JPH0738393B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0738393B2 JPH0738393B2 JP16412885A JP16412885A JPH0738393B2 JP H0738393 B2 JPH0738393 B2 JP H0738393B2 JP 16412885 A JP16412885 A JP 16412885A JP 16412885 A JP16412885 A JP 16412885A JP H0738393 B2 JPH0738393 B2 JP H0738393B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに係り、
特に温度特性に勝れ、77Kの低温で超高速動作に好適な
半導体装置に関する。
特に温度特性に勝れ、77Kの低温で超高速動作に好適な
半導体装置に関する。
従来、シリコン［Si］バイポーラトランジスタ、又はGa
As/AlGaAsヘテロ接合バイポーラトランジスタ［たとえ
ば、プロスイーデイングス・オブ・ザ・トウエルブス・
コンフアレンス・オン・ソリツド・ステート・デバイセ
ズ（Proceedings of the 12th conference on Solid St
ate Devices）,1980,P1］を77K［液体窒素温度］で動作
させようとすると、キヤリアの凍結［freeze out］のた
め、エミツタ，ベース，コレクタ中担体数が激減するた
め室温に比して性能劣化をまねき、デバイス上の興味を
持たれることがなかつた。
As/AlGaAsヘテロ接合バイポーラトランジスタ［たとえ
ば、プロスイーデイングス・オブ・ザ・トウエルブス・
コンフアレンス・オン・ソリツド・ステート・デバイセ
ズ（Proceedings of the 12th conference on Solid St
ate Devices）,1980,P1］を77K［液体窒素温度］で動作
させようとすると、キヤリアの凍結［freeze out］のた
め、エミツタ，ベース，コレクタ中担体数が激減するた
め室温に比して性能劣化をまねき、デバイス上の興味を
持たれることがなかつた。
Siバイポーラトランジスタの場合、通常用いられるｎ型
不純物ではリン（Ｐ），砒素（As）の不純物レベルEdは
各々45mV,54mVであり、ｐ型不純物であるホウ素（Ｂ）
の不純物レベルEaは45mVである。
不純物ではリン（Ｐ），砒素（As）の不純物レベルEdは
各々45mV,54mVであり、ｐ型不純物であるホウ素（Ｂ）
の不純物レベルEaは45mVである。
この様に深い不純物レベルの場合、77K（6.4mV）に冷
却した場合、キヤリアの凍結が起こることは良く知られ
ている。
却した場合、キヤリアの凍結が起こることは良く知られ
ている。
一方化合物半導体、例えば、GaAsの場合、ｎ型不純物で
ある（Si）の不純物レベルは1017cm-3以上の高濃度で
は、キヤリアの凍結は77K程度ではほとんどおこらな
い。一方ｐ型不純物ではBe,Mg,Znにおいても1018cm-3以
上の高濃度では不純物レベル（価電子帯端からのイオン
化アクセプタまでのエネルギー差）が非常に浅くなり、
77Kでの担体の凍結は起こらないということが知られて
いる（ヘテロストラクチヤー・レーザー・アカデミツク
・プレス・ニユーヨーク（Heterostructure Lasers,Aca
demic Press,New York）1978,p132）。
ある（Si）の不純物レベルは1017cm-3以上の高濃度で
は、キヤリアの凍結は77K程度ではほとんどおこらな
い。一方ｐ型不純物ではBe,Mg,Znにおいても1018cm-3以
上の高濃度では不純物レベル（価電子帯端からのイオン
化アクセプタまでのエネルギー差）が非常に浅くなり、
77Kでの担体の凍結は起こらないということが知られて
いる（ヘテロストラクチヤー・レーザー・アカデミツク
・プレス・ニユーヨーク（Heterostructure Lasers,Aca
demic Press,New York）1978,p132）。
又、通常のGaAs/AlGaAsヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ［HBTと略す］の場合、npn型ではｎ型AlGaAsをエミ
ツタとして又、pnp型の場合ｐ型をAlGaAsをエミツタに
