JPS6249660A - Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof

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JPS6249660A
JPS6249660A JP19078485A JP19078485A JPS6249660A JP S6249660 A JPS6249660 A JP S6249660A JP 19078485 A JP19078485 A JP 19078485A JP 19078485 A JP19078485 A JP 19078485A JP S6249660 A JPS6249660 A JP S6249660A
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JP
Japan
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layer
type
doped
emitter
base
Prior art date
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JP19078485A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Inada
稲田 雅紀
Kazuo Eda
江田 和生
Toshimichi Oota
順道 太田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make an emitter area small in size substantially by a method wherein a semiinsulative layer, a part of which is converted into a vertically penetrating highly-doped n-type region, is provided on a highly-doped n-type base, and the emitter layer, the circumference which is converted into a highly- doped p-type region, is provided thereon. CONSTITUTION:A highly-doped n-type base layer 2 is formed on a semiinsulative or highly-doped n-type GaAs substrate 1, and a semiinsulative layer 11 and an InAs thin film layer are formed on the layer 2. Then, ions are implanted on the part 12 of the layer 11, and a highly-doped n-type region is formed. Subsequently, the InAs thin film layer is removed, and an n-type doped emitter layer 3 made of material having a large band gap, a highly-doped p-type base layer 4, an n-type doped collector layer 5, and a highly-doped n-type cap layer 6 are epitaxially grown successively. Then, a p-type region is formed vertically penetrating those regions of the layers 3 and 4 remaining after the emitter region, has been excluded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超高速・超高周波トランジスタとして有望なヘ
テロ接合バイポーラトランジスタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor that is promising as an ultra-high speed and ultra-high frequency transistor.

従来の技術 近年、バイポーラトランジスタのエミッタとしてベース
よりもバンドギャップの大きい材料を用いたヘテロ接合
バイポーラトランジスタは超高速・超高周波トランジス
タの有力候補の一つとして研究がさかんに行われるにい
たっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, heterojunction bipolar transistors, in which the emitter of a bipolar transistor uses a material with a larger bandgap than the base, have been actively researched as one of the leading candidates for ultra-high speed and ultra-high frequency transistors.

以下図面を参照しながら、従来のエミッタを下側に設け
たヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下HBT)に
ついて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A conventional heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) in which an emitter is provided on the lower side will be described below with reference to the drawings.

第4図+81は従来のエミッタが下側に位置した逆構造
型のHBTを示し、第4図(blはトランジスタサイズ
を小さくして高速化をはかるためにエミッタ面積を小さ
くする工夫を行ったものである。
Figure 4+81 shows a conventional HBT with an inverse structure in which the emitter is located at the bottom, and Figure 4 (bl) shows a conventional HBT with an inverted structure in which the emitter is located on the lower side. It is.

第4図(a)と(b)において、lは基板、2は高ドー
プのn型にした層、3はn型にドープしたベースよりも
バンドギャップの大きい材料のエミッタ層、4は高ドー
プのp型のベース層、5はn型にドープしたコレクタ層
、6は高ドープのn型のキャップ層、7はコレクタ電極
、8はベース電極、9はエミッタ電極、10は高ドープ
のp型の領域、14はバンドギャップの大きい材料の高
ドープのp型(p゛)とn型のp′n接合である。
In FIGS. 4(a) and (b), l is the substrate, 2 is a highly doped n-type layer, 3 is an emitter layer made of a material with a larger bandgap than the n-type doped base, and 4 is a highly doped layer. 5 is a p-type base layer, 5 is an n-doped collector layer, 6 is a highly doped n-type cap layer, 7 is a collector electrode, 8 is a base electrode, 9 is an emitter electrode, 10 is a highly doped p-type The region 14 is a heavily doped p-type (p') and n-type p'n junction made of a material with a large band gap.

以上のように構成されたHBTについてエミッターペー
ス、ベース−コレクタの接合容量の面から以下その動作
について説明する。
The operation of the HBT constructed as described above will be described below from the viewpoint of emitter pace and base-collector junction capacitance.

