JPH0691099B2 - ホモ接合型バイポ−ラ・トランジスタ - Google Patents

ホモ接合型バイポ−ラ・トランジスタ

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JPH0691099B2
JPH0691099B2 JP61033234A JP3323486A JPH0691099B2 JP H0691099 B2 JPH0691099 B2 JP H0691099B2 JP 61033234 A JP61033234 A JP 61033234A JP 3323486 A JP3323486 A JP 3323486A JP H0691099 B2 JPH0691099 B2 JP H0691099B2
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寿博 杉井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 バイポーラ・トランジスタの高速化には、ベース抵抗を
小にすることが必要である。一方電流増幅率を確保する
ためには、ベースの不純物濃度をある限度以上に大きく
出来ないと云う問題がある。本発明では通常よりもベー
スの不純物濃度を著しく大とすることによりベース領域
のバンド・ギャップを小さくして、電流増幅率を下げず
にベースの低抵抗化を行った。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ホモ接合型バイポーラ・トランジスタにおい
て、ベースの低抵抗化により高速化を図ったトランジス
タ構造に関する。
集積回路では、高速化をはかるため化合物半導体を使用
せる集積回路の開発が進んでいる。
バイポーラ・トランジスタにおいては、高速化を阻害し
ている要因の一つに、ベース抵抗を充分低く出来ないと
云う問題がある。
これに対し、化合物半導体を用いたバイポーラ・トラン
ジスタでは、エミッタにヘテロ接合を適用し、バンドギ
ャップの大きい半導体を用いて問題の解決を図ってい
る。
ヘテロ構造でなく、ホモ接合構造でベース抵抗の低下を
実現出来ればその価値は大きい。
〔従来の技術〕
バイポーラ・トランジスタのエミッタ接地の電流増幅率
βは下記の式で表される。
β＝Ａ・ND/NA・exp（ΔEg/kT） ここで、NDはエミッタのドナー濃度、NAはベースのアク
セプタ濃度、ΔEgはエミッタとベースを構成する半導体
物質のバンド・ギャップ値の差、ｋはボルツマンの定
数、Ｔは絶対温度、Ａは比例係数（１に近い値）を表
す。
通常のシリコンのバイポーラ・トランジスタでは、エミ
ッタ、ベース共シリコンを使用するホモ接合型であるの
でΔEgは０であり、ベータを大きくするにはND/NAを大
にすることが必要である。
このため、ベース濃度NAを大きくしてベース抵抗を下げ
ようとすると、βを確保するには、更にエミッタ濃度ND
を、それ以上に大きくとることが必要となり製作上困難
な問題となる。
エミッタに同一の半導体材料でなく、バンド・ギャップ
の異なる半導体を使用すると、ΔEgは０でなくなり、上
式でexp項が利いてくるので、NAの値を、NDとの比にと
らわれずに決定出来るので製作が著しく容易となる。
この構造はヘテロ接合型バイポーラ・トランジスタとし
て実用化している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記に述べたヘテロ接合型は、化合物半導体を用いたバ
イポーラ・トランジスタとして実用化している。
GaAs層をベース層とし、バンド・ギャップの大きいAlGa
Asをエミッタ層に使用せる集積回路の開発が進んでい
る。
然し、ヘテロ接合型では良好なる界面を得ることが難し
く、接合界面には多くの準位が存在し、その準位を介し
て再結合電流が流れるので大きなβを得ることは難し
い。
これに対し、シリコン基板を用いたICの製造は、量産化
の長い技術の蓄積があり、シリコン基板を用いホモ接合
の構造でベース抵抗を更に一段と低下することが出来れ
ばその価値は大きい。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、ベース不純物濃度をエミッタ不純物濃度
よりも著しく大きくした構造、即ち２×1020/cm3以上の
濃度とし、エミッタとベース領域でバンド・ギャップに
差異を発生せしめることよりなる本発明のSiを基板材料
として用いたホモ接合型バイポーラ・トランジスタの構
造により解決される。
これにより電流増幅率βを低下させることなく、ベース
抵抗値を大幅に下げることが可能となる。
〔作用〕
本発明ではベース領域に高濃度の不純物を添加すること
により、ベースのバンド・ギャップは小さくなる特性を
利用せるものである。
これによりエミッタとベース間には、バンド・ギャップ
差ΔEgが発生するので、先に説明せる式でexp項は０で
なくなり、充分高いβを得ることが可能となる。
〔実施例〕
本発明では、高濃度に不純物を添加せるシリコン半導体
のバンド・ギャップは、次式に示すδEgだけ小となるこ
とを利用せるものである。
δEg＝22.5（NA/1018）1/2（meV） ここでδEgはベース不純物添加によるバンド・ギャップ
の変化量を示す。
上式でベースのアクセプタ濃度NAが通常のトランジスタ
形成で使用される濃度より著しく高く、例えば1020/cm3
前後とすると、シリコンのバンド・ギャップ値1.09eVに
対してδEgを無視出来ない大きさとなる。
エミッタのドナー濃度NDを１×1018,1×1019の値とした
場合、NAに対するβ（β/A）との関係を図面で示す。NA
が（1.5〜２）×1020付近より急激にβの値が大きくな
っていることが判る。
このように高濃度のベース不純物の導入は、従来の拡散
あるいはイオン注入法では困難であるが、分子線エピタ
キシー成長法（MBE法）の手法を適用して、ボロンを導
入することにより可能である。
〔発明の効果〕
以上に説明せるごとく、本発明のヘテロ接合でなく、ホ
モ接合により高いβ値を有するバイポーラ・トランジス
タの製作が可能となり、集積回路の高速化に寄与する所
大である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明にかかわるベース不純物濃度NAとβ/Aとの
関係を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリコン基板中に形成され、ベース不純物
    濃度が２×1020/cm3以上よりなることを特徴とするホモ
    接合型バイポーラ・トランジスタ。
JP61033234A 1986-02-17 1986-02-17 ホモ接合型バイポ−ラ・トランジスタ Expired - Lifetime JPH0691099B2 (ja)

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DE4439569A1 (de) * 1994-11-05 1996-05-09 Daimler Benz Ag Silizium Bipolar-Transistor

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