JPH0945702A - 半導体装置 - Google Patents
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- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可及的に高い最大動作周波数ｆmax およびア
ーリー電圧ＶA を得る。 【解決手段】 コレクタ領域と、このコレクタ領域上に
形成されたベース領域と、このベース領域に接するエミ
ッタ領域と、前記ベース領域に接続されたベース引出し
電極と、前記エミッタ領域に接続されたエミッタ電極と
を有するバイポーラトランジスタを備えた半導体装置に
おいて、前記バイポーラトランジスタのベースガンメル
数ＱB とコレクタ領域の不純物濃度ＮC との比ＱB ／Ｎ
C が０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にある
ことを特徴とする。
ーリー電圧ＶA を得る。 【解決手段】 コレクタ領域と、このコレクタ領域上に
形成されたベース領域と、このベース領域に接するエミ
ッタ領域と、前記ベース領域に接続されたベース引出し
電極と、前記エミッタ領域に接続されたエミッタ電極と
を有するバイポーラトランジスタを備えた半導体装置に
おいて、前記バイポーラトランジスタのベースガンメル
数ＱB とコレクタ領域の不純物濃度ＮC との比ＱB ／Ｎ
C が０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にある
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波アナログ分野
の半導体装置に関するものであり、特にバイポーラトラ
ンジスタの構造に関する。
の半導体装置に関するものであり、特にバイポーラトラ
ンジスタの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年システムＬＳＩの高速化は目覚まし
いものがある。大型計算機等に代表されるデジタルシス
テムばかりでなく、移動体通信等の要求からアナログＬ
ＳＩの高速化の要求も強い。一般にアナログＬＳＩを構
成する半導体素子としては、その良好な線形性、量産性
からシリコンバイポーラトランジスタが用いられてい
る。
いものがある。大型計算機等に代表されるデジタルシス
テムばかりでなく、移動体通信等の要求からアナログＬ
ＳＩの高速化の要求も強い。一般にアナログＬＳＩを構
成する半導体素子としては、その良好な線形性、量産性
からシリコンバイポーラトランジスタが用いられてい
る。
【０００３】アナログＬＳＩを設計する場合、トランジ
スタの高速性能の指標であるカットオフ周波数ｆT や、
最大動作周波数ｆmax 、アーリー電圧ＶA 等の設計上の
要素がある。従来は高速性能を優先するためアーリー電
圧ＶA を犠牲にし、カットオフ周波数ｆT をできるだけ
高くすることによって最大動作周波数ｆmax を高くしよ
うとしてきた。
スタの高速性能の指標であるカットオフ周波数ｆT や、
最大動作周波数ｆmax 、アーリー電圧ＶA 等の設計上の
要素がある。従来は高速性能を優先するためアーリー電
圧ＶA を犠牲にし、カットオフ周波数ｆT をできるだけ
高くすることによって最大動作周波数ｆmax を高くしよ
うとしてきた。
【０００４】そしてカットオフ周波数ｆT を高くするた
めに、従来は図１８に示すエピタキシャルベース層の形
成に低温エピタキシャル技術を用い、エピタキシャルベ
ース層の厚さを薄くなるように形成していた。このよう
にして形成されたバイポーラトランジスタのカットオフ
周波数ｆT と最大動作周波数ｆmax の、コレクタ電流Ｉ
C に対応する特性を図１９に示す。この図１９から分か
るようにカットオフ周波数ｆT の最大値は４４．３ＧＨ
ｚ最大動作周波数ｆmax は２５．１ＧＨｚを各々達成し
ているが、アーリー電圧ＶA は２５Ｖと低い。
めに、従来は図１８に示すエピタキシャルベース層の形
成に低温エピタキシャル技術を用い、エピタキシャルベ
ース層の厚さを薄くなるように形成していた。このよう
にして形成されたバイポーラトランジスタのカットオフ
周波数ｆT と最大動作周波数ｆmax の、コレクタ電流Ｉ
C に対応する特性を図１９に示す。この図１９から分か
るようにカットオフ周波数ｆT の最大値は４４．３ＧＨ
ｚ最大動作周波数ｆmax は２５．１ＧＨｚを各々達成し
ているが、アーリー電圧ＶA は２５Ｖと低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高周波アナロ
グ回路を実現するためには最大動作周波数ｆmax とアー
リー電圧ＶA がともに高いことが望まれる。
グ回路を実現するためには最大動作周波数ｆmax とアー
リー電圧ＶA がともに高いことが望まれる。
【０００６】例えば、高周波アナログ回路の最大動作周
波数ｆmax は、図２０に示すアナログ回路の電力利得の
周波数依存性のグラフから分かるように電力利得（電力
増幅率ともいう）の値が「１」、すなわち「０ｄＢ」と
なる周波数である。そしてアナログ回路のうちで最も高
い利得が必要なのは増幅器である。しかし、電力利得が
２０ｄＢを越えると、寄生発振が発生する確率が高くな
るため、電力利得は通常、２０ｄＢ程度に設定される。
このため上記アナログ回路における動作周波数は図２０
のグラフから分かるように最大動作周波数ｆmax の１／
１０程度に選択される。したがってアナログ回路の動作
周波数が設計仕様で決まっている場合は、その最大動作
周波数ｆmax は動作周波数の１０倍程度が必要となる。
波数ｆmax は、図２０に示すアナログ回路の電力利得の
周波数依存性のグラフから分かるように電力利得（電力
増幅率ともいう）の値が「１」、すなわち「０ｄＢ」と
なる周波数である。そしてアナログ回路のうちで最も高
い利得が必要なのは増幅器である。しかし、電力利得が
２０ｄＢを越えると、寄生発振が発生する確率が高くな
るため、電力利得は通常、２０ｄＢ程度に設定される。
このため上記アナログ回路における動作周波数は図２０
のグラフから分かるように最大動作周波数ｆmax の１／
１０程度に選択される。したがってアナログ回路の動作
周波数が設計仕様で決まっている場合は、その最大動作
周波数ｆmax は動作周波数の１０倍程度が必要となる。
【０００７】また、アーリー電圧ＶA と電源電圧ＶCCの
関係は以下の様になる。
関係は以下の様になる。
【０００８】バイポーラＩＣで用いられる電流源には様
々なものがあるが、基本形は図２１に示す回路に帰着す
る。Ｉref 〜ＩC0を基準電流として、トランジスタＱ0
と同じ構造のトランジスタＱ1 が設置された回路ＩC1に
は基準電流と同じ電流が供給される。同様にトランジス
タＱ0 と同じ構造のものをｎ個並列につないだ回路ＩCn
にはｎ倍の電流が供給される。
々なものがあるが、基本形は図２１に示す回路に帰着す
る。Ｉref 〜ＩC0を基準電流として、トランジスタＱ0
と同じ構造のトランジスタＱ1 が設置された回路ＩC1に
は基準電流と同じ電流が供給される。同様にトランジス
タＱ0 と同じ構造のものをｎ個並列につないだ回路ＩCn
にはｎ倍の電流が供給される。
【０００９】ところで、バイポーラトランジスタにはア
ーリー効果があり、コレクタ電流ＩC は ＩC ＝ＩS ・（１＋ＶCE／ＶA ）・ｅｘｐ（ＶBE／
ＶT ） で表わされる。ここで、ＩS は定数でトランジスタの順
方向能動領域の伝達特性を表すのに使われ、ＶCEはトラ
ンジスタのコレクタ・エミッタ間電圧、ＶBEはトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧である。またＶT はｋを
ボルツマン定数、Ｔをトランジスタの絶対温度、ｑを電
子の電荷素量とすると、ＶT ＝ｋ・Ｔ／ｑで表わされ
る。
ーリー効果があり、コレクタ電流ＩC は ＩC ＝ＩS ・（１＋ＶCE／ＶA ）・ｅｘｐ（ＶBE／
ＶT ） で表わされる。ここで、ＩS は定数でトランジスタの順
方向能動領域の伝達特性を表すのに使われ、ＶCEはトラ
ンジスタのコレクタ・エミッタ間電圧、ＶBEはトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧である。またＶT はｋを
ボルツマン定数、Ｔをトランジスタの絶対温度、ｑを電
子の電荷素量とすると、ＶT ＝ｋ・Ｔ／ｑで表わされ