HBTの高速動作の指標であるf丁およびf。f and f are indicators of high-speed operation of HBT.

は次のように表わされる。is expressed as follows.

ここで、r、はコレクタ電流、W、はベース巾、■3.
はコレクタ領域の電子の走向速度、lはコレクタの空乏
層の巾、cty+はエミッターベース間容量、CCSは
コレクターベース間容量、C1は浮遊容量、W、はベー
ス巾、D、はベースでの電子の拡散係数、q、には自然
定数、Tは絶対温度である。
Here, r is the collector current, W is the base width, and ■3.
is the running velocity of electrons in the collector region, l is the width of the collector depletion layer, cty+ is the emitter-base capacitance, CCS is the collector-base capacitance, C1 is the stray capacitance, W is the base width, and D is the electron at the base. The diffusion coefficient, q, is a natural constant, and T is the absolute temperature.

HBTでは、ベースよりも大きなバンドギャップをもつ
材料をエミッタとすることによりベースからエミッタへ
のホールのリークがおさえられるので、通常のバイポー
ラトランジスタと反対にベースを高ドーピング、エミッ
タとコレクタを低ドーピングにすることができる。この
ことによりベース抵抗を小さくすることができるのでf
lを大きくすることができる。さらに、一般にバイポー
ラトランジスタにおいてはCEI、C0は接合のドーピ
ングによる因子Ctm (n、  h)、Ccx (n
、h)と接合面積AEII、 Actとの積で表わされ
る。HBTでは、エミッタ、コレクタが低ドープ、ベー
スが高ドープになっているため、C□(n、h)、Cc
i (n、h)はエミッタ、コレクタのドーピングにの
み依存しCEl1% CC1は次のようになる。
In an HBT, hole leakage from the base to the emitter is suppressed by using a material with a larger bandgap than the base as the emitter, so the base is highly doped and the emitter and collector are lightly doped, contrary to normal bipolar transistors. can do. This makes it possible to reduce the base resistance, so f
l can be increased. Furthermore, in general, in bipolar transistors, CEI and C0 are factors Ctm (n, h) and Ccx (n
, h) and the junction area AEII, Act. In HBT, the emitter and collector are lightly doped and the base is highly doped, so C□(n, h), Cc
i (n, h) depends only on the doping of the emitter and collector, and CEl1% CC1 is as follows.

CtwocJ nt  ・AEI、 CcmocJ n
c  ・Ace従って、HBTでは通常のバイポーラト
ランジスタに比べてCE8% CCIが小さくなりrT
の増大が可能となる。さらにトランジスタのサイズを小
さくしてAEI% ACIを小さくすることにより、C
EII+  CCIIを小さくすることができるのでよ
り高速・高周波化が可能となる。
CtwocJ nt ・AEI, CcmocJ n
c ・Ace Therefore, HBT has CE8% smaller CCI than normal bipolar transistor and rT
It is possible to increase the Furthermore, by reducing the transistor size and reducing the AEI% ACI, the C
Since EII+CCII can be made smaller, higher speeds and higher frequencies are possible.

第4図(a)の構成ではエミッタが下側に設けられるこ
とからエミッタ共通の回路構成を有する集積化に適する
ことの他に、コレクタが上側にあることからリソグラフ
ィーによりコレクタ面積を小さくできるのでコレクター
ベース接合容量を小さくできflの増大に有効である。
In the configuration shown in FIG. 4(a), since the emitter is provided on the lower side, it is suitable for integration with a common circuit configuration for the emitters, and since the collector is on the upper side, the collector area can be reduced by lithography. This is effective in reducing the base junction capacitance and increasing fl.

しかしながら、エミッタの面積が小さくならないのが難
点である。
However, the problem is that the area of the emitter cannot be reduced.

