JPS589366A - トランジスタ - Google Patents

トランジスタ

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JPS589366A
JPS589366A JP57000448A JP44882A JPS589366A JP S589366 A JPS589366 A JP S589366A JP 57000448 A JP57000448 A JP 57000448A JP 44882 A JP44882 A JP 44882A JP S589366 A JPS589366 A JP S589366A
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barrier
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semiconductor
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D62/105—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/106—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
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    • H10D64/64—Electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
    • H—ELECTRICITY
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

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】 本発明は半導体本体を有し、がっホットチャージキャリ
ヤにより電流がその中を流れるベース領域ト、エミッタ
・ベースおよびベース・コレクタバリヤ（障壁）とを有
し、これらバリヤの１つはベース領域と第１導電形の第
２半導体領域との間ニあり、この第２半導体領域をトラ
ンジスタのエミッタまたはコレクタ領域とするトランジ
スタに関するものである。
いわゆる１ホツト　エレクトロン　トランジス１り”は
Ｗｉｌｅｙ　Ｉｎｔｅｒ−ｓｃｉｅｎｃｅ　１９６９年
発行の”　ＴｈｅＰｈｙｓｉｃｓ　ｏｆ　Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ　ＤｅＶｌＣｅＥｉ”に、Ｓ、Ｍ。
ｓｚｅによりＰ５８７〜Ｐ６１５に発表されている。
これらのトランジスタはホット　チャージ　キャリヤ（
文献に記載のエレクトロン）によって電流が流れるベー
ス領域と、このベースに対し、エミッタ自ベース　バリ
ヤとベース中コレクタ　バリヤとを形成するバリヤ形成
手段とを含む半導体本体を有している。エミッタ・ベー
ス　バリヤはぺ゛□″−ス領域内にホット　チャージ　
キャリヤを注入する作用をなし、ベース・コレクタ　バ
リヤはこれらのホット　チャージ　キャリヤをベース領
域より導出する作用をする。
バリヤ形成手段は、例えは、金属絶縁物バリヤとし、ベ
ース領域に対し薄い絶縁層をトンネル状にくぐりぬけて
ホット　チャージ　キャリヤが注入されるようにしても
良く、またこれを金属・半導体ショットキーバリヤとし
、ショットキー型の熱イオン　エミッションによってベ
ース領域内に゛。
ホット　チャージ　キャリヤを注入しても良い。
この後者の場合少くとも１つのバリヤ（障壁）がベース
領域と一導電形の半導体領域でトランジス／りのエミッ
タ領域またはコレクタ領域を形成する領域の間に存する
。
ホット　チャージ　キャリヤとは結晶格子に対し熱平衡
を生じないものをいう。すなわちホットエレクトロンは
フェルミ（ｌｉ’ｅｒｍｉ　）エネルギーより数に％Ｔ
　、たけ高いエネルギーを有する（ただし、ここにｋお
よび°Ｔは、ボルツマン常数および格子温度である）。
これに対しホット　ホールはフェルミ　エネルギーより
下に数に、Ｔ、低いエネルギーを有する。
上述のｓｚｅの文献に発表されているように、ある異な