る。
【００１０】したがって、トランジスタＱn 、Ｑ0 に流
れる電流ＩCn，ＩC0は、 ＩCn＝ｎ・ＩS ・（１＋ＶCEn ）・ｅｘｐ（ＶBE／
ＶT ） ＩC0＝ＩS ・（１＋ＶCE0 ）・ｅｘｐ（ＶBE／ＶT ） となり、その比ＩCn／ＩC0は理想値のｎ倍ではなく、 ＩCn／ＩC0＝ｎ（１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／
ＶA ） となる。
れる電流ＩCn，ＩC0は、 ＩCn＝ｎ・ＩS ・（１＋ＶCEn ）・ｅｘｐ（ＶBE／
ＶT ） ＩC0＝ＩS ・（１＋ＶCE0 ）・ｅｘｐ（ＶBE／ＶT ） となり、その比ＩCn／ＩC0は理想値のｎ倍ではなく、 ＩCn／ＩC0＝ｎ（１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／
ＶA ） となる。
【００１１】ところでこの理想からのずれはどこまで許
されるかといえばｎ倍のトランジスタを並列につないだ
とき更に１個多い（ｎ＋１）倍の電流が流れるという状
態は少なくともさける必要がある。トランジスタの個数
による電流制御が不可能になるためである。ところでｎ
は２０程度までとるのが典型的な回路構成である。よっ
て以下の条件を満たす必要がある。 ２０・（１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／ＶA ）≦
２１ すなわち （１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／ＶA ）≦１．０
５ ここでＶCE0 はコレクタ・ベース間電圧Ｖbcが零である
からＶCE0 ＝ＶBE〜１であり、ＶCEn はほぼ電源電圧Ｖ
CCであるから、上述の条件式は、 （１＋ＶCC／ＶA ）／（１＋１／ＶA ）≦１．０５ となり、 ＶA ≧２０・ＶCC−２１ が得られる。例えば電源電圧が３Ｖの場合はＶA は３９
Ｖ以上が必要となる。しかし、従来のように低温エピタ
キシャル技術を用いてベース層の厚さを薄くなるように
形成してもアーリー電圧ＶA は２５Ｖと低く、必要なア
ーリー電圧を得ることができないという問題があった。
されるかといえばｎ倍のトランジスタを並列につないだ
とき更に１個多い（ｎ＋１）倍の電流が流れるという状
態は少なくともさける必要がある。トランジスタの個数
による電流制御が不可能になるためである。ところでｎ
は２０程度までとるのが典型的な回路構成である。よっ
て以下の条件を満たす必要がある。 ２０・（１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／ＶA ）≦
２１ すなわち （１＋ＶCEn ／ＶA ）／（１＋ＶCE0 ／ＶA ）≦１．０
５ ここでＶCE0 はコレクタ・ベース間電圧Ｖbcが零である
からＶCE0 ＝ＶBE〜１であり、ＶCEn はほぼ電源電圧Ｖ
CCであるから、上述の条件式は、 （１＋ＶCC／ＶA ）／（１＋１／ＶA ）≦１．０５ となり、 ＶA ≧２０・ＶCC−２１ が得られる。例えば電源電圧が３Ｖの場合はＶA は３９
Ｖ以上が必要となる。しかし、従来のように低温エピタ
キシャル技術を用いてベース層の厚さを薄くなるように
形成してもアーリー電圧ＶA は２５Ｖと低く、必要なア
ーリー電圧を得ることができないという問題があった。
【００１２】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、アーリー電圧が高くて最大動作周波数ｆmax
も高いバイポーラトランジスタを備えた半導体装置を提
供することを目的とする。
であって、アーリー電圧が高くて最大動作周波数ｆmax
も高いバイポーラトランジスタを備えた半導体装置を提
供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、コレクタ領域と、このコレクタ領域上に形成された
ベース領域と、このベース領域に接するエミッタ領域
と、前記ベース領域に接続されたベース引出し電極と、
前記エミッタ領域に接続されたエミッタ電極とを有する
バイポーラトランジスタを備えた半導体装置において、
前記バイポーラトランジスタのベースガンメル数ＱB と
コレクタ領域の不純物濃度ＮC との比ＱB／ＮC が０．
２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にあることを特
徴とする。
は、コレクタ領域と、このコレクタ領域上に形成された
ベース領域と、このベース領域に接するエミッタ領域
と、前記ベース領域に接続されたベース引出し電極と、
前記エミッタ領域に接続されたエミッタ電極とを有する
バイポーラトランジスタを備えた半導体装置において、
前記バイポーラトランジスタのベースガンメル数ＱB と
コレクタ領域の不純物濃度ＮC との比ＱB／ＮC が０．
２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にあることを特
徴とする。
【００１４】更に比ＱB ／ＮC を０．５×１０-3cm〜
２．５×１０-3cmの値とすることも可能である。この場
合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作周波
数ｆma x を６ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧が
３．３Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用する
ことが可能となる。
２．５×１０-3cmの値とすることも可能である。この場
合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作周波
数ｆma x を６ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧が
３．３Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用する
ことが可能となる。
【００１５】更にまた比ＱB ／ＮC を０．５×１０-3cm
〜２．４５×１０-3cmの値とすることも可能である。こ
の場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作
周波数ｆmax を９ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が３．３Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに使用す
ることが可能となる。
〜２．４５×１０-3cmの値とすることも可能である。こ
の場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作
周波数ｆmax を９ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が３．３Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに使用す
ることが可能となる。
【００１６】更にまた比ＱB ／ＮC を０．５×１０-3cm
〜２．３７×１０-3cmの値とすることも可能である。こ
の場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作
周波数ｆmax を１５ＧＨｚ以上とすることができ、電源
電圧が３．３Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに使
用することが可能となる。
〜２．３７×１０-3cmの値とすることも可能である。こ
の場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作
周波数ｆmax を１５ＧＨｚ以上とすることができ、電源
電圧が３．３Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに使
用することが可能となる。
【００１７】更にまた比ＱB ／ＮC を０．５×１０-3cm
〜２．２×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が３．３Ｖの２．４Ｇｂｐｓの光通信システム及び電