第4図(b)はこの点を解決するために提案されている
構造である。すなわち、エミッタの周辺部に図のように
ベースとつながった高ドープのp型(p゛)の領域を形
成すると、エミッタはバンドギャップの大きい材料でで
きているためにバンドギャップの大きい材料からなるp
″n接合14がエミッタの周辺部に形成されているので
電子はこの接合部分を流れず、中心部にのみ流れ実質上
エミッタ面積が小さくなる。このことによりエミッター
コレクタ接合容量が小さくなるとするものである。
FIG. 4(b) shows a structure proposed to solve this problem. In other words, if a highly doped p-type (p) region connected to the base is formed around the emitter as shown in the figure, the emitter is made of a material with a large band gap, so p
``Since the n-junction 14 is formed at the periphery of the emitter, electrons do not flow through this junction, but instead flow only to the center, effectively reducing the emitter area.This reduces the emitter-collector junction capacitance. be.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、中心部に電流の
集中が起り実質的なエミッタ面積が小さくなるとはいう
ものの、エミッターベース容量としてはエミッタの周辺
部のp″n接合部分も寄与するので大きくなってしまい
、C□を小さくできないという問題点がある。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, although current concentration occurs in the center and the actual emitter area becomes smaller, the emitter base capacitance is smaller than p″n at the periphery of the emitter. Since the joint part also contributes, it becomes large, and there is a problem that C□ cannot be made small.

本発明は上記問題点に鑑み、逆構造HBTにおいて、エ
ミッタ面積を著しく小さくできる構造およびその製造方
法を提供しようとするものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a structure in which the emitter area can be significantly reduced in an inverted structure HBT, and a method for manufacturing the same.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタは、高ドープのn型の下地の上に、下
地と格子整合する材料の半絶縁性の層であってその部分
を上下につきぬけた高ドープのn型の領域(n″領域に
かえた層と、その上に格子整合するバンドギャップの大
きい半導体材料のn型にドープした層であって当該n“
領域を含む領域をエミッタとして残しその残りを高ドー
プのp型の領域にかえた層と、その上に格子整合する高
ドープしたp型ベース層と、その上に格子整合するn型
にドープしたコレクタ層であってエミッタの上部に位置
した層を、少な(とも有することを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the heterojunction bipolar transistor of the present invention includes a semi-insulating layer of a material that is lattice-matched to the underlayer on a heavily doped n-type underlayer. A highly doped n-type region (a layer changed to an n'' region) extending above and below that part, and an n-type doped layer made of a large bandgap semiconductor material that is lattice matched on top of the n'' region.
A layer in which the region containing the region is left as an emitter and the rest is changed into a highly doped p-type region, a heavily doped p-type base layer that is lattice matched on top of it, and a highly doped p-type base layer that is lattice matched on top of it, and a layer that is doped with a lattice matched n-type layer on top of it. It is characterized by having a small number of collector layers located above the emitter.

また、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製
造方法は、高ドープのn型の下地の上に下地と格子整合
する材料の半絶縁性の層とその上に界面が空気に触れな
いように保護層を続けてエピタキシー形成し、当該絶縁
性の層の部分を上下につきぬける高ドープのn型の領域
(n“領域)にかえた後、エピタキシー装置の中で空気
に触れないように当該保護層を除去し当該層の上に、格
子整合するバンドギャップの大きい半導体材料のn型に
ドープしたエミッタ層、p型にドープしたベース層、n
型にドープしたコレクタ層を順次エピタキシー形成し、
当該n″領域含むように位置したエミッタ層、ベース層
とコレクタ層からなる層状構造のトランジスタ構成部で
ある柱状部分の周辺部あるいは当該柱状部の周辺部のコ
レクタ層をベース層までのぞいた当該柱状部の周辺部を
当該絶縁性の領域に接するように高ドープのp壁領域に
かえて製造することを特徴とする。
In addition, the method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor of the present invention includes a semi-insulating layer made of a material lattice-matched to the base on a highly doped n-type base, and a protective layer on top of the semi-insulating layer made of a material that lattice-matches with the base. After epitaxy is performed to convert the insulating layer into a highly doped n-type region (n" region) extending above and below, the protective layer is removed in an epitaxy apparatus so as not to come into contact with air. A n-type doped emitter layer, a p-doped base layer, and a p-doped base layer of a lattice-matched large bandgap semiconductor material are removed and placed on top of the layer.
The doped collector layer is sequentially epitaxially formed in the mold.
The periphery of a columnar part that is a transistor component with a layered structure consisting of an emitter layer, a base layer and a collector layer located so as to include the n'' region, or the columnar part excluding the collector layer in the periphery of the columnar part up to the base layer. It is characterized in that the periphery of the region is replaced with a highly doped p-wall region so as to be in contact with the insulating region.