った型のホット　エレクトロン　トランジスタが数年以
前より提案されていたが、商用として実際に使用し得る
ものは完成されていなかった。
従来提案されたホット　エレクトロン　トランジスタは
基本的には金属と絶縁層または半導体と金属との交互の
層であり、あるものはショットキーバリヤを含んでいた
。これら従来装置の共通の特徴はベース領域が薄いサン
ドインチ状の金属層を含むことである。
これら従来既知のトランジスタは製造技術が難かしい欠
点があった。また各々興なる材料間のインタフェースの
間層も生じた。チャージ　キャリヤは興なる材料間の数
個のインタフェースを通過するを要し、ある共通装置内
に組込まれている種々のエネルギー　バンド　ギャップ
の半導体あるいは誘電材料を通過するを要した。この結
果キャリヤの移動量は僅少となり、エミッタおよびコレ
クタの効率が小であった。
本発明においては上述の型のトランジスタにおいて、ベ
ース領域を第８半導体領域よりも高いドープ濃度を有す
る第１導電形の半導体領域で形成し、前記ベース領域を
前記第２半導体領域より分離する半導体バリヤ領域によ
って前記１つのバリヤを形成し、このバリヤ領域は第１
導電形とは反対の第８導電形のドープ濃度を有し、この
ドープ法度によってベース領域と第８半導体領域間の前
記第１導電形のチャージ　キャリヤの流れに対するポテ
ンシャルバリヤ領域の高さを決定し、このバリヤ領域は
前記ベース領域と前記第２半導体領域の双方に対しディ
プレーション層を形成し、かつこのバリヤ領域は充分薄
くしてゼロバイアスにおけるディプレーション層が全バ
リヤ領域の動きうるチャージキャリヤをほぼ消滅させつ
る如くし、バリヤ領域とベース領域の双方を流れる電流
は前記第１導電形のホット　チャージ　キャリヤによる
ものとなる如くしたことを特徴とする本発明によるかか
る種類のトランジスタはホット　エレクトロン　トラン
ジスタまたはホットホール　トランジスタの何れでも良
い。このようなトランジスタは半導体ベース領域を上述
の如くの構成としているので、エミッタ・ベースおよび
コレクタ・ベース　バリヤはベース領域を含む半導体本
体内に形成できる。このため従来難かしかったようなイ
ンタフェースの問題が減少する（ある型式のトランジス
タではこの問題をほぼ完全に解消することもできる）。
他のバリヤ＠成手段は既知の金属半導体ショットキー　
バリヤとするか、あるいは他のほぼ空乏半導体バリヤ領
域とし、これによってペース領域をこの本体内に存する
同じく一方の導電形の第８半導体領域より分離する。
ペース領域と第２領域間のポテンシャル　バリヤの高さ
くすなわち、所定のバイアス電圧に対するバリヤ領域を
通じて流れる電流の大きさ）はこのバリヤ領域の反対導
電形を特徴づける不純物濃度の大小に関係する。この不
純物濃度は、半導体の前記反対導電形をｐ＃敵づける放
射（ラジエーション）ダメージを半導体の結晶格子に与
えることにより形成できる。このようなダメージの中心
は例えば中性不純物イオンのインプランテーションによ
って形成することができる。しかし現在もつとも好まし
い形態はバリヤ領域の不純物濃度を定める前記反対導電
形の不純物をドープした半導体領域でバリヤ領域を形成
することであり、このようなドープによってバリヤ領域
はより容易に反復して再現可能なものとでき、かつ反対
導電形の極めて高い不純物濃度とすることができる。
以下図面により本発明を説明する。
本発明の詳細な説明用のものであり、決して正しい縮尺
で示しておらず、とくに半導体装置の厚さは説明を容易
にするため著しく拡大誇張して示しである。
第１図は本発明によるホット　エレクトロントランジス
タのエネルギー　バンドを示す図であり、本トランジス
タはペース領域２、バリヤ領域ｌ、ショットキー接点舅
とコレクタ領域８を有するものである。ショットキー接
点Ｍはエミッタとして作用し、電子をｎ形のペース領域
２に注入する。なおこのためにはショットキー接点には
逆バイアスを加えて動作させるを要する。
このようなトランジスタ構造ではペース領域２には多数
チャージ　キャリヤによって電流が流れる。すなわちｎ
形のペース領域３内に電子によって電流が流れる。エミ
ッタ　バリヤ（シロットキー　バリヤ）はバリヤ領域ｌ