源電圧が３．３Ｖの２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムに
用いることが可能となる。
〜２．２×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が３．３Ｖの２．４Ｇｂｐｓの光通信システム及び電
源電圧が３．３Ｖの２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムに
用いることが可能となる。
【００１８】また比ＱB ／ＮC を０．２５×１０-3cm〜
２．４５×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を９ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧
が２．７Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに用いるこ
とが可能となる。
２．４５×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を９ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧
が２．７Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに用いるこ
とが可能となる。
【００１９】更にまた比ＱB ／ＮC を０．２５×１０-3
cm〜２．３３×１０-3cmの値とすることも可能である。
この場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動
作周波数ｆmax を１８ＧＨｚ以上とすることができ、電
源電圧が２．７Ｖ以下の１．８ＧＨｚ移動電話システム
に使用することが可能となる。
cm〜２．３３×１０-3cmの値とすることも可能である。
この場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動
作周波数ｆmax を１８ＧＨｚ以上とすることができ、電
源電圧が２．７Ｖ以下の１．８ＧＨｚ移動電話システム
に使用することが可能となる。
【００２０】更にまた比ＱB ／ＮC を０．２５×１０-3
cm〜２．３２×１０-3cmの値とすることも可能である。
この場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動
作周波数ｆmax を１９ＧＨｚ以上とすることができ、電
源電圧が２．７Ｖ以下の１．９ＧＨｚ移動電話システム
に使用することが可能となる。
cm〜２．３２×１０-3cmの値とすることも可能である。
この場合、アーリー電圧ＶA を３３Ｖ以上でかつ最大動
作周波数ｆmax を１９ＧＨｚ以上とすることができ、電
源電圧が２．７Ｖ以下の１．９ＧＨｚ移動電話システム
に使用することが可能となる。
【００２１】また比ＱB ／ＮC を１．２×１０-3cm〜
２．５×１０-3cmの値とすることも可能である。この場
合、アーリー電圧ＶA を７９Ｖ以上でかつ最大動作周波
数ｆma x を６ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧が
５．０Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用する
ことが可能となる。
２．５×１０-3cmの値とすることも可能である。この場
合、アーリー電圧ＶA を７９Ｖ以上でかつ最大動作周波
数ｆma x を６ＧＨｚ以上とすることができ、電源電圧が
５．０Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用する
ことが可能となる。
【００２２】更にまた比ＱB ／ＮC を１．２×１０-3cm
〜２．２×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を７９Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が５．０Ｖの２．４Ｇｂｐｓの光通信システムに使用
することが可能となる。
〜２．２×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を７９Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が５．０Ｖの２．４Ｇｂｐｓの光通信システムに使用
することが可能となる。
【００２３】また比ＱB ／ＮC を０．２×１０-3cm〜
２．３７×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を２９Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を１５ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が２．５Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに用い
ることが可能となる。
２．３７×１０-3cmの値とすることも可能である。この
場合、アーリー電圧ＶA を２９Ｖ以上でかつ最大動作周
波数ｆmax を１５ＧＨｚ以上とすることができ、電源電
圧が２．５Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに用い
ることが可能となる。
【００２４】また更にベース引出し電極上にシリサイド
膜を形成しても良い。
膜を形成しても良い。
【００２５】
【作用】従来のトランジスタは高速性能を優先していた
ため、この指標となるカットオフ周波数ｆT を高くする
工夫がなされていた。また高速性能化の他の指標である
最大動作周波数ｆmax は次の（１）式から分かるように
カットオフ周波数ｆT の平方根に比例するため、カット
オフ周波数ｆT を向上させることで高い値を得ていた。 ｆmax ＝（ｆT ／（８・π・Ｃjc・Ｒb ））1/2 …（１） ここでＣjcはコレクタベース接合容量（Ｆ）、Ｒb はベ
ース抵抗（Ω）を示す。
ため、この指標となるカットオフ周波数ｆT を高くする
工夫がなされていた。また高速性能化の他の指標である
最大動作周波数ｆmax は次の（１）式から分かるように
カットオフ周波数ｆT の平方根に比例するため、カット
オフ周波数ｆT を向上させることで高い値を得ていた。 ｆmax ＝（ｆT ／（８・π・Ｃjc・Ｒb ））1/2 …（１） ここでＣjcはコレクタベース接合容量（Ｆ）、Ｒb はベ
ース抵抗（Ω）を示す。
【００２６】しかし、トランジスタを回路に組込んでＬ
ＳＩを設計する際には、トランジスタには能動素子とし
ての機能が要求される。つまり、電流増幅率が１となる
周波数ｆT と電力増幅率が１となる周波数ｆmax を比較
したとき、回路中の能動素子としての特性は最終的に最
大動作周波数ｆmax が重要であると思われる。
ＳＩを設計する際には、トランジスタには能動素子とし
ての機能が要求される。つまり、電流増幅率が１となる
周波数ｆT と電力増幅率が１となる周波数ｆmax を比較
したとき、回路中の能動素子としての特性は最終的に最
大動作周波数ｆmax が重要であると思われる。
【００２７】またアナログ回路においては、トランジス
タの非飽和領域でコレクタエミッタ間電圧ＶCEが変動し
てもコレクタ電流があまり変化しないことが望ましく、
アーリー電圧ＶA を向上させることが重要である。なお
アーリー電圧ＶA は次の（２）式で表わされる。 ＶA ＝Ａ・（ＱB ／Ｃjc） …（２） ここで、ＱB はベースガンメル数、Ａはコレクタベース
接合面積を示す。
タの非飽和領域でコレクタエミッタ間電圧ＶCEが変動し
てもコレクタ電流があまり変化しないことが望ましく、
アーリー電圧ＶA を向上させることが重要である。なお
アーリー電圧ＶA は次の（２）式で表わされる。 ＶA ＝Ａ・（ＱB ／Ｃjc） …（２） ここで、ＱB はベースガンメル数、Ａはコレクタベース
接合面積を示す。
【００２８】なお、ベースガンメル数ＱB （atm ／c
m2 ）は図１６に示すようにベースの不純物濃度ＮB （a
tm ／cm3 ）をエミッタ領域からベース領域に向かう方
向に沿って積分した値であり、
m2 ）は図１６に示すようにベースの不純物濃度ＮB （a
tm ／cm3 ）をエミッタ領域からベース領域に向かう方