作用 本発明の構成では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
のキャリア濃度に依存する容量が小さくできることに加
えて、コレクタの面積がフォトリソグラフィーにより小
さくできかつベース層の下に絶縁層を確実に導入できる
ことによりエミッタ面積を確実に小さくできるので接合
面積に依存する容量成分を小さくでき、全体としてエミ
ッターベース接合容量およびベース−コレクタ接合容量
を著しく小さくできるので、トランジスタの高速化・高
周波化が可能となる。
Effects With the structure of the present invention, in addition to being able to reduce the carrier concentration-dependent capacitance of a heterojunction bipolar transistor, the area of the collector can be reduced by photolithography, and the emitter area can be reduced by reliably introducing an insulating layer under the base layer. Since it is possible to reliably reduce the capacitance component that depends on the junction area, and the emitter-base junction capacitance and the base-collector junction capacitance can be significantly reduced as a whole, it is possible to increase the speed and frequency of the transistor.

本発明の製造方法を用いれば、確実に良質の絶縁性の層
を導入できるのでエミッタ面積を小さくできる。本発明
による絶縁層はドープしない材料で形成されているので
、イオン注入、拡散などにより高ドープのp壁領域の形
成時にも変化しない。
By using the manufacturing method of the present invention, a high-quality insulating layer can be reliably introduced, so that the emitter area can be reduced. Since the insulating layer according to the present invention is formed of an undoped material, it does not change during the formation of highly doped p-wall regions by ion implantation, diffusion, etc.

絶縁層の部分にn″領域形成するためにエピタキシーを
中断して空気中に取り出す必要があり界面がダメージを
受ける心配があるが、表面にI、A。
In order to form an n'' region on the insulating layer, it is necessary to interrupt the epitaxy and take it out into the air, and there is a risk that the interface will be damaged.

をエピタキシー形成して取り出し処理を施した後エピタ
キシー成長装置中でInAsを除去する方法を通用する
ことで解決できる。
This can be solved by using a method in which InAs is epitaxially formed and taken out, and then InAs is removed in an epitaxial growth apparatus.

また、本発明の製造方法では問題となる界面はトランジ
スタの構成にとって最も重要なエミッターベース間、ベ
ース−コレクタ間界面を用いないことも有利な点である
Another advantage of the manufacturing method of the present invention is that the emitter-base and base-collector interfaces, which are most important for the structure of a transistor, are not used as problematic interfaces.

実施例 以下本発明の実施例のヘテロ接合バイポーラトランジス
タおよびその製造方法について図面を参照しながら説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, heterojunction bipolar transistors and methods of manufacturing the same according to examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(al、 (blは本発明の実施例の概念図を示
すヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造を示すもの
である。
FIG. 1 (al, (bl) shows the structure of a heterojunction bipolar transistor showing a conceptual diagram of an embodiment of the present invention.

従来例の第4図(al、 (b)のエミッタ層内に形成
されるバンドギャップの大きい材料のp″n接合14に
代って、絶縁領域11が形成されている。第2図は実際
の材料による実施例を示す。第3図はこれらの構造の製
造方法の実施例を示す。まず、第4図(a)のように半
絶縁性ないし高ドープのn型のG−Asの基板1の上に
高ドープのn型のG、As層2を分子線エピタキシー形
成し、その上に非ドープの半絶縁性のG、A、層11と
1.A、の薄膜層13を分子線エピタキシー形成する。
An insulating region 11 is formed in place of the p''n junction 14 made of a material with a large band gap formed in the emitter layer of the conventional example shown in FIGS. 4(al and 4(b)). Fig. 3 shows an example of the manufacturing method of these structures.First, as shown in Fig. 4(a), a semi-insulating or highly doped n-type G-As substrate is prepared. A highly doped n-type G, As layer 2 is formed on 1. by molecular beam epitaxy, and on top of that a thin film layer 13 of undoped semi-insulating G, A, layers 11 and 1.A is formed by molecular beam epitaxy. Form epitaxy.