のバリヤよりも高く選定するを要する。ペース領域２内
でエミッタコレクタ間に電流を運ぶ多数キャリヤのエネ
ルギーは７エルミ　エネルギーより遥に高いのでこの稙
トランジスタを一般に“ホット・エレクトワントランジ
スタ′と称する。
本発明によるホット　エレクトロン　トランジスタの構
造においては、第１図に示すように、ペース領域を半導
体の領域２で形成し、バリヤを同じ半導体本体中に形成
する。この種ホット　エレクトロン　トランジスタでは
エミッタおよびペースの両方における少数キャリヤの蓄
積効果は無視し得る程度のものであるから、このトラン
ジスタは高速度または高筒波で使用するに適している。
ペースｗＡ域２に対して一導電形の高いドーピング濃度
を選ぶことによって、トランジスタは低いペース抵抗を
有すると共に、ペースのドーピングにおける不均質性に
対して比較的敏感でなくすることができる。従って、こ
の槙トランジスタは従来のｎｐｎまたはｐｎｐのバイポ
ーラ　トランジスタと比べて極めて大きな利点がある。
第ｇ図は、本発明によるポット　エレクトロントランジ
スタの一実施例を示す。第１の領域２は一導電形（例え
ばｎ形）の高度にドーピングされており、トランジスタ
のペース領域を構成する。
エミッタ・ペース接合をこのペース領域２に対しバリヤ
（障壁）形成手段によって形成する。この形成手段は第
８図で示す例では、例えば金またはニッケルから成るシ
ョットキー電極４０をペース領域２の一部分に接触させ
て設はショットキーバリヤを形成させる。ペース接点を
ペース領域２への電極接続部２２によって構成する。こ
のトランジスタのコレクタ領域を一導電形の第２の領域
８によって形成する。この領域８はエピタキシャル層と
することができる。第２図に示したトランジスタのコレ
クタ接点は同じ一導電形の不純物多量添加した基板１８
の背面と接触させる。この基板１８上には上述のエピタ
キシャル層を形成しである。−導電形の高度のドーピン
グ濃度８０の部分を１ｓａｉ領域１に瞬接したコレクタ
領域８中に包含させて設ける。はぼ完全に空乏化された
バリヤ（障讃）領域１によってトランジスタのペース・
コレクタ　バリヤを形成する。
動作中、工滝ツタ電［Ｉ４０はｎ形ベース２に対して負
にバイアスされ、このベース２それ自身はコレクタ電極
３８に対して負にバイアスされる。
ベース電＠ｇｇおよびコレクタ１１８によって実質的に
空乏化されたバリヤ領域１間に逆バイアスの電圧を印加
する。エミッタＩＥｔｉｉＩｉおよびコレクタ電極によ
って、第１の領域（ベース領域）２およびバリヤ領域１
を通って第２の領域（図示の例でコレクタ領域）ａｔで
の主電流通路を規制する。
第２図に示す如く交流入力信号をエミッタとして動作す
るショットキー電極４０とベース電ｔ１ｉ！ｇｇの間に
供給し、増幅された出力信号をベース電極３８とフレフ
タ電ｌＩｉ！δの間の負荷抵抗Ｒ間から取りだす。
好適例においては、前述のショットキー電極４０の下の
第１の領域（ベース領域）２のドーピング濃度は表面か
らある距離だけ離間したところに最高値を有するように
する。このことはインプランテーシヨンで高いイオン　
エネルギーを用いることによって達成することができる
。逆バイアス状態の下で、この離間部は、エミッタとペ
ース領域２の非空乏化部分間の電位降下を生ずるので、
コレクタ　バリヤ領域１の電位は、逆バイアスの増大と
ともにエミッタに対してより低い電位に移行するように
なる。このようにして、エネルギーの分配がなされ、こ
れによりバリヤ領域１におけるコレクタ効率が向上する
。この離間（Ｓｐａｃｉｎｇ　）を第１図において領域
２内のｎおよびｎ＋の記号で表しである。また、領域８
の基体中に局部的に形成した高度のドーピング濃度８０
を同図においては領域８にｎおよびｎ（−）の記号で表
す。このｎ　（−）記号は領域８の基体ドーピングを表
わしている。
この局部的に形成したドーピング濃度８０によってもコ
レクタ効率が向上する。
第８図は本発明によるホット　エレクトロントランジス
タを具える集積回路の一部を示す。本例においては、第
２の領域８をエピタキシャル層の島部分によって形成す
る。この層は一導電形（例えばｎ形）のもので、反対導
電形の基板１８上に設ける。この島８を、既知の手段に
よってエピタキシャル層の他の島部分５８から島と基板
