JPH01194359A - Heterojunction bipolar transistor - Google Patents
Heterojunction bipolar transistorInfo
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- JPH01194359A JPH01194359A JP63019424A JP1942488A JPH01194359A JP H01194359 A JPH01194359 A JP H01194359A JP 63019424 A JP63019424 A JP 63019424A JP 1942488 A JP1942488 A JP 1942488A JP H01194359 A JPH01194359 A JP H01194359A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はへテロ接合型バイポーラトランジスタに関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor.
従来のへテロ接合型バイポーラトランジスタは、例えば
電子通信学会技術研究報告5SD86−131゜第3頁
記載の表1及び作製プロセスを示す図3で明らかにされ
ているように、ベース部分は全て均一な不純物ドープ層
で形成される。これはへテロ接合型バイポーラトランジ
スタが主としてベース抵抗の減少を主体に設計されてい
た為である。In conventional heterojunction bipolar transistors, the entire base portion is uniform, as shown in Table 1 on page 3 of IEICE technical research report 5SD86-131° and in Figure 3 showing the manufacturing process. It is formed of an impurity-doped layer. This is because heterojunction bipolar transistors were designed primarily to reduce base resistance.
このように従来のへテロ接合型バイポーラトランジスタ
は、ベース部が全て均一な不純物ドープ層から成る為、
エミッタから注入されたキャリアがベース領域全体に広
がるようになる。従って、コレクタへ向かうキャリアの
数に対して、ベース電極直下まで拡散してベース電極に
吸収されるキャリアの数が無視出来ない量となり、その
結果として大きな電流増幅率がとれないという欠点を生
じている。この欠点はセルファライン・プロセス等の採
用により、ベース電極がエミッタ・ベース間接合に近づ
けられる程顕著になるので、素子の微細化および集積化
に対する一つの阻害要因ともなっている。In this way, in a conventional heterojunction bipolar transistor, the base part is entirely composed of a uniform impurity doped layer, so
Carriers injected from the emitter spread throughout the base region. Therefore, compared to the number of carriers heading toward the collector, the number of carriers that diffuse to just below the base electrode and are absorbed by the base electrode becomes a non-negligible amount, resulting in the disadvantage that a large current amplification factor cannot be achieved. There is. This drawback becomes more noticeable as the base electrode is brought closer to the emitter-base junction through the adoption of the self-line process, etc., and thus becomes one of the factors inhibiting the miniaturization and integration of elements.
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、エミッタから注入
される少数キャリアのベース電極直下への拡散量を格段
に減少せしめ得る構造のへテロ接合型バイポーラトラン
ジスタを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a heterojunction bipolar transistor having a structure that can significantly reduce the amount of minority carriers injected from the emitter diffused directly under the base electrode.
本発明によれば、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ
は、半絶縁性基板と前記半絶縁性基板上に形成されるコ
レクタ層と、前記コレクタ層上から引出されるコレクタ
電極と、前記コレクタ層上に異なる濃度領域を備えて形
成されるベース層と、前記ベース層の高濃度領域上に形
成されるベース電極と、前記ベース層の低濃度領域上に
形成されるワイド働バンド・ギャップ・エミツタ層およ
びエミッタ電極とを含んで構成される。According to the present invention, a heterojunction bipolar transistor includes a semi-insulating substrate, a collector layer formed on the semi-insulating substrate, a collector electrode drawn out from above the collector layer, and a collector layer formed on the collector layer. a base layer formed with a doped region, a base electrode formed on the heavily doped region of the base layer, a wide working bandgap emitter layer and an emitter formed on the lightly doped region of the base layer; and an electrode.
すなわち、本発明のへテロ接合型バイポーラトランジス
タは、エミッタ直下領域以外のベース濃度が直下領域に
比べよシ高濃度に不純物ドープされる特徴を有する。That is, the heterojunction bipolar transistor of the present invention has a feature that the base concentration in the region other than the region immediately below the emitter is doped with impurities at a higher concentration than in the region immediately below the emitter.