ついで、bのように絶縁層11の部分I2にフォトリソ
グラフィー法とS、のイオン注入の適用により高ドープ
のn型領域(n″領域を形成する。その後分子線エピタ
キシー装置中に再び入れl−AsをA、雰囲気中で完全
に除去したのち、Cに示すようにn型にドープしたバン
ドギャップの大きい材料である/1N!XG□−X A
 3のエミッタ層3、高ドープのp型のG、A、のベー
ス層4、n型にドープしたG、Asのコレクタ層5、高
ドープのn型にドープしたG、Asのキャップ層6を順
次エピタキシー成長する。ついでホトリソグラフィーと
エツチング法によりdの構造とし、B、イオンを注入し
高ドープのp型の領域10をeのように形成する。
Next, as shown in b, a highly doped n-type region (n'' region) is formed in the portion I2 of the insulating layer 11 by photolithography and ion implantation of S. After that, it is put back into the molecular beam epitaxy apparatus and l- After completely removing As in the atmosphere, it is a material with a large bandgap doped to n-type as shown in C./1N!XG□-X A
3, a highly doped p-type base layer 4 of G, A, a collector layer 5 of n-type doped G, As, and a highly doped n-type cap layer 6 of G, As. Sequential epitaxial growth. Next, a structure d is obtained by photolithography and etching, and B and ions are implanted to form a highly doped p-type region 10 as shown in e.

ついで、ホトリソグラフィーとエツチング法によりfの
構造としコレクタ電極7、ベース電極8、エミッタ電極
9を形成する。
Next, a collector electrode 7, a base electrode 8, and an emitter electrode 9 are formed into a structure f by photolithography and etching.

第1.2図に示す構成にすることによりヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ特有のキャリア濃度分布によりキャ
リア濃度の分布状態に依存するエミッターベース接合容
量、ベース−コレクタ接合容量を小さくできることに加
えて、コレクタ面積をフォトリソグラフィーにより十分
に小さくできかつエミッタ面積もエミッタ領域の周辺部
を高ドープのp壁領域に変えかつこのp壁領域が下地の
絶縁層と接する構成となっているので、十分に小さくで
きる。これにより接合面積によるエミッターベース接合
容量、ベース−コレクタ接合容量を小さくできる。この
ため、f7、f、、lの増大をはかることができる。
By adopting the configuration shown in Figure 1.2, the emitter-base junction capacitance and base-collector junction capacitance, which depend on the carrier concentration distribution state, can be reduced due to the carrier concentration distribution peculiar to a heterojunction bipolar transistor, and in addition, the collector area can be reduced. It can be made sufficiently small by photolithography, and the emitter area can also be made sufficiently small because the peripheral part of the emitter region is changed to a highly doped p-wall region and this p-wall region is in contact with the underlying insulating layer. This makes it possible to reduce the emitter-base junction capacitance and base-collector junction capacitance due to the junction area. Therefore, it is possible to increase f7, f, , l.

実施例の方法において高ドープのp型の領域は、コレク
タ形成層をつきぬけて絶縁層の領域にまで入り込んで良
いので形成するのが容易である。この方法としては実施
例ではBoのイオン注入を用いているが他のイオンでも
良く、また拡散などの方法の適用も可能である。
In the method of the embodiment, the highly doped p-type region can penetrate through the collector forming layer and into the insulating layer region, so it is easy to form. As this method, Bo ion implantation is used in the embodiment, but other ions may be used, and methods such as diffusion can also be applied.