用いている。しかしながら、通常用いているAl混晶比Ｘ
（〜0.3）では、ｎ型不純物であるSi,p型不純物であるB
e,MgはDxセンターと呼ばれる60mV前後の比較的深い不純
物レベルを形成し、77Kでキヤリアの凍結が起こり、HBT
としての性能は室温の場合に比べて一桁以上の性能劣化
が生じていた。
スタ［HBTと略す］の場合、npn型ではｎ型AlGaAsをエミ
ツタとして又、pnp型の場合ｐ型をAlGaAsをエミツタに
用いている。しかしながら、通常用いているAl混晶比Ｘ
（〜0.3）では、ｎ型不純物であるSi,p型不純物であるB
e,MgはDxセンターと呼ばれる60mV前後の比較的深い不純
物レベルを形成し、77Kでキヤリアの凍結が起こり、HBT
としての性能は室温の場合に比べて一桁以上の性能劣化
が生じていた。
本発明の目的は、77Kの低温で、特に超高速を実現す
る、二次元状担体をベース層に用いるヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ構造を提供することにある。
る、二次元状担体をベース層に用いるヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ構造を提供することにある。
GaAs/AlGaAsヘテロ接合型バイポーラトランジスタの場
合、不純物をドープしたAlGaAsを用いる限り、液体窒素
温度（77K）で高速動作は期待することは上記の通り不
可能である。
合、不純物をドープしたAlGaAsを用いる限り、液体窒素
温度（77K）で高速動作は期待することは上記の通り不
可能である。
一方、ｎ型AlGaAsとアンドープGaAs単一ヘテロ接合界面
に蓄積する二次元電子ガス層は77Kで極めて高い移動変
（〜117,000cm2/v・ｓ例えば、ジヤパニーズ・ジヤーナ
ル・オブ・アプライド・フイジツクス（Japanese Jaurn
al of Applied Physics）20（1981）L455参照。））を
示すことが実験的に知られている。この様な高い移動度
の系では、２次完電子ガス層のシート抵抗ρS 2DEGは100
0Ω／□前後であり、通常のnpn型GaAs/AlGaAsHBTのベー
スシート抵抗の約1/40である。即ち、77Kでの２次完電
子ガス層をベース層として用いれば通常のHBTの1/40程
度も低いベース抵抗を持つHBTを実現できる可能性があ
る。
に蓄積する二次元電子ガス層は77Kで極めて高い移動変
（〜117,000cm2/v・ｓ例えば、ジヤパニーズ・ジヤーナ
ル・オブ・アプライド・フイジツクス（Japanese Jaurn
al of Applied Physics）20（1981）L455参照。））を
示すことが実験的に知られている。この様な高い移動度
の系では、２次完電子ガス層のシート抵抗ρS 2DEGは100
0Ω／□前後であり、通常のnpn型GaAs/AlGaAsHBTのベー
スシート抵抗の約1/40である。即ち、77Kでの２次完電
子ガス層をベース層として用いれば通常のHBTの1/40程
度も低いベース抵抗を持つHBTを実現できる可能性があ
る。
又、AlGaAs/GaAs超格子［たとえば文献ジヤパニーズ・
ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス（Japane
se Jaurnal of Applied Physics）20（1983）L627］を
用いて、GaAs層のみに不純物をドープする構造を用いれ
ば、担体凍結のない、不純物をドープしたAlGaAs層と同
一の効果を持たせることが可能である。
ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス（Japane
se Jaurnal of Applied Physics）20（1983）L627］を
用いて、GaAs層のみに不純物をドープする構造を用いれ
ば、担体凍結のない、不純物をドープしたAlGaAs層と同
一の効果を持たせることが可能である。
即ち、従来のHBTで不純物をドープされたAlGaAs層の代
りに、GaAsに不純物をドープをし、AlGaAsには不純物を
ドープをしないAlGaAs/GaAs超格子を用いれば、77Kでの
担体の凍結はほとんど生じなくなるということができ
る。
りに、GaAsに不純物をドープをし、AlGaAsには不純物を