向に沿って積分した値であり、
【数１】 と表わされる。そしてこの積分の下限はエミッタ層とベ
ース層との接合面の位置ｘjeであり、上限はベース層と
コレクタ層との接合面の位置ｘjbである。したがってベ
ースの不純物濃度ＮB が一定であるとすると、縦型バイ
ポーラトランジスタの場合ベースガンメル数ＱB は図１
７（ａ）に示すように、ベース層の厚さＴepi からエミ
ッタ層の厚さＷe を引いた値ＷB にベース層の不純物濃
度ＮB を乗じた値となる。また横型バイポーラトランジ
スタの場合は、図１７（ｂ）に示すようにベース層の厚
さＷB にベース層の不純物濃度ＮB を乗じた値となる。
ース層との接合面の位置ｘjeであり、上限はベース層と
コレクタ層との接合面の位置ｘjbである。したがってベ
ースの不純物濃度ＮB が一定であるとすると、縦型バイ
ポーラトランジスタの場合ベースガンメル数ＱB は図１
７（ａ）に示すように、ベース層の厚さＴepi からエミ
ッタ層の厚さＷe を引いた値ＷB にベース層の不純物濃
度ＮB を乗じた値となる。また横型バイポーラトランジ
スタの場合は、図１７（ｂ）に示すようにベース層の厚
さＷB にベース層の不純物濃度ＮB を乗じた値となる。
【００２９】上述の（１），（２）式から分かるように
最大動作周波数ｆmax ，アーリー電圧ＶA を定義するｆ
T ，Ｃjc，Ｒb 及びＱB は各々トレードオフの関係にあ
るため、ｆmax 及びＶA を最適な値に設定する設定値が
存在するのではないかと本発明者は考えた。
最大動作周波数ｆmax ，アーリー電圧ＶA を定義するｆ
T ，Ｃjc，Ｒb 及びＱB は各々トレードオフの関係にあ
るため、ｆmax 及びＶA を最適な値に設定する設定値が
存在するのではないかと本発明者は考えた。
【００３０】そこでまず最大動作周波数ｆmax とアーリ
ー電圧を高くするためにコレクタベース接合容量Ｃjcを
小さくすると、実施の形態において説明するようにｆ
max は上昇するがＶA およびｆT は低下する。
ー電圧を高くするためにコレクタベース接合容量Ｃjcを
小さくすると、実施の形態において説明するようにｆ
max は上昇するがＶA およびｆT は低下する。
【００３１】次にベース抵抗を小さくするためにベース
不純物濃度を上昇させると、ｆmax、ＶA もつれて上昇
するがｆT はほとんど変わらない。
不純物濃度を上昇させると、ｆmax、ＶA もつれて上昇
するがｆT はほとんど変わらない。
【００３２】次にベースエピタキシャル層のＴepi の厚
さを変化させると、ｆmax はＴepiがある値で最大とな
るがＶA はＴepi の増加に伴って増加する。
さを変化させると、ｆmax はＴepiがある値で最大とな
るがＶA はＴepi の増加に伴って増加する。
【００３３】上述のＴepi の変動の範囲ではｆmax の変
動は小さいがＶA は大きな変動となる。そこでｆmax と
ＶA をできるだけ大きくするためにｆmax 2 とＶA の積
を大きくすることを考える。すると（１），（２）式か
らｆmax 2 ・ＶA はＱB ／Ｃjc 2 に比例する。一方Ｃjc
はコレクタ不純物濃度Ｎc の平方根に比例するからｆ
max 2 ・ＶA はＱB ／ＮC に比例することになる。
動は小さいがＶA は大きな変動となる。そこでｆmax と
ＶA をできるだけ大きくするためにｆmax 2 とＶA の積
を大きくすることを考える。すると（１），（２）式か
らｆmax 2 ・ＶA はＱB ／Ｃjc 2 に比例する。一方Ｃjc
はコレクタ不純物濃度Ｎc の平方根に比例するからｆ
max 2 ・ＶA はＱB ／ＮC に比例することになる。
【００３４】そこでＱB ／ＮC を変化させたときのｆ
max 、ＶA を求めると、ＱB ／ＮC が０．２×１０-3〜
２．５×１０-3cmの範囲にあれば、最大動作周波数ｆ
max は６ＧＨｚ以上であってアーリー電圧ＶA は３３Ｖ
以上の値となる。これによりアーリー電圧ＶA と最大動
作周波数ｆmax を高くすることができる。
max 、ＶA を求めると、ＱB ／ＮC が０．２×１０-3〜
２．５×１０-3cmの範囲にあれば、最大動作周波数ｆ
max は６ＧＨｚ以上であってアーリー電圧ＶA は３３Ｖ
以上の値となる。これによりアーリー電圧ＶA と最大動
作周波数ｆmax を高くすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置の実施の
形態を図面を参照して説明する。
形態を図面を参照して説明する。
【００３６】今、最大動作周波数ｆmax とアーリー電圧
ＶA を高くするためにコレクタベース接合容量を小さく
することを考える。図４に示すように、エピタキシャル
ベース層の幅を２．０μｍから１．２μｍにする（外部
ベース層拡散窓のサイズを０．４μｍ小さくする）とと
もにコレクタ領域の不純物濃度ＮC を２×１０17cm-3か
ら３×１０16cm-3にすると、コレクタベース接合容量Ｃ
jcは２５．３ｆＦから８．２ｆＦに減少する。コレクタ
ベース接合容量Ｃjcが８．２ｆＦのときのカットオフ周
波数ｆT と最大動作周波数ｆmax の、コレクタ電流ＩC
に対する特性は図５に示すようになる。この図５から分
かるように最大動作周波数ｆmax は、図１９に示すトラ
ンジスタ（ベース・コレクタ接合形成窓の幅が２．０μ
ｍ、コレクタ濃度Ｎc が２×１０17cm-3、コレクタベー
ス接合容量Ｃjcが２５．３ｆＦのトランジスタ）のｆ
max である２５．１ＧＨｚから３３．０ＧＨｚに上昇す
る。しかし、カットオフ周波数ｆT は４４．３ＧＨｚか
ら２８．６ＧＨｚに低下する。なお、図５および図１９
に示すトランジスタのベース不純物濃度ＮB は２×１０
18cm-3である。
ＶA を高くするためにコレクタベース接合容量を小さく
することを考える。図４に示すように、エピタキシャル
ベース層の幅を２．０μｍから１．２μｍにする（外部
ベース層拡散窓のサイズを０．４μｍ小さくする）とと
もにコレクタ領域の不純物濃度ＮC を２×１０17cm-3か
ら３×１０16cm-3にすると、コレクタベース接合容量Ｃ
jcは２５．３ｆＦから８．２ｆＦに減少する。コレクタ
ベース接合容量Ｃjcが８．２ｆＦのときのカットオフ周
波数ｆT と最大動作周波数ｆmax の、コレクタ電流ＩC
に対する特性は図５に示すようになる。この図５から分
かるように最大動作周波数ｆmax は、図１９に示すトラ
ンジスタ（ベース・コレクタ接合形成窓の幅が２．０μ
ｍ、コレクタ濃度Ｎc が２×１０17cm-3、コレクタベー
ス接合容量Ｃjcが２５．３ｆＦのトランジスタ）のｆ
max である２５．１ＧＨｚから３３．０ＧＨｚに上昇す
る。しかし、カットオフ周波数ｆT は４４．３ＧＨｚか
ら２８．６ＧＨｚに低下する。なお、図５および図１９
に示すトランジスタのベース不純物濃度ＮB は２×１０
18cm-3である。
【００３７】次にベース抵抗Ｒb を小さくするためにベ
ース不純物濃度ＮB を２×１０18cm-3から、５×１０18
cm-3および７×１０18cm-3に上昇させたときの最大動作
周波数ｆmax およびカットオフ周波数ｆT の、コレクタ
電流ＩC に対する特性を図６および図７に示す。図６か
ら分かるようにベース不純物濃度ＮB が上昇するにつれ
て最大動作周波数ｆmax も上昇し、ベース不純物濃度Ｎ
B が５×１０18cm-3，７×１０18cm-3のときの最大動作
周波数ｆmax は３８．２ＧＨｚ，４４．３ＧＨｚとな
る。一方カットオフ周波数ｆT は図７から分かるように
ベース不純物濃度ＮB の上昇につれて若干減少するが、
ほぼ同じレベルと考えられる。
ース不純物濃度ＮB を２×１０18cm-3から、５×１０18
cm-3および７×１０18cm-3に上昇させたときの最大動作
周波数ｆmax およびカットオフ周波数ｆT の、コレクタ
電流ＩC に対する特性を図６および図７に示す。図６か
ら分かるようにベース不純物濃度ＮB が上昇するにつれ
て最大動作周波数ｆmax も上昇し、ベース不純物濃度Ｎ
B が５×１０18cm-3，７×１０18cm-3のときの最大動作
周波数ｆmax は３８．２ＧＨｚ，４４．３ＧＨｚとな
る。一方カットオフ周波数ｆT は図７から分かるように
ベース不純物濃度ＮB の上昇につれて若干減少するが、
ほぼ同じレベルと考えられる。
【００３８】また上記のようにベース不純物濃度ＮB が
２×１０18cm-3，５×１０18cm-3，７×１０18cm-3であ