なお、実際の実施例ではAε、 G 、 1− X A
 3−G、A、の材料系を用いているが、格子整合する
材料系たとえば■、、XG1□As−I、lXA1.−
XAs−I、、P系、I、lXG、、、P−G、A、系
、G、A。
In addition, in the actual example, Aε, G, 1-X A
3-G, A, but lattice-matching material systems such as ■, XG1□As-I, lXA1. −
XAs-I,,P system,I,lXG,,,PG,A,system,G,A.

−G、系、c、p−s、系などを用いたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタにも本発明の構造および製造方法を
適用できることは勿論のことである。
It goes without saying that the structure and manufacturing method of the present invention can also be applied to heterojunction bipolar transistors using -G, c, p-s, and the like.

また、実施例ではエミッタにのみベースよりもバンドギ
ャップの大きい材料を用いているが、コレクタにもベー
スよりもバンドギャップの大きい材料を用いたヘテロ接
合バイポーラトランジスタでも良いのは勿論のことであ
る。また、製造方法として絶縁層とその上にI、IA、
層のエピタキシー形成を行ったのち、高ドープのn6B
域を形成する方法をとっているが、1.A、はど種々の
処理に強くないがA、を用いて表面をカバーしてエピタ
キシー装置から取り出し高ドープのn型の領域を形成す
ることもできる。また、1.、A、の代りに1 llX
Gm1−Xi混晶エピタキシー膜を用いることもできる
。また、エピタキシー法としてはMBEの他に種々のも
のを適用することができる。
Further, in the embodiment, a material having a larger band gap than the base is used only for the emitter, but it goes without saying that a heterojunction bipolar transistor using a material having a larger band gap than the base for the collector may also be used. In addition, as a manufacturing method, an insulating layer and I, IA,
After epitaxy of the layer, highly doped n6B
The method is to form a region, but 1. Although A is not resistant to various treatments, it is also possible to cover the surface with A and take it out of the epitaxy apparatus to form a highly doped n-type region. Also, 1. , A, instead of 1 llX
A Gm1-Xi mixed crystal epitaxy film can also be used. Further, as the epitaxy method, various methods other than MBE can be applied.