〔実施例〕 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。〔Example〕 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示すヘテロ型バイポーラト
ランジスタの断面図である。本実施例によれば、本発明
のへテロ型バイポーラトランジスタは、イ絶縁性基板1
1と、この基板11上に順次積層形成された第2コレク
タ層10および第1コレクタ層9と、第2コレクタ層1
0上から引出されたコレクタ電極8と、第1コレクタ電
極9上に異なる濃度領域1および2を備えて形成された
ベース層と、このベース層の高濃度領域2上に形成され
たベース電極3と、ベース層の低濃度領域1上に順次積
層形成されたワイド・バンド・ギャップOエミッタ層4
、エミッタ・ヘテロ遷移層5、エミッタ・キャップ層6
およびエミッタ電極7とを含むoここでエミツタ層4直
下の低濃度ベース領域lは、例えば、ベリリウムを5X
10”cm−3ドーグしたガリウム砒素から成シ、また
、エミッタ直下以外の高濃度ベース領域2は1例えば、
ベリリウムを5 X 10”cm= ドープしたガリ
ウム砒素から成る。なお、その他のベース電極3は、例
えば、金−亜鉛−ニッケル合金で、ベース層の低濃度領
域1および高濃度領域2よシ大きな禁制帯幅ルミニウム
0.3.ガリウム0.7砒素材によシ、エミッタφヘテ
ロ遷移層5は、例えば、アルミニウム組成がエミツタ層
4からエミッタ・キャップ層6に向かい0.3から0へ
と直線的に減少するシリコン・ドープti3 X 10
”cm−’のアルミニウム砒素材によりそれぞれ形成
され、また、エミッタ・キャップ層6は、例えば、シリ
コンをI X 10 ”cm=ドープしたガリウム砒素
材から形成される。更にエミッタ電極7およびコレクタ
電極8は何れも例えば金−ゲルマニウム−ニッケル合金
で、第1コレクタ層9は例えばシリコンを5 X 10
16cm−”ドープしたガリウム砒素で、第2コレクタ
層10は例えばシリコンをI X 1018cm−”
ドープしたガリウム砒素で、半絶縁性基板11は例え
ば半絶縁性ガリウム砒素基板によってそれぞれ形成され
る。FIG. 1 is a sectional view of a hetero-type bipolar transistor showing one embodiment of the present invention. According to this embodiment, the hetero-type bipolar transistor of the present invention includes: (a) an insulating substrate 1;
1, a second collector layer 10 and a first collector layer 9 which are sequentially laminated on this substrate 11, and a second collector layer 1.
0, a base layer formed on the first collector electrode 9 with different concentration regions 1 and 2, and a base electrode 3 formed on the high concentration region 2 of this base layer. and a wide band gap O emitter layer 4 formed in sequence on the low concentration region 1 of the base layer.
, emitter heterotransition layer 5, emitter cap layer 6
and the emitter electrode 7 o Here, the low concentration base region l directly below the emitter layer 4 is made of, for example, 5X beryllium.
It is made of gallium arsenide doped with 10"cm-3, and the high concentration base region 2 other than directly under the emitter is made of 1, for example,
It is made of gallium arsenide doped with 5 x 10" cm of beryllium. The other base electrode 3 is made of, for example, a gold-zinc-nickel alloy, and has a larger concentration than the low concentration region 1 and the high concentration region 2 of the base layer. For example, the emitter φ heterotransition layer 5 has a bandwidth of aluminum 0.3.gallium 0.7 arsenic, and the aluminum composition is linear from 0.3 to 0 from the emitter layer 4 to the emitter cap layer 6. Silicon-doped Ti3×10
cm-' of aluminum arsenic material, and the emitter cap layer 6 is formed, for example, of gallium arsenic material doped with silicon to I x 10 "cm=. Further, the emitter electrode 7 and the collector electrode 8 are both made of, for example, a gold-germanium-nickel alloy, and the first collector layer 9 is made of, for example, silicon in a 5×10
The second collector layer 10 is doped with 16 cm-" of gallium arsenide, and the second collector layer 10 is made of silicon, for example, I x 1018 cm-"
With doped gallium arsenide, the semi-insulating substrates 11 are each formed, for example, by a semi-insulating gallium arsenide substrate.