ドープをしないAlGaAs/GaAs超格子を用いれば、77Kでの
担体の凍結はほとんど生じなくなるということができ
る。
そこで、前記二項目を考慮して、発明者らはエミツタ
（及びベース）に超格子構造を有し、ベース層に二次元
状電子ガスを用いる新規なpnp型バイポーラトランジス
タを発明した。
（及びベース）に超格子構造を有し、ベース層に二次元
状電子ガスを用いる新規なpnp型バイポーラトランジス
タを発明した。
第１図（ａ）〜（ｄ）に本発明のpnp型トランジスタの
動作原理を説明するための半導体構造（第１図（ａ））
とそのバンド構造（ｂ），（ｃ），（ｄ）を示す。
動作原理を説明するための半導体構造（第１図（ａ））
とそのバンド構造（ｂ），（ｃ），（ｄ）を示す。
発明の具体的動作原理をGaAs/AlGaAsヘテロ接合を用い
た場合で説明する。
た場合で説明する。
第１図（ａ），（ｂ）に各々トランジスタ主要部断面図
（ａ）と対応するエネルギーバンド図（ｂ）を示し第１
図（ｃ），（ｄ）にバンド補足図を示す。
（ａ）と対応するエネルギーバンド図（ｂ）を示し第１
図（ｃ），（ｄ）にバンド補足図を示す。
31はコレクタ層で、通常Be又はMgをｐ型不純物として有
する不純物レベル〜1019cm-3のGaAsである。32はp-（大
略1015cm-3）GaAs層で通常3000Å前後である。本発明の
ポイントは、ｎ型AlGaAs/GaAs超格子層33、及びｐ型AlG
aAs/GaAs超格子層35である。ここでｎ型超格子層33と
は、ｎ型にドープされたGaAs332と故意には不純物をド
ープしないか、通常1015cm-3以下のドーピングレベルの
AlGaAs層331とを交互に重ねた超格子構造である。
する不純物レベル〜1019cm-3のGaAsである。32はp-（大
略1015cm-3）GaAs層で通常3000Å前後である。本発明の
ポイントは、ｎ型AlGaAs/GaAs超格子層33、及びｐ型AlG
aAs/GaAs超格子層35である。ここでｎ型超格子層33と
は、ｎ型にドープされたGaAs332と故意には不純物をド
ープしないか、通常1015cm-3以下のドーピングレベルの
AlGaAs層331とを交互に重ねた超格子構造である。
通常Al混晶比x0.15〜0.45の間で用いることが多い。そ
のエネルギーバンド図を第１図（ｄ）に示す。通常GaAs
層332,AlGaAs層331の膜厚は５Å〜100Åまで広い範囲で
変化させることは可能である。又、重要なことは、ｎ型
超格子層33のコレクタ32側はAlGaAs層331で形成される
ことが重要である。
のエネルギーバンド図を第１図（ｄ）に示す。通常GaAs
層332,AlGaAs層331の膜厚は５Å〜100Åまで広い範囲で
変化させることは可能である。又、重要なことは、ｎ型
超格子層33のコレクタ32側はAlGaAs層331で形成される
ことが重要である。
一方ｐ型超格子層35とは、ｐ型にドープされたGaAs352
と故意には不純物をドープしないか、通常1015cm-3以下
のドーピングレベルのAlGaAs層351とを交互に重ねた超
格子構造である。この場合も通常GaAs層352,AlGaAs層35
1の膜厚は５Å〜100Åである。
と故意には不純物をドープしないか、通常1015cm-3以下
のドーピングレベルのAlGaAs層351とを交互に重ねた超
格子構造である。この場合も通常GaAs層352,AlGaAs層35
1の膜厚は５Å〜100Åである。
又、この場合AlGaAs層351は、ｎ型超格子かに遠ざかる
程Alの混晶比を大きくし電流増幅率hFEを大きくするこ
ともできる。
程Alの混晶比を大きくし電流増幅率hFEを大きくするこ
ともできる。
この様な超格子構造を導入する最大の理由は、ｐ型もし
くはｎ型不純物を適当に選べばGaAsの不純物のドナー及
びアクセプターレベルが浅いため、77Kでの担体の凍結
を起こさないためである。
くはｎ型不純物を適当に選べばGaAsの不純物のドナー及
びアクセプターレベルが浅いため、77Kでの担体の凍結
を起こさないためである。
又、ここで言う超格子とは、担体が全体に広がつている
ものを言う。つまりAlGaAa/GaAsからなる井戸型ポテン
シヤルのGaAs側に局在化するものではない。
ものを言う。つまりAlGaAa/GaAsからなる井戸型ポテン
シヤルのGaAs側に局在化するものではない。