発明の効果 以上のように本発明では、エミッタとコレクタのうち、
少なくともエミッタにベースよりもバンドギャップの大
きい材料を用い、エミッタを下側に設けたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、高ドープのn型の下地
の上に、下地と格子整合する半導体材料の半絶縁性の層
とその表面保護層をエピタキシー形成し、当該絶縁層の
部分を上下につきぬけた高ドープのn型の領域(n”?
+1域)にかえた後、当該表面保護層を除去し、当該層
の上に、格子整合する半導体材料の、n型にドープした
エミ、ツタ層、p型にドープしたベース層、n型にドー
プしたコレクタ層を順次エピタキシー形成し、当該n″
領域含むように位置したエミッタ層、ベース層とコレク
タ層からなる層状構造のトランジスタ構成部である柱状
部分の周辺部を高ドープのp型にかえる製造方法を用い
て、エミッタの周辺部をベースにつながった高ドープの
p型領域 (p″領域にし、エミッタおよび当該p″領
域下部に、エミッタ部分にのみ接触する高ドープのn″
領域、エミッタ部分とp″領域に接触する絶縁性の領域
を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造とす
る。このことにより、エミッタの面積をコレクタ面積と
ともに容易に小さくできるので、エミッターベース接合
容量、ベース−コレクタ接合容量を著しく小さくでき、
fT、f、を増大することができる。
Effects of the Invention As described above, in the present invention, out of the emitter and the collector,
In a heterojunction bipolar transistor in which at least the emitter is made of a material with a larger bandgap than the base, and the emitter is placed on the lower side, a semi-insulating semiconductor material that is lattice-matched to the base is placed on a highly doped n-type base. The layer and its surface protection layer are epitaxially formed, and highly doped n-type regions (n”?) extend above and below the insulating layer.
+1 region), the surface protective layer is removed, and on top of the layer, an n-type doped emitter layer, an ivy layer, a p-doped base layer, and an n-type doped base layer of a lattice-matched semiconductor material are formed. Doped collector layers are sequentially epitaxially formed, and the n″
Using a manufacturing method that changes the periphery of a columnar part, which is a transistor component with a layered structure consisting of an emitter layer, a base layer, and a collector layer, to a highly doped p-type, the periphery of the emitter is used as a base. A connected highly doped p-type region (a p'' region, and a highly doped n'' region below the emitter and the p'' region, which contacts only the emitter part)
The structure is a heterojunction bipolar transistor having an insulating region in contact with the emitter region, the emitter region, and the p″ region.This allows the emitter area to be easily reduced together with the collector area, so that the emitter-base junction capacitance and the base- Collector junction capacitance can be significantly reduced,
fT,f, can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の基本構造の概念図、第2図はその実際
の材料による実施例を示すヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの断面図、第3図は本発明の製造方法の実施例の
一例を示す多層構造の断面図、第4図は従来の逆構造ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの構造を示す断面図で
ある。 1・・・・・・基板結晶、2・・・・・・高ドープn型
下地層、3・・・・・・n型ドープエミッタ層(バンド
ギャップ大)、4・・・・・・高ドープn型下地層、5
・・・・・・n型ドープコレクタ層、6・・・・・・高
ドープn型ドープキャップ層、7・・・・・・コレクタ
電極、8・・・・・・ベース電極、9・・・・・・エミ
ッタ電極、10・・・・・・イオン注入または拡散。 高ドープp型領域、11・・・・・・エピタキシー形成
絶縁層、12・・・・・・イオン注入高ドープn型領域
。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名3・・・ 
n西色ドーブエミッタメ浄 ()(ンiギ’+?−/ア火) f−(raAs基玖 2 ・・5F−)゛77型GaAs王地セ1.7−= 
71’mトーフ゛AノxGat−xAs第  2  [
コ                      61
.高F′−ブ71ηJ^ls禅1.)゛層7・・ コレ
77質極 8・・べ°−ス黴l÷ 9・・ エミック臂J極 10− イインシ主人高トーアP型4威fl    エ
ピタ午シー升ek&aAs9.農11 基板、飴品 (バンド〒鷲へソア入) 4・・島トーアP望ヘース層
FIG. 1 is a conceptual diagram of the basic structure of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a heterojunction bipolar transistor showing an example using actual materials, and FIG. 3 is an example of an example of the manufacturing method of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional reverse structure heterojunction bipolar transistor. 1...Substrate crystal, 2...Highly doped n-type underlayer, 3...N-type doped emitter layer (large band gap), 4...High doped n-type underlayer, 5
...... N-type doped collector layer, 6... Highly doped n-type doped cap layer, 7... Collector electrode, 8... Base electrode, 9... ...Emitter electrode, 10...Ion implantation or diffusion. Highly doped p-type region, 11... Epitaxial formation insulating layer, 12... Highly doped ion-implanted n-type region. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao Haka 1 person 3...
n west color dove emitter clean () (n igi'+?-/a fire) f-(raAs base 2...5F-)゛77 type GaAs royal area 1.7-=
71'm Tofu A no x Gat-x As 2nd [
Ko 61