１８との間のｐ−ｎ接合およびこれら島を横方向に包凹
するバリヤ（島壁）５１によって電気的に絶縁する。集
積回路技術において既知のように、かかる絶縁壁は、例
えばエピタキシャル層の厚さ全体に亘って反対導電形の
ドーパントを局部的に拡散させたり、または例えばエピ
タキシャル層の局部的酸化によって作る絶縁材料等によ
って形成される。
かく分離した島を形成した後で、ホット　エレクトロン
　トランジスタを島の領域δ中に形成し、そして他の回
路素子を他の島５８中に形成する。
種々の回路素子をエピタキシャル層の表面の電極接続に
よって同一の集積回路内で接続することができる。この
回路を例えば論理回路として形成して使用することがで
きる。
第８図の実施例において、トランジスタのコレクタ電極
接続２８は島の部分の領域８の表面と接触する。コレク
タの直列抵抗を減少させるために、更に高度にドープし
た表面接点ゾーン５４および埋設層６５（両方共同し一
導電形である）を既知の手段で第８図に示すように設け
ることができる。
第８図のホット　エレクトロン　トランジスタは第２図
のものとは次の点が相違している。即ち、第８図の例で
は複数のエミッタ・ベース　バリヤを第１の領域たるベ
ース領域２に対し形成するので、ベース抵抗が減ること
である。このマルチエミッタ構造は、例えば複数のベー
ス接点２２と交互に配置する複数のショットキー接点４
０を設けることによって得ることができる。
本発明によるホット　エレクトロン　トランジスタの環
状ゾーン２４は、はぼ完全に空乏化されたバリヤ領域１
の深さおよびドーピングと相違させる必要はないが、バ
リヤ領域１を形成するために用いるドーピング工程中に
形成することができるＯ 第４図は本発明による他のホット　エレクトロン　トラ
ンジスタの電位ダイアダラムである。ショットキー電極
の代りに、このトランジスタは第８の領域６０を有し、
この領域６０は第１領＠２と同じ一導電形のものであり
、トランジスタのエミッタを形成する。領域６０をこの
下に存在する第１の領域２からエミッタ・ベース接合を
形成するバリヤ領域６１によって分離する。このエミッ
タ・ベース　バリヤ領域６１は反対導電形の不純物濃度
特性を有する半導体領域であり、この濃度ヲ上述ツバリ
ヤ領域中の一導電形のドーピングより高くして、第１お
よび第８の領域２，６０から一導電形のチャージ　キャ
リヤの流れに対するバリヤ（障壁）を形成すると共に、
零バイアス時に領域２，６０で空乏層を形成する。エミ
ッタ・ベースバリヤ領域６１は充分に薄くシ、零バイア
ス時に領域８，６０で形成した上述の空乏層が一緒にバ
リヤ領域６１中に溶は込み、反対および一導電形の移動
チャージ　キャリヤのバリヤ領域６１の全体を零バイア
ス時に実質的に空乏化する。
従ってこのトランジスタは、エミッタ・ベースおよびコ
レクタ・ベース　バリヤを形成する実質的に空乏化され
たバリヤ領域６１および１を有し、エミッタ領域６０、
ベース領域２およびコレクタ領域８はすべて同じ導電形
のものである。領域６１および４０は勿論イオン　イン
プランテーションによって形成することができる。
本発明によるホット　エレクトロン　トランジスタは上
述の極性とは反対の極性で形成し使用することができる
。この場合、第１および第２の領域２．δによってベー
スおよびエミッタｍＭをそれぞれ形成し、これらの間の
実質的に空乏化したバリヤ領域１によってエミッタ・ベ
ース　バリヤ（障壁）を形成する。
また本発明には、更に多くの変形例および応用例が考え
られることは明らかである。例えば実質的に空乏化され
た狭いバリヤ領域１および不純物多量添加した第１の領
域２を形成するのに特に都合のよかったイオン　インプ
ランテーションにつき述べたが、他の既知の技術を駆使
できることは明らかである。従って、例えば分子線エピ
タキシハ薄いドープされた領域を例えばガリウム砒素の
如き璽−Ｖ族半導体材料で形成するに適当なものである
。この分子線エピタキシによって成長した領域の横方向
の寸法を順次の位置決め処理、例えば局部的エツチング
はく離、位置決めされた過剰ドーピングまたは位置決め
された陽子衝撃を用いる半絶縁ゾーンの形成によって規
制することができる。
また本発明によっては、反対導電形の装置を形成するこ