トランジスタ設計の立場からは、ｎ型超格子33と、p-コ
レクタ層32のヘテロ接合界面に蓄積する二次元電子ガス
19をベース層に用いるが、第１図（ｅ）に示すバンド図
の様にp-GaAa層32上にｎ型AlGaAa/GaAa超格子層33′及
びアンドープGaAs層32′を形成し更にｎ型AlGaAs/GaAs
超格子層33を形成してもよい。
レクタ層32のヘテロ接合界面に蓄積する二次元電子ガス
19をベース層に用いるが、第１図（ｅ）に示すバンド図
の様にp-GaAa層32上にｎ型AlGaAa/GaAa超格子層33′及
びアンドープGaAs層32′を形成し更にｎ型AlGaAs/GaAs
超格子層33を形成してもよい。
この様に２個の２次元電子ガス層19,19′を形成すれば
ベース抵抗を半減できる。
ベース抵抗を半減できる。
又、正孔のベース走行時間を短くする目的で、ｐ型超格
子とｎ型超格子のｐ−ｎ接合35と33では、２次元電子ガ
スの部分を除いてｎ型超格子は空乏化されており、ｐ型
超格子の一部も空乏化されている。両者の空乏層34（第
１図（ａ））に示す通り、通常ｎ型超格子中には担体の
存在する中性領域を形成しない様にするのが普通であ
る。
子とｎ型超格子のｐ−ｎ接合35と33では、２次元電子ガ
スの部分を除いてｎ型超格子は空乏化されており、ｐ型
超格子の一部も空乏化されている。両者の空乏層34（第
１図（ａ））に示す通り、通常ｎ型超格子中には担体の
存在する中性領域を形成しない様にするのが普通であ
る。
又、ベース層である二次元電子ガスの存在するp-GaAs32
とｎ型AlGaAs/GaAs超格子の伝導帯のエネルギーの飛び
ΔEC９が300meV（超格子とGaAsの電子親和力の差）と大
きいため、高い電流増幅率hFEが大きくなり、又、２次
元電子ガスの膜厚が100Å程度と非常に薄いため、正孔
のベース走行時間は無視できる程になり、従来のpnp型H
BTでは、スピードが極端に遅くなるベース走行時間の制
限を取りはずすことができる様になつた。
とｎ型AlGaAs/GaAs超格子の伝導帯のエネルギーの飛び
ΔEC９が300meV（超格子とGaAsの電子親和力の差）と大
きいため、高い電流増幅率hFEが大きくなり、又、２次
元電子ガスの膜厚が100Å程度と非常に薄いため、正孔
のベース走行時間は無視できる程になり、従来のpnp型H
BTでは、スピードが極端に遅くなるベース走行時間の制
限を取りはずすことができる様になつた。
次に、二次元状正孔をベース層に用いた場合の本発明の
概用をAlGaAs（GaAs）/Geヘテロ接合を用いた新規なnpn
型HBTについて第２図（ａ），（ｂ）を用いて説明す
る。
概用をAlGaAs（GaAs）/Geヘテロ接合を用いた新規なnpn
型HBTについて第２図（ａ），（ｂ）を用いて説明す
る。
第２図（ａ）は新規なHBTの主要部分の断面構造、第２
図（ｂ）は対応するエネルギーバンド図である。Siを５
×1019cm-3程度含有するn+GaAsコレクタ層41上にアンチ
モンSbを1014cm-3程度含有するn-Geコレクタ層42を3000
Å、Beを５×1018cm-3含有するGaAs43を200Å前後形成
し、エミツタ層であるｎ型AlGaAs/GaAs超格子45を3000
Å程度形成する。ここでｎ型超格子の不純物ドーピング
レベル２×1018cm-3程度である。
図（ｂ）は対応するエネルギーバンド図である。Siを５
×1019cm-3程度含有するn+GaAsコレクタ層41上にアンチ
モンSbを1014cm-3程度含有するn-Geコレクタ層42を3000
Å、Beを５×1018cm-3含有するGaAs43を200Å前後形成
し、エミツタ層であるｎ型AlGaAs/GaAs超格子45を3000
Å程度形成する。ここでｎ型超格子の不純物ドーピング
レベル２×1018cm-3程度である。
GaAsとGeでは価電子帯ギヤツプの不連続ΔEV７のため
に、ｐ型GaAs層43の中の自由正孔の一部分はGe側42に蓄
積し、二次元正孔ガス29を形成する。室温では3,000cm2
/v・ｓ程度の移動度でシート濃度は２×1012cm-2程度で
ある。
に、ｐ型GaAs層43の中の自由正孔の一部分はGe側42に蓄
積し、二次元正孔ガス29を形成する。室温では3,000cm2
/v・ｓ程度の移動度でシート濃度は２×1012cm-2程度で
ある。
一方ｐ型GaAs層43の自由正孔の一部はｎ型超格子45に移