.. High F'-B71ηJ^ls Zen 1. ) ゛Layer 7... Kore 77 quality pole 8... Base mold l÷ 9... Emic arm J pole 10- Inshi master high Toa P type 4 power fl Epitagoroushishimasuek&aAs9. Agriculture 11 Substrate, candy (band 〒Washihe soar included) 4... Island Toa P desired heath layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)バイポーラトランジスタのエミッタとコレクタの
少なくともエミッタとしてベースよりもバンドギャップ
の大きい材料を用いエミッタを下側に設けたヘテロ接合
バイポーラトランジスタにおいて、高ドープのn型の下
地の上に、下地と格子整合する半導体材料の半絶縁性の
層であってこの半絶縁性の層の部分を上下につきぬけた
高ドープのn型領域(n^+領域)にかえた層と、この
半絶縁性の領域とn^+領域からなる層の上に格子整合
するバンドギャップの大きい半導体材料のn型にドープ
した層であって当該n^+領域を含む領域をエミッタと
して残しその残りを高ドープのp型領域にかえた層と、
このn^+領域と高ドープのp型領域からなる層の上に
格子整合する半導体材料の高ドープしたp型のベース層
と、このp型のベース層の上にエミッタ部分の上部に位
置する格子整合する半導体材料のn型にドープしたコレ
クタ層とを、少なくとも有することを特徴とするヘテロ
接合バイポーラトランジスタ。
(1) In a heterojunction bipolar transistor in which at least the emitter and collector of the bipolar transistor are made of a material with a larger bandgap than the base and the emitter is provided on the lower side, the base and lattice are placed on a highly doped n-type base. A semi-insulating layer of a matching semiconductor material in which portions of this semi-insulating layer are replaced with highly doped n-type regions (n^+ regions) extending above and below, and this semi-insulating region. An n-type doped layer of a semiconductor material with a large bandgap that is lattice-matched on a layer consisting of a The layer that changed to the area,
A highly doped p-type base layer of a lattice-matched semiconductor material is placed on the layer consisting of this n^+ region and a highly doped p-type region, and a highly doped p-type base layer of a semiconductor material is placed on top of this p-type base layer in the upper part of the emitter portion. 1. A heterojunction bipolar transistor comprising at least an n-type doped collector layer of a lattice-matched semiconductor material.
(2)バイポーラトランジスタのエミッタとコレクタの
うち、少なくともエミッタとしてベースよりもバンドギ
ャップの大きい材料を用い、エミッタを下側に設けたヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、高ドープの
下地の上に下地と格子整合する半導体材料の半絶縁性の
層とこの半絶縁性の表面保護層をエピタキシー形成し当
該半絶縁性の層の部分を上下につきぬけた高ドープのn
型の領域(n^+領域)にかえたのち、当該表面保護層
を除去し、当該層の上に、格子整合する、バンドギャッ
プの大きい半導体材料の、n型にドープしたエミッタ層
、p型にドープしたベース層とn型にドープしたコレク
タ層を順次エピタキシー形成し、当該n^+領域を含む
ように位置したエミッタ層、ベース層とコレクタ層の層
状構造からなるトランジスタ構成部である柱状部分の周
辺部あるいは当該柱状部の周辺部のコレクタ層をベース
層まで除いた当該柱状部の周辺部を当該絶縁性の領域に
接するように高ドープのp型領域にかえて製造すること
を特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造
方法。
(2) In a heterojunction bipolar transistor in which at least the emitter and collector of a bipolar transistor are made of a material with a larger bandgap than the base, and the emitter is placed on the lower side, the material is lattice matched to the base on a highly doped base. A semi-insulating layer of a semi-insulating semiconductor material and a surface protective layer of this semi-insulating material are epitaxially formed, and a highly doped n-containing layer is formed by penetrating the top and bottom of the semi-insulating layer.
After changing to the type region (n^+ region), the surface protective layer is removed, and an n-type doped emitter layer and a p-type emitter layer of a lattice-matched, large bandgap semiconductor material are placed on the layer. A base layer doped with n-type and a collector layer doped with n-type are sequentially epitaxially formed, and an emitter layer positioned to include the n^+ region, a columnar part that is a transistor component consisting of a layered structure of a base layer and a collector layer is formed. The peripheral part of the columnar part or the peripheral part of the columnar part excluding the collector layer of the peripheral part of the columnar part up to the base layer is manufactured by replacing the peripheral part of the columnar part with a highly doped p-type region so as to be in contact with the insulating region. A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor.
(3)表面保護層としてInAsを用いることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの製造方法。
(3) A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 2, characterized in that InAs is used as the surface protective layer.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59210669A (en) * 1982-09-17 1984-11-29 フランス国 Hetero junction bipolar semiconductor device and method of producing same
JPS607771A (en) * 1983-06-28 1985-01-16 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS60110188A (en) * 1983-11-18 1985-06-15 Sharp Corp Semiconductor laser element

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