るときの、ベース電流のベースエミッタ間電圧ＶBEに対
する特性を図８に示し、最大動作周波数ｆmax 、カット
オフ周波数ｆT 、アーリー電圧ＶA のベース不純物濃度
ＮB に対する特性を図９に示す。図８から分かるように
ベース不純物濃度ＮB が７×１０18cm-3になってもトン
ネル効果によるリーク電流は生じていないことが分か
る。また図９から分かるようにアーリー電圧ＶAもベー
ス不純物濃度ＮB の増加に伴って上昇し、ベース不純物
濃度ＮB が５×１０18cm-3，７×１０18cm-3のときアー
リー電圧ＶA は４０Ｖ，８５Ｖとなる。なお上述の実験
に用いたトランジスタのベースエピタキシャル層の厚さ
Ｔepi は全て７０ｎｍである。
２×１０18cm-3，５×１０18cm-3，７×１０18cm-3であ
るときの、ベース電流のベースエミッタ間電圧ＶBEに対
する特性を図８に示し、最大動作周波数ｆmax 、カット
オフ周波数ｆT 、アーリー電圧ＶA のベース不純物濃度
ＮB に対する特性を図９に示す。図８から分かるように
ベース不純物濃度ＮB が７×１０18cm-3になってもトン
ネル効果によるリーク電流は生じていないことが分か
る。また図９から分かるようにアーリー電圧ＶAもベー
ス不純物濃度ＮB の増加に伴って上昇し、ベース不純物
濃度ＮB が５×１０18cm-3，７×１０18cm-3のときアー
リー電圧ＶA は４０Ｖ，８５Ｖとなる。なお上述の実験
に用いたトランジスタのベースエピタキシャル層の厚さ
Ｔepi は全て７０ｎｍである。
【００３９】次にベースエピタキシャル層の厚さＴepi
を４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍとしたときの最大動作
周波数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT の、コレクタ電流
ＩCに対する特性を図１０，１１に示す。図１０から分
かるように、ｆmax はＴepiが７０ｎｍのときに最大値
４４．３ＧＨｚをとる。また、ｆT は図１１から分かる
ようにＴepi が小さくなるにつれて上昇している。
を４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍとしたときの最大動作
周波数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT の、コレクタ電流
ＩCに対する特性を図１０，１１に示す。図１０から分
かるように、ｆmax はＴepiが７０ｎｍのときに最大値
４４．３ＧＨｚをとる。また、ｆT は図１１から分かる
ようにＴepi が小さくなるにつれて上昇している。
【００４０】次にベースエピタキシャル層の厚さＴepi
が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときの最大動作周波
数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT 、アーリー電圧ＶA の
変化を図３（ｂ）に示す。この図３（ｂ）から分かるよ
うにアーリー電圧ＶA はＴep i が厚くなるにつれて上昇
し、Ｔepi が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときに約
５０Ｖ、約８５Ｖ，約１１０Ｖとなる。すなわち、かな
り大きな変動がある。これに対してｆmax は３４．８Ｇ
Ｈｚから４４．３ＧＨｚの範囲にあってあまり大きな変
動はない。
が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときの最大動作周波
数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT 、アーリー電圧ＶA の
変化を図３（ｂ）に示す。この図３（ｂ）から分かるよ
うにアーリー電圧ＶA はＴep i が厚くなるにつれて上昇
し、Ｔepi が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときに約
５０Ｖ、約８５Ｖ，約１１０Ｖとなる。すなわち、かな
り大きな変動がある。これに対してｆmax は３４．８Ｇ
Ｈｚから４４．３ＧＨｚの範囲にあってあまり大きな変
動はない。
【００４１】ここで、最大動作周波数ｆmax とアーリー
電圧ＶA をできるだけ大きな値とするためにｆmax の２
乗とＶA との積が大きくなるようにすることを考える。
すると（１），（２）式からｆ max 2 ・ＶA はＱB ／Ｃ
jc 2 に比例する。一方、コレクタベース接合容量Ｃjcは
コレクタ不純物濃度ＮC の平方根に比例する。このた
め、ｆ max 2 ・ＶA はＱB ／ＮC に比例することにな
る。
電圧ＶA をできるだけ大きな値とするためにｆmax の２
乗とＶA との積が大きくなるようにすることを考える。
すると（１），（２）式からｆ max 2 ・ＶA はＱB ／Ｃ
jc 2 に比例する。一方、コレクタベース接合容量Ｃjcは
コレクタ不純物濃度ＮC の平方根に比例する。このた
め、ｆ max 2 ・ＶA はＱB ／ＮC に比例することにな
る。
【００４２】そこでエピタキシャルベース層の厚さＴep
i が上述の４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍであったとき
のＱB ／ＮC を求めることを考える。Ｔepi が４０ｎ
ｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのＷB （図１７（ａ）参
照）はエミッタ層の厚さが１５ｎｍのため、それぞれ２
５ｎｍ，５５ｎｍ，７５ｎｍとなる。したがって、Ｔep
i が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのベースガン
メル数ＱB は、ベース不純物濃度ＮB が７×１０18cm-3
であるからそれぞれ１．７５×１０13cm-2，３．８５×
１０13cm-2，５．２５×１０13cm-2となる。一方コレク
タ不純物濃度ＮCは３×１０16cm-3であるから、Ｔepi
が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのＱB ／ＮC は
それぞれ、０．５８３×１０-3cm，１．２８×１０-3c
m，１．７５×１０-3cmとなる。
i が上述の４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍであったとき
のＱB ／ＮC を求めることを考える。Ｔepi が４０ｎ
ｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのＷB （図１７（ａ）参
照）はエミッタ層の厚さが１５ｎｍのため、それぞれ２
５ｎｍ，５５ｎｍ，７５ｎｍとなる。したがって、Ｔep
i が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのベースガン
メル数ＱB は、ベース不純物濃度ＮB が７×１０18cm-3
であるからそれぞれ１．７５×１０13cm-2，３．８５×
１０13cm-2，５．２５×１０13cm-2となる。一方コレク
タ不純物濃度ＮCは３×１０16cm-3であるから、Ｔepi
が４０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍのときのＱB ／ＮC は
それぞれ、０．５８３×１０-3cm，１．２８×１０-3c
m，１．７５×１０-3cmとなる。
【００４３】このときのＱB ／ＮC に対する最大動作周
波数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT、アーリー電圧ＶA
の特性を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すｆmax 及
びＶA の値は実測データである。
波数ｆmax 、カットオフ周波数ｆT、アーリー電圧ＶA
の特性を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すｆmax 及
びＶA の値は実測データである。
【００４４】ＱB ／ＮC の種々の値に対する最大動作周
波数ｆmax とアーリー電圧ＶA の特性を得るためにシミ