本実施例の構造は第2コレクタ層10より上の各半導体
層を、例えば分子線エピタキシャル成長法または有機金
属化学気相成長法等を用いて作成したもので、例えば、
ベース層1,2、エミツタ層4、エミッタφヘテロ遷移
層5、エミッタ・キャップ層6、第1コレクタ層9およ
び第2コレクタ層10の膜厚がそれぞれ0.15μm、
0.2μm 、 0.01μm、0.2μm、0.5μ
mおよび1μmとなるように設定される。In the structure of this example, each semiconductor layer above the second collector layer 10 is created using, for example, molecular beam epitaxial growth or metalorganic chemical vapor deposition.
The base layers 1 and 2, the emitter layer 4, the emitter φ heterotransition layer 5, the emitter cap layer 6, the first collector layer 9, and the second collector layer 10 each have a thickness of 0.15 μm,
0.2μm, 0.01μm, 0.2μm, 0.5μm
m and 1 μm.
第2図は本発明の他の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である。本実施例によれば、エ
ミツタ層4直下の低濃度ベース領域1は、ガリウム砒素
材にベリリウムを注入エネルギー50keV、 ドー
ズ’t5X10 cm でイオン注入したものから形
成され、また、エミツタ層4直下以外の高濃度ベース領
域2は低濃度ベース領域1よシもベリリウム濃度を高く
、かつ注入エネルギーを低く、例えば注入エネルギー3
0keVドーズ量2 X 10”cm−”でイオン注入
したガリウム砒素材から成る。この際、これ以外の各層
は前実施例と全7く同一である。本実施例では、ベース
層を全てイオン注入法で形成するのでベース内部に電ρ
孕ルクタ側ヘトリフトさせる内部電界が生じる他、エミ
ッタ直下以外の高濃度領域が浅く、かつ、領域下部では
不純物濃度が小さくなりベース拳コレクタ間容量が小さ
くなるので、電流増幅率および遮断周波数を共に向上せ
しめ得る利点がある。FIG. 2 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor showing another embodiment of the present invention. According to this embodiment, the low concentration base region 1 directly under the emitter layer 4 is formed by ion-implanting beryllium into a gallium arsenide material at an energy of 50 keV and a dose of 't5x10 cm. The high concentration base region 2 has a higher beryllium concentration than the low concentration base region 1 and has a lower implant energy, for example, an implant energy of 3
It consists of a gallium arsenide material ion-implanted with a 0 keV dose of 2 x 10"cm-". At this time, all seven layers other than this are the same as in the previous embodiment. In this example, since the base layer is entirely formed by ion implantation, an internal electric field is generated inside the base that causes the electric current to drift toward the crystallizer side. In addition, the high concentration region other than directly under the emitter is shallow, and the impurity concentration is low in the lower part of the region. Since the capacitance between the base and the collector becomes smaller, there is an advantage that both the current amplification factor and the cutoff frequency can be improved.
以上詳細に説明したように1本発明てよれば、エミツタ
層直下のベース領域とそれ以外のベース領域とでは不純
物の濃度が異なるように設定されるので1両者の間には
次式
に:ボルツマン定数 T:温度
q:素電荷
NBI :エミッタ直下のベース不純物浸度NBI
:エミッタ直下以外のベース不純物濃度
で記述されるビルトイン・ポテンシャルの差が生じてい
る。これはエミッタからベースに注入された少数キャリ
アがエミッタ直下のベース領域からそれ以外の領域へ拡
散するのを押し戻す方向に働き注入された少数キャリア
がベース電極に吸収される割合を減せしめるので、ベー
ス内輸送効率を向上させることができる。すなわち、ヘ
テロ接合型バイポーラトランジスタの電流増幅率の改善
に卓効を奏することができる。As explained in detail above, according to the present invention, the impurity concentration is set to be different between the base region immediately below the emitter layer and the other base regions, so that the following equation is established between the two: Boltzmann Constant T: Temperature q: Elementary charge NBI: Base impurity immersion degree NBI just below the emitter
: There is a difference in the built-in potential described by the base impurity concentration other than directly under the emitter. This works to push back minority carriers injected from the emitter to the base from diffusing from the base region directly under the emitter to other regions, reducing the rate at which the injected minority carriers are absorbed into the base electrode. It is possible to improve internal transportation efficiency. That is, it can be extremely effective in improving the current amplification factor of a heterojunction bipolar transistor.