り、空間電荷層ガスが形成される。
り、空間電荷層ガスが形成される。
77Kの低温では二次元正孔ガスの移動度は、50,000cm2/v
・ｓにもなりシート抵抗は20Ω／□前後となり、極めて
低いベース抵抗となる。
・ｓにもなりシート抵抗は20Ω／□前後となり、極めて
低いベース抵抗となる。
二次元正孔ガスをベース層に用いるこの例では、ｎ型超
格子45がｎ型GaAsに置きかえても、77Kで高速動作をさ
せることができる。
格子45がｎ型GaAsに置きかえても、77Kで高速動作をさ
せることができる。
新規なpnp型HBTのところで説明した様に、複数個の二次
元正孔ガス層をベースに用いて更にベース抵抗を減少さ
れることが可能である。
元正孔ガス層をベースに用いて更にベース抵抗を減少さ
れることが可能である。
以上本発明をGaAs/AlGaAsヘテロ接合系、AlGaAs（GaA
s）ヘテロ接合系を用いた場合で説明してきた。
s）ヘテロ接合系を用いた場合で説明してきた。
以下、本発明の実施例を通して更に詳しく本発明を説明
する。
する。
実施例1:コレクタ層を基板裏側に設ける場合の実施主要
工程を第３図に示す。
工程を第３図に示す。
Geをｐ型ドーパントとしたp+−GaAs基板（濃度:2×1019
cm-3）30上に、MBE（分子線エピタキシー法）装置によ
り、基板温度650℃で、Beをｐ型ドーパントとしたp+GaA
s層（濃度:1×1019cm-3，厚さ5000Å）31,アンドープ
（結果的に1015cm-3のp-型になる）GaAs層32は3000Å,n
型AlGaAs/GaAs超格子33は200Å［アンドープAlxGa1-xAs
50Å/n型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/n型GaAs
25ÅアンドープAlxGa1-xAs25Å:Al混晶比ｘ〜0.3,Si不
純物濃度４×1017cm-3］,p型AlGaAs/GaAs超格子35 2000
Å［アンドープAlxGa1-xAs25Å/p型GaAs25Åを40ケ有す
る超格子;x〜0.3,Beを１×1019cm-3程度有する］,Beを
１×1019cm-3含有するｐ型GaAs層36は2000Å形成した
［第３図（ａ）］。
cm-3）30上に、MBE（分子線エピタキシー法）装置によ
り、基板温度650℃で、Beをｐ型ドーパントとしたp+GaA
s層（濃度:1×1019cm-3，厚さ5000Å）31,アンドープ
（結果的に1015cm-3のp-型になる）GaAs層32は3000Å,n
型AlGaAs/GaAs超格子33は200Å［アンドープAlxGa1-xAs
50Å/n型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/n型GaAs
25ÅアンドープAlxGa1-xAs25Å:Al混晶比ｘ〜0.3,Si不
純物濃度４×1017cm-3］,p型AlGaAs/GaAs超格子35 2000
Å［アンドープAlxGa1-xAs25Å/p型GaAs25Åを40ケ有す
る超格子;x〜0.3,Beを１×1019cm-3程度有する］,Beを
１×1019cm-3含有するｐ型GaAs層36は2000Å形成した
［第３図（ａ）］。
続いて、全面にCVD法によりSiO258 3000Åを形成しｐ型
GaAs層36,p型超格子層35をエツチングで除去し、通常の
ホトリソグラフイープロセスを用いてベース電極59を形
成した。ベース電極としてはAuGe/Ni/Auを用いた。次
に、450℃、３分間のアロイをH2雰囲気で行つた。同様
に、裏面にコレクタ電極としてCr/Auを全面に蒸着し、
又ｐ型GaAs層36にもエミツタ電極としてCr/Auを形成し
た。
GaAs層36,p型超格子層35をエツチングで除去し、通常の
ホトリソグラフイープロセスを用いてベース電極59を形
成した。ベース電極としてはAuGe/Ni/Auを用いた。次
に、450℃、３分間のアロイをH2雰囲気で行つた。同様
に、裏面にコレクタ電極としてCr/Auを全面に蒸着し、
又ｐ型GaAs層36にもエミツタ電極としてCr/Auを形成し
た。
300℃10分間のアロイを行いオーミツク接触を得た［第
３図（ｂ）］。
３図（ｂ）］。
次に素子間分離のためのメサエツチングを行つた。
本実施例ではｐ型超格子35のAlGaAsのAl混晶比ｘは0.3
で均一であつた。これは必ずしも必要ではなく、ｎ型超