ュレーションを行い、このシミュレーション結果と上述
の実測データをプロットしたものを図１に示す。図１
（ａ），（ｂ）において、黒丸は最大動作周波数ｆmax
の実測データを、白丸は最大動作周波数ｆmax のシミュ
レーション結果を各々示し、黒三角はアーリー電圧ＶA
の実測データを、白三角はアーリー電圧ＶA のシミュレ
ーション結果を示す。実測データとシミュレーション結
果から最大動作周波数ｆmax の特性は図１（ａ），
（ｂ）に示すグラフｇ1 となり、アーリー電圧ＶA の特
性はグラフｇ2 となる。
波数ｆmax とアーリー電圧ＶA の特性を得るためにシミ
ュレーションを行い、このシミュレーション結果と上述
の実測データをプロットしたものを図１に示す。図１
（ａ），（ｂ）において、黒丸は最大動作周波数ｆmax
の実測データを、白丸は最大動作周波数ｆmax のシミュ
レーション結果を各々示し、黒三角はアーリー電圧ＶA
の実測データを、白三角はアーリー電圧ＶA のシミュレ
ーション結果を示す。実測データとシミュレーション結
果から最大動作周波数ｆmax の特性は図１（ａ），
（ｂ）に示すグラフｇ1 となり、アーリー電圧ＶA の特
性はグラフｇ2 となる。
【００４５】また将来における光通信システムや移動体
通信システムとしては、図２に示すように６００Ｍｂｐ
ｓ（Mega bits per sec ）光通信システム、２．４Ｇｂ
ｐｓ（Giga bits per sec ）光通信システム、９００Ｍ
Ｈｚ移動電話システム、１．５ＧＨｚ自動車電話システ
ム、１．８ＧＨｚ移動電話システム、１．９ＧＨｚ移動
電話システム、２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮ（Local Area N
etwork）システム等がある。これらのシステムの電源電
圧（Ｖ）、最大動作周波数ｆmax （ＧＨｚ）、アーリー
電圧ＶA （Ｖ）、及びこれらのｆmax ，ＶA に基づいて
図１に示す特性グラフから求めた好適なＱB ／ＮC の値
を図２に示す。
通信システムとしては、図２に示すように６００Ｍｂｐ
ｓ（Mega bits per sec ）光通信システム、２．４Ｇｂ
ｐｓ（Giga bits per sec ）光通信システム、９００Ｍ
Ｈｚ移動電話システム、１．５ＧＨｚ自動車電話システ
ム、１．８ＧＨｚ移動電話システム、１．９ＧＨｚ移動
電話システム、２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮ（Local Area N
etwork）システム等がある。これらのシステムの電源電
圧（Ｖ）、最大動作周波数ｆmax （ＧＨｚ）、アーリー
電圧ＶA （Ｖ）、及びこれらのｆmax ，ＶA に基づいて
図１に示す特性グラフから求めた好適なＱB ／ＮC の値
を図２に示す。
【００４６】この図２から分かるようにＱB ／ＮC の値
が０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にあるバ
イポーラトランジスタは図２に示す各通信システムに使
用することができる。
が０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にあるバ
イポーラトランジスタは図２に示す各通信システムに使
用することができる。
【００４７】以上の説明により、本発明の第１の実施の
形態の半導体装置によれば、バイポーラトランジスタの
ベースガンメル数ＱB とコレクタ不純物濃度ＮC との比
ＱB／ＮC を０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmとす
ることにより、アーリー電圧ＶA を２９Ｖ以上にするこ
とができるとともに最大動作周波数ｆmax を６ＧＨｚ以
上とすることができる。
形態の半導体装置によれば、バイポーラトランジスタの
ベースガンメル数ＱB とコレクタ不純物濃度ＮC との比
ＱB／ＮC を０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmとす
ることにより、アーリー電圧ＶA を２９Ｖ以上にするこ
とができるとともに最大動作周波数ｆmax を６ＧＨｚ以
上とすることができる。
【００４８】また上記第１の実施の形態において、ＱB
／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範
囲とすることにより、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上で
かつ最大動作周波数ｆmax を６ＧＨｚ以上とすることが
でき（図１（ａ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの６００
Ｍｂｐｓの光通信システムに使用することが可能とな
る。更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．４５
×１０-3cmの範囲とすることによりアーリー電圧ＶA を
４５Ｖ以上でかつ最大動作周波数ｆmax を９ＧＨｚ以上
とすることができ（図１（ａ）参照）、電源電圧が３．
３Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに使用することが
可能となる。また、更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０
-3cm〜２．３７×１０-3cmの範囲とすることによりＶA
を４５Ｖ以上でかつｆmax を１５ＧＨｚ以上とすること
ができ（図１（ｂ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの１．
５ＧＨｚ自動車電話システムに使用することが可能とな
る。また更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．
２×１０-3cmの範囲とすることによりＶA を４５Ｖ以上
でかつｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ（図１
（ｂ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの２．４Ｇｂｐｓ光
通信システム及び電源電圧が３．３Ｖの２．４ＧＨｚ無
線ＬＡＮシステムに用いることが可能となる。
／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範
囲とすることにより、アーリー電圧ＶA を４５Ｖ以上で
かつ最大動作周波数ｆmax を６ＧＨｚ以上とすることが
でき（図１（ａ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの６００
Ｍｂｐｓの光通信システムに使用することが可能とな
る。更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．４５
×１０-3cmの範囲とすることによりアーリー電圧ＶA を
４５Ｖ以上でかつ最大動作周波数ｆmax を９ＧＨｚ以上
とすることができ（図１（ａ）参照）、電源電圧が３．
３Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに使用することが
可能となる。また、更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０
-3cm〜２．３７×１０-3cmの範囲とすることによりＶA
を４５Ｖ以上でかつｆmax を１５ＧＨｚ以上とすること
ができ（図１（ｂ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの１．
５ＧＨｚ自動車電話システムに使用することが可能とな
る。また更にＱB ／ＮC の値を０．５×１０-3cm〜２．
２×１０-3cmの範囲とすることによりＶA を４５Ｖ以上
でかつｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ（図１
（ｂ）参照）、電源電圧が３．３Ｖの２．４Ｇｂｐｓ光
通信システム及び電源電圧が３．３Ｖの２．４ＧＨｚ無
線ＬＡＮシステムに用いることが可能となる。
【００４９】また第１の実施の形態において、ＱB ／Ｎ
C の値を０．２５×１０-3cm〜２．４５×１０-3cmとす