とができることは明らかである。例えば第１および第２
の領域２および８をｐ形とし、バリヤ領域１の不純物濃
度をドナー　レベルによって形成することもできる。ま
た、第１の領域２と＃！２の領域８との間のバリヤ領域
１にバイアス電圧を印加し、かつこれら領域２，８に亘
って延びる電流通路を半導体装置中に規制し位置決めす
る電極を領域２，８に直接接触させる必要はなく、装置
の構造によっては他の半導体領域または装置の他の回路
素子を介して間接的に接触させることも可能である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるトランジスタの電位ダイヤグラム
、 第２図は第１図のトランジスタの半導体部分の横断面図
、 第８図は本発明による集積回路の半導体部分の横断面図
、 第１図は本発明によるトランジスタの他の例の電位ダイ
ヤグラムである。 １・・・バリヤ領域　　　２・・・ベース（第１）領域
８・・・コレクタ（第２）領域

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　半導体本体ををし、ホットチャージキャリヤにより
    電流が流れるベース領域と、エミッタ・ベースバリヤと
    、ベース・コレクタバリヤとを有するトランジスタで、
    これらバリヤの１つは前記ベース領域と第１導電形の第
    ２牛導体領域との間にあり、この第２半導体領域をトラ
    ンジスタのエミッタまたはコレクタ領域とするトランジ
    スタにおいて、 前記ベースｇ４城を第２半導体領域よりも高いドープ濃
    度を有する第１導電形の半導体領域で形成し、 前記ベース領域を前記第２半導体領域より分離する半導
    体バリヤ領域によって前記１つのバリヤを形成し、この
    バリヤ領域は第１導電形とは反対の第２導電形のドープ
    濃度を有し、このドープ濃度によってベース領域と第３
    半導体領域間の前記第１導電形のチャージキャリヤの流
    れに対するポテンシャルバリヤ領域の高さを決定し、こ
    のバリヤ領域は前記ベース領域と前記第２半導体領域の
    双方に対しディプレーション層を形成し、かっこのバリ
    ヤ領域は充分薄くしてゼνバイアスにおけるディプレー
    ション層が全バリヤ領域の動きつるチャージキャリヤを
    ほぼ消滅させつる如くシ、バリヤ領域とベース領域の双
    方を流れる電流は前記第１導ｉＥ形のホットチャージキ
    ャリヤに上るものとなる如くしたことを特徴とするトラ
    ンジスタ。
JP57000448A 1976-03-24 1982-01-06 トランジスタ Expired JPS5938742B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB11835/76A GB1573309A (en) 1976-03-24 1976-03-24 Semiconductor devices and their manufacture
GB11835/76 1976-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS589366A true JPS589366A (ja) 1983-01-19
JPS5938742B2 JPS5938742B2 (ja) 1984-09-19

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JP57000448A Expired JPS5938742B2 (ja) 1976-03-24 1982-01-06 トランジスタ

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US (1) US4149174A (ja)
JP (1) JPS5938742B2 (ja)
CA (1) CA1078073A (ja)
DE (1) DE2711562C3 (ja)
FR (1) FR2345814A1 (ja)
GB (1) GB1573309A (ja)

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