格子側で0.2、ｐ型GaAs36側で0.40とこう配をつけて電
流増幅率hFEを大きくすることもできる。
で均一であつた。これは必ずしも必要ではなく、ｎ型超
格子側で0.2、ｐ型GaAs36側で0.40とこう配をつけて電
流増幅率hFEを大きくすることもできる。
又通常プレーナー型HBTで行われている様に、半絶縁性G
aAs基板上に31以上のエピタキシヤル層を形成し、コレ
クタ電極をプレーナー的に形成することも可能である。
aAs基板上に31以上のエピタキシヤル層を形成し、コレ
クタ電極をプレーナー的に形成することも可能である。
実施例2:二次元正孔ガスをベース層に用いた場合の実施
例を第４図（ａ），（ｂ）に示す。
例を第４図（ａ），（ｂ）に示す。
Siを２×1018cm-3含有するｎ型GaAs基板70上にMBE法に
よりSiを２×1018cm-3含有するn+−GaAs層71を5000Åコ
レクタ層として形成する。続いてSiを１×1014cm-3含有
するGaAs層72を3000Å形成する。
よりSiを２×1018cm-3含有するn+−GaAs層71を5000Åコ
レクタ層として形成する。続いてSiを１×1014cm-3含有
するGaAs層72を3000Å形成する。
次にｐ型AlGaAs/GaAs超格子73を200Å［アンドープAlxG
a1-xAs50Å/p型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/p
型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/p型GaAs25Åア
ンドープAlxGa1-xAs25Å;x〜0.45,p型GaAsはｐ型不純物
としてBeを１×1019cm-3含有する］形成し50ÅのSiを１
×1014cm-3含有するGaAs層74を形成後、73と同様のｐ型
AlGaAs/GaAs超格子75を300Å［アンドープAlxGa1-xAs25
Å/p型GaAs25Åが６ケからなる超格子:x〜0.45p型GaAs
はｐ型不純物としてBeは１×1019cm-3含有する］形成し
更に、ｎ型AlGaAs/GaAs超格子76を2000Å［アンドープA
lxGa1-xAs50Å/n型GaAs50Åが20ケより形成される超格
子:x〜0.4,n型GaAsはSiを３×1018cm-3含有してい
る。］形成し、更に、オーミツク電極を取り易くするた
めのn+GaAs層77［Si不純物を３×1018cm-3形成する］を
2000Å形成した［第４図（ｄ）］。
a1-xAs50Å/p型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/p
型GaAs25Å／アンドープAlxGa1-xAs25Å/p型GaAs25Åア
ンドープAlxGa1-xAs25Å;x〜0.45,p型GaAsはｐ型不純物
としてBeを１×1019cm-3含有する］形成し50ÅのSiを１
×1014cm-3含有するGaAs層74を形成後、73と同様のｐ型
AlGaAs/GaAs超格子75を300Å［アンドープAlxGa1-xAs25
Å/p型GaAs25Åが６ケからなる超格子:x〜0.45p型GaAs
はｐ型不純物としてBeは１×1019cm-3含有する］形成し
更に、ｎ型AlGaAs/GaAs超格子76を2000Å［アンドープA
lxGa1-xAs50Å/n型GaAs50Åが20ケより形成される超格
子:x〜0.4,n型GaAsはSiを３×1018cm-3含有してい
る。］形成し、更に、オーミツク電極を取り易くするた
めのn+GaAs層77［Si不純物を３×1018cm-3形成する］を
2000Å形成した［第４図（ｄ）］。
SiO2をCVD法により全面に3000Å形成した後、裏面にコ
レクタ電極67としてAuGe/Ni/Auを真空蒸着し、通常のリ
ソグラフイを用いてn+GaAs層77へのエミツタ電極68とし
てAuGe/Ni/Auを蒸着した。続いて、400℃３分間のアロ
イをH2雰囲気で行いオージツク接触を得た。
レクタ電極67としてAuGe/Ni/Auを真空蒸着し、通常のリ
ソグラフイを用いてn+GaAs層77へのエミツタ電極68とし
てAuGe/Ni/Auを蒸着した。続いて、400℃３分間のアロ
イをH2雰囲気で行いオージツク接触を得た。
次にn+GaAs層77m,n型超格子76をエツチングで除去し、
ベース電極69を通常の方法で形成した。ベース電極には