ることによりＶA を３３Ｖ以上でかつｆmax を９ＧＨｚ
以上とすることができ（図１（ａ）参照）、電源電圧が
２．７Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに用いること
が可能となる。更にＱB ／ＮC の値を０．２５×１０-3
cm〜２．３３×１０-3cmとすることによりＶA を３３Ｖ
以上でかつｆmax を１８ＧＨｚ以上とすることができ
（図１（ｂ）参照）、電源電圧が２．７Ｖ以下の１．８
ＧＨｚ移動電話システムに使用することが可能となる。
また更にＱB ／ＮC の値を０．２５×１０-3cm〜２．３
２×１０-3cmとすることによりＶA を３３Ｖ以上でかつ
ｆmax を１９ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ｂ）
参照）、電源電圧が２．７Ｖ以下の１．９ＧＨｚ移動電
話システムに使用することが可能となる。
C の値を０．２５×１０-3cm〜２．４５×１０-3cmとす
ることによりＶA を３３Ｖ以上でかつｆmax を９ＧＨｚ
以上とすることができ（図１（ａ）参照）、電源電圧が
２．７Ｖの９００ＭＨｚ移動電話システムに用いること
が可能となる。更にＱB ／ＮC の値を０．２５×１０-3
cm〜２．３３×１０-3cmとすることによりＶA を３３Ｖ
以上でかつｆmax を１８ＧＨｚ以上とすることができ
（図１（ｂ）参照）、電源電圧が２．７Ｖ以下の１．８
ＧＨｚ移動電話システムに使用することが可能となる。
また更にＱB ／ＮC の値を０．２５×１０-3cm〜２．３
２×１０-3cmとすることによりＶA を３３Ｖ以上でかつ
ｆmax を１９ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ｂ）
参照）、電源電圧が２．７Ｖ以下の１．９ＧＨｚ移動電
話システムに使用することが可能となる。
【００５０】また第１の実施の形態の半導体装置におい
て、ＱB ／ＮC の値を１．２×１０-3cm〜２．５×１０
-3cmとすることによりＶA を７９Ｖ以上でかつｆmax を
６ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ａ）参照）、電
源電圧が５Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用
することができる。更にＱB ／ＮC の値を１．２×１０
-3cm〜２．２×１０-3cmとすることによりＶA を７９Ｖ
以上でかつｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ
（図１（ａ）参照）、電源電圧が５．０Ｖの２．４Ｇｂ
ｐｓの光通信システムに使用することができる。
て、ＱB ／ＮC の値を１．２×１０-3cm〜２．５×１０
-3cmとすることによりＶA を７９Ｖ以上でかつｆmax を
６ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ａ）参照）、電
源電圧が５Ｖの６００Ｍｂｐｓの光通信システムに使用
することができる。更にＱB ／ＮC の値を１．２×１０
-3cm〜２．２×１０-3cmとすることによりＶA を７９Ｖ
以上でかつｆmax を２４ＧＨｚ以上とすることができ
（図１（ａ）参照）、電源電圧が５．０Ｖの２．４Ｇｂ
ｐｓの光通信システムに使用することができる。
【００５１】また第１の実施の形態の半導体装置におい
て、ＱB ／ＮC の値を０．２×１０-3cm〜２．３７×１
０-3cmとすることによりＶA を２９Ｖ以上でｆmax を１
５ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ｂ）参照）、電
源電圧が２．５Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに
用いることができる。
て、ＱB ／ＮC の値を０．２×１０-3cm〜２．３７×１
０-3cmとすることによりＶA を２９Ｖ以上でｆmax を１
５ＧＨｚ以上とすることができ（図１（ｂ）参照）、電
源電圧が２．５Ｖの１．５ＧＨｚ自動車電話システムに
用いることができる。
【００５２】次に本発明による半導体装置の第２の実施
の形態を図１２乃至図１５を参照して説明する。この第
２の実施の形態は第１の実施の形態で説明したベースエ
ピタキシャル層の厚さＴepi が７０ｎｍの半導体装置に
おいて、図１２に示すようにベース引出し電極（ベース
ポリシリコン層）上にシリサイド膜（例えばＮi Ｓi）
を形成したものである。この第２の実施の形態の半導体
装置の最大動作周波数ｆmax とカットオフ周波数ｆT の
コレクタ電流ＩC に対する特性を図１３に示す。この図
１３から分かるようにｆmax は６２．８ＧＨｚに大幅に
上昇する。一方ｆT は若干減少するがほとんど変化はな
い。
の形態を図１２乃至図１５を参照して説明する。この第
２の実施の形態は第１の実施の形態で説明したベースエ
ピタキシャル層の厚さＴepi が７０ｎｍの半導体装置に
おいて、図１２に示すようにベース引出し電極（ベース
ポリシリコン層）上にシリサイド膜（例えばＮi Ｓi）
を形成したものである。この第２の実施の形態の半導体
装置の最大動作周波数ｆmax とカットオフ周波数ｆT の
コレクタ電流ＩC に対する特性を図１３に示す。この図
１３から分かるようにｆmax は６２．８ＧＨｚに大幅に
上昇する。一方ｆT は若干減少するがほとんど変化はな
い。
【００５３】また、第２の実施の形態の半導体装置のコ
レクタ電流ＩC のコレクタエミッタ電圧ＶCEに対する特
性を図１４に示す。この図１４に示す特性はベース電流
ＩBを零Ａから１００ｎＡまで変化させたものであり、
ベースをオープンにしたときのコレクタエミッタ間の耐
圧ＢＶCEO は４．７Ｖであった。またこの図１４に示す
特性から得られたアーリー電圧ＶA は８５．７Ｖであ
り、第１の実施の形態で説明した半導体装置のものとほ
とんど変わらなかった。
レクタ電流ＩC のコレクタエミッタ電圧ＶCEに対する特
性を図１４に示す。この図１４に示す特性はベース電流
ＩBを零Ａから１００ｎＡまで変化させたものであり、
ベースをオープンにしたときのコレクタエミッタ間の耐
圧ＢＶCEO は４．７Ｖであった。またこの図１４に示す
特性から得られたアーリー電圧ＶA は８５．７Ｖであ
り、第１の実施の形態で説明した半導体装置のものとほ
とんど変わらなかった。
【００５４】以上述べたようにベース引出し電極をシリ
サイド化することによりｆmax は大幅に上昇し、ｆT は
若干減少するがほとんど変化しない。このことは図１５
に示すグラフからも明らかである。
サイド化することによりｆmax は大幅に上昇し、ｆT は
若干減少するがほとんど変化しない。このことは図１５
に示すグラフからも明らかである。
【００５５】これにより第２の実施の形態の半導体装置
もアーリー電圧ＶA および最大動作周波数ｆmax をとも
に高いものとすることができる。
もアーリー電圧ＶA および最大動作周波数ｆmax をとも
に高いものとすることができる。
【００５６】
【発明の効果】以上述べたように本発明よれば、アーリ
ー電圧ＶA を高くすることができるとともに最大動作周
波数ｆmax も高くすることができる。
ー電圧ＶA を高くすることができるとともに最大動作周
波数ｆmax も高くすることができる。
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施の形態の
特性を説明するグラフ。
特性を説明するグラフ。
【図２】各高周波アナログ回路のＱB ／ＮC の好適な値
を説明する説明図。
を説明する説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の実測データに基づ
く特性グラフ。
く特性グラフ。
【図４】コレクタベース接合容量Ｃjcを減少させる説明
図。
図。
【図５】コレクタベース接合容量Ｃjcを減少させた場合
のｆT 、ｆmax のＩC に対する特性を示すグラフ。
のｆT 、ｆmax のＩC に対する特性を示すグラフ。
【図６】ベース不純物濃度ＮB をパラメータにした場合
のｆmax −ＩC 特性図。
のｆmax −ＩC 特性図。
【図７】ベース不純物濃度ＮB をパラメータにした場合
のｆT −ＩC 特性図。
のｆT −ＩC 特性図。
【図８】ベース不純物濃度ＮB を変化させたときのＩB
