したが、多くの変形、変更が本発明の技術的
範囲を逸脱することなく当業者によって行われることが
できる。したがって本願発明の技術的範囲は特定の実施
例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の
記載によってのみ制限されるものである。
示し、説明したが、多くの変形、変更が本発明の技術的
範囲を逸脱することなく当業者によって行われることが
できる。したがって本願発明の技術的範囲は特定の実施
例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の
記載によってのみ制限されるものである。
【図１】本発明のＨＢＴの第１の実施例の断面図。
【図２】ＡｌＩｎＡｓエミッタ層とＩｎＧａＡｓベース
層を含む従来のＨＢＴおよびＡｌＩｎＡｓエミッタ層と
ＧａＡｓＳｂベース層を含む本発明のＨＢＴのエネルギ
バンド図。
層を含む従来のＨＢＴおよびＡｌＩｎＡｓエミッタ層と
ＧａＡｓＳｂベース層を含む本発明のＨＢＴのエネルギ
バンド図。
【図３】ＩｎＰエミッタ層とＩｎＧａＡｓベース層を含
む従来のＨＢＴおよびＩｎＰエミッタ層とＧａＡｓＳｂ
ベース層を含む本発明によるＨＢＴのエネルギバンド
図。
む従来のＨＢＴおよびＩｎＰエミッタ層とＧａＡｓＳｂ
ベース層を含む本発明によるＨＢＴのエネルギバンド
図。
【図４】本発明のＨＢＴの第２の実施例の断面図。
12…基体、14…コレクタ、16, 32…ベース、18…エミッ
タ。
タ。
フロントページの続き (72)発明者 トーマス・シー・ハセンバーグ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴーラ・ヒルズ、アゴーラ・グ レン・ドライブ 5533
Claims (10)
- 【請求項１】 砒化アルミニウムインジュウム（ＡｌＩ
ｎＡｓ）および燐化インジュウム（ＩｎＰ）からなるグ
ループから選択された材料を含むエミッタ層と、 ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）、およびアンチモン
（Ｓｂ）を含むベース層と、 コレクタ層とを具備し、ベース層はエミッタ層とコレク
タ層との間に配置されていることを特徴とするＮＰＮ型
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。 - 【請求項２】 エミッタ層がＮ型不純物でドープされ、
ベース層がＰ型不純物でドープされ、コレクタ層が砒化
インジュウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、燐化インジュ
ウム（ＩｎＰ）、および砒化アルミニウムインジュウム
（ＡｌＩｎＡｓ）からなるグループから選択された材料
で構成され、Ｎ型不純物でドープされている請求項１記
載のトランジスタ。 - 【請求項３】 ベース層が砒化アンチモン化ガリウム
（ＧａＡｓＳｂ）から構成されている請求項１または２
記載のトランジスタ。 - 【請求項４】 ベース層がベリリウムでドープされてい
る請求項１乃至３のいずれか１項記載のトランジスタ。 - 【請求項５】 基体が燐化インジュウム（ＩｎＰ）で構
成されている請求項１または２記載のトランジスタ。 - 【請求項６】 基体が半絶縁性であり、コレクタ層が基
体とベース層との間に配置されている請求項２記載のト
ランジスタ。 - 【請求項７】 ベース層は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
とアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）の交互の超格子層
を含む歪層超格子から構成され、砒化ガリウムとアンチ
モン化ガリウムのいずれかがＰ型不純物でドープされて
いる請求項１または２記載のトランジスタ。 - 【請求項８】 前記Ｐ型不純物でドープされているアン
チモン化ガリウム（ＧａＳｂ）超格子層のドープ不純物
がシリコンであり、前記Ｐ型不純物でドープされている
砒化ガリウム（ＧａＡｓ）超格子層のドープ不純物がベ
リリウムである請求項７記載のトランジスタ。 - 【請求項９】 超格子層がＰ型不純物でドープされてい
ない請求項７記載のトランジスタ。 - 【請求項１０】 前記超格子構造が２１乃至２７周期を
有する請求項１または２記載のトランジスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/889,864 US5349201A (en) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | NPN heterojunction bipolar transistor including antimonide base formed on semi-insulating indium phosphide substrate |
| US889864 | 1992-05-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637104A true JPH0637104A (ja) | 1994-02-10 |
| JP2528253B2 JP2528253B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=25395916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5127404A Expired - Lifetime JP2528253B2 (ja) | 1992-05-28 | 1993-05-28 | Ｎｐｎ型ヘテロ接合バイポ―ラトランジスタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5349201A (ja) |
| EP (2) | EP1209750B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528253B2 (ja) |
| DE (2) | DE69334333D1 (ja) |
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- 1993-05-27 DE DE69332184T patent/DE69332184T2/de not_active Expired - Lifetime
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| JPH04124830A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006303474A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Sony Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| JP2012207968A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 量子型赤外線センサ用化合物半導体積層体の製造方法および量子型赤外線センサ |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2528253B2 (ja) | 1996-08-28 |
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| EP0571994A2 (en) | 1993-12-01 |
| DE69332184D1 (de) | 2002-09-12 |
| EP0571994A3 (en) | 1994-07-27 |
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