Cr/Auを用い、300℃,10分間のアロイを行つた。
ベース電極69を通常の方法で形成した。ベース電極には
Cr/Auを用い、300℃,10分間のアロイを行つた。
以上の実施例ではAlGaAs/GaAsヘテロ接合系で本発明を
実施した場合について説明したが、他のヘテロ接合系で
も本発明は有効である。
実施した場合について説明したが、他のヘテロ接合系で
も本発明は有効である。
たとえば、InP/InGaAsP,GaAs/AlGaAsP,InP/InGaAs,InAs
/GaAsSb,CbTe/InSb,GaSb/InAs等である。
/GaAsSb,CbTe/InSb,GaSb/InAs等である。
本発明によれば、浅い不純物レベル（ドナー及びアクセ
プタ）を形成する半導体と浅い不純物レベルを形成する
半導体のみに不純物をドープする超格子構造を用いて、
二次元状担体を１ケ以上ベース層として用いるヘテロ接
合バイポーラトランジスタを形成したので、従来の様
に、77Kの低温で担体が凍結することなく、77Kでの二次
元担体の高い移動度のため、従来のHBTに比して約1/40
程度の低いベース抵抗を有することが可能となつた。
プタ）を形成する半導体と浅い不純物レベルを形成する
半導体のみに不純物をドープする超格子構造を用いて、
二次元状担体を１ケ以上ベース層として用いるヘテロ接
合バイポーラトランジスタを形成したので、従来の様
に、77Kの低温で担体が凍結することなく、77Kでの二次
元担体の高い移動度のため、従来のHBTに比して約1/40
程度の低いベース抵抗を有することが可能となつた。
第１図は、本発明のpnp型ヘテロトランジスタの縦断面
図と対応するエネルギーバンド図、第２図は、本発明の
npn型ヘテロバイポーラトランジスタの縦断面図と対応
するエネルギーバンド図、第３図，第４図は本発明トラ
ンジスタの縦断面図である。 19,19′……２次元電子ガス、29……２次元正孔ガス、3
5……ｐ型超格子、33,15……ｎ型超格子、９……伝導帯
のバンド不連続、７……価電子帯のバンド不連続、43,3
1,352……ｐ型GaAs、32……p-GaAs、332……ｎ型GaAs、
351,331……アンドープAlGaAs、42……n-Ge、5,6,25,26
……バンドギヤツプ、41……ｎ型GaAs、70……ｎ型GaAs
基板、30……ｐ型GaAs基板。
図と対応するエネルギーバンド図、第２図は、本発明の
npn型ヘテロバイポーラトランジスタの縦断面図と対応
するエネルギーバンド図、第３図，第４図は本発明トラ
ンジスタの縦断面図である。 19,19′……２次元電子ガス、29……２次元正孔ガス、3
5……ｐ型超格子、33,15……ｎ型超格子、９……伝導帯
のバンド不連続、７……価電子帯のバンド不連続、43,3
1,352……ｐ型GaAs、32……p-GaAs、332……ｎ型GaAs、
351,331……アンドープAlGaAs、42……n-Ge、5,6,25,26
……バンドギヤツプ、41……ｎ型GaAs、70……ｎ型GaAs
基板、30……ｐ型GaAs基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅本 康成 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 橋本 哲一 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−10775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114455（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】第１導電型を有する高抵抗の半導体層と、
当該半導体層の上に形成された上記第１導電型とは逆の
第２導電型を有する第１の超格子層と、当該第１の超格
子層の上に形成された上記第１導電型を有する第２の超
格子層を少なくとも具備し、上記半導体層と上記第１の
超格子層の間のヘテロ接合界面に、二次元担体層からな
るバイポーラトランジスタのベースが形成されてあるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】上記第１の超格子層は、上記第２導電型の
不純物がドープされたGaAs層とアンドープAlGaAs層から