−ＶBE特性図。
−ＶBE特性図。
【図９】ｆmax 、ｆT 、ＶA のＮB に対する特性を示す
グラフ。
グラフ。
【図１０】エピタキシャルベース層をパラメータにした
場合のｆmax −ＩC 特性図。
場合のｆmax −ＩC 特性図。
【図１１】エピタキシャルベース層をパラメータにした
場合のｆT −ＩC 特性図。
場合のｆT −ＩC 特性図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の半導体装置の断
面図。
面図。
【図１３】第２の実施の形態の半導体装置のｆT および
ｆmax のＩC に対する特性図。
ｆmax のＩC に対する特性図。
【図１４】第２の実施の形態の半導体装置のＩC −ＶCE
特性図。
特性図。
【図１５】第２の実施の形態の効果を説明するグラフ。
【図１６】ベースガンメル数ＱB の説明図。
【図１７】ベースガンメル数ＱB の説明図。
【図１８】従来のバイポーラトランジスタの断面図。
【図１９】従来のバイポーラトランジスタのｆT 、ｆ
max のＩC に対する特性図。
max のＩC に対する特性図。
【図２０】アナログ高周波回路の電力利得の周波数依存
性を示すグラフ。
性を示すグラフ。
【図２１】アーリー電圧と電源電圧との関係を説明する
ために用いた電流源の回路図。
ために用いた電流源の回路図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】したがって、トランジスタＱｎ、Ｑ０に流
れる電流ＩＣｎ，ＩＣ０は、 ＩＣｎ＝ｎ・ＩＳ・（１＋ＶＣＥｎ／ＶＡ）・ｅｘｐ
（ＶＢＥ／ＶＴ） ＩＣ０＝ＩＳ・（１＋ＶＣＥ０／ＶＡ）・ｅｘｐ（Ｖ
ＢＥ／ＶＴ） となり、その比ＩＣｎ／ＩＣ０は理想値のｎ倍ではな
く、 ＩＣｎ／ＩＣ０＝ｎ（１＋ＶＣＥｎ／ＶＡ）／（１＋Ｖ
ＣＥ０／ＶＡ）となる。
れる電流ＩＣｎ，ＩＣ０は、 ＩＣｎ＝ｎ・ＩＳ・（１＋ＶＣＥｎ／ＶＡ）・ｅｘｐ
（ＶＢＥ／ＶＴ） ＩＣ０＝ＩＳ・（１＋ＶＣＥ０／ＶＡ）・ｅｘｐ（Ｖ
ＢＥ／ＶＴ） となり、その比ＩＣｎ／ＩＣ０は理想値のｎ倍ではな
く、 ＩＣｎ／ＩＣ０＝ｎ（１＋ＶＣＥｎ／ＶＡ）／（１＋Ｖ
ＣＥ０／ＶＡ）となる。
Claims (2)
- 【請求項１】コレクタ領域と、このコレクタ領域上に形
成されたベース領域と、このベース領域に接するエミッ
タ領域と、前記ベース領域に接続されたベース引出し電
極と、前記エミッタ領域に接続されたエミッタ電極とを
有するバイポーラトランジスタを備えた半導体装置にお
いて、 前記バイポーラトランジスタのベースガンメル数ＱB と
前記コレクタ領域の不純物濃度ＮC との比ＱB ／ＮC が
０．２×１０-3cm〜２．５×１０-3cmの範囲にあること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記ベース引出し電極上にシリサイド膜が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8109572A JPH0945702A (ja) | 1995-05-19 | 1996-04-30 | 半導体装置 |
| US08/956,763 US5886395A (en) | 1995-05-19 | 1997-10-22 | Semiconductor device having bipolar transistor with unique ratio of base gummel number to impurity concentration of collector region |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-121536 | 1995-05-19 | ||
| JP12153695 | 1995-05-19 | ||
| JP8109572A JPH0945702A (ja) | 1995-05-19 | 1996-04-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945702A true JPH0945702A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=26449309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8109572A Pending JPH0945702A (ja) | 1995-05-19 | 1996-04-30 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5886395A (ja) |
| JP (1) | JPH0945702A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323538B1 (en) * | 1999-01-12 | 2001-11-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bipolar transistor and method for fabricating the same |
| US6211562B1 (en) * | 1999-02-24 | 2001-04-03 | Micron Technology, Inc. | Homojunction semiconductor devices with low barrier tunnel oxide contacts |
| US6531369B1 (en) * | 2000-03-01 | 2003-03-11 | Applied Micro Circuits Corporation | Heterojunction bipolar transistor (HBT) fabrication using a selectively deposited silicon germanium (SiGe) |
| US6509175B2 (en) * | 2001-04-11 | 2003-01-21 | Incyte Genomics, Inc. | cDNA libraries and methods for their production |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126671A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| DE3476476D1 (en) * | 1983-08-31 | 1989-03-02 | Toshiba Kk | A constant current source circuit |
| US4837176A (en) * | 1987-01-30 | 1989-06-06 | Motorola Inc. | Integrated circuit structures having polycrystalline electrode contacts and process |
| FR2677171B1 (fr) * | 1991-05-31 | 1994-01-28 | Sgs Thomson Microelectronics Sa | Transistor de gain en courant predetermine dans un circuit integre bipolaire. |
| JP2582519B2 (ja) * | 1992-07-13 | 1997-02-19 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | バイポーラ・トランジスタおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP8109572A patent/JPH0945702A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-22 US US08/956,763 patent/US5886395A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5886395A (en) | 1999-03-23 |
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