第1図は本発明の一実施例を示すヘテロ接合型バイポー
ラトランジスタの断面図、82図は本発明の他の実施例
を示すヘテロ接合型バイポーラトランジスタの断面図で
ある。
1・・・・・・エミッタ直下の低績度ベース領域、2・
・・・・・エミッタ直下以外の高濃度ベース領域、3・
・・・・・ベース電極、4・・・・・・ワイド・バンド
−ギャップ・エミツタ層、5・・・・・・エミッタ・ヘ
テロ遷移層、6・・・・・・エミッタ・キャップ層、7
・・・・・・エミッタ電極、8・・・・・・コレクタ電
極、9・・・・・・第1コレクタ層、10・・・・・・
第2コレクタ層、11・・・・・・半絶縁性基板。
代理人 弁理士 内 原 晋
l エニー、9直下のイ氏濠度N−ス烈境Z、エニ、’
31下↓丈外の島廣皮X−人刻l或J、 へ”−ス電イ
Eし
48. ワイド・へ゛ンド・婚7ブ・工三シ9、層5
、エニ、、q・ヘテロ童回舎層
6゜ 1三、り・予ヤソブ2=
3) 1 図FIG. 1 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor showing one embodiment of the invention, and FIG. 82 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor showing another embodiment of the invention. 1...Low performance base area directly below the emitter, 2.
...Highly concentrated base region other than directly under the emitter, 3.
... Base electrode, 4 ... Wide band-gap emitter layer, 5 ... Emitter heterotransition layer, 6 ... Emitter cap layer, 7
...Emitter electrode, 8...Collector electrode, 9...First collector layer, 10...
Second collector layer, 11... Semi-insulating substrate. Agent: Susumu Uchihara, Patent Attorney Mr. Lee, right under 9, N-Su Rekkyo Z, Any,'
31 lower ↓ outside length Shimahiro skin
, Eni,, q, Hetero Dokaisha layer 6゜ 13, Ri, Yoyasobu 2 = 3) 1 Fig.
Claims (1)
レクタ層と、前記コレクタ層上から引出されるコレクタ
電極と、前記コレクタ層上に異なる濃度領域を備えて形
成されるベース層と、前記ベース層の高濃度領域上に形
成されるベース電極と、前記ベース層の低濃度領域上に
形成されるワイド・バンド・ギャップ・エミッタ層およ
びエミッタ電極とを含むことを特徴とするヘテロ接合型
バイポーラトランジスタ。a semi-insulating substrate, a collector layer formed on the semi-insulating substrate, a collector electrode drawn out from above the collector layer, and a base layer formed with different concentration regions on the collector layer; A heterojunction type characterized by comprising a base electrode formed on a high concentration region of the base layer, and a wide band gap emitter layer and an emitter electrode formed on a low concentration region of the base layer. bipolar transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019424A JPH01194359A (en) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | Heterojunction bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019424A JPH01194359A (en) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | Heterojunction bipolar transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194359A true JPH01194359A (en) | 1989-08-04 |
Family
ID=11998890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63019424A Pending JPH01194359A (en) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | Heterojunction bipolar transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01194359A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5270223A (en) * | 1991-06-28 | 1993-12-14 | Texas Instruments Incorporated | Multiple layer wide bandgap collector structure for bipolar transistors |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP63019424A patent/JPH01194359A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5270223A (en) * | 1991-06-28 | 1993-12-14 | Texas Instruments Incorporated | Multiple layer wide bandgap collector structure for bipolar transistors |
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