なり、上記第２の超格子層は、上記第１導電型の不純物
がドープされたGaAs層とアンドープAlGaAs層からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。 - 【請求項３】上記第１導電型はｐ型であり、上記二次元
担体層は二次元電子ガス層であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項もしくは第２項記載の半導体装置。 - 【請求項４】上記第１導電型はｎ型であり、上記二次元
担体層は二次元正孔ガス層であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項もしくは第２項記載の半導体装置。 - 【請求項５】上記半導体層および上記第２の超格子層
は、それぞれバイポーラトランジスタのコレクタおよび
エミッタであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
から第４項のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16412885A JPH0738393B2 (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 半導体装置 |
| PCT/JP1986/000391 WO1987000692A1 (en) | 1985-07-26 | 1986-07-23 | Semiconductor device |
| EP86904403A EP0240567B1 (en) | 1985-07-26 | 1986-07-23 | Semiconductor device |
| DE8686904403T DE3686944T2 (de) | 1985-07-26 | 1986-07-23 | Halbleiteranordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16412885A JPH0738393B2 (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6225455A JPS6225455A (ja) | 1987-02-03 |
| JPH0738393B2 true JPH0738393B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=15787280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16412885A Expired - Fee Related JPH0738393B2 (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738393B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2564296B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-12-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| EP0314836A1 (en) * | 1987-11-06 | 1989-05-10 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Semiconductor device in particular a hot electron transistor |
| JPS6453570A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Superlattice device |
| JPH01211967A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体層 |
-
1985
- 1985-07-26 JP JP16412885A patent/JPH0738393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6225455A (ja) | 1987-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |